[go: up one dir, main page]

RU2744165C1 - Trifunctional phthalonitrile monomer, method for production thereof and binder-based composition thereof - Google Patents

Trifunctional phthalonitrile monomer, method for production thereof and binder-based composition thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2744165C1
RU2744165C1 RU2019145185A RU2019145185A RU2744165C1 RU 2744165 C1 RU2744165 C1 RU 2744165C1 RU 2019145185 A RU2019145185 A RU 2019145185A RU 2019145185 A RU2019145185 A RU 2019145185A RU 2744165 C1 RU2744165 C1 RU 2744165C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
binder
phthalonitrile
pcm
monomer
hours
Prior art date
Application number
RU2019145185A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Максим Владимирович Яковлев
Олег Сергеевич МОРОЗОВ
Екатерина Сергеевна Афанасьева
Борис Анатольевич Булгаков
Александр Владимирович БАБКИН
Алексей Валерьевич Кепман
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ)
Priority to RU2019145185A priority Critical patent/RU2744165C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2744165C1 publication Critical patent/RU2744165C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02Phosphorus compounds
    • C07F9/06Phosphorus compounds without P—C bonds
    • C07F9/08Esters of oxyacids of phosphorus
    • C07F9/09Esters of phosphoric acids
    • C07F9/12Esters of phosphoric acids with hydroxyaryl compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/12Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/40Polyesters derived from ester-forming derivatives of polycarboxylic acids or of polyhydroxy compounds, other than from esters thereof
    • C08G63/44Polyamides; Polynitriles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention can be used in chemical industry and relates to monomer of formulas (I) or (II) for making polymer composite material (PCM) or prepregs for PCM;
Figure 00000034
Figure 00000035
a method for production thereof, compositions based thereon and a method for hardening said compositions. Method of producing monomer according to claim 1 is characterized by that in medium of aprotic polar solvent mixing corresponding hydroxyphenoxyphthalonitrile with organic amine in molar ratio from 1:1 to 1:1.2, followed by addition of 0.33 molar equivalents of phosphorus oxychloride, holding the reaction mixture and recovering the product. Binder compositions include a monomer according to 1, aromatic diamine or bisphenol, and can also contain monomers of general formula (III)
Figure 00000036
where X is selected from the group
Figure 00000037
Figure 00000038
Figure 00000039
Figure 00000040
where R is an unsubstituted benzene ring.
EFFECT: invention discloses novel monomers, an efficient method for production thereof, compositions based on said monomers and methods for their hardening, which enable to obtain polymer matrices with high modulus of elasticity.
10 cl, 23 ex, 1 tbl

Description

Область техникиTechnology area

Изобретение относится к области полимерной химии и технологии полимерных композиционных материалов (ПКМ), а именно к трифункциональному фталонитрильному мономеру и полимеру на его основе, обладающему повышенным модулем упругости, и его смесям с бис-фталонитрилами (связующим), обладающих в отвержденном виде повышенными модулями упругости, способу получения мономера, композиции фталонитрильного связующего для полимерных композиционных материалов с повышенным модулем упругости, способу ее получения.The invention relates to the field of polymer chemistry and technology of polymer composite materials (PCM), namely to a trifunctional phthalonitrile monomer and a polymer based on it, which has an increased elastic modulus, and its mixtures with bis-phthalonitriles (binder), having increased elastic moduli in the cured form , a method for producing a monomer, a phthalonitrile binder composition for polymer composite materials with an increased modulus of elasticity, a method for producing it.

Уровень техникиState of the art

В известном уровне техники для изготовления полимерных композиционных материалов (ПКМ) используют различные матрицы. При этом связующие для ПКМ на основе фталонитрильных мономеров известны как наиболее термостойкие полимерные матрицы.In the prior art, various matrices are used to make polymer composites (PCMs). At the same time, binders for PCMs based on phthalonitrile monomers are known as the most heat-resistant polymer matrices.

Термин «фталонитрилы» впервые был введен в 1896 году. Он относился к органическим структурам, содержащим бензольное кольцо, замещенное двумя нитрильными группами в соседних положениях. Структура фталонитрильного мономера, пригодного для использования в качестве основы для полимерной матрицы ПКМ, описывается в общем виде формулой (1).The term phthalonitriles was first introduced in 1896. It referred to organic structures containing a benzene ring substituted with two nitrile groups in adjacent positions. The structure of phthalonitrile monomer suitable for use as a base for the polymer matrix of PCM is described in general form by formula (1).

Figure 00000001
Figure 00000001

Такие мономеры при нагревании в присутствии металлов или нуклеофильных агентов образуют полиизоиндолиновые, триазиновые и фталоцианиновые фрагменты, составляющие трехмерную сетку. Первой высокотемпературной смолой на основе фталонитрила являлся 4,4'-Бис(3,4-дицианофенокси)бифенил (2) [Т.М. Keller, Phthalonitrile-based high temperature resin, J. Polym. Sci. Part A Polym. Chem. 26 (1988) 3199-3212. doi:10.1002/pola.1988.080261207]. Полимеризацию данного мономера осуществляли в присутствии солей металлов. Полученные полимерные соединения имели достаточно высокую молекулярную массу и обладали трехмерно сшитой структурой. Однако, полимеризация мономера была затруднена стерически, а высокая температура переработки (выше 250°С) затрудняла процесс получения ПКМ.When heated in the presence of metals or nucleophilic agents, such monomers form polyisoindoline, triazine, and phthalocyanine fragments that form a three-dimensional network. The first high temperature resin based on phthalonitrile was 4,4'-Bis (3,4-dicyanophenoxy) biphenyl (2) [T.M. Keller, Phthalonitrile-based high temperature resin, J. Polym. Sci. Part A Polym. Chem. 26 (1988) 3199-3212. doi: 10.1002 / pola.1988.080261207]. The polymerization of this monomer was carried out in the presence of metal salts. The obtained polymer compounds had a sufficiently high molecular weight and had a three-dimensionally cross-linked structure. However, polymerization of the monomer was sterically hindered, and the high processing temperature (above 250 ° C) made it difficult to obtain PCM.

Figure 00000002
Figure 00000002

Термореактивные полимеры, полученные из бис-фталонитрилов начали активно разрабатываться в 1980-х годах в лаборатории ВМС США с целью получения термостойких негорючих материалов для использования в конструкции подводных лодок [Т.М. Keller, J.R. Griffith, The Synthesis of a New Class of Polyphthalocyanine Resins, Am. Chem. Soc. (1980) 25-34; T.M. Keller, J.R. Griffith, Polyphthalocyanine resins, Patent US 4234712 A, 1980; J.R. Griffith, J.G.

Figure 00000003
Polyphthalocyanines prepared from N,N-bis(3,4-dicyanophenyl) alkanediamides, 1976]. Они быстро укрепили за собой репутацию одних из самых перспективных термостойких смол для использования в композиционных материалах за счет высокой температуры стеклования (350-450°С), выдающихся термической и термоокислительной стабильности (T5% > 500°С), превосходной огнестойкости (КИ > 60%) [S.B. Sastri, Т.М. Keller, Phthalonitrile polymers: Cure behavior and properties, J. Polym. Sci. Part A Polym. Chem. 37 (1999) 2105-2111. doi:10.1002/(SICI)1099-0518(19990701)37:13<2105::AID-POLA25>3.0.CO; 2-A; M.L. Warzel, T.M. Keller, Tensile and fracture properties of a phthalonitrile polymer, Polymer (Guildf). 34 (1993) 663-666. doi:10.1016/0032-3861(93)90570-Z].Thermosetting polymers obtained from bis-phthalonitriles began to be actively developed in the 1980s in the laboratory of the US Navy in order to obtain heat-resistant incombustible materials for use in the construction of submarines [T.M. Keller, JR Griffith, The Synthesis of a New Class of Polyphthalocyanine Resins, Am. Chem. Soc. (1980) 25-34; TM Keller, JR Griffith, Polyphthalocyanine resins, Patent US 4234712 A, 1980; JR Griffith, JG
Figure 00000003
Polyphthalocyanines prepared from N, N-bis (3,4-dicyanophenyl) alkanediamides, 1976]. They quickly strengthened their reputation as one of the most promising heat-resistant resins for use in composite materials due to their high glass transition temperature (350-450 ° C), outstanding thermal and thermo-oxidative stability (T 5% > 500 ° C), excellent fire resistance (CI> 60%) [SB Sastri, T.M. Keller, Phthalonitrile polymers: Cure behavior and properties, J. Polym. Sci. Part A Polym. Chem. 37 (1999) 2105-2111. doi: 10.1002 / (SICI) 1099-0518 (19990701) 37:13 <2105 :: AID-POLA25>3.0.CO;2-A; ML Warzel, TM Keller, Tensile and fracture properties of a phthalonitrile polymer, Polymer (Guildf). 34 (1993) 663-666. doi: 10.1016 / 0032-3861 (93) 90570-Z].

