RU2688942C1 - Способ получения полиэфирсульфонов - Google Patents

Способ получения полиэфирсульфонов Download PDF

Info

Publication number
RU2688942C1
RU2688942C1 RU2018133110A RU2018133110A RU2688942C1 RU 2688942 C1 RU2688942 C1 RU 2688942C1 RU 2018133110 A RU2018133110 A RU 2018133110A RU 2018133110 A RU2018133110 A RU 2018133110A RU 2688942 C1 RU2688942 C1 RU 2688942C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mol
sulphones
reaction
dichloroethylene
mixture
Prior art date
Application number
RU2018133110A
Other languages
English (en)
Inventor
Ауес Ахмедович Беев
Светлана Юрьевна Хаширова
Абдулах Касбулатович Микитаев
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
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 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Priority to RU2018133110A priority Critical patent/RU2688942C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2688942C1 publication Critical patent/RU2688942C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G75/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G75/20Polysulfones
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/34Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives
    • C08G65/38Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives derived from phenols
    • C08G65/40Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives derived from phenols from phenols (I) and other compounds (II), e.g. OH-Ar-OH + X-Ar-X, where X is halogen atom, i.e. leaving group
    • C08G65/4012Other compound (II) containing a ketone group, e.g. X-Ar-C(=O)-Ar-X for polyetherketones
    • C08G65/4056(I) or (II) containing sulfur

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области получения полиэфирсульфонов, применяемых в качестве суперконструкционных полимерных материалов для 3D печати. Способ получения полиэфирсульфонов заключается в том, что проводят реакцию нуклеофильного замещения нуклеофильного агента дигалоидароматическим соединением в среде апротонного растворителя в присутствии щелочного агента карбоната калия в количестве 0,06 моль, и в реакционную смесь вводят гексахлорбензол в количестве 0,0001 и 0,01 моль. В качестве нуклеофильного агента используют диоксисоединение, выбранное из группы, включающей 4,4-диоксидифенил-2,2-дихлорэтилен, либо смесь 0,0125-0,025 моль 4,4-диоксидифенил-2,2-дихлорэтилена и 0,0125-0,025 моль 4,4-диоксидифенилпропана. В качестве дигалоидароматического соединения используют 0,025 моль 4,4-дихлордифенилсульфона. Изобретение позволяет получить полиэфирсульфоны заданной длины полимерной цепи с хорошими термическими и механическими характеристиками. 7 пр.

