Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Синтез линейных и сверхразветвленных полиимидов на основе мономеров AB и AB2 типа Бузин Павел Владимирович

Синтез линейных и сверхразветвленных полиимидов на основе мономеров AB и AB2 типа
<
Синтез линейных и сверхразветвленных полиимидов на основе мономеров AB и AB2 типа Синтез линейных и сверхразветвленных полиимидов на основе мономеров AB и AB2 типа Синтез линейных и сверхразветвленных полиимидов на основе мономеров AB и AB2 типа Синтез линейных и сверхразветвленных полиимидов на основе мономеров AB и AB2 типа Синтез линейных и сверхразветвленных полиимидов на основе мономеров AB и AB2 типа Синтез линейных и сверхразветвленных полиимидов на основе мономеров AB и AB2 типа Синтез линейных и сверхразветвленных полиимидов на основе мономеров AB и AB2 типа Синтез линейных и сверхразветвленных полиимидов на основе мономеров AB и AB2 типа Синтез линейных и сверхразветвленных полиимидов на основе мономеров AB и AB2 типа Синтез линейных и сверхразветвленных полиимидов на основе мономеров AB и AB2 типа Синтез линейных и сверхразветвленных полиимидов на основе мономеров AB и AB2 типа Синтез линейных и сверхразветвленных полиимидов на основе мономеров AB и AB2 типа
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Бузин Павел Владимирович. Синтез линейных и сверхразветвленных полиимидов на основе мономеров AB и AB2 типа : Дис. ... канд. хим. наук : 02.00.06 : Москва, 2005 115 c. РГБ ОД, 61:05-2/276

Содержание к диссертации

Введение

1. Литературный обзор

1.1. Получение полиимидов из производных тетракарбоновых кислот и диаминов 9

1.2. Получение полиимидов из гетеромономеров 17

1.2.1. Синтез полиимидов из аминоангидридов 18

1.2.2. Синтез полиимидов из аминодикарбоновых кислот 19

1.2.3. Синтез полиимидов из эфиров аминодикарбоновых кислот 22

1.3. Сверхразветвленные термостойкие полимеры 24

1.3.1. Полифенилены 27

1.3.2. Простые ароматические полиэфиры 28

1.3.3. Сложные ароматические полиэфиры. 28

1.3.4. Ароматические полиамиды 29

7.3.1. Полиэфиркетоны 32

7.3.2. Полиэфирсулъфоны 33

7.3.3. Полифениленсульфиды 33

7.3.5. Полиэфиримиды 34

1.3.8.1. Получение сверхразветвленных ПЭИ прямой поликонденсацией АВг мономеров 34

1.3.8.2. Получение сверхразветвленных полиимидов по схеме 37

7.3. Р. Потенциальные области применения термостойких сверхразветвленных полимеров 41

1.4. Постановка задачи и выбор объектов исследования 42

2. Экспериментальная часть 45

2.1. Исходные вещества и растворители 45

2.1.1. Мономеры 45

2.1.2. Растворители 47

2.2. Методики синтеза полиэфиримидов, сополиэфиримидов и модельных соединений

2.2.1. Линейные полиэфиримиды и сополиэфиримиды 48

2.2.2. Сверхразветвленные полиэфиримиды и сополиэфиримиды 49

2.2.3. Модельные реакции 49

2.3. Методы исследования структуры, использованные при проведении работы 50

3. Обсуждение результатов 52

3.1. Линейные полиэфиримиды на основе аминофеноксифталевых кислот 52

3.1.1. Линейные гомополиэфиримиды 52

3.1.2. Сополимеры на основе 3- и 4-аминофеноксифталевых кислот 63

3.2. Исследование механизма и кинетических закономерностей автополициклоконденсации

аминофеноксифталевых кислот в расплаве БК 69

3.2.1. Структура аминофеноксифталевых кислот 69

3.2.2. Моделирование стадии ацилирования 14

3.2.3. Изучение стадии дегидратации фрагментов фталевой кислоты 81

3.2.4. Роль стадии имидизации амидокислотных фрагментов 84

3.3. Получение сверхразветвленных ПЭИ на основе 4,5-бис-(3- аминофенокси)фталевой кислоты