Жесткость полимерной матрицы является одним из наиболее важных свойств полимерных матриц, так как матрицы с более высоким модулем упругости лучше перераспределяют нагрузку на армирующий наполнитель [ASM International. Handbook Committee., ASM Handbook Volume 21: Composites, ASM International, Novelty, OH, 2001. https://books.google.ru/books/about/ASM_Handbook.html?id=JG640u940cEC&redir_esc=y].The stiffness of the polymer matrix is one of the most important properties of polymer matrices, since matrices with a higher modulus of elasticity better redistribute the load on the reinforcing filler [ASM International. Handbook Committee., ASM Handbook Volume 21: Composites, ASM International, Novelty, OH, 2001. https://books.google.ru/books/about/ASM_Handbook.html?id=JG640u940cEC&redir_esc=y].

Из уровня техники известна смесь фталонитрильных компонентов (3) и (4) в соотношении 1 к 1 по массе, демонстрирующая наибольший среди фталонитрильных связующих модуль упругости в 5,7 ГПа [В.А. Bulgakov, A.V. Babkin, A.A. Bogolyubov, E.S. Afanas'eva, A.V. Kepman, Mechanical and physicochemical properties of matrices for fiber reinforced plastics based on low-melting phthalonitrile monomers, Russ. Chem. Bull. 65 (2016). doi:10.1007/sl 1172-016-1299-x.].From the prior art, a mixture of phthalonitrile components (3) and (4) in a ratio of 1 to 1 by weight is known, showing the highest elastic modulus of 5.7 GPa among phthalonitrile binders [V.A. Bulgakov, A.V. Babkin, A.A. Bogolyubov, E.S. Afanas'eva, A.V. Kepman, Mechanical and physicochemical properties of matrices for fiber reinforced plastics based on low-melting phthalonitrile monomers, Russ. Chem. Bull. 65 (2016). doi: 10.1007 / sl 1172-016-1299-x.].

Figure 00000004
Figure 00000004

Из уровня техники известны примеры структур, содержащих более двух фталонитрильных фрагмента в структуре. Полимер, полученный отверждением трифункционального фталонитрила на основе ресвератрола (5) в присутствии бис(3-(4-аминофенокси)фенил)сульфона характеризуется модулем упругости 1,6 ГПа [В.А. Bulgakov, А.V. Sulimov, А.V. Babkin, А.V. Kepman, А.Р. Malakho, V.V. Avdeev, Dual-curing thermosetting monomer containing both propargyl ether and phthalonitrile groups, J. Appl. Polym. Sci. (2017) 44786. doi:10.1002/app.44786.].Examples of structures containing more than two phthalonitrile moieties in the structure are known from the prior art. The polymer obtained by curing trifunctional phthalonitrile based on resveratrol (5) in the presence of bis (3- (4-aminophenoxy) phenyl) sulfone is characterized by an elastic modulus of 1.6 GPa [V.A. Bulgakov, A.V. Sulimov, A.V. Babkin, A.V. Kepman, A.R. Malakho, V.V. Avdeev, Dual-curing thermosetting monomer containing both propargyl ether and phthalonitrile groups, J. Appl. Polym. Sci. (2017) 44786. doi: 10.1002 / app.44786.].

Figure 00000005
Figure 00000005

Другой полимер, полученный из трифункционального фталонитрила 1,1,1-три-[4-(3,4-дицианофенокси) фенил] этана (6), продемонстрировал более высокий модуль хранения 3,7 ГПа после отверждения при 400°С [В. Bulgakov, A. Sulimov, A. Babkin, I. Timoshkin, A. Solopchenko, A. Kepman, V. Avdeev, Phthalonitrile-carbon fiber composites produced by vacuum infusion process, J. Compos. Mater. 51 (2017) 4157-4164. doi: 10.1177/0021998317699452].Another polymer prepared from the trifunctional phthalonitrile 1,1,1-tri- [4- (3,4-dicyanophenoxy) phenyl] ethane (6) showed a higher storage modulus of 3.7 GPa after curing at 400 ° C [B. Bulgakov, A. Sulimov, A. Babkin, I. Timoshkin, A. Solopchenko, A. Kepman, V. Avdeev, Phthalonitrile-carbon fiber composites produced by vacuum infusion process, J. Compos. Mater. 51 (2017) 4157-4164. doi: 10.1177 / 0021998317699452].

Figure 00000006
Figure 00000006

Наиболее близким к заявляемому фталонитрильному мономеру является гексафункциональный дендример на основе фосфазена (7) [S.B. Sastri, J.P. Armistead, Т.М. Keller, Phthalonitrile-carbon fiber composites, Polym. Compos. 17 (1996). doi: 10.1002/pc.10674], поскольку он содержит более двух фталонитрильных фрагментов, которые так же соединены с центральным фрагментом молекулы через Р-O связи. Для синтеза мономер с формулой (7) и одного из заявляемых мономеров используется одно и тоже соединение (8). При этом получение мономера (7) связано с рядом трудностей: выход реакции составляет всего 73% за 48 часов, а отчистка продукта проводится лиофильной сушкой, что связано с использованием нестандартного оборудования и мало пригодно для масштабирования синтеза.Closest to the claimed phthalonitrile monomer is a hexafunctional dendrimer based on phosphazene (7) [S.B. Sastri, J.P. Armistead, T.M. Keller, Phthalonitrile-carbon fiber composites, Polym. Compos. 17 (1996). doi: 10.1002 / pc.10674], because it contains more than two phthalonitrile fragments, which are also connected to the central fragment of the molecule through P-O bonds. For the synthesis of a monomer with the formula (7) and one of the claimed monomers, the same compound (8) is used. In this case, the preparation of monomer (7) is associated with a number of difficulties: the reaction yield is only 73% in 48 hours, and the product is purified by freeze drying, which is associated with the use of non-standard equipment and is not very suitable for scaling up the synthesis.

Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000007
Figure 00000008

Полимер, полученный взаимодействием мономера (7) в присутствии отвердителя (8) характеризуется довольно низким модулем упругости в 2,7 ГПа, причем значение модуля упругости с ростом температуры быстро снижается и оказывается ниже 1 ГПа при температуре выше 250°С.The polymer obtained by the interaction of the monomer (7) in the presence of the hardener (8) is characterized by a rather low modulus of elasticity of 2.7 GPa, and the value of the modulus of elasticity rapidly decreases with increasing temperature and turns out to be below 1 GPa at temperatures above 250 ° C.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Техническая задача настоящего изобретения состоит в получении новых трифункциональных фталонитрилов и композиций связующего на их основе для полимерных композитных материалов (ПКМ), обладающих после отверждения повышенным по сравнению с известными из уровня техники связующими модулем упругости - выше 6 ГПа, при этом сохраняющие модуль упругости, превышающий 1 ГПа, при температуре выше температуры стеклования (>450°С), а также разработка способов получения компонентов таких композиций, обеспечивающих высокий выход не менее 81% и простой способ выделения и отчистки продуктов.The technical problem of the present invention is to obtain new trifunctional phthalonitriles and binder compositions based on them for polymer composite materials (PCMs) having an elastic modulus of elasticity higher than 6 GPa after curing in comparison with the binders known from the prior art, while retaining an elastic modulus exceeding 1 GPa, at a temperature above the glass transition temperature (> 450 ° C), as well as the development of methods for obtaining the components of such compositions, providing a high yield of at least 81% and a simple way to isolate and purify products.

Технический результат достигается трис-фталонитрилом формулы (I) или его структурным изомером, предназначенный для изготовления полимерного композиционного материала (ПКМ) или препрегов для ПКМ в качестве мономера для композиции связующего.The technical result is achieved with tris-phthalonitrile of formula (I) or its structural isomer, intended for the manufacture of polymer composite material (PCM) or prepregs for PCM as a monomer for a binder composition.

