Способ получения эластичных и негорючих пенополиимидов

Способ получения эластичных и негорючих пенополиимидов

Реферат

 

Использование: предлагаемые эластичные и негорючие пенополиимиды могут найти применение при изготовлении материалов для внутренней отделки разнообразных транспортных средств и там, где существуют повышенные требования к безопасности движения и одновременно комфортности. Сущность: для получения эластичных и негорючих пенополиимидов осуществляют взаимодействие тетракарбоновой кислоты или ее диангидрида с водным раствором низшего алифатического спирта, при нагревании, добавление при комнатной температуре смеси 4,4^'-диаминодифенилметана и 4,4^'-диаминодифенилсульфона, взятых в мольном соотношении 0,8-0,2: 0,2-0,8, поверхностно-активного вещества и последующей термообработки и вспенивания измельченного продукта реакции. 1 табл.

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, а именно к технологии получения эластичных и негорючих пенополиимидов. Изобретение может найти применение при изготовлении материалов для внутренней отделки разнообразных транспортных средств, там, где существуют повышенные требования к безопасности движения и, одновременно, к комфортности. Перечень сокращений: AS-2 и Х-3 поверхностно-активные вещества (ПАВ), неионогенные фторированные полиалкиленовые сополимеры, производимые в США фирмой Дюпон де Немур. Строение этих ПАВ в научной, рекламной, фирменной литературе не раскрыто. ЧАС-7, ЧАС-9, ПАВ отечественного производства (ТУ 6-02-2-817-84). ЧАС-76 относящиеся к классу термостойких катионных фторсодержащих ПАВ; вещества, имеющие амидную связь с молекулой; молекулярная масса (ММ) равна 625-670. ФАБ-06-ПАВ со структурой С₁₅H₁₇O₃N₂F₁₆Br, MM 657,2 Относится к классу термостойких катионных фторсодержащих ПАВ. Целью изобретения является увеличение теплостойкости пенополиимидов при сохранении высоких эксплуатационных характеристик. Эта цель достигается способом получения эластичных и негорючих пенополиимидов, который реализуется совокупностью следующих существенных признаков: 3,3^', 4,4^'-бензофенонтетракарбоновую кислоту или ее диангидрид растворяют в избытке смеси метанола с водой (10:1) при кипячении. К охлажденному до комнатной температуры раствору продукта взаимодействия тетракарбоновой кислоты или ее диангидрида с метанолом добавляют порциями два ароматических диамина в эквимолярном количестве по отношению к тетракарбоновой кислоте. В качестве ароматических диаминов используют 4,4^'-диаминодифенилметан и 4,4^'-диаминодифенилсульфон. Мольные количества ароматических диаминов составляют: 4,4^'-диаминодифенилметан - 0,2-0,8; 4,4^'-диаминодифенилсульфон 0,8-0,2. К гомогенному раствору добавляют 0,5-10 ПАВ. В качестве ПАВ используют ЧАС-7, ЧАС-9, ЧАС-76 и ФАБ-06. При комнатной температуре удаляют растворитель, остаток измельчают, сушат. Проводят вспенивание сухого измельченного продукта с нагреванием при 160-190^oС. Вспененный материал имидизуют в инертной атмосфере при нагревании от 220 до 270^o в течение 2-3 ч. Изобретение иллюстрируется следующими примерами (см. таблицу). П р и м е р 4. 322,24 г (1 моль) диангидрида 3, 3^', 4,4^'-бензофенонтетракарбоновой кислоты при перемешивании и кипячении в течение 4 ч растворяют в 450 мл метанола, содержащего 10 об. воды. После охлаждения до комнатной температуры в раствор добавляют порциями 99,07 г (0,5 моля) 4,4^'-диаминодифенилметана и 123,0 г (0,5 моля) 4,4^'-диаминодифенилсульфона и ведут перемешивание до полного растворения. Эта операция занимает 40-50 мин. В полученный раствор добавляют 21,77 г (4 мас. ) ЧАС-76 и продолжают перемешивание 15 мин. После сушки в вакууме при комнатной температуре выход продукта 548 г (99% от теорет.). Твердый остаток измельчают, помещают в форму и нагревают от 160 до 190^oС 30 мин. При этом происходит вспенивание. Вспененный образец имидизуют в токе аргона при нагревании от 220 до 270^oС 2-3 ч. Характеристики полученного пенополиимида даны в таблице. П р и