RU2070559C1

RU2070559C1 - Способ получения полиимидов

Info

Publication number: RU2070559C1
Authority: RU
Inventors: Сергей Викторович Лавров; Владимир Иванович Берендяев; Александр Алексеевич Кузнецов; Борис Валентинович Котов
Original assignee: Сергей Викторович Лавров; Владимир Иванович Берендяев; Александр Алексеевич Кузнецов; Борис Валентинович Котов
Priority date: 1992-01-15
Filing date: 1992-01-15
Publication date: 1996-12-20

Abstract

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений - высокотермостойких полимеров-полиимидов, используемых в различных областях техники. Изобретение позволяет получать полиимиды путем поликонденсации тетракарбоновой кислоты, ее диэфира, тетраэфира или диамидокислоты и соли ароматического диамина и ароматической карбоновой кислоты при 110 - 180^oC.

Description

Изобретение относится к химии полиимидов высокотермостойких полимеров, используемых в различных областях техники.

Известен двухстадийный способ получения полиимидов в отсутствии растворителя [1] Согласно этому способу смешиванием диаминов с диангидридом тетракарбоновой кислоты при 20 120^oC получают полиамидокислоты. Для получения полиимидов полиамидокислоты прогревают при температурах 300^o и выше. Этот способ требует высоких энергозатрат и имеет ограниченное применение.

Известен также способ получения полиимидов из диангидридов тетракарбоновых кислот и ацетильных производных диаминов [2] Процесс проводят при температурах выше 250^oC. Ацетильные производные используют с целью предотвращения окисления и сублимации диаминов при высоких температурах. Процесс требует больших энергозатрат, полиимиды получают сшитыми. Кроме того, в процессе поликонденсации происходит выделение уксусной кислоты.

Наиболее близким к заявляемому решению является способ получения полиимидов сплавлением диаминов с диангидридами тетракарбоновых кислот в смесителе. Согласно этому способу, рассматриваемому как прототип [3] в смеситель при комнатной температуре в атмосфере азота загружают исходные мономеры. Смесь нагревают при перемешивании до 300^oC и греют при этой температуре 50 мин. Недостатком метода по прототипу является высокая температура процесса и, как следствие, высокие энергозатраты. При таких температурах возможно окисление и сублимация диаминов, декарбоксилирование диангидридов, а также деструкция образующихся полимеров, образование сшитых продуктов.

С целью снижения энергозатрат при производстве полиимидов предлагается способ получения полиимидов одностадийной высокотемпературной поликонденсацией тетракарбоновых кислот или их производных (диангидриды, диэфиры, тетраэфиры, диамидокислоты) и солей диаминов и ароматических карбоновых кислот при температуре 110 180^oC.

Заявляемый способ отличается от прототипа тем, что процесс протекает при значительно меньших температурах. Использование солей предотвращает окисление или сублимацию диаминов. Остатки кислот легко отмываются органическими растворителями или горячей водой, при этом возможна регенерация и многократное повторное использование растворителей. Т.е. возможно создание безотходной технологии производства полиимидов. Таким образом, использование для получения полиимидов солей диаминов и ароматических кислот вместо диаминов, приводит к значительному снижению температуры процесса.

Применение в качестве мономеров солей диаминов и ароматических кислот позволяет предотвратить их окисление и увеличить сохранность в процессе поликонденсации. В то же время реакционная способность солей диаминов, в частности дигидрохлоридов, значительно ниже, чем свободных диаминов [4] Уменьшение реакционной способности солей диаминов по сравнению со свободными диаминами должно приводить к увеличению длительности поликонденсации, а также увеличению температуры процесса. Тем не менее процесс по заявляемому способу протекает при относительно невысоких температурах и практически завершается в течение 0,5 1,0 ч.

Таким образом, несмотря на то, что соли диаминов имеют меньшую по сравнению со свободными диаминами реакционную способность, в заявляемом решении соли диаминов и ароматических карбоновых кислот используются в качестве мономеров, позволяющих снизить температуру и длительность поликонденсации.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1 (по прототипу). В смеситель пластографа Brabender загружают смесь 5,16 г м-фенилендиамина и 24,84 г диангидрида 2,2-бис-(3,4-дикарбоксифеноксифенил))пропана. Смесь перемешивают 50 мин при 300^oC. В результате образуется коричневый полимер, не растворимый в органических растворителях и в серной кислоте.

