Способ получения полигексазоциклана

 

Назначение: полигексазоциклан в качестве черного полимерного пигмента для черных глубокоматовых эмалей. Сущность изобретения: способ получения полигексазоциклана основан: на поликонденсации тетранитрила пиромеллитовой кислоты с п-фенилендиамином и солью кобальта при мольном соотношении компонентов тетранитрил пиромеллитовой кислоты : п-фенилендиамин: соль кобальта = 1: 2: 0,5 соответственно, при двухступенчатом введении компонентов в реакцию равными долями, в среде фенола при 160-180^oС в атмосфере инертного газа при перемешивании до прекращения выделения аммиака. Покрытия, полученные с использованием нового пигмента, обладают высокими оптическими характеристиками. 1 табл.

Изобретение относится к области технической химии по разделу получения полимерных материалов, а точнее к способу получения кобальтсодержащих сшитых полигексазоцикланов.

Изобретение наиболее эффективно может быть использовано в качестве черного полимерного пигмента для черных глубокоматовых эмалей класса Истинные поглотители, обладающих высокой термо-, тепло- и коррозионной стойкостью. Получаемые покрытия могут быть использованы в солнечных энергетических установках, а также в составе терморегулирующих покрытий для летательных аппаратов, в оптических приборах, где необходимы черные, не дающие бликов детали.

Известны черные глубокоматовые эмали, в которых в качестве пигмента используется технический углерод (1,2) Полимерные черные пигменты в литературе не описаны.

Известен способ получения полигексазоциклана поликоденсацией различных тетранитрилов и диаминов при повышенных температурах, в токе инертного газа (3). Цвет таких полимеров изменяется от желтого до коричневого, в связи с чем они не могут быть использованы в качестве черных пигментов.

Наиболее близким по существу к предложенному способу является способ получения полигексазоциклана путем поликонденсации тетранитриле пиромеллитовой кислоты с п-фенилендиамином в феноле в кислой среде при 120-180^oС в атмосфере инертного газа (4).

Однако применение полимера, полученного по способу-прототипу, в качестве пигмента не позволяет получить эмали с необходимыми оптическими характеристиками: коэффициенты поглощения и излучения солнечной радиации больше 0,9 и коэффициенты диффузного и зеркального отражения менее 2,5.

Задача настоящего изобретения состояла в получении полимерного материала, который может быть использован в качестве черного пигмента для глубокоматовых эмалей с коэффициентами поглощения и излучения солнечной радиации, превышающими 0,9 и коэффициентами диффузного и зеркального отражения менее 2,5.

Оказалось, что предлагаемый способ получения сшитого кобальтсодержащего полигексазоциклана позволяет получить структурированный полимер-пигмент с высокоразвитой цепью сопряжения формулы: и мелкодисперсной структурой (размер частиц 30-60 мкм). Эти свойства обуславливают возможность получения черных глубокоматовых эмалей класса "Истинные поглотители" с высокими коэффициентами поглощения солнечной радиации, диффузного и зеркального отражения.

Способ получения заявляемого полигексазоциклана заключается в том, что поликонденсацию тетранитрила пиромеллитовой кислоты, п-фенилендиамина и соли кобальта (хлорид, ацетат, ацетилацетонат), взятых в мольном соотношении 1:2: 0,5, проводят при интенсивном перемешивании в феноле при 160-180^oС, в инертной атмосфере при двухступенчатом введении компонентов в реакцию: вначале в реактор загружают фенол и половину реагирующих веществ (концентрация 0,15-0,25 мол /л) и проводят реакцию до прекращения выделения аммиака, затем добавляют вторую половину реагирующих веществ и продолжают реакцию до прекращения выделения аммиака.

Пример 1. В реактор, снабженный термометром, мешалкой, обратным холодильником, капилляром для подачи инертного газа и емкостью с водой для поглощения аммиака, выделяющегося в процессе реакции, загружают 2 кг фенола, 8,25 г хлорида Со, 16 г п-фенилендиамина и 13 г тетранитрила пиромеллитовой кислоты. Реакционную смесь при перемешивании в токе инертного газа нагревают до 180 ^oС и выдерживают при этой температуре до прекращения выделения аммиака. Затем в реакционную смесь вносят еще 8,25 г хлорида Со, 16 г п-фенилендиамина, 13 г тетранитрила пиромеллитовой кислоты и продолжают реакцию до прекращения или резкого замедления выделения аммиака. По окончании реакции выпавший в осадок полимер отфильтровывают, промывают спиртом, экстрагируют спиртом в аппарате Сокслетта в течении 24 час, сушат в вакууме над серной кислотой. Вес полимера 50г Примеры 2,3,4 см. таблицу.

Использование предлагаемого способа позволяет получить черный полимерный пигмент для термо-, тепло- и коррозионностойких черных глубокоматовых эмалей. Покрытия на его основе имеют высокие оптические характеристики: коэффициент поглощения солнечной радиации и коэффициент излучения в той же области 0,96-0,99 при соотношении коэффициентов, близком к единице. Коэффициенты диффузного и зеркального отражения 2-2,2.

Формула изобретения

Способ получения полигексазоциклана путем поликонденсации тетранитрила пиромеллитовой кислоты с п-фенилендиамином при 160 180^oС в среде фенола в атмосфере инертного газа, отличающийся тем, что в реакцию дополнительно вводят соль кобальта при мольном соотношении тетранитрила пиромеллитовой кислоты, п-фенилендиамина и соли кобальта, равном 1:2:0,5 соответственно, и процесс ведут при перемешивании до прекращения выделения аммиака в двухступенчатом режиме при начальной концентрации реагирующих веществ, равной 0,1 0,15 м/л.

РИСУНКИ

Рисунок 1