Способ получения полимерных продуктов, содержащих циклопропановые группы



Способ получения полимерных продуктов, содержащих циклопропановые группы
Способ получения полимерных продуктов, содержащих циклопропановые группы
Способ получения полимерных продуктов, содержащих циклопропановые группы
Способ получения полимерных продуктов, содержащих циклопропановые группы
Способ получения полимерных продуктов, содержащих циклопропановые группы
Способ получения полимерных продуктов, содержащих циклопропановые группы
Способ получения полимерных продуктов, содержащих циклопропановые группы

 


Владельцы патента RU 2631504:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к получению полимерных продуктов, содержащих в составе макромолекул незамещенные циклопропановые группы. Способ получения полимерных продуктов, содержащих в составе макромолекул циклопропановые группы, общей формулы (1):

имеющих соотношение звеньев (а+b):(c+d)=60-90:10-40], заключается во взаимодействии 1,2-полибутадиена с диазометаном в среде органического растворителя в присутствии катализатора при мольном соотношении 1,2-полибутадиен : диазометан : катализатор, равном 1 : 1,0-3,0 : 0,0025-0,01, способ отличается тем, что в качестве катализатора используют соединения палладия (II) – хлорид палладия PdCl2. В качестве 1,2-полибутадиена используют 1,2-полибутадиен атактического строения со среднечисловой молекулярной массой Mn от 800 до 70000, содержанием в макромолекулах звеньев 1,2- и 1,4-полимеризации 60-90 и 10-40 мол. % или 1,2-полибутадиен синдиотактического строения со степенью синдиотактичности от 50 до 90%, среднечисловой молекулярной массой Mn от 35000 до 75000, содержанием в макромолекулах звеньев 1,2- и 1,4-полимеризации 75-95 и 5-25 мол. %. Технический результат: получение полимерных продуктов, содержащих в макромолекулах незамещенные циклопропановые группы, имеющих высокую степень функционализации и различную молекулярную массу, которая может быть целенаправленно изменена в широком интервале значений. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 9 пр.

 

Изобретение относится к области высокомолекулярных соединений, в частности к получению полимерных продуктов, содержащих в составе макромолекул циклопропановые группы, общей формулы (1):

Данные полимерные продукты представляют сополимеры, содержащие циклопропановые группы в боковых звеньях (b) макромолекул, а также двойные углерод-углеродные связи в боковых звеньях (а) и в основной цепи (c) и (d) [соотношение звеньев (a+b):(c+d)=60-90:10-40].

Полимерные продукты (1) характеризуются высоким комплексом физико-механических свойств, и могут найти применение в качестве герметиков, модификаторов в составе различных композиций термопластов и эластомеров.

Циклопропанированные полимерные продукты (1) могут быть получены химической модификацией 1,2-полибутадиенов определенного состава и строения, содержащих в составе макромолекул звенья 1,2- и 1,4-полимеризации 1,3-бутадиена, которые синтезируют в промышленности полимеризацией 1,3-бутадиена на комплексных катализаторах (патент РФ №2072362, патент РФ №2177008, заявка РФ №2005104832, патент США №4182813).

Способ получения полимеров формулы (1) основан на взаимодействии ненасыщенных связей 1,2-полибутадиена с карбеном, генерируемым in sity при каталитическом разложении диазометана, в среде органического растворителя с образованием полимерного продукта, содержащего циклопропановые группы в боковых звеньях:

Известен способ (патент РФ №2443674, кл. С07С 61/04, C08F 8/02, опубл. 27.02.2012, патент РФ №2447055, кл. С07С 61/04, C08F 8/02, опубл. 10.04.2012) получения полимеров, заключающийся во взаимодействии 1,2-полибутадиена с метилдиазоацетатом в присутствии катализатора -ацетата родия (II) - Rh2(OAc)4 и трифлата меди (II) - Cu(OTf)2, при мольном соотношении 1,2-полибутадиен : алкилдиазоацетат : катализатор 1:0,5-1:0,01. Реакцию проводят в органическом растворителе (метиленхлорид) при температуре 40°C с получением продукта, содержащим алкоксикарбонилзамещенные циклопропановые группы в основной и боковой цепи макромолекул. После окончания взаимодействия полимер высаждают из реакционной массы этанолом, очищают переосаждением в системе хлороформ - этанол и сушат в вакууме. Суммарное содержание функционализированных звеньев в полимере составляет 28-36 мол. % (на медном катализаторе) и 36-50 мол. % (на родиевом катализаторе).

