Синтез новых термореактивных олигоимидов с концевыми пропаргильными группами

Проект посвящен разработке новых реакционных олигоимидов для использования в качестве связующих для высокотемпературных полимерных композиционных материалов (ПКМ). ПКМ являются уникальной группой материалов, часто используемых в автомобильной, аэрокосмической, судостроительной и военной отраслях. ПКМ значительно легче традиционных материалов, они обладают хорошими механическими свойствами, высокой коррозийной стойкостью, хорошо формуются и обладают способностью к гашению механических колебаний. К связующим, используемым для получения высокотемпературных ПКМ, предъявляются жесткий набор требований: высокая теплостойкость конечных продуктов, что подразумевает их высокую температуру стеклования или плавления (для частично кристаллических), стабильность к термической и термоокислительной деструкции, стойкость к агрессивным средам, хорошие механические свойства, низкое влагопоглощение, хорошая растворимость исходной смолы, приемлемые температуры размягчения связующих, низкая вязкость расплава и наличие широкого температурного “технологического окна” переработки. Для получения таких связующих в структуру полимерной цепи включают термически стабильные ароматические или гетероароматические фрагменты. В данном проекте в качестве объекта исследования выбраны олигомеры, содержащие термостойкие имидные циклы. Для целей формирования полиимидной матрицы с нужными свойствами в настоящем проекте будет использован традиционно применяемый принцип построения макромолекулы из малых реакционных мономеров (олигомеров). Для достижения необходимых свойств, таких как высокая термическая стабильность, высокая температура стеклования в комбинации с перерабатываемостью, в данном проекте будет варьироваться структура исходных олигоимидов за счет сочетания жестких и термостойких структурных элементов с "шарнирными" фрагментами, а также будут использованы асимметричные мономеры с целью уменьшения межмолекулярного взаимодействия. В данной работе планируется разработка новых олигоимидных реактопластов для получения сшитых полиимидных трехмерных матриц. Будет синтезирован ключевой мономер с пропаргильными группами - 4-аминофенилпропаргиловый эфир (АПР) . С использованием полученного мономера и оригинального метода синтеза в расплаве бензойной кислоты, будет получена серия реакционных олигоимидов с двумя концевыми пропаргильными группами. Будут получены модельные диимиды на основе ароматических диангидридов тетракарбоновых кислот (диангидрид А, 6F, и ДФО), а также олигоимиды на основе несимметричных мономеров (а-БФТК, а-ОДА). Процесс термической сшивки олигомеров по пропаргильным группам имеет ряд преимуществ по сравнению с фенилэтинильными (ПЕПА). Он начинается при более низкой температуре (250ºС) и так же, как и в случае ПЕПА, идет без выделения побочных продуктов. Мономер АПР синтезируется из недорогих, коммерчески доступных реагентов в отличии от фенилэтинильного мономера, используемого в синтезе ПЕПА. Оригинальный метод получения олигоимидов в расплаве бензойной кислоты проходит в более мягких условиях, чем классический синтез в м-крезоле и идет с сохранением пропаргильных групп. В проекте будет подробно изучено влияние химического строения и асимметрии мономеров на термические, реологические и физико-механические свойства исходных и сшитых полимеров. Для выбранной олигомерной системы будет проведен кинетический анализ процесса отверждения, определены эффективные кинетические константы отверждения для разных условий, построена математическая кинетическая модель, которая позволит рассчитать оптимальный режим отверждения для изотеримческих и динамических условий.