Способ получения сополиамида для термоклея

 

Изобретение относится к способу получения сополиамида, который может быть использован для производства клеев-расплавов и термоплавких порошков в химической, текстильной и швейной промышленности. Способ заключается в том, что сначала проводят расплавление 57-61 мас.% ε-капролактама и 38-41 мас.% гексаметилендиаммонийадипината - соли АГ при 90°С, а затем полимеризацию при 240°С в течение 1 часа. Далее постепенно вводят 1-2 мас.% модификатора - акрилового порошка, содержащего 50% метилметакрилата и 50% метилакрилата с одновременным повышением температуры до 260°С и давления до 1,5 МПа в течение 5 час. Давление снижают до атмосферного и полимер выгружают. Изобретение позволяет получать сополиамиды для термоклеев с пониженной температурой плавления и высокой адгезией к текстильным материалам. 1 табл.

Изобретение относится к производству синтетических полимеров, в частности низкоплавких сополиамидов на основе Е-капролактама (КЛ) и соли адипиновой кислоты и гексаметилендиамина (гексаметилендиаммонийадипинат - соль АГ), которые предназначены для получения клеев-расплавов и термоплавких порошков (покрытие термоклеевых прокладочных материалов для швейной и обувной промышленности).

Известен способ получения сополиамида для термоклея на основе Е-капролактама - 565,8 кг, гексаметилендиамина - 232,4 кг, алифатической дикарбоновой кислоты С_6-20 - 601,1 кг, смесь 2,2,4-триметилгексаметилендиамина и 2,4,4-триметилгексаметилендиамина - 79,1 кг и 800 л воды. Автоклав продувают азотом и поднимают температуру до 180°С и при этой температуре и давлении 10 кг/см² выдерживают 40 мин, затем в течение 1 часа удаляют избыток воды из реакционной смеси и давление сбрасывают до атмосферного. За это время температуру в реакторе поднимают до 260°С и выдерживают еще 2 часа. Реакционную смесь выгружают и формуют в виде стружки, которую сушат в течение 2 суток при температуре 60°С в вакууме. Полученный сополиамид имеет относительную вязкость 1,85, температуру плавления 128-130°С, прочность при расслаивании клеевого соединения материалов составляет 1,2 Н/см.

Недостатком данного способа получения сополиамида для термоклея является низкая адгезионная прочность при расслаивании клеевого соединения материалов - 1,2 Н/см (нормативные требования не менее 3 кг/см) (пат. США, кл. 260-78 L, C 08 G 69/36, №3989678, заявлена 13.09.73, опубл. 2.11.76, приор. 13.09.72, №47-92084, Япония. Furukawa Kuopru, Seki Ghinichiro, Akidama Takushi, Ikeda Hido. Hot melt adhesives comprising copolymeric polyamides).

Известен способ получения сополиамида для термоклеев на основе Е-капролактама в количестве 20-57 мас.%, гексаметилендиаммонийадипината (соли АГ) 5-36 мас.%, гексаметилендиаммонийсебацината (соль СГ) 5-60 мас.% и модификатора 0,5-15 мас.%, представляющего собой гликоли формулы H(СН₂СН₂О)_nОН, где n=4-115 с мол.м. 194-5060, сложные эфиры спиртов и дикарбоновых кислот. В бак-растворитель загружают капролактам вместе с модификатором в заявленном соотношении и включают подачу азота, обогрев и мешалку. Затем загружают соль АГ и перемешивают 30 мин, после чего загружают соль СГ и перемешивают 60 мин. Полученный раствор передавливают через фильтр в автоклав, предварительно разогретый до температуры 240°С, и начинают подъем температуры до 270°С и давления до 10 атм в течение 3 ч. Затем начинают медленно снижать давление до атмосферного с одновременным снижением температуры до 250°С в течение 2 ч. Полимер льют через фильеру в литьевую ванну с водой. Полученный сополиамид обладает температурой плавления 120-137°С и достаточно высоким индексом расплава от 4 до 140 г/10 мин (пат. 2050378, Россия, МПК 6 C 08 G 69/26, №5050445/05; заявл. 1.07.92; опубл. 20.12.95. Бюл. №35 Ru. Шкуренко С.И., Харитонов В.М., Идиатулина Т.С., Петров А.Г., Бодякова Т.В. Реакционная смесь для получения сополиамида).

Недостатком данного способа получения сополиамида является высокая жесткость клеевых соединений из-за применения модификаторов, способных к дополнительному сшиванию структуры полимеров, что допустимо не на всех участках одежды. Кроме того, данный сополиамид представляет собой многокомпонентную систему, что значительно усложняет технологию получения сополиамида.

Известен способ получения сополиамида для термоклея марки 6/66/610, на основе Е-капролактама, гексаметилендиаммонийадипината (соль АГ) и гексаметилендиаммонийсебацината (соль СГ) при следующем соотношении компонентов, мас.%: Е-капролактам 44, соль АГ 37, соль СГ 19. Его получают путем растворения смеси компонентов при температуре 90-95°С с последующей сополимеризацией в автоклаве при температуре 240°С и при давлении до 1,5 МПа в течение 6 ч. Затем давление в автоклаве снижают до атмосферного в течение 2,5 ч и проводят дегазацию расплава в течение 3 ч и выгрузка полимера (ТУ С-05-438-88 Сополиамид 6/66/610/) (прототип).

Недостатком этого способа является высокая температура плавления 157°С полученного сополиамида, низкий индекс расплава 2,8 г/10 мин и невысокая прочность клеевого соединения материалов 7,1 Н/см.

