PL226279B1 - Sposób utleniającej polimeryzacji 2,6-dimetylofenolu - Google Patents

Sposób utleniającej polimeryzacji 2,6-dimetylofenolu

Info

Publication number
PL226279B1
PL226279B1 PL409185A PL40918514A PL226279B1 PL 226279 B1 PL226279 B1 PL 226279B1 PL 409185 A PL409185 A PL 409185A PL 40918514 A PL40918514 A PL 40918514A PL 226279 B1 PL226279 B1 PL 226279B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
polymerization
copper
ppo
dmp
dimethylphenol
Prior art date
Application number
PL409185A
Other languages
English (en)
Other versions
PL409185A1 (pl
Inventor
Sebastian Firlik
Wincenty Skupiński
Zbigniew Wielgosz
Janusz Stasiński
Magdalena Żubrowska
Sławomir Pawłowski
Original Assignee
Inst Chemii Przemysłowej Im Prof Ignacego Mościckiego
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inst Chemii Przemysłowej Im Prof Ignacego Mościckiego filed Critical Inst Chemii Przemysłowej Im Prof Ignacego Mościckiego
Priority to PL409185A priority Critical patent/PL226279B1/pl
Publication of PL409185A1 publication Critical patent/PL409185A1/pl
Publication of PL226279B1 publication Critical patent/PL226279B1/pl

Links

Landscapes

  • Polyethers (AREA)

