[go: up one dir, main page]

RU2388768C2 - Polyether-ketone synthesis method - Google Patents

Polyether-ketone synthesis method Download PDF

Info

Publication number
RU2388768C2
RU2388768C2 RU2008131340/04A RU2008131340A RU2388768C2 RU 2388768 C2 RU2388768 C2 RU 2388768C2 RU 2008131340/04 A RU2008131340/04 A RU 2008131340/04A RU 2008131340 A RU2008131340 A RU 2008131340A RU 2388768 C2 RU2388768 C2 RU 2388768C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
diane
reaction
dichlorobenzophenone
difluorobenzophenone
mol
Prior art date
Application number
RU2008131340/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008131340A (en
Inventor
Юрий Исрафилович Мусаев (RU)
Юрий Исрафилович Мусаев
Элеонора Борисовна Мусаева (RU)
Элеонора Борисовна Мусаева
Абдуллах Казбулаиович Микитаев (RU)
Абдуллах Казбулаиович Микитаев
Вадим Анатольевич Квашин (RU)
Вадим Анатольевич Квашин
Фатимат Крымовна Казанчева (RU)
Фатимат Крымовна Казанчева
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова
Priority to RU2008131340/04A priority Critical patent/RU2388768C2/en
Publication of RU2008131340A publication Critical patent/RU2008131340A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2388768C2 publication Critical patent/RU2388768C2/en

Links

Landscapes

  • Polyethers (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a method for synthesis of aromatic polyether-ketones through a nucleophilic substitution reaction in aprotonic dipolar solvents (ADS) which takes place when 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane (diane) diphenolate reacts with dihalogenbenzophenol in an aprotonic diplar solvent. The method involves synthesis of polyether-ketone in anhydrous dimethylsulphoxide takes place in two steps, at the first step through reaction of diane with 4,4'-dichlorobenzophenone (molar ratio 1: 0.5) concentration of the solution C=1 mol/l of diane for 1 hour after azeotropic distillation of water at temperature 185°C in the presence of solid powdered KOH, potassium diphenolate dimer with diphenoxide anion structure -O-C6H4-C(CH3)2-C6H4-O-C6H4-CO-C6H4-O-C6H4-C(CH3)2-C6H4-O- is obtained, at the second oligo-polymer step a mixture of 4,4'-difluorobenzophenone and 4,4'-dichlorobenzophenone is added with annealing and grinding K2CO3 (molar ratio diane: 4,4'-difluorobenzophenone : 4,4'-dichlorobenzophenone : K2CO3=1:0.5:0.005:0.15) in anhydrous dimethylsulphoxide. Optimum concentration of the reaction mixture at the said step is 0.5 mol/l in terms of diane and the reaction take place in 6-7 hours.
EFFECT: method enables optimisation, intensification and significantly lower the cost of obtaining polyarylene ether ketones (PAEK) by replacing dimethylacetamide with dimethylsulphoxide and half of 4,4'-difluorobenzophenone required for the reaction with 4,4'-dichlorobenzophenone.

Description

Изобретение относится к способу получения простых ароматических полиэфиркетонов реакцией нуклеофильного замещения в апротонных диполярных растворителях (АДПР). Реакция протекает при взаимодействии дифенолятов бисфенолов с дигалогенбензофенонами.The invention relates to a method for producing simple aromatic polyetherketones by nucleophilic substitution in aprotic dipolar solvents (ADPR). The reaction proceeds during the interaction of bisphenol diphenolates with dihalogenbenzophenones.

Полиариленэфиркетоны (ПАЭК) являются высокомолекулярными соединениями, обладающими комплексом ценных свойств (высокой тепло-, термо-, хемостойкостью, уникальными физико-механическими характеристиками, а также растворимостью в ряде органических растворителей), что позволяет использовать эти полимеры в качестве суперконструкционных полимерных материалов в различных отраслях промышленного производства [P.T.McGrail Polyaromatics. // Polymer International. - 1996.- V.41. - P.103].Polyarylene ether ketones (PAEC) are high molecular weight compounds with a range of valuable properties (high heat, thermal, chemoresistance, unique physical and mechanical characteristics, and solubility in a number of organic solvents), which allows the use of these polymers as superstructural polymer materials in various industries industrial production [PTMcGrail Polyaromatics. // Polymer International. - 1996.- V.41. - P.103].

Известны способы синтеза ПАЭК реакцией нуклеофильного замещения, протекающие по схеме:Known methods for the synthesis of PAEC by a nucleophilic substitution reaction proceeding according to the scheme:

2nMe++n-O-Ar-O-+nX-Ar1-X→ -[O-Ar-O-Ar1-]n+2n МеХ,2nMe + + n - O-Ar-O - + nX-Ar 1 -X → - [O-Ar-O-Ar 1 -] n + 2n MeX,

где Ar - арильные радикалы различного химического строения; Me=Na, К; Х=F, Cl; Ar16Н4-СО-С6Н4.where Ar are aryl radicals of various chemical structures; Me = Na, K; X = F, Cl; Ar 1 = C 6 H 4 —CO — C 6 H 4 .

Реакцию можно проводить в расплаве или растворе АДПР; каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки.The reaction can be carried out in a melt or in a solution of ADPR; Each of these methods has its advantages and disadvantages.

