Ненасыщенные блок-сополиэфирсульфоны
Владельцы патента RU 2497841:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова (RU)
Настоящее изобретение относится к высокомолекулярным соединениям, в частности к ароматическим полиэфирам блочного строения. Описаны ненасыщенные блок-сополиэфирсульфоны формулы:
где ;
;
n=1-20; z=2-l00. Технический результат - блок-сополиэфир с повышенными термическими и механическими свойствами, а также огнестойкостью. 1 табл., 13 пр.
Изобретение относится к высокомолекулярным соединениям, в частности к ароматическим полиэфирам блочного строения, которые можно, использовать в качестве конструкционных и пленочных материалов с повышенными эксплуатационными характеристиками.
Известны ароматические блок-сополиэфиры на основе различных олигомеров. Основным недостатком таких полимеров является низкая огнестойкость: Синтез и некоторые свойства блок-сополисульфонарилатов. Микитаев А.К., Шустов Г.Б., Хараев A.M. // Высокомол. соед., 1984, 1A, Т.26. - С.75-78.
Синтез и некоторые свойства блок-сополисульфонарилатов на основе олигосульфонфенолфталеинов. Хараев A.M., Микитаев А.К., Кунижев Б.И. // Высокомол. соед., 1984, 14Б, Т.26. - С.271-274.
Более близкими к предполагаемым по структуре и свойствам являются ароматические блок-сополиэфиры на основе диановых и фенолфталеиновых олигосульфонов и дихлорангидрида 1,1-дихлор-2,2-ди(4-карбоксифенил)этилена: Ungesattigte aromatische Polyester auf der Basis von Chloralderivaten als Konstruktions - und Folienwerkstoff. A.K. Mikitaev, A.M. Charaev, G.B. Sustov // Acta Polymerica. 39 (1988) Nr.5. S.228-236.
Однако полимеры на их основе обладают недостаточно высокими физико-химическими свойствами.
Задачей изобретения является создание блок-сополиэфиров с повышенными термическими и механическими характеристиками, а также огнестойкостью, выдерживающих действия различных внешних условий.
Задача решается получением новых ненасыщенных блок-сополиэфиров общей формулы:
где R=
; 
; 
n=1-20; z=2-100
Реакцию осуществляют взаимодействием олигосульфонов различной степени конденсации на основе 1,1-дихлор-2,2-ди(4-оксифенил)этилена и 4,4′-дихлордифенилсульфона с эквимольной смесью дихлорангидридов изо- и терефталевой кислот, дихлорангидридом 1,1-дихлор-2,2-ди(4-карбоксифенил)этилена или 4,4′-дифторбензофеноном.
Синтез блок-сополиэфиров на основе олигосульфонов различной степени конденсации и эквимольной смеси дихлорангидридов изо- и терефталевой кислот.
Пример 1. В двухгорлую коническую колбу емкостью 250 мл, снабженную механической мешалкой, загружают 7,7652 г (0,01 моль) олигосульфона со степенью конденсации n=1 и 100 мл 1,2-дихлорэтана. После образования гомогенного раствора приливают 2,82 мл (0,02 моль) триэтиламина и при перемешивании в реакционную колбу вносят эквимольную смесь дихлорангидридов изо- и терефталевой кислот в количестве 2,03 г (0,01 моль). Реакцию проводят при комнатной температуре в течение 1 часа. Затем реакционную массу разбавляют 100 мл 1,2-дихлорэтана и осаждают полимер в изопропаноле. Выпавший осадок отфильтровывают и промывают дистиллированной водой до полного удаления ионов хлора. Некоторые свойства полученного блок-сополиэфира приведены в таблице.
Пример 2. В двухгорлую коническую колбу емкостью 250 мл, снабженную механической мешалкой, загружают 27,58 г (0,01 моль) олигосульфона со степенью конденсации n=5 и 150 мл 1,2-дихлорэтана. После образования гомогенного раствора приливают 2,82 мл (0,02 моль) триэтиламина и при перемешивании в реакционную колбу вносят эквимольную смесь дихлорангидридов изо- и терефталевой кислот в количестве 2,03 г (0,01 моль). Реакцию проводят при комнатной температуре в течение 1 часа. Затем реакционную массу разбавляют 100 мл 1,2-дихлорэтана и осаждают полимер в изопропаноле. Выпавший осадок отфильтровывают и промывают дистиллированной водой до полного удаления ионов хлора. Некоторые свойства полученного блок-сополиэфира приведены в таблице.
