Способ получения форсополимера диаллилизофталата и стирола

 

Использование: материалы с улучшенными диэлектрическими и прочностными свойствами для авиационной и электротехнической промышленности. Сущность: сополимеризацию проводят при массовом соотношении диаллилизофталата и стирола 65-85: 35-15 соответственно, перекись бензоила используют в количестве 2,1-2,35 % от массы мономеров, причем вначале перекись бензоила вводят в количестве 2 проц. от массы сопомеров, а оставшуюся ее часть добавляют порциями по ходу сополимеризации в зависимости от вязкости реакционной массы, измеренной при 20^oС, процесс проводят до достижения вязкости 6,5-9,0 Па.с. 2 табл.

Изобретение относится к области получения форсополимеров диаллилизофталата и стирола, используемых в авиационной, электротехнической и других отраслях промышленности, где необходимо применение материала с улучшенными диэлектрическими и прочностными свойствами.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения растворимых форсополимеров диаллилфталата и его изомеров со стиролом путем сополимеризации соответствующих мономеров. Сополимеризацию проводят при температуре 90-110^oC в присутствии 1,0-1,5% перекиси бензоила, небольшого количества изопропанола и хлорированных углеводородов в качестве телогенов, то-есть веществ, позволяющих предотвращать процесс гелеобразования. Недостатками указанного способа является использование токсичных и дефицитных телогенов, таких как гексахлорэтан, пентахлорэтан и 1,1,1,2,3,3,3-гептахлорпропан, их присутствие в конечном продукте и невысокий выход форсополимера (до 50%).

Технической задачей данного изобретения является разработка способа получения форсополимера диаллилизофталата и стирола для композиционных материалов с улучшенными прочностными и диэлектрическими свойствами, обеспечивающих получение достаточно низких значений диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь, необходимых при эксплуатации радиотехнических изделий при температурах до 200 ^oC.

Задача решается следующим образом. Предлагается способ получения форсополимера диаллилизофталата и стирола при их массовом соотношении (65^oC35): (85^oC15) соответственно путем сополимеризации соответствующих мономеров при нагревании до 80-90^oC в присутствии перекиси бензоила, добавляемой порциями в течение процесса сополимеризации, причем перекись бензоила используют в количестве 2,1-2,35% от массы мономеров: вначале вводят 2% перекиси, а оставшуюся ее часть добавляют порциями в зависимости от условий вязкости реакционной массы, измеренной при 20^oC, процесс проводят до достижения вязкости 6,5- 9,0 Па.с.

Предлагаемый способ позволяет полностью предотвратить образование нерастворимого геля и получить форсополимер с выходом 70-75% и однородными микроструктурой и молекулярно-массовым распределением, что приводит к повышению прочностных характеристик композиционных материалов.

Ниже приводится таблица 1, по которой определяется количество добавляемой перекиси бензоила в зависимости от величины условной вязкости реакционной массы.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими конкретными примерами.

Пример 1. К смеси 80 г диаллилизофталата (ТУ 6-09-897-75) и 20 г стирола (ГОСТ 10003-81) добавляют 2 г перекиси бензоила и нагревают при температуре 80^oC и непрерывном перемешивании в атмосфере азота в течение 2 часов. После этого реакционную массу охлаждают до температуры 45^oC и производят определение условной вязкости по вискозиметру В3-246 (ГОСТ 9070-75) при 20^oC. Условная вязкость составляет 30 с. По таблице 1 определяют дополнительное количество перекиси бензоила, которое для данного примера составляет 0,25%, т.е. 0,25 г. Указанное количество перекиси добавляют в реакционную массу, после чего температуру повышают до 80^oC и продолжают нагрев еще в течение 2 ч. Затем реакционную массу вновь охлаждают до температуры 45^oC и вновь производят определение условной вязкости, которое в данном случае составляет 140 с. После этого температуру снова повышают до 80^oC и продолжают нагревание в течение 2 ч. Затем измеряют вязкость по методу Геплера, которая для данного примера составляет 6,5 Па.с.