Неравновесная нуклеофильная поликонденсация ПАЭК в АДПР при повышенных температурах получила широкое распространение в промышленном производстве, т.к. при проведении процесса в расплаве значительно труднее осуществлять контроль над степенью завершенности реакции из-за местных перегревов вязкой реакционной массы, что приводит к большому разбросу по молекулярным массам.The nonequilibrium nucleophilic polycondensation of PAEC in ADPR at elevated temperatures is widespread in industrial production, because when carrying out the process in the melt, it is much more difficult to control the degree of completion of the reaction due to local overheating of the viscous reaction mass, which leads to a large spread in molecular masses.

Известно, что процесс получения простых ароматических полиэфиров в АДПР может осуществляться в одну или две стадии, в гомогенной или гетерогенной среде (в случае плохой растворимости дифенолята), при этом используются разные АДПР (диметилсульфоксид, диметилацетамид, сульфолан и др.) и различные каталитические "суперосновные" среды.It is known that the process of producing simple aromatic polyesters in ADPR can be carried out in one or two stages, in a homogeneous or heterogeneous medium (in case of poor solubility of diphenolate), while different ADPRs (dimethyl sulfoxide, dimethylacetamide, sulfolane, etc.) and various catalytic superbased "environments.

В качестве каталитической "суперосновной" среды в патентной литературе предлагаются различные соотношения и комбинации АДПР с гидроксидами, бикарбонатами, карбонатами, фторидами, сульфидами щелочных металлов в сочетании с Al2O3 или SiO2 [Патент РФ 2063404, МПК C08G 65/40, 75/40. Способ получения ароматических полиэфиров. / Болотина Л.М., Чеботарев В.П.].As a catalytic "superbasic" medium, various ratios and combinations of ADPR with hydroxides, bicarbonates, carbonates, fluorides, alkali metal sulfides in combination with Al 2 O 3 or SiO 2 are proposed in the patent literature [RF Patent 2063404, IPC C08G 65/40, 75 / 40. A method of obtaining aromatic polyesters. / Bolotina L.M., Chebotarev V.P.].

Наиболее близким по достигаемому эффекту является способ получения ароматических простых полиэфиркетонов в диметилацетамиде (ДМАА), описанный в статье [Шапошникова В.В., Салазкин С.Н., Сергеев В.А., Благодатских И.В. и др. "Закономерности реакции 4,4'-дифторбензофенона с калиевым дифенолятом 2,2-бис(4-гидроксифенил)пропана" - Известия Академии наук, серия химическая, 1996. - №10].The closest to the achieved effect is the method for producing aromatic simple polyetherketones in dimethylacetamide (DMAA), described in the article [Shaposhnikova V.V., Salazkin S.N., Sergeev V.A., Blagodatskikh I.V. et al. "Regularities of the reaction of 4,4'-difluorobenzophenone with potassium diphenolate 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane" - Bulletin of the Academy of Sciences, chemical series, 1996. - No. 10].

Авторами были изучены закономерности данной реакции в ДМАА (влияние температуры, времени проведения реакции, концентрации исходных мономеров, мольного соотношения 2,2-бис(4-гидроксифенил)пропана (диан): K2CO3, диан: 4,4'-дифторбензофенон). Наилучшие результаты были получены при так называемом одностадийном протекании процесса (загружаются все исходные вещества, азеотропная отгонка воды и процесс поликонденсации протекают одновременно), концентрации диана 0,5 моль/л, соотношении диан: K2CO3=1:1,3 (моль) с 0,005 (моль) избытком 4,4'-дифторбензофенона, продолжительность нагревания после завершения азеотропной отгонки воды составляла 6-10 часов при температуре 185°С.The authors studied the laws of this reaction in DMAA (influence of temperature, reaction time, concentration of starting monomers, molar ratio of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (dian): K 2 CO 3 , dian: 4,4'-difluorobenzophenone ) The best results were obtained with the so-called one-stage process (all starting materials are loaded, azeotropic distillation of water and the polycondensation process occur simultaneously), the concentration of diane is 0.5 mol / l, the ratio of diane: K 2 CO 3 = 1: 1.3 (mol ) with 0.005 (mol) excess of 4,4'-difluorobenzophenone, the duration of heating after completion of azeotropic distillation of water was 6-10 hours at a temperature of 185 ° C.

В работе было установлено, что полная замена 4,4'-дифторбензофенона на более дешевый, но менее активный 4,4'-дихлорбензофенон не дает возможности получить полимер в ДМАА (tкип=165,5°С) с высокой молекулярной массой при температуре 185°С даже при увеличении времени проведения реакции в 3 раза (т.е. реакция проводилась при той же температуре 30 часов).It was found in the work that the complete replacement of 4,4'-difluorobenzophenone with a cheaper but less active 4,4'-dichlorobenzophenone does not make it possible to obtain a polymer in DMAA (t bp = 165.5 ° C) with a high molecular weight at a temperature 185 ° C even with an increase in the reaction time by 3 times (i.e., the reaction was carried out at the same temperature for 30 hours).

