RU2092499C1 - Method for production of polyimides - Google Patents

Method for production of polyimides Download PDF

Info

Publication number
RU2092499C1
RU2092499C1 SU5022690A RU2092499C1 RU 2092499 C1 RU2092499 C1 RU 2092499C1 SU 5022690 A SU5022690 A SU 5022690A RU 2092499 C1 RU2092499 C1 RU 2092499C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polyimide
acids
polymer
polyimides
acid
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
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 (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 Сергей Викторович Лавров, Владимир Иванович Берендяев, Александр Алексеевич Кузнецов, Борис Валентинович Котов filed Critical Сергей Викторович Лавров
Priority to SU5022690 priority Critical patent/RU2092499C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2092499C1 publication Critical patent/RU2092499C1/en

Links

Landscapes

  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

FIELD: production of polymers with high thermal resistance. SUBSTANCE: method involves polycondensation of salt prepared of diamine and tetracarboxylic acid or of its dicarboxyl-containing derivative, the process takes place at 100-180 C in the medium of aromatic carboxylic acid or mixture thereof. Diesterdiacid or diamidodiacid is used as said dicarboxylic-containing derivative. EFFECT: improved efficiency.

Description

Изобретение относится к химии и технологии высокотермостойких полимеров
полиимидов, используемых для получения материалов, обладающих высокими физико-механическими и диэлектрическими свойствами.
The invention relates to chemistry and technology of highly heat-resistant polymers
polyimides used to obtain materials with high physical, mechanical and dielectric properties.

Известен способ получения полиимидов из солей диаминов и диалкиловых эфиров тетракарбоновых кислот [1] Процесс проводят в две стадии:нагрев при 110-130oC, затем прогрев при 280-300oC. Этот способ требует больших энергозатрат и применяется для получения полиимидов на основе алифатических диаминов.A known method of producing polyimides from salts of diamines and dialkyl ethers of tetracarboxylic acids [1] The process is carried out in two stages: heating at 110-130 o C, then heating at 280-300 o C. This method requires large energy costs and is used to obtain polyimides based on aliphatic diamines.

Известен также способ получения полиэфиримидов из диалкиловых эфиров тетракарбоновых кислот и диаминов с промежуточным образованием солей. Процесс проводят при 275-375oC в вакууме и используют для получения размягчаемых полиимидов [2]
Наиболее близким к заявляемому решению является способ получения полиимидов в среде этиленгликоля [3] Согласно этому способу, диангидрид тетракарбоновой кислоты растворяют при нагревании в этиленгликоле, затем к полученному раствору приливают раствор диамина в этиленгликоле. Полученный раствор соли нагревают до 130-190oC и перемешивают 1,5 ч. Выпавший в процессе поликонденсации осадок отфильтровывают и сушат. Недостатками способа по прототипу является большое количество растворителя, используемого для синтеза (концентрация 10-12% ), необходимость удаления растворителя, содержащего в полимере. Содержание растворителя в осадке составляет 65% что может указывать на то, что полимер содержит в значительной степени незациклированный полиамидоэфир. Процесс поликонденсации и сушки полимера проводят при температурах,близких к температуре кипения этиленгликоля, т.е. в условиях повышенной концентрации его паров.
There is also known a method for producing polyetherimides from dialkyl esters of tetracarboxylic acids and diamines with intermediate salt formation. The process is carried out at 275-375 o C in vacuum and used to obtain softened polyimides [2]
Closest to the claimed solution is a method for producing polyimides in ethylene glycol medium [3] According to this method, tetracarboxylic acid dianhydride is dissolved by heating in ethylene glycol, then a solution of diamine in ethylene glycol is added to the resulting solution. The resulting salt solution is heated to 130-190 o C and stirred for 1.5 hours. The precipitate formed during the polycondensation is filtered off and dried. The disadvantages of the prototype method is a large amount of solvent used for the synthesis (concentration of 10-12%), the need to remove the solvent containing in the polymer. The solvent content in the precipitate is 65%, which may indicate that the polymer contains a substantially uncycled polyamide ester. The process of polycondensation and drying of the polymer is carried out at temperatures close to the boiling point of ethylene glycol, i.e. in conditions of increased concentration of its vapor.

