СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФОН- И ДИСУЛЬФОНСОДЕРЖАЩИХ ПОЛИБЕНЗИМИДАЗОЛОВ Советский патент 1970 года по МПК C08G73/18 

Изобретение относится к области получения термостойких полимеров.

Известен способ получения полибензимидазолов путем поликонденсации тетрааминов и алифатических или ароматических дикарбоновых кислот. Полибензимидазолы обладают очень высокой термостойкостью, но растворяются только в серной кислоте, что сильно затрудняет переработку этих полимеров в изделия.

Предложен способ получения сульфон- и дисульфонсодержащих полибензимидазолов, термостойких полимеров, которые обладают достаточной растворимостью в таких органических растворителях как муравьиная кислота, диметилсульфоксид, диметилформамид, диметилацетамид, бензиловый спирт и другие.

Предлагаемые сульфон- и дисульфонсодержащие полибензимидазолы получают путем поликонденсации тетрааминов и сульфон- и дисульфонсодержащих алифатических дикарбоновых кислот.

Реакция образования полимера представлена следующей схемой:

В качестве тетрааминов при синтезе полимеров используются тетраамины дифенила, дифенилметана, дифенилоксида, дифенилпропана или их смеси.

Реакция поликонденсации происходит при нагревании эквимолекулярных количеств ароматического тетраамина с сульфондикарбоновой (или дисульфондикарбоновой) кислотой в токе азота, очищенного от кислорода, при температурах 200-270°С в зависимости от строения исходных веществ.

Перед началом реакции поликонденсации смесь исходных веществ тщательно измельчается, перемешивается и загружается в конденсационную колбу, продувается чистым азотом при чередовании откачки и наполнения. Затем реакционная колба помещается в баню, предварительно нагретую до 200°С. Затем реакционная смесь, образующая твердый расплав, нагревается до необходимой температуры реакции полициклизации.

Полученные полисульфон- и полидисульфонбензимидазолы обладают стойкостью по отношению к концентрированным растворам минеральных кислот и щелочей при повышенных температурах и обладают термостойкостью до 400-475°С в зависимости от строения исходных мономеров.

Данный способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Смесь из 1,07 г 3,3-диаминобензидина и 1,33 г сульфондивалериановой дикарбоновой кислоты нагревают в токе очищенного азота при 200-220°С в течение 15 мин, затем после образования твердого расплава температуру реакции полициклизации поднимают до 270°С в течение 15 мин и при этой температуре выдерживают в течение 4 час. Приведена вязкость полисульфонбензимидазола (0,51) в муравьиной кислоте. Полимер на холоду растворим в серной и муравьиной кислотах, диметилсульфоксиде, диметилформамиде, при нагревании в диметилацетамиде, бензиловом спирте.

Пример 2. Смесь из 1,15 г тетраамина дифенилоксида и 1,65 г дисульфондивалериановой дикарбоновой кислоты конденсируют по методике, приведенной в примере 1. Приведена вязкость полидисульфонбензимидазола (0,46) в муравьиной кислоте. Полимер на холоду растворим в серной и муравьиной кислотах, диметилсульфоксиде, диметилформамиде при нагревании в диметилацетамиде, бензиловом спирте.

Пример 3. Смесь из 1,14 г тетраамина дифенилметана и 1,1 г сульфондизнантовой дикарбоновой кислоты конденсируют по методике, приведенной в примере 1. Приведена вязкость полученного полисульфонбензимидазола (0,31) в муравьиной кислоте. Полимер на холоду растворим в серной и муравьиной кислотах, диметилсульфоксиде, при нагревании в диметилформ амиде, диметилацетамиде.

Пример 4. Смесь из 1,15 г тетраамина дифенилоксида и 1,93 г дисульфондиэнантовой дикарбоновой кислоты конденсируют по методике, приведенной в примере 1, но нагревание при 270°С проводят в течение 6 час. Приведена вязкость полученного полидисульфонбензимидазола (0,24) в муравьиной кислоте. Полимер на холоду растворим в муравьиной и серной кислотах, при нагревании в диметилсульфоксиде, диметилформамиде.

Пример 5. Смесь из 1,15 г тетраамина дифенилоксида, 1,14 г тетраамина дифенилметана, 1,33 г сульфондивалериановой и 1,61 г сульфондизнантовой дикарбоновой кислот конденсируют по методике, приведенной в примере 1, но нагревание при 270°С проводят в течение 5 час. Приведена вязкость полученного смешанного полисульфонбензимидазола (0,37) в муравьиной кислоте. Полимер на холоду растворим в серной и муравьиной кислотах, диметилсульфоксиде, диметилформамиде, при нагревании в диметилацетамиде и частично в бензиловом спирте.

Способ получения сульфон- и дисульфонсодержащих полибензимидазолов, отличающийся тем, что, с целью расширения ассортимента полибензимидазолов, растворимых в органических растворителях, тетраамины и алифатические сульфон- и дисульфонсодержащие дикарбоновые кислоты подвергают поликонденсации.