Синтез ароматических полиаминосоединений - высокоэффективных мономеров для ПБИ

%20[1],%20%d1%82%d0%b5%d0%ba%d1%81%d1%82%d0%b8%d0%bb%d1%8c%d0%bd%d0%be%d0%b9%20%d0%bf%d1%80%d0%be%d0%bc%d1%8b%d1%88%d0%bb%d0%b5%d0%bd%d0%bd%d0%be%d1%81%d1%82%d0%b8%20<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BA%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%BC%D1%8B%D1%88%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C>%20[2],%20%d1%81%d0%b5%d0%bb%d1%8c%d1%81%d0%ba%d0%be%d0%bc%20%d1%85%d0%be%d0%b7%d1%8f%d0%b9%d1%81%d1%82%d0%b2%d0%b5%20<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5_%D1%85%D0%BE%D0%B7%D1%8F%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE>%20[3]%20%d0%b8%20%d0%bc%d0%b5%d0%b4%d0%b8%d1%86%d0%b8%d0%bd%d0%b5%20<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D1%86%D0%B8%D0%BD%D0%B0>%20[4],%20%d0%b0%d0%b2%d1%82%d0%be%d0%bc%d0%be%d0%b1%d0%b8%d0%bb%d0%b5-%20[5]%20%d0%b8%20%d1%81%d1%83%d0%b4%d0%be%d1%81%d1%82%d1%80%d0%be%d0%b5%d0%bd%d0%b8%d0%b8%20[6],%20%d0%b0%d0%b2%d0%b8%d0%b0%d1%81%d1%82%d1%80%d0%be%d0%b5%d0%bd%d0%b8%d0%b8%20[7],%20%d0%b2%20%d0%b1%d1%8b%d1%82%d1%83%20(%d1%82%d0%b5%d0%ba%d1%81%d1%82%d0%b8%d0%bb%d1%8c%d0%bd%d1%8b%d0%b5%20%d0%b8%20%d0%ba%d0%be%d0%b6%d0%b5%d0%b2%d0%b5%d0%bd%d0%bd%d1%8b%d0%b5%20%d0%b8%d0%b7%d0%b4%d0%b5%d0%bb%d0%b8%d1%8f,%20%d0%bf%d0%be%d1%81%d1%83%d0%b4%d0%b0,%20%d0%ba%d0%bb%d0%b5%d0%b9%20<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BB%D0%B5%D0%B9>%20%d0%b8%20%d0%bb%d0%b0%d0%ba%d0%b8%20<http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B0%D0%BA>,%20%d1%83%d0%ba%d1%80%d0%b0%d1%88%d0%b5%d0%bd%d0%b8%d1%8f%20%d0%b8%20%d0%b4%d1%80%d1%83%d0%b3%d0%b8%d0%b5%20%d0%bf%d1%80%d0%b5%d0%b4%d0%bc%d0%b5%d1%82%d1%8b).%20%d0%9e%d0%b4%d0%bd%d0%b8%d0%bc%20%d0%b8%d0%b7%20%d0%b8%d0%bd%d1%82%d0%b5%d1%80%d0%b5%d1%81%d0%bd%d1%8b%d1%85%20%d0%ba%d0%bb%d0%b0%d1%81%d1%81%d0%be%d0%b2%20%d0%bf%d0%be%d0%bb%d0%b8%d0%bc%d0%b5%d1%80%d0%be%d0%b2%20%d1%8f%d0%b2%d0%bb%d1%8f%d1%8e%d1%82%d1%81%d1%8f%20%d0%bf%d0%be%d0%bb%d0%b8%d0%b1%d0%b5%d0%bd%d0%b7%d0%b8%d0%bc%d0%b8%d0%b4%d0%b0%d0%b7%d0%be%d0%bb%d1%8b%20(%d0%9f%d0%91%d0%98).