Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения полиариленовой смолы

Изобретение относится к способу получению сополимеров полиариленовой смолы, применяемых в качестве суперконструкционных полимерных материалов.

Одним из важных направлений научно-технического прогресса и связанного с ним процесса технического перевооружения современных производств является разработка и внедрение новых видов полимерных материалов. Современные полимерные материалы обладают целым рядом преимуществ по сравнению с традиционными конструкционными материалами, свойства полимеров настолько уникальны, что альтернативы их применению просто не существует. К современным полимерным материалам используемым в различных областях промышленности относятся и полиариленовые смолы, которые обладают рядом ценных свойств. Очень высокие изоляционные и диэлектрические свойства полиариленовых смол делают данные материалы незаменимыми во многих областях электротехники: печатные платы, катушки, изоляторы. Полиариленовые смолы используются там, где требуются высокие эксплуатационные характеристики, как, например, подшипники и высокоточные зубчатые передачи, функционирующие в условиях низких и высоких температур, наблюдается хорошая стойкость к воздействию минеральных кислот, щелочей и солевых растворов. Несмотря на ряд ценных свойств, указанный полимерный материал имеет существенный недостаток - стоимость данного материала выше, чем у стандартных конструкционных полимеров. В связи с этим является целесообразным создание полимерного материала с более упрощенной технологией получения, способствующей снижению стоимости конечного продукта.

Из уровня техники известно определенное количество разработок в области создания полиариленового полимерного материала. Заявка на патент JP 2006199746 A от 03.06.2006 г. описывает ароматический полиэфир и способ его получения. Способ основан на получении полимерного материала с использованием мешалки, термометра и трубки Дина-Старка. Трехгорлую колбу вводятся 9,9-бис (4-гидроксифенил) флуренадифлоареннитрила и карбоната калия, при перемешивании добавляют-диметилацетамид и толуол.

Патент на изобретение CN 101948568 B от 07.11.12 г. описывает получение смолы полиариленнитрилового эфира. В качестве основных компонентов используются 2,6-дихлорбензонитрил и ароматический дигидриловый фенол, 1-метил-2-пирролидинон берется в качестве растворителя, безводный карбонат калия или безводный карбонат натрия берется в качестве катализатора, а метилбензол или диметилбензол берется в качестве обезвоживающего агента.

Патент на изобретение CN 101838390 B от 21.12.2011 г. описывающий способ получения смолы полиариленнитрилового эфира, состоящий из следующих этапов: доводка реакции в реакционном котле под нормальным давлением под действием катализатора и дегидратирующего агента путем взятия 2,6-дихлорбензонитрильного и ароматического дикарбонового фенола в качестве сырья и взятия в качестве растворителя N-метил пирролидона.

Основными недостатками указанных заявок и патентов на изобретения являются сложность технического исполнения, и использование токсичных компонентов реакционной смеси.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является патент на изобретение CN 103087309 B от 20.02.2015 г., описывающий метод получения полиарилсульфоновой смолы терполимера и квадрополимера.

Способ включает в себя введение 4,4' - дихлориддифенилсульфона, ароматического дифенола и Na₂CO₃ в реактор, затем введение амидного растворителя для затвердевания материалов. Технология получения включает в себя пятикратное извлечения газа в реакционном сосуде, с последующей подачей азота. При достижении температуры в реакторе до 200°С °C смесь нагревается в течении 3 часов, затем повышается температура до 250°C и нагрев реакционной смеси продолжается в течении 6 часов.

Основным недостатком способа выступает сложность технологического процесса получения полимерного материала.

Задачей изобретения является упрощение способа путем исключения пятикратного извлечения газа из реакционного сосуда, сокращение времени синтеза за счет использования в качестве катализатора реакции монтмориллонитовой глины, а так же использование более реакционноспособного щелочного агента.

В отличие от описанного наиболее близкого аналога техническим результатом изобретения является упрощение способа путем исключения пятикратного извлечения газа из реакционного сосуда, сокращение времени синтеза за счет использования в качестве катализатора реакции используют 2%-ую монтмориллонитовую глину, предварительно модифицированную диклофенаком натрия, при соотношении масс. % 70:30-30:70 и замены щелочного агента Na₂CO₃ на более реакционноспособный К₂СО₃.

Указанный технический результат достигается путем получения полиариленовой смолы с использованием мономера 0,4 моль мономера I - 4,4'-дихлордифенилсульфона совместно со смесью 0,4 моль мономера II - 4,4'-дигидроксидифенилпропана и 4,4'^-дигидроксидифенила, 500 мл растворителя диметилацетамида (ДМАА), щелочной агент К₂СО₃ в количестве 0,48 моль.

Пример. В трехгорловую колбу, снабженную мешалкой, термометром, капилляром для подачи инертного газа, обратным холодильником и ловушкой Дина-Старка, загружают одновременно, предусмотренных рецептурой в таблице 1, 0,4 моль мономера I - 4,4'-дихлордифенилсульфона совместно со смесью 0,4 моль мономера II - 4,4'-дигидроксидифенилпропана и 4,4'^-дигидроксидифенила, 0,48 моль карбоната калия и 500 мл растворителя диметилацетамида (ДМАА) и используется в качестве катализатора реакции 2% монтмориллонитовой глины (ММТ), катионообменной емкости 95 мг-экв/100 г глины, модифицированной диклофенаком натрия при соотношении 70:30 соответственно. Реакционную смесь нагревают до 165°С и в течение 30 мин. проводят смешение под вакуумом. Вакуум отключают, подают азот и при медленном подъеме давления в реакционном сосуде до 2 атм. температуру реакции повышают до 250°С. Синтез протекает при указанной температуре 4,5 часа. Полученный в процессе синтеза сополимер выгружают в подкисленную щавелевой кислотой дистиллированную воду. Сополимер многократно промывают дистиллированной водой до остаточного содержания ионов К⁺<5%. Полученный сополимер сушат до остаточной влажности 7%.

Полученный сополимер имеет приведенную вязкость 0,48 дл/г, измеренную в диметилацетамиде при концентрации полимера 0,1 г в 20 мл. показатель текучести расплава измеренная при 350°С и нагрузке 5 кг соответствует 14,3 г/10 мин. Температура стеклования, измеренная методом ДСК соответствует 220°С.