3.3.1. Сверхразветвленный гомополимер на основе 4,5-бис-(3-аминофенокси)фталевой кислоты 85

3.3.2. Сверхразветвленные сополиэфиримиды на основе 4,5-бис-3-АФФК и 3-АФФК 89

3.3.3. Расчет степени разветвленности сверхразвевленных сополиэфирисидов 95

4. Выводы 98

Благодарности 99

Список литературы

Введение к работе

Ароматические ПЭИ входят в группу инженерных пластиков. Они сочетают ряд выдающихся свойств, прежде всего высокую термостойкость, огнестойкость, высокие физико-механические характеристики с возможностью переработки в изделия высокопроизводительными методами экструзии и литья под давлением.

Основной реакцией для получения ПИ является поликонденсация диаминов с диангидридами тетракарбоновых кислот. Привлекательна идея получения ПИ автополиконденсацией так называемых мономеров АВ типа, содержащих в молекуле реагирующие группы двух видов (А и В), так как при этом всегда соблюдается строгое стехиометрическое соотношение функциональных групп, необходимое для получения полимера с высокой молекулярной массой. Однако, мономеры АВ, содержащие в молекуле как амино-, так и ангидридую группу, не используются для синтеза ПИ, так как их трудно выделить в чистом виде. Более перспективным подходом, предложенным впервые Г.И. Носовой с сотр. [1], и получившим развитие в работах Kwan с сотр. [2-5] и Kakimoto с сотр. [6,7], является использование мономеров АВ типа, содержащих наряду с аминогруппой, латентную реакционную группу - фрагмент фталевой кислоты или ее полуэфир. Латентная группа обеспечивает возможность выделения и очистки мономера. В то же время в условиях синтеза под действием агентов конденсации (трифенилфосфит - пиридин и др.) на первой стадии она способна вступать в поликонденсацию с образованием преполимера - полиамидокислоты или ее эфира. На второй стадии выделяют преполимер и проводят его термическую или химическую имидизацию с образованием конечного ПЭИ.

В данной работе рассмотрен альтернативный подход к получению ПЭИ из латентных мономеров, который может заключаться в переводе латентной группы в активную форму путем термической дегидратации in situ с последующей автополициклоконденсацией образующегося аминоангидрида. Задачей настоящей работы является подбор условий, при которых стадии дегидратации латентных АВ мономеров, поликонденсации и имидизации могут быть осуществлены одновременно, без выделения преполимера. Решение этой задачи позволило бы создать простой и эффективный способ получения линейных ПЭИ из латентных АВ мономеров в одну стадию.

Разрабатываемый подход можно было бы распространить на получение сверхразветвленных ПЭИ на основе гетеромономеров, содержащих одну группу А типа и две группы В типа (мономеров АВ2). Сверхразветвленные ПЭИ являются новыми перспективными объектами, которые потенциально могут сочетать свойства ПЭИ с возможностью введения в макромолекулу большого количества функциональных групп. Можно полагать, что сверхразветвленные ПЭИ могут быть использованы, например, в качестве термостойких полимерных носителей для иммобилизованных катализаторов. Возможности применения подобных полимеров могли бы быть существенно расширены, если бы удалось регулировать степень разветвленности и таким образом добиться сочетания функциональности и удовлетворительных физико-механических свойств. Разработка простого и эффективного способа получения подобных сверхразветвленных полиэфиримидов заданной структуры представляется актуальной задачей.

Целью работы являлось создание эффективного одностадийного способа получения линейных и сверхразветвленных ПЭИ на основе аминофеноксифталевых кислот - мономеров АВ и АВ2 типа.

