RU2318005C1 - Polytriester of phenol and boric acid and method for its preparing - Google Patents

Polytriester of phenol and boric acid and method for its preparing Download PDF

Info

Publication number
RU2318005C1
RU2318005C1 RU2006132014/04A RU2006132014A RU2318005C1 RU 2318005 C1 RU2318005 C1 RU 2318005C1 RU 2006132014/04 A RU2006132014/04 A RU 2006132014/04A RU 2006132014 A RU2006132014 A RU 2006132014A RU 2318005 C1 RU2318005 C1 RU 2318005C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
boric acid
phenol
triphenylborate
synthesized
polymer
Prior art date
Application number
RU2006132014/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Михайлович Белоусов (RU)
Александр Михайлович Белоусов
Максим Александрович Ленский (RU)
Максим Александрович Ленский
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ)
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ)
Priority to RU2006132014/04A priority Critical patent/RU2318005C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2318005C1 publication Critical patent/RU2318005C1/en

Links

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry of high-molecular compounds, chemical technology.
SUBSTANCE: invention relates to a method for synthesis of polytriesters of boric acid and phenol. Proposed polytriesters of boric acid and phenol are synthesized by the complete esterification reaction of boric acid with phenol resulting to formation of a mixture containing triphenylborate followed by distillation of mixture under vacuum. Hydrocarbon forming azeotropic mixtures with water - benzene, toluene and xylene are used as solvents. Then isolated triphenylborate is polymerized with trioxymethylene or paraformaldehyde using boron trifluoride etherate as a catalyst. Also, invention claims polytriester of phenol and boric acid synthesized by a method above said. Synthesized polymers represent thermostable boron-containing phenolformaldehyde resins that are easily soluble in polar solvents. Synthesized compounds can be used in industry instead phenolic resins for conferring thermostable properties for articles.
EFFECT: improved method of synthesis, valuable properties of ester.
2 cl, 1 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области химии полимеров, в частности к синтезу, установлению химической структуры и изучению свойств полиметилен-n-трифенилового эфира борной кислоты, который может использоваться в промышленности вместо фенольных смол для придания изделиям термостойких свойств.The invention relates to the field of polymer chemistry, in particular to synthesis, the establishment of a chemical structure and the study of the properties of polymethylene-n-triphenyl ester of boric acid, which can be used in industry instead of phenolic resins to give products heat-resistant properties.

Термостойкость фенольных полимеров резко повышается при введении в них неорганических наполнителей и может быть значительно улучшена за счет химической модификации. Известно, что в структуре фенольных смол имеется два элемента, особенно сильно подверженные окислению, - метиленовая связь и фенольная гидроксильная группа. При этом, если сравнить термостойкость метиленовых производных фенола с термостойкостью метиленовых производных бензола (например, поли-n-ксилена), то у последних, не имеющих фенольной гидроксильной группы, она значительно выше [1].The heat resistance of phenolic polymers increases dramatically with the introduction of inorganic fillers and can be significantly improved due to chemical modification. It is known that in the structure of phenolic resins there are two elements that are particularly susceptible to oxidation - methylene bond and phenolic hydroxyl group. Moreover, if we compare the heat resistance of methylene derivatives of phenol with the heat resistance of methylene derivatives of benzene (for example, poly-n-xylene), then the latter, which do not have a phenolic hydroxyl group, are much higher [1].

В настоящее время для модификации фенольных смол широко используют этерификацию фенольной гидроксильной группы с целью повышения их стойкости к термоокислительному воздействию. Представленное техническое решение посвящено синтезу фенольных смол этерифицированных борной кислотой для придания последним, термостойких свойств, при этом данные смолы сохраняют свойства обычных фенольных смол.Currently, for the modification of phenolic resins, the esterification of the phenolic hydroxyl group is widely used in order to increase their resistance to thermo-oxidative effects. The presented technical solution is devoted to the synthesis of phenolic resins esterified with boric acid to give the latter heat-resistant properties, while these resins retain the properties of ordinary phenolic resins.

Уже известен целый ряд стехиометрических и нестехиометрических борорганических полимеров, полученных этерификацией борной кислоты и фенола с отделением воды и конденсируемых в присутствии формальдегида (α-триоксиметилена, параформальдегида), однако исследование структуры таких смол сильно затруднено вследствие получения смесей нескольких полимеров, поскольку наряду с трифениловым и дифениловым эфирами борной кислоты на стадии этерификации фенола и борной кислоты образуется также и фениловый эфир. Смесь этих эфиров очень трудно разделить, так как последние гидролизуются под действием влаги воздуха.A number of stoichiometric and non-stoichiometric organoboron polymers are already known that are obtained by esterification of boric acid and phenol with the separation of water and condensed in the presence of formaldehyde (α-trioxymethylene, paraformaldehyde), however, the study of the structure of such resins is very difficult due to the preparation of several polymer mixtures, since along with triphenyl and phenyl ethers of boric acid at the stage of phenol and boric acid esterification also form phenyl ether. A mixture of these esters is very difficult to separate, since the latter are hydrolyzed by air moisture.