Abstract

Sposób utleniającej polimeryzacji 2,6-dimetylofenolu, w obecności soli miedzi (II), oraz aminy, przy stosunku molowym monomer : Cu (II) = 50 - 300, w rozpuszczalniku organicznym charakteryzuje się tym, że polimeryzację prowadzi się w obecności aminoalkilosilanu o wzorze ogólnym H3C-NH-(CH2)n-Si(OCH3)3, w którym n = 1, 2, 3.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób polimeryzacji 2,6-dimetylofenolu prowadzony w obecności cząsteczkowego tlenu oraz soli miedzi (II).
Produkt utleniającej polimeryzacji 2,6-dimetylofenolu - poli(tlenek 2,6-dimetylo-1,4-fenylenu) (PPO), zwany potocznie poli(tlenkiem fenylenu), jest cennym termoplastycznym polimerem konstrukcyjnym stosowanym w wielu gałęziach przemysłu, m.in. w przemyśle motoryzacyjnym, elektronicznym i elektrotechnicznym. Polimery PPO o wysokim ciężarze cząsteczkowym stosuje się jako standardowe tworzywa konstrukcyjne, natomiast polimery o niskim ciężarze cząsteczkowym znajdują zastosowanie jako modyfikatory innych polimerów termoplastycznych.
Poli(tlenek fenylenu) wytwarza się metodą utleniającej polimeryzacji pochodnych fenolu, zwłaszcza 2,6-dimetylofenolu (2,6-DMP), w obecności soli miedzi (I) lub (II), w których anionem najczęściej jest chlorek lub bromek. Stosowanie miedziowych prekatalizatorów w postaci chlorków lub bromków wiąże się z koniecznością prowadzenia reakcji utleniającej polimeryzacji 2,6-DMP w środowisku aminy jako aktywatora. Wśród stosowanych w polimeryzacji 2,6-DMP amin wyróżnia się monoaminy alifatyczne, diaminy alifatyczne, aminy cykliczne oraz aminy aromatyczne, np. butyloamina, heksyloamina, dietyloamina, dipropyloamina, dibutyloamina (DBA), trietyloamina, tripropyloamina, N,N-dimetylobutyloamina (DMBA), N,N'-di-tert-butyloetylenodiamina (DBEDA), N,N,N',N'-tetrametyloetylenodiamina (TMEDA), morfolina, pirydyna, 2-metylopirydyna, 2,6-dimetylopirydyna.
Z opisu patentowego US 4,607,085 znany jest sposób reakcji utleniającej polimeryzacji
2.6- DMP, który prowadzono w obecności układu CuCl2-pirydyna. Natomiast w opisie patentowym US 4,668,810 ujawniono stosowanie w tym celu układu CuCl-diamina-KOH/NaOH. Z kolei w publikacji WO 2009/104107 A1 opisano otrzymywanie PPO w obecności jonów miedzi skompleksowanych aminami: DBEDA, DMBA, DBA, podobnie jak opisie patentowym US 6,472,499.
Prowadzenie reakcji utleniającej polimeryzacji 2,6-DMP związane jest z powstawaniem, oprócz PPO, produktu ubocznego w postaci krystalicznego, trudno rozpuszczalnego związku - 3,3',5,5'-tetrametylodifenochinonu (DPQ). Powstawanie DPQ w procesie polimeryzacji obniża wydajność reakcji w kierunku otrzymywania PPO, a także negatywnie wpływa na zabarwienie polimeru oraz obniżenie jego stabilności termicznej.
Z publikacji Finkbeiner H., Hay A., S., Blanchard H., S., Endres G., F.: Polymerization by oxidative coupling. The function of copper in the oxidation of 2,6-dimethylphenol, Journal of Organic Chemistry, 1966, 31, 549-555, znany jest sposób, w którym reakcję polimeryzacji 2,6-DMP katalizowano za pomocą układu CuCl-pirydyna. Proces prowadzono w o-dichlorobenzenie, w temperaturze 30°C przy stosunku molowym 2,6-DMP : Cu = 40 otrzymując PPO z wydajnością do 75%, ilość DPQ wyniosła 10,4%.
W publikacji Li K.,-T., Shieh D.-Ch.: Polymerization of 2,6-dimethylphenol with mixed - ligand copper complexes, Industrial and Engineering Chemistry Research, 1994, 33, 1107-1112, opisano zastosowanie w utleniającej polimeryzacji 2,6-DMP bromku miedzi (II) w obecności n-butyloaminy i/lub dibutyloaminy (DBA). Bromek miedzi wytwarzany był „in-situ” z tlenku miedzi (II) i kwasu bromowodorowego (Br/Cu=5). Polimeryzację prowadzono w toluenie, w temperaturze 30°C przy stosunku molowym 2,6-DMP : Cu = 236 oraz 472 otrzymując PPO z wydajnością w przedziale od 29 do 98%, przy czym w reakcjach powstawało od 1,26 do 1,92% DPQ.
