RU2022984C1 - Polymeric composition - Google Patents

Polymeric composition Download PDF

Info

Publication number
RU2022984C1
RU2022984C1 SU4948695A RU2022984C1 RU 2022984 C1 RU2022984 C1 RU 2022984C1 SU 4948695 A SU4948695 A SU 4948695A RU 2022984 C1 RU2022984 C1 RU 2022984C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oxide
tetramethyl
oxime
phenyl
radiation
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.А. Изынеев
В.Я. Филатова
Ж.П. Мазуревская
И.С. Новак
Л.Б. Володарский
К.Е. Батлаев
Original Assignee
Бурятский институт естественных наук СО РАН
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 Бурятский институт естественных наук СО РАН filed Critical Бурятский институт естественных наук СО РАН
Priority to SU4948695 priority Critical patent/RU2022984C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2022984C1 publication Critical patent/RU2022984C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: chemistry and technology of high-molecular compounds. SUBSTANCE: polymeric composition has, wt.-%: polyamidobenzimidazole-4-phenyl- 2,2′, 5,5′ -tetramethyl-3-imidazoline-3-oxide-1-oxime 1.0-1.5, and carbon black 0.9-1.0. Composition shows resistance to the severe factors of cold climate and penetrating solar UV-radiation with minimal loss of physical-chemical indices. EFFECT: enhanced quality of composition. 1 tbl

Description

Изобретение относится к химии и технологии высокомолекулярных соединений, в частности к композиционным полимерным материалам, которые могут быть использованы в различных отраслях народного хозяйства, где к этим материалам предъявляются высокие требования, в частности, к таким их свойствам, которые позволяют композиционным материалам выдерживать длительное воздействие жестких факторов холодного климата и глубокой солнечной УФ-радиации с минимальными потерями физико-химических, механических показателей. Основным требованием, предъявляемым к композиционным полимерным материалам, является обеспечение длительной работоспособности изделий на их основе в экстремальных климатических условиях Крайнего Севера при резких сезонных перепадах температур от -70 до 40оС.The invention relates to chemistry and technology of macromolecular compounds, in particular to composite polymer materials that can be used in various sectors of the national economy, where high demands are placed on these materials, in particular, to their properties that allow composite materials to withstand prolonged exposure to harsh factors of a cold climate and deep solar UV radiation with minimal loss of physico-chemical, mechanical indicators. The main requirement to composite polymeric materials, to provide a long operability products on their basis in extreme climatic conditions, when the Far North sharp seasonal temperature variations from -70 to 40 ° C.

Известны полиамиды, полученные твердофазной поликонденсацией в токе инертного газа на основе диаминов и дикарбоновых кислот, в частности полученные полимеризацией Σ -капролактама, или на основе гексаметилендиамина и себациновой кислоты. Но все выпускаемые промышленные полиамиды не стабильны к воздействию факторов холодного климата и глубокой УФ-радиации. Polyamides are known obtained by solid-phase polycondensation in an inert gas stream based on diamines and dicarboxylic acids, in particular those obtained by polymerization of Σ-caprolactam, or based on hexamethylenediamine and sebacic acid. But all manufactured industrial polyamides are not stable against the effects of cold climate and deep UV radiation.

Известны также полиамидобензимидазолы, полученные поликонденсацией в расплаве на основе бис-о-фенилендиаминов, дифенилового эфира дикарбоновых кислот и гексаметилендиамина на основе указанных полимеров, обладающих высокой молекулярной массой ( ηпр=3,0-6,00 дл/г в НСООН), характеризуются высокими физико-механическими прочностными свойствами, гибкостью, эластичностью. Компрессионные материалы на их основе имеют σp= 30-55 МПа, Еp = 3-6%.Also known are polyamidobenzimidazoles obtained by melt polycondensation based on bis-o-phenylenediamines, diphenyl ether of dicarboxylic acids and hexamethylenediamine based on these polymers having a high molecular weight (η pr = 3.0-6.00 dl / g in HCOOH), are characterized high physical and mechanical strength properties, flexibility, elasticity. Compression materials based on them have σ p = 30-55 MPa, E p = 3-6%.