Аналогом данного вида полимеров могут быть полимеры, описанные в немецком патенте DT 2436358 A1 [2]. Согласно патенту из фенола и замещенных фенолов при определенном мольном соотношении образуются термостойкие полимеры общей формулы:An analogue of this type of polymers can be the polymers described in German patent DT 2436358 A1 [2]. According to the patent, heat-resistant polymers of the general formula are formed from phenol and substituted phenols at a certain molar ratio:

Figure 00000001
Figure 00000001

R1, R2, R3 - водород, галоген, алкил, циклоалкил, алкенил, циклоалкенил, арил или аралкил радикалы.R 1 , R 2 , R 3 - hydrogen, halogen, alkyl, cycloalkyl, alkenyl, cycloalkenyl, aryl or aralkyl radicals.

К недостаткам представленных полимеров можно отнести:The disadvantages of the presented polymers include:

- не учитывается возможность образования триэфирных структур борной кислоты и, как следствие, изменение структуры и свойств полимера;- the possibility of the formation of triester structures of boric acid and, as a consequence, a change in the structure and properties of the polymer are not taken into account;

- присоединение -СН2-ОН-группы при поликонденсации диэфиров борной кислоты может, также, происходить в о- и п-положении соседних молекул образующихся боратов, что приводит к существенному усложнению приведенной структуры и делает невозможным исследование структуры соединения и получение его в индивидуальном виде;- the addition of the -CH 2 -OH group during polycondensation of boric acid diesters can also occur in the o- and p-position of adjacent molecules of the formed borates, which leads to a significant complication of the structure and makes it impossible to study the structure of the compound and obtain it individually ;

- вместо «мостиков» -СН2-О-СН2- может проходить присоединение через -СН2-группу, наблюдаемое при получении фенольных смол «Резол» и «Новолак», постольку, поскольку реакция полимеризации проводится в кислой среде (так как фениловые эфиры борной кислоты являются слабыми кислотами и в щелочной среде разлагаются [3]), кроме того, реакция происходит при температурах не выше 150°С.- instead of the “bridges” —CH 2 —O — CH 2 —addition can take place through the —CH 2 group observed when the phenol resins “Resol” and “Novolak” are obtained, insofar as the polymerization reaction is carried out in an acidic environment (as phenyl boric acid esters are weak acids and decompose in an alkaline environment [3]), in addition, the reaction occurs at temperatures no higher than 150 ° C.

Подобные условия делают возможными существование как метиленовых, так и метилольных мостиков [1].Such conditions make possible the existence of both methylene and methylene bridges [1].

Исследования, проведенные авторами предлагаемого технического решения, показали, что при полной этерификации борной кислоты (образование триэфира борной кислоты из 3 молей фенола и 1 моля борной кислоты) и дальнейшей поликонденсации отмеченного эфира в присутствии эфирата трехфтористого бора образуется полимер структуры:Studies conducted by the authors of the proposed technical solution showed that with the complete esterification of boric acid (the formation of a boric acid ester of 3 moles of phenol and 1 mole of boric acid) and further polycondensation of the aforementioned ether in the presence of boron trifluoride etherate, a polymer structure is formed:

Figure 00000002
Figure 00000002

n≥1.n≥1.

Полимер имеет окрашивание от ярко-желтого до темно-зеленого цветов, в зависимости от условий проведения реакции поликонденсации трифенилбората и от количества катализатора. Полученный полимер не имеет четкого интервала температуры плавления.The polymer has a color from bright yellow to dark green, depending on the conditions of the polycondensation reaction of triphenylborate and on the amount of catalyst. The resulting polymer does not have a clear melting range.

На диффрактограммах полимера, полученных в режиме "на просвет", наблюдаются два диффузных рефлекса (гало) с межплоскостными приблизительными расстояниями d1=0,48 нм и d2=1,18 нм. Это свидетельствует об его аморфной структуре.On diffractograms of the polymer obtained in the "on the light" mode, two diffuse reflections (halo) with interplanar approximate distances d1 = 0.48 nm and d2 = 1.18 nm are observed. This indicates its amorphous structure.