Description

Изобретение относится к области получения полиэфирсульфонов - простых ароматических эфиров на основе ароматических диолов и 4,4'-дихлордифенилсульфона, применяемых в качестве суперконструкционных полимерных материалов для 3D печати.
3D печать очень часто называют «Третьей промышленной революцией», так как становится реальным то, что ранее было доступно только в человеческих фантазиях. 3D печать начинает плотно входить в нашу жизнь, полимерные материалы, используемые для 3D печати, с каждым разом подвергаются модификации, совершенствуются их свойства. Перспективным полимерным материалом для данного вида печати представляются ароматические полиэфиры, в частности полиэфирсульфоны. К сожалению, полиэфирсульфоны обладают существенным недостатком -высокие температуры переработки. Традиционные способы переработки связаны с необходимостью применения высоких давлений (до 1400 кг/см2) и температур (до 350°С), соответствующего технологического оборудования и энергозатрат. Сильное межмолекулярное взаимодействие, обусловливающее низкую деформируемость и текучесть в области температур размягчения, а также узкие температурные интервалы переработки существенно затрудняют переработку полиэфирсульфонов в изделия [Ваниев М.А., Кирюхин Н.Н., Огрель A.M. Способ переработки полимера // Патент РФ №2058339, 1996]. Для переработки в условиях 3D печати полиэфирсульфон должен обладать высокой стабильностью свойств, что обеспечивается условиями проведения самого синтеза (температурой, природой растворителя, инертной атмосферой), степенью блокировки концевых реакционноспособных групп, а также полнотой отмывки самого полимера от всех технологических примесей, какими являются растворитель, выделяющий низкомолекулярной продукт - галогенид щелочного металла, непрореагировавшие мономеры - соответствующие бисфенолы (бисфеноляты) и галоидароматические сульфонильные соединения [Артемов С.В. Способ получения поли- и сополиэфирсульфонов // Патент РФ №2005737, 1999]. В связи с этим создание экономически эффективных технологий получения полиэфирсульфонов, обладающих улучшенными характеристиками является в настоящее время достаточно актуальной задачей.
Известен способ получения ароматических полиэфиров реакцией нуклеофильного замещения эквимолекулярных количеств полиароматического нуклеофильного реагента с дигалоидароматическим соединением в среде апротонного растворителя при нагревании в присутствии щелочного агента, в качестве последнего используют K2CO3 в сочетании с эквимолекулярной смесью Na2S⋅9H2O и Al2O3 или SiO2 в количестве от 0,5 до 5,0 мол. на 1,0 моль K2CO3 [Болотина Л.М., Чеботарев В.П. Способ получения ароматических полиэфиров // Патент РФ №2063404, 1996].
Недостатками способа являются длительность процесса, использование высоких температур.
Известен способ получения поли- и сополиэфирсульфонов взаимодействием в инертной атмосфере ароматических бисфенолов и галоидароматических сульфонов в среде растворителя в присутствии щелочного агента при нагревании с последующим измельчением и экстракцией целевого продукта, в качестве щелочного агента используют избыток по отношению к ароматическим бисфенолам смеси карбоната и гидрокарбоната калия, а в качестве растворителя - диметилсульфон, реакционную массу по окончании синтеза непосредственно или после разбавления растворителем до соотношения реакционная масса : растворитель 1:5, преимущественно до 1:2, измельчают до частиц размером 0,01-5,5 мм, преимущественно 0,5-1,0 мм, и промывают экстрагентом при перемешивании. Смесь карбоната и гидрокарбоната калия берут в избытке до 50 мол. %, преимущественно до 6 мол. % [Артемов С.В. Способ получения поли- и сополиэфирсульфонов // Патент РФ №2005737, 1999].
Недостатками способа являются необходимость новых технологических операций по измельчению твердого раствора полимера, длительной его отмывки от растворителя и солей, сложность регенерации твердого растворителя - диметилсульфона.