Figure 00000009
Figure 00000009

Технический результат достигается способом синтеза нового трис-фталонитрила формулы (I) или его структурного изомера, например формулы (II), заключающийся в смешении в среде органического апротонного растворителя, например тетрагидрофурана (ТГФ), толуола, хлорбензола, хлороформа или диоксана, 4-(гидроксифенокси)фталонитрила с органическим амином, в качестве которого используют триэтиламин, пиридин, метилимидазол или диизопропиламин взятых в соотношении мольном соотношении от 1:1 до 1:1,2, с последующим добавлением при перемешивании 0,33 мольных эквивалентов оксихлорида фосфора. После этого полученную смесь выдерживают при комнатной температуре в течение 3-24 часов. Затем реакционную смесь отделяют от гидрохлорида триэтиламина, например фильтрацией на стеклянном пористом фильтре, декантацией или экстракцией водой и упаривают растворитель. Продукт выделяют перекристаллизацией из метанола.The technical result is achieved by a method of synthesizing a new tris-phthalonitrile of formula (I) or its structural isomer, for example, formula (II), which consists in mixing in an organic aprotic solvent, for example, tetrahydrofuran (THF), toluene, chlorobenzene, chloroform or dioxane, 4- ( hydroxyphenoxy) phthalonitrile with an organic amine, which is triethylamine, pyridine, methylimidazole or diisopropylamine taken in a molar ratio of 1: 1 to 1: 1.2, followed by adding 0.33 molar equivalents of phosphorus oxychloride with stirring. After that, the resulting mixture is kept at room temperature for 3-24 hours. The reaction mixture is then separated from the triethylamine hydrochloride, for example by filtration on a porous glass filter, decantation or extraction with water, and the solvent is evaporated. The product is isolated by recrystallization from methanol.

Figure 00000010
Figure 00000010

или его структурный изомер формулы:or its structural isomer of the formula:

Figure 00000011
Figure 00000011

Технический результат достигается также композицией связующего, предназначенной для изготовления ПКМ или препрегов, содержащей:The technical result is also achieved by a binder composition intended for the manufacture of PCM or prepregs, containing:

1. Трифункциональный мономер или его структурный изомер и инициатор полимеризации (отвердитель), взятый в количестве от 1 до 20 масс. % от общей массы мономера, выбранный из ароматических диаминов или бисфенолов, имеющих температуру кипения при вакууме 0.1 мм рт ст. не менее 180°С. К таким относятся следующие отвердители: 3,3'-диаминодифенилсульфон, 4,4'-диаминодифенилсульфон; или дифенолы: бисфенол А, бисфенол С.1. Trifunctional monomer or its structural isomer and polymerization initiator (hardener), taken in an amount from 1 to 20 mass. % of the total mass of the monomer, selected from aromatic diamines or bisphenols having a boiling point under vacuum of 0.1 mm Hg. not less than 180 ° C. These include the following hardeners: 3,3'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-diaminodiphenylsulfone; or diphenols: bisphenol A, bisphenol C.

2. Или содержащей полимеризуемую смесь, в состоящую из трифункционального мономера или его структурного изомера, взятого в количестве от 20 до 80%, а также дифункционального фталонитрильного мономера общей формулы:2. Or containing a polymerizable mixture, consisting of a trifunctional monomer or its structural isomer, taken in an amount from 20 to 80%, as well as a difunctional phthalonitrile monomer of the general formula:

Figure 00000012
Figure 00000012

где X представляет собой двухвалентный заместитель, выбранный из группы:where X is a bivalent substituent selected from the group:

Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
,
Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
,

где R представляет собой незамещенное бензольное кольцо, взятый в количестве от 80 до 20 масс% от общей массы фталонитрильных мономеров, а также инициатор полимеризации (отвердитель), взятый в количестве от 1 до 17 масс.% от общей массы полимеризуемой смеси, выбранный из ароматических диаминов или бисфенолов, имеющих температуру кипения при вакууме 0.1 мм рт ст. не менее 180°С.where R is an unsubstituted benzene ring taken in an amount of 80 to 20 wt% of the total weight of phthalonitrile monomers, as well as a polymerization initiator (hardener), taken in an amount of 1 to 17 wt% of the total weight of the polymerized mixture, selected from aromatic diamines or bisphenols having a boiling point under vacuum of 0.1 mm Hg. not less than 180 ° C.

Также поставленная задача решается способом отверждения композиции связующего согласно изобретению, включающего стадии, на которых осуществляют дегазацию связующего в условиях вакуума при перемешивании при температуре 150-180°С, нагревают полученный дегазированный материал в форме до температуры в 180-200°С и выдерживают до отверждения в течение 4-12 часов, после чего полученный продукт отделяют от формы и окончательно отверждают путем нагревания до 375±5°С со скоростью 5-10°С/час и выдерживают при этой температуре 6-12 часов, затем охлаждают до комнатной температуры со скоростью остывания не более 5°С/мин.Also, the task is solved by the method of curing the binder composition according to the invention, including the stages at which the binder is degassed under vacuum conditions with stirring at a temperature of 150-180 ° C, the resulting degassed material in the form is heated to a temperature of 180-200 ° C and held until curing within 4-12 hours, after which the resulting product is separated from the mold and finally cured by heating to 375 ± 5 ° C at a rate of 5-10 ° C / hour and kept at this temperature for 6-12 hours, then cooled to room temperature with cooling rate no more than 5 ° С / min.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Все используемые реагенты являются коммерчески доступными, все процедуры, если не оговорено особо, осуществляли при комнатной температуре или температуре окружающей среды, то есть в диапазоне от 18 до 25°С.All reagents used are commercially available, all procedures, unless otherwise stated, were carried out at room temperature or ambient temperature, that is, in the range from 18 to 25 ° C.

Пример 1. Синтез три(3-(3,4-дицианофенокси)фенил) фосфата (ТФН-1)Example 1. Synthesis of tri (3- (3,4-dicyanophenoxy) phenyl) phosphate (TFN-1)

В круглодонную трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную обратным холодильником, добавили 125 мл ТГФ, 4-(3-гидроксифенокси)фталонитрил (15 г, 0,064 моль) и триэтиламин (6,43 г, 0,064 моль). После этого через септу по каплям добавили оксихлорид фосфора (3,25 г, 0,021 моль) при перемешивании. После этого смесь оставили при перемешивании на 3 ч при комнатной температуре. Реакционную смесь отфильтровали на стеклянном пористом фильтре от гидрохлорида триэтиламина, упарили растворитель. Полученный продукт промыли метанолом. Выход 92% (14,5 г).In a 250 ml three-necked round bottom flask equipped with a reflux condenser, 125 ml THF, 4- (3-hydroxyphenoxy) phthalonitrile (15 g, 0.064 mol) and triethylamine (6.43 g, 0.064 mol) were added. Thereafter, phosphorus oxychloride (3.25 g, 0.021 mol) was added dropwise through the septum with stirring. The mixture was then left under stirring for 3 hours at room temperature. The reaction mixture was filtered on a porous glass filter from triethylamine hydrochloride, the solvent was evaporated. The resulting product was washed with methanol. Yield 92% (14.5 g).

1Н ЯМР (ДМСО-д6) δ м.д. 7,12 (д, 3 Н, J=8,07 Гц), 7,15 (с, 3 Н), 7,26 (д, 3 Н, J=8,34 Гц), 7,42 (дд, 3 Н, J=8,71, 2,57 Гц), 7,55 (т, 3 Н, J=8,30 Гц), 7,83 (д, 3 Н, J=2,57 Гц), 8,10 (д, 3 Н, J=8,71 Гц) 1 H NMR (DMSO-d 6 ) δ ppm 7.12 (d, 3 H, J = 8.07 Hz), 7.15 (s, 3 H), 7.26 (d, 3 H, J = 8.34 Hz), 7.42 (dd, 3 H, J = 8.71, 2.57 Hz), 7.55 (t, 3 H, J = 8.30 Hz), 7.83 (d, 3 H, J = 2.57 Hz), 8 , 10 (d, 3 H, J = 8.71 Hz)

13С ЯМР (ДМСО-д6) δ м.д. 109,41, 112,88 (д, J=5,53 Гц), 115,73, 116,23, 117,26, 117,56 (д, J=4,42 Гц), 118,22, 123,08, 123,63, 132,44, 136,79, 151,13 (д, J=6,63 Гц), 155,42, 160,67 13 C NMR (DMSO-d 6) δ ppm 109.41, 112.88 (d, J = 5.53 Hz), 115.73, 116.23, 117.26, 117.56 (d, J = 4.42 Hz), 118.22, 123, 08, 123.63, 132.44, 136.79, 151.13 (d, J = 6.63 Hz), 155.42, 160.67

31Р ЯМР (CDCl3) δ м.д. -15,31 31 P NMR (CDCl 3 ) δ ppm. -15.31

Пример 2. Синтез три(3-(3,4-дицианофенокси)фенил) фосфата (ТФН-1)Example 2. Synthesis of tri (3- (3,4-dicyanophenoxy) phenyl) phosphate (TFN-1)

В круглодонную трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную обратным холодильником, добавили 125 мл ТГФ, 4-(3-гидроксифенокси)фталонитрил (15 г, 0,064 моль) и 1-метилимидазола (5,25 г, 0,064 моль). После этого через септу по каплям добавили оксихлорид фосфора (3,25 г, 0,021 моль) при перемешивании. После этого смесь оставили при перемешивании на 5 ч при комнатной температуре. Реакционную смесь отфильтровали на стеклянном пористом фильтре от гидрохлорида 1-метилимидазола, упарили растворитель. Полученный продукт промыли метанолом. Выход 89% (14,0 г).In a 250 ml three-necked round bottom flask equipped with a reflux condenser, 125 ml THF, 4- (3-hydroxyphenoxy) phthalonitrile (15 g, 0.064 mol) and 1-methylimidazole (5.25 g, 0.064 mol) were added. Thereafter, phosphorus oxychloride (3.25 g, 0.021 mol) was added dropwise through the septum with stirring. The mixture was then left under stirring for 5 hours at room temperature. The reaction mixture was filtered on a porous glass filter from 1-methylimidazole hydrochloride, the solvent was evaporated. The resulting product was washed with methanol. Yield 89% (14.0 g).

