[go: up one dir, main page]

RU2727921C1 - Способ переработки полиимидных материалов - Google Patents

Способ переработки полиимидных материалов Download PDF

Info

Publication number
RU2727921C1
RU2727921C1 RU2019135650A RU2019135650A RU2727921C1 RU 2727921 C1 RU2727921 C1 RU 2727921C1 RU 2019135650 A RU2019135650 A RU 2019135650A RU 2019135650 A RU2019135650 A RU 2019135650A RU 2727921 C1 RU2727921 C1 RU 2727921C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polyimide
processing
polyimide materials
materials
ammonia
Prior art date
Application number
RU2019135650A
Other languages
English (en)
Inventor
Святослав Ярославович Гадомский
Евгений Витальевич Голосов
Игорь Владимирович Седов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской Академии наук (ФГБУН ИПХФ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской Академии наук (ФГБУН ИПХФ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской Академии наук (ФГБУН ИПХФ РАН)
Priority to RU2019135650A priority Critical patent/RU2727921C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2727921C1 publication Critical patent/RU2727921C1/ru
Priority to PCT/RU2020/000476 priority patent/WO2021091420A1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/10Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141Feedstock
    • Y02P20/143Feedstock the feedstock being recycled material, e.g. plastics
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62Plastics recycling; Rubber recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу переработки полимерных материалов, получаемых по реакции поликонденсации диангидридов тетракарбоновых кислот с диаминами. Предложен способ переработки полиимидных материалов, содержащих в своей молекулярной структуре пятичленные имидные циклы, отличающийся тем, что полиимидный материал подвергают воздействию паров или растворов производного аммиака R-NH(где R=H, NH, алкильная группа). Технический результат – разработка рентабельной технологии переработки полиимидных материалов, которая с минимальными затратами позволила бы выделять ценные продукты из отработанных полимеров. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 4 пр.

