СПОСІБ ОТРИМАННЯ ФЛУОРОВМІСНИХ ПОЛІЕТЕРІМІДІВ ЯК ТЕРМОСТІЙКИХ ПОЛІМЕРІВ

Спосіб отримання флуоровмісних поліетерімідів (ФПЕІ) як термостійких полімерів, загальної формули: , де: n=40-60; Arf - ; R - ; ; ; , який здійснюють шляхом проведення реакції поліконденсації різних за хімічною будовою діізоціанатів і діангідриду в одну стадію, в розчині апротонного полярного розчинника, взаємодією еквімольних кількостей діізоціанату та діангідриду, відповідно, який відрізняється тим, що використовують діангідрид, який містить у складі тетрафлуоробензольний фрагмент.

Корисна модель стосується способу отримання високомолекулярних сполук, які містять вуглець з воднем, галогенами та киснем або без них, які зв'язані з атомом вуглецю шестичленного ароматичного ядра, а саме флуоровмісних поліетерімідів (ФПЕІ), загальної формули: n = 40-60; де: Arf - R - ; ; ; ; як термостійкі полімери. Вказані ФПЕІ можуть знайти застосування як термостійкі полімерні матеріалі та допанти в оптиці і електроніці, аерокосмічній промисловості та інших галузях промисловості. Синтезовані ФПЕІ являють собою порошкоподібні речовини, які характеризуються високою термічною стійкістю, розчинністю в типових полярних апротонних розчинниках, таких як диметилацетамід (ДМАА), диметилформамід, диметилсульфоксид, ін. Відомі флуоровмісні полііміди (ФПІ), які отримують поліконденсацією різних за хімічною будовою діізоціанатів і діангідридів [1-3]. Синтез проводять в одну стадію, взаємодією еквімольних кількостей діізоціанату та діангідриду, відповідно, в розчині апротонного полярного розчинника, за наявності або без каталізатора, за підвищенної температури протягом декількох годин. Описані ФПІ [3-5] отримані поліконденсацією діізоціанатів і 4,4'-гексафлуороізопропілідендифталевого ангідриду. Синтезовані ФПІ характеризуються високою термічною стійкістю та можуть знайти застосування як термостабільні матеріали. Найбільш близькою за хімічною будовою до сполук, які заявляються, є ФПІ загальної формули: де: R - Arf - , який отримують на основі діізоціанату (R) та 4,4'-(гексафлуороізопропіліден)-дифталевого ангідриду (Arf) [5]. Отриманий ФПІ характеризується 10 %-вою втратою ваги, що відповідає показнику 410 °C [5]. Однак відомі ФПІ [1-5] не забезпечують необхідний комплекс властивостей для використання їх в сучасних технологіях. Задачею запропонованого способу отримання є синтез нових флуоровмісних поліетерімідів, які містять у складі діангідриду тетрафлуоробензольний фрагмент, як притаманний для термостійких полімерів, що відповідають вказаній нижче загальній формулі: n=40-60; де:R1 = - 2,4-толуїлендіізоціанат (2,4-ТДІ); - 2,4/2,6-толуїлендіізоціанат (2,4/2,6-ТДІ (80/20)); - 4,4'-дифенілметандіізоціанат(ДФМДІЦ); - ізофорондіізоціанат (ІФДІЦ); Arf - флуоровмісний діангідрид (ФДА). Поставлена задача вирішується тим, що у способі отримання флуоровмісних поліетерімідів (ФПЕІ) як термостійких полімерів, загальної формули:n=40-60;де: Arf - ;R – ; ; ; ,який здійснюють шляхом проведення реакції поліконденсації різних за хімічною будовою діізоціанатів і діангідриду в одну стадію, в розчині апротонного полярного розчинника, взаємодією еквімольних кількостей діізоціанату та діангідриду, відповідно, згідно з корисною моделлю, використовують діангідрид, який містить у складі