Пример 3. В двухгорлую коническую колбу емкостью 250 мл, снабженную механической мешалкой, загружают 52,35 г (0,01 моль) олигосульфона со степенью конденсации n=10 и 200 мл 1,2-дихлорэтана. После образования гомогенного раствора приливают 2,82 мл (0,02 моль) триэтиламина и при перемешивании в реакционную колбу вносят эквимольную смесь дихлорангидридов изо- и терефталевой кислот в количестве 2,03 г (0,01 моль). Реакцию проводят при комнатной температуре в течение 1 часа. Затем реакционную массу разбавляют 100 мл 1,2-дихлорэтана и осаждают полимер в изопропаноле. Выпавший осадок отфильтровывают и промывают дистиллированной водой до полного удаления ионов хлора. Некоторые свойства полученного блок-сополиэфира приведены в таблице.
Пример 4. В двухгорлую коническую колбу емкостью 500 мл, снабженную механической мешалкой, загружают 101,89 г (0,01 моль) олигосульфона со степенью конденсации n=20 и 250 мл 1,2-дихлорэтана. После образования гомогенного раствора приливают 2,82 мл (0,02 моль) триэтиламина и при перемешивании в реакционную колбу вносят эквимольную смесь дихлорангидридов изо- и терефталевой кислот в количестве 2,03 г (0,01 моль). Реакцию проводят при комнатной температуре в течение 1 часа. Затем реакционную массу разбавляют 100 мл 1,2-дихлорэтана и осаждают полимер в изопропаноле. Выпавший осадок отфильтровывают и промывают дистиллированной водой до полного удаления ионов хлора. Некоторые свойства полученного блок-сополиэфира приведены в таблице.
Синтез блок-сополиэфиров на основе олигосульфонов различной степени конденсации и дихлорангидрида 1,1-дихлор-2,2-ди(4-карбоксифенил)этилена
Пример 5. В двухгорлую коническую колбу емкостью 250 мл, снабженную механической мешалкой, загружают 7,7652 г (0,01 моль) олигосульфона со степенью конденсации n=1 и 100 мл 1,2-дихлорэтана. После образования гомогенного раствора приливают 2,82 мл (0,02 моль) триэтиламина и при перемешивании в реакционную колбу вносят дихлорангидрид 1,1-дихлор-2,2-ди(4-карбоксифенил)этилена в количестве 3,74 г (0,01 моль). Реакцию проводят при комнатной температуре в течение 1 часа. Затем реакционную массу разбавляют 100 мл 1,2-дихлорэтана и осаждают полимер в изопропаноле. Выпавший осадок отфильтровывают и промывают дистиллированной водой до полного удаления ионов хлора. Некоторые свойства полученного блок-сополиэфира приведены в таблице.
Пример 6. В двухгорлую коническую колбу емкостью 250 мл, снабженную механической мешалкой, загружают 27,58 г (0,01 моль) олигосульфона со степенью конденсации n=5 и 150 мл 1,2-дихлорэтана. После образования гомогенного раствора приливают 2,82 мл (0,02 моль) триэтиламина и при перемешивании в реакционную колбу вносят дихлорангидрид 1,1-дихлор-2,2-ди(4-карбоксифенил)этилена в количестве 3,74 г (0,01 моль). Реакцию проводят при комнатной температуре в течение 1 часа. Затем реакционную массу разбавляют 100 мл 1,2-дихлорэтана и осаждают полимер в изопропаноле. Выпавший осадок отфильтровывают и промывают дистиллированной водой до полного удаления ионов хлора. Некоторые свойства полученного блок-сополиэфира приведены в таблице.
Пример 7. В двухгорлую коническую колбу емкостью 250 мл, снабженную механической мешалкой, загружают 52,35 г (0,01 моль) олигосульфона со степенью конденсации n=10 и 200 мл 1,2-дихлорэтана. После образования гомогенного раствора приливают 2,82 мл (0,02 моль) триэтиламина и при перемешивании в реакционную колбу вносят дихлорангидрид 1,1-дихлор-2,2-ди(4-карбоксифенил)этилена в количестве 3,74 г (0,01 моль). Реакцию проводят при комнатной температуре в течение 1 часа. Затем реакционную массу разбавляют 100 мл 1,2-дихлорэтана и осаждают полимер в изопропаноле. Выпавший осадок отфильтровывают и промывают дистиллированной водой до полного удаления ионов хлора. Некоторые свойства полученного блок-сополиэфира приведены в таблице.