Пример 3. Синтез три(3-(3,4-дицианофенокси)фенил) фосфата (ТФН-1) В круглодонную трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную обратным холодильником, добавили 125 мл ТГФ, 4-(3-гидроксифенокси)фталонитрил (15 г, 0,064 моль) и диизопропилэтиламин (8,27 г, 0,064 моль). После этого через септу по каплям добавили оксихлорид фосфора (3,25 г, 0,021 моль) при перемешивании. После этого смесь оставили при перемешивании на 3 ч при комнатной температуре. Реакционную смесь отфильтровали на стеклянном пористом фильтре от гидрохлорида диизопропилэтиламина, упарили растворитель. Полученный продукт промыли метанолом. Выход 91% (14,3 г).Example 3. Synthesis of tri (3- (3,4-dicyanophenoxy) phenyl) phosphate (TFN-1) In a round-bottom three-necked flask with a capacity of 250 ml, equipped with a reflux condenser, 125 ml of THF, 4- (3-hydroxyphenoxy) phthalonitrile (15 g, 0.064 mol) and diisopropylethylamine (8.27 g, 0.064 mol). Thereafter, phosphorus oxychloride (3.25 g, 0.021 mol) was added dropwise through the septum with stirring. The mixture was then left under stirring for 3 hours at room temperature. The reaction mixture was filtered on a porous glass filter from diisopropylethylamine hydrochloride, the solvent was evaporated. The resulting product was washed with methanol. Yield 91% (14.3 g).

Пример 4. Синтез три(4-(3,4-дицианофенокси)фенш) фосфата (ТФН-2)Example 4. Synthesis of tri (4- (3,4-dicyanophenoxy) fensh) phosphate (TFN-2)

К суспензии 9,44 грамм 4-(4-гидроксифенокси)фталонитрила в 50 мл толуола по каплям добавляли 2,05 грамма оксихлорида фосфора. Перемешивали в течение 24 часов до прекращения выделения хлороводорода. После этого реакционную смесь промывали водой (5×25 мл) до слабокислой реакции промывной воды. После этого органический слой сушили над безводным Na2SO4 и удаляли растворитель из колбы. Получали целевое вещество в виде желтоватого порошка. Выход 87%.To a suspension of 9.44 grams of 4- (4-hydroxyphenoxy) phthalonitrile in 50 ml of toluene was added dropwise 2.05 grams of phosphorus oxychloride. Stirred for 24 hours until the evolution of hydrogen chloride ceases. Thereafter, the reaction mixture was washed with water (5 × 25 ml) until the weakly acidic reaction of the wash water. Thereafter, the organic layer was dried over anhydrous Na 2 SO 4 and the solvent was removed from the flask. Received the target substance in the form of a yellowish powder. Yield 87%.

1Н ЯМР (ДМСО-д6) δ м.д. 6,72 (д, 3 Н, J=8,12 Гц), 7,07 (с, 3 Н), 7,14 (д, 3 Н, J=8,25 Гц), 7,12 (д, 3 Н, J=8,07 Гц), 7,15 (с, 3 Н), 7,26 (д, 3 Н, J=8,34 Гц), 7,32 (дд, 3 Н, J=8,62, 2,57 Гц), 7,50 (т, 3 Н, J=8,62 Гц), 7,62 (д, 3 Н, J=2,57 Гц), 7,89 (д, 3 Н, J=8,80 Гц) 1 H NMR (DMSO-d 6 ) δ ppm 6.72 (d, 3 H, J = 8.12 Hz), 7.07 (s, 3 H), 7.14 (d, 3 H, J = 8.25 Hz), 7.12 (d, 3 H, J = 8.07 Hz), 7.15 (s, 3 H), 7.26 (d, 3 H, J = 8.34 Hz), 7.32 (dd, 3 H, J = 8 , 62, 2.57 Hz), 7.50 (t, 3 H, J = 8.62 Hz), 7.62 (d, 3 H, J = 2.57 Hz), 7.89 (d, 3 H, J = 8.80 Hz)

13С ЯМР (ДМСО-д6) δ м.д. 109,62, 115,28 (д, J=5,09 Гц), 117,28, 118,92, 119,93, 120,24 (д, J=4,24 Гц), 121,10, 121,37, 123,25, 128,05, 135,18, 147,32 (д, J=6,63 Гц), 151,26, 160,91 13 C NMR (DMSO-d 6 ) δ ppm 109.62, 115.28 (d, J = 5.09 Hz), 117.28, 118.92, 119.93, 120.24 (d, J = 4.24 Hz), 121.10, 121, 37, 123.25, 128.05, 135.18, 147.32 (d, J = 6.63 Hz), 151.26, 160.91

31Р ЯМР (CDCl3) δ м.д. -14,72 31 P NMR (CDCl 3 ) δ ppm. -14.72

Пример 5. Синтез три(3-(3,4-дицианофенокси)фенил) фосфата (ТФН-1)Example 5. Synthesis of tri (3- (3,4-dicyanophenoxy) phenyl) phosphate (TFN-1)

К суспензии 9,44 грамм 4-(3-гидроксифенокси)фталонитрила в 50 мл хлорбензола по каплям добавляли 2,05 грамма оксихлорида фосфора. Перемешивали в течение 12 часов в присутствии 5,3 г сухого триэтиламина в качестве основания. После этого реакционную смесь профильтровывали на стеклянном фильтре от гидрохлорида триэтиламмония, промывали толуолом (3×10 мл). Затем смесь промывали водой (3×25 мл), сушили над безводным Na2SO4 и удаляли растворитель из колбы. Получали целевое вещество в виде желтоватого порошка. Выход 88%.To a suspension of 9.44 grams of 4- (3-hydroxyphenoxy) phthalonitrile in 50 ml of chlorobenzene was added dropwise 2.05 grams of phosphorus oxychloride. Stirred for 12 hours in the presence of 5.3 g of dry triethylamine as base. After that, the reaction mixture was filtered on a glass filter from triethylammonium hydrochloride, washed with toluene (3 × 10 ml). The mixture was then washed with water (3 × 25 ml), dried over anhydrous Na 2 SO 4 and the solvent was removed from the flask. Received the target substance in the form of a yellowish powder. The yield is 88%.

Пример 6. Синтез три(4-(3,4-дицианофенокси)фенил) фосфата (ТФН-2)Example 6. Synthesis of tri (4- (3,4-dicyanophenoxy) phenyl) phosphate (TFN-2)

К суспензии 9,44 грамм 4-(4-гидроксифенокси)фталонитрила в 50 мл хлороформа по каплям добавляли 2,05 грамма оксихлорида фосфора. Перемешивали в течение 6 часов в присутствии 10,6 г карбоната стронция в качестве основания. После этого смесь промывали водой (3×25 мл), сушили над безводным Na2SO4 и удаляли растворитель из колбы. Получали целевое вещество в виде желтоватого порошка. Выход 81%.To a suspension of 9.44 grams of 4- (4-hydroxyphenoxy) phthalonitrile in 50 ml of chloroform was added dropwise 2.05 grams of phosphorus oxychloride. Stirred for 6 hours in the presence of 10.6 g of strontium carbonate as base. Thereafter, the mixture was washed with water (3 × 25 ml), dried over anhydrous Na 2 SO 4 and the solvent was removed from the flask. Received the target substance in the form of a yellowish powder. Output 81%.