Данный метод позволяет получать полимерные продукты, содержащие в составе макромолекул метоксикарбонилзамещенные циклопропановые звенья. Однако в известном способе не указана возможность селективного получения циклопропанированных полимеров, содержащих незамещенные циклопропановые группы в боковой цепи.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения полимеров, содержащих циклопропановые группы [Глазырин, А.Б. Производные синдиотактического 1,2-полибутадиена, содержащие циклопропановые группы / А.Б. Глазырин, М.И. Абдуллин, В.А. Докичев, P.M. Султанова, P.P. Муслухов, Э.Р. Газизова (Атнабаева) // Высокомолекулярные соединения. Серия Б. - 2014. - Т. 56. - №6. - С. 535-542], основанный на взаимодействии 1,2-полибутадиена синдиотактического строения со степенью кристалличности 25%, среднечисловой молекулярной массой Mn 65000, содержанием в макромолекулах звеньев 1,2- и 1,4-полимеризации 84 и 16 мол. % с диазосоединением в среде органического растворителя (метиленхлорид) в присутствии катализатора - ацетата палладия Pd(OAc)2 и ацетилацетоната палладия Pd(acac)2, при определенном мольном соотношении 1,2-полибутадиен : диазосоединение : катализатор, взаимодействие ведут до прекращения газовыделения. При этом в качестве диазосоединения используют диазометан, взаимодействие проводят при мольном соотношении 1,2-полибутадиен : диазосоединение : катализатор, равном 1,0:1,0:0,01 при температуре 0-5°С с получением продукта, содержащим незамещенные циклопропановые группы в боковой цепи макромолекул. После окончания взаимодействия полимер высаждают из реакционной массы этанолом, очищают переосаждением в системе хлороформ - этанол и сушат в вакууме при температуре. Суммарное содержание функционализированных звеньев в полимере составляет 11-47 мол. %.

Однако данный способ позволяет получать полимерные продукты с низкой степенью функционализации полимера (не более 47%). Недостатком данного метода является также использование достаточно сложных каталитических системы, которые могут быть получены по методике [Джемилев У.М., Поподько Н.Р., Козлова Е.В. Металлокомплексный катализ в органическом синтезе. М.: Химия, 1999. С. 96]. Кроме того, для получения полимерных продуктов (1) предлагается использовать только 1,2-полибутадиен синдиотактического строения, имеющий определенную молекулярную массу и состав. Это ограничивает возможности данного метода получением полимеров с молекулярной массой в пределах Mn=65-66⋅103 и узким набором свойств. Таким образом, в наиболее близком аналоге не указана возможность получения полимеров формулы (1), имеющих иной состав, молекулярную массу, характеризующихся не только синдиотактическим, но и атактическим строением макромолекул, т.е. обладающих более широким набором свойств.

Задачей данного изобретения является способ получения полимерных продуктов, содержащих в макромолекулах незамещенные циклопропановые группы, имеющих высокую степень функционализации (превращение ненасыщенных звеньев в циклопропановые группы) и различную молекулярную массу, которая может быть целенаправленно изменена в широком интервале значений (в зависимости от требований к полимерному продукту).

Указанная задача достигается тем, что при взаимодействии 1,2-полибутадиена с диазометаном в среде органического растворителя в присутствии катализатора при мольном соотношении 1,2-полибутадиен : диазометан : катализатор, равном 1:1,0-3,0:0,0025-0,01, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют соединения палладия (II) - хлорид палладия PdCl2. В качестве 1,2-полибутадиена используют 1,2-полибутадиен атактического строения со среднечисловой молекулярной массой Mn от 800 до 70000, содержанием в макромолекулах звеньев 1,2- и 1,4-полимеризации 60-90 и 10-40 мол. % или 1,2-полибутадиен синдиотактического строения со степенью синдиотактичности от 50 до 90%, среднечисловой молекулярной массой Mn от 35000 до 75000, содержанием в макромолекулах звеньев 1,2- и 1,4-полимеризации 75-95 и 5-25 мол. %.

Заявляемый способ позволяет получать полимерные продукты формулы (1) со степенью функционализации (содержанием циклопропановых групп) от 55-86% и молекулярной массой от 900 до 80000.

При реализации предлагаемого способа использовали промышленные образцы 1,2-полибутадиена производства ОАО «Ефремовский завод СК», а также полимер марки JSR RB-830 производства «Japan Synthetic Rubber Со.» (Япония). 1,2-полибутадиен очищали переосаждением в системе хлороформ-этанол, далее полимер дважды промывали спиртом и сушили под вакуумом при 60°С до постоянной массы.

