RU2479597C1 - Method of producing fluorine-containing prepolymer having isocyanate groups - Google Patents
Method of producing fluorine-containing prepolymer having isocyanate groups Download PDFInfo
- Publication number
- RU2479597C1 RU2479597C1 RU2012110366/04A RU2012110366A RU2479597C1 RU 2479597 C1 RU2479597 C1 RU 2479597C1 RU 2012110366/04 A RU2012110366/04 A RU 2012110366/04A RU 2012110366 A RU2012110366 A RU 2012110366A RU 2479597 C1 RU2479597 C1 RU 2479597C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- isocyanate groups
- fluorine
- isocyanate
- prepolymer
- containing prepolymer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области химии полимеров и может быть использовано в качестве модификатора карбо- и гетероцепных полимеров, для получения материалов, обладающих повышенной гидролитической и термической устойчивостью.The invention relates to the field of polymer chemistry and can be used as a modifier of carbo- and hetero-chain polymers, to obtain materials with high hydrolytic and thermal stability.
Известен способ получения фторсодержащих изоцианатов, основанный на нагревании при 90-130°С азидов ароматических карбоновых кислот в среде толуола или ксилола (Патент США №3511870, 1970; РЖХим., 1971, 7Н 666; Маличенко Б.Ф. Фторсодержащие полиамиды и полиуретаны / Б.Ф.Маличенко. - Киев: Наукова думка, 1977, с.61-67):A known method for producing fluorine-containing isocyanates, based on heating at 90-130 ° C azides of aromatic carboxylic acids in toluene or xylene (US Patent No. 3511870, 1970; RZhKhim., 1971, 7H 666; Malichenko BF Fluorine-containing polyamides and polyurethanes / B.F. Malichenko. - Kiev: Naukova Dumka, 1977, p. 61-67):
Недостатками используемого способа являются труднодоступность и неустойчивость азидов, а также множественные побочные реакции при их нагревании (образование производных бензимидазолонов, разрушение при достижении температуры плавления).The disadvantages of the method used are the inaccessibility and instability of azides, as well as multiple adverse reactions when they are heated (formation of benzimidazolone derivatives, destruction upon reaching the melting temperature).
Другим известным способом получения фторсодержащих ароматических изоцианатов является фосгенирование аминов, например 1,4-бис(4-аминофенокси)бензола, в среде хлорбензола в течение 4 ч с выходом конечного продукта 94,8% (Патент ФРГ №3615723, кл. С07С 119/048, 1986):Another known method for producing fluorinated aromatic isocyanates is the phosgenation of amines, for example 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, in chlorobenzene for 4 hours with a yield of the final product of 94.8% (German Patent No. 3615723, class C07C 119 / 048, 1986):
Заместители (R1 и R2 одинаковые или разные, принимают значение водорода или метильной группы), находящиеся в ортоположении к изоцианатной группе способны экранировать ее, значительно снижая реакционную способность соединения и затрудняя целенаправленное использование изоцианата в качестве мономера или модификатора полимеров.The substituents (R 1 and R 2 are the same or different, take the meaning of hydrogen or a methyl group) located in the ortho position to the isocyanate group are able to shield it, significantly reducing the reactivity of the compound and making it difficult to purposefully use the isocyanate as a monomer or polymer modifier.
Известен способ получения 1,4-бис-(4-изоцианатофенокси)тетрафторбензола, заключающийся в фосгенировании соответствующего диамина в нитробензоле при температуре 125-130°С в течение 20 ч (Патент Украины 2074176, МПК С07С 265/12, C08G 18/02, C08G 18/76, опубл. 27.02.1997):A known method for producing 1,4-bis- (4-isocyanatophenoxy) tetrafluorobenzene, which consists in phosgenation of the corresponding diamine in nitrobenzene at a temperature of 125-130 ° C for 20 hours (Patent of Ukraine 2074176, IPC С07С 265/12, C08G 18/02, C08G 18/76, publ. 02.27.1997):
Недостатками данного метода являются повышенная температура и длительное время реакции, способствующие в среде нитробензола образованию побочных продуктов полимеризации изоцианатов.The disadvantages of this method are the elevated temperature and long reaction time, which contribute to the formation of by-products of the polymerization of isocyanates in the environment of nitrobenzene.
Известны работы, посвященные реакциям диизоцианатов с гидроксилсодержащими соединениями (спиртами, карбоновыми кислотами и их производными), приводящим в соответствующих условиях (при мольном соотношении реагентов 1:1) к образованию форполимеров (Саундерс Дж. X. Химия полиуретанов / Дж.X.Саундерс, К.К.Фриш. - М.: Химия, 1968. - С.91-93):Known works on the reactions of diisocyanates with hydroxyl-containing compounds (alcohols, carboxylic acids and their derivatives), leading under appropriate conditions (with a molar ratio of reactants 1: 1) to form prepolymers (Saunders J. X. Chemistry of polyurethanes / J.X. Saunders, K.K. Frish. - M .: Chemistry, 1968. - P.91-93):
Как правило, в указанных превращениях используются различные карбоновые кислоты - алифатические (муравьиная, циануксусная, трихлоруксусная, акриловая и метакриловая кислоты) и ароматические (бензойная кислота и ее замещенные).As a rule, various carboxylic acids are used in these transformations: aliphatic (formic, cyanacetic, trichloroacetic, acrylic and methacrylic acids) and aromatic (benzoic acid and its substituted).