тетрафлуоробензольний фрагмент. Вказані флуоровмісні поліетеріміди, їх спосіб отримання та властивості в літературі не описані. Суть запропонованої корисної моделі пояснюється прикладами. Приклад 1. Синтез ФПЕІ на основі ІФДІЦ (R) і ΦДА (Αrf), (ΦΠΕΙ-1). В тригорлий реактор, який забезпечений мішалкою, термометром, системою, яка забезпечує подачу інертного газу (азоту), вносили 0,508 г (0,0023 моль) ІФДІЦ у розчині 5 мл ДМАА. Потім, при постійному перемішуванні, прибавляли 1,1 г (0,0023 моль) ФДА в 10 мл ДММА. Реакційну суміш перемішували за нульової температури протягом 30 хв. Потім, поступово піднімали температуру до 90 °C. Реакцію проводили при постійному перемішуванні протягом двох годин. Надалі температуру піднімали до 120 °C та витримували реакційну суміш, при постійному перемішуванні, протягом 15 годин. Після закінчення реакції розчин ФПЕІ-1 охолоджували до кімнатної температури та висаджували в етиловий спирт, переосаджували із дистильованої води. Отриманий таким способом полімер висушували добу за кімнатної температури та 8 годин у вакуумній сушильній шафі (1-2 гПа) за температури 60-65 °C. Синтезований ФПЕІ-1 являє собою порошкоподібний полімер світло-коричневого кольору, розчинний в типових органічних апротонних розчинниках. Хімічна будова ФПЕІ-1 доведена даними ІЧ-спектроскопії. Вихід - 94 %. ІЧ-спектр (см-1): 1720, 1775 (С=O), 1385 (-C≡N). Т10 %(°С) - 415. Приклад 2. Синтез ФПЕІ на основі ДФМДІЦ (R1) і ФДА (Arf), (ФПЕІ-2). В тригорлий реактор, який забезпечений мішалкою, термометром, системою, яка забезпечує подачу інертного газу (азот), вносили 0,5 г (0,002 моль) ДФМДІЦ в розчині 7 мл ДМАА. Потім, при постійному перемішуванні, прибавляли 0,948 г (0,002 моль) ФДА в 10 мл ДММА. Реакційну суміш перемішували за нульової температури протягом 30 хв. Потім, поступово піднімали температуру до 90 °C. Реакцію проводили при постійному перемішуванні протягом двох годин. Надалі температуру піднімали до 120 °C та витримували реакційну суміш, при постійному перемішуванні, протягом 15 годин. Після закінчення реакції розчин ФПЕІ-2 охолоджували до кімнатної температури та висаджували в етиловий спирт, переосаджували із дистильованої води. Отриманий таким способом полімер висушували добу за кімнатної температури та 8 годин у вакуумній сушильній шафі (1-2 гПа) за температури 60-65 °C. Синтезований ФПЕІ-2 являє собою порошкоподібний полімер світло-коричневого кольору, розчинний в типових органічних апротонних розчинниках. Хімічна будова ФПЕІ-2 доведена даними ІЧ-спектроскопії. Вихід - 97 %. ІЧ-спектр (см-1): 1720, 1775 (С=О), 1385 (-C≡N). Т10 % (оС) - 430. Приклад 3. Синтез ФПЕІ на основі 2,4/2,6-ТДІ (R1) і ФДА (Arf), (ФПЕІ-3). В тригорлий реактор, який забезпечений мішалкою, термометром, системою, яка забезпечує подачу інертного газу (азот), вносили 0,4 г (0,0023 моль) 2,4/2,6-ТДІ в розчині 5 мл ДМАА. Потім, при постійному перемішуванні, прибавляли 1,09 г (0,0023 моль) ФДА в 10 мл ДММА. Реакційну суміш перемішували за нульової температури протягом 30 хв. Потім, поступово піднімали температуру до 90 °C. Реакцію проводили при постійному перемішуванні протягом двох годин. Надалі температуру піднімали до 120 °C та витримували реакційну суміш, при постійному перемішуванні, протягом 15 годин. Після закінчення реакції розчин ФПЕІ-3 