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому положительному эффекту является материал, включающий гетероциклический полимер - полибензимидазол и 4-фенил-2,2',5,5'-тетраметил-3-имидазолин-3-оксид-1-оксим. The closest in technical essence to the achieved positive effect is a material comprising a heterocyclic polymer - polybenzimidazole and 4-phenyl-2,2 ', 5,5'-tetramethyl-3-imidazolin-3-oxide-1-oxime.

К недостаткам известных синтетических полимерных материалов на основе вышеуказанных полиамидов и полибензимидазолов следует отнести следующее:
на поверхности компрессионных материалов на основе полиамидов после 4 мес экспозиции в условиях холодного климата и глубокой УФ-радиации наблюдается осветление образцов, после 9-12 мес экспозиции на поверхности материала появляются трещины, что и приводит к разрушению материала;
в случае полиамидобензимидазольных компрессионных материалов-аналогов в течение года в 2 раза снижается, через 12-18 мес. экспозиции на поверхности образцов появляются царапины и трещины, что приводит также к разрушению материала;
компрессионные материалы на основе полибензимидазолов, содержащих 4-фенил-2,2', 5,5'-тетраметил-3-имидазолин-3-оксид-1-оксим в тех же условиях практически сохраняют свои прочностные свойства в течение 2 лет, однако при дальнейшей экспозиции они становятся хрупкими.
The disadvantages of the known synthetic polymer materials based on the above polyamides and polybenzimidazoles include the following:
after 4 months of exposure in a cold climate and deep UV radiation, samples are clarified on the surface of compression materials based on polyamides, cracks appear on the surface of the material after 9-12 months of exposure, which leads to destruction of the material;
in the case of polyamidobenzimidazole compression materials-analogues, during the year it decreases by 2 times, after 12-18 months. exposure to the surface of the samples scratches and cracks appear, which also leads to destruction of the material;
compression materials based on polybenzimidazoles containing 4-phenyl-2,2 ', 5,5'-tetramethyl-3-imidazolin-3-oxide-1-oxime under the same conditions practically retain their strength properties for 2 years, however, at further exposure, they become fragile.

Целью изобретения является стабилизация физико-механических свойств полибензимидазолов в условиях холодного климата и жесткой УФ-радиации и расширения ассортимента композиционных материалов. The aim of the invention is the stabilization of the physico-mechanical properties of polybenzimidazoles in cold climates and harsh UV radiation and expanding the range of composite materials.

Поставленная цель достигается тем, что полиамидобензимидазолы (ПАБИ), полученные путем поликонденсации ароматических тетрааминов, дифениловых эфиров дикарбоновых кислот и диаминов или Σ -капролактама в расплаве при нагревании в токе инертного газа, растворяют в концентрированной муравьиной кислоте или диметилформамиде при перемешивании, добавляют в качестве стабилизатора 4-фенил-2,2',5,5'-тетраметил-3-имидазолин-3-оксид-1-оксим в количестве 1,0-1,5 мас.% и сажу в количестве 0,9-1,0 мас.%. This goal is achieved in that polyamidobenzimidazoles (PABI), obtained by polycondensation of aromatic tetraamines, diphenyl ethers of dicarboxylic acids and diamines or Σ-caprolactam in a melt when heated in an inert gas stream, are dissolved in concentrated formic acid or dimethylformamide with stirring with stirring with stirring 4-phenyl-2,2 ', 5,5'-tetramethyl-3-imidazoline-3-oxide-1-oxime in an amount of 1.0-1.5 wt.% And soot in an amount of 0.9-1.0 wt.%.

Перемешивание продолжают до образования равномерной суспензии и подвергают ее термообработке в течение 1,0-1,5 ч при температуре 20-50оС. Далее в суспензию добавляют аммиачный раствор для высаживания мелкодисперсного порошка полиамидобензимидазола, отделяют стабилизированный порошок на фильтре, промывают водой, сушат.Stirring was continued until a uniform suspension and subjected to heat treatment during 1.0-1.5 hours at a temperature of 20-50 ° C. Further, the suspension was added ammonia solution to precipitate fine powder poliamidobenzimidazola, stabilized powder separated on a filter, washed with water, dried .

