Разновидности инженерных пластиков. Полиарилэфирсульфоны (PAES). Часть 3

Отделение полимера от растворителя может быть достигнуто несколькими способами. Можно использовать коагуляцию полимера путем контактирования раствора полимера с нерастворителем с последующей фильтрацией, промывкой и сушкой порошка смолы, который затем экструдируют в расплаве через экструдер для образования гранул. Другим способом извлечения является лиофилизация реакционной среды с последующей экстракцией растворителя из полимера подходящим низкокипящим экстракционным растворителем, таким как ацетон. Обе эти схемы восстановления пригодны для промышленного производства. Удаление растворителя путем прямого удаления летучих веществ в экструдере с вакуумной вентиляцией также возможно при условии, что растворитель имеет хорошую термическую стабильность и его температура кипения достаточно низкая. Описанная выше химия ароматического нуклеофильного замещения является наиболее жизнеспособным путем производства сульфоновых полимеров в промышленном масштабе на сегодняшний день.

За эти годы были разработаны другие способы синтеза сульфоновых полимеров, и они будут кратко затронуты в этой части для полноты картины. Вариант химии вытеснения ароматических нуклеофилов, описанный выше, использует катализируемую хлоридом меди поликонденсацию ароматического дигидроксисоединения с двухвалентным ароматическим дибромдиарильным соединением. Этот способ имеет то преимущество, что дибромдиарильное соединение не обязательно должно активироваться сульфоновой группой. Таким образом, этот путь можно использовать для сополимеров и терполимеров, которые включают сульфоновый фрагмент вместе с другими несульфансодержащими повторяющимися звеньями. Этот путь синтеза широко известен как синтез Ульмана. Один из ранних и хорошо документированных способов получения полиарилэфирсульфонов включает использование электрофильного процесса полимеризации Фриделя-Крафтса. Впервые примененный к PES, этот путь синтеза включал реакцию бис (4-хлорсульфонилфенил) эфира в молярном соотношении 1: 1 с дифениловым эфиром. Альтернативно, может быть использован синтез одного мономера Фриделя-Крафтса, начиная с 4-хлорсульфонилдифенилового эфира в качестве единственного мономера.

Высокомолекулярный полимер получали обработкой 4,4′-ди (1-нафтокси) дифенилсульфонона и 4,4′-ди (нафтокси) бензофенона хлоридом железа. Эквимолярные количества кислоты Льюиса были использованы для осуществления полимеризации. Этот путь синтеза ограничен по объему и полезности, так как он применим только к мономерам на основе нафтокси и другим системам, которые могут подвергаться реакции Шолля. Три сульфоновых полимера, которые чаще всего используются в коммерческих применениях, имеют несколько структурных общих черт, которые объясняют уникальные свойства этого семейства смол. Ключевой характеристикой, общей для всех трех сульфоновых полимеров, является резонансная диарилсульфоновая группа. Поскольку сера находится в своем наивысшем состоянии окисления, сульфоновая группа находится в пара-положении, и из-за высоких энергий диссоциации связи ароматического основания эти полимеры проявляют выдающуюся термическую стабильность и устойчивость к окислению. Эта функция может быть реализована как во время обработки расплава, так и в условиях конечного использования при высоких температурах. Сульфоновые полимеры можно обрабатывать в расплаве при температуре до +400 °C без какого-либо значительного разрушения.

Они могут использоваться в различных условиях при температуре от +150 до +190 °C непрерывно в течение продолжительного времени. Эфирная связь, которая является общей для сульфоновых полимеров, придает гибкость цепи, что обеспечивает механическую прочность и привлекательные реологические свойства расплава для изготовления термопластов. Химическая стабильность ароматической эфирной связи и сульфоновых фрагментов способствует устойчивости к гидролизу и химическому воздействию кислот и оснований. Такое поведение позволило достичь успеха сульфоновым полимерам в многочисленных медицинских и пищевых областях применения. Ароматическая природа полимерных цепей обеспечивает высокую прочность и жесткость наряду с хорошей пластичностью даже при повышенных температурах использования. Хотя сульфоновые смолы обладают многими общими свойствами, они весьма различны из-за разнообразия бисфенолов, которые можно использовать для их синтеза. Одно конкретное изменение, которое может быть сделано, заключается в стекловании материала. Перечень марок бисфенолов с температурами стеклования Tg полученных полимеров можно найти в справочной литературе. Здесь же заметим, что молекулярная структура полисульфона очень тесно связана с его физическими свойствами, о которых подробнее поговорим в следующей части.