Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

Разновидности инженерных пластиков. Полиарилэфирсульфоны (PAES). Часть 3

20 мая 2020
Разновидности инженерных пластиков. Полиарилэфирсульфоны (PAES). Часть 3

Альтернативный путь синтеза PES начинается с частичного гидролиза DCDPS с образованием 4-гидрокси-4'-хлордифенилсульфонона с последующей реакцией этого единственного бифункционального полимера в присутствии карбоната калия или гидроксида калия с образованием PES. Несмотря на достаточную технологичность, этот путь получения PAES не приобрел коммерческой значимости из-за сложности процесса и невозможности получить промежуточное соединение с достаточно высоким выходом и высокой чистотой, чтобы иметь коммерческую жизнеспособность.

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.

Разновидности инженерных пластиков. Полиарилэфирсульфоны (PAES). Часть 3

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.

Разновидности инженерных пластиков. Полиарилэфирсульфоны (PAES). Часть 3

Метод Фриделя-Крафтса для производства сульфоновых полимеров короткое время использовался на коммерческой основе в 1960-х годах, но был быстро оставлен из-за ряда ограничений. Помимо того, что он является сложным с точки зрения производства, этот путь синтеза дает полимеры, которые не всегда являются линейными или пара-связанными. Катализируемое никелем сочетание ароматических дигалогенидов представляет собой путь синтеза, который можно использовать для получения сульфоновых полимеров, содержащих фенилфенильную связь в их основной цепи, таких как PPSF. Это двухстадийный синтез, который начинается с образования промежуточного соединения ароматического дихлорида, которое обладает структурными особенностями, необходимыми для получаемого полимера. Затем этот ароматический дихлорид самореагирует в присутствии NiO, трифенилфосфина и цинка с образованием полимера, который содержит бифенильные или терфенильные звенья как часть повторяющегося звена основной цепи. Этот метод синтеза документирован в литературе применительно к синтезу PPSF. Окислительное сочетание ароматических соединений с помощью реакции Шолля также было успешно применено для синтеза полиарилэфирсульфона.

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.

Разновидности инженерных пластиков. Полиарилэфирсульфоны (PAES). Часть 3

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.

Разновидности инженерных пластиков. Полиарилэфирсульфоны (PAES). Часть 3

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.

комментарии
Комментариев нет

Прежде, чем Вы сможете добавить свой комментарий, он будет проверен администратором.
вернуться назад