Пример 8. В двухгорлую коническую колбу емкостью 500 мл, снабженную механической мешалкой, загружают 101,89 г (0,01 моль) олигосульфона со степенью конденсации n=20 и 250 мл 1,2-дихлорэтана. После образования гомогенного раствора приливают 2,82 мл (0,02 моль) триэтиламина и при перемешивании в реакционную колбу вносят дихлорангидрид 1,1-дихлор-2,2-ди(4-карбоксифенил)этилена 3,74 г (0,01 моль). Реакцию проводят при комнатной температуре в течение 1 часа. Затем реакционную массу разбавляют 100 мл 1,2-дихлорэтана и осаждают полимер в изопропаноле. Выпавший осадок отфильтровывают и промывают дистиллированной водой до полного удаления ионов хлора. Некоторые свойства полученного блок-сополиэфира приведены в таблице.
Синтез блок-сополиэфиров на основе олигосульфонов различной степени конденсации и 4,4′-дифторбензофенона
Пример 9. В трехгорлую колбу на 250 мл, снабженную механической мешалкой, ловушкой Дина-Старка, обратным холодильником, барбатером для подачи инертного газа, загружают 7,7652 г (0,01 моль) олигосульфона со степенью конденсации n=1, 50 мл диметилсульфоксида, 50 мл толуола и 2,04 мл (9,8 н) раствора NaOH. Температуру реакционной массы поднимают до 140°C и синтез проводят под током инертного газа (азота или аргона) до полного удаления следов воды. После отгонки толуола реакционную массу охлаждают до 70-80°C, добавляют 2,18203 г (0,01 моль) 4,4′-дифторбензофенона. Реакцию проводят в течение 3 часов при 170-180°C, Реакционную массу разбавляют 50 мл диметилсульфоксида и высаждают в дистиллированную воду. Полученный полимер промывают дистиллированной водой и сушат до постоянной массы.
Пример 10. В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную механической мешалкой, ловушкой Дина-Старка, обратным холодильником, барботером для инертного газа загружают 7,7652 г (0,01 моль) олигосульфона со степенью конденсации n=1, 20 мл диметилацетамида, 30 мл хлорбензола, смесь K2CO3 и Na2CO3 в соотношении 1,0:0,3 в количестве 0,026 моля. Реакционную массу нагревают до 140°C и под током азота отгоняют воду в виде азеотропной смеси с хлорбензолом. После завершения отгонки всей воды в реакционную массу добавляют 4,364 г (0,02 моль) 4,4′-дифторбензофенона и реакцию проводят при температуре кипения растворителя (температура масляной бани ~180°C) в течение 3 часов. Полученный полимер высаждают в дистиллированную воду, подкисленную щавелевой кислотой для разрушения фенолятных групп, и отмывают от низкомолекулярных продуктов. Полимеры сушат при температуре 100-120°C в течение 24 часов и при 150°C в течение 24 часов.
Пример 11. В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную механической мешалкой, ловушкой Дина-Старка, обратным холодильником, барботером для инертного газа загружают 27,58 г (0,01 моль) олигосульфона со степенью конденсации n=5, 30 мл диметилацетамида, 30 мл хлорбензола, смесь K2CO3 и Na2CO3 в соотношении 1,0:0,3 в количестве 0,06 моля. Реакционную массу нагревают до 140°C и под током азота отгоняют воду в виде азеотропной смеси с хлорбензолом. После завершения отгонки всей воды в реакционную массу добавляют 4,364 г (0,02 моль) 4,4′-дифторбензофенона и реакцию проводят при температуре кипения растворителя (температура масляной бани - 180°C) в течение 3 часов.
Полученный полимер высаждают в дистиллированную воду, подкисленную щавелевой кислотой для разрушения фенолятных групп, и отмывают от низкомолекулярных продуктов. Полимеры сушат при температуре 100-120°C в течение 24 часов и при 150°C в течение 24 часов.