Недостатками указанного способа являются получение трудноразделяемой смеси продуктов реакции, включающей смешанные ангидриды, замещенные мочевины и карбанилиды, что затрудняет целенаправленный синтез форполимеров.The disadvantages of this method are to obtain a difficult-to-separate mixture of reaction products, including mixed anhydrides, substituted ureas and carbanilides, which complicates the targeted synthesis of prepolymers.
Известен способ дегидрофторирования, который позволяет перейти от ароматического карбамилфторида к соответствующему изоцианату (Патент Франции 2257378, МПК7 С07С 265/12, С07С 263/04, опубл. 27.07.2005). Указанный способ заключается в том, что карбамилфторид подвергают нагреванию в интервале температур 80-150°С в растворителе.A known method of dehydrofluorination, which allows you to switch from aromatic carbamyl fluoride to the corresponding isocyanate (French Patent 2257378, IPC 7 C07C 265/12, C07C 263/04, publ. 27.07.2005). The specified method is that the carbamyl fluoride is subjected to heating in the temperature range of 80-150 ° C in a solvent.
Недостатками данного способа являются низкая растворимость карбамилфторида в растворителе и ограничения в использовании реагентов, способных смешиваться с фтористо-водородной кислотой.The disadvantages of this method are the low solubility of carbamyl fluoride in a solvent and restrictions on the use of reagents that can be mixed with hydrogen fluoride.
Способом получения циклоалифатических и ароматических форполимеров общей формулы R(NCO)n является нагревание эдукта, содержащего амины, с фосгеном в газовой фазе в трубчатом реакторе (Патент Германии 2387637, МПК С07С 263/10, С07С 265/14, B01J 10/00).A method for producing cycloaliphatic and aromatic prepolymers of the general formula R (NCO) n is to heat an amine-containing educt with phosgene in the gas phase in a tubular reactor (German Patent 2387637, IPC C07C 263/10, C07C 265/14, B01J 10/00).
К недостаткам способа относятся широкое распределение образующихся макро- и полиизоцианатов по содержанию изоцианатных групп и трудность разделения образующейся смеси продуктов фосгенирования по фракциям.The disadvantages of the method include the wide distribution of the resulting macro- and polyisocyanates by the content of isocyanate groups and the difficulty of separating the resulting mixture of phosgenation products into fractions.
К способу получения макроизоцианатов без использования токсичного фосгена относится термическое разложение в присутствии ароматического гидроксисоединения эфиров карбаминовой кислоты (Патент Японии 2434849, МПК С07С 263/04, С07С 265/14, опубл. 27.11.2011):The method of producing macroisocyanates without the use of toxic phosgene includes thermal decomposition in the presence of an aromatic hydroxy compound of carbamic acid esters (Japanese Patent 2434849, IPC C07C 263/04, C07C 265/14, publ. 11/27/2011):
R(NHCOOR/)a→R(NCO)a+aR/OHR (NHCOOR / ) a → R (NCO) a + aR / OH
Недостатком указанного способа получения изоцианатов является образование большой трудноразделяемой смеси продуктов реакции.The disadvantage of this method of producing isocyanates is the formation of a large hardly separated mixture of reaction products.
Известен способ получения фторсодержащих форполимеров путем взаимодействия различных по химическому строению диизоцианатов (изофорондиизоцианат, толуилендиизоцианат, 4,4'-дициклогексилметандиизоцианат) с фторированными олигоэфирдиолами (бифункциональными производными простых перфторполиэфиров) при 40°С в среде различных растворителей (этилацетат, метилизобутилкетон и гексафторксилол) в условиях катализа аминами и солями четырехвалентного олова (Машляковский Л.Н. Синтез макродиизоцианатов на основе фторированных диодов. Ч. 1 Кинетика взаимодействия фторированных диолов с циклоалифатическими и ароматическими диизоцианатами / Л.Н.Машляковский, Е.В.Хомко, К.Тонелли // Лакокрасочные материалы и их применение. - 2002. - №4. - С.8-16). Использованные фторированные олигоэфирдиолы имели следующее строение (n=1-2):A known method of producing fluorine-containing prepolymers by reacting diisocyanates of different chemical structures (isophorondiisocyanate, toluene diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethanediisocyanate) with fluorinated oligoesters (bifunctional derivatives of simple perfluoropoly ethers in 40 ° C) under solvent, catalysis by amines and salts of tetravalent tin (Mashlyakovsky L.N. Synthesis of macrodiisocyanates based on fluorinated diodes. Part 1 Kineti the interaction of fluorinated diols with cycloaliphatic and aromatic diisocyanates / L.N. Mashlyakovsky, E.V. Khomko, K. Tonelli // Paints and varnishes and their use. - 2002. - No. 4. - P.8-16). Used fluorinated oligoetherdiols had the following structure (n = 1-2):
HO-CH2CF2O(CF2CF2O)p(CH2O)qCF2CH2-OH (продукт Z-DOL) H(OCH2CH2)nOCH2CF2O(CF2CF2O)p(CH2O)qCF2CH2O(CH2CH2O)nH (продукт Z-DOL ТХ)HO-CH 2 CF 2 O (CF 2 CF 2 O) p (CH 2 O) q CF 2 CH 2 -OH (product Z-DOL) H (OCH 2 CH 2 ) n OCH 2 CF 2 O (CF 2 CF 2 O) p (CH 2 O) q CF 2 CH 2 O (CH 2 CH 2 O) n H (product Z-DOL TX)
К недостаткам данного способа получения форполимеров относятся ограниченная растворимость олигомерных фторированных диолов, препятствующая получению гомогенного раствора, а также их полимолекулярность (указанные диолы помимо гидроксильных групп включают и карбоксильные). Подобные факты способны приводить к появлению большого числа побочных процессов, что затрудняет целенаправленный синтез форполимеров.The disadvantages of this method of preparing prepolymers include the limited solubility of oligomeric fluorinated diols, which impedes the preparation of a homogeneous solution, as well as their polymolecularity (these diols include carboxyl groups in addition to hydroxyl groups). Such facts can lead to the appearance of a large number of side processes, which complicates the targeted synthesis of prepolymers.
