Способ получения формованных изделий из полилауринлактама

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИЛАУРИНЛАКТАНА плавлением лaypинлaктaмa смешиванием его с катализатором, а затем с активатором , полимеризациеу при 150-200 0 отличающийся тем, что, с целью повышения прочности изделий, полученньй полимер отливают в нити или прутки, которые затем измельчают и измельчениьй материал формуют литьем под давлением при 220-253°С и давлении 50-100 кг/см. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что нити или прутки измельчают до гранул со средн1гм диаметром 2-5 мм. 3.Способ по пп. 1 и 2, о т л ичающийся тем, что процесс осуществляют при 240°С в задней части шнека машины для литья под дав-; сл лением и при 250°С в передней части шнека машины.

СОЮЗ COBETGHMX

СОЫИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU„„1111 87

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ CCQP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3407198/23-05 (22) 22.03.82 (31) Р 3114217.6 (32) 08.04.81 (33) ФРГ (46) 30.08.84. Бюл. 9 32 (72) Вернер Хартманн (ФРГ) (71) Харве AI (Швейцария) (53) 678.675(088.8) (56) 1. Патент США Ф 3793255, кл. С 08 G 69/14, опублик. 1973. . 2. Заявка ФРГ Ф 2559749, кл. С 08 С 69/14, опублик. 19/5.

3. Патент Франции В 2272127, кл. С 08 G 69/14, опублик. 1980 (прототип). (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРИОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИЛАУРИНЛАКТАИА плавлением лауринлактама,смешиванием

3 @ С 08 G 69/14; В 29 F 1/00 его с катализатором, а затем с активатором, полимеризацией при 150-200 С отличающийся тем, что, с целью повышения прочности изделий, полученный полимер отливают в нити или прутки, которые затем измельчают и измельченный материал формуют литьем под давлением при 220-255 С и давлении 50-100 кг/см .

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что нити или прутки измельчают до гранул со средним диаметром 2-5 мм.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что процесс осуществляют при 240 С в задней час" ти шнека машины для литья под дав-. лением и при 250 С в передней части шнека машины.

1 11116

Изобретение относится к способу получения формованных изделий из полилауринлактама.

Известен, способ получения формованных изделий активированной анионг ной полимеризацией лауринлактама, согласно которому раздельно обрабатывают два расплава лактама катализатором и активатором в атмосфере азота в каждом случае и по раздельным трубопроводам, находящимся под той же температурной нагрузкой, что и расплавы, подводят к смесительному приспособлению и затем заливают в формы, причем частичные расцлавь> на их пути к смесительному приспособлению для протекания в каждом случае поступают в систему змеевика, оформленную в виде сифона.

При этом получают полимер со свойствами, отличными от обычного поликапролактама Г11.

Недостаток этого способа состоит в том, что в начальный период времени могут быть получены пригодные для применения полимерные,литьевые продукты, однако их свойства через короткий промежуток времени резко ухудшаются.

Известен способ получения формоЗО ванньгх изделий иэ полилауринлактама, согласно которому к части расплава лактама, помещаемой в отдельный аппарат, при перемешивании прибавляют катализатор полимериэации при температуре вьш е 160 и ниже 170 С и смесь З5 перемешивают, к эквивалентной части расплава лактама, помещенной в другой аппарат, при перемешивании прибавляют активатор при температуре на несколько градусов ниже темпе- ратуры первого расплава, однако в том же интервале и перемешивают; полученные таким образом расплавы при сохранении их температуры в каждом случае при помощи шестеренча- 15 того насоса выгружают из аппаратов и через наклонные трубопроводы, кото. рые имеют примерно на 1/3 большие объемные габариты, чем это соответст вует мощности насоса, подают в зону 50 смешивания, смешивают при 170-175 С и через экструэионную головку без давления или при небольшом давлении разбрызгивают или льют под давлением (2 . 55

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и дости87 3 гаемым результатам является способ получения формованных изделий из по лилауринлактама плавлением лауринлак тама, смешением его с катализатором, а затем с активатором, полимеризацией при 150-200 С !31.

Полиуринлактамные продукты, полученные согласно известному способу (2) и LÇl имеют следующие физические характеристики.

Предел текучести, измеренный по

ДИН 53455, 3 около 470-520 кгс/см .

Напряжение, соответствующее пределу текучести, измеренное по ДИН 53455, G 17 — 25X.

Прочность на разрыв, измеренная го ИСО Р 527, 8 500 — 630 кгс/см .

Удлинение при разрыве, измеренное по ИСО к 527, Е - 200-3507.

Модуль улругости, измеренный по ДИН 53457 п. 2.3, E-1900022000 кгс/см .

Предельное напряжение на изгиб, измеренное по ИСО 9 117788, 7501000 кгс/см .