С целью исключения токсичных растворителей из технологического цикла, улучшения экологичности процесса предлагается способ получения полиимидов высокотемпературной поликонденсации в органической среде солей диаминов и тетракарбоновых кислот или их производных (диэфиров, диамидов). In order to exclude toxic solvents from the technological cycle, to improve the environmental friendliness of the process, a method for producing polyimides of high-temperature polycondensation in an organic medium of salts of diamines and tetracarboxylic acids or their derivatives (diesters, diamides) is proposed.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве органической среды используют расплавы ароматических карбоновых кислот или их смесей, плавящихся в интервале 90-180oC. Процесс проводят при 100-180oC, после окончания процесса кислоту удаляют экстракцией. Процесс протекает в отсутствии токсичного растворителя. Поликонденсацию проводят в расплаве ароматических карбоновых кислот или их смесей, плавящихся в интервале 90-180oC. Использование смесей кислот преследует цель уменьшение температуры плавления реакционной среды, при этом соотношение кислот в смеси не играет большого значения, т.к. кислоты образуют эвтектические смеси. Кислоты, используемые в качестве среды, легко отмываются органическими растворителями (ацетоном, этанолом), а также горячей водой. При этом возможна регенерация и многократное повторное использование как самих кислот, так и растворителей, используемых для их отмывки. Поликонденсацию проводят в среде бензойной, о-хлорбензойной, м-нитробензойной, салициловой, 1-нафтойной кислот или их смесей. Концентрация полимера в реакционной среде составляет от 10 до 80% Таким образом, проведение поликонденсации в присутствии ароматических карбоновых кислот вместо органического растворителя позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "новизна".This goal is achieved by the fact that as the organic medium melts of aromatic carboxylic acids or mixtures thereof, melting in the range of 90-180 o C. are used. The process is carried out at 100-180 o C, after the end of the process, the acid is removed by extraction. The process proceeds in the absence of a toxic solvent. Polycondensation is carried out in a melt of aromatic carboxylic acids or mixtures thereof, melting in the range of 90-180 o C. the Use of mixtures of acids aims to reduce the melting point of the reaction medium, while the ratio of acids in the mixture does not play a big value, because acids form eutectic mixtures. Acids used as a medium are easily washed with organic solvents (acetone, ethanol), as well as hot water. At the same time, regeneration and repeated reuse of both the acids themselves and the solvents used to wash them is possible. Polycondensation is carried out in a medium of benzoic, o-chlorobenzoic, m-nitrobenzoic, salicylic, 1-naphthoic acids or mixtures thereof. The concentration of the polymer in the reaction medium is from 10 to 80%. Thus, polycondensation in the presence of aromatic carboxylic acids instead of an organic solvent allows us to conclude that the proposed solution meets the criterion of "novelty."

Поликонденсация солей диаминов и производных тетракарбоновых кислот протекает по механизму, отличному от поликонденсации диаминов и производных тетракарбоновых кислот. Это значит, что закономерности,наблюдаемые при синтезе полиимидов из диаминов и диангидридов или других производных тетракарбоновых кислот, и закономерности синтеза из солей диаминов и производных тетракарбоновых кислот, имеют существенные различия. Так, в случае диэфиров тетракарбоновых кислот в реакцию с диамином (если реагенты находятся в виде соли) одновременно вступают как сложноэфирные, так и карбоксильные группы. В то же время при поликонденсации диаминов с диэфирами тетракарбоновых кислот в виде смеси в реакцию с диамином вступает преимущественно сложноэфирная группа. Можно ожидать, что карбоновые кислоты, используемые в качестве среды, также могут вступать в реакцию с диамином. При этом должно происходить нарушение стехиометрии и уменьшение молекулярной массы образующегося полимера. Однако полиимиды, получаемые по заявляемому способу, имеют высокие молекулярные массы и количественные выходы. Проведение процесса получения полиимидов по заявляемому способу дает возможность оформления его в виде непрерывной схемы и использование одношнекового экструдера. The polycondensation of salts of diamines and derivatives of tetracarboxylic acids proceeds according to a mechanism different from the polycondensation of diamines and derivatives of tetracarboxylic acids. This means that the patterns observed in the synthesis of polyimides from diamines and dianhydrides or other derivatives of tetracarboxylic acids and the patterns of synthesis from salts of diamines and derivatives of tetracarboxylic acids have significant differences. So, in the case of tetracarboxylic acid diesters, both ester and carboxyl groups simultaneously react with diamine (if the reagents are in the form of a salt). At the same time, during the polycondensation of diamines with diesters of tetracarboxylic acids as a mixture, a predominantly ester group reacts with diamine. It can be expected that carboxylic acids used as a medium can also react with diamine. In this case, there should be a violation of stoichiometry and a decrease in the molecular weight of the resulting polymer. However, the polyimides obtained by the present method have high molecular weights and quantitative yields. The process of obtaining polyimides according to the claimed method makes it possible to design it in the form of a continuous circuit and the use of a single screw extruder.