Description

Изобретение относится к способу переработки полимерных материалов общей структуры III, получаемых по реакции поликонденсации диангидридов тетракарбоновых кислот I с диаминами II (Фиг. 1 - Общая схема получения полиимидов III по реакции поликонденсации ангидридов тетракарбоновых кислот I с диаминами II.). Благодаря таким свойствам полиимидов III, как термическая стабильность, гибкость и универсальность (возможность использования полиимидов в качестве полимерной матрицы для создания композиционных материалов), такие материалы находят все большее применение в различных отраслях промышленности. На сегодняшний день наиболее широкое распространение получили следующие коммерческие полимиды: Aurum, Duratron, Gemon, Kapton, Kerimid, Pyralin, Regulus, Sinthimid, Torlon, Vespel, и т.д. Причем сфера применения перечисленных выше полиимидных продуктов постоянно расширяется, в связи с чем чрезвычайно актуальной является задача поиска способов их переработки или утилизации.
К настоящему моменту из уровня техники известно ограниченное число методов, позволяющих проводить переработку полиимидных структур. В работе [Huang, F.; Huang, Y.; Pan, Z. Depolymerization of ODPA/ODA Polyimide in a Fused Silica Capillary Reactor and Batch Autoclave Reactor from 320 to 350°C in Hot Compressed Water // Ind Eng Chem Res. 2012, 51(20), p. 7001-7006.] для этих целей предлагается использовать горячую сжатую воду в капиллярном реакторе в автоклаве. Процесс деполимеризации протекает при температурах порядка 300°С. Еще один метод высокотемпературной обработки полиимидов описан в работах [Kumagai, S.; Hosaka, Т.; Kameda, Т. Steam Pyrolysis of Polyimides: Effects of Steam on Raw Material Recovery // Environ. Sci. Technol., 2015, 49 (22), p. 13558-13565; Kumagai, S.; Hosaka, Т.; Kameda, T. Pyrolysis and hydrolysis behaviors during steam pyrolysis of polyimide // J Anal Appl Pyrolysis, 2016, Volume 120, p. 75-81] - для деполимеризации предлагается использовать паровой пиролиз. К недостаткам приведенных выше методов следует отнести трудоемкость, дороговизну, а также получаемую на выходе смесь из большого количества трудно разделяемых низкомолекулярных продуктов, строение которых значительно отличается от исходных мономеров. Помимо высоких температур для переработки полиимидных материалов предлагается использование твердотельной механохимии [Olifirov, L.K.; Kaloshkin, S.D.; Ergin, K.S. Solid-State Recycling of Polyimide Film Waste // J Appl Polym Sci, 2013, Vol. 127, 4.]. В этом методе полиимидные отходы измельчаются в шаровой мельнице в присутствии различных добавок с целью получения новых термостабильных смесей и композитов. Однако подобный подход помимо высокой стоимости имеет довольно узкую сферу применения, поскольку переработанный полиимид в дальнейшем невозможно использовать в качестве полимерной матрицы.
Задачей настоящего изобретения является разработка рентабельной технологии переработки полиимидных материалов, которая с минимальными затратами позволила бы выделять ценные продукты из отработанных полимеров. Для решения поставленной задачи был применен подход Инга-Манске к синтезу аминов по реакции Габриэля (Фиг. 2 - Общая схема протекания реакции полимера Kapton® с производным аммиака R-NH2 (где R=Н, NH2, алкильная группа). В настоящем изобретении впервые показано, что подход Инга-Манске применим не только для низкомолекулярных производных фталимида, но и для полимерных структур. В результате проделанной работы удалось выделить исходный мономер 4,4'-диаминодифениловый эфир (V) из коммерчески доступной полиимидной пленки Kapton® (IV). В отличие от широко известной методологии подхода Инга-Манске, предлагаемая в настоящем изобретении обработка полиимида проводится при комнатной температуре с использованием таких производных аммиака как гидразин, этилендиамин и сам аммиак (тогда как в классическом подходе Инга-Манске используется только гидразин). В случае использования алкиламинов и гидразина, переработка полиимида проводилась путем помещения образца пленки в соответствующий раствор реагента. При использовании аммиака, для обработки использовались пары его водных растворов. Для этих целей образец полиимида выдерживался в течение нескольких дней при комнатной температуре над парами водного раствора аммиака в герметично закрытой емкости. Затем из получаемого в результате такой обработки порошка путем экстракции количественно выделяют 4,4'-диаминодифениловый эфир.
ЯМР-спектры регистрировали на приборе Bruker DRX 500 с рабочей частотой 500,13 MHz при температуре 298 К и использовании в качестве внутреннего стандарта тетраметилсилана. ИК спектры снимали на спектрометре Bruker alfa. Элементный анализ проводили на CHNS/O элементном анализаторе Vario Micro cube. В качестве образца полиимида была взята пленка Kapton® (IV) (без клеевой основы) толщиной 0.07 мм.