Известен способ получения полиэфирсульфонов [Ли Чжунчжи, Ван Цзи, Ван Цзе. Синтез полиэфирсульфоновой смолы // Патент КНР №103613752, 2013], заключающийся во взаимодействии бисфенола А и 4,4/-дихлордифенилсульфона в молярном соотношении 1:1, N-метилпирролидон в качестве растворителя, в качестве дегидратирующего агента - хлорбензол и NaOH - солеобразующего агента. Реакцию регулируют, блокируя с помощью газообразного хлорметана концевые фенолятные группы. Процесс в целом проводят в среде инертного газа, например, азота. Количество NaOH составляет 1.01-1.10 моль по отношению к бисфенолу А. Скорость реакции можно сократить за счет остановки реакции с помощью хлорметана.
Недостатками способа являются применение газообразного блокатора растущей цепи, что усложняет техническое оснащение процесса, требует новых систем и условий барботирования.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ получения полиэфирсульфона, приводящий к повышению температуры стеклования и кислородного индекса. Задача достигается за счет того, что в способе получения ароматических полиэфиров реакцией нуклеофильного замещения в среде апротонного растворителя при нагревании в среде в присутствии щелочного агента, состоящего из K2CO3 с добавкой 0,5% мол. до 5,0% мол. эквимолярной смеси Na2S⋅9H2O и Al2O3 или SiO2 на 1,9 моль K2CO3, в качестве полиароматического нуклеофильного реагента применяют фенолфталеин или смесь дифенилолпропана и фенолфталеина при их мольном соотношении от 90:10 до 1:99, а в качестве дигалоидароматического соединения - 4,4-дихлордифенилсульфон (ДХДС) или его смесь с 4,4'-бис-(хлорфенилсульфонил) дифенилом при их мольном соотношении от 99:1 до 1:99. Регулирование молекулярной массы получаемых полимеров осуществляют добавлением к мономерам либо моногалоидных соединений ряда диарилсульфонов (например, монохлордифенилсульфона), либо избытком дигалоидароматического соединения. Кислородный индекс полученных полимеров составляет 26-41%, приведенная вязкость 0,47-0,53 дл/г (при концентрации 1 г в 100 мл растворителя), температура стеклования полученных образцов 196-290°С, время реакции 4-12 часов и более, температура реакции 165-175°С. [Ловков С.С., Чеботарев В.П. Способ получения ароматических полиэфиров // Патент РФ №2394848. 2010]
Недостатками данного способа являются относительно низкая вязкость растворов полученных образцов, следовательно, молекулярный вес, что может привести к ухудшению механических характеристик полиэфира. Осуществление синтеза в N,N-диметилацетамиде не позволяет повышать температуру среды выше 170-175°С, а при этой температуре многие бисфенолы, применяемые для получения полиэфирсульфонов не достаточно активны. Избыток дигалоидного соединения, используемый для регулирования молекулярной массы полимера может привести к преждевременному обрыву цепи и блокировать рост полимерной молекулы на ранних стадиях.
Задачей данного изобретения, совпадающей с техническим результатом, является создание полиэфирсульфонов заданной длины полимерной цепи, реакцией нуклеофильного замещения, с хорошими термическими и механическими характеристиками: высокие температура стеклования, значение показателя текучести расплава и кислородный индекс, стабильных в ходе высокотемпературной переработки.
Поставленная задача достигается путем получения полиэфирсульфонов реакцией нуклеофильного замещения полиароматических нуклеофильных агентов - 4,4/-диоксидифенил-2,2-дихлорэтилена, смеси диоксисоединений 0,0125-0,025 моль 4,4'-диоксидифенил-2,2-дихлорэтилена и 0,0125-0,025 моль 4,4'-диоксидифенилпропана, с дигалоидароматическим соединением - 0,025 моль 4,4'-дихлордифенилсульфоном в среде апротонного растворителя - 28 мл диметилсульфоксида и 25 мл толуола, в присутствии 0,06 моль щелочного агента карбоната калия и гексахлорбензола (ГХБ) в количестве от 0,0001-0,01 молей, причем ГХБ может выступать регулятором длины полимерной цепи за счет химического взаимодействия с концевыми фенолятными группами полимерной молекулы и при этом влиять на огнестойкость полученного полимера.
При малых добавках гексахлорбензола он выступает как один из мономеров и увеличивает молекулярный вес, а при больших количествах (0,01 и более моль) ГХБ обрывает полимерную цепь и служит ингибитором реакции поликонденсации.
Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. В четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой, ловушкой Дина-Старка, термометром и газоотводной трубкой, загружают 5,7073 г (0,025 моль) 4,4'-диоксидифенилпропана, 7,1792 г (0,025 моль) 4,4'-дихлордифенилсульфона, 7 г (0,06 моль) измельченного и высушенного карбоната калия, 28 мл диметилсульфоксида и 25 мл толуола, включают подачу газообразного азота. Температуру поднимают до 110°С и выдерживают при перемешивании в течение 45 минут. Далее поднимают температуру до 140°С, отгоняют воду в виде азеотропной смеси с толуолом. После полной отгонки воды температуру поднимают до 160°С, и выдерживают в течение 6 часов. Смесь охлаждают до комнатной температуры, разбавляют 25 мл диметилсульфоксида, отфильтровывают осадок хлористого натрия и осаждают полимер, прикапывая фильтрат в воду при интенсивном перемешивании. Осадок полиэфирсульфона отфильтровывают, промывают водой до отрицательной реакции на хлорид-ионы (проба нитратом серебра) и сушат при 90°С 2 часа, при 150°С - 3 часа, при 180°С - 4 часа.
Приведенная вязкость 0,5%-ного раствора полимера в хлороформе при 20°С равна 0,57 дл/г, кислородный индекс 25%, температура стеклования 190°С.
Полученный полимер имеет строение:
Figure 00000001
Пример 2. Способ осуществляют по примеру 1, только после выдерживания реакционной среды в течение 6 часов при температуре 160°С вводят 0,0285 г (0,0001 моль) гексахлорбензола (ГХБ), увеличивают скорость перемешивания и выдерживают 0,5 часа.
Приведенная вязкость 0,5%-ного раствора полимера в хлороформе при 20°С равна 0,78 дл/г, кислородный индекс 36%, температура стеклования 230°С.
Полученный полимер имеет строение:
Figure 00000002
Примечание. В данном примере ГХБ активирует рост полимерной цепи.
Пример 3. Способ осуществляют по примеру 1, только после выдерживания реакционной среды в течение 3-х часов при температуре 160°С вводят 0,0285 г (0,0001 моль) гексахлорбензола (ГХБ), увеличивают скорость перемешивания и выдерживают 0,5 часа.
Приведенная вязкость 0,5%-ного раствора полимера в хлороформе при 20°С равна 0,58 дл/г, кислородный индекс 33%, температура стеклования 210°С.
Примечание. В данном примере ГХБ активирует рост полимерной цепи.
Пример 4. Способ осуществляют по примеру 1, только после выдерживания реакционной среды в течение 3-х часов при температуре 160°С вводят 2,85 г (0,01 моль) гексахлорбензола (ГХБ), увеличивают скорость перемешивания и выдерживают 1 час.
Приведенная вязкость 0,5%-ного раствора полимера в хлороформе при 20°С равна 0,28 дл/г, кислородный индекс 33%, температура стеклования 190°С.Образуются концевые группы:
Figure 00000003
Примечание. В данном примере ГХБ ингибирует рост полимерной цепи
Пример 5. Способ осуществляют по примеру 1, только в качестве диоксисоединения в реакционную смесь вводят 7,02852 г (0,025 моль) 4,4'-диоксидифенил-2,2-дихлорэтилена. После выдерживания реакционной среды в течение 3-х часов при температуре 160°С вводят 0,0285 г (0,0001 моль) гексахлорбензола (ГХБ), увеличивают скорость перемешивания и выдерживают 1 час.
Приведенная вязкость 0,5%-ного раствора полимера в хлороформе при 20°С равна 0,82 дл/г, кислородный индекс 40%, температура стеклования 235°С.
Полученный полимер имеет строение
Figure 00000004
Примечание. В данном примере ГХБ активирует рост полимерной цепи.
Пример 6. Способ осуществляют по примеру 1, только в качестве диоксисоединения в реакционную смесь вводят смесь 3,51426 г (0,0125 моль) 4,4'-диоксидифенил-2,2-дихлорэтилена и 3,5896 г (0,0125 моль) 4,4'-диоксидифенилпропана. После выдерживания реакционной среды в течение 3-х часов при температуре 160°С вводят 0,0285 г (0,0001 моль) гексахлорбензола (ГХБ), увеличивают скорость перемешивания и выдерживают 1 час.
Приведенная вязкость 0,5%-ного раствора полимера в хлороформе при 20°С равна 0,87 дл/г, кислородный индекс 41%, температура стеклования 230°С.
Полученный полимер имеет строение:
Figure 00000005
Примечание. В данном примере ГХБ активирует рост полимерной цепи
Пример 7. Способ осуществляют по примеру 1, только, в качестве диоксисоединения в реакционную смесь вводят 7,02852 г (0,025 моль) 4,4'-диоксидифенил-2,2-дихлорэтилена. После выдерживания реакционной среды в течение 3-х часов при температуре 160°С вводят 2,85 г (0,01 моль) гексахлорбензола (ГХБ), увеличивают скорость перемешивания и выдерживают 1 час.
Приведенная вязкость 0,5%-ного раствора полимера в хлороформе при 20°С равна 0,42 дл/г, кислородный индекс 41%, температура стеклования 235°С.