м е р ы 2, 3, 5, 6, 13-15 выполнены в условиях примера 4. В примерах 1 и 7 в реакцию вводят 1 моль одного ароматического диамина: в примере 1 4,4^'-диаминодифенилсульфона, в примере 7 - 4,4^'-диаминодифенилметана. В примерах 8-10 в раствор вводят 0,1% 0,5% и 2,0% ПАВ ЧАС-76 соответственно и поэтому перед вспениванием порошок нагревают при 80^oС 10 мин. В примерах 11 и 12 используют 10% и 20% ПАВ ЧАС-76 соответственно. Примеры 16, 17 (базовый аналог) выполнены с использованием 0,5 и 2 мас. ЧАС-76; примеры 18, 19 (базовый аналог) выполнены с использованием 4 и 10 мас. ЧАС-76. Структура полученных пенополиимидов подтверждена с помощью ИК-спектроскопии (=1780 и 725 см^-1, имидный цикл). Элементный анализ образцов пенополиимидов показал соответствие полученных экспериментальных данных теории. Физико-механические характеристики пенополиимидов (кажущуюся плотность, прочность при 25 и 65% сжатия, модуль упругости при сжатии, остаточную деформацию после 75%-ного сжатия, температуру разрушения структуры), полученных согласно изобретению, и базового аналога определялись по "Методическим указаниям по методам физико-механических испытаний". Все полученные пенополиимиды термостойки и негорючи, т.е. горение не поддерживают, в пламени токсических веществ не выделяют. Все пенополиимиды обладают гомогенной среднеячеистой структурой, зафиксированной с помощью методов электронной или световой микроскопии. Анализ данных таблицы подтверждает достижение цели изобретения: реализация изобретения позволяет повысить теплостойкость пенополиимидов на 40-60^oС по сравнению с базовым аналогом. Пенополиимиды, полученные в результате реализации изобретения, 260-284^oС; базовый аналог 220-221^oС. Данные таблицы свидетельствуют о том, что полученные пенополиимиды легкие, мягкие, эластичные. Так, полученные согласно изобретению пенополиимиды имеют: , Е 0,05-0,40 кг/см², _ост=0-0,5%, z 2,76-7,69, что значительно лучше соответствующих значений для прототипа (=23 кг/м³ _ост=30%) так как известно, что, чем меньше , _сж, E, _ост, тем легче, мягче и эластичнее пенополиимид. По своим физико-механическим свойствам, полученные согласно изобретению пенополиимиды не уступают характеристикам базового аналога: Е 0,19-0,40 кг/см² _ост=0%, z 5,00-8,13. Данные таблицы подтверждают, что выход за пределы заявленных интервальных параметров (мольные количества ароматических диаминов; 4,4^'-диаминодифенилметан 0,2-0,8; 4,4^'-диаминодифенилсульфон - 0,8-0,2) приводит к резкому ухудшению достигаемого эффекта: При введении в реакцию с 3,3^', 4,4^'-бензофенонтетракарбоновой кислотой или ее диангидридом эквимолярного количества 4,4^'-диаминодифенилсульфона (пример 1 в таблице) или двух диаминов: 4,4^'-диаминодифенилметана и 4,4^'-диаминодифенилсульфона в соотношении 0,1:0,9 (пример 2 в таблице) пены получаются хрупкими. При введении в реакцию с 3,3^', 4,4^'-бензофенонтетракарбоновой кислотой или ее диангидридом эквимолярного количества 4,4^'-диаминодифенилметана (пример 7) или двух диаминов: 4,4^'-диаминодифенилметана и 4,4^'-диаминодифенилсульфона в соотношении 0,9:0,1 (пример 6)-теплостойкость пенополиимидов падает в среднем на 50^oC по сравнению с теплостойкостью пенополиимидов, полученных в результате реализации изобретения (примеры 3-5, 8-13).

Формула изобретения

Способ получения эластичных и негорючих пенополиимидов взаимодействием ароматической тетракарбоновой кислоты или ее ангидрида с водным раствором низшего алифатического спирта при нагревании с добавлением при комнатной температуре диамина и поверхностно-активного вещества, термообработкой и вспениванием сухого измельченного продукта реакции, отличающийся тем, что, с целью увеличения теплостойкости при сохранении высоких эксплуатационных свойств, в качестве диамина используют смесь 4,4'-диаминодифенилметана и 4,4'-диаминодифенилсульфона при мольном соотношении 0,8-0,2:0,2-0,8.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 14-2002

Извещение опубликовано: 20.05.2002