Структура полимера как продукта n-замещения следует из данных ЯМР 1Н-спектроскопии полимера, гидролизата полимера (вода, 100°С, 24 ч) и элементного анализа полимера. Найдено, %: С 78.00; Н 4.95. Вычислено, %: С 76.00; Н 4.92. Спектр ЯМР 1H полимера (СО3OD), δ, м.д.: 3.84 с (6Н, СН2), 6.71 д (6Н, H3,5, J3-2,5-6 8.4 Гц, J3-5, 2.8 Гц), 6.81 д (6Н, Н2,6, J2-3,6-5 8.4 Гц, J2-6 1.7 Гц). Спектр ЯМР 1Н гидролизата (CD3OD), δ, м.д.: 3.98 с (6Н, СН2), 6.91 д (12Н, H3,5, J3-2,5-6 8.4 Гц, J3-5 2.8 Гц), 7.11 д (12Н, H2,6, J2-3,6-5 8.4 Гц, J2-6 1.7 Гц).The structure of the polymer as a product of n-substitution follows from NMR 1 H-spectroscopy of the polymer, polymer hydrolyzate (water, 100 ° C, 24 hours) and elemental analysis of the polymer. Found,%: C 78.00; H 4.95. Calculated,%: C 76.00; H 4.92. 1 H NMR spectrum of the polymer (CO 3 OD), δ, ppm: 3.84 s (6H, CH 2 ), 6.71 d (6H, H 3.5 , J 3-2.5-6 8.4 Hz, J 3 -5 , 2.8 Hz), 6.81 d (6H, H 2.6 , J 2-3.6-5 8.4 Hz, J 2-6 1.7 Hz). 1 H NMR spectrum of hydrolyzate (CD 3 OD), δ, ppm: 3.98 s (6H, CH 2 ), 6.91 d (12H, H 3.5 , J 3-2.5-6 8.4 Hz, J 3 -5 2.8 Hz), 7.11 d (12H, H 2.6 , J 2-3 , 6-5 8.4 Hz, J 2-6 1.7 Hz).

Существенным отличием данного полимера от аналогов является присутствие в молекуле полимера атома бора исключительно в виде триэфира, что подтверждается данными ЯМР 11В-спектроскопии. Спектр ЯМР 11В полимера (CD3OD), δ, м.д.: 18.45 с (ВО3R3). В связи с этим не происходит образование нестехиометрических соединений (смесей различных полимеров).A significant difference between this polymer and analogues is the presence of a boron atom in the polymer molecule exclusively in the form of a triether, which is confirmed by 11 B NMR spectroscopy. 11 V NMR spectrum of the polymer (CD 3 OD), δ, ppm: 18.45 s (BO 3 R 3 ). In this regard, the formation of non-stoichiometric compounds (mixtures of various polymers) does not occur.

Характеристическая вязкость полученного полимера, определенная вискозиметрическим способом при 25°С в ацетоне, составляет 0,045...0,098 дл/г.The intrinsic viscosity of the obtained polymer, determined by the viscometric method at 25 ° C in acetone, is 0.045 ... 0.098 dl / g.

Среднемассовая молекулярная масса полимера, определенная из данных гельпроникающей хроматографии, составляет 419...514 а.е.м., что соответствует n≥1.The mass-average molecular weight of the polymer, determined from gel permeation chromatography data, is 419 ... 514 amu, which corresponds to n≥1.

Приблизительную термостойкость политриэфира борной кислоты и фенола можно определить по результатам дифференциально-термического анализа. Результаты дифференциально-термического анализа полимера представлены в таблице 1.The approximate thermal stability of the polyether ester of boric acid and phenol can be determined by the results of differential thermal analysis. The results of the differential thermal analysis of the polymer are presented in table 1.

Табл.1.Результаты ДТА политрифенилового эфира борной кислотыTable 1: DTA results of polytriphenyl boric acid ester № стадии разложения по кривой ДТАNo. decomposition stage on the DTA curve Температура начала интенсивного разложения ТНИР, °СThe temperature of the onset of intense decomposition T NIR , ° C Максимальная температура ТМАКС, °СMaximum temperature T MAX , ° С Степень разложения образца, η, %The degree of decomposition of the sample, η,% II 100one hundred -- 2,522,52 IIII 180180 -- 8,778.77 IIIIII 280280 320320 11,5911.59 IVIV 370370 420420 23,8423.84 VV 440440 -- 37,6537.65 VIVI 560560 630630 95,3495.34

По приведенным результатам видно, что на I-й стадии разложения полимер начинает терять имеющуюся влагу, на II-й из полимера удаляется часть содержащегося в нем фенола, а с 280°С начинается разложение самого продукта. Начало интенсивного разложения основной части политрифенилового эфира борной кислоты (а именно 57,69%) происходит при температуре 560°С.According to the results, it can be seen that at the first stage of decomposition, the polymer begins to lose the available moisture, at the second stage, part of the phenol contained in it is removed from the polymer, and the decomposition of the product itself begins at 280 ° C. The beginning of the intensive decomposition of the main part of the polytriphenyl ester of boric acid (namely 57.69%) occurs at a temperature of 560 ° C.