Полиамидобензимидазольные пресс-порошки прессуют методом прямого прессования при температурах 180-260оС и удельном давлении 800-1000 кгс/см2 и получают компрессионные материалы, имеющие исходные σp = 65-85 МПа, Ep = 3,5-4,5% . После воздействия факторов холодного климата и глубокой УФ-радиации в процессе экспозиции в течение 36 мес в условиях г.Якутска компрессионные материалы обладают высокими физико-механическими прочностными показателями: σp 49-63 МПа, Ep = 2,5-3,2%.Poliamidobenzimidazolnye molding powders are compressed by direct compression at temperatures of 180-260 ° C and a specific pressure of 800-1,000 kgf / cm 2 and compression produced materials having initial σ p = 65-85 MPa, E p = 3,5-4,5 % After exposure to cold climate and deep UV radiation during the exposure for 36 months in the conditions of Yakutsk, compression materials have high physical and mechanical strength indices: σ p 49-63 MPa, E p = 2.5-3.2% .

Для синтеза полиамидобензимидазолов могут быть использованы бис-о-фенилендиамины различного строения, предпочтительно, как 3,3'-диаминобензидин, 3,3', 4,4'-тетрааминодифенилоксид, 3,3',4,4'-тетрааминодифенилметан, 3,3', 4,4'-тетрааминодифенилсульфон, а также дифениловые эфиры адипиновой, себациновой кислот, различные диамины, предпочтительно гексаметилендиамин и Σ -капролактам. Используемый стабилизатор 4-фенил-2,2',5,5'-тетраметил-3-оксид-1-оксим имеет следующую структуру
H

Figure 00000001
-
Figure 00000002
Figure 00000003
O
Температура плавления 103-105оС.For the synthesis of polyamidobenzimidazoles, bis-o-phenylenediamines of various structures can be used, preferably as 3,3'-diaminobenzidine, 3,3 ', 4,4'-tetraaminodiphenyl oxide, 3,3', 4,4'-tetraaminodiphenylmethane, 3, 3 ', 4,4'-tetraaminodiphenylsulfone, as well as adipic, sebacic acid diphenyl esters, various diamines, preferably hexamethylenediamine and Σ-caprolactam. The stabilizer used 4-phenyl-2,2 ', 5,5'-tetramethyl-3-oxide-1-oxime has the following structure
H
Figure 00000001
-
Figure 00000002
Figure 00000003
O
Melting point 103-105 about C.

Температура разложения 170-190оС.The decomposition temperature of 170-190 about C.

Предлагаемый способ подтверждается следующими примерами. The proposed method is confirmed by the following examples.

П р и м е р 1. Смесь из 34,545 г (0,15 моль) 3,3',4,4'-тетрааминодифенилоксида (ТАДФО), 44,73 г (0,15 моль) дифениладипината (ДФА) и 11,31 г (0,10 моль) Σ -капролактама (КЛ) загружают в конденсационную пробирку, многократно продувая ее инертным газом: пробирку помещают в баню, нагретую до 200оС. Реакционная смесь плавится, затем температуру в течение 1,0-1,5 ч поднимают до 270оС и выдерживают при этой температуре 4 ч, далее в реакционной системе создают вакуум 1,0-2,0 мм рт.ст. и реакцию продолжают еще 1,0 ч при этой же температуре. Выход сополимера почти количественный. ηпр = 4,76 дл/г (в концентрированной НСООН, с = 0,5 г/дл, 20оС). Сополимер растворим на холоду в серной и муравьиной кислотах, амидных растворителях, трикрезоле.Example 1. A mixture of 34.545 g (0.15 mol) of 3,3 ', 4,4'-tetraaminodiphenyl oxide (TADPO), 44.73 g (0.15 mol) of diphenyl adipate (DFA) and 11, 31 g (0.10 mol) Σ-caprolactam (CL) is charged into the condensing tube, repeatedly blowing it with an inert gas: the tube was placed in a bath heated to about 200 C. The reaction mixture is melted, then the temperature within 1,0-1, 5 hours raise to 270 about C and maintain at this temperature for 4 hours, then create a vacuum of 1.0-2.0 mm Hg in the reaction system. and the reaction is continued for another 1.0 hour at the same temperature. The copolymer yield is almost quantitative. η ol = 4.76 dl / g (in concentrated HCOOH, s = 0.5 g / dl, 20 ° C). The copolymer is soluble in the cold in sulfuric and formic acids, amide solvents, tricresol.

