Огнестойкие блок-сополиэфирсульфоны
Владельцы патента RU 2504558:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова (RU)
Изобретение относится к огнестойким блок-сополиэфирсульфонам, которые можно использовать в качестве конструкционных и пленочных материалов с повышенными эксплуатационными характеристиками. Блок-сополиэфирсульфоны имеют следующую общую формулу:
n=1-20; z=2-100.
Изобретение позволяет создать блок-сополиэфирсульфоны с повышенными термическими и механическими характеристиками, а также высокой огнестойкостью, выдерживающие действия различных внешних условий. 1 табл.
Изобретение относится к высокомолекулярным соединениям, в частности к ароматическим полиэфирам блочного строения, которые можно использовать в качестве конструкционных и пленочных материалов с повышенными эксплуатационными характеристиками.
Известны ароматические блок-сополиэфиры на основе различных олигомеров. Основным недостатком таких полимеров является низкая огнестойкость:
1. Синтез и некоторые свойства блок-сополисульфонарилатов. Микитаев А.К., Шустов Г.Б., Хараев A.M. // Высокомол. соед., 1984, 1А, Т.26. - С.75-78.
2. Синтез и некоторые свойства блок-сополисульфонарилатов на основе олигосульфонфенолфталеинов. Хараев A.M., Микитаев А.К., Кунижев Б.И. // Высокомол. соед., 1984, 14Б, Т.26. - С.271-274.
Более близкими к предполагаемым по структуре и свойствам являются ароматические блок-сополиэфиры на основе диановых и фенолфталеиновых олигосульфонов и дихлорангидрида 1,1-дихлор-2,2-ди(4-карбоксифенил)этилена: Ungesattigte aromatische Polyester auf der Basis von Chloralderivaten als Konstruktions- und Folienwerkstoff. A.K. Mikitaev, A.M. Charaev, G.B.Sustov. // Acta Polymerica. 39(1988) Nr.5. S.228-236.
Однако полимеры на их основе обладают недостаточно высокими физико-химическими свойствами.
Задачей изобретения является создание блок-сополиэфиров с повышенными термическими и механическими характеристиками, а также огнестойкостью, выдерживающих действия различных внешних условий.
Задача решается получением новых ненасыщенных блок-сополиэфиров общей формулы:
; 
n=1-20; z=2-100.
Реакцию осуществляют взаимодействием взаимодействием олигосульфона на основе 1,1-дихлор-2,2-ди(3,5-дибром-4-оксифенил)этилена и 4,4'-дихлордифенилсульфона с эквимольной смесью дихлорангидридов изо- и терефталевой кислот, дихлорангидридом 1,1-дихлор-2,2-ди(4-карбоксифенил)этилена или 4,4'-дифторбензофеноном.
Пример 1. Синтез блок-сополиэфира на основе эквимольной смеси дихлорангидридов изо- и терефталевой кислот.
В двухгорлую коническую колбу емкостью 250 мл, снабженную механической мешалкой, загружают 14,077 г (0,01 моль) олигосульфона с молекулярной массой 1407,689 и степенью конденсации n=1 и 100 мл 1,2-дихлорэтана. После образования гомогенного раствора приливают 2,82 мл (0,02 моль) триэтиламина и при перемешивании в реакционную колбу вносят эквимольную смесь дихлорангидридов изо- и терефталевой кислот в количестве 2,03 г (0,01 моль). Реакцию проводят при комнатной температуре в течение 1 часа. Затем реакционную массу разбавляют 100 мл 1,2-дихлорэтана и осаждают полимер в изопропаноле. Выпавший осадок отфильтровывают и промывают дистиллированной водой до полного удаления ионов хлора. Некоторые свойства полученного блок-сополиэфира приведены в таблице.
Примеры 2-4. Синтезы проводят как по примеру 1, только в качестве исходных олигосульфонов берутся олигосульфоны со степенями конденсации n=5 (мол. масса = 4651,6 - пример 2), n=10 (мол. масса = 8706,4 - пример 3), n=20 (мол. масса = 16816,1 - пример 4). Во всех трех примерах берутся олигосульфоны в количестве 0,01 моль, все остальные реактивы и растворители по примеру 1.
Примеры 5-8. Синтез блок-сополиэфира на основе дихлорангидрида 1,1-дихлор-2,2-ди(4-карбоксифенил)этилена
Синтезы проводят по примерам 1-4, только вместо эквимольной смеси дихлорангидридов изо- и терефталевой кислот берутся соответствующие количества дихлорангидрида 1,1-дихлор-2,2ди(4-карбоксифенил)этилена с мол. массой 374,05.
