RU2603141C1 - (перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилат и полимер на его основе - Google Patents
(перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилат и полимер на его основе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2603141C1 RU2603141C1 RU2015156872/04A RU2015156872A RU2603141C1 RU 2603141 C1 RU2603141 C1 RU 2603141C1 RU 2015156872/04 A RU2015156872/04 A RU 2015156872/04A RU 2015156872 A RU2015156872 A RU 2015156872A RU 2603141 C1 RU2603141 C1 RU 2603141C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- perfluoro
- acrylate
- trichloromethylisopropyl
- monomer
- polymer
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C69/00—Esters of carboxylic acids; Esters of carbonic or haloformic acids
- C07C69/62—Halogen-containing esters
- C07C69/65—Halogen-containing esters of unsaturated acids
- C07C69/653—Acrylic acid esters; Methacrylic acid esters; Haloacrylic acid esters; Halomethacrylic acid esters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F120/00—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F120/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F120/10—Esters
- C08F120/12—Esters of monohydric alcohols or phenols
- C08F120/16—Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms
- C08F120/18—Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms with acrylic or methacrylic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F120/00—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F120/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F120/10—Esters
- C08F120/22—Esters containing halogen
- C08F120/24—Esters containing halogen containing perhaloalkyl radicals
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
Изобретение относится к фторсодержащим эфирам акриловой кислоты, в частности к новому мономеру - (перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилату, и полученному из него полимеру - (перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилату, который наиболее эффективно может использоваться для изготовления светопроводящих жил и оболочки оптических волноводов. Мономер (I) получают из гексафторацетона и акрилоилхлорида. Реакцией гексафторацетона с трихлорацетатом натрия в диметилформамиде получают 1,1,1-трихлор-3,3,3-трифтор-2-(трифторметил)пропан-2-ол, ацилирование которого в присутствии триэтиламина в среде ацетонитрила дает целевой перфтор-2-трихлорметилизопропилакрилат с выходом 75%, причем чистота полученного мономера составляет 99,9%. Полимер получают радикальной полимеризацией указанного мономера в присутствии инициатора полимеризации. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к фторсодержащим эфирам акриловой кислоты, в частности к новому соединению - (перфтор-2-трихлорметилизопропил)-акрилату формулы (I)
и полимеру на его основе, а именно к поли(перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилату, который наиболее эффективно может использоваться для изготовления светопроводящих жил и оболочки оптических волноводов.
Заявляемые соединения и их свойства в литературе не описаны.
Известны фторсодержащие алифатические эфиры акриловой кислоты и полученные из них полимеры, однако последние не могут использоваться в качестве полимерных материалов для изготовления оптических волноводов [М. Zhou, Optical Engineering, 2002, 41, 1631-1643, Y. Koike, К. Koike J. Pol. Sci: Part B: Pol. Phys., 2011, 49, 2-17].
Известно, что к полимерам, используемым для изготовления светопроводящих жил и оболочки оптических волноводов предъявляется ряд требований. Такие полимеры должны обладать высокой температурой стеклования (Tc) Tc >110°C, высокой оптической прозрачностью в телекоммуникационном диапазоне длин волн (<0,2 дБ/см вблизи 1,55 мкм), термостабильностью (температура деструкции (Тд) >200°C), а также сохранять указанные свойства при механических нагрузках и воздействиях окружающей среды. [W. Daum, J. Krauser, Р.Е. Zamzow, О. Ziemann. POF - polymer optical fibers for data communication, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, 2002, O. Ziemann, J. Krauser, P.E. Zamzow, W. Daum. POF Handbook - Optical Short Range Transmission Systems. 2nd Edition, Springer-Verlag Berlin]. С практической точки зрения важно, чтобы способ получения полимера, предназначенного для вышеуказанных целей был простым, технологичным и базировался на доступном сырье.