Кроме того, при нагревании образцов полимеров до 800°С остается до 5% несгоревшего остатка - борного ангидрида, который образуется при сгорании органических соединений бора. Подтверждением этому является наличие на стенках платинового тигля стеклоподобной твердой прозрачной массы.In addition, when the polymer samples are heated to 800 ° C, up to 5% of the unburned residue, boric anhydride, which is formed during the combustion of organic boron compounds, remains. This is confirmed by the presence of a glass-like solid transparent mass on the walls of the platinum crucible.

Известно, что фенольные смолы (ФС) были первыми полимерами, созданными более 100 лет назад.It is known that phenolic resins (PS) were the first polymers created more than 100 years ago.

В настоящее время важнейшими областями использования ФС являются деревообрабатывающая промышленность, производство пресс-композиций, тепло- и звукоизоляционных материалов, слоистых пластиков и пропитанной бумаги, различного рода покрытий, связующих для литейных форм, абразивных и фрикционных материалов, фенольных антиоксидантов и т.д.Currently, the most important areas of FS use are the woodworking industry, the production of press compositions, heat and sound insulating materials, laminated plastics and impregnated paper, various kinds of coatings, binders for foundry molds, abrasive and friction materials, phenolic antioxidants, etc.

ФС получают взаимодействием фенолов с альдегидами, главным образом с формальдегидом, однако, термостойкость подобных смол относительно невысока, что затрудняет их применение там, где необходимо сохранение физико-механических характеристик при повышенных температурах.PS is obtained by the interaction of phenols with aldehydes, mainly with formaldehyde, however, the heat resistance of such resins is relatively low, which complicates their use where it is necessary to maintain physical and mechanical characteristics at elevated temperatures.

Свойства ФС в значительной мере предопределяются условиями их получения, поэтому, чтобы удовлетворить разнообразные, порой противоречивые требования, предъявляемые современной техникой к этим продуктам, варьируют условия реакции получения ФС: мольное соотношение формальдегида и фенола, тип и количество катализатора, температуру и продолжительность реакции, содержание воды и свободного фенола в продукте реакции (условия сушки). Кроме того, для изменения свойств ФС их модифицируют другими альдегидами и фенолами, применяют этерификацию и/или растворение смол в органических растворителях [1].The properties of PS are largely determined by the conditions for their preparation, therefore, in order to satisfy the diverse, sometimes contradictory requirements of modern technology for these products, the reaction conditions for the preparation of PS are varied: molar ratio of formaldehyde and phenol, type and amount of catalyst, reaction temperature and duration, content water and free phenol in the reaction product (drying conditions). In addition, to alter the properties of PS, they are modified with other aldehydes and phenols, and esterification and / or dissolution of resins in organic solvents is used [1].

Решение, предлагаемое авторами данной заявки, посвящено синтезу термостойких триэфиров борной кислоты, фенола и/или замещенных фенолов, и представляет собой один из способов модификации ФС борной кислотой.The solution proposed by the authors of this application is devoted to the synthesis of heat-resistant triesters of boric acid, phenol and / or substituted phenols, and is one of the methods for modifying PS by boric acid.

В качестве прототипа по предлагаемому способу синтеза полиэфиров можно рассмотреть патент DT 1816241. Согласно этому патенту из 3 молей фенола и 1 моля борной кислоты реакцией этерификации получен трифенилборат, который затем полимеризуют триоксаном в ксилоле в токе азота без использования катализатора. Мольное соотношение фенола и триоксана составляет 1:0,83.Patent DT 1816241 can be considered as a prototype for the proposed method for the synthesis of polyesters. According to this patent, triphenylborate is obtained from 3 moles of phenol and 1 mole of boric acid, which is then polymerized with trioxane in xylene in a stream of nitrogen without using a catalyst. The molar ratio of phenol to trioxane is 1: 0.83.

Прототип имеет существенные недостатки, затрудняющие синтез полимера в чистом виде и дальнейшее его использование в промышленности.The prototype has significant disadvantages that impede the synthesis of the polymer in its pure form and its further use in industry.