Задачей изобретения является разработка способа получения сополиамида с пониженной температурой плавления и высокой адгезией к текстильным материалам.

Для достижения данного технического результата в предлагаемом способе получения сополиамида для термоклея на основе Е-капролактама и гексаметилендиаммонийадипината (соль АГ), включающем расплавление Е-капролактама и соли АГ при температуре 90°С и полимеризацию при температуре 240°С. Полимеризацию проводят в течение 1 часа, затем постепенно вводят модификатор - акриловый порошок (акрилат 218), содержащий метилметакрилат 50% и метилакрилат 50%, с одновременным повышением температуры до 260°С и давления до 1,5 МПа в течение 5 часов, затем давление снижают до начального - атмосферного и выгружают полимер, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Е-капролактам 57-61

Гексаметилендиаммонийадипинат 38-41

Указанный модификатор 1-2

Способ получения сополиамида для термоклея отличается от прототипа способом введения модификатора и осуществляется следующим образом. В расплавитель загружают капролактам и соль АГ в заявленном соотношении. Включают подачу азота и вводят 3% активатора реакции полимеризации - дистиллированную воду. Одновременно включают мешалку и перемешивают смесь в течение 30 мин. Температура в расплавителе 90°С. Затем вводят 0,1-0,2% регулятора молекулярной массы - ледяную уксусную кислоту и перемешивают еще 8 мин. Полученную смесь передавливают через фильтр в автоклав, предварительно разогретый до 240°С. После одного часа реакции поликонденсации в реакционную смесь постепенно вводят заявленное количество модификатора через штуцер к крышке автоклава, предварительно продув его азотом. Температура повышается до 260°С, а давление до 1,5 МПа в течение 5 часов. Затем проводят постепенное снижение давления в автоклаве до атмосферного и проводят дегозацию расплава в течение 3 часов. Жидкий сополиамид азотом вытесняется из автоклава через фильеру в ванну с умягченной водой при температуре 18-20°С в виде струек полимера, которые затвердевают. Полученную жилку рубят на рубильном станке на отрезки длиной 2-3 мм и экстрагируют водой.

Полученный сополиамид исследовали, определяя относительную вязкость (ГОСТ 11034 Полиамиды. Метод определения вязкости разбавленных растворов), предел текучести расплава полимера (ГОСТ 11645-73 Пластмассы. Метод определения текучести расплава термопластов), температуру плавления (ГОСТ 21553-76 Пластмассы. Метод определения температуры плавления), адгезию к текстильным материалам характеризовали прочностью при расслаивании (ГОСТ 28966.1-91 Метод определения прочности при расслаивании), устойчивость клеевого соединения к стирке и химчистке (По методике ЦНИИШП. Лабораторный практикум по материаловедению швейного производства / Под ред. Б.А. Бузова. - М.: Легпромбытиздат, 1991, - с. 302), жесткость клеевых соединений (ГОСТ 1055093 Полотна. Методы определения жесткости при изгибе).

Для исследования потребительских свойств сополиамидов из расплава полимера аэродинамическим способом формования получали "паутинку". Испытания адгезионной прочности проводили на образцах, представляющих собой трехслойный пакет ткань-паутинка-ткань. В качестве ткани использовали бязь хлопчатобумажную арт. 142 и полушерстяную костюмную ткань арт. 2237 С. Образцы дублировали на прессе при температуре 150°С, давлении 0,03-0,05 МПа в течение 25 с.

Свойства сополиамидов, полученных данным способом, представлены в таблице.

Как видно из таблицы, введение модификатора одновременно, т.е. через 0 час, а также через 0,5 и 1,5 час, оказывается неэффективным, т.к. не дает желаемого снижения температуры плавления сополиамида. Предлагаемый способ получения сополиамида для термоклея позволяет получать сополиамид, характеризующийся низкой температурой плавления 120-125°С, высоким индексом расплава 27,0-29,6 г/10 мин и высокой адгезией к текстильным материалам - прочность при расслаивании текстильных материалов 22,1-23,9 Н/см. Клеевые соединения обладают необходимой жесткостью 11,5-12,9 сН и устойчивостью к химчистке. Снижение прочности при расслаивании после 5 химчисток перхлорэтиленом не превышает 3-5%.

Таким образом, изобретение позволяет получать сополиамиды для термоклеев с пониженной температурой плавления на базе отечественного сырья, характеризующиеся в 6-10 раз более высоким индексом расплава по сравнению с прототипом, температура плавления снижается на 32-37°. Сополиамиды, полученные по разработанному способу, обладают хорошими потребительскими свойствами, высокой адгезией к текстильным материалам, что позволит расширить область их применения в швейной и обувной промышленности и обеспечить высокое качество одежды и обуви.

Формула изобретения

Способ получения сополиамида для термоклея, включающий расплавление ε-капролактама и гексаметилендиаммонийадипината - соли АГ при 90°С, полимеризацию при температуре 240°С в присутствии модификатора с одновременным повышением давления, снижением давления до атмосферного и выгрузку полимера, отличающийся тем, что сначала проводят полимеризацию

ε-капролактама и соли АГ в течение 1 ч, затем повышают температуру до 260°С и давление до 1,5 МПа в течение 5 ч с одновременным постепенным введением модификатора - акрилового порошка, содержащего метилметакрилат 50% и метилакрилат 50%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ε-Капролактам 57-61

Гексаметилендиаммонийадипинат 38-41

Акриловый порошок 1-2