Ароматические полиэфирсульфонкетоны
Владельцы патента RU 2537400:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) (RU)
Изобретение относится к высокомолекулярным соединениям, а именно к ароматическим полиэфирсульфонкетонам. Описаны ароматические полиэфирсульфонкетоны формулы
где n=1-20; z=2-100;
;
;
;
.
Технический результат - ароматические полиэфирсульфонкетоны, характеризующиеся повышенными показателями огне-, тепло-, термостойкости и механических характеристик. 12 пр.
Изобретение относится к высокомолекулярным соединениям, а именно к ароматическим полиэфирсульфонкетонам конструкционного и пленочного назначения. Ароматические полиэфирсульфонкетоны представляют собой соединения, которые обладают повышенной огне-, тепло-, термостойкостью, а также высокими деформационно-прочностными свойствами.
Известны ароматические полиэфирсульфонкетоны на основе различных мономеров и олигомеров.
1. Osano Keiichi, Das Sudipto, Turner Richard S. Синтез и свойства полиэфиркетонсульфонов содержащих циклогексил. Synthesis and characterization of cyclohexyl-containing poly(ether ketone sulfone)s. Polymer. 2009. 50, N5, c.1144-1149.
2. Huang Zhen-Zhong, Yu La-Mei, Sheng Shou-Ri, Ge Wei-Wei, Liu Xiao-Ling, Song Cai-Sheng. Синтез и свойства растворимых полиэфиркетонсульфонов, содержащих простые эфирные связи и имеющих боковые группы, содержащие несколько атомов хлора. Synthesis and characterization of novel soluble poly(ether ketone sulfone)s with pendant polychloro groups. J. Appl. Polym. Sci.. 2008. 108, N2, c.1049-1054.
3. Sheng Shou-Ri, Luo Qiu-Yan, Yi-Huo, Luo Zhuo, Liu Xiao-Ling, Song Cai-Sheng. Синтез и свойства растворимых в органических растворителях ароматических полиэфиркетонов, содержащих боковые метальные группы и сульфоновые связи. Synthesis and properties of novel organosoluble aromatic poly(ether ketone)s containing pendant methyl groups and sulfone linkages. J. Appl. Polym. Sci. 2008. 107, N1, c.683-687.
4. Патент РФ №2477292. Ароматические блок-сополиэфирсульфоны. Опубл. 10.03.13. Бюл. №7.
Основным недостатком этих полиэфиров является их низкая огнестойкость.
По структуре и свойствам более близкими к предлагаемому изобретению являются полиэфиры на основе различных диановых олигоэфиров и эквимольной смеси дихлорангидридов изо- и терефталевой кислот по патенту РФ №2436762. Ароматические сополиэфирсульфонкетоны и способ их получения.
Однако последние характеризуются невысокими механическими и термическими характеристиками, а также низкими значениями кислородного индекса.
Задачей изобретения является создание полиэфиров с повышенными характеристиками тепло-, термо-, огнестойкости, деформационно-прочностных свойств.
Задача решается получением ароматических полиэфирсульфонкетонов следующей формулы:
где n=1-20; z=2-100;
; 
;
; 
взаимодействием олигосульфокетонов формулы
со степенями конденсации n=1-20 с дихлорангидридом терефталевой кислоты, дихлорангидридом изофталевой кислоты, эквимольной смесью дихлорангидридов изо- и терефталевой кислот или дихлорангидридом 1,1-дихлор-2,2-ди(n-карбоксифенил)этилена. Предлагаемые полиэфиры характеризуются повышенными показателями огне-, тепло-, термостойкости и прочностных свойств.
Синтез ароматических полиэфирсульфонкетонов проводится по следующим примерам.
Пример 1. В трехгорлую колбу загружают 21,5460 г (0,02 моль) олигосульфокетона с n=1, 100 мл дихлорэтана, 5,6 мл (0,04 моль) триэтиламина и при перемешивании добавляют 7,4812 г (0,02 моль) дихлорангидрида 1,1-дихлор-2,2-(n-карбоксифенил)этилена. Реакцию проводят при комнатных условиях в течение 1 ч. Полученный раствор полимера разбавляют 100 мл дихлорэтана и высаждают в изопропиловом спирте. Полиэфир отфильтровывают, промывают водой от следов солянокислого триэтиламина и сушат в вакууме при 100°C в течение 48 ч. Выход - 95-98%, приведенная вязкость - 0,8-1,0 дл/г (z=40-60, n=1).