Научная новизна работы заключается в том, что предложен новый способ получения линейных и сверхразветвленных ПЭИ путем высокотемпературной каталитической автополициклоконденсации АФФК - мономеров АВ и АВг типа - в расплаве бензойной кислоты. Изучены закономерности протекания реакций, моделирующих элементарные стадии процесса получения ПЭИ указанным способом. Установлено, что при этом ключевую роль играют два фактора: катализ поликонденсации кислой средой и равновесный характер стадии поликонденсации. Получены статистические СПЭИ, содержащие мета- и «яря-замещенные фрагменты АФФК в различном соотношении. Получены сверхразветвленные СПЭИ с варьируемым соотношением линейных и дендритных фрагментов путем каталитической сополициклоконденсации мономеров АВ и АВг. Исследована зависимость свойств сверхразветвленных СПЭИ от их состава.

Научно-практическая ценность работы состоит в том, что разработанный способ получения линейных и сверхразветвленных ПЭИ на основе гетеромономеров обладает следующими достоинствами:

  1. синтез ПЭИ осуществляется как одностадийный процесс при умеренной температуре (140С);

  2. длительность процесса намного меньше, чем для известных способов, и составляет 2-3 часа;

  3. способ не требует применения дополнительно вводимых агентов конденсации (трифенилфосфит/пиридин и др.);

  4. способ является экологически безопасным.

Разработанный способ обладает патентноспособностью и может быть положен в основу создания технологии получения отечественного термостойкого полиэфиримидного термопласта со свойствами, близкими к

свойствам промышленно выпускаемого за рубежом полиэфиримида «Ultem-lOOO».

Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и списка литературы.

Во введении обоснована актуальность работы, ее научная новизна и практическая ценность, сформулированы основные цели исследования.

Литературный обзор включает сведения о способах синтеза линейных полимеров на основе пар мономеров А2+В2, гетеромономеров, а также синтеза сверхразветвленных термостойких полимеров. Рассмотрены потенциальные области применения термостойких сверхразветвленных полимеров.

Экспериментальная часть содержит характеристики объектов и методов исследования, методики проведения экспериментов.

Синтез полиимидов из аминодикарбоновых кислот

Реакция образования ПАК с высокой скоростью идет при комнатной температуре в полярных апротонных растворителях, таких как N-МП, ДМАА и т.д. Наиболее важным аспектом ацилирования является его равновесный характер [9-13]. Константа равновесия ацилирования существенно зависит от природы растворителя. Для получения ПАК высокой молекулярной массы как правило применяют амидные растворители, в которых константа равновесия реакции ацилирования велика (достигает 105 л/моль). Как и для других процессов равновесной поликонденсации, необходимым условием получения полимера с высокой молекулярной массой является точное соблюдение стехиометрического соотношения реагирующих групп. Таким образом, при соблюдении чистоты мономеров и растворителей, можно получить ПАК с высокой степенью полимеризации.

Вторую стадию процесса получения ПИ - имидизацию ПАК, осуществляют как путем термообработки, так и под действием химических реагентов [14]. Термическая имидизация осуществляется ступенчатым подъемом температуры до 250-350С в зависимости от термической стабильности преполимера и ПИ. Скорость имидизации выше в присутствии следов апротонного полярного растворителя [15]. Наиболее часто используемыми циклизующими агентами при химической имидизации ПАК являются система уксусный ангидрид/пиридин и третичные амины [16-20].

Главным условием применимости одностадийного способа получения ПИ [21,22] является растворимость ПИ в реакционной среде, при этом стадии ацилирования и имидазации проходят одновременно. Процесс осуществляют в высококипящих растворителях, таких как нитробензол, я-нитротолуол, бензонитрил, ос-хлорнафталин, о-дихлорбензол, трихлорбензолы, сульфолан, м-крезол и хлорфенолы при температуре от 140 до 250С [21,23-27]. Метод заключается в том, что эквимольную смесь исходных сомономеров в инертном растворителе быстро нагревают до 200-210С в токе инертного газа и выдерживают при перемешивании в течение определенного времени.

