Способ получения полиамидов
1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ погашш:ДОВ путем полимеризации лактамов в расплаве в присутствии соединенийЗd-мeтaллoв, отличающийся тем, что, с целью снижения продолжительности полимеризации и упрощения технологии процесса, в качестве соединений Зб-металлов используют оксиды Зd-мeтaллoв в количестве 2,5 - 50 мас.% от лактама.2. Способ по п. 1, отличающ и и с я тем, что.' полимеризацию ведут под действием Й6низ'и1рующёг6 излучения.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„692260
l I зсЮ С 08 С 69/14
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2033 147/23-05 (22) 13.06.74 (46) 15.06.84. Бюл. к- 22 (72) В.И.Серенков, 10.С.Деев, Е.А.Рябов, Е.В.Федоренова, В.С.Тихомиров, M.Ê.Äoáðoõîò0âà и А.В.Березовский (53) 678.675(088.8) (54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИАИИДОВ путем полимеризации лактамов в расплаве в присутствии соединений
Зд-металлов, отличающийся тем, что, с целью снижения продолжительностй полимеризации и упрощения технологии процесса, в качестве соединений 3d-металлов используют оксиды 3d-металлов в количестве 2,5—
50 мас.7 от лактама.
2. Способ по п. t, о т л и ч а юшийся тем, что, полимеризацию ведут под действйем ионизирующего излучения.
692260 сс (сн1 )„ ню
Изобретечие относится к обпасти получения полиамидов, используемых в машиностроении, радио- и электротех-, нической промышленности, из расплавов лактамов. : 5
Применяемый s настоящее время в промышленном масштабе гидролитический способ получения полиамидов иэ лактамов в присутствии кислотных инициаторов обладает рядам недостатков, к числу которых относится продолжитель» ность процесса (12-16 ч), применение высоких давлений (до 30 и более ат-мосфер) и двухстадиййость.
tS в
Известен способ получения полиами-. дов из лактамов в присутствии кислотнйх инициаторов, в частности солей
Зй-элементов: TiC1@ FeC1, CuCl .
Полученный таким образом полиамид имеет невысокий молекулярйый вес, в процессе полимеризации вцделявтсся кислоты, что усложняет - технологию
lIPOqeCCa.
I 2S
С целью сййженйя продолжителсьиос ги полимеризацйй и упрощения стехноло" -. гии процесса предложен способ полу-
-ченйя полиамидов путем полимериза- -: . ции лактамов в расплаве в присутствии оксидов 38-металлов в качестве сеиси билизаторов.
Процесс может осуществляться как при термическом инициировании, так, и (предйочтительно) под действием . 35 ионизирующего излучения.
Предлагаемый Метод позволяет зна"чительно повысить скорость реакции и получить полиамид, способный пере" " Рабатываться любыми известными спосо" 46 бами при сохранении физико-механичес" ких свойств полимера (по сравнению с гидролитическим методом) и некото-, ром улучшении свойств, s частности эластичности (no сравнению с радиа- . 45 ционным способом).
Установлено, что при полимериэации расплавов лактамов общей формулы где 3 a n ь 12, как под действием ионизирующего изSS лучения, так и в отсутствие его, при
150 - 350 С введение в систему доо банок окислов переходных 3d-металлов позволяет существенно увеличить скорость реакции. В качестве добавок могут быть использованы окислы следующих металлов: Ti, V, Cr, Mn, Co, Са, Ni, Cu, Fe в количестве 2-50 мас.X.
Так, введение добавок: 5 мас.7. пятиокиси ванадия, двуокиси титана, окиси марганца, закнси меди позволяет в 15 — 30 раэ повысится скорость радиационной полимеризации. Применение 5 мас.Х Т10, ускоряет в два раза термическую полимериэацию.
Существенное влияние на скорость реакции оказывает также интенсивность ионизирующего излучения. В диапазоне интенсивностей 10 = 2 10+ рад/с она пропорциональна Интенсивности излучения в степени 0 5 и не зависит от вида излучения (к-излучения нли электронов ускорителя). Последнее открывает воэможность для реализации процесса радиационной полимеризации лактамов под действием электронов ускорителя. В этом случае достигаемые интенсивности превышают на четырепять порядков интенсивности -излучения и соответственно позволяют в
100 — 150 раз увеличивать скорость реакции.
Дифференциально-термический анализ полученных образцов полиамидов позволил установить, что по термостойкости и температуре плавления они не отличаются от обычных марок полиамидов, Проведенные физико-механические испытания показали, что полиамид-!2,,полученный как радиационным, так и термическим способом в присутствии
5ь добавок окислов металлов, соответствует требованиям, предъявляемым к литьевым маркам полиамида-12, полученного методом гидролитической полимериэации.
В случае использования окислов металлов в качестве сенсибилизаторов полимеризации реализуется их влияние как веществ, повышающих износостойкость полимеров. Так, нолнамид-12, полученный радиационным способом с добавкой двуокиси, обладает повь1шенной о стойкостью к истиранию при идентичности остальных физико-механических показателей.
Из-эа более низкой стоимости,двуокиси титана и ряда других окислов металлов при использовании нх в каЭ 692260 честве сенсибилизаторов снижается стоимость получаемых полиамидов.