Удельная вязкость образца с надрезом, измеренная по ДИН 53453, Ок.- 55-65 кгс.см/см .

Твердость при вдавливании шарика. измеренная по ДИН 53456 раздел С, 10

1000-1050 кгс/см .

Сопротивление истиранию, измеренное при помощи "Табег-Абразер", 1 58-1 2 9 мм / об. мин .

Растягивающее напряжение при зна копеременной нагрузке, измеренное по ДИН 53444, о /1000 (23 C/95X)

50-60 кгс/см .

Модуль ползучести, измеренный по

ДИН 53444, /1000 (g 20,0) 1300014000 кгс/см .

Цель изобретения — повышение прочности изделий из полилауринлактама.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения формованных изделий из полилаурин лактама плавлением лауринлактама, смешиванием его с катализатором, а затем с активатором, полимеризацией при 150-200 С, полученный полимер отливают в нити или прутки, которые затем измельчают и измельченный материал формуют литьем под давлением при 220-255 С и давлении 50100 кг/см .

Нити или прутки измельчают до гранул со средним диаметром 2-5 мм.

Процесс осуществляют при 240ос в задней части шнека машины для литья под давлением и при 250 С в передней части шнека машины.

Формованные изделия из полилаурин5 лактама имеют следующие физические характеристики.

Предел текучести, измеренный согласно ДИН 53455, G 480-500 кгс/см .

Напряжение, соответствующее преде- 10 лу текучести, измеренное согласно

ДИН 53455, Е 28 †3.

Прочность на разрыв, измеренная согласно ИСО 527, 8< 550-670 кгс/см

Удлинение па разрыве, измеренное

l5 по ИСО R 527, Я 220-330Х.

Модуль упругости, измеренный по

ДИН 53457, и 2.3., E 2000024000 кгс/см .

Предельное напряжение при изгибе измеренное по ИСО 170, G@ 730920 кгс/см .

Ударная вязкость образца с надрезом, измеренная по ДИН 53453, а

70-84 кгс/см .

Твердость при вдавливании шарика, измеренная по ДИН 53456 раздел С,10", 1030-1060 кгс/см .

Для получения исходного материала сначала расплавляют лауринлактам и к расплава прибавляют катализатор.

После тщательного перемешивания в смесь вводят активатор.

При получении полилауринлактама в качестве катализатора можно, в частности, использовать металлический натрий, амид натрия, лактамы щелочных металлов, безводный этанол и двуокись углерода.

Прибавление катализатора к расплаву лауринлактама, последующее при40 бавление активатора и полимеризация происходят частично при постоянной температуре, целесообразно 150-200 С (оптимальная 160 С).

Можно также эквивалентные коли чества лауринлактама помещать в два различных аппарата и расплавлять при перемешивании. При поддер жании температуры ниже 170 и выше

160 С в один аппарат вводят катализатор и перемешивают. По времени раздельно с этим процессоя в другом аппарате, где содержится эквивалентное количество расплава лактама, при перемешивании прибавляют активатор при температуре, которая на несколько градусов ниже температуры первого расплава, но находится в тех же

687 Я пределах. Содеряжмое обоих емкостей при поддержании их температуры в каждом случае при помощи шестерен чатого насоса выгружают из аппаратов и обоими шестеренчатыми насосами подают через трубопроводы с максимальным углом наклона к горизонтали 10 в зону смешения, причем объемные габариты трубопроводов минимально на одну треть больше размеров, соответствующих мощности насосов. В зоне смешения материал быстро смешивают.

Полимеризуемый материал непосредственно литьем под давлением формуют в нити или прутки, которые затем измельчают до гранул или крошки.

Нити или крошки, например, могут быть переработаны сначала при помощи вальцев в ленты, которые затем разрезают на полосы и измельчают до гранул. Для измельчения исходного полимера могут быть использованы обычные мельницы или гранулирующие машины.

Гранулы могут иметь любую правиль ную или неправильную форму, например прямоугольное (квадратное) сечение.

Предпочтительно средняя величина частиц гранулята 2-5 мм. Гранулы формы куба с длиною грани 3 мм оказались наиболее благоприятными.

Гранулят полилауринлактама, образующийся в качестве промежуточного продукта, формуют литьем под дав лением 50-100 кгс/см при 220-2554 С.

Процесс формования проводят в обычных машинах для литья под давлением с обогреваемыми червяком экструдера и мундштуками. Предпочтительно заднюю область червяКа обогре вают до 240 С, переднюю область до 250 С Обогрев мундштуков составляет предпочтительно 250оС.

Получение формованных изделий из полилауринлактама можно осуществлять следующим способом.