В качестве катализатора применяли соединение палладия (II) - хлорид палладия [химическая формула - PdCl2] фирмы ("Acros").

Диазометан получали по известной методике (Джемилев У.М., Поподько Н.Р., Козлова Е.В. Металлокомплексный катализ в органическом синтезе. М.: Химия, 1999. С. 96.) Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 5

К 0,066 г (0,37 ммоль) катализатора (PdCl2) добавляли 10 мл метиленхлорида и перемешивали до полного растворения. К полученному раствору прибавили 2,00 г (37 ммоль) 1,2-полибутадиена в 40 мл метиленхлорида. Использовали 1,2-полибутадиен синдиотактического строения со среднечисловой молекулярной массой Mn=75000, содержанием звеньев 1,2- и 1,4-полимеризации 84 и 16 мол. %, соответственно, степенью синдиотактичности 60%.

К полученной массе при перемешивании при 0-5°С медленно дозировали 4,66 г (111 ммоль) диазометана в 10 мл CH2Cl2. Мольное соотношение 1,2-ПБ : диазосоединение : катализатор составляло 1:3:0,01. Реакцию проводили до прекращения выделения газа при температуре 0-5°С в течение 2 часов. После окончания синтеза полимер высаждали из реакционной массы этанолом, очищали переосаждением в системе хлороформ - этанол и сушили в вакууме при температуре 40-50°С.

Полученный полимер формулы (1) имеет степень функционализации (содержание циклопропановых групп*) 81%:

Примеры 1-4, 6-9. Все операции проводили в соответствии с примером 5. Результаты экспериментов приведены в табл. 1.

Из данных табл. 1 следует, что предложенный в изобретении способ позволяет синтезировать полимерные продукты формулы (1):

- характеризующиеся степенью функционализации до 86%;

- имеющие различную молекулярную массу (Mn) от 900 до 80000 а.е.м.;

Кроме того, данным методом могут быть получены модифицированные полимеры с различным пространственным строением (конфигурацией) макромолекул: с атактическим или синдиотактическим расположением циклопропановых групп.

Таким образом, предлагаемый метод дает возможность целенаправленного получения циклопропанированных полимерных продуктов (1) с заданной степенью функционализации, молекулярной массой, пространственным расположением циклопропановых групп в зависимости от требований, предъявляемых к полимеру.

Выбранные пределы показателей процесса:

- в качестве диазосоединения использован диазометан, являющийся одним из основных источников простейшего карбена - метилена, что объясняется, с одной стороны, его доступностью, а с другой - сравнительной экспериментальной простотой методик работы с ним;

- в качестве катализатора используется хлорид палладия, который является промышленно доступным и обеспечивает селективное протекание реакции циклопропанирования 1,2-полибутадиенов диазометаном;

- использование в качестве катализатора хлорида палладия позволяет получать полимерные продукты с высокой степенью функционализации полимера (до 86%), т.е. достигается практически исчерпывающая функционализация всех С=С-связей в звеньях 1,2-полимеризации полимера, тогда как при использовании ацетилацетоната палладия (прототип) степень функционализации полимера существенно (в ~ 2 раза) ниже;

- использование в качестве катализатора хлорида палладия позволяет получать циклопропанированные полимерные продукты как на основе синдиотактического, так и атактактического 1,2-полибутадиена, причем могут быть использованы 1,2-полибутадиены с различной молекулярной массой (от 800 до 75000), тогда как применение ацетилацетоната палладия (прототип) предполагает получение циклопропанированных полимеров только на основе синдиотактического 1,2-полибутадиена, причем только с высокой молекулярной массой (65000);

- мольное соотношение реагентов, при котором достигается наиболее высокая степень функционализации полимера - 1,2-ПБ : диазосоединение : катализатор, составляет 1:1,0-3,0:0,0025-0,01. При уменьшении количества диазометана (менее 1 мол.) образуются полимерные продукты с низкой степенью функционализации. При увеличении количества диазометана (более 3 мол.) образуются нежелательные побочные продукты. При уменьшении количества катализатора (менее 0,0025 мол.) образуются полимерные продукты с низкой степенью функционализации. При увеличении количества катализатора (более 0,01 мол.) степень функционализации изменяется незначительно и вызывает большой расход катализатора.

- реакция проводилась при температуре 0-5°С, при которой не образуются нежелательные побочные продукты реакции и обеспечивается наиболее высокая степень функционализации полимера.

