Способ получения блочного поликапроамида

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 2 10580 (21) 2926574/23-05 (31)М Кп з

С 08 G 69/18 с присоединением заявки ¹

1осуларственный комитет

СССР

llo IIpJIBM изобретений н открытий (23) Приоритет (53) УДК 678;675 (088.8 ) Опубликовано 2306.82, Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 2306.82 (72) Авторы изобретения

В. П. Бе гишев, С. A. Болгов, В. П. Макаров, А.Я.Малкин и В.К.Макковеев,1:! з

Отдел физики полимеров уральского наунрого центРа AH СССР з

Ij

i (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЛОЧНОГО ПОЛИКАПРОАМИДА

Изобретение относится к получению и переработке полиамидов и может быть использовано в производстве иэделий иэ поликапроамида методом анионной полимериэации лактамов.

Известны способы получения поликапроамида путем проведения анионной полимериэации капролактама при температуре полимериэации, ниже температуры плавления полимера, согласно которым реакционную смесь, содержащую Е-капролактам, щелочной катализатор и активатор полимеризации подают в форму, нагретую до температуры полимеризации (150-200 С ) полимеризуют и охлаждают полу ченное изделие (13и (2) .

Недостатком при получении крупногабаритных изделий из полиамида методом анионной олимериэации лактамов является то,что кристаллизация полимера начинается в поверхностном слое, соприкасающемся со стенками формы, затем кристаллизуется внутренняя часть, но затвердевшая внешняя 25 поверхность препятствует усадке внутренней части, что вызывает появление сольник внутренних напряжений.

Для снятия .внутренних напряжений отливки подвергают дополнительной 30 термообработке (3), что удорожает н усложняет процесс получения иэделий.

Для улучшения условий кристаллизации и ее ускорения используют введение небольших количеств наполнителя (до 0,053),играющих роль искусственных эародьхаей кристаллиэацииГ41.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ получения полиамидов методом анионной полимеризации лактамов с введением в реакционную смесь перед полимеризацией наполнителя (графит, сажа ) в количестве

1-50 вес.Ъ,равномерно распределенного по всему объему отливки 5).

Недостатком известного способа является наличие внутренних напряжений в блоке поЛикапроамида, так как, хотя введение наполнителя и ускоряет время кристаллизации по сравнению с ненаполненным поликапроамидом, но кристаллизация начинается в поверхностном слое из-за различных температурных условий на поверхности н внутри отливки, Цель изобретения - уменьшение внутренних напряжений в блоке палик а про амида.

937475. Укаэанная цель достигается способом получения поликапроамида анионной активированной полимериэацией капролактама, включающем введение наполнителя перед полимеризацией и подачу реакционной смеси в форму, нагретую до температуры ниже температуры плав)яения полимера, наполнитель вводят

s часть объема реакциоиной смеси и в процессе заполнения объема формы реакционной смесью в центр формы парал- 10 лельно подают реакционную смесь параллельно подают реакционную сйесь с наполнителем в количестве О, 1.-0,5 вес.Ъ.

Кроме того, объем реакционной сме- 5 си с наполнителем составляет 10-40% от общего объема реакционной смеси.

Введение наполнителя в количестве

0,1-0,5 вес.% в центр отливки создает условия для преимущественной кристаллизации полимера из центра, так как наполнитель повышает скорость кристаллизации при содержании его

0,1-0,5 вес.%.

На чертеже дана схема устройства реализующего предложенный способ.

Схема включает емкости с каталиэирующей системой 1, активирующей системой 2, наполнителем 3, трубопроводом 4, насосы 5, смесители 6-7, устройство подачи реакционной смеси с наполнителем 8, распределительные клапаны 9 и форму 10.

Способ осуществляют следующим образом.

Каталиэирующая и активирующая 35 системы по трубопроводам 4, поступают в смесители 6 и 7. В смеситель 7 поступает наполнитель. После тщатель ного перемешивания основная реакционная смесь поступает иэ смесителя 6 ф) в форму 10.

После эапОлиения части объема формы, начинается подача реакционной смеси с наполиителем через устройство 8 одновременно с подачей основной реакционной смеси. Устройство 8 может быть выполнено в виде трубки, установленной с возможностью вертикального перемещения. Регулируя высоту трубки 8, подают реакционную смесь в центр отливки, формируя ядро с наполнителем так, чтобы предотвратитs перемешиванке.