Недостатками прототипа являются высокая себестоимость полиариленэфиркетона на основе дорогого 4,4'-дифторбензофенона, а также проведение реакции в диметилацетамиде, являющемся более дорогим и более токсичным, чем диметилсульфоксид, причем температура кипения диметилацетамида (tкип=165,5°С) ниже, чем указанная в прототипе температура проведения реакции, что повышает пожароопасность и не дает возможности достичь 185°С в реакционной смеси без нарушения оптимальных условий синтеза.Disadvantages of the prototype are the high cost of polyarylene ether-based expensive 4,4'-difluorobenzophenone, and conducting the reaction in dimethylacetamide, which is more expensive and more toxic than dimethylsulfoxide, dimethylacetamide and the boiling temperature (t refluxing = 165,5 ° C) lower than the temperature of the reaction indicated in the prototype, which increases the fire hazard and does not make it possible to reach 185 ° C in the reaction mixture without violating the optimal synthesis conditions.

Задача изобретения - интенсификация, оптимизация и удешевление процесса получения полиариленэфиркетона (ПАЭК) на основе диана и дигалогенбензофенонов (4,4'-дихлор- и 4,4'-дифторбензофенонов) с сохранением физико-механических характеристик, присущих этому полимеру.The objective of the invention is the intensification, optimization and cheapening of the process of producing polyarylene ether ketone (PAEC) based on diane and dihalogenobenzophenones (4,4'-dichloro and 4,4'-difluorobenzophenones) while preserving the physical and mechanical characteristics inherent in this polymer.

Способ заключается в том, что реакцию взаимодействия калиевого дифенолята диана с дигалогенбензофенонами в диметилсульфоксиде (ДМСО) (tкип=89°С) проводят как непрерывный процесс в два этапа.The method consists in the fact that the reaction of the interaction of potassium diphenolate of diane with dihalogenobenzophenones in dimethyl sulfoxide (DMSO) (t bale = 89 ° C) is carried out as a continuous process in two stages.

На первом этапе процесса из диана и бескарбонатного КОН (мольное соотношение 1:2) получаем раствор калиевого дифенолята диана в безводном ДМСО. Далее проводим реакцию конденсации дифенолята диана с 4,4'-дихлорбензофеноном (мольное соотношение 1: 0,5), концентрация раствора по диану равна 1 моль/л. После азеотропной отгонки воды реакция завершается за 1 час при 185°С, при этом образуется дифенолятный димер, структура дифеноксидного аниона которого:At the first stage of the process, from diane and carbon-free KOH (molar ratio 1: 2) we obtain a solution of potassium diphenolate diane in anhydrous DMSO. Next, we carry out the condensation reaction of diane diphenolate with 4,4'-dichlorobenzophenone (molar ratio 1: 0.5), the concentration of the solution on diane is 1 mol / L. After azeotropic distillation of water, the reaction is completed in 1 hour at 185 ° C, and a diphenolate dimer is formed, the structure of the diphenoxide anion of which:

-O-С6Н4-С(СН3)26Н4-O-С6Н4-СО-С6Н4-O-С6Н4-С(СН3)26Н4-O-. - O-C 6 H 4 -C (CH 3 ) 2 -C 6 H 4 -O-C 6 H 4 -CO-C 6 H 4 -O-C 6 H 4 -C (CH 3 ) 2 -C 6 H 4 -O - .

На втором этапе процесса добавляют смесь измельченного и прокаленного K2CO3 (или Na2CO3), 4,4'-дифторбензофенона и 4,4'- дихлорбензофенона в мольных соотношениях 0,15:0,5:0,005 на 1 моль исходного диана, в безводном ДМСО (объем ДМСО берется из расчета, что концентрация раствора на втором олиго-полимерном этапе синтеза станет равной 0,5 моль/л). Таким образом, суммарно мольное соотношение диана, KOH, K2CO3 (или Na2CO3) и смеси 4,4'-дифтор- и 4,4'-дихлорбензофенона по сумме двух этапов составило 1:2:0,15:1,005. Время образования ПАЭК после азеотропной отгонки воды - 6 часов.At the second stage of the process, a mixture of crushed and calcined K 2 CO 3 (or Na 2 CO 3 ), 4,4'-difluorobenzophenone and 4,4'-dichlorobenzophenone in molar ratios of 0.15: 0.5: 0.005 per 1 mol of the initial mixture is added diana, in anhydrous DMSO (the volume of DMSO is taken from the calculation that the concentration of the solution at the second oligo-polymer stage of synthesis will become equal to 0.5 mol / L). Thus, the total molar ratio of diane, KOH, K 2 CO 3 (or Na 2 CO 3 ) and a mixture of 4,4'-difluoro- and 4,4'-dichlorobenzophenone in the sum of two stages was 1: 2: 0.15: 1.005. The formation of PAEC after azeotropic distillation of water is 6 hours.

Способ иллюстрируется следующими примерами.The method is illustrated by the following examples.