Известные полимеры, полученные из фторсодержащих алифатических эфиров акриловой кислоты, обладают высокой оптической прозрачностью в телекоммуникационном диапазоне длин волн, но температуры стеклования этих гомополимеров, как правило, ниже 100°C и, поэтому такие полиакрилаты не могут применяться для изготовления оптических волноводов [М. Zhou, Optical Engineering, 2002, 41, 1631-1643, Y. Koike, К. Koike J. Pol. Sci: Part B: Pol. Phys., 2011, 49, 2-17].
Известен полифторакрилат, содержащий ароматический заместитель, а именно поли(перфтор-2-фенилизопропил)акрилат, который применим для вышеуказанных целей, так как имеет Tc = 118°C и высокую оптическую прозрачность в телекоммуникационном диапазоне длин волн [J.-C. Blazejewski, J.W. Hofstraat, С. Lequesne, С. Wakselman, U.E. Wiersum J. Fluor. Chem., 1999, 97, 191-199].
Задачей настоящего изобретения является создание нового мономера (алифатического эфира акриловой кислоты) из доступного сырья и получение из него полимера, обладающего свойствами, которые позволили бы использовать его для изготовления светопроводящих жил и оболочки оптических волноводов.
Задача решается новым химическим соединением - (перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилатом (I), который может использоваться в качестве мономера, и полимером, получаемым радикальной полимеризацией этого мономера - поли(перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилатом (II). Новый полимер поли(перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилат (II) имеет температуру стеклования Tc = 130°C и показатель преломления nD, равный 1,4443 (измеренный на длине волны 589,3 нм при 20°C). Коэффициенты поглощения акрилового мономера (I), и полиакрилата (II) в телекоммуникационном диапазоне длин волн представлены на фигуре 1.
На фиг. 1 показаны спектры поглощения (перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилата (I) и поли(перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилата (II) в диапазоне длин волн 800-1800 нм: 2 - спектр поглощения мономера (I); 3 - спектр поглощения полимера (II). Можно видеть, что коэффициент поглощения полимера составляет 0,05, 0,08 и 0,15 дБ/см вблизи 840, 1310 и 1550 нм соответственно.
Все указанные показатели нового полимера удовлетворяют требованиям, предъявляемым к материалам, применяемым для изготовления светопроводящих жил и оболочек для волноводов [W. Daum, J. Krauser, Р.Е. Zamzow, О. Ziemann. POF - polymer optical fibers for data communication, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, 2002, O. Ziemann, J. Krauser, P.E. Zamzow, W. Daum. POF Handbook - Optical Short Range Transmission Systems. 2nd Edition, Springer-Verlag Berlin].
Таким образом, поли(перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилат (II) может быть использован для изготовления светопроводящих жил и оболочек для волноводов.
Мономер (I) получают из доступных продуктов, производимых в промышленных масштабах - гексафторацетона и акрилоилхлорида (схема 1). Реакцией гексафторацетона с трихлорацетатом натрия в диметилформамиде получают 1,1,1-трихлор-3,3,3-трифтор-2-(трифторметил)пропан-2-ол (III), ацилированием которого в присутствии триэтиламина в среде ацетонитрила получают целевой перфтор-2-трихлорметилизопропилакрилат (I) с выходом 75%, причем чистота полученного мономера (I) составляет 99,9%. Для получения соединения III был использован известный способ его синтеза [Ю.В. Зейфман, Известия АН СССР, Сер. хим., 1992, 41, №2, сс. 464-467], который был несколько модифицирован. Способ получения мономера (I), представленный на схеме 1, может быть масштабирован и осуществлен в промышленности.
Схема 1
Радикальную полимеризацию полученного мономера (I) в массе проводили в вакуумированных, запаянных стеклянных ампулах в присутствии 0,2% (масс.) инициатора - динитрила азоизомасляной кислоты при 60°C. Время реакции 4-6 часов. Строение поли(перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилата (II) подтверждено методами элементного анализа и ИК-спектроскопии. Молекулярная масса составляет 300×103. Синтезированный полиакрилат (II) представляет собой прозрачный бесцветный твердый полимер, который, как оказалось, обладает свойствами, позволяющими использовать его для изготовления оптических волноводов.