Пример 2. В трехгорлую колбу загружают 17,437 г (0,002 моль) олигосульфокетона с n=10, 100 мл дихлорэтана, 0,56 мл (0,004 моль) триэтиламина и при перемешивании добавляют 0,7481 г (0,002 моль) дихлорангидрида 1,1-дихлор-2,2-(n-карбоксифенил)этилена. Реакцию проводят при комнатных условиях в течение 1 ч. Полученный раствор полимера разбавляют 100 мл дихлорэтана и высаждают в изопропиловом спирте. Полиэфир отфильтровывают, промывают водой от следов солянокислого триэтиламина и сушат в вакууме при 100°C в течение 48 ч. Выход - 95-98%, приведенная вязкость - 0,8-0,9 дл/г (z=5-6, n=10).
Пример 3. В трехгорлую колбу загружают 34,4172 г (0,002 моль) олигосульфокетона с n=20, 100 мл дихлорэтана, 0,56 мл (0,004 моль) триэтиламина и при перемешивании добавляют 0,7481 г (0,002 моль) дихлорангидрида 1,1-дихлор-2,2-(n-карбоксифенил)этилена. Реакцию проводят при комнатных условиях в течение 1 ч. Полученный раствор полимера разбавляют 100 мл дихлорэтана и высаждают в изопропиловом спирте. Блок-сополиэфир отфильтровывают, промывают водой от следов солянокислого триэтиламина и сушат в вакууме при 100°C в течение 48 ч. Выход - 95-97%, приведенная вязкость - 0,7-0,9 дл/г (z=2-4, n=20).
Пример 4. В трехгорлую колбу загружают 21,5460 г (0,02 моль) олигосульфокетона с n=1, 100 мл дихлорэтана, 5,6 мл (0,04 моль) триэтиламина и при перемешивании добавляют 4,0605 г (0,02 моль) эквимольной смеси дихлорангидридов изо- и терефталевой кислот. Реакцию проводят при комнатных условиях в течение 1 ч. Полученный густой раствор полимера разбавляют 100 мл дихлорэтана и высаждают в изопропиловом спирте. Полиэфир отфильтровывают, промывают водой от следов солянокислого триэтиламина и сушат в вакууме при 100°C в течение 48 ч. Выход - 95-97%, приведенная вязкость - 0,7-0,9 дл/г (z=40-60, n=1).
Пример 5. В трехгорлую колбу загружают 17,437 г (0,002 моль) олигосульфокетона с n=10, 100 мл дихлорэтана, 0,56 мл (0,004 моль) триэтиламина и при перемешивании добавляют 0,4061 г (0,002 моль) эквимольной смеси дихлорангидридов изо- и терефталевой кислот. Реакцию проводят при комнатных условиях в течение 1 ч. Полученный раствор полимера разбавляют 100 мл дихлорэтана и высаждают в изопропиловом спирте. Полиэфир отфильтровывают, промывают водой от следов солянокислого триэтиламина и сушат в вакууме при 100°C в течение 48 ч. Выход - 94-97%, приведенная вязкость - 0,7-0,9 дл/г (z=5-6, n=10).
Пример 6. В трехгорлую колбу загружают 34,4172 г (0,002 моль) олигосульфокетона с n=20, 100 мл дихлорэтана, 0,56 мл (0,004 моль) триэтиламина и при перемешивании добавляют 0,4061 г (0,002 моль) эквимольной смеси дихлорангидридов изо- и терефталевой кислот. Реакцию проводят при комнатных условиях в течение 1 ч. Полученный раствор полимера разбавляют 50 мл дихлорэтана и высаждают в изопропиловом спирте. Полиэфир отфильтровывают, промывают водой от следов солянокислого триэтиламина и сушат в вакууме при 100°C в течение 48 ч. Выход - 95-97%, приведенная вязкость - 0,6-0,7 дл/г (z=2-4, n=20).
Пример 7. В трехгорлую колбу загружают 21,546 г (0,02 моль) олигосульфокетона с n=1, 100 мл дихлорэтана, 5,6 мл (0,04 моль) триэтиламина и при перемешивании добавляют 4,0605 г (0,02 моль) дихлорангидрида терефталевой кислоты. Реакцию проводят при комнатных условиях в течение 1 ч. Полученный раствор полимера разбавляют 100 мл дихлорэтана и высаждают в изопропиловом спирте. Полиэфир отфильтровывают, промывают водой от следов солянокислого триэтиламина и сушат в вакууме при 100°C в течение 48 ч. Выход - 97-98%, приведенная вязкость - 1,0-1,2 дл/г (z=40-60, n=1).
Пример 8. В трехгорлую колбу загружают 17,437 г (0,002 моль) олигосульфокетона с n=10, 100 мл дихлорэтана, 0,56 мл (0,004 моль) триэтиламина и при перемешивании добавляют 0,4061 г (0,002 моль) дихлорангидрида терефталевой кислоты. Реакцию проводят при комнатных условиях в течение 1 ч. Полученный раствор полимера разбавляют 100 мл дихлорэтана и высаждают в изопропиловом спирте. Полиэфир отфильтровывают, промывают водой от следов солянокислого триэтиламина и сушат в вакууме при 100°C в течение 48 ч. Выход - 97-98%), приведенная вязкость - 0,8-1,0 дл/г (z=5-6, n=10).