Таким образом, несмотря на то, что карбоновые кислоты не являются инертными при синтезе полиимидов из солей диаминов и производных тетракарбоновых кислот, в заявляемом решении ароматические карбоновые кислоты используются в новом качестве среды поликонденсации. Thus, despite the fact that carboxylic acids are not inert in the synthesis of polyimides from diamine salts and derivatives of tetracarboxylic acids, in the claimed solution aromatic carboxylic acids are used in a new quality as a polycondensation medium.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами. The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1 (по прототипу). В 60 мл этиленгликоля при 50oC растворяют 26,0 г диангидрида 2,2-бис(3,4-дикарбоксифеноксифенил) пропана. К полученному раствору прикапывают при 80oC раствор 5,4 г м-фенилендиамина в 95 мл этиленгликоля. Полученный раствор в течение 60 мин нагревают до 160oC и выдерживают при этой температуре еще 90 мин. Выпавший в осадок полимер отфильтровывают, промывают ацетоном и сушат в вакууме. Выход полимера 80% По данным ИК-спектроскопии полимер содержит 70% имидных звеньев. Логарифмическая вязкость (ηlog) при 25oC 0,25 дл/г (0,5 г полимера в 100 мл N-метилпирролидона).Example 1 (prototype). 26.0 g of 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenoxyphenyl) propane dianhydride are dissolved in 60 ml of ethylene glycol at 50 ° C. A solution of 5.4 g of m-phenylenediamine in 95 ml of ethylene glycol is added dropwise to the resulting solution at 80 ° C. The resulting solution was heated to 160 ° C. for 60 minutes and held at this temperature for another 90 minutes. The precipitated polymer is filtered off, washed with acetone and dried in vacuo. The polymer yield of 80%. According to IR spectroscopy, the polymer contains 70% of imide units. Logarithmic viscosity (η log ) at 25 ° C. 0.25 dl / g (0.5 g of polymer in 100 ml of N-methylpyrrolidone).

Пример 2. Соль м-фенилендиамина и диметилового эфира 2,2-бис(3,4-дикарбоксифеноксифенил) пропана (6 г) и 14 г бензойной кислоты перемешивают в течение 1 ч при 130oC. Бензойную кислоту отмывают ацетоном в аппарате Сокслета. Выход полиимида количественный, (ηlog) 0,75 дл/г (0,5 г полимера в 100 мл N-метилпирролидона). Строение полиимида подтверждается данными ИК-спектроскопии.Example 2. The salt of m-phenylenediamine and 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenoxyphenyl) propane dimethyl ether (6 g) and 14 g of benzoic acid were stirred for 1 h at 130 ° C. Benzoic acid was washed with acetone in a Soxhlet apparatus. Quantitative yield of polyimide, (η log ) 0.75 dl / g (0.5 g of polymer in 100 ml of N-methylpyrrolidone). The structure of the polyimide is confirmed by infrared spectroscopy.

Пример 3. В условиях, описанных в примере 2, получают полиимид из соли м-фенилендиамина и диэтилового эфира 2,2-бис(3,4-дикарбоксифеноксифенил) пропана в смеси бензойной и о-хлорбензойной кислоты (3: 1 по весу, температура плавления 93oC) при 100oC в течение 1 ч. Выход полиимида количественный (ηlog) 0,60 дл/г (0,5 г полимера в 100 мл N-метилпирролидона).Example 3. Under the conditions described in example 2, a polyimide is prepared from a salt of m-phenylenediamine and 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenoxyphenyl) propane diethyl ether in a mixture of benzoic and o-chlorobenzoic acid (3: 1 by weight, temperature melting 93 ° C.) at 100 ° C. for 1 hour. Quantitative yield of polyimide (η log ) 0.60 dl / g (0.5 g of polymer in 100 ml of N-methylpyrrolidone).

Пример 4. В условиях, описанных в примере 2 получают полиимид из соли м-фенилендиамина и 2,2-бис(3,4-дикарбоксифеноксифенил) пропана в среде 1-нафтойной кислоты при 180oC в течение 30 мин. Выход полиимида количественный, (ηlog) 0,75 дл/г (0,5 г полимера в 100 мл N-метилпирролидона).Example 4. Under the conditions described in example 2, a polyimide is prepared from a salt of m-phenylenediamine and 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenoxyphenyl) propane in 1-naphthoic acid at 180 ° C. for 30 minutes. Quantitative yield of polyimide, (η log ) 0.75 dl / g (0.5 g of polymer in 100 ml of N-methylpyrrolidone).