Пример 12. В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную механической мешалкой, ловушкой Дина-Старка, обратным холодильником, барботером для инертного газа загружают 52,35 г (0,01 моль) олигосульфона со степенью конденсации n=10, 50 мл диметилацетамида, 50 мл хлорбензола, смесь K2CO3 и Na2CO3 в соотношении 1,0:0,3 в количестве 0,026 моля. Реакционную массу нагревают до 140°C и под током азота отгоняют воду в виде азеотропной смеси с хлорбензолом. После завершения отгонки всей воды в реакционную массу добавляют 4,364 г (0,02 моль) 4,4′-дифторбензофенона и реакцию проводят при температуре кипения растворителя (температура масляной бани - 180°C) в течение 3 часов. Полученный полимер высаждают в дистиллированную воду, подкисленную щавелевой кислотой для разрушения фенолятных групп, и отмывают от низкомолекулярных продуктов. Полимеры сушат при температуре 100-120°C в течение 24 часов и при 150°C в течение 24 часов.
Пример 13. В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную механической мешалкой, ловушкой Дина-Старка, обратным холодильником, барботером для инертного газа загружают 101,89 г (0,01 моль) олигосульфона со степенью конденсации n=20, 100 мл диметилацетамида, 100 мл хлорбензола, смесь K2CO3 и Na2CO3 в соотношении 1,0:0,3 в количестве 0,026 моля. Реакционную массу нагревают до 140°C и под током азота отгоняют воду в виде азеотропной смеси с хлорбензолом. После завершения отгонки всей воды в реакционную массу добавляют 4,364 г (0,02 моль) 4,4′-дифторбензофенона и реакцию проводят при температуре кипения растворителя (температура масляной бани ~180°C) в течение 3 часов. Полученный полимер высаждают в дистиллированную воду, подкисленную щавелевой кислотой для разрушения фенолятных групп, и отмывают от низкомолекулярных продуктов. Полимеры сушат при температуре 100-120°C в течение 24 часов и при 150°C в течение 24 часов.
| Таблица | |||||||||
| Некоторые свойства блок-сополиэфиров | |||||||||
| БСП по примерам | ηприв, дл/г | Tc, °C | Ттек, °C | ТГА, °C | КИ, % | σp, МПа | εp, % | ||
| 2% | 10% | 50% | |||||||
| 1 | 0,95 | 171 | 310 | 405 | 455 | 570 | 43,0 | 94,0 | 5,8 |
| 2 | 0,86 | 196 | 315 | 408 | 459 | 572 | 41,0 | 90,5 | 5,4 |
| 3 | 0,69 | 203 | 317 | 410 | 462 | 574 | 40,0 | 86,3 | 5,0 |
| 4 | 0,67 | 210 | 320 | 418 | 471 | 577 | 40,0 | 85,4 | 4,3 |
| 5 | 1,13 | 185 | 324 | 410 | 476 | 590 | 46,0 | 97,0 | 6,3 |
| 6 | 1,10 | 199 | 330 | 412 | 480 | 594 | 46,0 | 96,0 | 6,1 |
| 7 | 1,02 | 213 | 336 | 416 | 491 | 599 | 45,5 | 96,5 | 6,0 |
| 8 | 0,94 | 220 | 340 | 420 | 490 | 603 | 46,0 | 95,3 | 5,8 |
| 9 | 1,40 | 184 | 320 | 404 | 450 | 560 | 42,0 | 91,0 | 10,4 |
| 10 | 1,20 | 183 | 320 | 400 | 450 | 547 | 42,0 | 90,0 | 10,0 |
| 11 | 1,04 | 180 | 325 | 407 | 460 | 545 | 40,5 | 91,0 | 12,4 |
| 12 | 0,95 | 186 | 333 | 410 | 465 | 540 | 40,0 | 84,4 | 13,3 |
| 13 | 0,90 | 184 | 330 | 410 | 460 | 535 | 39,7 | 80,0 | 13,7 |
| Аналог | 0,41-1,60 | 175-260 | 210-320 | 330-400 | 400-450 | 500-535 | 30-37 | 57-84 | 11-30 |
Технический результат изобретения заключается в получении полиэфиров, обладающих высокими значениями кислородного индекса (высокой огнестойкостью), высокими механическими и термическими свойствами. Синтезированные блок-сополимеры хорошо растворимы в хлорированных углеводородах и легко перерабатываются методом полива из раствора.
Ненасыщенные блок-сополиэфирсульфоны формулы:
где 
; ; 
n=1-20; z=2-100.
