Разработка методики количественного анализа целевого и побочных продуктов синтеза 1,3-бис(3,4-дицианофенокси)бензола методом ВЭЖХ

Цели. Для аналитического контроля производства фталонитрильных мономеров, изучения масштабирования технологии их получения и проведения кинетических исследований актуальна задача по разработке способа определения концентрации целевого и побочных продуктов в присутствии реагентов. Наиболее простым и доступным методом количественного анализа рассматриваемых соединений является высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), позволяющая также проводить верификацию сырья и контроль качества готовой продукции. Цель данной работы заключалась в разработке методики количественного анализа компонентов реакционной смеси при синтезе 1,3-бис(3,4-дицианофенокси)бензола (ДБФ) методом ВЭЖХ.

Методы. Для количественного анализа компонентов реакционной смеси использовали метод ВЭЖХ в обращенно-фазовом режиме.

Результаты. Разработана простая и быстрая методика количественного анализа фталонитрильных мономеров и их смесей с реагентами методом ВЭЖХ. По данным исследования конверсии компонентов реакционной смеси сделан вывод о продолжительности реакции и накоплении побочных продуктов.

Выводы. Успешная апробация позволяет рекомендовать разработанную методику для применения в аналитической практике. Результаты, полученные при переходе от реакции в колбе к реактору объемом 15 л, характеризуются хорошей сходимостью. Синтез ДФБ успешно масштабируется на оборудование промежуточного масштаба.

1. Laskoski M., Neal A., Schear M.B., Keller T.M., RicksLaskovski H.L., Saab A.P. Oligomeric aliphatic-aromatic ether containing phthalonitrile resins. J. Polym. Sci. Part A Polym. Chem. 2015;53(18):2186–2191. https://doi.org/10.1002/pola.27659

2. Babkin A.V., Zodbinov E.B., Bulgakov B.A., Kepman A. V., Avdeev V.V. Low-melting siloxane-bridged phthalonitriles for heat-resistant matrices. Eur. Polym. J. 2015;66:452–457. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2015.03.015

3. Derradji M., Jun W., Wenbin L. Phthalonitrile resins and composites : properties and applications. 1st Edition. Elsevier; 2018. 404 p. ISBN: 9780128129661

4. Wang G., Guo Y., Han Y., Li Z., Ding J., Jiang H., Zhou H., Zhao T. Enhanced properties of phthalonitrile resins reinforced by novel phthalonitrile-terminated polyaryl ether nitrile containing fluorene group. High Perform. Polym. SAGE Publications Ltd. 2020;32(1):3–11. https://doi.org/10.1177/0954008319847259

5. Li Z., Guo Y., Wang G., Xu S., Yan Y., Liu X., Luo Z., Ye L., Zhou H., Zhao T. Preparation and characterization of a selfcatalyzed fluorinated novolac-phthalonitrile resin. Polym. Adv. Technol. 2018;29(12):2936–2942. https://doi.org/10.1002/pat.4413

6. Ren D., Lei Y., Pan H., Yan L., Xu M., Liu X. Design of the phthalonitrile-based composite laminates by improving the interfacial compatibility and their enhanced properties. J. Appl. Polym. Sci. 2018;135(7):45881. https://doi.org/10.1002/app.45881

7. Sastri S.B., Armistead J.P., Keller T.M. Phthalonitrilecarbon fiber composites. Polym. Compos. 1996;17(6):816–822. https://doi.org/10.1002/pc.10674

8. Bulgakov B.A., Babkin A.V., Dzhevakov P.B., Bogolyubov A.A., Sulimov A.V., Kepman A.V. Low-melting phthalonitrile thermosetting monomers with siloxane- and phosphate bridges. Eur. Polym. J. 2016;84:205–217. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2016.09.013

9. Yakovlev M.V., Morozov O.S., Afanasieva E.S., Bulgakov B.A., Babkin A.V., Kepman A.V. Tri-functional phthalonitrile monomer as stiffness increasing additive for easy processable high performance resins. React. Funct. Polym. 2020;146:104409. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2019.104409

10. Terekhov V.E., Aleshkevich V.V., Afanasieva E.S., Nechausov S. Bis(4-cyanophenyl) phenyl phosphate as viscosity reducing comonomer for phthalonitrile resins. React. Funct. Polym. 2019;139:34–41. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2019.03.010

11. Bulgakov B.A., Sulimov A.V., Babkin A.V., Timoshkin I.A., Solopchenko A.V., Kepman A.V. Phthalonitrile-carbon fiber composites produced by vacuum infusion process. J. Compos. Mater. 2017;51(30):4157–4164. https://doi.org/10.1177/0021998317699452

12. Тимошкин И.А., Алешкевич В.В., Афанасьева Е.С., Булгаков Б.А., Бабкин А.В., Кепман А.В. Термостойкие углепластики с матрицами на основе сополимера бис-фталонитрилов и бис-бензонитрила. Высокомол соед. Серия С. 2020;62(2):174–185. https://doi.org/10.31857/S2308114720020156

13. Bulgakov B.A., Sulimov A.V., Babkin A.V., Afanasiev D.V., Solopchenko A.V., Kepman A.V. et al. Flame-retardant carbon fiber reinforced phthalonitrile composite for high-temperature applications obtained by resin transfer molding. Mendeleev Commun. 2017;27(3):257–259. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2017.05.013

14. Bulgakov B.A., Belsky K.S., Nechausov S.S., Afanasieva E.S., Babkin A.V., Kepman A.V. Carbon fabric reinforced propargyl ether/phthalonitrile composites produced by vacuum infusion. Mendeleev Commun. 2018;28(1):44–46. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2018.01.014

15. Keller T.M., Dominguez D.D. High temperature resorcinol-based phthalonitrile polymer. Polymer. 2005;46(13):4614–4618. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2005.03.068

16. Lyubimtsev A., Vagin S., Syrbu S., Hanack M. Synthesis of Novel Covalently Linked Dimeric Phthalocyanines. European J. Org. Chem. 2007;2007(12):2000–2005. https://doi.org/10.1002/ejoc.200600733

17. Ryoichi F., Fumio O. Method for manufacturing 4,4’-oxydiphthalic acid and method for manufacturing 4,4’-oxydiphthalic dianhydride: pat. PCT/JP2012/057040. Japan. 26.09.2013.

18. Chen X., Shan S., Liu J., Quab X., Zhang Q. Synthesis and properties of high temperature phthalonitrile polymers based on o, m, p–dihydroxybenzene isomers. RSC Adv. 2015;5(98):80749–80755. https://doi.org/10.1039/C5RA15321B