Application of the copper(II)-aminosilane catalysts in the oxidative polymerization of 2,6-dimethylphenol

• Autorzy: Firlik S. , Skupiński W. , Wielgosz Z. , Stasiński J.

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2015.372

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie kompleksów Cu(II)-aminosilan jako katalizatorów polimeryzacji utleniającej 2,6-dimetylofenolu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this work was to examine the aminosilane ligands for the copper(II) salts and their application as catalysts for the oxidative polymerization of 2,6-dimethylphenol leading to poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene ether) (PPE) [also known as poly(phenylene oxide) (PPO)] formation. As aminosilane ligands, silane derivatives containing primary and/or secondary amino groups were tested. Among aminosilanes used, PPE was only obtained when N-methylaminopropyltrimetoxysilane (MAPTMS) as a ligand for copper(II) was used. CuCl₂ and CuBr₂ were compared as catalyst precursors for 2,6-dimethylphenol polymerization and influence of N/Cu molar ratio in the range from 80 to 160 on PPE yield and its M_w was tested. It was observed, that with increasing N/Cu molar ratio from 80 to 120, both PPE yield and M_w increased. PPE with the highest M_w was obtained when CuBr₂-MAPTMS as acatalyst was used. At N/Cu molar ratio equal to 160, a decrease in PPE M_w obtained with use of both precursors and decrease in PPE yield for CuCl₂-MAPTMS catalyst were noticed. The condensed nanoorganosilicon particles of spherical shape well dispersed in PPE were determined in the polymer matrix. The UV-Vis studies showed that, strong ligand field of the aminosilane ligand easier electron transfer from monomer to Cu(II) and thus polymerization facilitate.

PL

Silany zawierające pierwszorzędową lub/i drugorzędową grupę aminową zastosowano w charakterze ligandów w kompleksach soli miedzi(II), które następnie użyto w polimeryzacji utleniającej 2,6-dimetylofenolu (2,6-DMP), w wyniku której otrzymano poli(eter 2,6-dimetylo-1,4-fenylenu) (PPE) znany też jako poli(tlenek fenylenu) (PPO). Spośród przebadanych aminosilanów, jedynie N-metyloaminopropylotrimetoksysilan (MAPTMS) — jako ligand Cu(II) — wykazywał aktywność w reakcji syntezy PPE. Porównano aktywność CuCl₂ i CuBr₂ jako prekursorów katalizatora polimeryzacji 2,6-dimetylofenolu i zbadano wpływ stosunku molowego N/Cu, w zakresie 80—160, na wydajność reakcji otrzymywania PPE i na jego wagowo średni ciężar cząsteczkowy (M_w). Stwierdzono, że zwiększenie stosunku molowego N/Cu w zakresie 80—120 powoduje zarówno wzrost wydajności polimeryzacji utleniającej 2,6-DMP, jak i ciężaru cząsteczkowego PPE. Polimer o największym M_w otrzymano przy użyciu katalizatora CuBr₂-MAPTMS. Przy stosunku molowym N/Cu = 160 zaobserwowano spadek ciężaru cząsteczkowego PPE uzyskanego za pomocą obydwu prekursorów oraz, w przypadku zastosowania CuCl₂-MAPTMS jako katalizatora, zmniejszenie wydajności polimeryzacji utleniającej. Ponadto, stwierdzono obecność zdyspergowanych w osnowie PPE krzemoorganicznych nanocząstek o sferycznym kształcie. Badania UV-Vis wykazały, że do inicjacji polimeryzacji 2,6-DMP konieczne jest silne, wywoływane przez aminosilan, pole ligandów, które ułatwia przeniesienie elektronu z monomeru do Cu(II).

Słowa kluczowe

EN

poly(phenylene oxide); poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene ether); oxidative polymerization; 2,6-dimethylphenol; aminosilane

PL

poli(tlenek fenylenu); poli(eter 2,6-dimetylo-1,4-fenylenu); polimeryzacja utleniająca; 2,6-dimetylofenol; aminosilan

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 60, nr 6
• Strony: 372--376
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Firlik S.

