НАПРАВЛЕННЫЙ СИНТЕЗ ТЕРМО- И ТЕПЛОСТОЙКИХ ПОЛИАРИЛЕНЭФИРКЕТОНОВ, ОБЛАДАЮЩИХ КОМПЛЕКСОМ ЦЕННЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ

В. В. Шапошникова; С. Н. Салазкин

doi:10.6060/rcj.2023674.7

В. В. Шапошникова Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н.Несмеянова Российской академии наук
С. Н. Салазкин Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н.Несмеянова Российской академии наук

DOI: https://doi.org/10.6060/rcj.2023674.7

Ключевые слова: термопласты, полиариленэфиркетоны, кардовые полимеры, статистические сополимеры, поликонденсация, реакция нуклеофильного замещения

Аннотация

С целью получения полиариленэфиркетонов с комплексом заданных функциональных свойств (высокими термо-, теплостойкостью, механическими свойствами) выполнено исследование закономерностей поликонденсации, протекающей по механизму реакции нуклеофильного замещения активированного галогена в арилдигалогениде, при взаимодействии 4,4’-дифторбензофенона с дикалиевыми дифенолятами бисфенолов в N,N-диметилацетамиде. Изучено влияние продолжительности поликонденсации и концентрации реакционной смеси на молекулярную массу гомо- и сополиариленэфиркетонов в условиях: 1) эквимолярного и 2) неэквимолярного соотношения мономеров (избытке бисфенолов) и блокировании концевых фенольных групп монофункциональным реагентом - 4-фторбензофеноном. В случае сополимерных полиариленэфиркетонов установлено, что концентрация реакционной системы оказывает существенное влияние на скорость роста молекулярной массы синтезируемых полимеров в условиях эквимолярного соотношения мономеров - более высокая концентрация реакционной смеси С=1 моль/л по сравнению с С=0,5 моль/л обеспечивает более высокую скорость роста молекулярной массы. Получены гомо- и сополимеры с приведенной вязкостью до 2,4 дл/г (концентрация раствора 0,5 г/дл, хлороформ). Показана возможность эффективного регулирования молекулярной массы гомо- и сополимеров в условиях неэквимолярного соотношения мономеров в диапазоне значений приведенной вязкости от 0,3 до 0,75 дл/г.

Выявленные закономерности синтеза полиариленэфиркетонов открыли возможности для целенаправленного управления условиями синтеза, структурой и свойствами полимеров. В зависимости от молекулярной массы и наличия в основной цепи боковой циклической фталидной группы синтезированные гомо- и сополимеры обладают температурой начала размягчения 155-230 °С, температурой начала разложения на воздухе более 450 °С. ПАЭК образуют прочные прозрачные пленки (в зависимости от значений молекулярной массы предел прочности при разрыве для гомо-ПАЭК составляет 80-105 МПа, для со-ПАЭК - 70-90 МПа, модуль высокоэластичности - 2·10³ МПа). Полученные полимеры обладают комплексом ценных функциональных свойств и перспективны для получения материалов, работоспособных в экстремальных условиях.

Литература

Rao V.L. J. Macromol. Sci. Part C. 1995. V. 35. N 4.

P. 661–712. DOI: 10.1080/15321799508021753.

Kemmish D. Update on the technology and applications of polyaryletherketones. - Shawbury: Smithers Rapra Technology. 2010. 142 p.

Sabu T., Visakh P.M. Handbook of engineering and speciality thermoplastics: Volume 3: polyethers and polyesters. - Hoboken, New Jersey: John Wiley and Sons. Inc.; Salem, Massachusetts: Scrivener Publishing LLC. 2011. 562 p.

Shaposhnikova V.V., Salazkin S.N. Russian Chemical Bulletin. 2014. V. 63. N 10. P. 2213–2223. DOI: 10.1007/s11172-014-0725-1.

Kawaguchi S., Morikawa A. High Performance Polymers. 2018. V. 30. N 1. P. 67–75. DOI: 10.1177/0954008316679493.