Пример 2. В смеситель пластографа Brabender загружают 25,0 г диангидрида 2,2-бис-(3,4-дикарбоксифеноксифенил)пропана и 17,0 г соли м-фенилендиамина и бензойной кислоты. Смесь перемешивают 30 мин при 135^oC. Полученный полимер промывают ацетоном. Выход полиимида количественный, логарифмическая вязкость при 25^oC (η log) 0,85 дл/г (0,5 г полимера в 100 мл N-метилпирролидона). Структура полиимида подтверждается данными ИК-спектроскопии.

Пример 3. В условиях, описанных в примере 2, получают полиимид из 2,2-бис-(3,4-дикарбоксифеноксифенил)пропана и соли м-фенилендиамина и о-метоксибензойной кислоты при 100^oC в течение 30 мин. Выход полиимида количественный, h log 0,75 дл/г (0,5 г полимера в 100 мл N-метилпирролидона).

Пример 4. В условиях, описанных в примере 2, получают полиимид из диангидрида 2,2-бис-(3,4-дикарбоксифеноксифенил)пропана и соли м-фенилендиамина и о-метоксибензойной кислоты при 100^oC в течение 1 ч. Выход полиимида 50% h log 0,13 дл/г (0,5 г полимера в 100 мл N-метилпирролидона).

Пример 5. В условиях, описанных в примере 2, получают полиимид из 2,2-бис-(3,4-дикарбоксифеноксифенил)пропана и соли м-фенилендиамина и 1-нафтойной кислоты при 180^oС в течение 30 мин. Выход полиимида количественный, h log 0,78 дл/г (0,5 г полимера в 100 мл N-метилпирролидона).

Пример 6. В условиях, описанных в примере 2, получают полиимид из 2,2-бис-(3,4-дикарбоксифеноксифенил)пропана и соли м-фенилендиамина и 1-нафтойной кислоты при 200^oC в течение 30 мин. Выход полиимида 60% h log 0,11 дл/г (0,5 г полимера в 100 мл N-метилпирролидона).

Пример 7. В условиях, описанных в примере 2, получают полиимид из диметилового эфира 3,3',4,4'-дифенилоксидтетракарбоновой кислоты и соли 4,4'-диаминотрифениламина и о-хлорбензойной кислоты при 160^oC в течение 30 мин. Выход полиимида количественный, h log 1,45 дл/г (0,5г полимера в 100 мл N-метилпирролидона).

Пример 8. В условиях, описанных в примере 2, получают полиимид из N, N'-дифенилокситетракарбоновой кислоты и соли 4,4-диаминотрифениламина и cалициловой кислоты при 170^oC в течение 30 мин. Выход полиимида количественный, h log 1,40 дл/г (0,5 г полимера в 100 мл N-метилпирролидона).

Пример 9. В условиях, описанных в примере 2, получают полиимид из тетраэтилового эфира 3,3'4,4'-дифенилоксидтетракарбоновой кислоты и соли 4,4'-диаминодифенилоксида и бензойной кислоты при 140^oC в течение 30 мин. Выход полиимида количественный, h log 0,70 дл/г (0,5 г полимера в 100 мл концентрированной серной кислоты).

Пример 10. В условиях, описанных в примере 2, получают полиимид из диметилового эфира 3,3',4,4'-дифенилоксидтетракарбоновой кислот и соли гексаметилендиамина и о-метоксибензойной кислоты при 120^oC в течение 30 мин. Выход полиимида количественный, h log 0,95 дл/г (0,5 г полимера в 100 мл концентрированной серной кислоты).

Claims

Способ получения полиимидов одностадийной высокотемпературной поликонденсацией тетракарбоновой кислоты или ее производного и диаминного компонента, отличающийся тем, что в качестве диаминного компонента используют соль диамина и ароматической карбоновой кислоты, а конденсацию проводят при 110 180^oС.