%20%d0%ad%d1%82%d0%be%20%d1%81%d0%b2%d1%8f%d0%b7%d0%b0%d0%bd%d0%be%20%d1%81%20%d1%82%d0%b5%d0%bc,%20%d1%87%d1%82%d0%be%20%d0%be%d0%bd%d0%b8%20%d0%be%d0%b1%d0%bb%d0%b0%d0%b4%d0%b0%d1%8e%d1%82%20%d0%b2%d1%8b%d1%81%d0%be%d0%ba%d0%b8%d0%bc%d0%b8%20%d0%bc%d0%b5%d1%85%d0%b0%d0%bd%d0%b8%d1%87%d0%b5%d1%81%d0%ba%d0%b8%d0%bc%d0%b8%20[8]%20%d0%b8%20%d0%b4%d0%b8%d1%8d%d0%bb%d0%b5%d0%ba%d1%82%d1%80%d0%b8%d1%87%d0%b5%d1%81%d0%ba%d0%b8%d0%bc%d0%b8%20%d1%81%d0%b2%d0%be%d0%b9%d1%81%d1%82%d0%b2%d0%b0%d0%bc%d0%b8%20[9],%20%d1%82%d0%b5%d1%80%d0%bc%d0%be-%20%d0%b8%20%d1%82%d0%b5%d0%bf%d0%bb%d0%be%d1%81%d1%82%d0%be%d0%b9%d0%ba%d0%be%d1%81%d1%82%d1%8c%d1%8e%20[10,%2039],%20%d0%be%d0%b3%d0%bd%d0%b5%d1%81%d1%82%d0%be%d0%b9%d0%ba%d0%be%d1%81%d1%82%d1%8c%d1%8e%20[11].%20%d0%92%d1%8b%d1%88%d0%b5%d0%bf%d0%b5%d1%80%d0%b5%d1%87%d0%b8%d1%81%d0%bb%d0%b5%d0%bd%d0%bd%d1%8b%d0%b5%20%d1%81%d0%b2%d0%be%d0%b9%d1%81%d1%82%d0%b2%d0%b0%20%d0%bf%d1%80%d0%b5%d0%b4%d0%be%d0%bf%d1%80%d0%b5%d0%b4%d0%b5%d0%bb%d1%8f%d1%8e%d1%82%20%d0%b8%d1%85%20%d0%b8%d1%81%d0%bf%d0%be%d0%bb%d1%8c%d0%b7%d0%be%d0%b2%d0%b0%d0%bd%d0%b8%d0%b5%20%d0%b2%20%d1%80%d0%b0%d0%b7%d0%bb%d0%b8%d1%87%d0%bd%d1%8b%d1%85%20%d0%be%d0%b1%d0%bb%d0%b0%d1%81%d1%82%d1%8f%d1%85%20%d1%82%d0%b5%d1%85%d0%bd%d0%b8%d0%ba%d0%b8%20%d0%b2%20%d0%ba%d0%b0%d1%87%d0%b5%d1%81%d1%82%d0%b2%d0%b5%20%d0%b2%d1%8b%d1%81%d0%be%d0%ba%d0%be%d1%82%d0%b5%d0%bc%d0%bf%d0%b5%d1%80%d0%b0%d1%82%d1%83%d1%80%d0%bd%d1%8b%d1%85%20%d0%b2%d0%be%d0%bb%d0%be%d0%ba%d0%be%d0%bd,%20%d1%81%d0%b2%d1%8f%d0%b7%d1%83%d1%8e%d1%89%d0%b8%d1%85%20%d0%b8%20%d0%b0%d0%b1%d0%bb%d1%8f%d1%86%d0%b8%d0%be%d0%bd%d0%bd%d1%8b%d1%85%20%d0%bc%d0%b0%d1%82%d0%b5%d1%80%d0%b8%d0%b0%d0%bb%d0%be%d0%b2,%20%d0%b0%d0%b4%d0%b3%d0%b5%d0%b7%d0%b8%d0%b2%d0%be%d0%b2%20%d0%b8%20%d0%bf%d0%b5%d0%bd%d0%be%d0%bf%d0%bb%d0%b0%d1%81%d1%82%d0%be%d0%b2%20%d0%b8%20%d1%80%d1%8f%d0%b4%d0%b0%20%d0%b4%d1%80%d1%83%d0%b3%d0%b8%d1%85%20%d0%b8%d0%b7%d0%b4%d0%b5%d0%bb%d0%b8%d0%b9,%20%d0%ba%d0%be%d1%82%d0%be%d1%80%d1%8b%d0%b5%20%d0%bc%d0%be%d0%b3%d1%83%d1%82%20%d0%b4%d0%bb%d0%b8%d1%82%d0%b5%d0%bb%d1%8c%