Способ получения эластичных и негорючих пенополиимидов

(1 з) А 1 51) 6 С 08 Л 9/00 г) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 4 ОО ЭЛАСТИЧ- ПОЛИИМИКомитет Российской Федераци по патентам и товарным знакам к авторскому свидетельств(71) Институт высокомолекулярных соединений АН СССР, Научно-производственноеобъединение Государственный институтприкладной химии"(19) Я 5 (и) 1824886 найти применение при изготовлении материалов для внутренней отделки разнообразных транспортных средств и там, где существуют повышенные требования к безопасности движения и одновременно комфортности. Сущность: для получения эластичных и негорючих пенополии мидов осуществляют взаимодействие тетракарбоновой кислоты или ее диангидрида с водным раствором низшего алифатического спирта, при нагревании, добавление при комнатной температуре смеси 4,4-диаминодифенилметана и 4,4-диаминодифенилсульфона, взятых в мольном соотношении 0,8-0,2:0,2-0,8, поверхностно- активного вещества и последующей термообработки и вспенивания измельченного продукта реакции, 1 табл.Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, а именно к технологии получения эластичных и негорючих пенополиимидов.Изобретение может найти применение при изготовлении материалов для внутренней отделки разнообразных транспортных средств, там, где существуют повышенные требования к безопасности движения и, одновременно, к комфортности.Перечень сокрашений:АБи Х- поверхностно-активные вещества (ПАВ), неионогенные фторированные полиалкиленовые сополимеры, производимые в США фирмой Дюпон де Немур. Строение этих ПАВ в научной, рекламной, фирменной литературе не раскрыто.ЧАС, ЧАС, - ПАВ отечественного производства (ТУ 6-02-2-817-84).ЧАСотносящиеся к классу термостойких катионных фторсодержащих ПАВ; вещества, имеющие амидную связь с молекулой; молекулярная масса (ММ) равна 625-670.ФАБ-ПАВ со структуройо с 11 Г-СГ-СГ -О-)-СН -СН-СН ) -Н(СН )В. г г гз ззСНО 1 Ч,ГВг, ММ - 657,2Относится к классу термостойких катионных фторсодержаших ПАВ.Целью изобретения является увеличение теплостойкости пенополиимидов при сохранении высоких эксплуатационных характеристик.Эта цель достигается способом получения эластичных и негорючих пенополиимилов, который реализуется совокупностью следующих существенных признаков: 3,3, 4,4-бензофенонтетракарбоновую кислоту или ее диангилрид растворяют в избытке смеси метанола с водой (10:1) при кипячении. К охлажленному до комнатной температуры раствору продукта взаимодействия тетракарбоновой кислоты или ее диангидрида с метанолом добавляют порциями два ароматических диамина в эквимолярном количестве по отношению к тетракарбоновой кислоте. В качестве ароматических диаминов используют 4,4 -диаминодифенилметан и 4,4 -диаминодифенилсульфон. Мольные количества ароматических диаминов составляют: 4,4-диаминодифенилметан - 0,2-0,8; 4,4-лиаминолифенилсульфон - 0,8-0,2. К гомогенному раствору добавляют 0,5-10 ПАВ. В качестве ПАВ используют ЧАС, ЧАС, ЧАСи ФАБ. При комнатной температуре удаляют растворитель, остаток измельчают, сушат, Проводят вспенивание сухого измельченного продукта с нагреванием при 160-190 С. Вспененный материач имидизуют в инертной атмосфере при нагревании от 220 до 270 в течение 2-3 ч.Изобретение иллюстрируется следующими примерами (см. таблицу),П р и м е р 4. 322,24 г (1 моль) диангидрида 3, 3,4,4 -бензофенонтетракарбоновой кислоты при перемешивании и кипячении в течение 4 ч растворяют в 450 мл метанола, содержащего 10 об.;О воды, После охлаждения до комнатной температуры в раствор добавляют порциями 99,07 г (0,5 моля) 4,4 -диаминодифенилметана и 123,0 г (0,5 моля) 4,4-диаминодифенилсульфона и ведут перемешивание до полного растворения. Эта операция занимает 40-50 мин. В полученный раствор добавляют 21,77 г (4 мас.) ЧАСи продолжают перемешивание 15 мин. После сушки в вакууме при комнатной температуре выход продукта 548 г (99от теорет.).Твердый остаток измельчают, помещают в форму и нагревают от 160 до 190 С 30 мин. При этом происходит вспенивание, Вспененный образец имидизуют в токе аргона при нагревании от 220 до 270 С 2-3 ч.Характеристики полученного пенополиимид даны в таблице.Примеры 2, 3, 5, 6, 13-15 выполнены в у(ловиях примера 4.В примерах 1 и 7 в реакцию вводят 1 моль одного ароматического лиамина: в примере 1 - 4,4-диаминодифенилсульфона, в примере 7 - 4,4-диаминодифенилметана.В примерах 8-10 в раствор вводят 0,1 0,54 и 2,04 ПАВ ЧАСсоответственно и поэтому перед вспениванием порошок нагревают при 80 С 10 мин,В примерах 11 и 12 используют 10, и 20 ПАВ ЧАСсоответственно.