Способ получения поликапроамида

Авторы патента:

ГОНЧАРОВ СЕМЕН ИВАНОВИЧ

ЛОГИНОВ ВЛАДИМИР ТИХОНОВИЧ

ДЕРЛУГЯН ПЕТР ДМИТРИЕВИЧ

СУХОВ АНАТОЛИЙ СЕРГЕЕВИЧ

МОГИЛЬНИЦКИЙ ВЯЧЕСЛАВ МИХАЙЛОВИЧ

БРАЖНИКОВ ВАЛЕРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ЧЕБАНОВ РАФАИЛ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ВОДОЛАЗОВ НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ

ИВАНОВ НИКОЛАЙ ИВАНОВИЧ

C08K5/06 - простые эфиры; ацетали; кетали; сложные ортоэфиры

C08G69/18 - анионная полимеризация

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИКАПРОАМИДА путем анионной полимеризации -капролактама в присутствии активатора и простого алифатического полиэфира , отличающийся тем, что, с целью, улучшения антифрякционных свойств поликапроамида, в качестве простого, алифатического TtomfjAapa используют полиалкиленокскд.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 4(59 С 08 С 69/18 С 08 К 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3505376/23-05 (22) 26. 10.82 (46) 30;03.85. Бюл. В 12 (72) С.И. Гончаров, В.Т. Логинов, П,Д, Дерлугян, А.С. Сухов, В.И. Могильницкий, В.В. Бражников, Р.А. Чебанов, Н.Н. Водолазов и Н.И. Иванов (53) 678.675(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР ((443893, кл. С 08 L 77/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

В 594755, кл. С 08 L 77/00, 1976.

3. Патент Швейцарии 1(583759, кл. С 08 С 69/18, 1977 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИКАПРОАМИДА путем анионной нолимеризации

E-капролактама в присутствии активатора и простого алифатического полиэфира, отличающийся тем, что, с целью. улучшения антифрикционных свойств поликапроамида, в качестве простого алифатического поли фира используют полиалкиленоксид.

147722 2

1 1

Изобретение относится к созданию антифрикционных материалов на основе полиамидов. получаемых методом анионной полимеризации, в частности к созданию полимерных подшипников для узлов трения, где применение жидких и консистентных смазок ограничено или недопусТимо.

Известен способ получения композиции антифрикционного назначения на основе поликапроамида методом горячего прессования (1).

Используемый полиамид в виде порошка или гранул смешивается с вводимыми наполнителями и прессуется при 260210 С на гидравлических прессах. Получаемые при этом материалы имеют неоднородное распределение наполнителя в связующем, кроме того, при указанном способе переработки наблюдаются процессы термо- и механодеструкции полимера, что приводит к ухудшению физико-механических свойств. Указанньнм способом невозможно получать крупногабаритные и толстостенные изделия.

Известен способ создания полимерной композиции на основе поликапроамида н твердых смазок. По этому методу наполнители (минеральные,металлические порошки, полимерные наполнители смешивают с гранулами полимера и .смесь формуют литьем под давлением при 220 С (2).

В известном способе достигается более равномерное распределение наполнителей в объеме изделий, однако и ему присущи отмеченные недостатки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения полнканроамида путем анионной полимеризации E-капролактама в присутствии 0,1-1,0 мол.X активатора вЂ” моно- или полиизоцианата и

0,2-15,0 мас.X простого алифатического полиэфира вЂ” полиалкиленгликоля с мол.% массой до 100000 (3).

Недостатками этого способа являются относительно высокий коэффициент трения получаемого поликапроамида и низкая износостойкость.

Цель изобретения вЂ” улучшение антрифрикционных свойств поликапроамида.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения поликапроамида путем анионной полимеризации Е -капролактама в присутствии активатора и простого алифатического полиэфира, в качестве последнего используют полиалкиленоксид.

Полиалкиленоксид вводят в виде раствора в активаторе в количестве

0,001-1,0 мас.% от массы f --капролактама.

В качестве полиалкиленоксидов используют полипропиленоксид, полиэтиленоксид, полиоксациклобутан, политетрагидрофуран и другие с мол. массой 4,5 ° 10 вЂ” 2.10

5 6

Использование полиалкиленоксида в количестве менее 0,001 мас.X не приводит к достижению положительного эффекта, а увеличение количества полиалкиленоксида более 1,0мас.X также нецелесообразно, так как приводит к ухудшению прочностных свойств полимера.

Ввиду того,.что используемые полиалкиленоксиды не растворяются в расплаве K-капролактама, их вводят в виде раствора s активаторе (толуилендиизоцианат, Ы-ацетилкапролактам и др.). Введение полиалкиленоксидов в виде раствора ia активаторе, обеспечивает. равномерное распределение их в объеме полимера, что способствует упорядочению структуры полимера и, как следствие, повышению физико-механических свойств.