Весьма успешным оказалось применение кислотных катализаторов в одностадийной полициклоконденсации [23,27,28], которые позволяют получать высокомолекулярные ПИ при более низких температурах (140-160С). Необходимым условием проведения высокотемпературной одностадийной полициклоконденсации является как можно более полное удаление воды из сферы реакции. Это достигается повышением температуры, проведением процесса в токе инертного газа, связыванием воды химическими реагентами, добавлением сорастворителя, образующего с водой азеотропную смесь, которая легко отгоняется и т.п.

Одностадийная высокотемпературная полициклоконденсация успешно осуществлена в среде расплава карбоновых кислот, в частности, бензойной кислоты [29-30]. Процесс осуществляется при температуре 140С в токе инертного газа. Расплав карбоновых кислот является эффективной средой при получении ПИ из таких низкоосновных диаминов, как тетрафтор-п-фенилендиамин и т.д.

Растворы ПАК неустойчивы при хранении при комнатной температуре, поэтому были предложены другие варианты двухстадийного процесса синтеза ПИ. Одним из таких вариантов является использование в качестве мономеров дихлорангидридов диэфиров тетракарбоновых кислот и диаминов [31-36]. Схема получения ПИ этим методом приведена на рис.3.

Алкиловые эфиры ПАК стойки к гидролизу и могут храниться длительное время без потери молекулярной массы. Получение ПИ через силиловые эфиры ПАК, также как и алкиловые, является одним из вариантов двухстадийного способа получения ПИ. Силиловые эфиры ПАК обладают повышенной гидролитической стабильностью. Существует несколько вариантов синтеза силиловых эфиров ПАК из производных ароматических тетракарбоновых кислот и диаминов. В работе [37] установлено, что К,М -бис(триалкилсилил) производные диаминов быстро взаимодействуют с диангидридами ароматических тетракарбоновых кислот при комнатной температуре с образованием высокомолекулярных силиловых эфиров ПАК (рис.4) в полярных и неполярных растворителях.

Получение сверхразветвленных полиимидов по схеме

Полимер получен с температурой стеклования 170С и характеристической вязкостью 0,2 дл/г. Описано получение ПЭИ дендритной структуры в рамках конвергентного подхода из 1-(4-аминофенил)-1,1-бис-(4 гидроксифенил)этана путем его конденсации с З-нитро-N-фенилфталимидом и с последующей обработкой продукта 3-нитрофталевым ангидридом [149,150]. Образующийся дендрон с фокальной нитрогруппой использовали для получения следующей генерации. Обнаружена зависимость Tg и растворимости от природы концевых групп.

Впервые подход к получению сверхразветвленных полимеров путем поликонденсации би- и трифункционального мономера предложен Jikei [125] и Frechet [151]. Хорошо известно, что поликонденсация с нестехиометрическим соотношением функциональных групп приводит гелеообразованию [152,153]. Таким образом, для получения растворимого трехмерного полимера необходимо останавливать процесс до точки гелеобразования либо вводить в реакционную систему монофункциональное соединение.

В работах [154,155] приводятся данные о синтезе полиимидов, поликонденсацией различных диангидридов с трис-(4-аминофенил)амином (рис.28). Процесс двухстадийный, проходит через стадию образования сверхразветвленнои ПАК в ДМАА. Полиимиды с концевыми аминогруппами получены при мольном соотношении мономеров 1:1. К раствору триамина в ДМАА медленно подавали раствор диангидрида в ДМАА. Полиимиды с концевыми ангидридными группами получены при обратном порядке загрузки мономеров и соотношении триамин/диангидрид=1/2. Температура стеклования полимеров составляет 300-320С в зависимости от типа концевых групп. ПИ с концевыми аминогруппами имеют более низкую температуру стеклования и лучшую растворимость в органических растворителях. Характеристическая вязкость полученных полимеров составляет 0,7-2 дл/г, причем в случае полимера с концевыми аминогруппами вязкость существенно ниже. Полимеры являются пленкообразующими.