Claims (1)

  1. Способ получения полиэфирсульфонов реакцией нуклеофильного замещения полиароматических нуклеофильных агентов, отличающийся тем, что в качестве нуклеофильных агентов используются: 4,4/-диоксидифенил-2,2-дихлорэтилен, смеси диоксисоединений 0,0125-0,025 моль 4,4/-диоксидифенил-2,2-дихлорэтилена и 0,0125-0,025 моль 4,4/-диоксидифенилпропана с дигалоидароматическим соединением - 0,025 моль 4,4/-дихлордифенилсульфона в среде апротонного растворителя в присутствии 0,06 моль щелочного агента карбоната калия, и в реакции используется гексахлорбензол в количестве 0,0001 и 0,01 моль.
RU2018133110A 2018-09-18 2018-09-18 Способ получения полиэфирсульфонов RU2688942C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018133110A RU2688942C1 (ru) 2018-09-18 2018-09-18 Способ получения полиэфирсульфонов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018133110A RU2688942C1 (ru) 2018-09-18 2018-09-18 Способ получения полиэфирсульфонов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2688942C1 true RU2688942C1 (ru) 2019-05-23

Family

ID=66637095

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018133110A RU2688942C1 (ru) 2018-09-18 2018-09-18 Способ получения полиэфирсульфонов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2688942C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2063404C1 (ru) * 1994-03-10 1996-07-10 Лилия Михайловна Болотина Способ получения ароматических полиэфиров
GB2328948A (en) * 1997-09-04 1999-03-10 Samsung Electronics Co Ltd Polyarylene ether for optical communications
RU2318804C1 (ru) * 2006-07-24 2008-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова Ненасыщенные олигоэфирсульфоны для поликонденсации
RU2394848C1 (ru) * 2009-04-09 2010-07-20 Открытое акционерное общество "Институт пластмасс имени Г.С. Петрова" Способ получения ароматических полиэфиров

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2063404C1 (ru) * 1994-03-10 1996-07-10 Лилия Михайловна Болотина Способ получения ароматических полиэфиров
GB2328948A (en) * 1997-09-04 1999-03-10 Samsung Electronics Co Ltd Polyarylene ether for optical communications
RU2318804C1 (ru) * 2006-07-24 2008-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова Ненасыщенные олигоэфирсульфоны для поликонденсации
RU2394848C1 (ru) * 2009-04-09 2010-07-20 Открытое акционерное общество "Институт пластмасс имени Г.С. Петрова" Способ получения ароматических полиэфиров

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shukla et al. Synthesis and modification of poly (ether ether ketone) and their properties: a review
KR101764446B1 (ko) 폴리(아릴렌 에테르) 블록 공중합체의 제조 방법
RU2394848C1 (ru) Способ получения ароматических полиэфиров
RU2413713C2 (ru) Мономер для поликонденсации
JP6252470B2 (ja) ブロック共重合体の製造方法
JPS63500385A (ja) 新規なポリ(アリ−ルエ−テルケトン)類
JP2820277B2 (ja) 蛍光体
RU2688942C1 (ru) Способ получения полиэфирсульфонов
Rebeck et al. Sulfonamide as an Activating Group for the Synthesis of Poly (aryl ether sulfonamide) s by Nucleophilic Aromatic Substitution
RU2697085C1 (ru) Огнестойкие ароматические полиэфирсульфоны
US3939119A (en) Aromatic polyether-polythioether-polysulfone thermoplastics
RU2669564C1 (ru) Галогенсодержащие ароматические полиэфиры
RU2688943C1 (ru) Ароматический огнестойкий полиэфирэфиркетон и способ его получения
KR101931665B1 (ko) 내열성과 투명성이 우수한 열가소성 공중합체 수지 및 이의 제조 방법
EP0117556A2 (en) Heat-resisting aromatic polyestersulfone and process for preparing the same
RU2710365C1 (ru) Ароматические сополиэфирсульфонкетоны повышенной огнестойкости
RU2684328C1 (ru) Одностадийный способ получения ароматического полиэфира
RU2683268C1 (ru) Ароматические полиэфиры
RU2529030C2 (ru) Огнестойкий ненасыщенный полиэфиркетон
US4783520A (en) Production of aromatic amorphous thermoplastic poly aryl ether from aliphatic-aromatic diol and wholly aromatic diol
JPH02117921A (ja) 新規芳香族ポリエーテルスルホン共重合体及びその製造方法
RU2680596C1 (ru) Ненасыщенный ароматический полиэфиркетон
EP3653661A1 (en) Method for preparing polyarylene ether copolymer comprising isohexide units and polyarylene ether copolymer prepared thereby
RU2683270C1 (ru) Огнестойкий ароматический полиэфир
US3567687A (en) High molecular weight linear polyesters

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210211

Effective date: 20210211