охолоджували до кімнатної температури та висаджували в етиловий спирт, переосаджували із дистильованої води. Отриманий таким способом полімер висушували добу за кімнатної температури та 8 годин у вакуумній сушильній шафі (1-2 гПа) за температури 60-65 °C. Синтезований ФПЕІ-3 являє собою порошкоподібний полімер світло-коричневого кольору, розчинний в типових органічних апротонних розчинниках. Хімічна будова ФПЕІ-3 доведена даними ІЧ-спектроскопії. Вихід - 96 %. ІЧ-спектр (см-1): 1720, 1775 (С=О), 1385 (-C≡N). Т10 %(°С) - 415. Приклад 4. Синтез ФПЕІ на основі 2,4-ТДІ (R1) і ФДА (Arf), (ΦΠΕΙ-4). В тригорлий реактор, який забезпечений мішалкою, термометром, системою, яка забезпечує подачу інертного газу (азот), вносили 0,4 г (0,0023 моль) 2,4-ТДІ в розчині 5 мл ДМАА. Потім, при постійному перемішуванні, прибавляли 1,09 г (0,0023 моль) ФДА в 10 мл ДММА. Реакційну суміш перемішували за нульової температури протягом 30 хв. Потім поступово піднімали температуру до 90 °C. Реакцію проводили при постійному перемішуванні протягом двох годин. Потім, температуру піднімали до 120 °C та витримували реакційну суміш, при постійному перемішуванні, протягом 15 годин. Після закінчення реакції розчин ФПЕІ-4 охолоджували до кімнатної температури та висаджували в етиловий спирт, переосаджували із дистильованої води. Отриманий таким способом полімер висушували добу за кімнатної температури та 8 годин у вакуумній сушильній шафі (1-2 гПа) за температури 60-65 °C. Синтезований ФПЕІ-4 являє собою порошкоподібний полімер світло-коричневого кольору, розчинний в типових органічних апротонних розчинниках. Хімічна будова ФПЕІ-4 доведена даними ІЧ-спектроскопії. Вихід - 95 %. ІЧ-спектр (см-1): 1720, 1775 (С=О), 1385 (-C≡N). Т10 %(°С) - 420. Встановлено, що синтезовані ФПЕІ 1-4 характеризуються 10 %-вою втратою ваги, яка перебуває в межах 415-430 °C, що перевищує показник запропонованого аналога - 410 °C [5]. Отримані ФПЕІ характеризуються високою термічною стійкістю, розчинністю в типових полярних апротонних розчинниках і можуть бути використані як термостійкі полімери. Джерела інформації: 1. Xiao-Yan Liu, Mao-Sheng Zhan, Kai Wang. Thermal properties of the polyimide foam prepared from aromatic dianhydride and isocyanate // High Perform. Polym. - 2012. - Vol. 24, No 5. - P. 373-378. 2. Thiruvasagam P., В Saritha В., Hari N. Poly(ether-imide)s with flexible linkages and kinks: Synthesis, processability, thermal stability, and dielectric studies // High Perform. Polym. - 2015. - P. 1-9. 3. Fabrication of Aromatic Polyimide Films Derived from Diisocyanate with Fluorinated Dianhydride / N. Mustaffa, T. Kaneko, K. Takada et all. // Sains Malaysiana. - 2023. - Vol. 52, No 5. - P. 1567-1579. 4. Synthesis and characterization of polyimides from diisocyanate with enhanced solubility and thermostability properties via direct low-temperature one-step polymerization in NMP solvent / N. Mustaffa, T. Kaneko, K. Takada et all. // Polym. Bull. - 2023. - Vol. 80. - P. 9163-9179. 5. Sarkar Α., Halhalli M.R., Kulkarni A.D., Wadgaonkar P.P. Polyimides Based on Aromatic Diisocyanates Containing Pendent Flexible Alkoxy Chains and Aromatic Dianhydrides: Synthesis, Characterization and Liquid-Crystal Alignment Properties // J. Appl. Polym. Sci. - 2009. - Vol. 112. - P. 461-472.