Синтез полиимидов в сверхкритическом диоксиде углерода

• Автор: Потоцкая, Инна Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 109 с. : ил.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Сверхкритические среды

1.1.1. Сверхкритический диоксид углерода

1.1.2. Сверхкритический диоксид углерода как растворитель

1.1.3. Сверхкритический диоксид углерода в полимеризационных

процессах

1.1.4. Сверхкритический диоксид углерода в поликонденсационных процессах

ф 1.2. Полиимиды

1.2.1. Методы синтеза и свойства полиимидов

1.2.2. Области применения полиимидов

2. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

2.1. Модельная реакция циклизации амидокислот
2.2. Исследование закономерностей образования иолиимида на
основе 4,,4изопропилидендифеноксибисфталевого ангидрида и 9,9бис4аминофенилфлуорена
2.2.1. Растворимость мономеров и фазовое состояние системы
2.2.2. Исследование закономерностей поликонденсации
диангидрида А и диамина АФ в сверхкритическом диоксиде
углерода
2.2.3. Активирующее влияние СО2 в синтезе полиимидов
2.3. Синтез фторсодержащих полиимидов
2.4. Синтез кремнийсодержащих полиимидов
2.5. Свойства полиимидов
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Экспериментальная установка
3.2. Растворители
3.3. Мономеры
3.4. Синтез модельного соединения Ыфенилфталимида
3.5. Определение растворимости мономеров
3.6. Синтез полиимидов
3.7. Физикохимические методы исследования полимеров
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ


Разработаны синтетические подходы, такие как одностадийные процессы синтеза высокомолекулярных полимеров заданного строения, определены оптимальные условия и основные закономерности таких процессов, проводимых в традиционных органических растворителях. Синтез полиимидов в указанной среде представляется интересным в силу ряда обстоятельств. Вопервых, известно, что карбоновые кислоты являются эффективными катализаторами реакции диангидридов тетракарбоновых кислот и диаминов. Поскольку СО2 в присутствии следов воды образует угольную кислоту, можно было полагать, что в синтезе полиимидов он может участвовать не только как реакционная среда, но и как катализатор. Вовторых, применение полиимидов в последние годы связано главным образом с микроэлектроникой, где даже ничтожные примеси металлов и других веществ резко ухудшают различные, и что особенно важно, электрические параметры изделий. Получение же полиимидов в сверхкритическом СО2 должно приводить к полимерам высокой степени чистоты трудно достижимой при использовании обычных органических сред. Настоящее исследование посвящено разработке метода синтеза полиимидов в сверхкритическом диоксиде углерода и изучению свойств образующихся полимеров. Впервые в среде свсрхкритического диоксида углерода одностадийной полициклоконденсацией диангидридов тетракарбоновых кислот с диаминами синтезированы высокомолекулярные полиимидьт. Изучено влияние условий поликонденсации на выход и молекулярную массу полиимидов. Впервые установлено, что сверхкритический диоксид углерода активирует реакцию образования полиимидов. Установлено, что растворимость мономеров в сверхкритическом диоксиде углерода не является необходимым условием для получения полиимидов с высокой молекулярной массой. На основании результатов исследований образования и строения полиимидов и соответствующих модельных соединений, определены оптимальные условия получения полиимидов в среде сверхкритического диоксида углерода. Показано, что на процесс полимерообразования влияют такие факторы, как температура, давление, продолжительность реакции и концентрация реагирующих веществ. В ходе изучения закономерностей и особенностей синтеза полиимидов в сверхкритическом диоксиде углерода, показана применимость и преимущество СОг в качестве новой реакционной среды и активатора. Полученные экспериментальные данные, а также предложенный подход и разработанная методика синтеза обладает патентоспособностью и может явиться стимулом для дальнейших исследований. Как отмечено выше, настоящее исследование посвящено синтезу полиимидов в сверхкритическом диоксиде углерода. Вопросы химии и свойств полиимидов детально рассмотрены в ряде обзоров и монографий , в то время как синтез полимеров в сверхкритических средах направление новое, активно развивающееся в последние лет. Учитывая это обстоятельство, было целесообразно данный литературный обзор посвятить сверхкритическим средам, а в разделе по полиимидам привести данные только по новым методам синтеза и применению. В литературном обзоре дано определение сверхкритических сред, приведены основные представители таких сред, прежде всего сверхкритический диоксид углерода, рассмотрены их физические и химические свойства, преимущества и ограничения. Проанализировано использование сверхкритического СО2 в качестве реакционной среды и мономера в синтезе полимеров, главным образом, поликонденсационного типа. Под определение сверхкритических сред попадают среды жидкие и газообразные в нормальном состоянии, температура и давление которых превышают их критические значения рис. По своим свойствам сверхкритические среды занимают промежуточное положение между газами и жидкостями табл. Эта двойственность обусловлена тем, что в критической точке газовая и жидкая фазы сливаются и становятся неразличимыми. По мере увеличения давления мениск жидкости постепенно исчезает, пока система не становится совершенно однородной рис. При этом дальнейшее повышение давления или температуры не ведет к изменению фазового состояния сверхкритической среды. Рис. Типичная фазовая диаграмма для индивидуального вещества А тройная точка, Б критическая точка. Рис. Схематическое изображение исчезновения раздела фаз Ж жидкость, Г газ, СКС сверхкритическое состояние системы.