Двухстадийный синтез полиимидов. Одностадийный синтез полиимидов. Свойства. Переработка и использование

Содержание

·  Вступление.………………………………………………………

·  Двухстадийный синтез полиимидов………………………………..

·  Одностадийный синтез полиимидов ……………………………….

·  Свойства….………………………………………………………..

·  Переработка и использование..…………………………………..

·  Список  литературы…..…………………………………………..

Вступление

Впервые полиимиди случайно получили американские химики М. Боджерт и Р. Реншоу ещё в 1908 году при нагревании 4-аминофталевой кислоты. Как оказалось позднее, этим способом невозможно получить полимеры с достаточной молекулярной массой.

Высокомолекулярные ароматические полиимиды впервые синтезировали в 1995 году сотрупівробітники фірми Дюпон В. Едвардс та І. Робінсон, і саме ця фірма першою розпочала промисловий синтез поліімідів.

Полііміди є вельми цікавою групою полімерів, дуже міцних і дивно стійких до дії хімічних речовин і високої температури. Полііміди, полімери, що містять в основному або бічному ланцюзі циклічну імідну групу:

Практичного значення набули ароматичні лінійні полііміди з імідними циклами в основному ланцюзі завдяки цінним фізико-хімічним властивостям, що не змінюються тривалий час в широкому інтервалі температур (від—270 до +300 °С).

Полііміди - гетероланцюгові полімери, що містять в основному полімерному ланцюзі імідні цикли, що повторюються ( наявність імідних циклів в структурі цих полімерів обумовлює їх високу термічну стабільність, яка є основною характерною рисою поліамідів ); тверді термостійкі, негорючі речовини, переважно аморфної структури; молекулярна маса = 50—150 тис.; щільність 1,35—1,48 г/см3 (20 °С). Більшість з них не розчиняється в органічних розчинниках, інертні  до дії масел, майже не змінюється при дії розбавлених кислот, проте гідролізуєтся під впливом лугів і перегрітої пари. Полііміди стійкі до дії озону, g-променів, швидких електронів і нейтронів, вельми теплостійкі. Так, найбільш промислово коштовні поліпіромелітіміди.

Полііміди – продукти гетерополіконденсації тетракарбонових кислот, їх естерів або діангідридів з первинними діамінами

Найбільше значення мають полііміди, одержані з ароматичних тетракарбонових кислот. Як видно з наведеної схеми, поліконденсація відбувається у дві стадії. Обидві стадії можна об’єднати лише у разі утворення плавких та розчинних поліімідів, які одержують тільки при використанні аліфатичних діамінів, що містять між змінними групами не менше дев’яти метиленових груп. У випадку ароматичних діамінів утворюються виключно неплавкі та нерозчинні полііміди. Така ситуація стала причиною досить специфічної двостадійної технології виробництва поліімідів, яка відрізняється від технології одержання інших поліконденсаційних полімерів: остання стадія – циклодегідратація відбувається безпосередньо у виробах, які формуються з розчинних та плавких поліамідокислот.

Піромелітовий діангідрид є найпростішим і найдоступнішим комономером для синтезу поліімідів. Його одержують окисненням дуролу ( 1,2,3,4,5-тетраметилбензолу ) – високо киплячої фракції перегонки нафти

У виробництві поліамідів також використовують діангідриди загальної формули п- і м-фенілендіаміни, а також діаміни загальної формули де Х= O, S, CO, SO₂, CH₂, C(CH₃)₂.

На першій стадії до розчину ароматичного діаміну в диметилформаміді або піридині при 15 – 25 °С та перемішуванні додають еквімольну кількість порошку діангідриду. Відбувається екзотермічна поліконденсація і в’язкість розчину різко збільшується. Розчини поліамідокислот нестабільні і здатні до деструкції, тому їх зберігають при температурах не вище 0 °С. Плівки та покриття утворюють виливанням з розчинів.

Друга стадія – циклодегідратація ( імідизація ) може бути термічною та хімічною. Термічну імідизацію проводять поступовим нагріванням плівки або порошку поліамідокислоти від 200 °С до 300 – 400 °С у вакуумі. Одночасно відбувається збільшення молекулярної маси внаслідок взаємодії кінцевих груп полімеру. Таким способом одержують лише тонкі плівки та покриття.

Хімічна імідизація поліамідокислот відбувається під впливом водовідбираючих агентів, а саме, ангідридів та хлорангідридів карбонових кислот, карбодіімідів тощо. Наприклад, плівку поліамідокислоти витримують при 20 °С у ванні, що містить розчин оцтового ангідриду та піридину ( 1 : 1 ) у бензолі. Через 24 години плівку виймають, сушать на повітрі і надалі прогрівають упродовж 1 години при 200 – 300 °С. У такий спосіб можна одержати плівки більшої товщини і молекулярної маси, ніж при термічній імідизації.

Існують й інші способи синтезу поліімідів, наприклад, при взаємодіях діангідридів з діізоціанатами або діімідів з дигалогенпохідними

На жаль, в обох наведених способах не досягається молекулярна маса поліімідів.