Пример 9. В трехгорлую колбу загружают 34,4172 г (0,002 моль) олигосульфокетона с n=20, 100 мл дихлорэтана, 0,56 мл (0,004 моль) триэтиламина и при перемешивании добавляют 0,4061 г (0,002 моль) дихлорангидрида терефталевой кислоты. Реакцию проводят при комнатных условиях в течение 1 ч. Раствор разбавляют 100 мл дихлорэтана и высаждают в изопропиловом спирте. Полиэфир отфильтровывают, промывают водой от следов солянокислого триэтиламина и сушат в вакууме при 100°C в течение 48 ч. Выход - 96-97%, приведенная вязкость - 0,8-0,9 дл/г (z=2-4, n=20).
Пример 10. В трехгорлую колбу загружают 21,5460 г (0,02 моль) олигосульфокетона с n=1, 100 мл дихлорэтана, 5,6 мл (0,04 моль) триэтиламина и при перемешивании добавляют 4,0605 г (0,02 моль) дихлорангидрида изофталевой кислоты. Реакцию проводят при комнатных условиях в течение 1 ч. Раствор полимера разбавляют 100 мл дихлорэтана и высаждают в изопропиловом спирте. Полиэфир отфильтровывают, промывают водой от следов солянокислого триэтиламина и сушат в вакууме при 100°C в течение 48 ч. Выход - 96-98%, приведенная вязкость - 0,7-0,8 дл/г (z=30-50, n=1).
Пример 11. В трехгорлую колбу загружают 17,437 г (0,002 моль) олигосульфокетона с n=10, 100 мл дихлорэтана, 0,56 мл (0,004 моль) триэтиламина и при перемешивании добавляют 0,4061 г (0,002 моль) дихлорангидрида изофталевой кислоты. Реакцию проводят при комнатных условиях в течение 1 ч. Раствор полимера разбавляют 100 мл дихлорэтана и высаждают в изопропиловом спирте. Полиэфир отфильтровывают, промывают водой от следов солянокислого триэтиламина и сушат в вакууме при 100°C в течение 48 ч. Выход - 95-96%, приведенная вязкость - 0,5-0,6 дл/г (z=5-6, n=10).
Пример 12. В трехгорлую колбу загружают 34,4172 г (0,002 моль) олигосульфокетона с n=20, 100 мл дихлорэтана, 0,56 мл (0,004 моль) триэтиламина и при перемешивании добавляют 0,4061 г (0,002 моль) дихлорангидрида изофталевой кислоты. Реакцию проводят при комнатных условиях в течение 1 ч. Полученный раствор полимера разбавляют 100 мл дихлорэтана и высаждают в изопропиловом спирте. Полиэфир отфильтровывают, промывают дистиллированной водой до отрицательной реакции на ионы хлора и сушат в вакууме при 100°C в течение 48 ч. Выход - 94-96%, приведенная вязкость - 0,4-0,5 дл/г (z=2-4, n=20).
Ниже даны некоторые свойства ароматических полиэфирсульфонкетонов
| Таблица | |||||
| Полимеры по примеру: |
Tc., °C | ТГА, °C (2% потеря массы) | КИ, % | σp., МПА | ε, % |
| 1 | 197 | 405 | 34,0 | 86,2 | 20,7 |
| 2 | 203 | 433 | 32,5 | 89,6 | 21,0 |
| 3 | 207 | 436 | 32,0 | 91,3 | 21,3 |
| 4 | 152 | 395 | 31,0 | 76,0 | 28,0 |
| 5 | 169 | 426 | 32,0 | 85,0 | 26,0 |
| 6 | 173 | 447 | 31,5 | 86,8 | 22,1 |
| 7 | 187 | 402 | 30,5 | 81,4 | 19,9 |
| 8 | 195 | 429 | 30,5 | 85,6 | 16,7 |
| 9 | 206 | 427 | 31,5 | 88,9 | 15,9 |
| 10 | 161 | 377 | 30,5 | 72,9 | 26,3 |
| 11 | 173 | 379 | 31,0 | 73,8 | 26,6 |
| 12 | 178 | 382 | 31,0 | 73,6 | 24,8 |
Строение ароматических полиэфирсульфонкетонов подтверждено ИК-спектроскопией. На ИК-спектрах имеются полосы поглощения, соответствующие простым и сложным эфирным связям, сульфо- и кетогруппам и отсутствуют полосы для гидроксильных групп. Результаты турбидиметрического титрования также подтверждают предлагаемую структуру.
Технический результат изобретения состоит в получении ароматических полиэфиров с высокими показателями огне-, тепло-, термостойкости и механических характеристик.
Ароматические полиэфирсульфонкетоны формулы
где n=1-20; z=2-100;
; 
;
; 