Proces otrzymywan ia PPO ujawniony w publikacji Camus A., Garozzo M., S., Marsich N., Mari M.: Oxidative coupling of 2,6-dimethylphenol to polyphenylene ether catalyzed by a dinuclear Cu (II) dihydroxo - diodo complex of 2,2,'-dipyridylamine, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 1996, 112, 353-365, katalizowano za pomocą kompleksów miedzi (II) i 2,2‘-dipirydyloaminy w środowisku toluen-metanol, w temperaturze 25°C. Reakcję prowadzono przy stosunku molowym monomeru do jonów miedzi 2,6-DMP : Cu = 250. Otrzymano PPO z wydajnością od 71 do 82%, jednak zastosowany układ katalityczny okazał się mało selektywny, ponieważ w reakcji powstało ponad 10% DPQ. Problem ten częściowo rozwiązano wprowadzając do środowiska reakcji nadmiar zasady (KOH), który spowodował obniżenie ilości powstającego DPQ do 3%.
Innym produktem ubocznym reakcji polimeryzacji 2,6-DMP jest woda, której obecność prowadzi do obniżenia zdolności katalitycznych stosowanych katalizatorów. Niekorzystny wpływ wody na polimeryzację
2.6- DMP można wyeliminować stosując np. środki suszące (sita molekularne, siarczan magnezu).
Wyeliminowanie z procesu utleniającej polimeryzacji 2,6-DMP powstawania DPQ jest zjawiskiem trudnym i skomplikowanym.
PL 226 279 B1
Nieoczekiwanie okazało się, że ilość powstającego DPQ w reakcji utleniającej polimeryzacji 2,6-DMP można znacznie zmniejszyć prowadząc proces w obecności soli miedzi (II) i związku zasadowego w postaci aminy o określonej strukturze.
Sposób utleniającej polimeryzacji 2,6-dimetylofenolu, w obecności soli miedzi (II), korzystnie
CuCl2 lub CuBr2, oraz aminy, przy stosunku molowym monomer : Cu (II) = 50-300, w rozpuszczalniku organicznym, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że polimeryzację prowadzi się w obecności aminoalkilosilanu o wzorze ogólnym H3C-NH-(CH2)n-Si(OCH3)3, w którym n = 1,2,3.
Według wynalazku polimeryzację korzystnie prowadzi się przy stosunku molowym aminoalkilosilan : Cu (II) = 50-160.
Jako aminoalkilosilan korzystnie stosuje się N-metyloaminopropylotrimetoksysilan.
Sposób polimeryzacji 2,6-DMP w obecności tlenu cząsteczkowego według wynalazku prowadzi się w znanych rozpuszczalnikach organicznych polarnych lub niepolarnych, obejmujących węglowodory aromatyczne (np. toluen), alkohole (np. metanol, etanol), lub ich mieszaninach.
Jako sól miedzi (II) w sposobie według wynalazku stosuje się znane i powszechnie stosowane w polimeryzacji 2,6-DMP sole miedzi (II). Korzystnie stosuje się CuCl2 lub CuBr2, które najkorzystniej otrzymuje się „in-situ” z tlenku miedzi (II) i kwasu chloro/bromowodorowego. Obecność anionów chlorkowych lub bromkowych w soli miedzi zwiększa stabilność hydrolityczną układu katalitycznego w procesie polimeryzacji.
Realizując sposób według wynalazku otrzymuje się PPO o szerokim zakresie ciężarów cząsteczkowych, przy jednocześnie ograniczonej ilości powstającego DPQ.
Proces otrzymywania PPO charakteryzuje się tym, że czynnikiem kompleksującym jony miedzi jest aminoalkilosilan o określonej strukturze. Aminoalkilosilan, który poza pełnieniem roli zasadowej części katalizatora polimeryzacji 2,6-DMP, dodatkowo pełni rolę środka odwadniającego środowisko polimeryzacji ze względu na obecność reaktywnych grup metoksylowych. Powstająca w procesie woda jest wiązana przez aminoalkilosilan, który ulegając reakcji hydrolizy, może następnie częściowo kondensować tworząc związek krzemoorganiczny zdyspergowany w osnowie PPO. Może być on usunięty z polimeru znanymi metodami lub tworzyć z polimerem kompozyt o dobrze zdyspergowanych cząsteczkach krzemoorganicznych.
Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady.
P r z y k ł a d 1.
Przygotowanie układu katalitycznego, metodą „in-situ (bezpośrednio przed reakcją polimeryzacji, przez zmieszanie roztworu soli miedzi (II) z N-metyloaminopropylotrimetoksysilanem).
W temperaturze pokojowej, do reaktora zaopatrzonego w mieszadło, chłodnicę zwrotną i termometr wprowadzono 0,107 g (0,0008 mol) chlorku miedzi (IT) oraz 5 ml etanolu. Do otrzymanego roztworu soli miedzi (II), przy ciągłym mieszaniu wkraplano przez 15 minut 24,65 g (0,1275 mol) N-metyloaminopropylotrimetoksysilanu i mieszano do schłodzenia mieszaniny reakcyjnej do temperatury pokojowej.
Otrzymywanie PPO.