Пример 7. Синтез три(3-(3,4-дицианофенокси)фенил) фосфата (ТФН-1)Example 7. Synthesis of tri (3- (3,4-dicyanophenoxy) phenyl) phosphate (TFN-1)

К суспензии 9,44 грамм 4-(3-гидроксифенокси)фталонитрила в 50 мл сухого диоксана по каплям добавляли 2,05 грамма оксихлорида фосфора. Перемешивали в течение 4 часов в присутствии 3,5 г пиридина в качестве основания. После этого реакционную смесь декантировали от гидрохлорида пиридина, к осадку добавили 10 мл диоксана и снова декантировали. Растворы объединили и удалили растворитель. Остаток промыли метанолом и высушили на воздухе. Получали целевое вещество в виде желтоватого порошка. Выход 90%.To a suspension of 9.44 grams of 4- (3-hydroxyphenoxy) phthalonitrile in 50 ml of dry dioxane was added dropwise 2.05 grams of phosphorus oxychloride. Stirred for 4 hours in the presence of 3.5 g of pyridine as base. After that, the reaction mixture was decanted from pyridine hydrochloride, 10 ml of dioxane was added to the residue and again decanted. The solutions were combined and the solvent was removed. The residue was washed with methanol and air dried. Received the target substance in the form of a yellowish powder. The yield is 90%.

Получение связующего и препреговGetting binder and prepregs

Пример 7. Получение связующегоExample 7. Getting a binder

В реактор объемом 2 л, снабженный механической мешалкой, поместили 360 г бис-(3-(3,4 дицианофенокси)фенил)фенилфосфата (ФФН-1) и 240 г (40% от массы мономеров) трифункционального мономера три(3-(3,4-дицианофенокси)фенил) фосфата (ТФН-1). Реактор отвакуумировали (0,1 мм рт ст) и нагрели до 170°С до расплавления компонентов связующего, после чего включили перемешивание. После того, как смесь стала гомогенной, в реактор добавили 30 г (5% от массы мономеров) отвердителя 1,3-бис(4-аминофенокси)бензола (АФБ) и перемешивали при 150°С в течение 30 минут. После этого смесь вылили на металлический поднос, обработанный антиадгезивом, и дали остыть. Получили аморфную стеклообразную массу зеленого цвета. Тс=29°С, η150°C=27 мПа⋅с, tг 180°C=130 мин. В этом и последующих примерах температуру стеклования определяли методом дифференциальной сканирующей калориметрия (ДСК), а вязкость расплава и время гелирования определяли в изотермическом режиме на вискозиметре Брукфильда типа конус-плитаA 2 L reactor equipped with a mechanical stirrer was charged with 360 g of bis- (3- (3.4 dicyanophenoxy) phenyl) phenyl phosphate (FFN-1) and 240 g (40% by weight of monomers) trifunctional monomer tri (3- (3 , 4-dicyanophenoxy) phenyl) phosphate (TFN-1). The reactor was evacuated (0.1 mm Hg) and heated to 170 ° C until the binder components melted, after which stirring was turned on. After the mixture became homogeneous, 30 g (5% by weight of monomers) of the hardener 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene (APB) was added to the reactor and stirred at 150 ° C for 30 minutes. The mixture was then poured onto a metal tray treated with a release agent and allowed to cool. Got an amorphous glassy mass of green color. T c = 29 ° C, η 150 ° C = 27 mPa⋅s, t g 180 ° C = 130 min. In this and subsequent examples, the glass transition temperature was determined by differential scanning calorimetry (DSC), and the melt viscosity and gel time were determined in isothermal mode on a Brookfield viscometer of the cone-plate type.

Пример 8. Получение связующегоExample 8. Getting a binder

В реактор объемом 2 л, снабженный механической мешалкой, поместили Смешали 140 г 1,3-бис-(3,4-дицианофенокси)бензола (ФН-1) и 260 г трифункционального мономера три(4-(3,4-дицианофенокси)фенил) фосфата (ТФН-2). Реактор отвакуумировали (0,1 мм рт ст) и нагрели до 170°С для разжижения компонентов связующего, после чего включили перемешивание. К полученной смеси добавили 60 г 1,3-бис-(4-аминофенокси)бензола и перемешивали при 160°С в течение 15 минут. После этого смесь выгрузили из реактора зеленоватую пластичную суспензию.Into a 2 L reactor equipped with a mechanical stirrer was placed 140 g of 1,3-bis- (3,4-dicyanophenoxy) benzene (FN-1) and 260 g of trifunctional monomer tri (4- (3,4-dicyanophenoxy) phenyl ) phosphate (TFN-2). The reactor was evacuated (0.1 mm Hg) and heated to 170 ° C to liquefy the binder components, after which stirring was turned on. To the resulting mixture was added 60 g of 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene and stirred at 160 ° C. for 15 minutes. After that, the mixture was unloaded from the reactor with a greenish plastic suspension.

Пример 9. Получение связующегоExample 9. Getting a binder

В реактор объемом 2 л, снабженный механической мешалкой, поместили 480 г 1,4-бис-(3,4-дицианофенокси)бензола (ФН-2) и 120 г трифункционального мономера три(4-(3,4-дицианофенокси)фенил) фосфата (ТФН-2). Реактор отвакуумировали (0,1 мм рт ст) и нагрели до 170°С для разжижения компонентов связующего, после чего включили перемешивание. К полученной смеси добавили 90 г (15% от массы мономеров) отвердителя 4,4'-диаминодифенилсульфона (4-ДДС) и перемешивали при 150°С в течение 15 минут. После этого смесь выгрузили из реактора зеленоватую пластичную суспензию.In a 2 L reactor equipped with a mechanical stirrer, 480 g of 1,4-bis- (3,4-dicyanophenoxy) benzene (FN-2) and 120 g of trifunctional monomer tri (4- (3,4-dicyanophenoxy) phenyl) phosphate (TFN-2). The reactor was evacuated (0.1 mm Hg) and heated to 170 ° C to liquefy the binder components, after which stirring was turned on. To the resulting mixture was added 90 g (15% by weight of monomers) of the hardener 4,4'-diaminodiphenylsulfone (4-SDS) and stirred at 150 ° C for 15 minutes. After that, the mixture was unloaded from the reactor with a greenish plastic suspension.

Пример 10. Получение связующегоExample 10. Getting a binder

В реактор объемом 2 л, снабженный механической мешалкой, поместили 300 г 4,4'-(3,3'-(пропан-2,2-диил) бис (3,1-фенилен)) бис (окси) дифталонитрила (БАФН) и 300 г трифункционального мономера три(3-(3,4-дицианофенокси)фенил) фосфата (ТФН-1). Реактор отвакуумировали (0,1 мм рт ст) и нагрели до 150°С для разжижения компонентов связующего, после чего включили перемешивание. К полученной смеси добавили 120 г (20% от массы мономеров) отвердителя бисфенола-А и перемешивали при 140°С в течение 10 минут. После этого смесь выгрузили из реактора зеленоватую пластичную суспензию.In a reactor with a volume of 2 liters, equipped with a mechanical stirrer, 300 g of 4.4 '- (3,3' - (propane-2,2-diyl) bis (3,1-phenylene)) bis (oxy) diphthalonitrile (BAFN) and 300 g of tri (3- (3,4-dicyanophenoxy) phenyl) phosphate (TFN-1) trifunctional monomer. The reactor was evacuated (0.1 mm Hg) and heated to 150 ° C to liquefy the binder components, after which stirring was turned on. To the resulting mixture was added 120 g (20% by weight of monomers) of bisphenol-A hardener and stirred at 140 ° C for 10 minutes. After that, the mixture was unloaded from the reactor with a greenish plastic suspension.

Пример 11. Получение связующегоExample 11. Getting a binder

В открытую алюминиевую емкость объемом 3 л, снабженную механической мешалкой, поместили 160 г 4,4'-(3,3'-сульфонил бис (3,1-фенилен) бис (окси)) дифталонитрил (БСФН) и 640 г трифункционального мономера три(4-(3,4-дицианофенокси)фенил) фосфата (ТФН-2). Смесь нагрели до 160°С для расплавления компонентов связующего, после чего включили перемешивание. К полученной смеси добавили 8 г (1% от массы мономеров) отвердителя бисфенола-С и перемешивали при 150°С в течение 15 минут. После этого смесь вылили на металлическую плиту, дали остыть и получили зеленую стеклообразную массу. Тс=74°С, η150°С=31 мПа⋅с, tг 180°C=100 мин.In an open aluminum container with a volume of 3 liters, equipped with a mechanical stirrer, 160 g of 4,4 '- (3,3'-sulfonyl bis (3,1-phenylene) bis (oxy)) diphthalonitrile (BSFN) and 640 g of trifunctional monomer three (4- (3,4-dicyanophenoxy) phenyl) phosphate (TFN-2). The mixture was heated to 160 ° C to melt the binder components, after which stirring was turned on. To the resulting mixture was added 8 g (1% by weight of monomers) of bisphenol-C hardener and stirred at 150 ° C for 15 minutes. After that, the mixture was poured onto a metal plate, allowed to cool, and a green glassy mass was obtained. T c = 74 ° C, η 150 ° C = 31 mPa⋅s, t g 180 ° C = 100 min.