Свойства поли(перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилата (II) представлены в табл. 1.
Полимер (II) представляет собой прозрачное бесцветное твердое вещество с высокой тепло- и термостойкостью Tc = 130°C, Тд = 270°C, показателем преломления nD на длине волны 589,3 нм при 20°C, равным 1,4443, и коэффициентом поглощения в телекоммуникационном диапазоне длин волн 0,05, 0,08 и 0,15 дБ/см вблизи 840, 1310 и 1550 нм соответственно, т.е. характеристики полимера (II) соответствуют требованиям, предъявляемым к полимерам, используемым для изготовления светопроводящих жил и оболочки оптических волноводов.
Техническим результатом изобретения является новый акриловый мономер (I) и полученный из него радикальной полимеризацией поли(перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилат (II), который можно применять для изготовления оптических волноводов.
Новый поли(перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилат (II) является первым примером поли(перфторалкил)акрилата, свойства которого позволяют использовать его для изготовления оптических световодов.
Изобретение иллюстрируется приведенными ниже примерами, описывающими получение (перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилата (I) и поли(перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилата (II) и исследование свойств полимера (II) (перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилата (II) и исследование свойств полимера (II) (перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилата иллюстрируются приведенными ниже примерами.
ЯМР 1H, 19F спектры записаны на спектрометре "Bruker AVANCE-300" при 300 и 282 MHz, соответственно, внешний стандарт CDCl3. Химические сдвиги для 1H спектров приведены относительно остаточного сигнала растворителя (δ 7,26) и даются в м.д. относительно тетраметилсилана. Химические сдвиги спектров 19F приведены в м.д. относительно CFCl3. Слабопольные сдвиги имеют положительное значение.
Пример 1
Получение (перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилата (I)
(a). 1,1,1-Трихлор-3,3,3-трифтор-2-(трифторметил)пропан-2-ол (III)
К смеси трихлорацетата натрия (1228,3 г, 6,626 моль) и диметилформамида (2,5 л) при перемешивании и температуре 13-17°C прибавляют газообразный гексафторацетон (1000 г, 6,024 моль). Смесь перемешивают, постепенно поднимая температуру до 50°C с такой скоростью, чтобы выделение газа было не очень интенсивным. Затем смесь охлаждают до 20-25°C и выливают в двукратный объем холодной воды, подкисляют соляной кислотой, нижний слой отделяют, промывают равным объемом 5%-ного водного раствора соляной кислоты и перегоняют в вакууме (10-15 Торр), из равного объема концентрированной серной кислоты собирают фракцию с т.кип. 30-50°C. Полученный дистиллят повторно перегоняют в вакууме (10-15 Торр) из половинного объема концентрированной серной кислоты. Получают 860 г (50%) 1,1,1-Трихлор-3,3,3-трифтор-2-(трифторметил)пропан-2-ола (III). Т.кип. 30°C (10 Торр). ЯМР 1H δ: 3,6 (c, OH); ЯМР 19F δ: -70,5 (с, CF3).
(б) (Перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилат (I).
К раствору 1,1,1-трихлор-3,3,3-трифтор-2-(трифторметил)пропан-2-ола (III) (142,7 г, 0,5 моль) в ацетонитриле (600 мл) при перемешивании и температуре 5-10°C прибавляют триэтиламин (53,1 г, 0,525 моль), затем добавляют по каплям акрилоилхлорид (47,5 г, 0,525 моль). Смесь перемешивают 3 часа при температуре 20-25°C, фильтруют, растворитель отгоняют в вакууме (10-15 Торр) и остаток перегоняют в вакууме (10-15 Торр), собирая фракцию кипящую 50-70°C. Полученный продукт очищают ректификацией в вакууме (10-15 Торр).
Выход 127 г (75%), чистота по ГЖХ 99,9%. Т.кип. 68°C (10 Торр). ЯМР 1H δ: 6,1÷6,3 (м, 2Н), 6,6÷6,7 (м, 1Н); ЯМР 19F δ: -64,6 (с, CF3).