d0%bd%d0%be%20%d1%8d%d0%ba%d1%81%d0%bf%d0%bb%d1%83%d0%b0%d1%82%d0%b8%d1%80%d0%be%d0%b2%d0%b0%d1%82%d1%8c%d1%81%d1%8f%20%d0%bf%d1%80%d0%b8%20200-300%c2%b0%d0%a1,%20%d1%81%d0%be%d1%85%d1%80%d0%b0%d0%bd%d1%8f%d1%8f%20%d0%bf%d1%80%d0%b8%20%d1%8d%d1%82%d0%be%d0%bc%20%d1%81%d0%b2%d0%be%d0%b8%20%d1%81%d0%b2%d0%be%d0%b9%d1%81%d1%82%d0%b2%d0%b0.%20%d0%9f%d0%91%d0%98%20%d1%82%d0%b0%d0%ba%20%d0%b6%d0%b5%20%d0%bd%d0%b0%d1%85%d0%be%d0%b4%d1%8f%d1%82%20%d0%bf%d1%80%d0%b8%d0%bc%d0%b5%d0%bd%d0%b5%d0%bd%d0%b8%d0%b5%20%d0%b2%20%d0%bf%d0%be%d0%bb%d1%83%d1%87%d0%b5%d0%bd%d0%b8%d0%b8%20%d0%bf%d1%80%d0%be%d1%82%d0%be%d0%bd%d0%be%d0%bf%d1%80%d0%be%d0%b2%d0%be%d0%b4%d1%8f%d1%89%d0%b8%d1%85%20%d0%bc%d0%b5%d0%bc%d0%b1%d1%80%d0%b0%d0%bd%20[%d0%bf%d0%be%d0%bb%d0%b8%d0%bc%d0%b5%d1%80%d1%8b%20%d1%81%20%d0%b8%d0%be%d0%bd%d0%be%d0%b3%d0%b5%d0%bd%d0%bd%d1%8b%d0%bc%d0%b8%20(%d0%b4%d0%b8%d1%81%d1%81%d0%be%d1%86%d0%b8%d0%b8%d1%80%d1%83%d1%8e%d1%89%d0%b8%d0%bc%d0%b8%20%d0%bd%d0%b0%20%d0%b8%d0%be%d0%bd%d1%8b)%20%d0%b3%d1%80%d1%83%d0%bf%d0%bf%d0%b0%d0%bc%d0%b8,%20%d0%be%d0%b1%d1%80%d0%b0%d0%b7%d1%83%d1%8e%d1%89%d0%b8%d0%b5%20%d0%b2%d0%be%d0%b4%d0%be%d0%bd%d0%b5%d1%80%d0%b0%d1%81%d1%82%d0%b2%d0%be%d1%80%d0%b8%d0%bc%d1%8b%d0%b5%20%d0%b8%d0%be%d0%bd%d0%be%d0%be%d0%b1%d0%bc%d0%b5%d0%bd%d0%bd%d1%8b%d0%b5%20%d0%bc%d0%b5%d0%bc%d0%b1%d1%80%d0%b0%d0%bd%d1%8b%20%d0%b7%d0%b0%20%d1%81%d1%87%d0%b5%d1%82%20%d0%bf%d1%80%d0%be%d1%81%d1%82%d1%80%d0%b0%d0%bd%d1%81%d1%82%d0%b2%d0%b5%d0%bd%d0%bd%d0%be%d0%b9%20%d1%81%d1%88%d0%b8%d0%b2%d0%ba%d0%b8%20%d0%bf%d0%be%d0%bb%d0%b8%d0%bc%d0%b5%d1%80%d0%bd%d1%8b%d1%85%20%d1%86%d0%b5%d0%bf%d0%b5%d0%b9%20[12]].>Полимерные материалы играют все большее значение в жизнедеятельности человека. Они используются в машиностроении <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D1%88%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5> [1], текстильной промышленности <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BA%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%BC%D1%8B%D1%88%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C> [2], сельском