С использованием А2+Вз подхода синтезированы также полиимиды поликонденсацией триангидрида на основе пирогаллола и фталевого ангидрида, а также метилового трис-полуэфира соответветствующей гексакарбоновой кислоты и п-фенилендиамина [156]. Процесс двухстадийный, протекает через стадию промежуточно образующейся сверхразветвленной ПАК в присутствии дифенилового эфира (2,3 дигидро-2-тиоксо-3-бензоксазолил)фосфоновой кислоты. После выделения и очистки ПАК подвергали химической имидизации в присутствии смеси уксусный ангидрид-пиридин. Для предотвращения гелеобразования синтез проводили процесс при постепенной загрузке одного из мономеров и при низкой концентрации мономеров в реакционной системе. Характеристики однотипных сверхразветвленных ПЭИ, синтезированных автополиконденсацией АВг мономера и сополиконденсацией Аг и Вз мономера, существенно различаются, что указывает на различие их топологической структуры. Температура стеклования сверхразветвленного ПИ составляет 235С, температура потери 5% массы в инертной атмосфере 500С. Одной из модификаций А2 + В3 подхода для получения сверхразветвленных полимеров является так называемый А2 + В Вг подход [160-163]. Функциональные группы В и В могут реагировать с группой А, но они различаются по реакционной способности в зависимости от своего окружения. Если реакционная группа А взаимодействует с группой В значительно быстрее, чем с группой В , то в реакционной системе образуется соединение ABJ2, которое в результате автополиконденсации образует сверхразветвленный полимер. В работе [164] описано получение сверхразветвленного ПИ таким способом.

Аминогруппы в В В2 мономере обладают различной реакционной способностью и сначала образуется мономер АВ2 типа. Процесс получения сверхразветвленного полимера осуществлен в две стадии с образованием на первой стадии сверхразветвленной ПАК в N-МП (72 часа при комнатной температуре), затем ПАК была конвертирована в соответствующий сверхразветвленный ПИ.

Отличием сверхразветвленных полимеров, полученных из мономеров АВг, от линейных аналогов является компактная структура клубков и отсутствие взаимного проникновения макромолекул. Это делает невозможным получение из них прочных пленок. В то же время именно свойства, связанные с необычным строением таких полимеров: хорошая растворимость, низкая вязкость и возможность накопления большого количества реакционноспособных функциональных групп определяют их области применения. Сверхразветвленные полимеры весьма эффективны как модификаторы свойств линейных полимеров. Известно, что введение 5% сверхразветвленного полифенилена в полистирол существенно снижает вязкость расплава [106]. Аналогичная картина наблюдается для смесей линейного и сверхразветвленного полиамидов [130].

Методики синтеза полиэфиримидов, сополиэфиримидов и модельных соединений

На термограмме ДСК образца ПЭИ структуры 10 при первом сканировании не наблюдается каких-либо изменений теплоемкости при нагревании образца от 20 до 400С (рис.43, кривая 1). Для нагретого до 450С и закаленного образца наблюдается четко выраженный скачак теплоемкости при 270С (рис.43, кривая 2), соответствующий, по нашему мнению, расстекловыванию образца ПЭИ. Отсутствие скачка теплоемкости при первом сканировании и его появление для прогретого до 450С и закаленного образца может быть связано с наличием упорядоченной фазы с температурой плавления выше 400С.

Для проверки этого предположения методом дифракции рентгеновских лучей в больших углах исследовали фазово-морфологическую структуру ПЭИ, синтезированных на основе 3- и 4-АФФК. На дифрактограмме ПЭИ структуры 2 (рис.44) имеется только аморфное гало, что говорит о его полностью аморфной структуре. На дифрактограмме ПЭИ структуры 3 имеются интенсивные рефлексы (при 29=17,5 и 24 град.); это свидетельствуют о его значительной упорядоченности. Отсутствие перерабатываемое ПЭИ на основе 4-АФФК связано с достаточно большим содержанием упорядоченной фазы с высокой температурой плавления.