Известен способ получения форполимеров с концевыми изоцианатными группами, представляющими собой уретан, содержащий аддукт дифенилметанадиизоцианата (или его олигомеры) и полиэфирполиола (Заявка на изобретение США 99119594, МПК7 C08G 18/10, C08G 18/48, C08G 18/76, опубл. 27.07.2001). Образующиеся форполимеры обладают эквивалентным весом 2500-7000.A known method of producing prepolymers with terminal isocyanate groups, representing urethane, containing the adduct of diphenylmethane adiisocyanate (or its oligomers) and polyester polyol (Application for US invention 99119594, IPC 7 C08G 18/10, C08G 18/48, C08G 18/76, publ. 07.27.07. .2001). The resulting prepolymers have an equivalent weight of 2500-7000.
Недостатками указанного способа являются широкое распределение в образующемся форполимере содержания изоцинатных групп и эквивалентного веса, а также некорректность определения изоцианатного показателя в присутствии значительных количеств воды (2-8 масс.ч.) и удлинителей цепи в смеси продуктов реакции, вызывающей образование аминов с последующим структурированием макромолекулярной системы.The disadvantages of this method are the wide distribution in the resulting prepolymer of the content of isocyanate groups and equivalent weight, as well as the incorrect determination of the isocyanate index in the presence of significant amounts of water (2-8 parts by weight) and chain extenders in the mixture of reaction products causing amines to form, followed by structuring macromolecular system.
Известен способ получения фторсодержащих форполимеров с изоцианатными группами реакцией ароматического полиизоцианата с полифторированными спиртами в условиях катализа ди-н-бутилдилауринатом олова и диацетатом-ди-ε-капролактаматом меди при температуре 25-60°С в отсутствие растворителя (Рахимова Н.А. Особенности реакции полиизоцианата с полифторированными спиртами / Н.А.Рахимова, С.В.Кудашев // Изв. ВолгГТУ. Серия «Химия и технология элементоорганических мономеров и полимерных материалов». Вып.8: межвуз. сб. науч. ст./ ВолгГТУ. - Волгоград, 2011. - №2. - С.133-140).A known method for producing fluorine-containing prepolymers with isocyanate groups by the reaction of aromatic polyisocyanate with polyfluorinated alcohols under the conditions of catalysis with tin di-n-butyldylaurinate and copper diacetate-di-ε-caprolactamate at a temperature of 25-60 ° C in the absence of solvent (Rakhimova N.A. Reaction features polyisocyanate with polyfluorinated alcohols / N.A. Rakhimova, S.V. Kudashev // Izv. VolGTU. Series "Chemistry and technology of organoelement monomers and polymeric materials. Vol. 8: interuniversity collection of scientific articles / VolgSTU. - Volgograd, 20 11. - No. 2. - S.133-140).
Недостатками указанного способа являются возможность химического связывания амидных групп катализатора (диацетата-ди-ε-капролактамата меди) с изоцианатными группами полиизоцианата с образованием макроструктур, включающих фрагменты катализатора, а также продукты раскрытия ε-капролактамного цикла. При этом повышение молекулярной массы полифторированного спирта способствует снижению его растворимости в изоцианате.The disadvantages of this method are the possibility of chemical bonding of the amide groups of the catalyst (diacetate-di-ε-caprolactamate of copper) with the isocyanate groups of the polyisocyanate with the formation of macrostructures including catalyst fragments, as well as products of the opening of the ε-caprolactam cycle. Moreover, an increase in the molecular weight of polyfluorinated alcohol helps to reduce its solubility in isocyanate.