• Industrial Chemistry Research Institute (ICRI), Rydygiera 8 Street, 01-793 Warsaw, Poland

autor

Skupiński W.

• Industrial Chemistry Research Institute (ICRI), Rydygiera 8 Street, 01-793 Warsaw, Poland

autor

Wielgosz Z.

• Industrial Chemistry Research Institute (ICRI), Rydygiera 8 Street, 01-793 Warsaw, Poland

autor

Stasiński J.

• Industrial Chemistry Research Institute (ICRI), Rydygiera 8 Street, 01-793 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Utracki L.A.: „Polymer blends handbook”, Vol. 1, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht 2002, str. 1093.
• [2] Hay A.S., Blanchard H.S., Endres G.F., Eustance J.W.: Journal of the American Chemical Society 1959, 81, 6335. http://dx.doi.org/10.1021/ja01532a062
• [3] Kim N.Ch., Kim Y.T., Nam S.W. et al.: Polymer Bulletin 2013, 70, 23. http://dx.doi.org/10.1007/s00289-012-0816-9
• [4] Tsuchida E., Nishide H., Nishiyama T.: Macromolecular Chemistry and Physics 1975, 176, 1349. http://dx.doi.org/10.1002/macp.1975.021760510
• [5] Pat. USA 4 607 085 (1986).
• [6] Li K.T., Shieh D.Ch.: Industrial and Engineering Chemistry Research 1994, 33, 1107. http://dx.doi.org/10.1021/ie00029a006
• [7] Gamez P., Van Dijk J.A.P.P., DriessenW.L. et al.: Advanced Synthesis and Catalysis 2002, 344, 890. http://dx.doi.org/10.1002/1615-4169(200209)344:8<890::AID-ADSC890>3.0.CO;2-5
• [8] Gamez P., Simons Ch., Aromì G. et al.: Applied Catalysis A: General 2001, 214, 187. http://dx.doi.org/10.1016/S0926-860X(01)00484-7
• [9] Camus A., Garozzo M.S., Marsich N., Mari M.: Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 1996, 112, 353. http://dx.doi.org/10.1016/1381-1169(96)00237-3
• [10] Pat. Pol. 66 781 (1972).
• [11] Al Andis N.M.: Journal of Chemistry 2013, 2013, ID 856928. http://dx.doi.org/10.1155/2013/856928
• [12] Viersen F.J., Challa G., Reedijk J.: Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas 1989, 108, 167. http://dx.doi.org/10.1002/recl.19891080502
• [13] Kim M., Feng X., Kim Y.T., Kim J.I., Yun J.: Macromolecular Research 2013, 21, 1054. http://dx.doi.org/10.1007/s13233-013-1150-2
• [14] Hay A.S.: Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry 1998, 36, 505. http://dx.doi.org/10.1002/(SICI)1099-0518(199803)36:4<505::AID--POLA1>3.0.CO;2-O
• [15] Li K.T., Tsai I.T.: Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry 1996, 34, 3213. http://dx.doi.org/10.1002/(SICI)1099-0518(19961115)34:15<3213::AID-POLA11> 3.0.CO;2-F
• [16] Cotton A.F., Wilkinson G.: „Advanced Inorganic Chemistry: A Comprehensive Text”, 4th ed., John Wiley and Sons, New York, Chichester, Brisbane, Toronto 1980.
• [17] Segoviano-Garfias J.J.N., Moreno-Esparza R., Mendoza-Diaz G.: Inorganica Chimica Acta 2010, 363, 3461. http://dx.doi.org/10.1016/j.ica.2010.06.050
• [18] Chen Ch.W., Lin I.H., Lin Ch.Ch. et al.: Polymer 2013, 54, 5684. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2013.08.023
• [19] Tsuchida E., Nishide H., Nishikawa H.: Journal of Polymer Science: Polymer Symposia 1974, 47, 47. http://dx.doi.org/10.1002/polc.5070470108