Полимер растворяют в конденсированной муравьиной кислоте, добавляя при перемешивании 1,0% стабилизатора - 4-фенил-2,2',5,5'-тетраметил-3-имидазолин-3-оксид-1-оксима и 1,0% сажи от массы полимера, подвергая термообработке в течение 1,0 часа при температуре 20-50оС до образования равномерной суспензии, далее в раствор добавляют аммиачно-спиртовой раствор при перемешивании, отделяют мелкодисперсный стабилизированный пресс-порошок на фильтре, промывают водой и спиртом, сушат в шкафу при 100-120оС.The polymer is dissolved in condensed formic acid, adding with stirring a 1.0% stabilizer - 4-phenyl-2,2 ', 5,5'-tetramethyl-3-imidazoline-3-oxide-1-oxime and 1.0% carbon black from the polymer by subjecting to a heat treatment for 1.0 hours at a temperature of 20-50 ° C to form a uniform suspension, then was added to a solution of ammonia-alcohol solution with stirring, separated fine powder is stabilized by a press filter, washed with water and alcohol and dried in cabinet at 100-120 o C.

Полученный порошок прессуют в пресс-форме методом прямого прессования при 240-260оС и удельном давлении 800-1000 кгс/см2 и получают компрессионный материал, имеющий исходное разрушающее напряжение при растяжении σp = 75-85 МПа и относительное удлинение при разрыве Ep = =4,0%. После воздействия факторов холодного климата в течение 3 лет σp 60-63 МПа, Ep= 3,2%.The resulting powder was pressed in a mold by direct compression at 240-260 ° C and a specific pressure of 800-1,000 kgf / cm 2 and obtained compression material having an initial tensile breaking stress σ p = 75-85 MPa and elongation at break E p = 4.0%. After exposure to cold climate factors for 3 years, σ p 60-63 MPa, E p = 3.2%.

Методика получения полиамидобензимидазолов и приготовления полимерных композиций в примерах 2-4 аналогична примеру 1. The method of obtaining polyamidobenzimidazoles and the preparation of polymer compositions in examples 2-4 is similar to example 1.

П р и м е р 2. Навески те же, что и в примере 1, стабилизатор 1,5 мас. % + сажа 1,0 мас.%, σp и Ep в табл.1.PRI me R 2. Hinges are the same as in example 1, the stabilizer is 1.5 wt. % + carbon black 1.0 wt.%, σ p and E p in table 1.

П р и м е р 3. Навески те же, что и в примере 1, стабилизатор 1,0 мас.% + сажа 0,9 мас.%, σp и Ep в табл.1.PRI me R 3. Samples are the same as in example 1, the stabilizer is 1.0 wt.% + Carbon black 0.9 wt.%, Σ p and E p in table 1.

П р и м е р 4. Навески те же, что и в примере 1, стабилизатор 1,6 мас.% + сажа 1,0 мас.%, σp и Ep в табл.1.PRI me R 4. Samples are the same as in example 1, the stabilizer is 1.6 wt.% + Carbon black 1.0 wt.%, Σ p and E p in table 1.