Так на первой стадии синтеза, согласно патенту, после реакции этерификации отгоняется растворитель, а полученный трифенилборат без очистки используют для полимеризации. Однако установлено, что при реакции фенола и борной кислоты наряду с трифенилборатом образуются различные соединения, например фенилборат, дифенилборат, фенилортобораты и др. [4]. В связи с этим без очистки трифенилбората после реакции является невозможным получение полиэфира в чистом виде, а следовательно, и затрудняется отверждение. В прототипе не представлены термические характеристики полученной смолы. Кроме того, является невозможным выработка требований к данному полимеру из-за его сильно изменяющегося качества в связи с изменяющимся количеством примесей после этерификации.So at the first stage of the synthesis, according to the patent, after the esterification reaction, the solvent is distilled off, and the obtained triphenyl borate is used for polymerization without purification. However, it was found that in the reaction of phenol and boric acid, along with triphenyl borate, various compounds are formed, for example, phenyl borate, diphenyl borate, phenyl orthoborates, etc. [4]. In this regard, without purification of triphenylborate after the reaction, it is impossible to obtain the polyester in its pure form, and therefore, curing is difficult. The prototype does not present the thermal characteristics of the obtained resin. In addition, it is impossible to develop requirements for this polymer because of its highly variable quality due to the changing amount of impurities after esterification.

На стадии полимеризации не используется катализатор, что усложняет поликонденсацию трифенилбората с триоксаном. Однако при использовании катализаторов реакция поликонденсации фенолов и формальдегида протекает быстрее, и существенно снижается доля свободного фенола в полученной ФС, что указывает на глубину прохождения реакции и облегчает последующую сушку смолы. Данный недостаток существенно усложняет синтез. При этом сушка смолы существенно затрудняет процесс получения полимера.No catalyst is used at the polymerization stage, which complicates the polycondensation of triphenylborate with trioxane. However, when using catalysts, the polycondensation reaction of phenols and formaldehyde proceeds faster, and the fraction of free phenol in the obtained PS decreases significantly, which indicates the depth of the reaction and facilitates subsequent drying of the resin. This disadvantage significantly complicates the synthesis. Moreover, drying the resin significantly complicates the process of obtaining the polymer.

Способ синтеза, предлагаемый нами, отличается тем, что полученную после этерификации смесь эфиров борной кислоты очищали методом вакуумной перегонки с целью получения чистого трифенилбората. В качестве растворителя на первой и второй стадии можно использовать различные углеводороды, образующие азеотропные смеси с водой, например бензол, толуол и ксилол. Реакция поликонденсации трифенилбората и триоксиметилена катализируется эфиратом трехфтористого бора.The synthesis method proposed by us is characterized in that the mixture of boric acid esters obtained after esterification was purified by vacuum distillation in order to obtain pure triphenylborate. As a solvent in the first and second stages, various hydrocarbons can be used that form azeotropic mixtures with water, for example benzene, toluene and xylene. The polycondensation reaction of triphenylborate and trioxymethylene is catalyzed by boron trifluoride etherate.

Согласно предлагаемому способу 3,1 моля фенола, 1 моль борной кислоты и 3 моль растворителя помещают в круглодонную трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром и насадкой Дина-Старка с обратным шариковым холодильником. Смесь нагревают до кипения и кипятят в течение 3-х часов, пока не прекратится выделение воды. Полученную желтоватую жидкую смесь охлаждали и перегоняли под вакуумом. Весь растворитель полностью отгоняется из реакционной массы. Выход трифенилбората после перегонки составляет 92% от теоретически возможного.According to the proposed method, 3.1 mol of phenol, 1 mol of boric acid and 3 mol of solvent are placed in a round-bottomed three-necked flask equipped with a stirrer, thermometer and Dean-Stark nozzle with a reflux ball cooler. The mixture is heated to a boil and boiled for 3 hours until the evolution of water stops. The resulting yellowish liquid mixture was cooled and distilled in vacuo. All solvent is completely distilled off from the reaction mass. The yield of triphenylborate after distillation is 92% of theoretically possible.

После отгонки основной части растворителя трифенилборат перегоняли под вакуумом. Ранее было отмечено, что при температурах выше 180°С трифенилборат разлагается [5]. Трифенилборат является высококипящим соединением, его температура кипения составляет 150°С/0,01 мм ртутного столба. Однако авторами заявки установлено, что трифенилборат можно перегонять при более высоких температурах, используя воздушное охлаждение. При этом необходимо увеличивать скорость перегонки до 2-3 капель в секунду. Так, трифенилборат перегоняется при 220-245°С/1 мм ртутного столба. При этом нет необходимости создавать глубокий вакуум. Температура плавления свежеперегнанного трифенилбората составляет 97-98°С по капиллярному методу.After distillation of the main part of the solvent, triphenyl borate was distilled under vacuum. It was previously noted that at temperatures above 180 ° C triphenyl borate decomposes [5]. Triphenylborate is a high boiling point compound; its boiling point is 150 ° C / 0.01 mmHg. However, the authors of the application found that triphenylborate can be distilled at higher temperatures using air cooling. In this case, it is necessary to increase the distillation rate to 2-3 drops per second. So, triphenylborate is distilled at 220-245 ° С / 1 mmHg. There is no need to create a deep vacuum. The melting point of freshly distilled triphenylborate is 97-98 ° C by the capillary method.