Известен форполимер, полученный на основе 4,4/-дифенилметанадиизоцианата и политетраметиленэфиргликоля с молекулярной массой 1950 при мольном соотношении OH:NCO-групп, равном 1:2, который используется для синтеза фосфорборсодержащих полиуретанов (Патент РФ №2275388, МПК C08G 18/38, C08G 18/46, C08G 18/10, опубл. 27.04.2006).Known prepolymer obtained on the basis of 4,4 / -diphenylmethane diisocyanate and polytetramethylene ether glycol with a molecular weight of 1950 with a molar ratio of OH: NCO groups equal to 1: 2, which is used for the synthesis of phosphorus-containing polyurethanes (RF Patent No. 2275388, IPC C08G 18/38, C08G 18/46, C08G 18/10, publ. 04/27/2006).
Недостатками способа получения указанного форполимера являются его широкая полимолекулярность, которая в ряде случаев препятствует получению полимерных материалов с заданным комплексом свойств, а также отсутствие стадии отделения непрореагировавших исходных соединений.The disadvantages of the method of obtaining the specified prepolymer are its wide polymolecularity, which in some cases prevents the production of polymeric materials with a given set of properties, as well as the absence of a separation stage for unreacted starting compounds.
Известен способ получения блокированных полиизоцианатов, применяемых для получения связующих лаков, красок, клеев и эластомеров в виде систем горячей сушки для нанесения покрытий на субстраты из древесины, металлов, минеральных веществ, изделий из бетона, текстиля, стекла или пластиков, а также в качестве отвердителя для полиольных компонентов (Патент Германии №2365599, МПК C08G 18/80, C08G 18/10, C09D 175/04, опубл. 27.08.2009). Указанные блокированные полиизоцианаты получают путем взаимодействия полиизоцианатов со вторичными аминами и гидрофилизирующими средствами катионного, анионного и/или неионогенного характера:A known method of producing blocked polyisocyanates used to obtain adhesive varnishes, paints, adhesives and elastomers in the form of hot drying systems for coating substrates of wood, metals, minerals, concrete products, textiles, glass or plastics, and also as a hardener for polyol as one component (German Patent No. 2365599, IPC C08G 18/80, C08G 18/10, C09D 175/04, published on 08.27.2009). These blocked polyisocyanates are obtained by reacting polyisocyanates with secondary amines and hydrophilizing agents of a cationic, anionic and / or nonionic nature:
Недостатками указанного способа являются множественные побочные реакции, а также использование в синтезах блокированных полиизоцианатов воды, которая вызывает образование аминов с последующим структурированием макромолекулярной системы.The disadvantages of this method are multiple adverse reactions, as well as the use in the synthesis of blocked polyisocyanates of water, which causes the formation of amines with the subsequent structuring of the macromolecular system.
Известен способ получения форполимера с концевыми изоцианатными группами, характеризующегося значением NCO-числа в диапазоне 5-30 мас.% и представляющего собой продукт реакции избыточного количества дифенилметанадиизоцианата, содержащего, по меньшей мере, 80 мас.% 4,4'-дифенилметанадиизоцианата и полиоксиэтиленполиоксипропиленполиола, характеризующегося средней молекулярной массой в диапазоне 2000-10000 (Патент США №2320676, МПК C08G 18/10, C08G 18/48, опубл. 27.03.2008).A method of obtaining a prepolymer with terminal isocyanate groups, characterized NCO-value in the range of 5-30 wt.% And which is a reaction product of an excess amount difenilmetanadiizotsianata containing at least 80 wt.% 4,4' -difenilmetanadiizotsianata and polyoxyethylene-polyoxypropylene polyol, characterized by an average molecular weight in the range of 2000-10000 (US Patent No. 2320676, IPC C08G 18/10, C08G 18/48, publ. 03/27/2008).
Недостатками способа получения указанного форполимера являются его широкая полимолекулярность, препятствующая, в ряде случаев, получению полимерных материалов с заданными физико-механическими свойствами, а также отсутствие стадии отделения непрореагировавших исходных соединений.The disadvantages of the method of obtaining the specified prepolymer are its wide polymolecularity, which prevents, in some cases, the production of polymeric materials with desired physical and mechanical properties, as well as the absence of a separation stage for unreacted starting compounds.
Задача: разработка технологичного способа получения фторсодержащего форполимера с изоцианатными группами, обладающего многофункциональными свойствами.Objective: to develop a technologically advanced method for producing a fluorine-containing prepolymer with isocyanate groups with multifunctional properties.
Техническим результатом заявляемого способа является возможность получения фторсодержащего форполимера с изоцианатными группами технологичным способом, характеризующимся гомогенностью раствора исходных реагентов, селективностью образования форполимера и отсутствием необходимости использования вспомогательных ингредиентов и добавок (удлинители, сшиватели), а также уменьшением доли побочных процессов.The technical result of the proposed method is the possibility of obtaining a fluorine-containing prepolymer with isocyanate groups in a technological way, characterized by the homogeneity of the solution of the starting reagents, the selectivity of the formation of the prepolymer and the absence of the need for auxiliary ingredients and additives (extenders, crosslinkers), as well as a decrease in the proportion of side processes.
