Способ получения термостойких полимеров

 

Изобретение относится к химии полимеров, в частности к способам получения термостабильных полимеров-полибензотриазолимидов, используемых в качестве покрытий, литьевых композиций, связующих для слоистых пластиков, клеев с высокими физико-химическими и механическими показателями. Сущность изобретения: в способе получения термостойких полимеров реакцией миграционной сополимеризации бисмалeимида и аминопроизводного в расплаве, в качестве аминопроизводного используют соединение формулы, приведенной в описании, где R' = -СН₂-, -O-, -SO₂-, простая связь. Технический результат - повышение термостойкости полимера, улучшение физико-механических характеристик и удешевление материалов на его основе. 1 табл.

Изобретение относится к способу получения термостабильных полимеров-полибензотриазолимидов, пригодных к применению в качестве покрытий, литьевых композиций, связующих для слоистых пластиков, клеев с высокими физико-химическими и механическими показателями.

Известен способ синтеза полибензимидазолимидов (Батиров И. Синтез и исследование полиимидов на основе 1,7-дифенил-2,6-ди(аминофенил)бензо [1,2 d; 4,5 d] диамидазолов. Высокомолек. соед. А-20, N 5, 1036 - 1041, 1978) двустадийной поликонденсацией диангидридов ароматических тетракарбоновых кислот с диаминами, содержащими заранее сформированные бензимидазольные фрагменты. Полиамидокислоты, полученные на первой стадии в растворе диметилацетамида при комнатной температуре, в течение 10-12 ч, обладают большой молекулярной массой η_пр.= 0,2-2,0 дл/г . Циклизацию полиамидокислот осуществляют термическими и химическими методами. Согласно данным динамического термогравиметрического анализа, полученные полибензимидазолы отличаются высокой термостойкостью. Однако получение изделий на основе этих полимеров методами прямого и литьевого прессования, а также применение их в качестве пропиточных композиций затруднено из-за выделяющихся при термической циклизации летучих продуктов, приводящих к образованию дефектов, что резко ухудшает качество изделия.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения термостойких полимеров (Авт. св. СССР N 879985, кл. C 08 G 73/18, 1981), принятый за прототип, исходя из бисмалеимидов и бисбензимидазолов с различными заместителями в 2-положении, но полученные полимеры обладают недостаточной термостабильностью и механической прочностью.

Целью изобретения является повышение термостойкости полимера, улучшение физико-механических характеристик и удешевление материалов на его основе.

Для достижения цели по способу получения термостойких полимеров реакцией бисмалеимида и аминопроизводного, содержащего бензотриазольные группы, в качестве последнего используют соединения формулы где R'= -О-, -CH₂-, -SO₂-, простая связь.

Реакцию осуществляют по следующей схеме: где R = -CH₂-; R'= -О-, -CH₂-, -SO₂-, простая связь.

Синтез полимеров осуществляли в расплаве при 190- 210^oC при различном мольном соотношении бис-бензотриазола (ББТ) к бисмалеимиду (БМИ).

Применение указанного способа позволяет легко регулировать молекулярную массу образующегося полимера изменением соотношения исходных реагентов, а также число кратных связей в полимере. Форполимеры, образующиеся при избытке бисмалеимида, хорошо растворимы в органических растворителях и размягчаются при 98-110^oC. Полимеризация по кратным связям в процессе термической переработки приводит к образованию сшитых структур с повышенной термостойкостью и хорошими физико-механическими показателями.

Полученные реактопласты можно использовать для получения изделий методом прямого и литьевого прессования, а также в качестве связующих для слоистых пластиков и покрытий.

Пример 1. В поликонденсационную пробирку, снабженную трубками для ввода и вывода инертного газа, помещают смесь 1,7917 г (0,005 моль) дифенилметанбисмалеимида и 0,3129 г (0,00125 моль) бисбензотриазолметана. Затем пропусканием инертного газа удаляют из системы воздух, пробирку помещают в предварительно нагретую до 190^oC металлическую баню и выдерживают в течение 5 мин. Выход полимера 94%. Температура размягчения полимера равна 98-112^oC.

В инфракрасной области спектра наблюдается поглощение, характерное для имидных циклов при 1700-1725 и 1780 см^-1, внеплоскостные деформационные колебания CH ароматических ядер при 820 см^-1, а также поглощение при 3070 см^-1, характерное для H-C=C-H малеимидного фрагмента.

Элементный анализ (вычислено/найдено): H - 3,95/3,67; C - 69,18/68,85; N - 11,65/11,20 для состава C₉₇H₆₆N₁₄O₁₆.

Согласно данным динамического термогравиметрического анализа (5 град/мин, на воздухе), полученный полимер теряет 10% начального веса при 350-360^oC.

Пример 2. В поликонденсационную пробирку, снабженную трубками для ввода и вывода инертного газа, помещают смесь 1,7918 г (0,005 моль) дифенилметанбисмалеимида и 0,62565 г (0,0025 моль) бисбензотриазолметана. Затем пропусканием инертного газа удаляют из системы воздух, пробирку помещают в предварительно нагретую до 200^oC металлическую баню и выдерживают в течение 10 мин. Выход полимера 92%. Температура размягчения - 110 - 115^oC.

Согласно данным динамического термогравиметрического анализа (5 град/мин, на воздухе), полученный полимер теряет 10% начального веса при 330-350^oC.

Физико-механические свойства термоотвержденных полимеров общей формулы представлены в таблице.

Использование предлагаемого способа получения полимеров по сравнению с известными отличается следующими преимуществами: 1. Использование более дешевого аминопроизводного.

2. Получение композиционных материалов с улучшенными термическими и физико-механическими характеристиками.

Формула изобретения

Способ получения термостойких полимеров реакцией миграционной сополимеризации бис-малеимида и аминопроизводного в расплаве, отличающийся тем, что в качестве аминопроизводного используют соединения формулы
где R¹ = -CH₂-, -O-, -SO₂-, простая связь.

РИСУНКИ

Рисунок 1