Трифенилборат плохо хранится на воздухе и в вакууме. Уже спустя 1 час после перегонки его температура плавления снижается до 55-57°С. При этом на стенках сосуда, в котором хранился трифенилборат, образуются иглы фенола с характерным запахом. В вакууме трифенилборат за 12 часов разлагается на поверхности, образуя белые игольчатые кристаллы.Triphenylborate is poorly stored in air and in vacuum. Already after 1 hour after distillation, its melting temperature drops to 55-57 ° C. At the same time, phenol needles with a characteristic odor are formed on the walls of the vessel in which triphenylborate was stored. In a vacuum, triphenylborate decomposes on the surface in 12 hours, forming white needle crystals.

После очистки жидкий трифенилборат сразу же использовали для поликонденсации.After purification, liquid triphenyl borate was immediately used for polycondensation.

Для этого в пятигорлую колбу, снабженную электрической мешалкой, термометром, газоподводной трубкой, насадкой Дина-Старка и обратным шариковым холодильником, помещали трифенилборат и 1 моль растворителя при интенсивном перемешивании. Смесь нагревали до 80°С, добавляли эфират трехфтористого бора в качестве катализатора из расчета 5% эфирата от массы трифенилбората и выдерживали при этой температуре около 15 минут. Затем мелкими кусочками добавляли триоксан из расчета 0,28 моль триоксана на 1 моль фенола. При этом наблюдали за температурой, которая должна быть не выше 110°С. После прибавления последней порции триоксана реакционную массу выдерживали еще 1 час при 90°С.To do this, triphenyl borate and 1 mol of solvent with vigorous stirring were placed in a five-necked flask equipped with an electric stirrer, a thermometer, a gas supply tube, a Dean-Stark nozzle, and a return ball cooler. The mixture was heated to 80 ° C, boron trifluoride etherate was added as a catalyst at the rate of 5% of the etherate by weight of triphenylborate and kept at this temperature for about 15 minutes. Then, trioxane was added in small pieces at the rate of 0.28 mol of trioxane per 1 mol of phenol. In this case, the temperature was observed, which should not be higher than 110 ° C. After adding the last portion of trioxane, the reaction mass was kept for another 1 hour at 90 ° C.

Полученный раствор полимера сушили под вакуумом. После того как удалили весь растворитель и часть непрореагировавшего триоксана, полученную вязкую массу растворяли полярным растворителем, например спиртом, диметилформамидом, ацетоном или др., после чего фильтровали. Затем отгоняли растворитель и полученный полимер досушивали в вакууме шкафу при 150°С.The resulting polymer solution was dried under vacuum. After removing all of the solvent and part of the unreacted trioxane, the resulting viscous mass was dissolved in a polar solvent, for example, alcohol, dimethylformamide, acetone, etc., and then filtered. Then the solvent was distilled off, and the obtained polymer was dried under vacuum in a cabinet at 150 ° C.

Полученный по данному способу политриэфир фенола и борной кислоты отверждается легче, чем смола, представленная в прототипе. Полимер отверждается за 10 минут при 150-160°С уротропином (5% масс.), тогда как смола, представленная в прототипе, отверждается при тех же условиях за 10 минут.Obtained by this method, the polyester of phenol and boric acid cures more easily than the resin presented in the prototype. The polymer cures in 10 minutes at 150-160 ° C with urotropine (5% wt.), While the resin presented in the prototype cures under the same conditions in 10 minutes.