Примеры 16, 17 (базовый аначог) выполнены с использованием 0,5 и 2 мас. ЧАС; примеры 18, 19 (базовый аналог) выполнены с использованием 4 и 10 мас., ЧАС.Структура полученных пенополиимидов подтверждена с помощью ИК-спектроскопии ( - 1780 и 725 см, имидный цикл).Элементный аначиз образцов пенополиимидов показал соответствие полученных экспериментачьных данных теории.Физико-механические характеристики пенополиимидов (кажущуюся плотность, прочность при 25 и 65;, сжатия, модуль упругости при сжатии, остаточную деформацию после 75 ,-ного сжатия, температуру разрушения структуры), полученных соглас1824886 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ но изобретению, и базового аналога определялись по "Методическим указаниям по методам физико-механических испытании".Все полученные пенополиимиды термостойки и негорючи, т.е. горение не поддерживают, в пламени токсических веществ не выделяют.Все пенополиимиды обладают гомогенной среднеячеистой структурой, зафиксированной с помощью методов электронной или световой микроскопии,Анализ данных таблицы подтверждает достижение цели изобретения: реализация изобретения позволяет повысить теплостойкость пенополиимидов на 40-60 С по сравнению с базовым аналогом. Пенополиимиды, полученные в результате реализации изобретения, 260-284 С; базовый аналог 220-221 С.Данные таблицы свидетельствуют о том, что полученные пенополиимиды легкие, мягкие, эластичные. Так, полученные согласно изобретению пенополиимиды имеют: у=10,6-20 кг/и , г 25 Х=0,016-0,080 кг/смз гси.г 65 Х=0,07-0,39 кг/сигсй.Е 0,05-0,40 кг/см, г .;-4-0,5 г 2,76-7,69, что значительно лучше соответстз вующих значений для прототипа (у-.23 сг/м ,=30;4) так как известно, что, чем меньше ), о Е, я тем легче, мягче и эластчнее пенополиимид.По своим физико-механическим свойствам, полученные согласно изобретению Способ получения эластичных и негорючих пенополиимидов взаимодействием ароматической тетракарбоновой кислоты или ее ангидрида с водным раствором низшего алифатического спирта при нагревании с добавлением при комнатной температуре диамина и поверхностно-активного вещества, термообработкой и вспениванием сухого пенополиимиды не уступают характеристикам базового аналога:у=11,6-2 С,О кг/мзг 25/.=О, 020-0, 043 кг/емси.о 651=0, 1"-О, 40 к г/с мск.Е = 0,19-0,40 кг/см г.;О г 5,00-8,13.Данные таблицы подтверждают, что выход за пределы заявленных интервальных параметров (мольные количества ароматических диаминов; 4,4-диаминодифенилметан,2-0,8; 4,4-диаминозифенилсульфон - 0,8- 0,2) приводит к резкому ухудшению достигаемого эффекта:При введении в реакцию с 3,3, 4,4 -бензофенонтетракарбоновой кислотой или ее диангидридом эквимолярного количества 4,4 -диаминодифенилсульфона (пример 1 в таблице) или двух диаминов: 4,4 -диаминодифенилметана и 4,4 -диаминодифенилсульфона в соотношении 0,1:0,9 (пример 2 в таблице) - пены получаются хрупкими,При введении в реакцию с 3 3, 4,4 -бензофенонтетракарбоновой кислотой или ее диангидридом эквимолярного количества 4,4-диаминодифенилметана (пример 7) или двух диаминов: 4.4-днаминодифенилметана и 4,4-диаминодифенилсульфона в соотношении 0,9:0.1 (пример 6) -теплостойкость пенополиимидов падает в среднем на 50 С по сравнению с теплостойкостью пенополиимидов, полученных в результате реализации изобретения (примеры 3-5, 8-13),измельченного продукта реакции, отличающийся тем, что, с целью увеличения теплостойкости при сохранении высоких эксплуатационных свойств, в качестве диамина используют смесь 4,4-диаминодифенилметана и 4,4-диаминодифенилсульфона при мольном соотношении 0,8-0,2:0,2-0,8,, сч оЖФс сс щьс ЕФЯ й о о счт та аФ С Е Е Е Б Б с р с р Х Э з 1 о Е Я х Ф й о У т д Ф х Е д с Ф з с Рф х 1е сч о о с с о с счф о о с сч о ю ж ф сч сч сч сч сч сч сч сч сч в ф с ф с в о о ф в со в ц о о О Ф Фсчф сч о о о о о . - о осч с ц о о о ф о ГВО ЧГ Сф а- О О О О О О вчт о о е ф с г с ф с сч о о о о о о о о сч ф л а ф сч в о о о о о а а о о о о о о о о о о - о о о о о о о о сф Ф О (О 1 ф в1824886 ГЪ а С 5 Ь оТ счета .ао т аЕ,о о о о с ф слбав,д ос ,с,МТ М фвФ5 5 сб О сч сб О о О Т в с М сф) ю т сч сч о о о 0 Ясч5г ь оТ о о о о о о сТв 5С о о МЪ осо фй о о о О йффК5Ъ ье 8 Ю19 о съ М5 Т фМ о Ф, д, 5 осси с Ооф цМ 5 сЪ сч о о ТТ ойдоееее е 6 с О2 Б с О фв 5 Т в Х с сфъ ь (О (О (О С 1 сч сч сч сч о о - о % Оъ с о (О (О сЛ ЦЪ СО й ЦЪ ССЪ ОЪ ССЪ О О О О О О 21873, Москва съ сч о гъ а г сч о о о о о о ю Подписег. ЛР йй 040720ква, Раушская наб., 4/5 жковская наб., 24 стр. 2. ТШ а ф с а 55 ф а а 5 фв с%С оо 1 Т в 5 Ж йа Я (О 5 СТ 5 О а е С 5 а 1 ссоЖТ сСЪ5 счфф ч5 во1йО 5 в ф Т вв ТОСЕ ссс 5 й Т с Т в СФ вр 5 ф о л 5 Т% О 5 ф 75 а ЧТс Ф вс О 5 О ввл 55 а Т ф аа вслц Ьас .О 51 Т 1в ч 3у л св афм а