W atmosferze tlenu cząsteczkowego, w temperaturze pokojowej, do reaktora zaopatrzonego w mieszadło, chłodnicę zwrotną i termometr wprowadzono przygotowany roztwór katalizatora, do którego dodano 65 ml toluenu. Roztwór mieszano przez 20 minut, po czym wkraplano do niego przez 90 minut roztwór monomeru składający się z 4,86 g (0,0398 mol) 2,6-DMP i 70 ml toluenu. Po wkropleniu monomeru, roztwór mieszano przez 4 godziny. Zawartość DPQ po tym czasie wyniosła 0,175% wag. Mieszaninę poreakcyjną wylano do wody zakwaszonej kwasem octowym (katalizator uległ dezaktywacji). Po 24 godzinach do oddzielonej fazy organicznej dodano etanol, w celu wytrącenia polimeru. Otrzymano „surowy polimer” w postaci białego osadu, który poddano suszeniu. Zawartość Si w otrzymanym polimerze wyniosła 3,5% wag. Następnie, w celu usunięcia z polimeru skondensowanego związku krzemoorganicznego, otrzymany polimer rozpuszczono w chloroformie, wytrącono ponownie etanolem i suszono, w temperaturze 100 °C przez 5 godzin.
Otrzymano PPO z wydajnością 61,20% wag., o średnim ciężarze cząsteczkowym Mn = 2930 i Mw = 7200; Mw/Mn = 2,46.
P r z y k ł a d 2.
Reakcję prowadzono zgodnie z opisem z przykładu 1 z tą różnicą, że chlorek miedzi (II) zastąpiono bromkiem miedzi (II) (0,178 g, 0,0008 mol). Zawartość DPQ wyniosła odpowiednio 0,055% wag., natomiast Si 2,3% wag.
Otrzymano PPO z wydajnością 74,66% wag. o średnim ciężarze cząsteczkowym Mn = 10100 i Mw = 39800; Mw/Mn = 3,94.
PL 226 279 B1
P r z y k ł a d 3.
Przygotowanie układu katalitycznego.
Katalizator przygotowano zgodnie z opisem z przykładu 1 z tą różnicą, że zastosowano 0,106 g (0,0013 mol) tlenku miedzi (II), 1,21 g 48% kwasu bromowodorowego, 90 ml etanolu oraz 21 g (0,1086 mol) N-metyloaminopropylotrimetoksysilanu.
Otrzymywanie PPO.
W atmosferze tlenu cząsteczkowego, w temperaturze pokojowej, do reaktora zaopatrzonego w mieszadło, chłodnicę zwrotną i termometr wprowadzono przygotowany roztwór katalizatora. Roztwór mieszano przez 20 minut, po czym wkraplano przez 90 minut roztwór monomeru składający się z 48,8 g (0,3995 mol) 2,6-DMP i 90 ml etanolu. Po wkropleniu monomeru, roztwór mieszano przez 4 godziny. Zawartość DPQ po tym czasie wyniosła 0,665% wag. Do roztworu poreakcyjnego dodano 10 ml kwasu octowego, celem dezaktywacji katalizatora. Otrzymano „surowy polimer” w postaci białego osadu, który poddano suszeniu. Następnie otrzymany polimer rozpuszczono w chloroformie, wytrącono ponownie etanolem i suszono.
Otrzymano PPO z wydajnością 28,34% wag., o średnim ciężarze cząsteczkowym Mn = 3288 i Mw = 5826; Mw/Mn =1,77.
P r z y k ł a d 4.
Przygotowanie układu katalitycznego.
Katalizator przygotowano zgodnie z opisem z przykładu 1 z tą różnicą, że zastosowano 0,318 g (0,0039 mol) tlenku miedzi (H), 3,63 g 48% kwasu bromowodorowego, 63 g (0,3259 mol) N-metyloaminopropylotrimetoksysilanu oraz mieszaninę 22,5 ml etanolu i 67,5 ml toluenu.
Otrzymywanie PPO.
W atmosferze tlenu cząsteczkowego, w temperaturze pokojowej, do reaktora zaopatrzonego w mieszadło, chłodnicę zwrotną i termometr wprowadzono przygotowany roztwór katalizatora. Roztwór mieszano przez 20 minut, po czym wkraplano przez 90 minut roztwór monomeru składający się z 48,8 g (0,3995 mol) 2,6-DMP, 22,5 ml etanolu i 67,5 ml toluenu. Po wkropleniu monomeru, roztwór mieszano przez 4 godziny. Zawartość DPQ po tym czasie wyniosła 0,522% wag. Do mieszaniny poreakcyjnej dodano kwas octowy wymieszany z etanolem, celem dezaktywacji katalizatora oraz wytrącenia PPO. Otrzymany „surowy polimer” w postaci białego osadu poddano suszeniu. Zawartość Si wyniosła 0,25% wag. Następnie otrzymany polimer rozpuszczono w chloroformie, wytrącono etanolem i suszono. Otrzymano PPO z wydajnością 74,73% wag., o średnim ciężarze cząsteczkowym Mn = 8104 i Mw = 36217; Mw/Mn = 4,77.
P r z y k ł a d 5.
Przygotowanie układu katalitycznego.
Katalizator przygotowano zgodnie z opisem z przykładu 1 z tą różnicą, że zastosowano 0,318 g (0,0039 mol) tlenku miedzi (II), 3,63 g 48% kwasu bromowodorowego, 63 g (0,3259 mol) N-metyloaminopropylotrimetoksysilanu oraz mieszaninę 9 ml etanolu i 81 ml toluenu.
Otrzymywanie PPO.
Reakcję przeprowadzono zgodnie z opisem z przykładu 4 z tą różnicą, że roztwór monomeru przygotowano w 90 ml toluenu. Zawartość DPQ po zakończeniu reakcji wyniosła 0,146% wag. Zawartość Si wyniosła 0,44% wag.
Otrzymano PPO z wydajnością 76,07% wag., o średnim ciężarze cząsteczkowym Mn = 6292 i Mw = 26923; Mw/Mn = 4,28.

