АРОМАТИЧЕСКИЕ ПОЛИАРИЛЕНЭФИРКЕТОНЫ БЛОЧНОГО СТРОЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

678.674(043)

Х.З. Цокиева, Х.И. Фаргиева, Р.Ч. Бажева АРОМАТИЧЕСКИЕ ПОЛИАРИЛЕНЭФИРКЕТОНЫ БЛОЧНОГО СТРОЕНИЯ

Получены полиариленэфиркетоны блочного строения и изучены строение и некоторые физико-механические свойства. Благодаря комплексу высоких эксплуатационных характеристик данные полиариленэфиркетоны могут найти широкое применение в качестве термо - и химстойких полимерных материалов конструкционного и пленочного назначения.

Ключевые слова: полиариленэфиркетон, акцепторно-каталитической поликонденсация, термостойкость, теплостой-кость,высокотемпературны поликонденсация.

Полиариленэфиркетоны (ПАЭК) являются конструкционными термопластами специального назначения и относятся к материалам для высоких технологий. Они известны своими уникальными физико-механическими характеристиками, термо-, теплостойкостью, хорошими электрофизическими свойствами, способностью выдерживать высокие механические нагрузки в широком интервале температур (от минусовых до повышенных), минимальным дымообразованием при горении, высокими диэлектрическими свойствами, хорошей износостойкостью и стойкостью к гидролизу. По этим показателям они значительно превосходит многие другие термопласты [1-4]. ПАЭК обладают хорошим сопротивлением сдвигу и ползучести, стойки в среде кислот, щелочей, алифатических и ароматических растворителей. Учитывая ценные свойства данного класса полимеров, актуальна задача совершенствования способов синтеза и регулирования свойств этих полимеров.

Процесс синтеза ПАЭК проводили в две стадии. На первой стадии методом высокотемпературной поликонденсации получали олигокетоны на основе 3,3-бис-(4-гидроксифенил)фталида различной степени конденсации (п=1-20) с концевыми гидроксильными группами по схеме:

HO

■Na

На второй стадии методом акцепторно-каталитической поликонденсации в среде 1,2-дихлорэтана на основе полученных олигокетонов и дихлорангидридов фталевых кислот, взятых в эквимольных соотношениях, получали соответствующие полимеры. В качестве акцептора-катализатора использовали двойной избыток триэтиламина по отношению к олигокетонам. Полимеры получаются с количественным выходом и высокими значениями приведенной вязкости.

+

© Цокиева Х.З., Фаргиева Х.И., Бажева Р.Ч., 2016.

Вестник магистратуры. 2016. № 5(56). Т. II

ISSN 2223-4047

Полученные ПАЭК имели следующее структуру:

(IVе-0

0 е

ПАЭК хорошо растворимы во многих органических растворителях, в том числе и в легколетучих.

Исследование термомеханических свойств полиэфиркетонов показало, что в ряду полимеров с ростом степени конденсации исходных олигокетонов наблюдается заметное повышение Тс и Ттек. Введение в качестве мостиковой группы объемных кардовых группировок в структуру ПАЭК, как и следовало ожидать, повышает Тс и Ттек последних.

Полученные результаты по термостойкости показывает, что полиариленэфиркетоны характеризуются высокими показателями термостойкости в атмосфере воздуха. Для всех образцов полимеров начало деструктивного процесса начинается при температуре выше 4000 С. Полученные ПАЭК исследованы на стойкость к агрессивным средам (таблица).

Таблица

Зависимость изменения массы образцов от времени экспозиции

m

Исходный олигомер Время экспозиции c ^105 Изменение массы, %

H2SO4 10% H2SO4 30% HCl конц. NaOH 10% NaOH 50%

0,864 0,72 0,87 0,74 0,44 0,57

ОК-1Ф 1,728 3,456 1,34 2,64 1,30 2,88 1,75 3,17 2,00 -0,09 -0,66 -2,90

13,824 2,69 2,60 3,20 -1,34 -17,63

0,864 0,43 0,61 0,80 0,50 0,72

ОК-10Ф 1,728 1,13 1,10 1,55 2,13 -0,17

3,456 2,00 1,97 2,58 0,11 -0,20

13,824 2,05 1,99 2,60 -0,94 -10,98

0,864 0,24 0,50 0,71 0,63 0,34

ОК-20Ф 1,728 3,456 0,95 1,53 1,01 1,46 1,65 2,00 1,79 1,37 -0,63 -0,28

13,824 1,58 1,51 2,01 -0,07 -8,88

где ОК-1Ф, ОК-10Ф, ОК-20Ф - олигокетоны на основе фенолфталеина со степенями конденсации n=1, 5, 10 и 20 соответственно.

Как видно из результатов, ПАЭК проявляют хорошую стойкость в разбавленных растворах серной кислоты, а также в концентрированной соляной кислоте, однако легко растворяются как в концентрированной, так и в разбавленной щелочи, что связано с содержанием в цепи ПЭК химически нестойких сложноэфирных связей. В 10%-ной серной кислоте за набуханием следует стабилизация массы, что свидетельствует об отсутствии растворимости, а тем более деструктивных процессов.

По огнестойкости синтезированные ПАЭК существенно не отличаются и значения кислородного индекса этих полиэфиров лежат в интервале 30,5-32,5%, что дает возможность утверждать, что данные ПЭК в атмосфере воздуха не будут гореть.

Вышеизложенные свойства полиэфиркетонов на основе различных олигокетонов и смеси дихло-рангидридов изо - и терефталевой кислот показывают, что эти полимеры, как в чистом виде, так и различные композиционные материалы на их основе, могут найти широкое применение в качестве термо - и химстойких полимерных материалов конструкционного и пленочного назначения.

Библиографический список:

1. Kharayev A.M., Bazheva R.C., Chayka A.A. Aromatic block-copolyethers as prospective heat resistant constructive materials: Polymers, Polymer Blends, Polymer Composites and Filled Polymers: Synthesis, Properties and Applications 2006. С. 115-120.

2. Kharayev A.M., Mikitaev A.K., Bazheva R.C., Zaikov G.E. The synthesis and properties of unsaturated halogen-containing poly (arylene ether ketone)s: Monomers, Oligomers, Polymers, Composites and Nanocomposites Research synthesis Properties and Applications. USA, 2009. С. 103-114.

3. Хараев А.М., Бажева Р.Ч., Керефова Л.Ю., Лукожев Р.В. Синтез и свойства ненасыщенных полиэфиркетонов блочного строения // Пластические массы. 2012. № 12. - С. 38-42.

4. Хараев А.М., Бажева Р.Ч., Лукожев Р.В. и др. Синтез и свойства полиариленэфиркетонов на основе некоторых производных хлораля // Пластические массы. 2014. № 5-6. - С. 24-28.

5. Хараев А.М., Бажева Р.Ч. Полиэфиркетоны: синтез, структура, свойства, применение (обзор). Пластические массы. 2013. № 8. - С. 13-19.

ЦОКИЕВА ХЯДИ ЗАКРЕЕВНА - магистрант института химии и биологии, Кабардино-Балкарский государственный университет, Россия.

ФАРГИЕВА ХАВА ИСМАИЛОВНА - магистрант института химии и биологии, Кабардино-Балкарский государственный университет, Россия.

БАЖЕВА РИМА ЧАМАЛОВНА - доктор химических наук, профессор кафедры органической химии и высокомолекулярных соединений, Кабардино-Балкарский государственный университет, Россия.