Пример 1. 115 г фенола, 22,89 г борной кислоты и 147 мл о-ксилола нагревали до кипения. В качестве растворителя можно также использовать м- или п-ксилол, или 107 мл бензола, или 127 мл толуола. При 129,5°С реакционная масса начинала кипеть. Кипячение продолжали до тех пор, пока не прекращала выделяться вода. Температура реакции не должна превышать 145°С, так как выше этой температуры из борной кислоты образуется борный ангидрид. Реакция продолжается примерно 3-5 часов в зависимости от растворителя. После этого остужали реакционную массу и перегоняли ее под вакуумом. Получено 98,75 г трифенилбората с температурой плавления 95-97°С по капиллярному методу.Example 1. 115 g of phenol, 22.89 g of boric acid and 147 ml of o-xylene were heated to boiling. M- or p-xylene, or 107 ml of benzene, or 127 ml of toluene can also be used as a solvent. At 129.5 ° C, the reaction mass began to boil. Boiling was continued until water ceased to stand out. The reaction temperature should not exceed 145 ° C, since above this temperature boric anhydride is formed from boric acid. The reaction lasts approximately 3-5 hours, depending on the solvent. After that, the reaction mass was cooled and distilled under vacuum. Received 98.75 g of triphenylborate with a melting point of 95-97 ° C by the capillary method.

Трифенилборат смешивали с о-ксилолом и нагревали до 80°С в токе сухого азота. В качестве растворителя можно также использовать м- или п-ксилол, или бензол, или толуол. К смеси добавляли 4,9 г свежеприготовленного эфирата трехфтористого бора в качестве катализатора и выдерживали смесь 15 минут. Затем порциями добавляли триоксан. При этом при добавлении новой порции триоксана температура реакционной массы увеличивается. После добавления 25,7 г триоксана реакционную массу выдерживали еще 1 час при 90°С. Затем остужали реакционную массу, отгоняли растворитель и часть непрореагировавшего триокисметилена под вакуумом водоструйного насоса. Густую часть растворяли пятикратным объемом этилового спирта и фильтровали через складчатый фильтр. После этого отгоняли спирт, а полимер досушивали 30 минут в вакуум-сушильном шкафу при 150°С.Triphenyl borate was mixed with o-xylene and heated to 80 ° C in a stream of dry nitrogen. M- or p-xylene, or benzene, or toluene can also be used as a solvent. 4.9 g of freshly prepared boron trifluoride etherate was added to the mixture as a catalyst, and the mixture was kept for 15 minutes. Then, trioxane was added in portions. In this case, when a new portion of trioxane is added, the temperature of the reaction mixture increases. After adding 25.7 g of trioxane, the reaction mass was kept for another 1 hour at 90 ° C. Then the reaction mixture was cooled, the solvent and part of the unreacted trioxysmethylene were distilled off under the vacuum of a water-jet pump. The thick portion was dissolved in a five-fold volume of ethyl alcohol and filtered through a pleated filter. After that, the alcohol was distilled off, and the polymer was dried for 30 minutes in a vacuum oven at 150 ° C.

Пример 2. Поступают, как в примере 1, только вместо триоксана используют параформальдегид. При этом на вышеуказанное количество трифенилбората и параформальдегида используется в 1,2-1,5 раза больше эфирата трифторида бора. Выход в реакции не изменяется, свойства полимера остаются такими же, как и при поликонденсации с триоксаном.Example 2. Act as in example 1, only instead of trioxane use paraformaldehyde. At the same time, 1.2-1.5 times more boron trifluoride etherate is used for the above amount of triphenylborate and paraformaldehyde. The yield in the reaction does not change; the polymer properties remain the same as during polycondensation with trioxane.

Список литературыBibliography

1. А.Кноп, В.Шейб. Фенольные смолы и материалы на их основе. - Пер. с англ. под ред. Ф.А.Шутова. - М.: Химия, 1983. - 280 с., ил.1. A.Knop, V.Sheyb. Phenolic resins and materials based on them. - Per. from English under the editorship of F.A. Shutova. - M .: Chemistry, 1983. - 280 p., Ill.

2. Hoechst AG.: DE-OS 2436358.2. Hoechst AG .: DE-OS 2436358.

3. Nord-Aviation Societe Nationale de Constructions Aeronautiques: DE-AS 1816241.3. Nord-Aviation Societe Nationale de Constructions Aeronautiques: DE-AS 1816241.

4. В.В. Коршак, В.А. Замятина, Н.И. Бекасова. Борорганические полимеры. - М.: Наука, 1975. - 255 с., ил.4. V.V. Korshak, V.A. Zamyatina, N.I. Bekasova. Organoboron polymers. - M .: Nauka, 1975 .-- 255 p., Ill.

5. А.Н.Несмеянов, Р.А.Соколик. Методы элементорганической химии. Бор, алюминий, галлий, индий, талий. Под. ред. К.А.Кочешкова. - М.: Наука, 1964. - 499 с., ил.5. A.N. Nesmeyanov, R.A. Sokolik. Methods of Organoelemental Chemistry. Boron, aluminum, gallium, indium, waist. Under. ed. K.A. Kocheshkova. - M .: Nauka, 1964 .-- 499 p., Ill.