Поставленный технический результат в способе получения фторсодержащего форполимера с изоцианатными группами общей формулы:The technical result set in the method for producing a fluorine-containing prepolymer with isocyanate groups of the general formula:
достигается путем взаимодействия полиметиленполифениленизоцианата с содержанием изоцианатных групп 29,5-31,0% с трифторуксусной кислотой в присутствии каталитических количеств ди-н-бутилдилаурината олова при мольном соотношении реагентов 1:0,3:0,003 соответственно, в среде о-дихлорбензола при температуре 70°С, частоте ультразвука 40 кГц в течение 6 ч.achieved by the interaction of polymethylene polyphenylene isocyanate with a content of isocyanate groups of 29.5-31.0% with trifluoroacetic acid in the presence of catalytic amounts of tin di-n-butyldylaurinate at a molar ratio of reactants of 1: 0.3: 0.003, respectively, in an environment of o-dichlorobenzene at a temperature of 70 ° C, an ultrasound frequency of 40 kHz for 6 hours
Преимуществами способа получения фторсодержащего форполимера с изоцианатными группами являются хорошая растворимость исходных реагентов в о-дихлорбензоле, уменьшение доли побочных продуктов, повышение степени превращения реагентов, что позволяет использовать полученные фторсодержащие форполимеры, как полупродукты для дополнительного введения функциональных групп, обеспечивающих требуемый набор свойств и эксплуатационных характеристик полимерных материалов (Тигер Р.П. Полимеризация изоцианатов / Р.П.Тигер, Л.И.Сарынина, С.Г.Энтелис // Успехи химии. - Т. XLI. - Вып.9. - С.1672-1695).The advantages of the method for producing a fluorine-containing prepolymer with isocyanate groups are the good solubility of the starting reagents in o-dichlorobenzene, a decrease in the proportion of by-products, an increase in the degree of conversion of the reactants, which allows the use of the obtained fluorine-containing prepolymers as intermediates for the additional introduction of functional groups providing the required set of properties and operational characteristics polymer materials (Tiger R.P. Polymerization of isocyanates / R.P. Tiger, L.I. Sarynina, S.G. Enteli c // Advances in Chemistry. - T. XLI. - Issue 9. - S.1672-1695).
В качестве полиизоцианата использовался полиметиленполифениленизоцианат с содержанием изоцианатных групп 29,5-31,0%, получаемый фосгенированием продукта конденсации анилина с формальдегидом (ТУ 2224-152-04691277-96).Polymethylene polyphenylene isocyanate with a content of isocyanate groups of 29.5-31.0% obtained by phosgenation of the product of condensation of aniline with formaldehyde (TU 2224-152-04691277-96) was used as a polyisocyanate.
В качестве фтормодифицирующего агента использовалась трифторуксусная кислота квалификации «Ч.Д.А.».As a fluorine-modifying agent, trifluoroacetic acid of the qualification “Ch.D.A.” was used.
В качестве оловоорганического катализатора использовался ди-н-бутилдилауринат олова (ТУ 6-02-818-78) в виде 0,3% масс. раствора в о-дихлорбензоле.As an organotin catalyst, tin di-n-butyldylaurinate (TU 6-02-818-78) was used in the form of 0.3% of the mass. solution in o-dichlorobenzene.
В качестве растворителя использовался о-дихлорбензол квалификации «Ч.Д.А.».The solvent used was o-dichlorobenzene of qualification “Ch.D.A.”
Температура получения фторсодержащего форполимера с изоцианатными группами 70°С является оптимальной, поскольку ее повышение свыше 70°С способствует увеличению доли смолообразных соединений, что затрудняет выделение и очистку продукта реакции. В свою очередь понижение температуры менее 70°С снижает выход форполимера и затрудняет его отделение от исходного полиметиленполифениленизоцианата.The temperature for obtaining a fluorine-containing prepolymer with isocyanate groups of 70 ° C is optimal, since its increase above 70 ° C contributes to an increase in the proportion of resinous compounds, which complicates the isolation and purification of the reaction product. In turn, lowering the temperature below 70 ° C reduces the yield of the prepolymer and makes it difficult to separate it from the starting polymethylene polyphenylene isocyanate.
Мольное соотношение полиметиленполифениленизоцианата, трифторуксусной кислоты и ди-н-бутилдилаурината олова, составившее 1:0,3:0,003, является оптимальным, поскольку при снижении или, наоборот, при увеличении содержания количества первых двух компонентов нарушается стехиометрический состав, что приводит к затруднению в выделении и идентификации продуктов реакции. Повышение содержания в реакционной смеси ди-н-бутилдилаурината олова более 0,003 моль способствует частичному ингибированию реакции, а снижение количества катализатора приводит к уменьшению степени конверсии трифторуксусной кислоты.The molar ratio of polymethylene polyphenylene isocyanate, trifluoroacetic acid and tin di-n-butyldylaurinate, is 1: 0.3: 0.003, because the stoichiometric composition is violated with a decrease or, conversely, with an increase in the content of the first two components, which makes it difficult to isolate and identification of reaction products. An increase in the content of tin di-n-butyldylaurinate in the reaction mixture of more than 0.003 mol contributes to partial inhibition of the reaction, and a decrease in the amount of catalyst leads to a decrease in the degree of conversion of trifluoroacetic acid.