Пример 12. Получение связующегоExample 12. Getting a binder

В реактор объемом 2 л, снабженный механической мешалкой, поместили 640 г бис-(4-(3,4 дицианофенокси)фенил)фенилфосфата (ФФН-2) и 160 г трифункционального мономера три(3-(3,4-дицианофенокси)фенил) фосфата (ТФН-1). Реактор отвакуумировали (0,1 мм рт ст) и нагрели до 150°С до расплавления компонентов связующего, после чего включили перемешивание. После того, как смесь стала гомогенной, в реактор добавили 40 г (5% от массы мономеров) отвердителя бис-аминофеноксибензола (диамин-Р) и перемешивали при 140°С в течение 30 минут. После этого смесь вылили на металлический поднос, обработанный антиадгезивом, и дали остыть. Получили аморфную стеклообразную массу зеленого цвета. Тс=23°С, η140°C=27 мПа⋅с, tг 180°C=130 мин.640 g of bis- (4- (3.4 dicyanophenoxy) phenyl) phenyl phosphate (FFN-2) and 160 g of trifunctional monomer tri (3- (3,4-dicyanophenoxy) phenyl) phosphate (TFN-1). The reactor was evacuated (0.1 mm Hg) and heated to 150 ° C until the binder components melted, after which stirring was turned on. After the mixture became homogeneous, 40 g (5% by weight of monomers) of bis-aminophenoxybenzene (diamine-P) hardener was added to the reactor and stirred at 140 ° C for 30 minutes. The mixture was then poured onto a metal tray treated with a release agent and allowed to cool. Got an amorphous glassy mass of green color. T c = 23 ° C, η 140 ° C = 27 mPa⋅s, t g 180 ° C = 130 min.

Сравнительный пример 1. Получение связующегоComparative example 1. Obtaining a binder

В круглодонной колбе объемом 500 мл добавили 200 г бис-(3-(3,4 дицианофенокси)фенил)фенил) фосфата (ФФН-1) без добавки трифункционального мономера. Реактор отвакуумировали (0,1 мм рт ст) и нагрели до 180°С до расплавления компонентов связующего, после чего включили перемешивание. После того, как смесь стала гомогенной, в реактор добавили 10 г 1,3-бис-(4-аминофенокси)бензола и перемешивали при 170°С в течение 30 минут.После этого смесь вылили на металлический поднос, обработанный антиадгезивом, и дали остыть. Получили аморфную стеклообразную массу зеленого цвета. Тс=22°С, η170°C=46 мПа⋅с, tг 180°C=110 мин.In a 500 ml round bottom flask, 200 g of bis (3- (3.4 dicyanophenoxy) phenyl) phenyl) phosphate (FFN-1) was added without the addition of the trifunctional monomer. The reactor was evacuated (0.1 mm Hg) and heated to 180 ° C until the binder components melted, after which stirring was turned on. After the mixture became homogeneous, 10 g of 1,3-bis- (4-aminophenoxy) benzene was added to the reactor and stirred at 170 ° C for 30 minutes, then the mixture was poured onto a metal tray treated with a release agent and allowed to cool. ... Got an amorphous glassy mass of green color. T c = 22 ° C, η 170 ° C = 46 mPa⋅s, t g 180 ° C = 110 min.

Сравнительный пример 2. Получение связующегоComparative example 2. Obtaining a binder

В круглодонной колбе объемом 500 мл добавили 200 г 1,3-бис-(3,4-дицианофенокси)бензола (ФФН-1). Реактор отвакуумировали (0,1 мм рт ст) и нагрели до 180°С до расплавления компонентов связующего, после чего включили перемешивание. После того, как смесь стала гомогенной, в реактор добавили 5 г 4,4'-диаминодифенилсульфона и перемешивали при 180°С в течение 15 минут. После этого смесь вылили на металлический поднос, обработанный антиадгезивом, и дали остыть. Получили кристаллическую массу зеленого цвета. Тпл=180°С, η190°С=33 мПа⋅с, tг 190°С=10 мин.In a 500 ml round bottom flask, 200 g of 1,3-bis- (3,4-dicyanophenoxy) benzene (FFN-1) was added. The reactor was evacuated (0.1 mm Hg) and heated to 180 ° C until the binder components melted, after which stirring was turned on. After the mixture became homogeneous, 5 g of 4,4'-diaminodiphenylsulfone was added to the reactor and stirred at 180 ° C for 15 minutes. The mixture was then poured onto a metal tray treated with a release agent and allowed to cool. Received a crystalline mass of green. T pl = 180 ° C, η 190 ° C = 33 mPa⋅s, t g 190 ° C = 10 min.

Отверждение смесейCuring mixtures

Отверждение связующих проводили в присутствии 1-20 масс. % отвердителя, выбранного из группы из ароматических диаминов или бисфенолов, имеющих температуру кипения при вакууме 0,1 мм рт. ст. не менее 180°С, в специальных металлических формах размером 100×100×2. Смесь мономеров с отвердителем помещали в круглодонную колбу, подключали к вакуумному насосу, плавили и дегазировали при 150-180°С (в зависимости от состава смеси), после чего смесь выливали на металлическую пластину, ограниченную рамкой, и прикрывали второй пластиной сверху. Собранную конструкцию подвергли нагреву 2°С/мин. до достижения 180°С с выдержкой 8 часов, после чего первично отвержденную матрицу доставали из металлической формы. Затем ее подвергали нагреву 10°С/час до 375°С с выдержкой 8 часов.Curing of binders was carried out in the presence of 1-20 wt. % of a hardener selected from the group of aromatic diamines or bisphenols having a boiling point under vacuum of 0.1 mm Hg. Art. not less than 180 ° С, in special metal forms 100 × 100 × 2. A mixture of monomers with a hardener was placed in a round-bottom flask, connected to a vacuum pump, melted and degassed at 150-180 ° C (depending on the composition of the mixture), after which the mixture was poured onto a metal plate bounded by a frame and covered with a second plate from above. The assembled structure was heated at 2 ° C / min. until reaching 180 ° C with a holding time of 8 hours, after which the primary hardened matrix was removed from the metal mold. Then it was subjected to heating 10 ° C / h to 375 ° C with a holding time of 8 hours.

Пример 13. Отверждение связующегоExample 13. Curing of the binder

Связующее, полученное в примере 7, вылили на металлическую пластину, ограниченную рамкой, и прикрыли второй пластиной сверху. Собранную конструкцию подвергли нагреву 2°С/мин. до достижения 180°С с выдержкой 12 часов, после чего первично отвержденную матрицу достали из металлической формы. Затем ее подвергали нагреву 10°С/час до 375°С с выдержкой 8 часов. Получили черный твердый полимер.The binder obtained in Example 7 was poured onto a framed metal plate and covered with a second plate from the top. The assembled structure was heated at 2 ° C / min. until reaching 180 ° C with a holding time of 12 hours, after which the primary cured matrix was taken out of the metal mold. Then it was subjected to heating 10 ° C / h to 375 ° C with a holding time of 8 hours. Got a black solid polymer.

Пример 14. Отверждение связующегоExample 14. Curing of the binder

Связующее, полученное в примере 8, вылили на металлическую пластину, ограниченную рамкой, и прикрыли второй пластиной сверху. Собранную конструкцию подвергли нагреву 2°С/мин. до достижения 180°С с выдержкой 4 часа, после чего первично отвержденную матрицу достали из металлической формы. Затем ее подвергали нагреву 10°С/час до 375°С с выдержкой 8 часов. Получили черный твердый полимер.The binder obtained in Example 8 was poured onto a framed metal plate and covered with a second plate from the top. The assembled structure was heated at 2 ° C / min. until reaching 180 ° C with a holding time of 4 hours, after which the primary cured matrix was taken out of the metal mold. Then it was subjected to heating 10 ° C / h to 375 ° C with a holding time of 8 hours. Got a black solid polymer.

