Сополимеры перфторалкиленоксидов, содержащие функциональные группы, в качестве основы герметиков и защитных покрытий и способ их получения
Сущность изобретения: сополимеры перфторалкиленоксидов, содержащие функциональные группы, общей формулы, приведенной в описании, среднечисленной молекулярной массы 7000 - 14000 получают сополимеризацией окиси гексафторпропилена и перфторалкоксида, содержащего функциональную группу при молярном соотношении 3,5: 1 - 35:1 соответственно в присутствии инициатора - перфторалкоксида цезия олигомера окиси гексафторпропилена с тетраглимом в количестве 1,3 - 1,7% мол. от окиси гексафторпропилена в виде его раствора в перфтортолуоле с последующей обработкой реакционной массы известными приемами для выделения целевого продукта. Для ускорения процесса сополимеризации проводят в присутствии ацетона в количестве 15 - 25% от массы инициатора. Предпочтительно начинать сополимеризацию подачей окиси перфтораллилфторсульфата, заканчивать подачей окиси гексафторпропилена, а в промежутке осуществлять одновременную подачу обоих сомономеров. Положительный эффект: получение основы термоморозоагрессивостойких герметиков, отверждаемых при комнатных температурах и используемых без применения растворителя. 2 с. и 2 з. п. ф-лы.
Изобретение относится к полифункциональным перфторполиэфирам, а именно к сополимерам окиси гексафторпропилена (ОГФП) и перфторалкиленоксида, содержащим функциональные группы общей формулы: среднечисленной молекулярной массы 7000 14000.







отношением m n 9 1 100 1. где RF CF2CF2SO2F, -(CF2)4COF, CF2CF2CN, -C6F5,

получаемые сополимеризацией ОГФП и перфторглицидиловых эфиров формулы


при температуре от -32 до -35oC в течение 42 76 ч в присутствии растворителя гексафторпропилена и алкоксида цезия тетрамера ОГФП, содержащего тетраглим в мольрном соотношении тетраглим алкоксид цезия 2 1 (Пат. США 4384128 опубл. 17.05/1983 г. кл. C 07 D 303/48, 549-550) [3]
По окончании полимеризации полимер дегазируют под вакуумом при температуре 100oC. Фторангидридные и сульфофторидные группы известными приемами могут быть переведены соответственно в

Данный способ является ближайшим аналогом предлагаемого способа. Однако он не позволяет получить сополимеры перортоалкиленоксидов, отверждающиеся при комнатной температуре. Структурирование синтезированных полимеров осуществляют при высоких температурах (180oC и более) различными методами в зависимости от функциональных групп. Олигомер, содержащий сульфофторидную группу, отверждается до резиноподобного состояния гексаметилендиаминкарбоматами в присутствии MgO в прессе при 453 K в течение 2 ч. Олигомер, содержащий перфторфенокси-группу, отверждается дикалиевой солью бисфенола А в присутствии дициклогексил-18-краун-6 эфира при 473 K в токе азота в течение 3 дней, после чего еще 1 день при 573 K, при этом образуется резиноподобный материал с температурой стеклования (Tg) 215 K. Задачей изобретения является создание сополимеров перфторалкиленоксидов, отверждающихся при комнатных температурах в резиноподобный материал и характеризующихся комплексом физико-механических свойств, позволяющим применение их в качестве герметиков и защитных покрытий, используемых в отсутствии растворителей, и разработка способа получения таких сополимеров. Поставленная задача решается синтезом соединений общей формулы:

Среднечисленная молекулярная масса 7000 14000. Такие соединения получают сополимеризацией ОГФП с окисью перфтораллилфторсульфата




растворяют инициатор в 15 г перфтортолуола, охлаждают до -30 -33oC и подают при перемешивании в течение 0,5 часа 1,6 г (0,0065 моль) окиси перфтораллилфторсульфата. Перемешивают реакционную массу при этой температуре в течение 2 часов. Затем при температуре -32 -35oC подают одновременно 135 г (0,81 моль) ОГФП и 18,3 г (0,074 моль) окиси перфтораллилфторсульфата в течение 8 часов. После окончания подачи сомономеров реакционную массу перемешивают в течение 2 часов при температуре -30 -33oC, после чего подают еще 15 г (0,09 моль) ОГФП в течение 2 часов при температуре -32 - -35oC и перемешивают при этой температуре еще в течение 3 часов после окончания подачи ОГФП. Реакционную массу постепенно доводят до комнатной температуры, сдувая выделяющийся фтористый сульфурил, отстаивают и сливают в емкость для вакуумной перегонки раствор полимера (фторорганический нижний слой) с отстоявшегося осадка отработанного катализатора, отделяя при этом верхний органический слой. По данным ИК-спектров в растворе полимера отсутствуют фторсульфатные группы и присутствуют фторангидридные группы (1870 см-1). Для выделения целевого продукта обезлетучивают раствор полимера под вакуумом 0,5 1 мм рт. ст. при температуре 300oC. Получают 12 г низкомолекулярной фракции и 148 г кубового остатка целевого продукта с выходом 90%
Среднечисленная молекулярная масса