Ниже представлены примеры, характеризующие сущность настоящего изобретения.
Сущность предлагаемого изобретения характеризуется следующими примерами.
Пример 1.
Полиимидную пленку Kapton ® (1.434 г) на чашке Петри помещают в эксикатор (объемом 1.5 л) над парами 100 мл 25% раствора аммиака. Эксикатор герметично закрывают крышкой и выдерживают в таком состоянии при температуре 20°С в течение пяти дней. Затем обработанный образец полимера извлекают из эксикатора, сушат на воздухе в течение 8 часов, помещают в экстрактор и проводят экстракцию этилацетатом в течение 10 часов. После экстракции из этилацетата выделяют 0.41 г 4,4'-диаминодифенилового эфира (выход 54.6% при пересчете на элементарное звено исходного полимера). Элементный анализ. Найдено, %: С 71.02; Н 5.924; N 13.56. Расчет для C12H12N2O, %: С 71.98; Н 6.04; N 13.99; О 7.99. ИК спектр, см-1: 1618 (ср), 1492 (с), 1317 (сл), 1280 (сл), 1211 (с), 1120 (сл), 1084 (сл), 1006 (сл), 868 (ср), 822 (с), 814 (с), 718 (сл), 690 (сл), 561 (сл), 501 (ср), 434 (сл), 394 (сл). Масс-спектр (ЭУ, 70 эВ), m/z (Iотн, %): 201 (19.4), 200 (100, М+), 171 (19.4), 108 (35.6), 80 (20.6). Спектр ЯМР 1H (ДМСО-d6), δ, м.д., (J, Гц): 4.6-4.9 (с, 4Н, NH2-Ar), 6.50-6.53 (м, 4Н, Ar-Н), 6.61-6.65 (м, 4Н, Ar-Н).
Пример 2.
Полиимидную пленку Kapton® (1.382 г) на чашке Петри помещают в эксикатор (объемом 1.5 л) над парами 100 мл 25% раствора аммиака. Эксикатор герметично закрывают крышкой и выдерживают в таком состоянии при температуре 20°С в течение пяти дней. Затем обработанный образец полимера извлекают из эксикатора, сушат на воздухе в течение 8 часов, помещают на 24 часа в эксикатор (объемом 1.5 л) над парами 100 мл концентрированной соляной кислоты. Полученную обработанную массу прибавляют к смеси 50 мл метанола и 30 мл воды, тщательно перемешивают и отфильтровывают. Фильтрат упаривают до ~35 мл, после чего к остатку добавляют 25% водный раствор аммиака до рН ~10. Выпавший осадок 4,4'-диаминодифенилового эфира отфильтровывают, сушат. Выход 0.58 г (80.6% при пересчете на элементарное звено исходного полимера) бесцветных кристаллов. Элементный анализ. Найдено, %: С 71.54; Н 5.886; N 13.37. Расчет для C12H12N2O, %: С 71.98; Н 6.04; N 13.99; О 7.99. ИК спектр, см-1: 1618 (ср), 1492 (с), 1317 (сл), 1280 (сл), 1211 (с), 1120 (сл), 1084 (сл), 1006 (сл), 868 (ср), 822 (с), 814 (с), 718 (сл), 690 (сл), 561 (сл), 501 (ср), 434 (сл), 394 (сл). Масс-спектр (ЭУ, 70 эВ), m/z (Iотн, %): 201 (19.4), 200 (100, М+), 171 (19.4), 108 (35.6), 93 (10), 80 (20.6), 65 (13). Спектр ЯМР 1Н (ДМСО-d6), δ, м.д., (J, Гц): 4.6-4.9 (с, 4Н, NH2-Ar), 6.50-6.53 (м, 4Н, Ar-Н), 6.61-6.65 (м, 4Н, Ar-Н).
Пример 3.
17.9 мг полиимидной пленки Kapton ® помещают в раствор 400 мг гидразина моногидрата в 15 мл метанола. Смесь выдерживается в течение 6 суток без перемешивания при температуре 20°С. Полученную суспензию концентрируют до 4-6 мл, прибавляют к ней 5 мл этилацетата, тщательно перемешивают и центрифугируют. Отделенный от осадка раствор упаривают, сухой остаток сушат при пониженном давлении и температуре 50°С в течение 8 часов. Выход 4,4'-диаминодифенилового эфира 8.6 мг (91% при пересчете на элементарное звено исходного полимера). ИК спектр, см-1: 1618 (ср), 1492 (с), 1317 (сл), 1280 (сл), 1211 (с), 1120 (сл), 1084 (сл), 1006 (сл), 868 (ср), 822 (с), 814 (с), 718 (сл), 690 (сл), 561 (сл), 501 (ср), 434 (сл), 394 (сл).
Пример 4.
18.4 мг полиимидной пленки Kapton ® помещают в раствор 400 мг этилендиамина в 15 мл метанола. Смесь выдерживается в течение 15 суток без перемешивания при температуре 20°С. Полученную суспензию концентрируют до 4-6 мл, прибавляют к ней 5 мл этилацетата, тщательно перемешивают и центрифугируют. Отделенный от осадка раствор упаривают, сухой остаток сушат при пониженном давлении и температуре 50°С в течение 8 часов. Выход 4,4'-диаминодифенилового эфира 8.4 мг (87% при пересчете на элементарное звено исходного полимера). ИК спектр, см-1: 1618 (ср), 1492 (с), 1317 (сл), 1280 (сл), 1211 (с), 1120 (сл), 1084 (сл), 1006 (сл), 868 (ср), 822 (с), 814 (с), 718 (сл), 690 (сл), 561 (сл), 501 (ср), 434 (сл), 394 (сл).
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет перерабатывать полиимидные материалы, содержащих в своей молекулярной структуре пятичленные имидные циклы.
В результате обработки получается смесь низкомолекулярных продуктов: диамин (один из двух исходных мономеров полиимидной структуры) и производные тетракарбоновой кислоты (ангидрид которой использовался в качестве второго мономера). Дальнейшая переработка полиимида сводится к выделению диамина путем экстракции из полученной смеси продуктов.