Пример 9. Синтез блок-сополиэфира на основе 4,4'-дифторбензофенона. В трехгорлую колбу на 250 мл, снабженную механической мешалкой, ловушкой Дина-Старка, обратным холодильником, барбатером для подачи инертного газа, загружают 14,0769 г (0,01 моль) олигосульфона со степенью конденсации n=1, 50 мл диметилсульфоксида, 50 мл толуола и 2,04 мл (9,8 нсле отгонки толуола реакционную массу охлаждают до 70-80°C, добавляют 2,18203 г (0,01 моль) 4,4'-дифторбензофенона. Реакцию проводят в течение 6 часов при 170-180°C. Реакционную массу разбавляют 50 мл диметилсульфоксида и высаждают в дистиллированную воду. Полученный полимер промывают дистиллированной водой и сушат до постоянной массы. Пример 10. В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную механической мешалкой, ловушкой Дина-Старка, обратным холодильником, барботером для инертного газа загружают 14,0769 г (0,01 моль) олигосульфона со степенью конденсации n=1, 20 мл диметилацетамида, 30 мл хлорбензола, смесь K2CO3 и Na2CO3 в соотношении 1,0:0,3 в количестве 0,02 моля. Реакционную массу нагревают до 140°C и под током азота отгоняют воду в виде азеотропной смеси с хлорбензолом. После завершения отгонки всей воды в реакционную массу добавляют 4,364 г (0,02 моль) 4,4'-дифторбензофенона и реакцию проводят при температуре кипения растворителя (температура масляной бани ~180°C) в течение 6 часов. Полученный полимер высаждают в дистиллированную воду, подкисленную щавелевой кислотой для разрушения фенолятных групп, и отмывают от низкомолекулярных продуктов. Полимеры сушат при температуре 100-120°C в течение 24 часов и при 150°C в течение 24 часов.
Примеры 11-13. Синтезы проводят по примеру 9, только в качестве диоксисоединений берутся олигосульфоны со степенями конденсации n=5 (пример 11), n=10 (пример 12) и n=20 (пример 13) в тех же мольных количествах, что и по примеру 9 (см. таблицу).
| Таблица | ||||||||
| Некоторые свойства блок-сополиэфиров | ||||||||
| БСП по примерам | ηприв, дл/г | Тс, °С | Ттек, °C | ТГА,°С | КИ, % | σр, МПа | εр, % | |
| 2% | 50% | |||||||
| 1 | 0,81 | 220 | 350 | 386 | 540 | 50,0 | 90,0 | 5,0 |
| 2 | 0,80 | 223 | 335 | 395 | 550 | 51,0 | 90,5 | 5,4 |
| 3 | 0,72 | 235 | 368 | 410 | 554 | 51,0 | 96,8 | 5,0 |
| 4 | 0,68 | 240 | 380 | 410 | 570 | 50,5 | 95,4 | 4,8 |
| 5 | 1,00 | 248 | 368 | 410 | 560 | 51,0 | 90,0 | 6,0 |
| 6 | 1,05 | 256 | 376 | 410 | 579 | 51,5 | 90,0 | 6,4 |
| 7 | 0,91 | 264 | 380 | 418 | 590 | 52,0 | 96,3 | 6,0 |
| 8 | 0,95 | 260 | 380 | 420 | 600 | 52,5 | 95,8 | 5,8 |
| 9 | 0,95 | 210 | 340 | 390 | 552 | 48,0 | 94,0 | 12,4 |
| 10 | 0,90 | 210 | 340 | 390 | 540 | 48,0 | 93,0 | 12,0 |
| 11 | 1,00 | 213 | 355 | 415 | 555 | 48,5 | 90,0 | 12,4 |
| 12 | 0,90 | 218 | 358 | 410 | 543 | 50,0 | 84,9 | 13,3 |
| 13 | 0,80 | 210 | 350 | 416 | 535 | 50,5 | 82,6 | 13,0 |
| Аналог | 0,41-1,60 | 175-260 | 210-320 | 330-400 | 500-535 | 30-37 | 57-84 | 11-30 |
Технический результат изобретения заключается в расширении ассортимента полиэфиров, обладающих высокими значениями кислородного индекса (высокой огнестойкостью), высокими механическими и термическими свойствами. Синтезированные блок-сополимеры хорошо растворимы в хлорированных углеводородах и легко перерабатываются методом полива из раствора.
Огнестойкие блок-сополиэфирсульфоны формулы:
где R= 
; ;
n=1-20; z=2-100.