В таблице приведены сравнительные характеристики полиамида-12, получ аемого ационным оксидов) собом.
Способ получения
Время реакции, ч
Предел прочности при растяжении, кгс/см
Относительное удлинение при разрывй, %
Температура ,плавления, С
420-450
Радиационный на воздухе
460
175
150-260
О, 5-2 (в зависимо ти от количества добавки) Радиационный с добавкой оксидов Зд-металлов
470
180, - 150-260
2-4 (в зависимости от количества добавки) 480 Термический с добавкой оксидов 3d-металлов
180 кают образовавшийся полимер. Степень превращения 99,2%, мол.вес 35000.
Пример 3. 300 г додекалактама, имеющего те же характеристики, что и в примере 1, и 15 г двуокиси титана помещают в стальной реактор с мешалкой, продувают азотом и в. течение 4 ч при 3000 С при перемепи-. вании проводят реакцию. Затем реактор охлаждают и извлекают образовавшийся полимер. Степень превращения 98%, мол. вес 45000.
Пример 4. 300 r каприллактама, имеющего следующие характеристики:
Перманганатное число, с, не менее 10000
Летучие основания, мг-экв/кг
Влагосодержание, % 0,08
Температура плавления, С 74, и 30 г .двуокиси титана помещают в стальной реактор с мешалкой, продую вают азотом и облучают при 300 С
0,3-1
Гидролитический 176-182
Е р и м е р 1. 300 r додекалактама, имеющего следующие характеристики:
Перманганатное число, с, не менее 10000
Летучие основания, мг-экв/кг 0,5-1
Влагосодержание, Ж 0,10
Температура плавлеоС 152> 40 и 30 г окиси меди помещают в стальной реактор с мешалкой, продувают азотом и облучают при 300 С дозой О,б Мрад при интенсивности 120 рад/с. Время облучения около 1,4 ч. После прекра- 45 щения облучения реактор охлаждают и извлекают образовавшийся полимер.
Степень превращения 98%, т.пл. 180 С, мол. вес около 30000;
Пример 2. 300 г додекалакта- 0 ма, имеющего те же характеристики, что и в примере 1, и 30 г двуокиси титана помещают в стальной реактор с мешалкой, продувают азотом и облучают при 300 С дозой 0,5 Мрад при ин- Ы тенсйвности 120 рад/с. Время облучения 1,2 ч. После прекращения об лучения реактор охлаждают и извлегидролитическим, ради(в отсутствие добавок и предлагаемым спо70-250 (в зави- .12-12 симости от марки) 692260
10000
Редактор Л.Утехина ехред М.Надь
Корректор А.Ференц
Заказ 3985/2 Тираж 469 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
1 дозой 2 Мрад при интенсивности излучения 120 рад/с. Время облучения
4,5 ч. После прекращения облучения реактор охлаждают и извлекают образовавшийся полимер. Степень превращения 96Х, мол. вес 29000, т.пл.192 С.
Пример 5. 300 r капролактама, имеющего следующие характеристики:
Перманганатное число, с, не !
О менее
Летучие основания, мг-зкв/кг 0,3-1
Влагосодержание, Х 0,1
Температура плавления, С 69, и 15 г двуокиси титана помещают в стальной реактор с мешалкой, продувают азотом и облучают при 300 о С дозой 2 Мрад при интенсивности
100 рад/с. Время облучения 6,5 ч.
Степень превращения 96, 5X мол . вес образовавшегося полимера 16000, т. пл. 220 С.
Пример 6. 300 r додекалактама, имеющего те же характеристики, что и в примере 1, и 15 г пятиокиси ванадия"помещают в стальной реактор с мешалкой, продувают азотом и облучают при 300 С дозой 0,55 Мрад при интенсивности ионизирующего излучения 100 рад/с. Время облучения
1,5 ч. После прекращения облучения реактор охлаждают и извлекают обра- З5 зовавшийся полимер. Степень превраще- . ния 98,5Х, мол. вес образовавшегося полимера около 23000.
Пример 7. 300 г додекалак тама, имеющего те же характеристики, что и в примере 1, и 30 г двуокиси .марганца помещают в стальной реактор с мешалкой, продувают азотом и облучают при 300 С дозой 1,2 Мрад при интенсивности 100 рад/с, Время облучения 3,3 ч. После прекращения облучения реактор охлаждают и извлекают образовавшийся полимер. Степень превращения 96,7Х .мол. вес образовавшегося полимера около 33000.
Пример 8. 300 г додекалактама, имеющего те же характеристики, что и в примере 1, и 7,5 г двуокиси титана помещают в стальной реактор с мешалкой, продувают азотом и облучают при 300 С дозой 2 Мрад прй интенсивности 120 рад/с. Время облучения
4,8 ч.
После прекращения облучения реакI тор охлаждаю- и извлекают образовавшийся полимер. Степень превращения
99Х, мол. вес 40000.
Пример 9. 200 r додекалактама, имеющего те же характеристики, что и в примере 1, и 100 r двуокиси титана помещают в стальной реактор с мешалкой, продувают азотом и облучают при 300 С дозой 0,21 М/рад при интенсивности 120 рад/с. Время облучения 0,5 ч. После прекращения облучения реактор охлаждают и извлекают образовавшийся полимер. Степень npespaщения 98,7Х, мол. вес около 200000.