Полиалкиленоксиды склонны к разрушению при перемешивании растворов; процесс носит радикальный характер, а образующиеся радикалы способны инициировать полимеризацию других мономеров (в частности непрореагированного мономера Е -капролактама), что приводит к повышению физикомеханических характеристик поликапроамида.

Наличие полярнь1х групп и высокая гибкость макромолекул обуславливают относительно хорошую растворимость полиалкиленоксидов в воде. Поэтому небольшое содержание (0,001-1 OX) их в составе материала подшипника скольжения обеснечивает эффект гидродинамической смазки при работе его в воде или во влажной атмосфере, что приводит к снижению коэффициента трения и повышению износостойкостивЂ” с увеличением мол. массы полиалкиленгликолей (прототип) резко падает растворимость их в воде, в связи с чем между .образцом и контртелом отмЕханические свойства которого приведены в табл. 1.

Пример 2. По методике при-мера l из 1000 r (8,849 моль) Я -капролактама, 0,71 г (0,0309 моль) натрия, 2,6 г (0,0154 моль) толуилендиизоцианата и 0,1 F (0,01 вес.X) полиэтиленоксида.получают монолитный блок белого цвета. Механические свойства приведены в табл. 1.

Пример 3. По методике примера 1 из 1000 r (8,849 моль) Я -капролактама, 0,71 г (0,0309 моль) натрия, 5,5 r (0,0354 моль) Н-ацетилкапролактама, 0,5 г (0,05 вес.X) полиэтиленоксида получают монолитный блок кремового цвета. Свойства полимера приведены в табл. 1.

Пример 4. По методике примера 1 из 1000 r (8,,849 моль) f --капролактама, 0,71 F (0,0309 моль) натрия 2,6 r (0,0162 моль) гександиизоцианата и 1 г полисксациклобутана (О,1 вес.X) получают монолитный блок кремового цвета. Механические свойства полимера приведены в табл. 1.

Пример 5. По методике примера 1 из 1000 г (8,849 моль) Е-капролактама, 0,71 г (0,0309 моль) натрия, 5,5 г (0,0354 моль) ацетилкапролактама и 10 r (1 вес.X) политетрагидрофурана получают монолитный блок KpeMQBQro цвета. Свойства полимера приведены в табл.1.

Свойства поликапроамида, полученного по предлагаемому способу, в зависимости от мол. массы и количестза вводимого полиалкиленоксида, а также свойства поликапроамида, полученного согласно способу-прототипу (31, приведены в табл..2.

Как видно из представленных данных поликапроамид, полученный по предлагаемому способу, превосходит поликапроамид, полученный по прототипу, по антифрикционным свойствам (коэффициент трения ниже в 2-15 раз, износ ниже в 3,5-13,5 раз), а также по прочности на растяжение, сжатие и изгиб

3 1147722 сутствует граничный смазочный слой, что объясняет высокий коэФфициент трения и низкую износостойкость.

Технологический процесс получения чоликапроамида по предлагаемому способу заключается в следующем.

В реакторе, снабженном мешалкой и трубкой для ввода аргона расплавляют E-капролактам, нагревают расплав до 125+5 С и осуществляют его 10 осушку в течение 1-1,5 ч путем барботирования аргона. Одновременно с этим в отдельной колбе, снабженной магнитиой или механической. мешалкой растворяют выбранный простой алифа- 15 тический полиэфир в активаторе при

80,0-150 С.

B осушенный расплав.; Е -капролактама при 100 С вводят катализатор, повышают температуру до 130 С, добавля- 20 ют к реакционной массе активатор с растворенным в нем полиэфиром и тщательно перемешивают в течение 2-3 мин мешалкой. Затем формполимер выливают в предварительно нагретую до 175+5 С 25 форму и выдерживают при этой температуре в те ение 1-1,5 ч.

Пример 1. 1000 г (8,849 моль)

Я-.кaпрoлaктамa расплавляют в токе аргона, нагревают до 120 С и при gp этой температуре проводят его осушку в течение 1 ч путем барботирования аргона. В колбе нагревают 2,6 г (0,0154 моль) толуилендиизоцианата до 120 С и небольшю и порциями при тщательном перемешивании добавляют

0,01 г (0,001 вес.X) полипроишпеноксида до полного его раствереиия.

В осушенный расплав Е -капролактама при 100 С вводят 0,71 г (0,0309 моль) металлического натрия, при перемешивании нагревают до

130 С и добавляют к реакционной массе топуилендиизоцианат с растворенным в нем.полипропиленоксидом. Формполимер в течение 2-3 мин перемешивают, йагревают до 180 С и выдержи- . вают полимер при этой температуре

1,5 ч. Получают полимер, представляющий монолитный блок белого цвета, 1147722

Таблица 1

ПолиКоэффициент трения при удельной нагрузке, ИПа

Износ, мкм/км капроамид по

20 30

60 примерам

Чистый 0,28

0,22

0,18

0,14

0,1

124