После того, как получают продукт полимеризации из лауринлактама, его подают в полимеризуемом состоянии, целесообразно при 160-168 С, на уста новку для литья под давлением для получения нитей. Целесообразно полимеризуеиый материал подавать насосом в установку, оформленную как выпускная верхняя траверса для непрерыв ного формования литьем под давлением в нити или прутки. Из установки для литья под давлением для получения

5 111 . нитей продукт полимеризации выводят

t затем в виде жидкого нитеобразного материала, например жидкой полимерной нити почти круглого профиля и по полуоткрытому направляющему

;желобу подают на смесительные вальцы, зазор между валками которых бесступен чато варьируется и устанавливается в зависимости от необходимой толщины и ширины.

Лента, выходящая из зазора между валками через ведущий желоб, разрезается при прохождении через ножевые вальцы на параллельно идущие полосы, которые измельчаются при помощи расположенной дальше ножевой головки ножевых вальцев до гранул или крошки. Гранулы, благодаря квадратному сечению полос имеют форму кубиков, Гранулы или крошка после прохождения через пылеулавливающее устройство поступают на машину для литья под давлением.

Гранулированный материал формуется там литьем под давлением при применении обогреваемых червякоЬ- экструдера и обогреваемых мундштуков с использованием давления. При этом теглпература находится в области

220-225 Ñ, давление 50-100 кгс/см .

Гранулы можно перерабатывать литьем под давлением в любые формованные изделия.

Пример 1. Исходный материал получают по известному способу.

10 кг лауринлактама расплавляют в атмосфере азота, расплав нагревают до 160 С и при перемешивании добавляют к нему 3 г амида натрия. Затем к смеси добавляют при интенсивном перемешивании 10 г фенилизоцианата.

Полученный полимер сразу же отлива .ют в нити, которые при охлаждении затвердевают. Нити измельчают, полу- . чая гранулят со средним диаметром частиц 3 мм. Гранулированный полимер загружают в литьевую машину и под давлением 80 кг/см формуют из него изделия (шестерни) при 235 С в задней части шнека и 250 С в передней части и сопла, Полученные изделия отличаются сле дующими характеристиками: относитель. ное удлинение материала при растяжении 327, прочность на разрыв

660 кг/см, модуль упругости

23500 кг/см, ударная вязкость

82 кг см/см и твердость при вдавливании шарика 1060 кг/см" .!

ЗО

50 жения.

Полученные формованные изделия отличаются высокой износостойкостью и имеют следующие характеристики: относительное удлинение при растяжении 357, прочность на разрыв

670 кгс/см, модуль упругости

24000 кг/см, ударная вязкость

80 кг см/см и твердость при вдавливании шарика 1055 кг/см .

Пример 3. Исходный материал получают по известному способу ?3.

В каждый автоклав загружают по 20 кг чистого лауринлактама и расплавляют при перемешивании. Затем в первый автоклав при 168 С и перемешивании загружают амид натрия в качестве катализатора в количестве 0,2 кг в расчете на лактам и смесь перемешивают в течение 25-30 мин. С задержкой на 10 ми*» во второй автоклав при 165 С добавляют фенилиэоцианат в качестве активатора в количестве

0,12Х в расчете на лактам и перемешивают смесь в течение 15 мин при этой температуре. Затем содержимое обоих автоклавов с помощью шестеренчатых насосов подают в смеситель, в котором при 172 С происходит смешение и одновременно удаляются образующиеся газы.

Полученный полимер отливают в нити, которые перерабатывают в гранулят со средним диаметром частиц

3-5 мм. Гранулят загружают в литьевую машину и формуют из него ролики под давлением 100 кг/см при 220 С в задней части шнека и 235ОС в перед ней части и сопла.

Полученные формованные изделия отличаются высокой износостойкостью и имеют следующие характеристики: относительное удлинение при растяжении 347, прочность на разрыв

660 кг/см, модуль упругости

23500 кг/см, ударная вязкость

1687 6

Пример 2. В исходном материа ле по примеру 1 в качестве катализатора используют 2,5 г безводного эталона, а в качестве активатора

2,5 г фенилизоцианата.

Полученный полимер отливают в нити и измельчают до образования гранулята со средним диаметром частиц ч мм. Гранулят загружают в литьевую машину и перерабатывают под давлением 50 кг/см при 2 0 С в задней части шнека и 255 С в перед ней части и сопла в подшипники сколь

111687 8

240 С, а в передней области шнека и сопла 250ОС под давленнем 50 кг/см, Полученные формованные изделия имеют следующие свойства: относитель ное удлинение при растяжении 36Xq прочность при разрыве 660 кг/см, модуль эластичности 24000 кг/см, ударная вязкость 83 кг см/см и твердость по вдпавливанию шарика 1060 кг/cM

3(t0 Ниже приведены механические и тврмические свойства материала, полученного

,согласно предложенному способу, Напряжение, соответствую1 ,щее пределу текучести (ДИН 53455), Х 28-36 (ИСО 527), кгс/см 550-670