Claims (2)

1. Способ получения термостойкого полиметилен-n-трифенилового эфира борной кислоты путем этерификации борной кислоты и фенола с последующей поликонденсацией полученного трифенилбората триоксаном (параформальдегидом), отличающийся тем, что проводят полную этерификацию борной кислоты фенолом с образованием смеси, содержащей трифенилборат, с последующей перегонкой смеси под вакуумом, с использованием в качестве растворителей углеводородов, образующих азеотропные смеси с водой, бензола, толуола и ксилола, далее выделенный трифенилборат полимеризуют триоксиметиленом или параформальдегидом, используя в качестве катализатора эфират трехфтористого бора.1. A method of obtaining a heat-resistant polymethylene-n-triphenyl ester of boric acid by esterification of boric acid and phenol followed by polycondensation of the obtained triphenylborate with trioxane (paraformaldehyde), characterized in that the boric acid is fully esterified with phenol to form a mixture containing triphenylborate, followed by distillation of the mixture under vacuum, using as solvents hydrocarbons forming azeotropic mixtures with water, benzene, toluene and xylene, then isolated triphenyl borate polymerized with trioxymethylene or paraformaldehyde using boron trifluoride ether as a catalyst. 2. Политриэфир фенола и борной кислоты, полученный способом по п.1.2. The polyether of phenol and boric acid obtained by the method according to claim 1.
RU2006132014/04A 2006-09-05 2006-09-05 Polytriester of phenol and boric acid and method for its preparing RU2318005C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006132014/04A RU2318005C1 (en) 2006-09-05 2006-09-05 Polytriester of phenol and boric acid and method for its preparing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006132014/04A RU2318005C1 (en) 2006-09-05 2006-09-05 Polytriester of phenol and boric acid and method for its preparing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2318005C1 true RU2318005C1 (en) 2008-02-27

Family

ID=39278942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006132014/04A RU2318005C1 (en) 2006-09-05 2006-09-05 Polytriester of phenol and boric acid and method for its preparing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2318005C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2442802C2 (en) * 2010-03-24 2012-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Polymer friction composition
CN113265034A (en) * 2021-05-20 2021-08-17 武汉国装工程建设有限公司 Boron-modified urushiol phenolic resin, preparation method and coating containing boron-modified urushiol phenolic resin

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2442802C2 (en) * 2010-03-24 2012-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Polymer friction composition
CN113265034A (en) * 2021-05-20 2021-08-17 武汉国装工程建设有限公司 Boron-modified urushiol phenolic resin, preparation method and coating containing boron-modified urushiol phenolic resin

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0279521B1 (en) Functionalised oxacalixarenes, their preparation and use in instant adhesive compositions
US5973144A (en) High char yield benzoxazines
WO2001034581A1 (en) High char yield benzoxazine compositions
US3215648A (en) Composition comprising a filled blend of a polyepoxysilicone and a phenol aldehyde resin; and process of forming same
JP6706658B2 (en) Process for making stable thermopolymerizable vinyl, amino, or oligomeric phenoxybenzoxycyclobutene monomers with improved cure rate
CN110272343B (en) Star-like molecular structure hindered phenol antioxidant and synthesis and application thereof
US3988386A (en) Synthetic resins
US2744882A (en) Unsymmetrical diphenylol methanes
CN110891960A (en) Method for producing modified lignin and modified polyphenol, and resin composition material using modified lignin
RU2318005C1 (en) Polytriester of phenol and boric acid and method for its preparing
US20210189064A1 (en) Polyisoindolinones, methods of manufacture, and compositions and articles formed therefrom
US2440909A (en) Phenolic condensation products
CN113603723A (en) Phosphorus (2, 6-dimethylphenylene ether) oligomer, preparation method thereof and condensate
FR3030514A1 (en) POLYAROMATIC DIMERS
TWI775759B (en) Benzoxazine-based mixture, thermosetting resin omposition thereof, and cured object thereof
US9765180B2 (en) Flame retardant romp polycycloolefinic polymers
EP3247636A1 (en) Method for producing an ablative resin
JPH04264119A (en) Phenolic resin
CN110283289B (en) Preparation method and application of phosphorus-containing benzoxazine resin with high flame retardance
CN116547329A (en) Resin, method for producing resin, curable resin composition, and cured product
US5807960A (en) Alkyl phosphate catalyst for polyquinoline synthesis
US3093688A (en) Process for preparing phenol dialcohols
JPS61243039A (en) High orthophenol-formaldehyde resol containing hemiformal group
WO2016116699A1 (en) Method for producing an ablative resin
JP2023135288A (en) Alicyclic polycarbonate resin including methylene chain

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090906

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20110110

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20110527

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200906