Пример 5. В условиях, описанных в примере 2, получают полиимид из соли м-фенилендиамина и диметилового эфира 2,2-бис(3,4-дикарбоксифеноксифенил) пропана в среде смеси бензойной и о-хлорбензойной кислоты (1: 1 по весу, температура плавления 90oC) при 95oC в течение 3 ч. Выход полиимида 75% (ηlog) 0,30 дл/г (0,5 г полимера в 100 мл N-метилпирролидона). z
Пример 6. В условиях, описанных в примере 2, получают полиимид из соли м-фенилендиамина и 2,2-бис(3,4-дикарбоксифеноксифенил) пропана в среде о-хлорбензойной кислоты при 190oC в течение 1 ч. Выход полиимида 70% (ηlog) 0,12 дл/г (0,5 г полимера в 100 мл N-метилпирролидона).
Example 5. Under the conditions described in example 2, a polyimide is prepared from a salt of m-phenylenediamine and 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenoxyphenyl) propane dimethyl ether in a mixture of benzoic and o-chlorobenzoic acid (1: 1 by weight, melting point 90 ° C.) at 95 ° C. for 3 hours. Polyimide yield 75% (η log ) 0.30 dl / g (0.5 g polymer in 100 ml N-methylpyrrolidone). z
Example 6. Under the conditions described in example 2, a polyimide is prepared from a salt of m-phenylenediamine and 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenoxyphenyl) propane in o-chlorobenzoic acid at 190 ° C. for 1 hour. Polyimide yield 70 % (η log ) 0.12 dl / g (0.5 g of polymer in 100 ml of N-methylpyrrolidone).

Пример 7. В условиях, описанных в примере 2, получают полиимид из соли м-фенилендиамина и N, N-диметилдиамида 2,2-бис(3,4-дикарбоксифеноксифенил) пропана в среде смеси бензойной и о-бензоилбензойной кислот (6:1 по весу, температура плавления 90oC) при 110oC в течение 1 ч. Выход полиимида количественный, (ηlog) 0,92 дл/г (0,5 г полимера в 100 мл N-метилпирролидона).Example 7. Under the conditions described in example 2, a polyimide is prepared from a salt of m-phenylenediamine and N, N-dimethyldiamide 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenoxyphenyl) propane in a mixture of benzoic and o-benzoylbenzoic acid (6: 1 by weight, melting point 90 ° C.) at 110 ° C. for 1 hour. Quantitative yield of polyimide, (η log ) 0.92 dl / g (0.5 g of polymer in 100 ml of N-methylpyrrolidone).

Пример 8. В условиях, описанных в примере 2, получают полиимид из соли 4,4'-диаминотрифениламина и 3,3',4,4'-дифенилоксидтетракарбоновой кислоты в смеси бензойной и о-хлорбензойной кислот (1:5 по весу, температура плавления 110oC) при 120oC в течение 1 ч. Выход полиимида количественный, (ηlog) 1,50 дл/г (0,5 г полимера в 100 мл N-метилпирролидона).Example 8. Under the conditions described in example 2, a polyimide is prepared from a salt of 4,4'-diaminotriphenylamine and 3,3 ', 4,4'-diphenyl oxide tetracarboxylic acid in a mixture of benzoic and o-chlorobenzoic acids (1: 5 by weight, temperature melting point 110 ° C.) at 120 ° C. for 1 hour. Quantitative yield of polyimide, (η log ) 1.50 dl / g (0.5 g of polymer in 100 ml of N-methylpyrrolidone).

Пример 9. В условиях, описанных в примере 2, получают полиимид из соли гексаметилендиамина и диметилового эфира 3,3',4,4'-дифенилоксидтетракарбоновой кислоты в смеси бензойной и о-хлорбензойной кислот (5:1 по весу, температура плавления 100oC) при 120oC в течение 1 часа. Выход полиимида количественный, (ηlog) 0,90 дл/г (0,5 г полимера в 100 мл H2SO4).Example 9. Under the conditions described in example 2, get a polyimide from a salt of hexamethylenediamine and dimethyl ether 3,3 ', 4,4'-diphenyltetracarboxylic acid in a mixture of benzoic and o-chlorobenzoic acids (5: 1 by weight, melting point 100 o C) at 120 o C for 1 hour. Quantitative yield of polyimide, (η log ) 0.90 dl / g (0.5 g of polymer in 100 ml of H 2 SO 4 ).