Пример 15. Отверждение связующегоExample 15. Curing of the binder

Связующее, полученное в примере 9, вылили на металлическую пластину, ограниченную рамкой, и прикрыли второй пластиной сверху. Собранную конструкцию подвергли нагреву 2°С/мин. до достижения 180°С с выдержкой 6 часов, после чего первично отвержденную матрицу достали из металлической формы. Затем ее подвергали нагреву 10°С/час до 375°С с выдержкой 8 часов. Получили черный твердый полимер.The binder obtained in Example 9 was poured onto a framed metal plate and covered with a second plate from the top. The assembled structure was heated at 2 ° C / min. until reaching 180 ° C with a holding time of 6 hours, after which the primary cured matrix was removed from the metal mold. Then it was subjected to heating 10 ° C / h to 375 ° C with a holding time of 8 hours. Got a black solid polymer.

Пример 16. Отверждение связующегоExample 16. Curing of the binder

Связующее, полученное в примере 10, вылили на металлическую пластину, ограниченную рамкой, и прикрыли второй пластиной сверху. Собранную конструкцию подвергли нагреву 2°С/мин. до достижения 180°С с выдержкой 8 часов, после чего первично отвержденную матрицу достали из металлической формы. Затем ее подвергали нагреву 10°С/час до 375°С с выдержкой 8 часов. Получили черный твердый полимер.The binder obtained in Example 10 was poured onto a framed metal plate and covered with a second plate from the top. The assembled structure was heated at 2 ° C / min. until reaching 180 ° C with a holding time of 8 hours, after which the primary cured matrix was removed from the metal mold. Then it was subjected to heating 10 ° C / h to 375 ° C with a holding time of 8 hours. Got a black solid polymer.

Пример 17. Отверждение связующегоExample 17 Binder Curing

Связующее, полученное в примере 11, вылили на металлическую пластину, ограниченную рамкой, и прикрыли второй пластиной сверху. Собранную конструкцию подвергли нагреву 2°С/мин. до достижения 180°С с выдержкой 8 часов, после чего первично отвержденную матрицу достали из металлической формы. Затем ее подвергали нагреву 10°С/час до 375°С с выдержкой 8 часов. Получили черный твердый полимер.The binder obtained in Example 11 was poured onto a framed metal plate and covered with a second plate from the top. The assembled structure was heated at 2 ° C / min. until reaching 180 ° C with a holding time of 8 hours, after which the primary cured matrix was removed from the metal mold. Then it was subjected to heating 10 ° C / h to 375 ° C with a holding time of 8 hours. Got a black solid polymer.

Пример 18. Отверждение связующегоExample 18 Binder Curing

Связующее, полученное в примере 12, вылили на металлическую пластину, ограниченную рамкой, и прикрыли второй пластиной сверху. Собранную конструкцию подвергли нагреву 2°С/мин. до достижения 180°С с выдержкой 8 часов, после чего первично отвержденную матрицу достали из металлической формы. Затем ее подвергали нагреву 10°С/час до 375°С с выдержкой 8 часов. Получили черный твердый полимер.The binder obtained in Example 12 was poured onto a framed metal plate and covered with a second plate from the top. The assembled structure was heated at 2 ° C / min. until reaching 180 ° C with a holding time of 8 hours, after which the primary cured matrix was removed from the metal mold. Then it was subjected to heating 10 ° C / h to 375 ° C with a holding time of 8 hours. Got a black solid polymer.

Пример 19. Отверждение связующегоExample 19. Curing of the binder

Связующее, полученное в примере 9, вылили на металлическую пластину, ограниченную рамкой, и прикрыли второй пластиной сверху. Собранную конструкцию подвергли нагреву 2°С/мин. до достижения 200°С с выдержкой 8 часов, после чего первично отвержденную матрицу достали из металлической формы. Затем ее подвергали нагреву 5°С/час до 375°С с выдержкой 12 часов. Получили черный твердый полимер.The binder obtained in Example 9 was poured onto a framed metal plate and covered with a second plate from the top. The assembled structure was heated at 2 ° C / min. until reaching 200 ° C with a holding time of 8 hours, after which the primary hardened matrix was taken out of the metal mold. Then it was subjected to heating 5 ° C / h to 375 ° C with a holding time of 12 hours. Got a black solid polymer.

Сравнительный пример 3. Отверждение связующегоComparative example 3. Curing of the binder

Связующее, полученное в Сравнительном примере 1, вылили на металлическую пластину, ограниченную рамкой; и прикрыли второй пластиной сверху. Собранную конструкцию подвергли нагреву 2°С/мин. до достижения 180°С с выдержкой 8 часов, после чего первично отвержденную матрицу достали из металлической формы. Затем ее подвергали нагреву 10°С/час до 375°С с выдержкой 8 часов. Получили черный твердый полимер.The binder obtained in Comparative Example 1 was poured onto a framed metal plate; and covered with the second plate from the top. The assembled structure was heated at 2 ° C / min. until reaching 180 ° C with a holding time of 8 hours, after which the primary cured matrix was removed from the metal mold. Then it was subjected to heating 10 ° C / h to 375 ° C with a holding time of 8 hours. Got a black solid polymer.

Сравнительный пример 4. Отверждение связующегоComparative example 4. Binder curing

Связующее, полученное в Сравнительном примере 2, вылили на металлическую пластину, ограниченную рамкой, и прикрыли второй пластиной сверху. Собранную конструкцию подвергли нагреву 2°С/мин. до достижения 180°С с выдержкой 2 часа, после чего первично отвержденную матрицу достали из металлической формы. Затем ее подвергали нагреву 10°С/час до 375°С с выдержкой 8 часов. Получили черный твердый полимер.The binder obtained in Comparative Example 2 was poured onto a framed metal plate and covered with the second plate from the top. The assembled structure was heated at 2 ° C / min. until reaching 180 ° C with an exposure of 2 hours, after which the primary cured matrix was taken out of the metal mold. Then it was subjected to heating 10 ° C / h to 375 ° C with a holding time of 8 hours. Got a black solid polymer.

Измерение модуля упругостиElastic modulus measurement

Модуль упругости полимеров различного состава измерили динамо-механическим методом. Результаты измерений модуля упругости отвержденных связующих при комнатной температуре(Т=25°С) из предыдудущего раздела приведены в табл. Из - таблицы видно, что использование от 20 до 80% ТРР в смеси позволяет увеличить значение модуля упругости реактопласта.The elastic modulus of polymers of various compositions was measured by the dynamo-mechanical method. The results of measurements of the modulus of elasticity of the cured binders at room temperature (T = 25 ° C) from the previous section are given in table. It can be seen from the table that the use of 20 to 80% TPP in the mixture allows increasing the value of the modulus of elasticity of the thermosetting plastic.

Figure 00000018
Figure 00000018

Figure 00000019
Figure 00000019

Таким образом, новый трифункциональный фталонитрил для использования в качестве мономера для композиций связующего его основе для получения полимерных композитных материалов (ПКМ), позволяет получить полимеры с модулем упругости выше 6 ГПа при комнатной температуре, причем значение модуля упругость сохраняется выше 1 ГПа при температуре 475°С.Thus, the new trifunctional phthalonitrile for use as a monomer for binder-based composites for the preparation of polymer composite materials (PCMs) makes it possible to obtain polymers with an elastic modulus of more than 6 GPa at room temperature, and the value of the elastic modulus remains above 1 GPa at a temperature of 475 ° FROM.

Claims (14)

