Новые поликарбонатсилоксаны на основе силоксан-N-фталимидинов

Цели. Полимерные карбонатсилоксаны, содержащие в обрамлении цепи силоксан-N-фталимидиновую группировку, являются новыми синтетическими гребнеобразными системами макромолекул. Цель работы – изучить возможность их применения в виде пленочных материалов для термостойких высокоэффективных газопроницаемых мембран.

Методы. Гребнеобразные поликарбонатсилоксаны класса силоксан-содержащих полиэфиров были получены различными поликонденсационными методами: полимераналогичным превращением поликарбонат-аллил-N-фталимидинов их реакцией в растворе с алкилгидридсилоксанами; поликонденсацией N-(3-(пентаметилдисилокси)-пропил)-3,3-бис-(4'-окси-фенил)фталимидина с бис-хлорформиатом дифенилолпропана в растворе, используя триэтиламин в качестве акцептора соляной кислоты или межфазной поликонденсацией указанных реагентов в системе метиленхлорид–водная щелочь. Структуры полученных исходных и полимерных соединений были подтверждены спектроскопией ядерного магнитного резонанса 1 H и элементным анализом. Свойством всех синтезированных гребнеобразных сополимеров является их хорошая растворимость в ряде доступных растворителях и пленкообразование.

Результаты. Показано, что новые гребнеобразные поликарбонатсилоксаны обладают высокой термической устойчивостью. По данным термогравиметрического анализа введение в сополимер до 20 масс. % силоксановых звеньев позволяет повысить термостойкость поликарбонатсилоксанов на 25 °C. При этом, температура стеклования их достигает 160 °C. Сополимеры поликарбонатсилоксанов в виде пленок обладают высокой прочностью на разрыв выше 50 МПа и модулем упругости до 2000 МПа. Коэффициенты проницаемости газов через coполимер поликарбонатсилоксанов в виде пленки по ряду газов превосходят проницаемость для промышленного поликарбоната из дифенилолпропана и фторсодержащего силоксанового поликарбоната.

Выводы. Достигнутые результаты свидетельствуют о возможности создания новых полимерных гребнеобразных силоксановых систем с варьируемой структурой, которая способствует для них получению заданных свойств. В сочетании с высокой селективностью разделения газов это позволяет использовать новые гребнеобразные поликарбонатсилоксаны в качестве пленочных мембранных материалов с повышенным интервалом рабочих температур.

1. Кирилин А.Д., Белова Л.O., Кирилинa Н.И., Петроградский A.В., Шeмбeль Н.Л. Особенности взаимодействия изоцианатов с производными гидразина. Тонкие химические технологии. 2018;13(4):39–49. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2018-13-4-39-49

2. Ношей А., Мак-Грат Дж. Блок-сополимеры. Пер с англ. М.: Мир; 1980. 487 с.

3. Сергеев В.А., Шитиков В.К., Аббасов Г.У. Кремнийорганические соединения с реакционноспособными гидроксифенильными группировками и полимеры на их основе. Высокомолекулярные соединения. Серия А. 1987;29(11):2441–2455.

4. Lim S.-C., Kim S.-W., Jung M.-H., Cho M.-K. Complete NMR spectral assignments of siloxanol based copolycarbonate including the configurational copolymer structure and the determination of each monomer conversion. J. Mol. Struct. 2008;886(1):166–174. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2007.11.012

5. Kawakami Y., Kamiya H., Toda H., Yamashita Y. The role of p-oligosiloxane substituens of polystyrene in selective oxygen permeation through the polymer film. J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 1987;25(12):3191–3197. https://doi.org/10.1002/pola.1987.080251202

6. Kawakami Y., Yamashita Y. Molecular design of polymeric systems for oxygen permeaselective membrane materials. Mem. Fac. Eng. Nagoya Univ. 1987;39(1):62–91.

7. Анашкин Д.О., Райгородский И.М., Копылов В.М. Исследование взаимодействия γ-(аминопропил)силоксанов с фенолфталеином при синтезе новых силоксансодержащих фенолов. Журн. прикладной химии. 2014;87(2):227–233.

8. Анашкин Д.О., Райгородский И.М., Копылов В.М. Полиорганоэфир-полисилоксаны. Пластические массы. 2012;12:24–35.

9. Райгородский И.М., Анашкин Д.О., Копылов В.М., Ковязин В.А. Фенолорганосилоксаны и способ их получения: пат. РФ 2 487 901. Заявка № 2012129698/04; заявл. 16.07.2012; опубл. 20.07.2013.

10. Zerewitinoff Th. Quantitative Bestimmung des aktiven Wasserstoffs in organischen Verbindungen. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. 1908;41:2233–2243. https://doi.org/10.1002/cber.190804102126