Проведение реакции получения фторсодержащего форполимера с изоцианатными группами при частоте ультразвука 40 кГц в среде о-дихлорбензола способствует гомогенизации раствора. Увеличение частоты ультразвука свыше 40 кГц или, наоборот, уменьшение не оказывает положительного влияния на повышение степени превращения трифторуксусной кислоты.The reaction for producing a fluorine-containing prepolymer with isocyanate groups at an ultrasound frequency of 40 kHz in a medium of o-dichlorobenzene promotes homogenization of the solution. An increase in the frequency of ultrasound above 40 kHz or, conversely, a decrease does not have a positive effect on increasing the degree of conversion of trifluoroacetic acid.
Время реакции полиметиленполифениленизоцианата с трифторуксусной кислотой в присутствии каталитических количеств ди-н-бутилдилаурината олова, составившее 6 ч, также является оптимальным, поскольку уменьшение времени реакции менее 6 ч способствует снижению степени превращения трифторуксусной кислоты. Повышение времени реакции свыше 6 ч способствует побочной реакции аллофанатообразования.The reaction time of polymethylene polyphenylene isocyanate with trifluoroacetic acid in the presence of catalytic amounts of tin di-n-butyldylaurinate is also optimal, since reducing the reaction time to less than 6 hours helps to reduce the degree of conversion of trifluoroacetic acid. An increase in the reaction time over 6 hours contributes to a side reaction of allophanate formation.
Заявленный способ осуществляется следующим образом.The claimed method is as follows.
В колбу помещают растворитель (о-дихлорбензол), полиметиленполифениленизоцианат с содержанием изоцианатных групп 29,5-31,0%, трифторуксусную кислоту и каталитические количества ди-н-бутилдилаурината олова, нагревают до 70°С и выдерживают 6 ч при частоте ультразвука 40 кГц, затем отделяют, промывают и сушат фторсодержащий форполимер с изоцианатными группами.A solvent (o-dichlorobenzene), polymethylene polyphenylene isocyanate with a content of isocyanate groups of 29.5-31.0%, trifluoroacetic acid and catalytic amounts of tin di-n-butyldylaurinate are placed in the flask, heated to 70 ° C and maintained for 6 h at an ultrasound frequency of 40 kHz , then the fluorine-containing prepolymer with isocyanate groups is separated, washed and dried.
Способ получения фторсодержащего форполимера с изоцианатными группами реакцией полиметиленполифениленизоцианата с содержанием изоцианатных групп 29,5-31,0% с трифторуксусной кислотой в присутствии каталитических количеств ди-н-бутилдилаурината олова и в среде о-дихлорбензола иллюстрируется следующим примером.The method for producing a fluorine-containing prepolymer with isocyanate groups by reacting polymethylene polyphenylene isocyanate with a content of isocyanate groups of 29.5-31.0% with trifluoroacetic acid in the presence of catalytic amounts of tin di-n-butyldylaurinate and in the environment of o-dichlorobenzene is illustrated by the following example.
Пример. В стеклянную колбу с обратным холодильником, снабженным хлоркальциевой трубкой, помещают 40 мл о-дихлорбензола, 1,2 г (1 моль) полиметиленполифениленизоцианата с содержанием изоцианатных групп 29,5-31,0%, 0,2 мл (0,3 моль) трифторуксусной кислоты и по каплям прибавляют 0,06 мл (0,003 моль) ди-н-бутилдилаурината олова в виде 0,5% масс. раствора в о-дихлорбензоле. Колбу термостатируют при температуре 70°С в течение 6 ч при частоте ультразвука 40 кГц. Продукт промывают н-гексаном, сушат над безводным хлоридом кальция и хранят в запаянных ампулах. Степень превращения трифторуксусной кислоты составляет 62,8%. Содержание изоцианатных групп в полученном форполимере 15,7-17,6% масс.Example. In a glass flask with a reflux condenser equipped with a calcium chloride tube, 40 ml of o-dichlorobenzene, 1.2 g (1 mol) of polymethylene polyphenylene isocyanate with the content of isocyanate groups of 29.5-31.0%, 0.2 ml (0.3 mol) are placed trifluoroacetic acid and 0.06 ml (0.003 mol) of tin di-n-butyldylaurinate are added dropwise in the form of 0.5% by weight. solution in o-dichlorobenzene. The flask was thermostated at a temperature of 70 ° C for 6 hours at an ultrasound frequency of 40 kHz. The product is washed with n-hexane, dried over anhydrous calcium chloride and stored in sealed ampoules. The degree of conversion of trifluoroacetic acid is 62.8%. The content of isocyanate groups in the obtained prepolymer 15.7-17.6% of the mass.