Claims (2)

1. Способ переработки полиимидов, содержащих в своей молекулярной структуре пятичленные имидные циклы, отличающийся тем, что полиимидный материал подвергают воздействию паров или растворов производного аммиака R-NH2 (где R=Н, NH2, алкильная группа).
2. Способ переработки полиимидов по п. 1, отличающийся тем, что из смеси продуктов, получаемых в результате обработки производным аммиака полиимидного материала, путем экстракции выделяют диамин, использовавшийся в качестве мономера при изготовлении перерабатываемого полиимида.
RU2019135650A 2019-11-07 2019-11-07 Способ переработки полиимидных материалов RU2727921C1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019135650A RU2727921C1 (ru) 2019-11-07 2019-11-07 Способ переработки полиимидных материалов
PCT/RU2020/000476 WO2021091420A1 (ru) 2019-11-07 2020-09-10 Способ переработки полиимидных материалов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019135650A RU2727921C1 (ru) 2019-11-07 2019-11-07 Способ переработки полиимидных материалов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2727921C1 true RU2727921C1 (ru) 2020-07-27

Family

ID=71741456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019135650A RU2727921C1 (ru) 2019-11-07 2019-11-07 Способ переработки полиимидных материалов

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2727921C1 (ru)
WO (1) WO2021091420A1 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113372212A (zh) * 2021-06-17 2021-09-10 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种选择性断裂酰亚胺键回收聚酰亚胺的方法
CN113354527A (zh) * 2021-06-17 2021-09-07 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种微波降解聚酰亚胺材料的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU590317A1 (ru) * 1976-04-29 1978-01-30 Предприятие П/Я Р-6594 Способ переработки отходов производства полиимидов

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3529017A (en) * 1966-01-06 1970-09-15 Du Pont Alkaline hydrolysis of polyimides

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU590317A1 (ru) * 1976-04-29 1978-01-30 Предприятие П/Я Р-6594 Способ переработки отходов производства полиимидов

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Huang, F. et. al. Depolymerization of ODPA/ODA Polyimide in a Fused Silica Capillary Reactor and Batch Autoclave Reactor from 320 to 350oC in Hot Compressed Water // Ind. Eng. Chem. Res. - 2012, - V. 51(20), - p. 7001-7006. *
Huang, F. et. al. Depolymerization of ODPA/ODA Polyimide in a Fused Silica Capillary Reactor and Batch Autoclave Reactor from 320 to 350oC in Hot Compressed Water // Ind. Eng. Chem. Res. - 2012, - V. 51(20), - p. 7001-7006. Kumagai, S. et al. Steam Pyrolysis of Polyimides: Effects of steam on Raw Material Recovery // Environ. Sci. Technol. - 2015, - V. 49(22), - p. 13558-13565. Kumagai, S. et. al. Pyrolysis and hydrolysis behaviors during steam pyrolysis of polyimide // J. Anal. Appl. Pyrolysis. - 2016, - V. 120, - p. 75-81. Olifirov, L.K. et al. Solid-State Recycling of Polyimide Film Waste // J. Appl. Polym. Sci. - 2013, - V. 127(4), - p. 2960-2968. *
Kumagai, S. et al. Steam Pyrolysisof Polyimides: Effects of steam on Raw Material Recovery // Environ. Sci. Technol. - 2015, - V. 49(22), - p. 13558-13565. *
Kumagai, S. et. al. Pyrolysis and hydrolysisbehaviors during steam pyrolysis of polyimide // J. Anal. Appl. Pyrolysis. - 2016, - V. 120, - p. 75-81. *
Olifirov, L.K. et al. Solid-State Recycling of Polyimide FilmWaste // J. Appl. Polym. Sci. - 2013, - V. 127(4), - p. 2960-2968. *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021091420A1 (ru) 2021-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2727921C1 (ru) Способ переработки полиимидных материалов
CN105777553B (zh) 一种尼龙盐的制备方法
CA2985820C (en) Process for producing polyimides
Zhao et al. Efficient synthesis of camptothecin propargylamine derivatives in water catalyzed by macroporous adsorption resin-supported gold nanoparticles
CN101220166A (zh) 碳纳米管/聚合物高介电常数复合薄膜的制备方法
CN109503614A (zh) 一种回收聚酰亚胺废弃物的方法
US20210230092A1 (en) Method for preparing 4,4'-dihydroxy-[1,1'-biphenyl-3,3'-dicarboxylic acid]
CN104710507B (zh) 一种卡非佐米的制备方法
Haval et al. Cyanuric chloride: decent dehydrating agent for an exclusive and efficient synthesis of kinetically controlled isomaleimides
CN108456160A (zh) 一种苯磺酸氨氯地平的合成工艺
SU528873A3 (ru) Способ получени производных 3,1-бензоксазинона-4
CN113227075B (zh) 用于产生n,n’-双[2-(1h-咪唑-4-基)乙基]丙二酰胺的新方法
CN108003084A (zh) 一种马来酰亚胺的合成方法
CN109824797A (zh) 一种制备甲壳素的方法
JPH0657165A (ja) インジゴの精製法
RU2398790C2 (ru) Способ получения полиамидокислоты и полиимида на ее основе
CN108440366A (zh) 一种n-羟基琥珀酰亚胺的制备方法
SU654636A1 (ru) Способ получени полимеров, содержащих имидные звень
WO2019200732A1 (zh) 一种吡喹酮的新工艺方法
SU477155A1 (ru) Способ получени -замещенных моно- или ди- имидов ароматических ди- или тетра-карбоновых кислот
SU590317A1 (ru) Способ переработки отходов производства полиимидов
Chiriac et al. Synthesis of aromatic amides at room temperature using triphenyl phosphite-4-dimethylaminopyridine as reagent
RU2058274C1 (ru) Способ получения 4,4′ -диаминодифенилсульфамида
JPS60112759A (ja) Ν−フエニルマレイミド類の製造法
SU221708A1 (ru)