Claims (3)

1. Sposób utleniającej polimeryzacji 2,6-dimetylofenolu, w obecności soli miedzi (II), korzystnie
CuCl2 lub CuBr2, oraz aminy, przy stosunku molowym monomer : Cu (H) = 50-300, w rozpuszczalniku organicznym, znamienny tym, że polimeryzację prowadzi się w obecności aminoalkilosilanu o wzorze ogólnym H3C-NH-(CH2)n-Si(OCH3)3, w którym n = 1,2,3.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że polimeryzację prowadzi się przy stosunku molowym aminoalkilosilan : Cu (H) = 50-160.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako aminoalkilosilan stosuje się N-metyloaminopropylotrimetoksysilan.
PL409185A 2014-08-14 2014-08-14 Sposób utleniającej polimeryzacji 2,6-dimetylofenolu PL226279B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL409185A PL226279B1 (pl) 2014-08-14 2014-08-14 Sposób utleniającej polimeryzacji 2,6-dimetylofenolu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL409185A PL226279B1 (pl) 2014-08-14 2014-08-14 Sposób utleniającej polimeryzacji 2,6-dimetylofenolu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL409185A1 PL409185A1 (pl) 2016-02-15
PL226279B1 true PL226279B1 (pl) 2017-07-31

Family

ID=55299118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL409185A PL226279B1 (pl) 2014-08-14 2014-08-14 Sposób utleniającej polimeryzacji 2,6-dimetylofenolu

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL226279B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL409185A1 (pl) 2016-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1612910A (zh) 聚(亚芳基醚)的制备方法和由其制备的聚(亚芳基醚)
Sujatha et al. Recent advances in copper-catalyzed CS cross-coupling reactions.
Shaabani et al. Copper (ii) supported on magnetic chitosan: A green nanocatalyst for the synthesis of 2, 4, 6-triaryl pyridines by C–N bond cleavage of benzylamines
JP2003012796A (ja) 2官能性フェニレンエーテルのオリゴマー体とその製造法
CN102002159A (zh) 一种制备聚苯醚的方法
CN1564839A (zh) 制备聚(亚芳基醚)的方法和装置
CN109422875A (zh) 一种具有表面活性作用的负载型催化剂及其在油水两相介质中制备聚苯醚的应用
CN108067302B (zh) 多孔含席夫碱结构聚合物负载纳米钯催化剂及其制备和在卤炔制备炔胺偶联反应中的应用
PL226279B1 (pl) Sposób utleniającej polimeryzacji 2,6-dimetylofenolu
US7649075B2 (en) Process for preparing polyphenylene ether
KR101329021B1 (ko) 하이드로젤 및 활성성분을 포함하는 촉매
JP2010511044A (ja) 2,5−ジヒドロキシテレフタル酸の合成方法
EP2430078B1 (en) Process for the preparation of sevelamer
JP3744902B2 (ja) 側鎖に置換フェニルエーテルを有するポリ(オキシフェニレン)類の製造方法
JPS5825329A (ja) ポリフエニレンエ−テルの製法
JP3035559B1 (ja) アルキル置換フェノ―ル重合体の製造方法
JP5223193B2 (ja) ポリカルボシラン及びその製造方法並びに絶縁性材料
JPS61130340A (ja) ポリフェニレンエーテルの製造方法
Firlik et al. Application of the copper (II)-aminosilane catalysts in the oxidative polymerization of 2, 6-dimethylphenol
CN100532435C (zh) 一种两性高分子负载膦化合物及其制备方法
JP3826447B2 (ja) フェノール縮合物の製造方法
JP7178340B2 (ja) 水/界面活性剤混合物中における化学反応のための触媒
JP4509300B2 (ja) 鎖状ポリフェノール硫化物のスルホン酸誘導体及びその製造方法
Martínez-Arranz et al. Polyphosphazenes for the Stille reaction: a new type of recyclable stannyl reagent
Liu et al. Preparation, crystal structures and conformations of six complexes based on 1, 4-bis (benzimidazol-1-ylmethyl)-2, 3, 5, 6-tetramethylbenzene