Поликарбонаты триптицендиола-2,5

Поликарбонат бисфенола А является полимером, чьи механические свойства (высокая устойчивость к ударным нагрузкам) не имеют аналогов среди известных термопластов.

Благодаря уникальным свойствам поликарбоната, интерес к синтезу и исследованию свойств новых поликарбонатов и сополикарбонатов на основе различных бисфенолов не ослабевает [1–4].

В последнее время значительное внимание привлекает бисфенол – 9,10-дигидро-9,10-о-бензеноантрацен-1,4-диол (триптицендиол-2,5), который легко получают из антрацена в две стадии [5].

Благодаря уникальному строению молекулы триптицена можно ожидать, что включение его звеньев в основную цель ПК приведет к появлению у них новых специфических и важных свойств [6–9]. Ранее [9] нами было показано, что наличие остатков триптицендиола-2,5 в макроцепях ароматических простых полиэфиров оказывает положительное влияние на комплекс их свойств [7–9].

Исходя из этого синтезированы ПК триптицендиола-2,5 и его сополикарбонаты с бисфенолом А (БфА) [10, 11]. ПК синтезировали фосгенированием смеси, содержащей триптицендиол-2,5, метиленхлорид, водный гидроксид натрия, триэтиламин и п-трет-бутилфенол как агент обрыва цепи [10]. Кроме того, сополикарбонаты триптицендиола-2,5 и БфА получены также акцепторно-каталитической поликонденсацией действием бисхлорформиата БфА на смесь триптицендиола-2,5 и БфА в метиленхлориде [11].

Строение поликарбоната триптицендиола-2,5 (соединение 1), сополикарбонатов соединения 1 и БфА отражают структуры, представленные ниже.

O                  O      C                      ;       O

O

CH3

C  O         C                        O                                 O CH              O

k

Состав и результаты синтеза, а также некоторые характеристики полученных полимеров представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 – Молекулярная масса и температура стеклования полимеров [11]

Таблица 2 – Результаты испытаний на одноосное растяжение пленок поликарбонатов при комнатной температуре [11]

Синтезированные сополикарбонаты хорошо растворимы в хлорированных алифатических углеводородах и методом полива из раствора образуют прозрачные гибкие прочные пленки (таблица 2).

При включении звеньев триптицена Т_ст. сополикарбонатов повышается относительно ПК БФА. Это обусловлено снижением сигментальной подвижности макромолекул вследствие роста жесткости макроцепей и возникновения стерических препятствий.

Присутствие звеньев соединения 1 в сополикарбонатах приводит к некоторому понижению деформационно-прочностных свойств по сравнению с ПК БфА (таблица 2): модуля Юнга в среднем на 12 %, прочности при разрыве в среднем на 35 % и удлинения при разрыве [10].

Наличие остатков соединения 1 в макроцепях сополикарбонатов способствует повышению их устойчивости в 40 %-ном водном растворе гидроксида калия. Так, например, образец промышленного поликарбоната «Дифлон» претерпевает практически полное разрушение после трех суток экспозиции в 40 %-ном водном растворе КОН, теряя 72 % от исходной массы.

Сополикарбонат, содержащий 50 мол. % соединения 1, за то же время в 40 %-ном КОН теряет 2 % массы [11].

Наиболее важной областью применения ПК БфА является прозрачная защита. В области прозрачной защиты ПК подвергается ударным нагрузкам при различных скоростях. Этим объясняется тот факт, что исследователи уделяют основное внимание изучению механических свойств известных и новых ПК.

В широком диапазоне скоростей были испытаны на растяжение и сжатие смеси промышленного ПК БфА марки Iupilon с ПК соединения 1 [12]. Содержание звеньев триптицена в испытуемых смесях регулировали молекулярной массой ПК соединения 1. Низкомолекулярный ПК соединения 1 давал низ-кое содержание звеньев триптицена, а высокомолекулярный ПК соединения 1 приводил к более высокому содержанию звеньев триптицена в смесях.

Содержание в испытуемой смеси 1,9 масс. % триптицена позволило увеличить модуль упругости на 20 %, предела текучести на 17 % при относительном удлинении более 80 % по сравнении с Iupilon. Повышение содержания звеньев триптицена до 26 масс. % приводит к увеличению модуля упругости более чем на 20 % и росту прочности при сжатии на 50 % – как при низких, так и при высоких скоростях деформации, без снижения пластичности по сравнению с Iupilon [12]. Все образцы смесей ПК, содержащие звенья триптицена, сохраняли прозрачность и не проявляли признаков кристалличности и разделения фаз [12]. Данное обстоятельство позволяет сделать вывод, что ПК БфА и соединения 1 при смешивании хорошо совместимы в широком диапазоне составов.

Анализ приведенных выше результатов позволяет заключить, что включение в основную цепь поликарбоната и сополикарбонатов, а также в состав физических смесей промышленного ПК звеньев триптицена позволяет существенно улучшить весь комплекс свойств получаемых материалов, представляющих интерес для современной техники.