Пример 1. Синтез проводили в четырехгорлой колбе, предварительно продутой осушенным и очищенным от кислорода азотом (аргоном), снабженной мешалкой, термометром, трубкой для подачи азота и насадкой Дина-Старка для азеотропной отгонки воды. В колбе при 100°С и интенсивном перемешивании в 25 мл ДМСО (хч) растворяли 5,7073 г (0,025 моль) 2,2-бис(4-оксифенил)пропана (концентрация = 1 моль/л по диану), 2,8053 г (0,05 моль) порошкообразного бескарбонатного КОН (хч) и 3,1389 г (0,0125 моля) 4,4'-дихлорбензофенона. Для азеотропной отгонки образующейся в ходе реакции воды в колбу приливали осушенный толуол (или хлорбензол), взятый из расчета его постоянного возврата из ловушки Дина-Старка в реакционную колбу, что приводит к его экономии. Температуру постепенно повышали до 185°С. После азеотропной отгонки воды и остатков толуола (хлорбензола) реакционную смесь выдерживали при этой температуре 1 час. Далее на втором этапе в реакционную колбу добавляли смесь 0,5183 г (0,00375 моль) предварительно прокаленного и измельченного K2CO3 (хч), 2,7275 г (0,0125 моля) 4,4'- дифторбензофенона и 0,03139 г (0,000125 моль) 4,4'- дихлорбензофенона в 25 мл ДМСО (хч), при этом концентрация реакционной смеси на втором олиго-полимерном этапе в пересчете на диан составила 0,5 моль/л. Таким образом, суммарно мольное соотношение диана, KOH, K2CO2 и смеси 4,4'-дифтор- и 4,4'-дихлорбензофенона по сумме двух этапов составило 1:2:0,15:1,005. В ходе синтеза температура поддерживалась с точностью ±0,2°С. Время образования ПАЭК после азеотропной отгонки воды - 6 часов.Example 1. The synthesis was carried out in a four-necked flask previously purged with dried and oxygen-free nitrogen (argon), equipped with a stirrer, thermometer, nitrogen supply tube and Dean-Stark nozzle for azeotropic distillation of water. 5.7073 g (0.025 mol) of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (concentration = 1 mol / l in dian), 2.8053, were dissolved in a flask at 100 ° С and vigorously stirring in 25 ml of DMSO (chemically pure). g (0.05 mol) of powdered non-carbonate KOH (chemically pure) and 3.1389 g (0.0125 mol) of 4,4'-dichlorobenzophenone. For azeotropic distillation of the water formed during the reaction, dried toluene (or chlorobenzene) was added to the flask taken from the calculation of its constant return from the Dean-Stark trap to the reaction flask, which leads to its economy. The temperature was gradually raised to 185 ° C. After azeotropic distillation of water and residues of toluene (chlorobenzene), the reaction mixture was kept at this temperature for 1 hour. Then, at the second stage, a mixture of 0.5183 g (0.00375 mol) of pre-calcined and ground K 2 CO 3 (hh), 2.7275 g (0.0125 mol) of 4,4'-difluorobenzophenone and 0, was added to the reaction flask. 03139 g (0.000125 mol) of 4,4'-dichlorobenzophenone in 25 ml of DMSO (chemically pure), while the concentration of the reaction mixture at the second oligo-polymer stage in terms of dian was 0.5 mol / L. Thus, the total molar ratio of diane, KOH, K 2 CO 2 and a mixture of 4,4'-difluoro- and 4,4'-dichlorobenzophenone in the sum of two stages was 1: 2: 0.15: 1.005. During the synthesis, the temperature was maintained with an accuracy of ± 0.2 ° C. The formation of PAEC after azeotropic distillation of water is 6 hours.

По окончании синтеза реакционную смесь охлаждали, разбавляли хлороформом, полимер осаждали в этаноле или изопропаноле. Осадок промывали спиртом, водой, снова спиртом и сушили при постепенном повышении температуры до 100°С. Затем полимер высушивался под вакуумом.At the end of the synthesis, the reaction mixture was cooled, diluted with chloroform, the polymer was precipitated in ethanol or isopropanol. The precipitate was washed with alcohol, water, again with alcohol and dried with a gradual increase in temperature to 100 ° C. Then the polymer was dried under vacuum.

Выход полимера=98,2%, ηпр=0,89 дл/г (хлороформ).Polymer yield = 98.2%, η ol = 0.89 dl / g (chloroform).

Пример 2. Как в примере 1, только на втором этапе вместо K2CO3 (хч) бралось 0,39746 г (0,00375 моль) предварительно прокаленного и измельченного Na2CO3 (хч).Example 2. As in example 1, only in the second stage, instead of K 2 CO 3 (hh), 0.39746 g (0.00375 mol) of previously calcined and ground Na 2 CO 3 (hh) were taken.

Выход полимера 98,0%, ηпр=0,85 дл/г (хлороформ).The polymer yield is 98.0%, η ol = 0.85 dl / g (chloroform).

Пример 3. Как в примере 1, только на первом этапе исходные соединения растворяли в 50 мл ДМСО (концентрация = 0,5 моль/л по диану), на втором этапе смесь веществ добавляли в твердом виде без ДМСО.Example 3. As in example 1, only in the first stage, the starting compounds were dissolved in 50 ml of DMSO (concentration = 0.5 mol / L diane), in the second stage, the mixture of substances was added in solid form without DMSO.

Выход полимера 98,0%, ηпр=0,77 дл/г (хлороформ).The polymer yield is 98.0%, η ol = 0.77 dl / g (chloroform).

Пример 4. Как в примере 1, только реакцию проводили 7 часов.Example 4. As in example 1, only the reaction was carried out for 7 hours.

Выход полимера 98,0%, ηпр=0, 91 дл/г (хлороформ).The polymer yield is 98.0%, η ol = 0.91 dl / g (chloroform).

Пример 5. Как в примере 1, только дигалогенбензофеноны были взяты в строго эквимольных количествах.Example 5. As in example 1, only dihalogenobenzophenones were taken in strictly equimolar amounts.

Выход полимера 97,8%, ηпр=0,68 дл/г (хлороформ).The polymer yield is 97.8%, η ol = 0.68 dl / g (chloroform).

