Способ получения полиэтиленмочевины

Способ получения полиэтиленмочевины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ ОО7О1В

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 18. 06. 80 (21) 2941677/23-05 с присоединением заявки рй (23) Приоритет (5l)M. Кл.

С 085 71/02

3Ьеударстынный кеихтет

СССР во делеи изобретений и открытий

Опубликовано 23.02.82. Бюллетень И 7 (53) УДК, 678 675 (088. И

Дата опубликования описания 25.02.82 (72) Авторы изобретения

H.È. Васильев, В.К. Любимов, В.П. Бегишев и А.Я. Малкин

I (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИЭТИЛЕНМОЧЕВИНЫ

Изобретение относится к получению полимочевин и может быть использовано для производства термостойких полимеров и композиций на их основе.

Известен способ получения полиэтиленмочевины анионной полимеризацией циклоэтиленмочевины в блоке при 140170Р С в присутствии щелочного катализатора и активатора, при проведении процесса в две стадии - 4-5 ч, при

140- 150 С и 20-30 ч при 160- 170ОС.

При этом в качестве активаторов используютсяя такие соединения как ацетиллактамы (1) .

Недостатками этого способа являют1S ся невысокий выход полиэтиленмочевины (803) и недостаточная устойчивость к термоокислительной деструкции.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является одностадийный способ получения полиэтиленмочевины анионной полимериза-. цией циклоэтиленмочевины (амидазолидинона-2) в блоке, в присутствии щелочного катализатора щелочных металлов или их окисей, гидроокисей, гидридов, амидов или солей слабых кислот) и активирующей добавки (ацетилхлорида, фенилизоцианата, бензоилхлорида, бензолсульфонилфторида, пропансульфонилфторида, 8 -ацетилпирролидона, М-ацетилэтиленмочевины, Й -бензолсульфонилэтиленмочевины, К-фенилкарбамилэтиленмочевины и ацетилтиомочевины). при 100-200оС ? 1

Однако выход полимера не превышает 673, что обусловлено обратным характером процесса полимеризации, вследствие большой стабильности пятичленного цикла, а термостойкость недостаточна.

Цель изобретения -увеличение выхода целевого продукта при повышении его термостойкости.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу .получения полиэтиленмочевины анионной полимеризацией циклоэтиленмочевины в блоке в присут5

15 ствии щелочного катализатора и активи рующей добавки при 135-140, в каче ст ве акти ви рующей добавки и спользуют лактон в количестве 1",5 мол,3 от исходной циклоэтиленмочевины.

Лактоны являются не только сокатализаторами, но и сомономерами полимеризации. Иеханизм полимеризации циклоэтиленмочевины в присутствии лактонов можно представить следующим образом. В начале процесса происходит гомополимеризация более активного лактонного цикла с образованием блока со сложноэфирными группами, после чего на этом же активном растущем центре начинает полимеризоваться цикл мочевины. Далее по ходу полимеризации в результате реакции передачи цепи с разрывом блок со сложноэфирными группами перераспределяется с образованием амидных и уретановых групп. Наличие амидных и уретановых групп в полиэтиленмочевине видно по

ИК-спектрам по полосам поглощения в области 1725-1720 см .

Таким образом полимер, получающийся при полимеризации циклоэтиленмочевины н присутствии лактонов в качестве активатора, содержит не только мочевинные, но и амидные и уретановые группы. Поэтому использование лактонов не только повышает степень конверсии вследствие смещения положения равновесия полимеризации, но и модифицируют свойства полиэтиленмочевины, а именно пониженное содержание мочевинных групп в полимере обуславливает его стойкость при нагревании на воздухе.

Таким образом, циклоэтиленмочевину полимеризуют s блоке в присутствии щелочного катализатора и активатора полимеризации лактона при нагревании при 135- 140 C в течение о

12-30 ч и получают полиэтиленмочевину с выходом 90-95/, более стойкую к термоокислительной деструкции (скорость поглощения кислорода при 220 С вдвое меньше, чем у полиэтиленмочевины, полученной в присутствии аце" тилкапролактама в качестве активатора) .

В качестве катализатора применяют щелочные металлы или их производные, которые, взаимодействуя с мономером, способны образовать щелочную соль циклоэтиленмочевины.

В качестве активатора применяют любой лактон, наиболее доступными яв25

55 ляются 1" -бутиролактон и -капролактон.

Пример 1. Смесь 8,4 г циклоэтиленмоч,вины (т.пл. 13031 >С) нагревают с 0,115 r (5 мол. i) металлического натрия до прекращения выделения водорода и растворения натрия при

135 C в атмосфере инертного газа. ВноО сят 0, 114 r (1,0 мол. Ц f -капролактона и нагревают при 135 С 24 ч. Смесь при этом превращается в белую порошкообразную массу, которую после охлаждения экстрагируют, отмывая мономер и низкомолекулярные примеси.

Выход полимера, получающегося в виде белого порошка, при экстракции хлороформом 813, водой 7Я. Полимер растворим в серной и муравьиной кислотах, не растворим в органических растворителях, удельная вязкость

0,20 (1>. -ный раствор в серной кислоте при 25 С) . 100 мл полимера поглощает "a 1 ч 12 мм кислорода при начальном давлении кислорода 200 мм рт.ст. при 220 С.

Пример 2. Смесь 42 г циклоэтиленмочевины и 1,4 г (5 мол. Ц

КОН нагревают при 140 С и давлении

10 мм до прекращения отгонки воды, давление доводят до атмосферного инертным газом, добавляют 0,86 г (2 мол.4) " -бутиролактона, нагревают при 140 С 16 ч и после аналогичной примеру 1 обработки получают полимер с выходом 88 и 823 (экстракция хлороформом и водой, соответственно) и удельной вязкостью 0,18. Поглощение кислорода 10 мм (в условиях анализа примера 1) .

Пример 3. Полиэтиленмочевину получают полимеризацией смеси

42 г мономера; 1,4 г КОН и 2,85 г (5 мол.3 K -капролактона в условиях примера 2. Выход 97,2". . (экстракция водой); удельная вязкость 0,17; поглощение кислорода 7 мм рт.ст.

Сравнительные данные по термоокислительной деструкции и конверсии полиэтиленмочевины, получаемой предлагаемым и известным способами приведены в таблице.

Как видно из таблицы, использование лактонов в качестве активирующей добавки при полимеризации циклоэтиленмочевины повышает степень конверсии мономера до 95-973 и одновременно с этим стойкость к термоокислительной деструкции. Предлагаемый способ легко осуществим как в технологичесАктиватор

Показатель ацетилкапролаклактон там

Конверсия, Ф

Термоокислительная деструкция (мм О /ч при 220 С ) 7 15

5 90 ком, так и в сырьевом отношении, так как он не требует создания новой аппаратуры, а циклоэтиленмочевина производится в больших количествах про-. мышленностью.

7018

6 формула изобретения

Способ получения полиэтиленмочевины анионной полимеризацией циклоэтиленмочевины в блоке в присутствий ,щелочного катализатора и активируюаей добавки при 135-140 С, о т л и м а ю шийся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта при повышении его термостойкости, в качестве активирующей добавки используют лактон в количестве 1-5 мол.ь от исходной циклоэтиленмочевины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке h" 2713314/23-05, кл. С 08 6 71/02, 1979 °

2, Патент США h" 3042658, кл. 260-77.5, 1962 (прототип) .

Составитель О. Рокачевская

Ре акто Г. Кацалап Тех ед Л. Пекарь Корректор М. Демчик, A p Р

Заказ 513/31 Тираж 513 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35 Раушская наб. д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,