Zhao Z., Gu Y., Chao D., Liu X. European Polymer Journal. 2019. V. 116. P. 336–341. DOI: 10.1016/j.eurpolymj. 2019.04.026.

Salazkin S.N., Shaposhnikova V.V. Polymer Science, Series C. 2020. V. 62. N 2. P. 111–123. DOI: 10.1134/S18112382 20020125.

Shaposhnikova V.V., Salazkin S.N. Russian Chemical Bulletin. 2022. V. 71. N 2. P. 212–219. DOI: 10.1007/s11172-022-3399-0.

Samoryadov A.V., Lukashenko E.D., Kalugina E.V., Shaposhnikova V.V. Ros. Khim. Zh. 2021. V. 65. N 3. P. 79–84.

Ponomarev A.F., Koshelev A.V., Ilyasov V.H., Lachinov A.N., Salazkin S.N., Shaposhnikova V.V., Sharapov D.S., Kornilov V.M. Polymer Science, Series C. 2009. V. 51. N 7. P. 1300–1305.

Shaposhnikova V.V., Tkachenko A.S., Zvukova N.D., Peregudov A.S., Klemenkova Z.S., Salazkin S.N., Ponomarev A.F., Il’yasov V.K., Lachinov A.N. Russian Chemical Bulletin. 2016. V. 65. N 2. P. 502–506. DOI: 10.1007/s11172-016-1329-8.

Lachinov A.N., Karamov D.D., Galiev A.F., Lachinov A.A., Yusupov A.R., Shaposhnikova V.V., Salazkin S.N., Chebotareva A.B. Applied Sciences. 2023. V. 13. N 6. Paper N 3684. DOI: 10.3390/app13063684.

Krasnov A.P., Askadskii A.A., Goroshkov M.V., Shaposhnikova V.V., Salazkin S.N., Naumkin A.V., Sorokin A.E., Solov’eva V.A. Doklady Chemistry. 2018. V. 479. N 2. P. 58–63. DOI: 10.1134/S0012500818040080.

Goroshkov M.V., Shaposhnikova V.V., Askadsky A.A., Blagodatskikh I.V., Naumkin A.V., Salazkin S.N., Krasnov A.P. Journal of Friction and Wear. 2018. V. 39. N 2. P. 114–120. DOI: 10.3103/S1068366618020058.

Goroshkov M.V., Krasnov A.P., Shaposhnikova V.V., Salazkin S.N., Lyubimova A.S., Naumkin A.V., Polunin S.V., Bykov A.V. Journal of Friction and Wear. 2019. V. 40. N 6. P. 515–520. DOI: 10.3103/S1068366619060102.

Chebotareva А.B., Untila G.G., Kost Т.N., Stepanov А.S., Salazkin S.N., Shaposhnikova V.V. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2017. V. 165. P. 1–8. DOI: 10.1016/j.solmat.2017.02.025.

Chebotareva A.B., Untila G.G., Kost T.N., Stepanov A.S., Salazkin S.N., Shaposhnikova V.V. Solar Energy. 2019. V. 193. P. 828–836. DOI: 10.1016/j.solener.2019.10.027.

Chebotareva A.B., Kost T.N., Stepanov A.S., Salazkin S.N., Shaposhnikova V.V. Russian Chemical Bulletin. 2022. V. 71. N 2. P. 368–373. DOI: 10.1007/s11172-022-3421-6.

Lachinov A.N., Karamov D.D., Galiev A.F., Salazkin S.N., Shaposhnikova V.V., Kost T.N., Chebotareva A.B. Polymers. 2023. V. 15. Paper N 928. DOI: 10.3390/polym15040928.

Shaposhnikova V.V., Salazkin S.N., Sergeev V.A., Blagodatskikh I.V., Dubrovina L.V., Sakunts A.A., Pavlova St.- S.A. Izv. RAN. Ser. Khim. 1996. N 10. P. 2526-2530.