Пример 6. Как в примере 1, только суммарно мольное соотношение диана, KOH, K2CO3 и смеси 4,4'-дифтор- и 4,4'-дихлорбензофенона по сумме двух этапов составило 1:2:0,3:1,005, т.е. мольное отношение К2СО3 к 1 молю диана вместо 0,15 составило 0,3 моль.Example 6. As in example 1, only the total molar ratio of diane, KOH, K 2 CO 3 and a mixture of 4,4'-difluoro- and 4,4'-dichlorobenzophenone in the sum of two stages was 1: 2: 0.3: 1.005 , i.e. the molar ratio of K 2 CO 3 to 1 mole of diane, instead of 0.15, was 0.3 mol.

Выход полимера 98%, ηпр=0,88 дл/г (хлороформ).The polymer yield is 98%, η ol = 0.88 dl / g (chloroform).

Строение синтезированных полимеров было доказано элементным анализом и ИК-спектроскопией. Молекулярная масса синтезированных полимеров при ηпр=0,68-0,91 дл/г, MW≈70000-90000.The structure of the synthesized polymers was proved by elemental analysis and IR spectroscopy. The molecular weight of the polymers synthesized with straight η = 0,68-0,91 dl / g, M W ≈70000-90000.

Предлагаемый новый непрерывный двухэтапный способ синтеза ароматического полиэфиркетона на основе калиевого дифенолята диана и 4,4'-дихлор- и 4,4'-дифторбензофенона базируется на кинетических и термодинамических исследованиях, проведенных в работе [Мусаев Ю.И. Особенности синтеза и механизмы реакций получения полиарилатов, простых ароматических полиэфиров и полипирролов в неводных средах. - Нальчик, 2004 г. - Диссертация на соискание уч. степени доктора хим. наук].The proposed new continuous two-stage method for the synthesis of aromatic polyetherketone based on potassium diphenolate diane and 4,4'-dichloro and 4,4'-difluorobenzophenone is based on kinetic and thermodynamic studies carried out in [Musaev Yu.I. Synthesis features and reaction mechanisms for the production of polyarylates, aromatic polyethers and polypyrroles in non-aqueous media. - Nalchik, 2004 - Thesis for the competition. Doctorate Chem. sciences].

Ниже представлены обоснования найденным условиям синтеза ПАЭК с позиции интенсификации, оптимизации и удешевления процесса:Below are the justifications for the found conditions for the synthesis of PAEC from the standpoint of intensification, optimization and cheapening of the process:

1. Преимущества ДМСО как растворителя:1. Advantages of DMSO as a solvent:

а. Диметилсульфоксид выпускается в промышленных масштабах (отход целлюлозо-бумажной промышленности), он дешевле и значительно менее токсичен, чем другие АДПР.but. Dimethyl sulfoxide is produced on an industrial scale (waste from the pulp and paper industry), it is cheaper and significantly less toxic than other ADPRs.

б. Он лучше, чем другие АДПР, при повышенных температурах растворяет феноляты бисфенолов, т.е. появляется возможность проведения реакции в гомогенной среде.b. It is better than other ADPRs; at elevated temperatures it dissolves bisphenol phenolates, i.e. it becomes possible to carry out the reaction in a homogeneous environment.

в. В ходе синтеза полимера в ДМСО одновременно в различных комбинациях присутствует целая гамма комплексных супероснований: -ОН - гидроксильных, -O-Ar~ - феноксидных и -CH2-SO-CH3 - димсил анионов. Такие «универсальные» системы с разными щелочными агентами оказывают наиболее выраженный по сравнению с другими АДПР положительный синергический эффект на ход протекания процесса получения полимера.at. During the synthesis of the polymer in DMSO, a whole gamma of complex superbases is simultaneously present in various combinations: - OH - hydroxyl, - O-Ar ~ - phenoxide and - CH 2 -SO-CH 3 - dimsyl anions. Such "universal" systems with different alkaline agents have the most pronounced positive synergistic effect on the course of the polymer production process compared to other ADPRs.

2. Влияние температуры на условия протекания процесса2. The effect of temperature on the process conditions

С увеличением температуры возрастает растворимость фенолятов щелочных металлов, при этом увеличивается скорость реакции и уменьшаются эффекты гомо- и гетерокоординации (см. ниже п.3), которые понижают реакционную способность полимеробразующих функциональных групп. Таким образом, при получении ПАЭК в ДМСО каждый этап конденсации следует проводить при 185°С, максимально приближенной к температуре кипения ДМСО (tкип=189°С). Все это благоприятствует образованию полимера и уменьшает время синтеза. Следует отметить, что использование в качестве АДПР диметилацетамида (tкип=165,5°С, ДМАА - прототип) повышает пожароопасность и не дает возможности достичь 185°С в реакционной смеси без нарушения оптимальных условий синтеза.With increasing temperature, the solubility of alkali metal phenolates increases, while the reaction rate increases and the effects of homo- and heterocoordination decrease (see section 3 below), which reduce the reactivity of polymer-forming functional groups. Thus, upon receipt of the PAEK DMSO in each condensation step should be carried out at 185 ° C, as close to the boiling point of DMSO (t ° = 189 boiled C). All this favors the formation of the polymer and reduces the synthesis time. It should be noted that the use of dimethylacetamide as an ADPR (t bale = 165.5 ° С, DMAA - prototype) increases the fire hazard and does not make it possible to reach 185 ° С in the reaction mixture without violating the optimal synthesis conditions.

