СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПОЛИЭФИРНАФТОИЛЕНБЕНЗИМИДАЗОЛОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПОЛИНИТРОЗАМЕЩЕНИЯ
Аннотация
Не описанные ранее растворимые полиэфирнафтоиленбензимидазолы получены взаимодействием бис(нитронафтоиленбензимидазол)ариленов с бис-фенолами с использованием реакции нуклеофильного полинитрозамещения. Осуществлен синтез и исследованы влияния вводимых «мостиковых» гибких простых эфирных, дихлорэтиленовых и карбонильных групп между фенильными ядрами центральных фрагментов макромолекул на растворимость, термические и прочностные свойства синтезированных полимеров. Улучшение плавкости и растворимости полинафтоиленбензимидазолов без существенного влияния на термические и прочностные характеристики достигается введением в них нафтилимидных циклов в сочетании с гибкими „мостиковыми” фрагментами в макромолекулы целевых полимеров. Исходные бис(нитронафтоиленбензимидазол)арилены были получены на основе (3 или 4-нитронафталевого ангидрида) и бис(о-фенилендиаминов), являющихся производными хлораля. В этом аспекте синтезированные нами бис(о-фенилендиамины) и бис(нитронафтоиленбензимидазол) арилены являются уникальными как по доступности сырья, так и по цене. Бис(нитронафтоиленбензимидазол)арилены были получены взаимодействием двух молей (3 или 4-нитронафталевого ангидрида) с одним молем бис(о-фенилендиамина) в условиях высокотемпературной каталитической циклоконденсации в среде органических растворителей. Все реакции синтеза бис(нитронафтоиленбензимидазол)ариленов протекали гомогенно и приводили к получению хорошо зациклизованных динитросоединений. В качестве сомономера бис(нитронафтоиленбензимидазол)ариленам при синтезе полиэфирнафтоиленбензимидазолов использовали бис-фенолы, содержащие также гибкие «мостиковые» группы между фенильными ядрами. Синтез полиэфирнафтоиленбензимидазолов осуществляли взаимодействием бис(3 или 4-нитронафтоиленбензимидазол)ариленов с бис-фенолами в мягких условиях в среде диметилсульфоксиде или его смеси с толуолом при температуре 70 °С в течение 2 ч в абсолютно сухой среде. Полученные композиционные полимеры хорошо растворялись в диполярных апротонных растворителях и имели достаточно широкий интервал между температурами активной деструкции и температурами размягчения (~250-260 °С). Анализ первичных термических характеристик полученных полимеров показал, что они характеризуются сравнительно высокими температурами деструкции (510-550 ºС). Полиэфирнафтоиленбензимидазолы аморфны: это обстоятельство в сочетании с содержанием в макромолекулах большого количества гибких и «шарнирных» группировок определяют их повышенную растворимость в хлорированных и фенольных растворителях. Значительная разница между температурой размягчения и температурой активной деструкции определяет возможность их переработки в изделия методом литья под давлением. Анализ огнестойкости полимеров показал, что наибольший кислородный индекс у полимеров, где в макромолекулах содержится больше дихлорэтиленовых групп (КИ= 62), а наименьший - у полимеров с большим содержанием кислорода (КИ= 38,3).
Литература
Korshak V.V., Rusanov A.L., Berlin A.M., Polina, T.V., Solomatin G.G. Polynaphthoylenbenzimidazoles based on 1,1'-bis-naphthyl-4,4 ', 5,5', 8,8 '- hexacarboxylic acid. Vysokomol. Soed. 1982. V. 23. N 1. P. 42-44 (in Russian).
Jedlinski Z.J. Synthesis of polynaphthylenebenzimidazoles containing ether linkages. Macromol. Chem. Suppl. 1984. V. 7. P. 17.
Koumykov R.M., MikitaevA.K., Rusanov A.L. The novel polynaphthyimides of improved on the basis of derivatives from chloral and dichlordiphenyltrichlorethane. In: Success in Chemistry and Biochemistry. Ed. by: G.E. Zaikov. NY: J. Nova Science Publishers. Inc. 2009. P. 521-528.
Kumykov R.M., Mikitaev A.K., Rusanov. A.L. New polinaftilimidy with improved processability into products based on chloral derivatives. Materialovedenie. 2008. N 2. P. 34-37 (in Russian).
Kumykov R.M., Mikitaev A.K., Rusanov A.L. New soluble thermo- and fireresistant polyheteroarylenes. M.: Izd-vo RKhTU. 2007. 224 p. (in Russian).