Этот рузельтат получил подтверждение в недавно опубликованных данных японских авторов, обнаруживших методом высокотемпературной ДСК эндотермический переход в области 450С для полимера идентичной структуры [6]. В цитируемой работе ПЭИ был синтезирован двухстадийным методом: поликонденсацией монометилового эфира 4-АФФК в присутствии дифенилового эфира (2,3-Дигидро-2-тиоксо-3-бензоксазолил)фосфоновой кислоты как конденсирующего агента с последующей химической или термической циклизацией промежуточно образующегося метилового эфира ПАК [6].

Можно полагать, что образованию высокотемпературной упорядоченной фазы полимера способствует сочетание трех факторов:

1. высокое содержание шарнирных фрагментов (один шарнир на 3 циклических фрагмента в элементарном звене), что обеспечивает относительно высокую гибкость цепи;

2. наличие ияра-замещенной структуры в элементарном звене, обеспечивающее симметрию, компактную упаковку цепей и сильное межмолекулярное взаимодействие.

3. небольшая протяженность элементарного звена ПЭИ на основе 4-АФФК (период идентичности) по сравнению с близким по структуре полиимидом на основе пары мономеров А2+В2 (диангидрид 3,3 ,4,4 -дифенилоксидтетракарбоновой кислоты и 4,4 -диаминодифенилоксида), (рис.45, структуры 12 и 11 соответственно), что способствует эффективному кооперативному межмолекулярному взаимодействию.

Изменение характера замещения {пара- на мета-) в элементарном звене приводит к искривлению цепи и при прочих равных условиях препятствует компактной упаковке цепей и образованию упорядоченной фазы. Поэтому тот факт, что полимер на основе мономера АВ мета-замещенной структуры имеет аморфную структуру и проявляет хорошую растворимость и термопластичность, вполне закономерен. Подобное изменение свойств полимера в зависимости от характера замещения в элементарном звене хорошо известно в ряду ароматических полиамидов и сложных полиэфиров [165].

Как показано выше, изменение типа замещения в элементарном звене приводит к существенному изменению надмолекулярной организации ПЭИ: от полностью аморфной в случае ПЭИ на основе 3-АФФК до частично упорядоченной в случае ПЭИ на основе 4-АФФК. В связи с этим представляло интерес получение СПЭИ, содержащих разное количество звеньев пара- и л*еиш-замещенного мономера АФФК (рис.46) и выяснение влияния состава СПЭИ на их свойства. Синтез СПЭИ расплаве БК проводили при разном содержании мономеров 3-й 4-АФФК в исходной смеси. Во всех случаях получены СПЭИ с выходом продукта, близким к 100%.

При содержании 4-АФФК в исходной смеси мономеров до 30% (мольн.), полученные продукты полностью растворимы в хлороформе. Это доказывает то, что по крайней мере в этих условиях не происходит гомополиконденсации 4-АФФК, в противном случае наблюдалось бы выпадение осадка. Следовательно, звенья 4-АФФК в условиях синтеза полностью входят в состав сополимера.

Для качественной оценки характера распределения звеньев в цепи проводили турбидиметрическое титрование растворов СПЭИ в ДМАА. В качестве осадителя использовали воду. Результаты титрования приведены на рис.47.

Роль стадии имидизации амидокислотных фрагментов

В связи с тем, что процесс автополициклоконденсации АФФК при 140С идет в расплаве БК и не идет в нитробензоле, представлял интерес изучение вопроса о том, в какой форме мономер находится в расплаве БК. В работе Носовой и Котона [1] было установлено, что в твердом состоянии 4-АФФК имеет цвиттер-ионную структуру, что подтверждается наличием в ИК-спектре характерных полос погощения цвиттер-иона в области 1550 и 1370 см"1 [1]. Структура мономеров АФФК в растворе не изучалась.

В настоящей работе нами исследована структура мономера 3-АФФК в твердой фазе и в растворе.