1. Трифункциональный фталонитрильный мономер формулы (I) или его структурный изомер формулы (II), предназначенный для изготовления полимерного композиционного материала (ПКМ) или препрегов для ПКМ,1. Trifunctional phthalonitrile monomer of formula (I) or its structural isomer of formula (II), intended for the manufacture of polymer composite material (PCM) or prepregs for PCM,
Figure 00000020
Figure 00000021
Figure 00000020
Figure 00000021
2. Способ получения трис-фталонитрила по п. 1, характеризующийся тем, что в среде апротонного полярного растворителя смешивают соответствующий гидроксифеноксифталонитрил с органическим амином, взятые в мольном соотношении от 1:1 до 1:1,2, с последующим добавлением при перемешивании 0,33 мольных эквивалентов оксихлорида фосфора, после смешения полученную смесь выдерживают при комнатной температуре в течение 3-24 часов, затем реакционную смесь отделяют от солей органического амина, упаривают растворитель и выделяют продукт перекристаллизацией из метанола.2. A method for producing tris-phthalonitrile according to claim 1, characterized in that the corresponding hydroxyphenoxyphthalonitrile is mixed with an organic amine in a medium of an aprotic polar solvent, taken in a molar ratio from 1: 1 to 1: 1.2, followed by adding with stirring 0, 33 molar equivalents of phosphorus oxychloride, after mixing the resulting mixture is kept at room temperature for 3-24 hours, then the reaction mixture is separated from the organic amine salts, the solvent is evaporated and the product is isolated by recrystallization from methanol. 3. Способ по п. 2, характеризующийся тем, что в качестве апротонного полярного растворителя используют тетрагидрофуран, толуол, хлорбензол, хлороформ или диоксан.3. The method according to claim 2, characterized in that tetrahydrofuran, toluene, chlorobenzene, chloroform or dioxane are used as the aprotic polar solvent. 4. Способ по п. 2, характеризующийся тем, что в качестве органического амина используют триэтиламин, диизопропилэтиламин, метилимидазол или пиридин.4. The method according to claim 2, characterized in that triethylamine, diisopropylethylamine, methylimidazole or pyridine are used as the organic amine. 5. Способ по п. 2, характеризующийся тем, что отделение проводят фильтрацией на стеклянном пористом фильтре, декантацией или экстракцией водой.5. The method according to claim 2, characterized in that the separation is carried out by filtration on a porous glass filter, decantation or extraction with water. 6. Композиция связующего, предназначенная для изготовления полимерного композиционного материала (ПКМ) или препрегов для ПКМ, включающая трифункциональный мономер по п. 1 и инициатор полимеризации (отвердитель), выбранный из ароматических диаминов или бисфенолов, имеющих температуру кипения при вакууме 0.1 мм рт ст. не менее 180°С, взятый в количестве от 1 до 20 масс. % от общей массы мономера.6. Composition of a binder intended for the manufacture of a polymer composite material (PCM) or prepregs for PCM, including a trifunctional monomer according to claim 1 and a polymerization initiator (hardener) selected from aromatic diamines or bisphenols having a boiling point under vacuum of 0.1 mm Hg. not less than 180 ° C, taken in an amount from 1 to 20 mass. % of the total weight of the monomer. 7. Композиция по п. 6, характеризующаяся тем, что в качестве инициатора полимеризации используют 3,3'-диаминодифенилсульфон, 4,4'-диаминодифенилсульфон или бисфенол А, бисфенол С.7. A composition according to claim 6, characterized in that 3,3'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-diaminodiphenylsulfone or bisphenol A, bisphenol C are used as the polymerization initiator. 8. Композиция связующего, предназначенная для изготовления полимерного композиционного материала (ПКМ) или препрегов для ПКМ, включающая трифункциональный мономер по п. 1, взятый в количестве от 20 до 80% масс. от общей массы фталонитрильных мономеров, а также дифункциональный фталонитрильный мономер общей формулы (III):8. Composition of a binder intended for the manufacture of a polymer composite material (PCM) or prepregs for PCM, including the trifunctional monomer according to claim 1, taken in an amount from 20 to 80% of the mass. from the total mass of phthalonitrile monomers, as well as difunctional phthalonitrile monomer of general formula (III):
Figure 00000022
Figure 00000022
где X представляет собой двухвалентный заместитель, выбранный из группы
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000025
Figure 00000026
where X is a bivalent substituent selected from the group
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000025
Figure 00000026
где R представляет собой незамещенное бензольное кольцо, взятый в количестве от 80 до 20% масс. от общей массы фталонитрильных мономеров, а также инициатор полимеризации (отвердитель), взятый в количестве от 1 до 17 масс. % от общей массы полимеризуемой смеси, выбранный из ароматических диаминов или бисфенолов, имеющих температуру кипения при вакууме 0.1 мм рт ст. не менее 180°С.where R represents an unsubstituted benzene ring, taken in an amount from 80 to 20% of the mass. from the total mass of phthalonitrile monomers, as well as a polymerization initiator (hardener), taken in an amount from 1 to 17 mass. % of the total mass of the polymerized mixture, selected from aromatic diamines or bisphenols having a boiling point under vacuum of 0.1 mm Hg. not less than 180 ° C. 9. Композиция по п. 8, характеризующаяся тем, что в качестве инициатора полимеризации используют 3,3'-диаминодифенилсульфон, 4,4'-диаминодифенилсульфон или бисфенол А, бисфенол С.9. A composition according to claim 8, characterized in that 3,3'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-diaminodiphenylsulfone or bisphenol A, bisphenol C are used as the polymerization initiator. 10. Способ отверждения композиции связующего по любому из пп. 6-8, характеризующийся тем, что включает стадии, на которых осуществляют дегазацию связующего в условиях вакуума при перемешивании при температуре 150-180°С, нагревают полученный дегазированный материал до температуры 180-200°С и выдерживают до отверждения в течение 4-12 часов, после чего полученный продукт окончательно отверждают путем нагревания до 375±5°С со скоростью 5-10°С/ч и выдерживают при этой температуре 6-12 ч, затем охлаждают до комнатной температуры со скоростью остывания не более 5°С/мин.10. A method of curing a binder composition according to any one of claims. 6-8, characterized in that it includes the stages at which the binder is degassed under vacuum with stirring at a temperature of 150-180 ° C, the resulting degassed material is heated to a temperature of 180-200 ° C and held until curing for 4-12 hours , after which the resulting product is finally cured by heating to 375 ± 5 ° C at a rate of 5-10 ° C / h and kept at this temperature for 6-12 hours, then cooled to room temperature with a cooling rate of no more than 5 ° C / min.
RU2019145185A 2019-12-30 2019-12-30 Trifunctional phthalonitrile monomer, method for production thereof and binder-based composition thereof RU2744165C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019145185A RU2744165C1 (en) 2019-12-30 2019-12-30 Trifunctional phthalonitrile monomer, method for production thereof and binder-based composition thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019145185A RU2744165C1 (en) 2019-12-30 2019-12-30 Trifunctional phthalonitrile monomer, method for production thereof and binder-based composition thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2744165C1 true RU2744165C1 (en) 2021-03-03

Family

ID=74857430

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019145185A RU2744165C1 (en) 2019-12-30 2019-12-30 Trifunctional phthalonitrile monomer, method for production thereof and binder-based composition thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2744165C1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2580927C1 (en) * 2014-10-24 2016-04-10 Закрытое акционерное общество "Институт новых углеродных материалов и технологий" (ЗАО "ИНУМиТ") Organosilicon fragment modified phthalonitrile monomer, method for production thereof, binder based theron and prepreg

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2580927C1 (en) * 2014-10-24 2016-04-10 Закрытое акционерное общество "Институт новых углеродных материалов и технологий" (ЗАО "ИНУМиТ") Organosilicon fragment modified phthalonitrile monomer, method for production thereof, binder based theron and prepreg

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Yakovlev, M. V. et al, Reactive & Functional Polymers, 2020, 146, 104409, 1-7. S.B. Sastri et al, "Phthalonitrile-carbon fiber composites", Polymer Composites, 1996, 17, 816-822. *
Химическая Энциклопедия под ред. И.Л. Кнунянца, т. 2, 1990, изд-во "Советская Энциклопедия", Изомерия, стр. 187-189. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101840506B1 (en) Benzoxazine resins
US4691025A (en) Bismaleimides and prepreg resins therefrom
US9527962B2 (en) Phosphorous-containing compounds and their preparation process and use
CN109923149B (en) polymerizable composition
JPH0529350B2 (en)
KR101995727B1 (en) Phthalonitrile resin
US10870728B2 (en) Phthalonitrile resin
KR20160137131A (en) Phthalonitrile compound
RU2646605C2 (en) Multifunctional benzoxasines and composite materials including specific compoundings
RU2744165C1 (en) Trifunctional phthalonitrile monomer, method for production thereof and binder-based composition thereof
JP2018530515A (en) Alkenylphenoxy substituted 1,1-diphenylethylene, process for preparing it and use thereof
JP7046915B2 (en) Asymmetrically substituted bis-alkenyl diphenyl ethers and their manufacture and use
EP3546496B1 (en) Compound
CN108137458B (en) [ (2-ethoxy-5-trans-1-propen-1-yl) -phenoxy ] -end-capping compounds
KR102818598B1 (en) Thermal curable resin composition and phenol resin composition prepared therefrom
KR20180074043A (en) Phthalonitrile resin
Relles et al. Dichloromaleimide chemistry. IV. Preparation of poly (maleimide–ethers) from the reaction of bisdichloromaleimides with bisphenols
KR101985800B1 (en) Phthalonitrile compound
JP2003313288A (en) Fluorine-containing copolymer, process for producing the same, and optical resin
KR20160137132A (en) Phthalonitrile compound
JP2006298992A (en) Oxetaneated novolac resin
HK1254378B (en) [(2-ethoxy-5-trans-1-propen-1-yl)-phenoxyl]-terminated compounds
KR20190033992A (en) Phthalonitrile resin
JPH03258819A (en) Curable resin composition

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20211025