Фторсодержащий форполимер с изоцианатными группами. Коричнево-черное маслообразное вещество. Найдено: N 3,12-4,07%, F 17,11-19,27. ИК-спектр, ν, см-1: 3415 (νN-H), 2914-2986 (νC-H), 2253,8 (νNCO), 1720 (νC=O, амидный), 1607-1577 (Cap-Cap), 1524 (амид I), 1510 (амид II), 1438 (амид III), 1169-1018 (C-F). Спектр ЯМР 1Н (CCl4), δ, м. д.: 6,39-7,22 м (наложение сигналов С6 Н 4 и C(O)NH), 5,98 т.т (-CF2 H, J2=51,9 Гц, J2=5,7 Гц), 4,57 т (2Н, CH 2-CF2, J=14,1 Гц), 3,83 т (2Н, С6Н4-СН 2-С6Н4, J=6,6 Гц). Спектр ЯМР 13С (ДМСО-d6), δ, м. д.: 152,78 (>С=O амидный), 117,48-136,62 (наложение C 6H4 и CF2), 127,87 (NCO), 37,61-39,25 (C6H4-CH2-C6H4).Fluorine-containing prepolymer with isocyanate groups. Brown-black oily substance. Found: N, 3.12-4.07%; F, 17.11-19.27. IR spectrum, ν, cm -1 : 3415 (ν NH ), 2914-2986 (ν CH ), 2253.8 (ν NCO ), 1720 (ν C = O , amide), 1607-1577 (C ap -C ap ), 1524 (amide I), 1510 (amide II), 1438 (amide III), 1169-1018 (CF). 1 H NMR spectrum (CCl 4 ), δ, ppm: 6.39-7.22 m (superposition of C 6 H 4 and C (O) N H signals), 5.98 t (-CF 2 H , J 2 = 51.9 Hz, J 2 = 5.7 Hz), 4.57 t (2H, C H 2 -CF 2 , J = 14.1 Hz), 3.83 t (2H, C 6 H 4 -C H 2 -C 6 H 4 , J = 6.6 Hz). 13 C NMR spectrum (DMSO-d 6 ), δ, ppm: 152.78 (> C = O amide), 117.48-136.62 (superposition of C 6 H 4 and C F 2 ), 127, 87 (N C O), 37.61-39.25 (C 6 H 4 - C H 2 -C 6 H 4 ).
ИК-спектры веществ снимали на ИК-Фурье спектрометре «Nicolet-6700» и спектрометре «Specord-M82».IR spectra of substances were recorded on a Nicolet-6700 IR Fourier spectrometer and a Specord-M82 spectrometer.
ЯМР-спектры (1Н и 13С) веществ регистрировали на приборе «Varian Mercury Plus» (рабочая частота 300 МГц, внутренний стандарт - тетраметилсилан).NMR spectra ( 1 H and 13 C) of the substances were recorded on a Varian Mercury Plus instrument (operating frequency 300 MHz, internal standard tetramethylsilane).
В контрольных образцах было установлено, что концентрация изоцианатных групп полиметиленполифениленизоцианата в растворе о-дихлорбензола без трифторуксусной кислоты после нагревания до 70°С в течение 6 ч при частоте ультразвука 40 кГц не изменяется. Следовательно, возможное побочное взаимодействие изоцианатных групп с остаточной влагой не имеет существенного значения в указанных условиях.In control samples, it was found that the concentration of isocyanate groups of polymethylene polyphenylene isocyanate in a solution of o-dichlorobenzene without trifluoroacetic acid after heating to 70 ° C for 6 h at an ultrasound frequency of 40 kHz does not change. Therefore, the possible side interaction of the isocyanate groups with residual moisture is not significant in these conditions.
Содержание изоцианатных групп определяли путем титрования навески форполимера дибутиламином в ацетоне по известной методике (Аввакумова Н.И. Практикум по химии и физике полимеров / Н.И.Аввакумова [и др.] // Под ред. В.Ф.Куренкова. - М.: Химия, 1995. - 256 с.).The content of isocyanate groups was determined by titration of a weighed portion of the prepolymer with dibutylamine in acetone according to a known method (Avvakumova NI Workshop on the chemistry and physics of polymers / N.I. Avvakumova [et al.] // Edited by V.F. Kurenkov. - M .: Chemistry, 1995 .-- 256 p.).
Таким образом, разработан технологический способ получения фторсодержащего форполимера с изоцианатными группами реакцией полиметиленполифениленизоцианата с содержанием изоцианатных групп 29,5-31,0% с трифторуксусной кислотой в присутствии каталитических количеств ди-н-бутилдилаурината олова и в среде о-дихлорбензола, характеризующийся гомогенностью раствора исходных реагентов, селективностью образования форполимера, отсутствием необходимости использования вспомогательных ингредиентов и добавок (удлинители, сшиватели), а также уменьшением доли побочных процессов (аллофанатообразование).Thus, a technological method has been developed for producing a fluorine-containing prepolymer with isocyanate groups by reacting polymethylene polyphenylene isocyanate with a content of isocyanate groups of 29.5-31.0% with trifluoroacetic acid in the presence of catalytic amounts of tin di-butyldylaurinate and in the environment of an o-dichlorobenzene solution, homogenous benzene benzene reagents, the selectivity of the formation of the prepolymer, the absence of the need to use auxiliary ingredients and additives (extenders, crosslinkers), as well as the mind sheniem share of secondary processes (allofanatoobrazovanie).