По данным ЯМР19F полимер имеет основные структурные звенья -

отношение интенсивностей атомов фтора 1 и 2 равно 11 1. Полученный целевой продукт отвечает формуле 1, где

Отверждение 20 г полимера проводят при комнатной температуре 1,2 г смеси м- и п-ксилилендиамина (3 1). Отвержденный полимер выдерживают в течение 3 суток при комнатной температуре. Вулканизат имеет следующие физико-механические показатели:
прочность на разрыв (Р) 1,4 МПа
относительное удлинение (L) 180%
остаточная деформация сжатия (l) 10%
Пример 2. В реактор, снабженный мешалкой с экранированным двигателем, загружают 10 г (0,013 моль) инициатора комплекса алкоксида цезия димера ОГФП с тетраглимом, растворяют инициатор в 20 г перфтортолуола, охлаждают до -32
-35oC. При этой температуре в течение 8 часов подают при перемешивании реакционной массы 150 г (0,90 моль) ОГФП и 21,6 г (0,088 моль) окиси перфтораллилфторсульфата со скоростью соответственно 18,8 г/ч и 2,7 г/ч. После окончания подачи сомономеров реакционную массу перемешивают при температуре -30 -33oC еще в течение 3 часов. Температуру реакционной массы постепенно поднимают до комнатной температуры, сдувая выделяющийся фтористый сульфурил, и далее по методике описанной в примере 1 выделяют кубовый остаток. Полученный кубовый остаток подвергают метанолизу 20 мл метанола с последующим обезлетучиванием полимера под вакуумом при температуре 150oC для удаления метанола и выделившегося фтористого водорода. Получают 150 г целевого продукта с выходом 91% М 85000, Tg -63oC. Элементный анализ. Найдено, C 22,9, F 65,8, H 0,20
Вычислено, C 22,47, F 65,91, H 0,17
По данным ИК-спектров полимер содержит


отношение интенсивностей атомов фтора 1 и 2 равно 10 1. Полученный целевой продукт отвечает формуле I, где

Отверждение проводят по методике, описанной в примере 1. Вулканизат имеет следующие физико-механические показатели:
P 4,0 МПа; L 120% l 5%
Пример 3. По методике и в условиях примера 1 проводят сополимеризацию 166 г (1,0 моль) ОГФП и 26,7 г (0,11 моль) окиси перфтораллилфторсульфата в присутствии 10 г (0,013 моль) инициатора комплекса алкоксида цезия димера ОГФП с тетраглимом в растворе 30 г перфтортолуола с добавлением 2,0 г ацетона. В начале полимеризации подают 2,7 г окиси перфтораллилфторсульфата и перемешивают реакционную массу в течение 1 часа, одновременно подачу сомономеров осуществляют в течение 5 часов со скоростью 31 г/ч ОГФП и 4,8 г/ч окись перфтораллилфторсульфата и перемешивают реакционную массу после окончания подачи сомономеров в течение 1 часа. В конце полимеризации подают 11 г ОГФП в течение получаса и перемешивают реакционную массу еще в течение 2 часов после окончания подачи ОГФП. Выделяют нижний фторорганический слой, как описано в примере 1, и проводят его метанолиз 10 г метанола, затем проводят 3-разовую отмывку полимера спиртом (этанолом) порциями по 20 мл. Далее проводят отдувку сжатым воздухом. При температуре 100oC отдувают спирт (метанол, этанол) и перфтортолуол, после чего постепенно в течение 6 часов поднимают температуру до 260oC, интенсивно продувая массу полимера сжатым воздухом. Получают 10 г низкомолекулярной фракции и 170 г бесцветного прозрачного целевого продукта с выходом 93%

Bычислено, C 22,55, F 65,64, H 0,18
По данным ИК и ЯМР-спектров полученный целевой продукт отвечает формуле I, где