П р и м е р 5. Смесь из 23,03 г (0,10 моль) ТАДФО, 11,62 г (0,10 моль) гексаметилендиамина (ГМД) и 70,88 (0,20 моль) дифенилсебацината (ДФС) загружают в конденсационную пробирку и далее процесс ведут аналогично примеру 1. Приведенная вязкость 0,5% -ного раствора полимера в НСООН равна ηпр = 2,53 дл/г. Полимер растворим на холоду в серной и муравьиной кислотах, при незначительном нагревании в трикрезоле и диметилформамиде.PRI me R 5. A mixture of 23.03 g (0.10 mol) of TADFO, 11.62 g (0.10 mol) of hexamethylenediamine (HMD) and 70.88 (0.20 mol) of diphenylsebacinate (DPS) loaded into a condensation tube and then the process is carried out analogously to example 1. The reduced viscosity of a 0.5% polymer solution in HCOOH is η ol = 2.53 dl / g. The polymer is soluble in the cold in sulfuric and formic acids, with slight heating in tricresol and dimethylformamide.

Пресс-порошок с добавлением 1,0 мас.% стабилизатора и 1,0 мас.% сажи получают аналогично примеру 1 и прессуют в пресс-форме методом прямого прессования при температуре 180о и удельном давлении 800 кгс/см2и получают компрессионный материал, имеющий σp = 67-70 МПа, Ep = =4,0%. После воздействия факторов холодного климата в течение 3 лет σp = 69-70 МПа, Ep = 3,6%.Press powder with the addition of 1.0 wt.% Stabilizer and 1.0 wt.% Carbon black is obtained analogously to example 1 and is pressed into the mold by direct compression at a temperature of 180 about and a specific pressure of 800 kgf / cm 2 and get a compression material, having σ p = 67-70 MPa, E p = = 4.0%. After exposure to cold climate factors for 3 years, σ p = 69-70 MPa, E p = 3.6%.

П р и м е р 6. Навески те же, что и в примере 5, + стабилизатор 1,5 мас.% + сажа 1,0 мас.%, σp и Ep в таблице.PRI me R 6. The hinges are the same as in example 5, + stabilizer 1.5 wt.% + Carbon black 1.0 wt.%, Σ p and E p in the table.

Предлагаемые полимерные композиции устойчивы к действию факторов холодного климата. В процессе экспозиции в условиях холодного климата и жесткой УФ-радиации в течение 36 мес они практически сохраняют свои исходные физико-механические и физико-химические характеристики (см. табл.1). The proposed polymer compositions are resistant to the effects of cold climate. During the exposure in cold climates and harsh UV radiation for 36 months, they practically retain their initial physical, mechanical and physico-chemical characteristics (see Table 1).

Следует отметить, что достаточно ввести 1,0-1,5 мас.% 4-фенил-2,2', 5,5'-тетраметил-3-имидазолин-3-оксид-1-оксима и 1,0 мас.% сажи в ПАБИ, чтобы сополимеры стали устойчивы к воздействию факторов холодного климата и глубокой солнечной УФ-радиации. Такие полимерные композиции могут быть использованы в качестве компрессионных и композиционных полимерных материалов, способных выдерживать воздействие факторов холодного климата. It should be noted that it is enough to introduce 1.0-1.5 wt.% 4-phenyl-2,2 ', 5,5'-tetramethyl-3-imidazoline-3-oxide-1-oxime and 1.0 wt.% soot in PABI, so that the copolymers become resistant to the effects of cold climate and deep solar UV radiation. Such polymer compositions can be used as compression and composite polymer materials capable of withstanding the effects of cold climate factors.

Claims (1)

ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ, содержащая гетероциклический полимер, 4-фенил-2,21,5,51-тетраметил-3-имидазолин-3-оксид-1-оксим, отличающаяся тем, что, с целью стабилизации физико-химических, физико-механических свойств композиции при воздействии факторов холодного климата и глубокой солнечной УФ-радиации, она в качестве гетероциклического полимера содержит полиамидобензимидазол и дополнительно содержит сажу при следующем соотношении компонентов, мас.%:
4-Фенил-2,21,5,51-тетраметил-3-имидазолин-3-оксид-1-оксим 1,0 - 1,5
Сажа 0,9 - 1,0
Полиамидобензимидазол Остальное
POLYMERIC COMPOSITION containing a heterocyclic polymer, 4-phenyl-2,2 1 , 5,5 1- tetramethyl-3-imidazolin-3-oxide-1-oxime, characterized in that, in order to stabilize the physicochemical, physicomechanical the properties of the composition when exposed to factors of a cold climate and deep solar UV radiation, it contains polyamidobenzimidazole as a heterocyclic polymer and additionally contains soot in the following ratio of components, wt.%:
4-Phenyl-2.2 1 , 5.5 1- tetramethyl-3-imidazolin-3-oxide-1-oxime 1.0 - 1.5
Soot 0.9 - 1.0
Polyamidobenzimidazole Else
SU4948695 1991-06-25 1991-06-25 Polymeric composition RU2022984C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4948695 RU2022984C1 (en) 1991-06-25 1991-06-25 Polymeric composition