Пример 2. К смеси 65 г диаллилизофталата и 35 г стирола добавляют 2 г перекиси бензоила и нагревают при температуре 85^oC и непрерывном перемешивании в атмосфере азота в течение 2 ч. После этого реакционную массу охлаждают до температуры 50^oC и производят определение условной вязкости по В3-246. Условная вязкость составляет 25 с. Количество добавляемой перекиси бензоила, определенное по таблице 1, составляет 0,25%, т.е. 0,25 г. Указанное количество перекиси добавляют в реакционную массу, после чего температуру повышают до 85^oC и нагрев продолжают еще в течение 2 ч. Затем реакционную массу охлаждают до 50^oC и вновь определяют условную вязкость, которая составляет 115 с. Количество добавляемой перекиси, определенной по таблице 1, составляет 0,1%, т.е. 0,1 г. После этого повышают температуру до 85^oC и продолжают нагревание в течение 2 ч. Затем измеряют вязкость по методу Геплера, которая для данного примера составляет 7,2 Па.с.

Пример 3. К смеси 85 г диаллилизофталата и 15 г стирола добавляют 2 г перекиси бензоила и нагревают при температуре 90^oC и непрерывном перемешивании в атмосфере азота в течение 2 ч. После этого реакционную массу охлаждают до температуры 45^oC и измеряют условную вязкость по ВЗ-246. Условная вязкость составляет 100 с. Количество добавляемой перекиси бензоила, определенное по таблице 1, составляет 0,1%, т.е. 0,1 г. Указанное количество перекиси добавляют в реакционную массу, после чего температуру повышают до 90^oC и нагрев продолжают еще в течение 2 ч. Затем реакционную массу охлаждают до 45^oC и вновь определяют условную вязкость, которая составляет 120 с. После этого температуру вновь повышают до 90^oC и продолжают нагревание в течение 2 ч. Затем измеряют вязкость по методу Геплера, которая для данного примера составляет 9,0 Па.с.

Так как требующаяся вязкость реакционной массы превышает допускаемый по ГОСТ на вискозиметр ВЗ-246 предел времени истечения (200 с), для измерения вязкостей на более глубоких стадиях процесса используется метод Геплера: вязкость по этому методу выражается в Па.с.

Применение на начальных стадиях синтеза вискозиметра ВЗ-246 и определение времени истечения в секундах обусловлено необходимостью использования экспресс-метода, поскольку процесс связан с порционным введением перекиси в зависимости от вязкости.

Так как выход форсополимера, полученного предлагаемым способом, достаточно высок - 70-75%, то при изготовлении материалов можно использовать как реакционный раствор, так и выделенный из него посредством осаждения форсополимер.

Для изготовления конструкционно-радиотехнических материалов в качестве армирующих наполнителей используют кварцевые стеклоткани, полиэтиленовые, пропиленовые ткани и другие.

Параметры предлагаемого способа и свойства полученных материалов приведены в таблице 2.

Согласно данным таблицы 2, диэлектрические характеристики стеклотекстолита на основе форсополимера имеют очень низкие значения при достаточно высоком уровне механических свойств, что позволяет использовать их как материалы радиотехнического и конструкционно-радиотехнического назначений с температурой эксплуатации до 200^oC.

Формула изобретения

Способ получения форсополимера диаллилизофталата и стирола путем сополимеризации при нагревании в присутствии перекиси бензоила, отличающийся тем, что сополимеризацию проводят при массовом соотношении диаллилизофталата и стирола (65 85) (35 15) соответственно, перекись бензоила используют в количестве 2,1 2,3% от массы сомономеров, причем вначале перекись бензоила вводят в количестве 2% от массы сомономеров, а оставшуюся ее часть добавляют порциями по ходу сополимеризации в зависимости от вязкости реакционной массы, измеренной при 20^oС, и процесс проводят до достижения вязкости 6,5 9,0 Па · с.

РИСУНКИ

Рисунок 1