Плівки. Багато ароматичних поліамідів являються плівкоутворюючими полімерами, які утворені мокрим чи сухим формуванням із розчинів в амідних розчинниках: диметилформаміді, диметилацетаміді. Механічні властивости плівок залежать від розчинника, з якого вони формуються. На основі ароматичних поліамідів можна отримати плівки, які володіють високою теплостійкістю. Дуже важливо, що більшість плівок змінює відносне значення видовження при розриві. Доведено, що при 2000С щільність плівок із ароматичних поліамідів достатньо висока. Внаслідок полярности молекул, вони не є високочастотними діелектриками, але їх електроізоляційні властивости достатньо високі і не змінюються із температурою. Ці плівки рекомендується використовувати в кабінах літаків, автомобілів, трансформаторах, електротехнічній промисловости.

3.4.5. Мембрани

Мембрани із ароматичних поліамідів можуть бути плоскими, циліндричними, трубчастими. Характеристики таких мембран близькі, але залежать від їх хемічної будови. Наприклад, мембрани із ароматичних поліамідів впорядкованої будови більше використовуються і мають більший ступінь виділення NaCl, ніж мембрани із полі-м-феніленізофталаміду [62]. Мембрани відрізняються високою селективністю при розділенні суміші газів; володіють підвищеною хемічною стійкістю порівняно з мембранами із ацетату целюлози; достатньо стійкі до розчинів кислот, лугів, ацетону, водно–органічних сумішей. Вони володіють високою термостійкістю, що особливо важливо при фільтрації чи розділенні гарячих газів.

3.4.6. Інші матеріали

Адсорбенти. Сорбційні властивости ПА зумовлені тим, що амідна група здатна до комплексоутворення із багатьма органічними і неорганічними речовинами. Адсорбція може проходити також за рахунок утворення водневих зв’язків. Це дає підстави використовувати АПА в якости перспективних адсорбентів для тонкої очистки різних речовин.

Добавки. АПА додають до інших полімерів для полегшення їх переробки чи покращення якостей. Добавка ароматичного ПА значно покращує текучість розплавів деяких термопластів. Так, наприклад, добавка фенілону до ПВХ приводить до отримання більш щільного, малопористого волокна з більш високими фізико-механічними властивостями.

3.5. Полііміди. Синтез поліімідів та їх хемічна будова

Полііміди – велика група полімерів, які містять у ланцюгу п’яти- і шестичленні гетероцикли і відрізняються високою термо- і теплостійкістю. Ароматичні полііміди в загальному об’ємі виробництва високотермостійких полімерів спеціального призначення займають перше місце. Їх виробництво уже в 1971році складало 300 т у рік. Ці полімери випускаються у вигляді прес-виробів, плівок, волокон, зв’язуючих, пінопластів з довготривалою експлуатацією до температури 533К. Короткотривале нагрівання такі полімери витримують до 753К. Основні напрямки використання ароматичних поліімідів – електроніка, електротехніка і авіація.

3.5.1. Класифікація ароматичних поліімідів

Полііміди – це полімери, які містять в основному ланцюгу макромолекули циклічну імідну групу [33]: |

(3.13)

Загальна формула: |

(3.14)

Їх будову також можна представити як: |

(3.15)

де і – різні ароматичні угрупування. Ароматичні полііміди часто об’єднують під загальною назвою поліариміди (поліариленіміди) [21]. Варіація хемічної природи «діангідридного» (Q) та «діамінного» (R) фраґментів макромолекул поліімідів дозволяє отримувати широкий набір полімерів, які значно відрізняються за структурою і властивостями. Їх поділяють, в першу чергу, за відношенням до плавлення і розм’якшення на такі групи: [12]

У залежности від хемічної структури радикалів полііміди можуть бути аліфатичні, аліциклічні і ароматичні, а за будовою ланцюга – лінійні і трьохвимірні. Найбільше застосування знайшли ароматичні лінійні полііміди.

Характерними властивостями поліімідів є висока термічна стабільність, теплостійкість, виключна стійкість до радіаційного випромінювання і органічних речовин. За структурою та фізичними властивостями полііміди можна поділити на 4 групи:

Група А – полііміди, які утворені ароматичною групою та імідними циклами. Це тверді, крихкі полімери, які важко розм’якшуються.

Група Б – полімери, які мають гетероатоми в діангідридному фраґменті полімерного ланцюга (крихкі, нерозмякшуючі полімери).

Група В – полімери, які містять гетероатоми і групи в діамінному фраґменті макромолекули (тверді, міцні, еластичні плівки).

Група Г – полімери, які містять шарнірні атоми і групи одночасно в діангідридному і діамінному фраґментах полімерного ланцюга.

3.5.2. Синтез ароматичних поліімідів

Мономери для отримання поліімідів [37]. Діангідриди ароматичних тетракарбонових кислот, такі як піромелітовий діангідрид і діангідрид дифенілоксид тетракарбонової кислоти отримують складним шляхом.

У промисловости піромелітовий діангідрид одержують окисненням тетраалкілбензенів, таких як триметилізопропілбензен, диметилдіізопропілбензен, діетилдиметилбензен чи метилетилбензен.

Окиснення проводять дією нітратної кислоти чи калій перманганатом у рідкій фазі або газофазним окисненням на повітрі за температури 723К у присутности ванадій пентаоксиду. Отриманий продукт очищають перекристалізацією із ацетангідриду, комплексоутворенням з анізолом чи сублімацією у вакуумі.

Вихідним продуктом для синтезу біс–(3,4–дикарбоксидифенілового естеру) являється о-ксилол, з якого бромуванням та наступним амінуванням і діазотуванням отримують 3,4–ксиленол:

(3.16)

Утворений 3,4–ксиленол при взаємодії з бромксилолом дає тетраметилдифенілоксид:

(3.17)

При окисненні калій перманганатом отримують відповідну тетракарбонову кислоту.

Найбільш поширеними методами одержання поліімідів є [15,46]:

1) взаємодія діангідридів ароматичних тетракарбонових кислот з ароматичними діамінами (одностадійна і двохстадійна). У випадку двохстадійного процесу на першій стадії утворюється форполімер, з якого можна формувати плівки, волокна. Ця стадія реакції відбувається за рахунок ацилювання діаміну діангідридом тетракарбонової кислоти в полімерному розчиннику з утворенням поліамідокислоти(ПАК) за рівнянням: |

(3.18))

Друга стадія– дигідроциклізація поліамідокислоти: |

(3.19)

2) взаємодія діангідридів тетракарбонових кислот з діазоціанатами в полярних розчинниках: |

(3.20))

3) реакція на основі дитіоангідриду піромелітової кислоти і ароматичних діамінів в полярних розчинах.

4) реакція на основі діамінів тетракарбонових кислот. Реакція взаємодії діаміну піромелітової кислоти з ароматизованими галогенідами в полярних розчинниках. Поліконденсацією ароматичних діімідів чи відповідних солей лужних металів з аліфатичними дигалогенідами чи ароматичними біс-хлорметильними сполуками в диметилацетаміді за температури 340–410 К можна прискорити, якщо використовувати як каталізатори, такі основи, як третинні аміни і К2СО3: |

(2.21)

5) адитивна полімеризація з переносом водню у діамінах тетракарбонових кислот.