3. Влияние химического строения исходных мономеров3. The influence of the chemical structure of the starting monomers

Полученные нами кинетические данные для реакции синтеза ПАЭК в ДМСО указывают на то, что реакционная способность обеих функциональных групп в 4,4'-дихлорбензофеноне значительно ниже, чем у 4,4'-дифторбензофенона. Наряду с этим наблюдается падение реакционной способности обеих полимеробразующих функциональных групп -О- и/или -Cl(F) за счет образования гетерокоординационных связей между феноксидными анионами (-O-Ar~) и >С=O группами дигалогенбензофенонов в АДПР. Кроме этого, в ходе синтеза образуются «концевые» феноксидные анионы, которые значительно менее активны по отношению к ДХБФ, чем исходные дифеноксидные анионы диана.The kinetic data obtained by us for the reaction of PAEC synthesis in DMSO indicate that the reactivity of both functional groups in 4,4'-dichlorobenzophenone is significantly lower than that of 4,4'-difluorobenzophenone. Along with this drop in reactivity is observed both polimerobrazuyuschih functional groups -O - and / or -Cl (F) through the formation of bonds between geterokoordinatsionnyh phenoxide anions (- O-Ar ~) and> C = O groups in digalogenbenzofenonov ADPR. In addition, during the synthesis, “terminal” phenoxide anions are formed, which are significantly less active with respect to DCBP than the initial diphenoxide anions of diane.

Таким образом, на первом этапе образования дифеноксидного аниона -O-C6H4-C(CH3)2-C6H4-O-C6H4-CO-C6H4-O-C6H4-C(CH3)2-C6H4-O- первым следует загружать 4,4'-дихлорбензофенон. Для увеличения скорости реакции ее следует проводить при концентрации раствора С=1 моль/л по дифеноляту диана, т.к. на данном этапе отсутствует диффузионное торможение реакции за счет значительного увеличения вязкости раствора, наблюдаемое при высоких степенях завершенности процесса (в случае прототипа концентрацию раствора в течении всего процесса поддерживали C=0,5 моль/л). Благодаря 2-кратному избытку высокоактивных дифеноксидных анионов диана первый этап при температуре 185°С завершается достаточно быстро (в течение одного часа). Добавка высокоактивного 4,4'-дифторбензофенона в безводном ДМСО на втором олиго-полимерном этапе (начиная с "димера") позволила завершить синтез с высокой скоростью при оптимальной концентрации раствора С=0,5 моль/л за τ≈6÷7 часов.Thus, at the first stage of the formation of the diphenoxide anion , OC 6 H 4 -C (CH 3 ) 2 -C 6 H 4 -OC 6 H 4 -CO-C 6 H 4 -OC 6 H 4 -C (CH 3 ) 2 —C 6 H 4 —O 4.4′-dichlorobenzophenone should be charged first. To increase the reaction rate, it should be carried out at a solution concentration of C = 1 mol / L in terms of diane diphenolate, because at this stage, there is no diffusion inhibition of the reaction due to a significant increase in the viscosity of the solution, observed at high degrees of completion of the process (in the case of the prototype, the concentration of the solution during the entire process was maintained at C = 0.5 mol / L). Due to a 2-fold excess of highly active diphenoxide anions of diane, the first stage at a temperature of 185 ° C is completed quite quickly (within one hour). The addition of highly active 4,4'-difluorobenzophenone in anhydrous DMSO at the second oligo-polymer stage (starting with the "dimer") made it possible to complete the synthesis at a high speed at an optimal solution concentration of C = 0.5 mol / L in τ≈6–7 hours.

4. Обоснование порядка загрузки на первом этапе4. Justification of the loading order in the first stage

Наилучшие результаты нами были получены при так называемом одностадийном протекании первого этапа процесса (загружаются все исходные вещества, далее азеотропная отгонка воды и процесс поликонденсации протекают одновременно). В нашем случае данный метод применим, т.к. скорость побочной реакции щелочного гидролиза 4,4'- дихлорбензофенона, препятствующая протеканию процесса, значительно меньше, чем скорость реакции конденсации (в отличие от 4,4'-дифторбензофенона). Кроме того, при такой загрузке уменьшается вероятность образования малоактивных координационно-связанных функциональных -O- групп, т.к. они в первую очередь взаимодействуют по 4,4'-дихлор- связям, тем более, что их концентрация в 2 раза выше, чем менее активных >С=O групп.We obtained the best results with the so-called one-stage flow of the first stage of the process (all starting materials are loaded, then azeotropic distillation of water and the polycondensation process occur simultaneously). In our case, this method is applicable, because the rate of adverse reaction of the alkaline hydrolysis of 4,4'-dichlorobenzophenone, which impedes the process, is much lower than the rate of the condensation reaction (in contrast to 4,4'-difluorobenzophenone). In addition, with such a load, the probability of the formation of inactive coordination-related functional —O - groups decreases, since they primarily interact on 4,4'-dichloro bonds, especially since their concentration is 2 times higher than the less active> C = O groups.

5. Замена половины 4,4'-дифторбензофенона на более дешевый 4,4'-дихлорбензофенон позволит значительно сократить себестоимость продукции.5. Replacing half of 4,4'-difluorobenzophenone with cheaper 4,4'-dichlorobenzophenone will significantly reduce the cost of production.