Использование предлагаемого метода позволяет получать на основе 1,2-полибутадиенов полимерные продукты (1), содержащие незамещенные циклопропановые группы с существенно более высокой по сравнению с прототипом степенью функционализации, а значит и с более широким набором свойств, что расширяет возможности практического использования синтезированных полимерных продуктов.

1. Способ получения полимерных продуктов, содержащих в составе макромолекул циклопропановые группы, общей формулы (1):

имеющих соотношение звеньев (a+b):(c+d) =60-90:10-40, заключающийся во взаимодействии 1,2-полибутадиена с диазометаном в среде органического растворителя в присутствии катализатора при мольном соотношении 1,2-полибутадиен : диазометан : катализатор, равном 1:1,0-3,0: 0,0025-0,01, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют соединения палладия (II) - хлорид палладия PdCl2.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве 1,2-полибутадиена используют 1,2-полибутадиен атактического строения со среднечисловой молекулярной массой Mn от 800 до 70000, содержанием в макромолекулах звеньев 1,2- и 1,4-полимеризации 60-90 и 10-40 мол. % или 1,2-полибутадиен синдиотактического строения со степенью синдиотактичности от 50 до 90%, среднечисловой молекулярной массой Mn от 35000 до 75000, содержанием в макромолекулах звеньев 1,2- и 1,4-полимеризации 75-90 и 10-25 мол. %.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к резиновым смесям как вариантам для протекторов шин. Описывается резиновая смесь в качестве одного из вариантов, содержащая каучуковый компонент и наполнитель, для которой температура пика на температурной кривой tanδ составляет -16,0°C или выше и -6,0°C или ниже, значение tanδ в положении пика составляет более 1,13, tanδ при 0°C составляет 0,95 или более и значение, полученное делением абсолютного значения разницы между значениями tanδ при -5°C и tanδ при 5°C на разность температур между -5 и 5°C {|(tanδ при -5°C)-(tanδ при 5°C)|/10} (/°C), составляет менее 0,045/°C.

Изобретение относится к элементу шины, который является удовлетворительным в отношении показателя минимального расхода топлива и имеет более высокую прочность и более превосходное сопротивление истиранию по сравнению с обычными элементами шин.

Изобретение относится к способам связывания полидиеновых (со)полимеров. Способ получения связанного полимера включает стадии: (i) полимеризацию сопряженного диенового мономера и, необязательно, сополимеризуемого с ним мономера с получением полимера, содержащего реакционноспособную концевую группу; (ii) взаимодействие реакционноспособной концевой группы полимера с полиизоцианатом, количество функциональных групп которого составляет X, с получением промежуточного полимерного продукта, и (iii) взаимодействие указанного промежуточного полимерного продукта с полиолом, количество функциональных групп которого составляет Y, с получением связанного полимерного продукта, где X+Y≥5.

Изобретение относится к вулканизующимся композициям на основе нитрильных каучуков, содержащих эпоксидные группы, особые кислотные сшивающие агенты, а также ускорители сшивания, в которых отсутствует необходимость использовать обычные сшивающие агенты.

Изобретение раскрывает привитой полимер, содержащий цепь основного полимера Р, содержащую сопряженные диеновые звенья; по меньшей мере одну боковую привитую цепь G, представленную следующей общей формулой (1)R-(OCH2CH2)m-S-, (1)где R представляет собой насыщенную, линейную или разветвленную углеводородную цепь, содержащую по меньшей мере 18 атомов углерода, а m представляет собой целое число, варьирующееся в диапазоне от 0 до 20, при этом указанная привитая цепь G связана с цепью основного полимера Р через атом серы из формулы (1); и по меньшей мере одну привитую цепь G’, представленную следующей общей формулой (4)-S-R’-S-, (4)где R’ представляет собой углеводородную группу, насыщенную или ненасыщенную, линейную или разветвленную, циклическую и/или ароматическую, содержащую от 2 до 40 атомов углерода, необязательно содержащую один или несколько гетероатомов, при этом указанная привитая цепь G’ связана с цепью основного полимера Р с использованием каждого атома серы из формулы (4).

Изобретение относится к резиновым смесям и пневматическим шинам, полученным из них. Резиновая смесь включает на 100 масс.% каучукового компонента по меньшей мере 35 масс.% бутадиен-стирольного каучука, сопряженный диеновый полимер и диоксид кремния с удельной поверхностью, измеренной из адсорбции азота от 40-400 м2/г.