Пример 10. Полиимид получают на пластографе,снабженным экструдером. В одношнековый экструдер загружают смесь 70 г соли м-фенилендиамина и диметилового эфира 2,2-бис(3,4-дикарбоксифенил) пропана и 30 г бензойной кислоты. Полученный экструдат экстрагировали ацетоном. Выход полиимида 80% (ηlog) 0,70 дл/г (0,5 г полимера в 100 мл N-метилпирролидона). Строение полиимида подтверждается данными ИК-спектроскопии.Example 10. Polyimide obtained on a plastograph equipped with an extruder. A mixture of 70 g of a salt of m-phenylenediamine and 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane and 30 g of benzoic acid is loaded into a single screw extruder. The resulting extrudate was extracted with acetone. Yield 80% polyimide (η log ) 0.70 dl / g (0.5 g polymer in 100 ml N-methylpyrrolidone). The structure of the polyimide is confirmed by infrared spectroscopy.

Claims (1)

Способ получения полиимидов путем одностадийной высокотемпературной поликонденсации соли, образованной диамином и тетракарбоновой кислотой или ее дикарбоксилсодержащими производными диэфиродикислотами, диамидодикислотами в органической среде, отличающийся тем, что в качестве среды используют расплав ароматической карбоновой кислоты или их смеси при 100 180oС.A method for producing polyimides by means of a one-stage high-temperature polycondensation of a salt formed by diamine and tetracarboxylic acid or its dicarboxylic acid derivatives of di-hydroxy acids, diamido-acids in an organic medium, characterized in that a melt of aromatic carboxylic acid or a mixture thereof is used at 100 180 ° C.
SU5022690 1992-01-15 1992-01-15 Method for production of polyimides RU2092499C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5022690 RU2092499C1 (en) 1992-01-15 1992-01-15 Method for production of polyimides

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5022690 RU2092499C1 (en) 1992-01-15 1992-01-15 Method for production of polyimides

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2092499C1 true RU2092499C1 (en) 1997-10-10

Family

ID=21594661

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5022690 RU2092499C1 (en) 1992-01-15 1992-01-15 Method for production of polyimides

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2092499C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2671719C2 (en) * 2016-12-28 2018-11-06 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Polyimide binder for heat-resistant composite materials

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент США N 2867609, кл. 260 - 78, 1959. 2. Патент США N 4874835, кл. C 08 G 73/10, 1989. 3. Патент США N 3607838, кл. C 08 G 20/32, 1971. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2671719C2 (en) * 2016-12-28 2018-11-06 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Polyimide binder for heat-resistant composite materials

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1018183B (en) The preparation method of highly soluble clear polyimides
US6013760A (en) Soluble polyimide resin for liquid crystal alignment layer and process of preparation of the same
JPH01178522A (en) Low-melting polyimide copolymer and its production
KR0161313B1 (en) Polyimide amicester and process for preparing the same
US5066771A (en) Method for producing an imide oligomer
KR100205962B1 (en) Novel soluble polyimide resin
US6046303A (en) Soluble polyimide resin having alkoxy substituents and the preparation method thereof
RU2092499C1 (en) Method for production of polyimides
JPS6322832A (en) Novel soluble and/or meltable polyimide or polyamideimide and production thereof
Sakaguchi et al. Synthesis of polyimide and poly (imide‐benzoxazole) in polyphosphoric acid
Mochizuki et al. Preparation and properties of polyisoimide as a polyimide-precursor
JPH0248571B2 (en)
US3595971A (en) Process for the manufacture of polyimides
US4391967A (en) Polyimides-polyamides from tricyclo [4.2.1.02,5 ] nonane-3,4-dimethyl-3,4,7,8-tetracarboxylic acid dianhydride and dicarboxylic acids
Liou Synthesis and properties of soluble aromatic polyimides from 2, 2′‐bis (3, 4‐dicarboxyphenoxy)‐1, 1′‐binaphthyl dianhydride and aromatic diamines
JPH0470332B2 (en)
KR19980063716A (en) Stable Polyimide Precursor and Manufacturing Method Thereof
KR0150203B1 (en) Polyimide resin and process for its preparation
SU552333A1 (en) The method of obtaining polyimidophenylquinoxalines
RU2793036C1 (en) Method for producing aromatic polyimides
RU2070559C1 (en) Method for production of polyimides
CN115716914B (en) Imidization method of polyamide acid and polyimide
RU2070210C1 (en) Process for preparing polyimides
JPH0352931A (en) Polyimide and preparation thereof
JP2814403B2 (en) Method for producing polyamide-imide copolymer