6. Доказательство образования на первом этапе дифеноксидного аниона 6. Evidence of the formation of diphenoxide anion in the first stage

-O-C6H4-C(CH3)2-C6H4-O-C6H4-C(O)-C6H4-O-C6H4-C(CH3)2-C6H4-O-. - OC 6 H 4 -C (CH 3 ) 2 -C 6 H 4 -OC 6 H 4 -C (O) -C 6 H 4 -OC 6 H 4 -C (CH 3 ) 2 -C 6 H 4 - O - .

Для доказательства получения димера по окончании первого этапа реакционную массу выливали в избыток 0,1N раствора HCI, выпавший димер отфильтровывали, промывали дистиллированной водой, фильтрат и промывные воды собирали в мерную колбу на 1 л, добавляли до метки дистиллированную воду. Аликвотные пробы по 50 мл оттитровались 0,1N бескарбонатным раствором NaOH. Выделенный из реакционной среды, промытый, высушенный и переосажденный "димер" имел tпл=98°С. Элементный анализ подтвердил образование соединения состава C43H38O5 (найдено %: C=81,45; H=6,05; Cl отсутствовал. Вычислено %: C=81,39; H=5,99). В ИК-спектре "димера" имелись полосы поглощения в области 690 (ароматическое кольцо), 1665 см-1 (>С=O), 1244 см-1 (Ar-O-Ar), 1365 см-1 (-CH3), 3300 см-1 (-OH). Метод дифференцированного неводного потенциометрического титрования в смеси трет.бутиловый спирт: диметилсульфоксид (титрант - гидроокись тетрабутиламмония) показал два перегиба в точках нейтрализации первой и второй гидроксильных групп полученного соединения. Количество пошедшего на титрование титранта соответствовало расчетному количеству гидроксильных групп во взятой навеске.To prove receipt of the dimer, at the end of the first stage, the reaction mass was poured into an excess of 0.1 N HCI solution, the precipitated dimer was filtered off, washed with distilled water, the filtrate and the washings were collected in a 1 L volumetric flask, and distilled water was added to the mark. 50 ml aliquots were titrated with 0.1 N carbon-free NaOH solution. Isolated from the reaction medium, washed, dried and reprecipitated "dimer" had t PL = 98 ° C. Elemental analysis confirmed the formation of a compound of composition C 43 H 38 O 5 (found%: C = 81.45; H = 6.05; Cl was absent. Calculated%: C = 81.39; H = 5.99). In the IR spectrum of the "dimer" there were absorption bands in the region of 690 (aromatic ring), 1665 cm -1 (> C = O), 1244 cm -1 (Ar-O-Ar), 1365 cm -1 (-CH 3 ) , 3300 cm -1 (-OH). The method of differentiated non-aqueous potentiometric titration in a mixture of tert-butyl alcohol: dimethyl sulfoxide (titrant - tetrabutylammonium hydroxide) showed two kinks at the neutralization points of the first and second hydroxyl groups of the obtained compound. The amount of titrant used for titration corresponded to the calculated amount of hydroxyl groups in the sample taken.

Claims (1)

Способ получения полиэфиркетона, заключающийся во взаимодействии дифеноксидных анионов 2,2-бис(4-гидроксифенил)пропана (диана) с 4,4'-дигалогенбензофеноном в апротонном диполярном растворителе при температуре 185°С, отличающийся тем, что синтез полиэфиркетона протекает в диметилсульфоксиде в два этапа, на первом этапе реакцией диана с 4,4'-дихлорбензофеноном (мольное соотношение 1:0,5) при концентрации раствора С=1 моль/л по диану в течение 1 ч после азеотропной отгонки воды при температуре 185°С в присутствии твердого порошкообразного КОН получают калиевый дифенолятный димер со следующей структурой дифеноксидного аниона -O-C6H4-C(CH3)2-C6H4-O-C6H4-CO-C6H4-O-C6H4-C(CH3)2-C6H4-O-, на втором завершающем олиго-полимерном этапе к реакционной массе добавляют смесь 4,4'-дифторбензофенона и 4,4'-дихлорбензофенона с предварительно прокаленным и измельченным K2CO3 (мольное соотношение диан: 4,4'-дифторбензофенон: 4,4'-дихлорбензофенон: K2CO3=1:0,5:0,005:0,15) в безводном диметилсульфоксиде, причем оптимальная концентрация реакционной смеси на данном этапе в пересчете на диан составляет 0,5 моль/л, суммарное время проведения реакции 6-7 ч. The method of producing polyetherketone, which consists in the interaction of diphenoxide anions of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (diane) with 4,4'-dihalogenobenzophenone in an aprotic dipolar solvent at a temperature of 185 ° C, characterized in that the synthesis of polyetherketone proceeds in dimethyl sulfoxide in two stages, in the first stage by the reaction of diane with 4,4'-dichlorobenzophenone (molar ratio 1: 0.5) at a solution concentration of C = 1 mol / L in diane for 1 h after azeotropic distillation of water at a temperature of 185 ° C in the presence of solid powdered KOH receiving a potassium diphenolate dimer with the following structure of the diphenoxide anion -OC 6 H 4 -C (CH 3 ) 2 -C 6 H 4 -OC 6 H 4 -CO-C 6 H 4 -OC 6 H 4 -C (CH 3 ) 2 -C 6 H 4 -O-, at the second final oligo-polymer step, a mixture of 4,4'-difluorobenzophenone and 4,4'-dichlorobenzophenone with pre-calcined and ground K 2 CO 3 (molar ratio dian: 4, 4'-difluorobenzophenone: 4,4'-dichlorobenzophenone: K 2 CO 3 = 1: 0.5: 0.005: 0.15) in anhydrous dimethyl sulfoxide, the optimal concentration of the reaction mixture at this stage in terms of dian being 0.5 mol / l, total time I am carrying out the reaction for 6-7 hours.
RU2008131340/04A 2008-07-29 2008-07-29 Polyether-ketone synthesis method RU2388768C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008131340/04A RU2388768C2 (en) 2008-07-29 2008-07-29 Polyether-ketone synthesis method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008131340/04A RU2388768C2 (en) 2008-07-29 2008-07-29 Polyether-ketone synthesis method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008131340A RU2008131340A (en) 2010-02-10
RU2388768C2 true RU2388768C2 (en) 2010-05-10