Изобретение относится к резиновым смесям и пневматическим шинам, полученным из них. Резиновая смесь включает сопряженный диеновый полимер и диоксид кремния с удельной поверхностью, измеренной из адсорбции азота от 40-400 м2/г.

Изобретение относится к вулканизующимся композициям на основе содержащих эпоксидные группы нитрильных каучуков. Вулканизующаяся композиция в твердой форме содержит нитрильный каучук с эпоксидными группами, который содержит повторяющиеся звенья, производные сопряженного диена и α,β-ненасыщенного нитрила.

Изобретение относится к резиновой смеси и пневматической шине. Резиновая смесь содержит диоксид кремния и полимер сопряженного диена, который получают взаимодействием соединения, содержащего атом азота и атом кремния, с активным концом сополимера, полученного полимеризацией мономерного компонента, содержащего соединение сопряженного диена, и кремнийсодержащего винилового соединения.

Изобретение относится к способам получения изделий из полимера для использования в медицине. Предлагаемый способ содержит стадии получения раствора полимера путем смешивания первого соединения, содержащего карбодиимидные группы, со вторым соединением, содержащим карбоксилированные группы, нанесения раствора полимера на формирователь, где стадию нанесения осуществляют в течение не более 2 часов после получения раствора полимера, и отверждения раствора полимера.

Изобретение относится к производству эпоксидированного растворного бутадиен-стирольного каучука и может быть использовано в каучуковой и шинной промышленности. Способ эпоксидирования бутадиен-стирольного каучука включает обработку раствора бутадиен-стирольного сополимера предельной одноосновной карбоновой кислотой, содержащей от 1 до 3 атомов углерода, и перекисью водорода, при мольном соотношении предельная одноосновная карбоновая кислота/перекись водорода более 1, образующими in situ эпоксидирующий агент.

Изобретение относится к способу получения полимерных продуктов с незамещенными циклопропановыми группами общей формулы (1): где (a+b):(c+d)=60-95:5-40 мол.%. Способ заключается во взаимодействии 1,2-полибутадиена атактического строения с диазосоединением в среде метиленхлорида в присутствии металлокомплексного катализатора при температуре 0-5°С.

Изобретение относится к адгезивной композиции для пневматической шины, которая может улучшить и клейкость к слою пленки и клейкость к резиновому слою, а также к способу склеивания с ее использованием, слоистому материалу, сформированному этим способом и пневматической шине.

Изобретение относится к бромированным и эпоксидированным органическим соединениям, которые представляют собой замедлители горения для полимеров, таких как полистирол.

Настоящее изобретение относится к области высокомолекулярных соединений, в частности к получению полимерных продуктов на основе 1,2-полибутадиенов, содержащих в составе макромолекул эпоксидные группы.

Изобретение относится к области высокомолекулярных соединений, в частности к получению полимерных продуктов на основе 1,2-полибутадиенов, содержащих в составе макромолекул эпоксидные группы.

Изобретение относится к области высокомолекулярных соединений, в частности к получению полимерных продуктов, содержащих в составе макромолекул эпоксидные группы.

Изобретение относится к области высокомолекулярных соединений, в частности к получению полимерных продуктов, содержащих в составе макромолекул эпоксидные группы.

Изобретение относится к материалам для элементов пневматической шины и к пневматической шине. .

Изобретение относится к способу получения эпоксидированных 1,2-полибутадиенов. .

Изобретение относится к диеновым полимерам, способу их получения, их применению, к вулканизующимся каучуковым композициям, их применению, а также к шине и формованным изделиям, содержащим каучуковую композицию в вулканизованной форме. Диеновые полимеры содержат в начале полимерных цепей третичные аминогруппы формулы (II), а также имеют по концам полимерных цепей силансодержащие карбинольные группы формулы (III) в виде солей металлов. Причем R1, R2 являются одинаковыми или различными и представляют собой алкильный, циклоалкильный, арильный, алкарильный и аралкильный радикалы, которые могут содержать гетероатомы, такие как кислород, азот, сера и/или кремний. В указанных формулах (II) и (III) Z означает двухвалентный органический радикал, который может содержать, кроме атомов углерода и водорода, гетероатомы, такие как кислород, азот, сера и/или кремний. Причем R3, R4, R5, R6 являются одинаковыми или различными и означают водород, алкильный, циклоалкильный, арильный, алкарильный и аралкильный радикалы, которые могут содержать гетероатомы, такие как кислород, азот, сера и/или кремний. 10 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 табл, 3 пр.
Наверх