Синтез ароматических полиаминосоединений - высокоэффективных мономеров для ПБИ

Курсовой проект

Химия

Другие курсовые по предмету

Химия

Сдать работу со 100% гаранией
p>

Незамещенные полностью ароматические полибензимидазолы, в которых отсутствуют «шарнирные» группы и атомы в нуклеофильном компоненте, а электрофильный компонент состоит из n-замещенных или конденсированных ароматических ядер, разлагаются при температуре ниже температуры размягчения или плавления (табл. 1, №1, 3, 5-9). Полимеры, содержащие «шарнирные» атомы или группы в остатке кислоты или тетрамина, размягчаются в интервале температур 250-450°С. Длительная термообработка полибензимидазолов в высоком вакууме приводит к повышению температуры размягчения на 20-50°С [88]. Температура размягчения полимера тем ниже, чем выше в нем содержание групп, повышающих гибкость макромолекулы. Полибензимидазолы с двумя или более простыми эфирными связями в звене (табл. 1, № 24-26) плавятся в интервале температур 300-500°С. Плавкие продукты образуются и в том случае, если в состав тетрамина и/или кислотного компонента входят оксадиазольные или фурановые циклы (табл. 1, №4, 11, 27-29). Полибензимидазолы с алифатическими звеньями в цепи (табл. 1, №2, 13-21, 23) размягчаются в интервале температур 230-280°С, температура их плавления составляет 420-470°С.

 

.2 Термостойкость ПБИ

 

Температуры начала разложения полибензнмидазолов приведены в табл. 1. Полибензимидазолы с алифатическими группами (табл.1, № 2, 13-21, 23) имеют более низкую термостойкость, чем полностью ароматические полимеры. В инертной среде разложение начинается при 450-470°С, а на воздухе - около 350°С. Разложение начинается по метиленовым группам основной цепи. Замена СН2 (табл. 1. №15, 18, 20, 31, 33) на CF2-группы сопровождается уменьшением термостойкости. Деструкция в этом случае начинается с отщепления HF за счет водорода имидазольного цикла и фтора дифторметиленовой группы.

Полимеры с алициклическими группами в основной цепи по термостойкости занимают промежуточное положение между алифатическими и ароматическими полибензимидазолами (табл.1 № 16, 19).

По термостойкости полибензимидазолы ферроцендикарбоновой кислоты (№10) аналогичны алифатическим полнбензимидазолам.

Термостойкость полибензимидазолов с нафталиновыми группами в основной цепи зависит от изомерии использованных нафталиндикарбоновых кислот (№5-8). Свойства полибензимвдазолов 2,6-нафталиндикарбоновых кислот такие же, как и у других ароматических полибензимидазолов. На основе же 1,2- и 1,7-нафталиндикарбоновых кислот получают полимеры, которые по термостойкости занимают промежуточное положение между алифатическими и ароматическими полибензимидазолами.

При введении в структуру мостовых групп термостойкость понижается в следующей последовательности: O > CH2 > SO2.

Полибензимидазсгяы с N-алкилзамещенными группами имеют несколько более высокую стойкость к термической и окислительной деструкции (№32-45).