Отверждение проводят по методике, описанной в примере 1. Прозрачный вулканизат имеет следующие физико-механические показатели: P 4,5 МПа; L 120% l 5%
Пример 4. По методике и в условиях примера 1 проводят сополимеризацию 145 г (0,87 моль) ОГФП и 26,6 г (0,11 моль) окиси перфтораллилфторсульфата в присутствии 10 г (0,013 моль) инициатора комплекса алкоксида цезия димера ОГФП с тетраглимом в растворе 25 г перфтортолуола с добавлением 2,5 г ацетона. В начале полимеризации подают 3,2 г окиси перфтораллилфторсульфата. Одновременную подачу сомономеров осуществляют в течение 4 часов со скоростью 33 г/ч ОГФП и 5,8 г/ч окись перфтораллилфторсульфата. В конце полимеризации подают 13 г ОГФП. Весь процесс полимеризации завершают за 9 часов. Проводят метанолиз и выделяют целевой продукт как описано в примере 3. Получают 9,5 г низкомолекулярной фракции и 152 г бесцветного прозрачного целевого продукта с выходом 93%

Bычислено, C22,66, F 65,28, H 0,20
По данным ИК и ЯМР-спектров полученный целевой продукт отвечает формуле I, где

Отверждение проводят по методике, описанной в примере 1. Прозрачный вулканизат имеет следующие физико-механические показатели: P 7,0 МПа; L 100% l 0%
Пример 5. По методике и в условиях примера 1 проводят сополимеризацию 130 г (0,78 моль) ОГФП и 28,5 г (0,12 моль) окиси перфтораллилфторсульфата в присутствии 10 г инициатора комплекса алкоксида цезия димера ОГФП с тетраглимом в растворе 22 г перфтортолуола с добавлением 1,5 г ацетона. В начале полимеризации подают 2,5 г окиси перфтораллилфторсульфата. Одновременную подачу сомономеров осуществляют в течение 5,5 часов со скоростью 21,5 г/ч ОГФП и 4,7 г/ч окись перфтораллилфторсульфата. В конце полимеризации подают 12 г ОГФП. Весь процесс полимеризации завершают за 10 часов. Проводят метанолиз и выделяют целевой продукт как описано в примере 3. Получают 7 г низкомолекулярной фракции и 138 г бесцветного прозрачного целевого продукта с выходом 93%

Bычислено, C 22,83, F 64,62, H 0,24
По данным ИК и ЯМР-спектров полученный целевой продукт отвечает формуле I, где

Отверждение проводят по методике, описанной в примере 1. Прозрачный вулканизат имеет следующие физико-механические показатели: P 10,0 МПа; L 70% l 0%
Пример 6. По методике и в условиях примера 1 проводят сополимеризацию 140 г (0,84 моль) ОГФП и 35,0 г (0,14 моль) окиси перфтораллилфторсульфата в присутствии 11,9 г инициатора комплекса алкоксида цезия димера ОГФП с тетраглимом в растворе 22 г перфтортолуола с добавлением 2,4 г ацетона. В начале полимеризации подают 3,5 г окиси перфтораллилфторсульфата. Одновременную подачу сомономеров осуществляют в течение 5 часов со скоростью 25,2 г/ч ОГФП и 6,3 г/ч окись перфтораллилфторсульфата. В конце полимеризации подают 14 г ОГФП. Весь процесс полимеризации завершают за 10 часов. Проводят метанолиз и выделяют целевой продукт как описано в примере 3. Получают 6,5 г низкомолекулярной фракции и 157 г бесцветного прозрачного целевого продукта с выходом 94%

Bычислено, C 22,92, F 64,32, H 0,26
По данным ИК и ЯМР-спектров полученный целевой продукт отвечает формуле I, где

Отверждение проводят по методике, описанной в примере 1. Прозрачный вулканизат имеет следующие физико-механические показатели: P 14,7 МПа; L 50% l 0%
Пример 7. По методике и в условиях примера 1 проводят сополимеризацию 135 г (0,81 моль) ОГФП и 45,0 г (0,18 моль) окиси перфтораллилфторсульфата в присутствии 10 г инициатора комплекса алкоксида цезия димера ОГФП с тетраглимом в растворе 25 г перфтортолуола с добавлением 1,6 г ацетона. В начале полимеризации подают 4,5 г окиси перфтораллилфторсульфата. Одновременную подачу сомономеров осуществляют в течение 6 часов со скоростью 20,3 г/ч ОГФП и 6,7 г/ч окись перфтораллилфторсульфата. В конце полимеризации подают 13 г ОГФП. Весь процесс полимеризации завершают за 11 часов. Проводят метанолиз и выделяют целевой продукт как описано в примере 3. Получают 5,5 г низкомолекулярной фракции и 156 г бесцветного прозрачного целевого продукта с выходом 95%