Прочность на разрыв (ИСО И 527), 220-330

Удлинение на разрыв (ДИН 53457, и. 2.3) Модуль упругости, Е кгс/см 20000-2400С

Предельное напряжение на изгиб (ИСО R 178) кгс/см

730-920

Ударная вязкость образца с надрезом (ДИН 53453), кгс/см

70-84

Твердость при вдавливании шарика 10" (ДИН 53456 раздел С), 1030-1060 кгс/см

Температура разрушения в атмосфере (в зависимости от рецептуры), С

200-260 (ВИКАТ в ДИН

53460), Температура плавления пс

194

Коэффициент линейного расширения (при -60 до

+3 C) 10+ / С

0,3-0,5

Коэффициент теплопроводности, ккал/м ° ч град

0,24

Температурные пределы, C до нескольких часов

210

160 до 4 месяцев

135 годы

Изделие имеет высокий предел . 5 текучести, . прочность при разрыве, вы. сокий модуль упругости, хорошую ударную вязкость образца с надрезом

84 кг см/см и твердость при вдавливании шарика 1060 кг/см .

Пример 4. Исходный материал получают аналогично примеру 3.

Полимерный материал отливают в нити, охлаждают их с одновременным отверждением и измельчают до гранул со средним диаметром частиц 2-5 мм. ,Гранулированный материал загружают в машину для литья под давлением и формуют из него шестерни при температуре в задней области шнека и твердость при вдавливании шарика с хорошим напряжением, соответствующим пределу текучести, удлинением при разрыве и предельным напряжением

10! 687

Таблица 1

Напряжение сжатия, Н/мм, при сжатии

Образец (4 8 5" предельном 10Х-ном предельном

1Х-ном

58,73

56,74

61,81

64,09

57,97

59,87

2,71

45,76

45,23

49,58

17,01

15,95

17, 44

17,21

17,68

17,06

2,91

2,91

50,60

2,95

46,73

47,58

2,91

2,80

Среднее

9 I I I изгиба при незначительной усадке ма", териала, формованные изделия из полилауринлактама характеризуются высоким пределом прочности на сжатие, Для проведения испытаний на сжатие применяют взятые в качестве опыт. ных образцов пять кубиков, выполненных из изготовленного согласно изобретению формовочного изделия из полилауринлактама с длиною грани 25-мм, которые испытывают на универсальной испытательной машине

200 кй при выдерживании климатических условий 23 С, 507 относительной влажности и скорости формования литьем под давлением 2,0 мм/мин. В табл. 1 приведены результаты испытания на сжатие °

В результате испытаний на сжатие образцов не установлено ни одного выхода из строя или разрушения во время испытаний и после них. Испытания заканчивались при,силе сжатия

60 N нли при напряжении сжатия около 96 и /мм, Новые формованные изделия из полилауринлактама отличаются также большой стойкостью к действию облучения высокой энергией. Установлено, что механические свойства предлагаемого изобретения полилаурин лактамного материала улучшаются при облучении высокой энергией. Так, образцы 2-4 подвергают облучению -лучами при дозе соответственно, Дж/кг: 40. 10"; 100-10"; 200 10 .

Облученные образцы 2-4, а также необлученный сравнительный образец испытывают определяя механические свойства, полученные результаты приведены в табл. 2.

1О Нреимущество предлагаемого способа по сравнению с известным определяется свойствами полученных с его помощью формованных изделий (относительное удлинение при растя15 жении 28-36%„ прочность на разрыв

550-670 кг/см, модуль упругости

20000-24000 кг/см ; ударная вязкость 70-84 кг см/см, твердость при вдавлинвании шарика 103020 1060 кг/см ), которые по своим фактическим характеристикам значительно превосходят материалы, изготовленные по известному способу (относительное удлинение при рас25 тяжении 17-257.; прочность на разрыв 500-630 кг/см ", модуль упругости

19000-22000 кг/см ; ударная вязкость 55-65 кг см/см, твердость при вдавливании, шарика 1000-1050 кг/см

3п Таким образом, изделия полученные по предложенному способу, обладают более высокой прочностью.

1111687

Таблица 2

Образцы

Показатели

2 3 4

72

54

50

Удлинение при пределе текучести (ДИН 53445),X

38

20

55

52

38

1425 1415 1735

Предельное напряжение изгиба (ДИН 53452), Н/мм

86

Составитель И. Стояченко

Редактор О. Колесникова Техред Т.Фанта Корректор В. Гирняк

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Испытание на твердость Шору (ДИН 53505) 69

Предел прочности при разрыве при пределе текучести (ДИН 53455), Н/мм

Прочность на разрыв (ДИН 53445), Н/мм

Разрывное удлинение (ДИН 53445), Е

Модуль упругости при изгибе (ДИН 53452), Н/мм 1230

Заказ 6336/45 Тираж 468

ВНИИПИ Госуддрственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5