Kumykov R.M., Mikitaev A.K., Rusanov A.L. New arylenes bis- (naphthalic anhydrides) and polynaphtoylen-benzimidazoles with improved processability into products based on them. Plastmassy. 2008. N 6. P. 21-23 (in Russian).
Kumykov, R.M., Mikitaev, A.K., Rusanov, A.L. New polyetherimides based on diamino dichlor arylenes with improved processability into products. Materialovedenie. 2008. N 6. P. 20-23 (in Russian).
Kumykov R.M., Rusanov A.L. Polynaphthiylene benzimidazoles based on aromatic tetraamines derived from chloral. Sovremen. naukoemk. Tekhnol. RAE. 2005. N 3. P. 35-39 (in Russian).
Kumykov R.M., Vologirov A.K. Aromatic dinitro derivatives of chloral as monomers for the synthesis of polyesters and polyheteroarylenes. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2018. V. 61. N 2. P. 4-14 (in Russian).
Ittiev A.B., Kumykov R.M. Production of new polyether-phthalimides using nucleophilic polynitrosubstitution reactions. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2019. V. 62. N 1. P. 78-84 (in Russian).
Damaceanu M-D., Bruma M., Ronova A. Effect of Conformatioal Parameters on Thermal Properties of Some Poly(oxadiasole-naphthilimides. Iran. Polymer J. 2011. V. 20. N 1. P. 29-40.
Taduri Rajiah, Komambur V.R. Chary, Kamaraju Sita Rama Rao, Ramisetti Negesvara Rao. Synthesis of 3-nitrophthalic acid oxidation of 1-nitronaphtholene using γ- alumina supported ceria (IV) as a catalust. Rayal Soc. Chem. 2002. N 4. P. 210-212.
Kumykov R.M., Bulycheva E.G., Rusanov A.L., Mik-itaev A.K. Simple aromatic polyethers and polyether ketones based on dinitro derivatives of chloral. Plastmassy. 2008. N 3. P. 22-24 (in Russian).
Kumykov R.M., Ittiev A.B., Rusanov A.L. Aroilenebis (naphthalic anhydrides) containing structural elements that determine the solubility of polyheteroarylenes based on them. Sovrem. Naukoemk. Tekhnol. Khim. nauki. RAE. 2004. N 1. P. 88-89 (in Russian).
Kumykov R.M., Vologirov A.K. Soluble, thermo - and agnostica polyetheretherketone.Lambert Academic Publishing. 2018. 152 p. (in Russian).
Jouanneau J., Gonon L., Gebel G., Martin V., Mercier R. Synthesis and characterization of ionic conducting sulfonated polybenzimidazoles. J. Polymer Sci. A. 2010. V. 48. N 8. P. 1732-1742.
Gulledge A.L., Bin Gu, Benicewicz B.C. A new sequence isomer of AB-polybenzimidazole for high-temperature PEM fuel cells. J. Polymer Sci. A. 2012. V. 50. N 2. P. 306-313.
Abadie M.J.M., Rusanov A.L. Processable Aromatic Polyimides Based on Non-traditional Raw Materials. Practikal Guide to Polyimides Shwbury: Rapra. England. 2007. P. 1-12.
Buzin M.I., Vasilyev V.G., Nikiforova G.G., Belomoina N.M., Bulycheva E.G., Papkov V.S. Sulfonated polynaph-thoylenbenzimidazole and its modification with an alkali metal cation. DAN. 2014. V. 458. N 4. P. 426-429 (in Russian).
Buzin M.I., Vasilyev V.G., Nikiforova G.G., Belomoina N.M., Bulycheva E.G., Yablokov M.Yu., Krasovsky V.G., Papkov V.S. Coatings based on sulfonated polynaph-toylenbenzimidazole containing potassium, calcium and zinc ions. DAN. 2016. V. 471. N 4 P. 446-449 (in Russian).
Leikin A.Yu., Okatova O.V., Ulyanova N.N., Sazanov Yu.N., Rusanov A.L., Likhachev D.Yu. New benzimidazol-2-yl substituted polybenzimidazoles: synthesis, properties and hydrodynamic characteristics. Vysokomol. soed. 2009. V. 51. N 3. P. 537-542 (in Russian).
Leikin A.Yu., Rusanov A.L., Begunov P.S., Fomenkov A.I. Synthesis and properties of poly-2- (4'-oxyphenylene) -5-benzimidazole and proton-conducting membranes based on it. Vysokomol. soed. 2009. V. 51. N 7. P. 1264-1268 (in Russian).