В ИК-спектре твердого образца мономера З-АФФК в таблетке Csl, присутствуют полосы поглощения в области 1370 и 1560 см"1, характерные для фталат-иона (валентные колебания С=0 в СОО"), что свидетельствует о том, что З-АФФК, как и пара-изомер - 4-АФФК, в твердом состоянии имеет структуру цвиттер-иона.

На рис.51 приведен спектр Н-ЯМР в растворе З-АФФК в осушенном ДМСО-сІб. Отсутствие сигнала в области 3,5-5 м.д., характерного для протонов аминогруппы в ароматических аминах, указывает на то, что цвиттер-ионная структура мономера З-АФФК сохраняется при растворении мономера в ДМСО - полярном апротонном растворителе (рис.47). Следует отметить, что растворитель - ДМСО-ёб -для исключения процесса обмена протонов аминогруппы со средой использовали тщательно осушенный.

Для выяснения, в какой форме мономер АФФК находится в кислой среде, проводили сравнение ИК-спектров растворов З-АФФК в твердом состоянии и в смешанном растворителе ДМСО - уксусная кислота 50/50 (об.) (рис.52).

Из рис.52, видно, что в кислой среде происходит исчезновение полос поглощения в области 1560 и 1374 см 1, которые относятся к фталат-иону. Отсутствие полос поглощения цвиттер-иона в смешанном растворителе ДМСО-уксусная кислота, говорит о том, что в данной

системе АФФК переходит из цвиттер-ионной формы в форму свободного основания, находящегося в равновесии с внешней солью (рис.53).

На первой стадии происходит дегидратация фрагментов фталевой кислоты с образованием ангидридных групп. Вторая стадия - реакция ацилирования аминогрупп ангидридными группами с образованием ПАК. На третьей стадии происходит циклизация промежуточно образующейся ПАК с получением ПЭИ.

Так как среда 100%-ной БК является нетрадиционной для синтеза ПЭИ, рассматривалась также возможность взаимодействия мономеров со средой. Априори нельзя было исключить побочный процесс образования бензамида по реакции аналогичной получению алифатических полиамидов термической полимеризации соединения типа соли АГ. Также нельзя было исключить потерю части аминогрупп в реакции с бензойным ангидридом, который может присутствовать в расплаве БК в качестве примеси. Для проверки возможности протекания этих реакций нагревали 2,2-бис-[(4-аминофенокси)фенил]-пропан (0,5 г, 1,22 ммоль) в расплаве БК (5 г) при 140С в течение 3 часов в токе аргона. Суммарная массовая концентрация диамина составляла 10%. После окончания реакции реакционную смесь охлаждали, измельчали. Полученный порошок растворяли в ледяной уксусной кислоте и проводили потенциометрическое титрование полученного раствора хлорной кислотой. При этом установлено, что концентрация аминогрупп до нагревания диамина в расплаве БК и в пробе выделенного продукта после нагревания с точностью ±0,5% совпадает. Это говорит о том, что в условиях синтеза реакцией образования бензамида можно пренебречь и таким образом, схему получения ПЭИ на основе АФФК (рис.54) можно принять как наиболее вероятную.

Для того чтобы выяснить, какая стадия (рис.54) является определяющей скорость образования конечного полностью имидизованного высокомолекулярного ПЭИ исследовали закономерности реакций, моделирующих элементарные стадии. 3.2.2. Моделирование стадии ацилирования

В качестве реакции, моделирующей стадию поликонденсации, выбрана реакция ацилирования 3-АФФК фталевым ангидридом в среде ледяной уксусной кислоты (рис.55).

Кинетику реакции изучали при температурах 20-5 0С с применением метода потенциометрического титрования. Выбор уксусной кислоты в качестве связан с тем, что она имеет характеристики (Е=6,2 И рКа=4,785), близкие к этим же характеристикам бензойной кислоты (є=6,2 и рКа=4,3).

Похожие диссертации на Синтез линейных и сверхразветвленных полиимидов на основе мономеров AB и AB2 типа