Bычислено, C 23,26, F 63,12, H 0,33
По данным ИК и ЯМР-спектров полученный целевой продукт отвечает формуле I, где

Отверждение проводят по методике, описанной в примере 1. Прозрачный вулканизат имеет следующие физико-механические показатели: P 15,5 МПа; L 50% l 0%
Пример 8. По методике и в условиях примера 1 проводят сополимеризацию 135 г (0,81 моль) ОГФП и 56,5 г (0,23 моль) окиси перфтораллилфторсульфата в присутствии 10 г инициатора комплекса алкоксида цезия димера ОГФП с тетраглимом в растворе 25 г перфтортолуола с добавлением 1,6 г ацетона. В начале полимеризации подают 5,6 г окиси перфтораллилфторсульфата. Одновременную подачу сомономеров осуществляют в течение 8 часов со скоростью 15,2 г/ч ОГФП и 6,4 г/ч окись перфтораллилфторсульфата. В конце полимеризации подают 13 г ОГФП. Весь процесс полимеризации завершают за 13 часов. Проводят метанолиз и выделяют целевой продукт как описано в примере 3. Получают 5,0 г низкомолекулярной фракции и 167 г бесцветного прозрачного целевого продукта с выходом 97%

Bычислено, C 23,61, F 61,87, H 0,41
По данным ИК и ЯМР-спектров полученный целевой продукт отвечает формуле I, где

Отверждение проводят по методике, описанной в примере 1. Прозрачный вулканизат имеет следующие физико-механические показатели: P 18,0 МПа; L 50% l 0%
Пример 9. По методике и в условиях примера 1 проводят сополимеризацию 166 г (1,0 моль) ОГФП и 7,0 г (0,028 моль) окиси перфтораллилфторсульфата в присутствии 10 г инициатора комплекса алкоксида цезия димера ОГФП с тетраглимом в растворе 30 г перфтортолуола с добавлением 2,5 г ацетона. В начале полимеризации подают 0,6 г окиси перфтораллилфторсульфата. Одновременную подачу сомономеров осуществляют в течение 4 часов со скоростью 37,5 г/ч ОГФП и 1,6 г/ч окись перфтораллилфторсульфата. В конце полимеризации подают 16 г ОГФП. Весь процесс полимеризации завершают за 9 часов. Проводят метанолиз и выделяют целевой продукт как описано в примере 3. Получают 15 г низкомолекулярной фракции и 155 г бесцветного прозрачного целевого продукта с выходом 91%

Bычислено, C 21,92, F 67,83, H 0,05
По данным ИК и ЯМР-спектров полученный целевой продукт отвечает формуле I, где

Отверждение проводят по методике, описанной в примере 1. Прозрачный вулканизат имеет следующие физико-механические показатели: P 0,7 МПа; L 240% l 10%
Таким образом, синтезированные в соответствии с примерами 1 9 соединения формулы I могут быть предложены в качестве основы для герметиков и покрытий холодного отверждения.
Формула изобретения

где

m n 3,5 1 35 1,
со среднечисленной мол. м. 7000 14000 в качестве основы герметиков и защитных покрытий. 2. Способ получения сополимеров перфторалкиленоксидов, содержащих функциональные группы общей формулы

где

m n 3,5 1 35 1,
со среднечисленной мол. м. 7000 14000, сополимеризацией окиси гексафторпропилена и перфтороксида, содержащего функциональные группы, в присутствии инициатора комплекса перфторалкоксида цезия олигомера окиси гексафторпропилена с тетраглимом с последующим выделением целевого продукта, отличающийся тем, что в качестве перфтороксида, содержащего функциональные группы, используют окись перфтораллилфторсульфата при мольном соотношении окиси гексафторпропилена и окиси перфтораллилфторсульфа 3,5 1 35 1 соответственно, а инициатор берут в количестве 1,3 1,7 мол. в расчете на окись гексафторпропилена и вводят в виде раствора в перфтортолуоле. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что сополимеризацию проводят в присутствии ацетона в количестве 15 25% от массы инициатора. 4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что сначала в раствор инициатора вводят окись перфтораллилфторсульфата, затем подают смесь окиси гексафторпропилена и окиси перфтораллилфторсульфата и в конце процесса вводят окись гексафторпропилена.