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4948695 RU2022984C1 (en) 1991-06-25 1991-06-25 Polymeric composition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2022984C1 true RU2022984C1 (en) 1994-11-15

Family

ID=21580950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4948695 RU2022984C1 (en) 1991-06-25 1991-06-25 Polymeric composition

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2022984C1 (en)

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N , м. кл. C 08G 73/18, 1973. *
Авторское свидетельство СССР N 1046254, кл. C 08G 73/18, 1983. *
Грачев Я.А. и др. О физико-механических аспектах и методике испытаний материалов при низких температурах. В кн. Хладостойкость полимерных материалов и изделий. Якутск, изд. ЯФ СО АН СССР, 1974, с.3. *
Коршак В.В., Фрунзе Т.М. Синтетические гетероцепные полиамиды, Изд. АН СССР, М., 1962. *
Чухно А.А. Об изменении фактической температуры полимеров при испытании на атмосферостойкость. В кн.: Поведение полимеров при низких температурах. Якутск, изд. ЯФ СО АН СССР, 1974, с.46. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2712987C2 (en) Process for the production of thermoplastic polyetheresteramides with units of the starting components randomly distributed in the polymer chain
US4064086A (en) Thermoplastic hydrogels
US4369305A (en) Polyamide molding resin from PACM having specific stereo isomer ratio
JPS6028843B2 (en) Method for producing polytetramethylene adipamide prepolymer
DE1954878B2 (en) PROCESS FOR THE PRODUCTION OF SHAPED BODIES BASED ON POLYCONDENSATES CONTAINING IMIDE GROUPS
EP0025828B1 (en) Process for the production of polyether(ester) amides and their use
US20140323668A1 (en) Crosslinking compounds for high glass transition temperature polymers
EP0700972A1 (en) Composite material composed of liquid crystal polymer and thermoplastic polymer and method for producing same
CH632286A5 (en) METHOD FOR PRODUCING COPOLYAMIDES FROM MIXTURES OF ISOPHTHALIC ACID AND ALIPHATIC DICARBONIC ACIDS.
US4410684A (en) Aromatic copolyamides containing ether linkages
RU2022984C1 (en) Polymeric composition
EP0552305B1 (en) Hydrolytically and oxydatively stable aromatic polyimides
EP0559667B1 (en) Thermoplastically processable aromatic polyether amide
US20220332891A1 (en) Method for synthesis and modification of bio-based polyamide
EP0405239B1 (en) Process for preparation of high molecular copolyamides
JP3427446B2 (en) Solid state polymerization method of polyamide
JP5857391B2 (en) Method for producing PA-410 and PA-410 obtained by this method
EP0501436A2 (en) Condensation polymers modified by compounds having ketone or ether-ketone groups
US2997463A (en) Process for the preparation of polymeric materials of the polymamide type
EP0041130B1 (en) Transparent polyamide
US3536651A (en) Aromatic polyhydrazide solutions and articles
US3468851A (en) Linear polyamide and oxazinone-containing polymer and method of producing the same
Hong et al. New preparation method of poly (amide‐imide) s using direct polycondensation with thionyl chloride and their characterization
CN112543781B (en) Polybenzimidazole oligomers having reactive end groups
CN112063151B (en) Multi-walled carbon nanotube and polyaryletherketone compound thermosetting material containing furan benzene side group and preparation method thereof