Полибензимидазолы с N-фенилзамещенными циклами имеют значительно более высокую стойкость к термической и термоокислительной деструкции, что особенно проявляется в условиях термостарения. При замене группы -С= в имидазольном цикле на бор (боримидазолы) или (№ 30) термостабильность не повышается, но улучшается растворимость полимера. Введение в макромолекулы полибензимилазолов кремнийорганических групп в остатках кислотного компонента (№12, 22) не приводит к увеличению термостойкости и вызывает понижение температуры размягчения [71]. Полибензимидазолы (№45-47) благодаря частично-лестничной структуре имеют более высокую термостойкость, чем обычные полибензимидазолы.

 

Таблица 2

Влияние химического строения исходных веществ на кристалличность и растворимость полибензимидазодов

Исходные веществаКристал-личностьРастворимость, %тетрааминдифениловый эфир дикарбоновой кислотыHCOOHДМСОДМФА3,3'-Диамино- бензидинТерефталевой+2-30,5- 1НерастворимИзофталевой05-620Растворим частично4,4'-Дифенилди- карбоновой+Растворим частичноНерастворимДифеновой02020203,5 - Пиридиндикарбоновой+10-1520Растворим частично2,5-Фурандикарбоновой+3-420201,2,4,5-Тетра- аминобензолТерефталевой+2-3НерастворимИзофталевой+5-6Адипиновой+20Растворим частичноНерастворим

Таблица 3

Температура размягчения и термостойкость полибензимидазолов

ТетрааминДикарбоновая кислотаТемпература размягчения, °СПотеря массы в азоте, %400oC500oC550oC600oCТетраамино-бензолТерефталевая-2,81,01,94,0Изофталевая-0,70,31,41,43,3-Диамино-бензидинТерефталевая-1,001,71,0Изофталевая-0,60,41,32,22,6-Пиридиндикарбоновая-0,20,51,42,72,5-Фурандикарбоновая480 (разл.)1,42,62,82,02,7-Нафталиндикарбоновая-0,42,62,82,04,4'-Дифенилдикарбоновая-0,30,80,32,13,3' ,4,4'-Тетраамино- дифенилметанИзофталевая380-390-5,1615,4531,30Терефталевая400-410-3,447,9515,353,3-Диамино-бензидин4,4' - Дифенил-оксиддикарбоновая460-470-5,447,4110,203,3,4,4- Тетрааминодифенил-метан350-370-3,407,2416,203,3,4,4- Тетраамино-дифенилоксидбис-(4-Карбоксифенил)-метилфосфиноксид380-400-27,5039,8047,853,3,4,4- Тетраамино-дифенилметан1,4- Фенилендиборная500-2,647,1612,803,3-Диаминобензидин2,6- Нафталиндикарбоновая--5,010152,3- Нафталиндикарбоновая--252035 (700 oC)2,7- Нафталиндикарбоновая--253040 (700 oC)4,5- Имидазолдикарбоновая-557-10Ферроцендикарбоновая--252530Малеиновая--20-253,3-Диаминобензидин2,2- Дифенилдикарбоновая--20-25Перфторпробковая--30-35Перфторглутаровая--40-50

 

5. Структура мономеров, используемых для синтеза ПБИ

 

Как видно из вышеприведенного материала в качестве мономеров для получения ПБИ используются различные ароматические тетраамины:

 

[99],

[100],

 

[100] и производные ароматических дикарбоновых кислот:

 

[101],

[102],

[101]

[100]

[18],эфиры [48, 103, 104], нитрилы [105, 106].

 

В целом структурное многообразие не сильно велико. При этом использование тетрааминов не сильно желательно, потому что отдельные представители мало устойчивы и легко окисляемы как во время хранения, так и в процессе синтеза полимеров, что ведет к ухудшению качества полимерного материала. Поэтому применение самоконденсирующихся мономеров более перспективно. Однако, примеров таких соединений невелико.

Так для синтеза ПБИ АБ типа (поли-2,5-бензимидазола) используется один мономер (3,4-диаминобензойная кислота), в среде содержащей CH3SO3H и P2O5. Это гораздо проще и дешевле. В то время как ПБИ синтезируются из двух функциональных мономеров, которые являются дороже, чем для синтеза АБПБИ [107].