Family

ID=42123340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008131340/04A RU2388768C2 (en) 2008-07-29 2008-07-29 Polyether-ketone synthesis method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2388768C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2466153C2 (en) * 2011-02-09 2012-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) Polyphenylene ether ketone oximate and method for production thereof
RU2505557C2 (en) * 2012-04-06 2014-01-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова Method of producing polyester ketones
RU2537402C1 (en) * 2013-07-02 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) Method of obtaining polyphenylene ether ketone oxymate
RU2561275C1 (en) * 2014-04-17 2015-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) Diketoxime monomer containing benzophenone fragment and method of obtaining thereof

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5734603B2 (en) * 2010-08-30 2015-06-17 新日鉄住金化学株式会社 Phenolic resin, epoxy resin, production method thereof, epoxy resin composition and cured product

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2063404C1 (en) * 1994-03-10 1996-07-10 Лилия Михайловна Болотина Process for preparing aromatic polyesters
RU2007117789A (en) * 2006-05-15 2008-11-20 Дегусса ГмбХ (DE) METHOD FOR PRODUCING POLYARYLENE ETHERKETONES

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2063404C1 (en) * 1994-03-10 1996-07-10 Лилия Михайловна Болотина Process for preparing aromatic polyesters
RU2007117789A (en) * 2006-05-15 2008-11-20 Дегусса ГмбХ (DE) METHOD FOR PRODUCING POLYARYLENE ETHERKETONES

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ШАПОШНИКОВА В.В. и др. Закономерности реакции 4,4'-дифторбензофенона с калиевым дифенолятом 2,2-бис(4-гидроксифенил)пропана. Изв. АН. Сер. химическая, 1996, №10, с.2526-2530. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2466153C2 (en) * 2011-02-09 2012-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) Polyphenylene ether ketone oximate and method for production thereof
RU2505557C2 (en) * 2012-04-06 2014-01-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова Method of producing polyester ketones
RU2537402C1 (en) * 2013-07-02 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) Method of obtaining polyphenylene ether ketone oxymate
RU2561275C1 (en) * 2014-04-17 2015-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) Diketoxime monomer containing benzophenone fragment and method of obtaining thereof

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008131340A (en) 2010-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shukla et al. Synthesis and modification of poly (ether ether ketone) and their properties: a review
RU2388768C2 (en) Polyether-ketone synthesis method
Kricheldorf et al. Non‐stoichiometric polycondensations and the synthesis of high molar mass polycondensates
EP1464662B1 (en) Polyether ketone and method for production thereof
Borodulin et al. Receipt and investigation of performance characteristics of super constructions polyesters
EP0306051B1 (en) Process for production of aromatic polyethers
JP4844057B2 (en) Polyphenylene sulfide and process for producing the same
RU2466153C2 (en) Polyphenylene ether ketone oximate and method for production thereof
JPH021844B2 (en)
WO2014136448A1 (en) Block copolymer and production method for same
Hoffmann et al. Poly (ether ketone) s by Fluoride Catalyst Systems
Kricheldorf Aromatic polyethers
CN104003861B (en) Hexaphenyl terminated monomer and preparation method and application thereof in preparation of hexa-benzene ring terminated polyether ketone
JP2011093965A (en) Method for producing polyethers
JPH11343346A (en) Thermosetting oxetane composition, method of curing the same, and cured product obtained by the method
TW202328283A (en) Method of producing polyethernitrile
RU2529030C2 (en) Fireproof unsaturated polyetherketone
Wang et al. Controlled Transformation of 2, 2'-Diacylbiphenyl Unit to a Phenanthrene Ring in Poly (arylene ether ketone)
RU2688943C1 (en) Aromatic fire-resistant polyether ether ketone and method of its production
JPH1112359A (en) Method for producing cyclic oligo (thioarylene) compound
Zhang et al. Poly (arylene ethers) containing 2, 2'-dibenzoylbiphenyl units from isomeric 2-chlorofluorobenzophenones
RU2567386C1 (en) Polyphenylene ether ketone formal oximate and method for production thereof
Watanabe et al. Facile synthesis of telechelic poly (phenylene sulfide) s by means of electron-deficient aromatic sulfonium electrophiles
RU2537402C1 (en) Method of obtaining polyphenylene ether ketone oxymate
Martinez et al. Synthesis of hyperbranched oligomers with activated aryl chloride and phenol terminal groups

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20130604

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140730