Введение к работе
ПО**) О
Актуальность проблемы
Благодаря уникальному сочетанию термических, физико-механических и других свойств, полиимидные материалы находят важное применение в высокотехнологичных отраслях, таких как авиационная, аэрокосмическая, электротехническая, электронная, автомобильная промышленность и др. При этом подавляющее число публикаций относится к исследованиям и разработке полиимидных материалов на основе ароматических мономеров Мономеры алифатического ряда для этих целей практически не используются.
В значительной степени это связано не с различием в термостойкости конечных продуктов, а с технологическими трудностями на стадии синтеза, препятствующими получению высокой молекулярной массы. Вследствие высокой основности аминогрупп в алифатических диаминах при получении из них полиимидов (ПИ) наблюдается образование нерастворимых солей полиамидокислот (ПАК), что приводит к ограничению роста цепи и, в большинстве случаев, к получению нерастворимых конечных продуктов. Этот недостаток характерен для синтеза ПИ с алифатическими фрагментами как традиционным двухстадийным способом - в амидных растворителях при 20С, так и одностадийной высокотемпературной циклополиконденсациеи в высококипящих инертных растворителях при 180-210С [1, 2]. Из литературных данных [3], посвященных синтезу адамантансодержащих алифатических ПИ, известно, что растворимые и перерабатываемые ПИ этого ряда можно получить только при использовании шарнирного диангидрида или диангидрида кардового строения. Из-за указанных трудностей синтеза и переработки ПИ на основе алифатических диаминов не получили развития.
Появившиеся на мировом рынке в 80-90 годах ароматические термопластичные полиэфиримиды аморфной структуры обладали прекрасной перерабатываемостью и более высокой термостойкостью, что, казалось, окончательно закрыло тему синтеза ПИ с алифатическими фрагментами.
Новый всплеск интереса к этим полимерам в последние годы возник в связи с поиском частично кристаллических термостойких термопластичных полимеров. Так как температура начала тепловой деформации в этом случае определяется температурой плавления кристаллической фазы, а не температурой стеклования, появляется возможность существенно (на 50-100С) повысить реальный температурный предел эксплуатации по сравнению с соответствующими значениями для аморфных полиимидных термопластов (200С).
В связи с этим возникает необходимость разработки новых
перспективных подходов к получению и модификации ПИ на основе
алифатических диаминов. Г~Г~~ ———
ЮС НАЦИОНАЛЬНА»
| БИБЛИОТЕКА J,
3 I <*9«&|
В настоящей работе для преодоления осложнений, связанных с гетерогенностью одностадийного процесса получения ПИ, в качестве реакционной среды нами использован расплав бензойной кислоты (БК) при 140-160 С. Этот подход был разработан ранее для синтеза ароматических ПИ [4], но оказался исключительно эффективен и для синтеза ПИ, содержащих алифатические фрагменты.
Цель работы
Разработка перспективного способа получения полиимидов и сополиимидов, содержащих алифатические фрагменты, и исследование их структуры и свойств.
Научная новизна работы
-
Разработан новый подход к получению ПИ из алифатических диаминов и диангидридов ароматических тетракарбоновых кислот, обеспечивающий за счет специфического взаимодействия аминогрупп со средой проведение синтеза в гомогенном режиме, и получены несколько не описанных ранее ПИ и сополиимидов (СПИ).
-
Впервые получены термопластичные ПИ и СПИ, содержащие фрагмент адамантана в алифатическом фрагменте.
-
Синтезированы СПИ с частично кристаллической структурой на основе двух разных алифатических диаминов.
-
Проведено систематическое исследование влияния химического строения ПИ и СПИ, содержащих фрагменты алифатических диаминов, на их морфологическую структуру и свойства.
Практическая значимость работы
-
Разработаны новые термопластичные частично-кристаллические ПИ и СПИ, которые могут быть использованы в качестве высокотеплостойких материалов конструкционного назначения, перерабатываемых в изделия методами экструзии и литья под давлением, и предназначенных для работы при температурах до 250С.
-
Получены новые ПИ и СПИ на основе диангидрида 3,3',4,4'-бензофенонтетракарбоновой кислоты, которые могут быть применены в качестве термопластичных связующих, способных к образованию трехмерной сетки, для высокотеплостойких полимерных композитов.
-
Разработанные термопластичные ПИ получены из доступных в России мономеров.
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены па Всероссийских и Международных конференциях: East Asian Symposium on Polymers for Advanced Technologies (EASPAT-2001), Волгоград, September, 2001; 6th European Technical Symposium on Polyimides & High Performance Functional Polymers, Montpellier (France), 13-15 May, 2002; Всероссийской конференции «Современные проблемы химии высокомолекулярных соединений: высокоэффективные и экологически безопасные процессы синтеза природных и синтетических полимеров и материалов на их основе», г. Улан-Удэ, 20-27 августа 2002г; Международной конференции «Poly condensation 2002», Гамбург (Германия), 15-18 декабря 2002 г.; X Всероссийской конференции «Структура и динамика молекулярных систем» Яльчик-2003; XVI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии, г. Казань, 21-26 сентября 2003 г.; III Всероссийской Каргинской конференции «Полимеры 2004», Москва, 27-31 января 2004 г.; XI Всероссийской конференции «Структура и динамика молекулярных систем» Яльчик-2004; X Международной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии-2004», Волгоград, 7-10 сентября, 2004г.; 7th European Technical Symposium on Polyimides & High Performance Functional Polymers, Montpellier (France), 9-11 May, 2005; European Polymer Congress-2005, Moscow, 27 June-1 July, 2005.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 18 печатных работ, из них 3 статьи, 15 тезисов докладов.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, литературного обзора, двух глав, содержащих описание синтеза, методик анализа, обсуждения экспериментальных результатов, заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 130 страницах, содержит 12 таблиц и 57 рисунков. Список литературы включает 173 наименования.