Claims (1)
заключающийся во взаимодействии полиметиленполифениленизоцианата с содержанием изоцианатных групп 29,5-31,0% с трифторуксусной кислотой в присутствии каталитических количеств ди-н-бутилдилаурината олова при мольном соотношении реагентов 1:0,3:0,003 соответственно, в среде о-дихлорбензола при температуре 70°С, частоте ультразвука 40 кГц в течение 6 ч. A method of obtaining a fluorine-containing prepolymer with isocyanate groups of the General formula
consisting in the interaction of polymethylene polyphenylene isocyanate with a content of isocyanate groups of 29.5-31.0% with trifluoroacetic acid in the presence of catalytic amounts of tin di-n-butyldylaurinate at a molar ratio of reagents 1: 0.3: 0.003, respectively, in a medium of o-dichlorobenzene at a temperature of 70 ° C, an ultrasound frequency of 40 kHz for 6 hours
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012110366/04A RU2479597C1 (en) | 2012-03-19 | 2012-03-19 | Method of producing fluorine-containing prepolymer having isocyanate groups |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012110366/04A RU2479597C1 (en) | 2012-03-19 | 2012-03-19 | Method of producing fluorine-containing prepolymer having isocyanate groups |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2479597C1 true RU2479597C1 (en) | 2013-04-20 |
Family
ID=49152690
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012110366/04A RU2479597C1 (en) | 2012-03-19 | 2012-03-19 | Method of producing fluorine-containing prepolymer having isocyanate groups |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2479597C1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1151023B1 (en) * | 1999-01-08 | 2002-09-04 | Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO | Composition for manufacturing coatings having a low surface energy, such coatings, and method for manufacturing same |
-
2012
- 2012-03-19 RU RU2012110366/04A patent/RU2479597C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1151023B1 (en) * | 1999-01-08 | 2002-09-04 | Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO | Composition for manufacturing coatings having a low surface energy, such coatings, and method for manufacturing same |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Дж.X.Саундерс, К.К.Фриш. Химия полиуретанов. Перевод с английского З.А.Кочновой и Ж.Т.Коркишко под ред. к.х.н. С.Г.Энтелиса. - М.: Химия, 1968, с.91-93. Н.А.Рахимова, С.В.Кудашев. Особенности реакции полиизоцианата с полифторированными спиртами. Изв. ВолгГТУ. Серия «Химия и технология элементоорганических мономеров и полимерных материалов». Вып.8: межвуз. сб. науч. ст. - Волгоград: ВолгГТУ, 2011, №2, с.133-140. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106471032B (en) | Catalyst for synthesizing oxazolidinone compound | |
JP4490813B2 (en) | Isocyanates containing uretdione groups | |
RU2415129C2 (en) | Synthesis of polyisocyanates of diphenylmethane family | |
JP6249954B2 (en) | Continuous isocyanate modification method | |
US20140378648A1 (en) | Method for preparing a compound comprising at least one beta-hydroxy-urethane unit and/or at least one upsilon-hydroxy-urethane unit | |
KR20040088053A (en) | Method for the production of highly functional, highly branched polyureas | |
JP2004529115A (en) | Preparation of MDI, especially 2,4'-MDI | |
KR101983430B1 (en) | Novel carbodiimide-containing compositions and method for the production and use thereof | |
JP5597352B2 (en) | Production of uretdione polyisocyanate | |
TWI443080B (en) | Processes for producing aryl carbamates, isocynates and polyureas using diaryl carbonate | |
RU2479599C1 (en) | Method of producing fluorine-containing prepolymer having isocyanate groups | |
RU2479597C1 (en) | Method of producing fluorine-containing prepolymer having isocyanate groups | |
KR100774086B1 (en) | Synthesis of Acylureas and Composition Comprising Acylureas | |
RU2479595C1 (en) | Method of producing fluorine-containing prepolymer having isocyanate groups | |
CN108250406B (en) | Soft segment-containing polyurethane, polyisocyanate, polyurethane prepolymer, polyurethane elastomer and preparation method thereof | |
JP2004262835A (en) | Method for producing aromatic isocyanate | |
JP2006069941A (en) | Method for decomposing and recovering isocyanate-based compound | |
Wang et al. | The preparation of hybrid trimer by cyclo-oligomerization of TDI and HDI and its curing process with polyols to form elastic PU coating | |
RU2479598C1 (en) | Method for combined production of fluorine-containing prepolymers | |
EP0268856B1 (en) | Preparation of primary aralkyl urethanes and ureas and isocyanates derived therefrom | |
US3939200A (en) | Aliphatic acyl-containing amine hydrochlorides | |
RU2479596C1 (en) | Method for combined production of fluorine-containing prepolymers | |
JP2840112B2 (en) | Diisocyanate and method for producing the same | |
JP5240678B2 (en) | Method for decomposing urea compounds | |
JP3940299B2 (en) | Ordered polyurethaneurea polymer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140320 |