Чистоту мономера (I) определяли методом газо-жидкостного хроматографического анализа на хроматографе Shimadzu 2010+, колонка Restek RTX-1701 (США) 14% цианопропилфенил 86% полисилоксан, длина 30 м, 0,32 мм ID, 1µm df, детектор пламенно-ионизационный, газ-носитель - азот. Спектр поглощения мономера (I) в диапазоне длин волн 800-1800 нм приведен на фиг 1 - линия (2).
Пример 2
Получение поли(перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилата (II)
К 7,00 г (перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилата (I) добавляют 0,014 г (0,2 вес. %) динитрила азоизомасляной кислоты в качестве инициатора полимеризации. Приготовленную реакционную смесь фильтруют в стеклянную ампулу, которую затем дегазируют путем трехкратного замораживания погружением в жидкий азот с последующим размораживанием в вакууме. Ампулу запаивают и помещают в термостат. Температура полимеризации 60°C. Через 4 часа ампулу вынимают, охлаждают и вскрывают. Полученный прозрачный твердый бесцветный полимер сушат в вакууме при 40°C в течение 24 часов.
Строение полученного полимера подтверждено методами элементного анализа и ИК-спектроскопии. Молекулярная масса полученного полимера составила 270×103. Синтезированный полиакрилат (II) - прозрачный бесцветный твердый полимер с высокой тепло- и термостойкостью: Tc = 130°C. Температура начала разложения (Тд) равна 270°C.
Молекулярные массы полимера анализировали методом динамического рассеяния света в тетрагидрофуране на приборе "Malvern Zetasizer Nano ZS" фирмы Malvern при 25°C. Молекулярная масса полученного полимера составила 270×103.
Температуру стеклования (Тс) полимера определяли методом термомеханического анализа на приборе "ТМА Q400" фирмы ТА Instruments (зонд диаметром 2,54 мм, нагрузка 100 г) при скорости нагревания образца 5 град/мин в интервале температур 20-300°C. Температуру начала разложения Тд или температуру 5%-ной потери массы полимера определяли методом динамического термогравиметрического анализа на дериватографе "Q-1500" фирмы MOM на воздухе при скорости нагревания 10 град/мин.
Показатель преломления nD поли(перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилата (II), измеренный на длине волны 589,3 нм при 20°C, равен 1,4443. Показатель преломления измерен на рефрактометре ИРФ-454-Б2М.
Коэффициенты поглощения поли(перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилата (II) в телекоммуникационном диапазоне длин волн представлены на фиг. 1 (линия 3). Спектры поглощения в телекоммуникационном диапазоне длин волн измерены на спектрофотометре Shimadzu UV3600.
Твердость поли(перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилата по Шору составляет 83±2 по шкале Д. Твердость полимеров определяли по Шору (шкала Д) с использованием дюрометра TBP-D производства компании «Восток-7», Россия.
Claims (5)
2. Соединение по п. 1 в качестве мономера для получения поли(перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилата.
3. Полимер поли(перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилат, получаемый радикальной полимеризацией соединения по пп. 1 и 2.
4. Полимер по п. 3 в качестве материала для изготовления светопроводящих жил и оболочки оптических волноводов.