 

 

Но есть существенные недостатки использования для синтеза ПБИ АБ типа свободной 3,4-диаминобензойной кислоты (ДАБК), т.к это сопровождается частичным окислением мономера во время синтеза, что выражается в потемнении реакционного раствора и сильно сказывается на молекулярном весе получаемого полимера. К тому же свободная ДАБК очень трудно поддается очистке и всегда содержит 1-2% трудно идентифицируемых примесей, что далает получение высокомолекулярных полимеров на ее основе весьма проблематичным.

Так же для получения ПБИ АБ типа используется 3,4-диамино-4´-карбоксидифенилоксид, гомополиконденсацией которого в реактиве Итона при 140°С синтезирован поли-2-(4'_оксифенилен)-5-бензимидазол, растворимый в органических растворителях [108].

 

 

Список литературы:

 

1. Балев Ф.С. / Полимерные материалы в машиностроении и методы снижения их горючести // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета.- 2007.- № 38. С. 176-179.

2. Морыганов А.П. , Захаров А.Г., Живетин В.В. / Перспективные полимерные материалы для химико-текстильного производства // Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева.- 2002.- Т. XLVI, № 1, С. 58-66.

3. http://works.tarefer.ru/94/100172/index.html

. Дирш, А.В. Исследование взаимодействия полиакриламидных гидролей с биологическими тканями: диссертация канд. мед. наук: 14.00.16: защищена 2004 / Дирш А. В.

. Айзенштейн Э.М. Технические полимерные материалы в автомобилестроении / Э.М. Айзенштейн // Технический текстиль.- 2004.- №9.

. Одинокова, О. А. Теоретические основы использования полимерных материалов в технологии судостроения: автореферат: 05.08.04: защищена 2004 / Одинокова О.А.

. http://www.motoravia.ru/files/spec.zip/folder2/318677.php

. С. 956-962.">8. Могнонов Д.М., Дашицыренова М.С., Пинус И.Ю., Мазуревская Ж.П., Дорошенко Ю.Е., Ярославцев А.Б. / Термодинамические характеристики смесей полигетероариленов// Высокомол. соед.- 2010. Т. 52. № 6 <http://elibrary.ru/contents.asp?issueid=866216&selid=15109861>. С. 956-962.

9. Воробьева Г.Я. Химическая стойкость полимерных материалов. -М., 1981. -138с.

. С. 537-542.">. Лейкин А.Ю., Окатова О.В., Ульянова Н.Н., Сазанов Ю.Н., Русанов А.Л., Лихачев Д.Ю./ Новые бензимидазол-2-ил замещенные полибензимидазолы: синтез, свойства и гидродинамические характеристики // Высокомол. соед.- 2009. Т. 51. № 3 <http://elibrary.ru/contents.asp?issueid=531819&selid=11714187>. С. 537-542.

11. Пономарев, И.И. Синтез новых полибензимидазолов для высокотемпературных топливных элементов на водороде : диссертация канд. хим. наук : 02.00.06 : место защиты Москва : 2010 / Пономарев, И. И.

. http://works.tarefer.ru/94/100035/index.html

13. Vogel H., Marvel C.S., // Polybenzimidazoles. I. New Thermally Stable Polymers / J. Polym. Sci.- 1961, V. 50, pp. 511-539.

14. Korshak V.V., Teplyakov М.М., J. Macromolec. Sci. С, 1971, V. 5, № 2, Р. 409.

. Кронгауз Е.С., Русанов А.Л., Ренард Т.Л., Успехи химии, 1970, Т.39, № 9,1. C.1591.

. Коршак В.В., Тепляков М. М., Прогресс полимерной химии, Под ред. Коршака В.В. М., 1969, С. 198.

. Marvel С.S., Polymer Preprin

Похожие работы

<< < 1 2 3 4 5 6 > >>