1,1-бис(4-гидроксифенил)-2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентан в качестве вулканизующего агента для фторкаучуков

Формула изобретения

1,1-Бис(4-гидроксифенил)-2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентан формулы



в качестве вулканизующего агента для фторкаучуков.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химии фторорганических соединений, конкретно к фторсодержащему бис-фенолу 1,1-бис(4-гидроксифенил)-2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентану формулы 1:



где R_F - группа CF₂CF₂CF₂CF₂H,

который может быть использован в качестве вулканизующего агента для фторкаучуков.

Известны бис-фенолы общей формулы 1, где R_F представляют собой перфторированные органические группы СF₃-, СF₃(СF₂)₆-, СF₃СF₂СF₂ и С₆F₅. В патенте США 3388097, НПК 528/191, 1968 г. описан способ синтеза соединения формулы 1 с R_F = СF₃ путем реакции гидрата трифторацетальдегида с фенолом в присутствии безводного фтористого водорода в автоклаве. В патентах США 4365098, С 08 С 39/16, 1982 г. и 4467121, С 08 С 39/16, 1984 г. описан способ получения бис-фенолов общей формулы 1, где R_F = СF₃-, СF₃(СF₂)₆-, СF₃СF₂СF₂ и С₆F₅ с использованием безводного хлористого водорода или безводного бромистого водорода вместо безводного фтористого водорода. По патенту США 4358624, С 08 С 39/16, 1982 г. указанные бис-фенолы получают с использованием в качестве катализатора метансульфокислоты.

Бис-фенолы по указанным патентам США используются в качестве поликонденсационных мономеров для синтеза полиэфиров, поликарбонатов, полиуретанов и т. п. Использование этих бис-фенолов для вулканизации фторкаучуков не описано.

Наиболее близкими к предлагаемому в настоящем изобретении бис-фенолу является бис-фенол формулы 2 - гексафторизопропилиден-бис-фенол (бис-фенол АФ)



и его использование в резиновых смесях на основе фторкаучуков (см. Нудельман З.Н. Каучук и резина. 2001. 1. С. 31-42).

Недостатком бис-фенола АФ для некоторых случаев применения является его относительно высокая температура плавления, составляющая 159-161^oС, что при изготовлении жидких композиций, пленочных или тонкостенных изделий увеличивает время, необходимое для достаточной гомогенизации смеси. Другие фторсодержащие бис-фенолы, которые можно было бы использовать для вулканизации фторкаучуков, неизвестны.

Целью изобретения является получение нового вулканизующего агента для фторкаучуков, обеспечивающего уменьшение времени смешения ингредиентов при изготовлении резиновой смеси, а также расширение ассортимента вулканизующих агентов.

Поставленная цель достигается получением нового фторсодержащего бис-фенола с пониженной температурой плавления, а именно

1,1-бис(4-гидроксифенил)-2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентана формулы 3 в качестве вулканизующего агента в резиновых смесях на основе фторкаучуков.

Новый бис-фенол получают конденсацией фенола с гидратом 2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентанового альдегида (далее альдегид-гидрат) формулы 4 с использованием серной кислоты в качестве катализатора.

Оптимальная температура реакции находится в пределах от 50 до 100^oС. Продолжительность реакции в зависимости от температуры и количества реагентов может составлять от 1 до 4 часов. Соотношение фенола и альдегид-гидрата (мольное) составляет от 20:1 до 10:1. Серная кислота берется в виде моногидрата в количестве от 0,01 до 0,1 моля на моль альдегид-гидрата.

Полученный 1,1-бис(4-гидроксифенил)-2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентан имеет температуру плавления, составляющую 113-115^oС и поэтому быстро гомогенизируется в резиновой смеси. Новый бис-фенол вводится в резиновую смесь в количествах, обычных для бис-фенолов. Помимо этого, он лучше растворяется в органических растворителях, таких как ацетон, метилэтилкетон, этилацетат, что дает возможность готовить жидкие композиции.

Пример синтеза 1,1-бис(4-гидроксифенил)-2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентана

В стеклянную емкость вместимостью 3 литра помещали 940 г (10 г-моль) чистого фенола. Охлаждали на водяной бане до 0-5^oС, добавляли 29,4 г (0,3 г-моль) серной кислоты-моногидрата и при перемешивании и температуре от 50 до 100^oС прибавляли 115 г (0,5 г-моль) гидрата -гидрооктафторпентанового альдегида. Альдегид-гидрат получали по описанной методике (K.Matsuo, W.Stockmayer. J.Phys.Chem. 1981 г. V.85. 22, Р.3307-3311) и использовали в реакции без дальнейшей очистки или по любой другой методике. Смесь без охлаждения перемешивали еще 3 часа. По окончании реакции осадок бис-фенола отделяли фильтрованием, промывали несколько раз холодной водой и высушивали. Получено 168 г (84%) бис-фенола с т.пл. 112-114^oС. После перекристаллизации из толуола температура плавления 114-115^oС.

Элементный анализ:

найдено С-51,12, F-37,91, Н-3,07;

вычислено С-51,00, F-38,00, Н-3,00.

Полученный бис-фенол без дополнительной очистки можно использовать в качестве вулканизующего агента для фторкаучуков - сополимеров винилиденфторида с другим фторсодержащим мономером.

Изобретение иллюстрируется примерами состава резиновых смесей, продолжительности смешения и свойств резин, которые приведены в таблице.

Таким образом, новый бис-фенол - 1,1-бис(4-гидроксифенил)-2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентан при использовании вместо бис-фенола АФ расширяет ассортимент вулканизующих агентов для фторкаучуков и является эффективным вулканизующим агентом, позволяющим сократить продолжительность изготовления резиновой смеси без изменения характеристик резин.