Сополимер стирола и метилметакрилата с полигетероариленом для полимерных материалов

 

Описывается привитой сополимер стирола и метилметакрилата с полигетероариленом общей формулы I, где n = 100-150, m = 135-150. Указанное соединение наиболее эффективно может быть использовано в качестве полимерных материалов, обладающих высокими физико-механическими и термическими свойствами. Полимер формулы I получают путем радикально инициированной полимеризации стирола и метилметакрилата в присутствии ароматического полигетероарилена при постепенном повышении температуры от 20 до 100-120^oС. В качестве инициаторов используют циклогексилпероксидикарбонат и динитрил азодиизомасляной кислоты, в качестве полигетероарилена используют полимеры, такие как полиимид, полиамид и полиарилат, содержащие кардовые и гексафторпропилиденовые группы, растворимые в стироле, ММА и в других органических растворителях. Строение полученных полимеров было подтверждено данными элементного анализа, ИК-спектроскопии и гель-проникающей хроматографии. Полимеры обладают высокими физико-механическими и термическими характеристиками, а именно предел прочности на разрыв составляет от 53,8 до 64,5 МПа, модуль упругости при растяжении составляет от 0,73•10³ до 2,8•10³ МПа, при относительном удлинении от 2,4 до 6%; температура стеклования - от 105 до 140^oС. 2 табл.

Изобретение относится к химии полимеров и представляет собой новый привитой сополимер стирола и метилметакрилата с полигетероариленом общей формулы: где n=100-150, m=135-150.

Указанное соединение наиболее эффективно может быть использовано в качестве полимерных материалов, обладающих высокими физико-механическими и термическими свойствами.

Указанное соединение, его свойства и способ получения в литературе не описаны.

Известен сополимер стирола и винилхлорида. Прочность при растяжении составляет 33,5 МПа; относительное удлинение - 95%; теплостойкость 80^oС (Николаев А.Ф. Синтетические полимеры и пластические массы на их основе. М., Л. Химия. 1964. С. 143).

Известен сополимер стирола, содержащий 5% акрилонитрила, 15% бутадиена и 80% стирола (АБС-1 пластик). Напряжение при растяжении составляет 40 МПа, модуль упругости - 1,8х10³ МПа, относительное удлинение при разрыве - 10%, теплостойкость - 104^oС (Технология пластических масс. Под ред. В.В.Коршака. М.,Химия. 1985. С.476.).

Основным недостатком этих полимеров являются невысокие прочностные и термические характеристики.

Задачей настоящего изобретения является получение нового полимерного соединения - привитого сополимера стирола и метилметакрилата (ММА) с полигетероариленом, обладающего повышенными термическими и механическими свойствами, которое может быть использовано в качестве полимерных материалов.

Поставленная задача достигается тем, что заявляемый полимер указанной выше формулы получают путем радикально инициированной сополимеризации стирола и ММА в присутствии ароматического полигетероарилена при постепенном повышении температуры от 20 до 100-120^oС. В качестве инициаторов использовали циклогексилпероксидикарбонат (ЦПК) и динитрилазодиизомасляной кислоты (ДАК). В качестве полигетероарилена (ПГА) используют полимеры, такие как полиимид, полиамид и полиарилат, содержащие кардовые и гексафторпропилиденовые группы, растворимые в стироле, ММА и в других органических растворителях (например, в циклогексаноне, N-метил-2-пирролидоне).

Строение полученных полимеров было подтверждено данными элементного анализа, ИК-спектроскопии и гель-проникающей хроматографии. На ИК-спектрах полиимида и сополимеров, полученных полимеризацией стирола и ММА в присутствии полиимида, наблюдается полоса поглощения при 715 см^-1, отвечающая бензольному кольцу, полоса поглощения при 1374 см^-1, отвечающая валентным колебаниям атома азота имидного кольца и полосы поглащения при 1716, 1735, 1784 см^-1, отвечающие валентным колебаниям СО-имидного цикла. На гель-хроматограмме образцов, полученных полимеризацией стирола и ММА в присутствии 4, 10 и 20 мас. % различных ПГА, имеется лишь один пик, отличный от пиков для стирола и ПГА.

Полимеры 1-10 получены по общей методике.

В коническую колбу на 50 мл загружают ММА и стирол, взятые в соотношении 1: 1 (по массе), и полигетероарилен. Массовое соотношение полигетероарилен-стирол и ММА варьируют в пределах 4-20 мас.% - 96-80 мас.% соответственно. В случае использования полиамида вводят циклогексанон (инертный разбавитель) в количестве 35 мас.%. К раствору полигетероарилена со стиролом и ММА добавляют 0,1 мас.% смеси ЦПК и ДАК, взятых в соотношении 1:1, как инициатора. Полученный реакционный раствор помещают в стеклянные ампулы, которые запаивают в вакууме. Полимеризацию проводят при медленном, постепенном повышении температуры от 20 до 100-120^oС. Полученные в результате реакции полимеры переосаждают, промывают и сушат в вакууме при 60^oС.

Загрузки исходных полигетероариленов, стирола, циклогексанона и инициаторов представлены в табл.1.

Физико-механические и термические свойства полимеров представлены в табл. 2 (порядковые номера соответствуют табл.1).

Из данных, представленных в табл.2 видно, что заявляемые полимеры обладают высокими физико-механическими и термическими характеристиками, а именно предел прочности на разрыв составляет от 53,8 до 64,5 МПа (превосходит аналог 1 ≈ в 2 раза, аналог 2 на 15 МПа), модуль упругости при растяжении составляет от 0,73•10³ до 2,8•10³ МПа (превосходит аналог 2 на 1,0•10³МПа) при относительном удлинении от 2,4 до 6% (в 16-45 раз ниже, чем у аналога 1, и в 4-76% раз ниже, чем у аналога 2); температура стеклования от 105 до 140^oС (превосходит аналог 1 на 25-60^oС, аналог 2 на 1-36^oС).

Формула изобретения

Сополимер стирола и метилметакрилата с полигетероариленом общей формулы где n = 100-150, m = 135-150.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2