5. Полимер по пп. 3 и 4, отличающийся тем, что имеет температуру стеклования Тс=130°С и показатель преломления nD, равный 1,4443 (измеренный на длине волны 589,3 нм при 20°С).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015156872/04A RU2603141C1 (ru) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | (перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилат и полимер на его основе |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015156872/04A RU2603141C1 (ru) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | (перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилат и полимер на его основе |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2603141C1 true RU2603141C1 (ru) | 2016-11-20 |
Family
ID=57760249
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015156872/04A RU2603141C1 (ru) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | (перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилат и полимер на его основе |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2603141C1 (ru) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014007343A1 (ja) * | 2012-07-06 | 2014-01-09 | ダイキン工業株式会社 | 透湿防水布帛およびその製法 |
CN104059446A (zh) * | 2014-06-13 | 2014-09-24 | 江苏科技大学 | 一种环保亲水性弹性氟碳建筑乳液及其制备方法 |
-
2015
- 2015-12-30 RU RU2015156872/04A patent/RU2603141C1/ru active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014007343A1 (ja) * | 2012-07-06 | 2014-01-09 | ダイキン工業株式会社 | 透湿防水布帛およびその製法 |
CN104059446A (zh) * | 2014-06-13 | 2014-09-24 | 江苏科技大学 | 一种环保亲水性弹性氟碳建筑乳液及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
В.Э. Бойко и др. "Оптические свойства цианоперфтор- и цианохлорперфторалкилакрилатов в "датакоммуникационной" области длин волн вблизи 0.85 мкм" Fluorine notes, Номер 6(97), 2014. * |
Реферат CAS on STN 117:89814 Hu, Changming et al. "High nucleophilicity of formate toward polyhalofluoro alkenes" Chinese Chemical Letters, 3(2), 87-90, 1992, RN 142821-08-7. Реферат CAS on STN 95:133401 Ge, Wen-Zheng et al. "Studies on the preparation and polymerization of vinyl esters of chlorofluorocarboxylic acids and the stereoregularity of fluorine-containing poly(vinyl esters)." Gaofenzi Tongxun (1), 18-23, 1981, RN 78832-64-1. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5358115B2 (ja) | 脂環式構造及びペルフルオロシクロブチルエーテル構造を有するポリマー | |
US10047192B2 (en) | Optical material and articles formed therefrom | |
EP2864285B1 (en) | High refractive index (meth)acrylates | |
WO2011136098A1 (ja) | フィルム、樹脂組成物および重合体 | |
EP1285905B1 (en) | Novel fluorine compound, process for producing the same, and polymer thereof | |
JP2001122828A (ja) | 2官能(メタ)アクリル酸エステル組成物とそのための2価アルコール | |
EP2876127B1 (en) | Allyl group-modified fluorooxyalkylene group-containing polymer and method for producing the same | |
RU2603141C1 (ru) | (перфтор-2-трихлорметилизопропил)акрилат и полимер на его основе | |
CN108641083B (zh) | 一种耐高温紫外荧光聚芳醚砜共聚物、制备方法及该共聚物薄膜 | |
Kostov et al. | Novel fluoroacrylated copolymers: synthesis, characterization and properties | |
CA2015278A1 (en) | Process for preparing methacrylates of fluorinated alcohols | |
JP3991730B2 (ja) | 重合性化合物およびその重合体 | |
EP0738255B1 (en) | 2-fluoroacrylate ester polymers and use thereof as optical materials | |
KR20120089699A (ko) | 함불소 화합물 및 함불소 중합체 | |
CN115135631B (zh) | 多环芳烃化合物、其晶体及其制造方法 | |
JP4562451B2 (ja) | フッ素含有化合物 | |
JP2014077073A (ja) | 新規重合体、その製造方法およびプラスチック光ファイバ | |
WO2007043672A9 (en) | Novel fluorine-containing spiroacetal compound and method of producing the same | |
Lee et al. | Synthesis and characterization of poly (cyclohexylthioacrylate)(PCTA) with high refractive index and low birefringence for optical applications | |
JPH0572424A (ja) | プラスチツク光フアイバ | |
Tyutyunov et al. | Synthesis and physicochemical properties of poly (perfluoro-2-trichloromethylisopropyl acrylate) | |
KR100533253B1 (ko) | 1,1-비스하이드록시페닐-1-3,5-비스트리플로로메틸페닐-에탄단량체의 합성방법 및 이 단량체를 이용한폴리아릴렌에테르의 중합방법 | |
RU2645333C1 (ru) | Ароматические полиэфиры | |
RU2723556C2 (ru) | Композиция, содержащая производную акриловой кислоты, и способ стабилизации производной акриловой кислоты | |
CN100376606C (zh) | 重氢化(甲基)丙烯酸降冰片基酯、其制备方法、其聚合物以及光学元件 |