За счет вязкости реакционной смеси и болнаой скорости полимериэации смесь с наполнителем не успевают смешаться с основной реакционной смесью, и в центре отливки формируется ядро с напоЛнителем. Неболыаае содержание наполнителя не оказывает влияния на 60 механические свойства поликапролактама, но резйо повышает скорость кристаллизации. Объем центрального ядра с наполнителем составляет 10-40%

I т общего объема отливки в эависи- 65 блюсти от массы отливки. Для крупногабаритных отливок объем центрального ядра больше. В качестве наполнителя может использоваться графит, сажа, металлы и т. п.После полимеризации и охлаждения . получают отливку поликапроамида.

Способ апробирован в лабораторных условиях.

Пример 1. В двух реакторах при 95-100 С готовят смесь 3,1 кг Е-капролактама,содержащего 4,4 г металлического натрия, и смесь 3,1 кг

E-капролактама, содержащего 16,7 г

2,4-толуилендииэоцианата (102т ) в качестве активатора. Затем обе сме- си сливают в смеситель и поднимают температуру до 115-120 С. После перемешивания в течение 5-10 мин, 25% объем реакционной смеси (1,55 кг) переливают во второй смеситель, куда вводят 4,7 г.порошка графита с размером частиц 60-90 мкм. РеакционНую смесь подают в форму, выполненную в виде цилиндра с диаметром основания 20 мм и высотой 20 мм. Форма имеет два впускных отверстия в осно» вании, через боковое отверстие подают основную реакционную смесь, а через центральное, имеющее впускную трубку - смесь с наполнителем. Фор0 ма прогрета до 160 С. После заполнения 50% объема формы основной реакционной смесью, начинают подавать смесь с наполнителем, причем впускную трубку поднимают по мере заполнения формы так, чтобы смесь с наполнителем поступала s центр отливки. После заполнения формы впускную трубу опускают. Полимеризацию осуществляют в течение 0,5 ч в инертной атмосфере, после чего отливку охлаждают в течение 3 ч до комнатной температуры.

Пример 2 ° Реакционную смесь (6,2 кг ) готовят, как в примере 1, затем во второй смеситель переливают

103 (0,62 кг ) объема реакционной смеси и смешивают с 0,6 r порошка графита. Форму наполняют на 80% основной реакционной смесью, затем в центр формы подают смесь с наполнителем.

После заполнения формы проводят полимеризацию и. охлаждение отливки.

Пример 3. Реакционную смесь (6,2 кг) готовят, как в примере 1, затем во второй смеситель переливают

40% (2,48 кг ) реакционной смеси и смешивают с 12,4 r порошка графита.

Форму наполняют на 20% основной реакционной смесью, а затем одновременно начинают подавать в центр формы смесь с наполнителем. После заполнения формы, проводят полимеризацию и охлажде" ние отливки.

Для отливок, полученных по предлагаемому способу, и контрольных отливок (беэ наполнителя и с напол.937475

Формула изобретения

25 нителем, равномерно распределенным по всему объему ) проводилась оценка внутренних напряжений методом рассверливания. Испытания показали, что уровень внутренних (остаточных ) напря,жений в отливках, полученных по пред- 5 лагаемому способу, составляет не бо" лее 5% уровня внутренних напряжений в контрольных отливках.

И с пользование предлагаемого способа в сравнении с известными обес- 10 печивает получение отливок из поликапроамида с минимальными внутренними напряжениями эа счет улучшения условий кристаллизации полимера, повышение механических свойств изделий 15 из поликапроамида(улучшение обрабатываемости блока и повышение работоспособности изделий), исключение дорогостоящей операции термообработки при получении крупногабаритных иэделий иэ поликапроамида.

1. Способ получения блочного поликапроамида анионной активированной полимеризацией капролактама, включающий введение наполнителя перед проведением полимеризации и подачу реакционной смеси в форму, нагретую до температуры ниже температуры плавления полимера, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения внутренних напряжений в блоке, наполнитель вводят в часть объема реакционной смеси и в процессе заполнения

ВНИИПИ Заказ 4373/32

Тираж 514 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 объема формы реакционной смесью в центр формы параллельно подают реакционную смесь с наполнителем в количестве О, 1-0> 5 вес. Ъ.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что объем реакционной смеси с наполнителем составляет

10-40% от общего объема реакционной смеси.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Фрунзе Т.М., Иванова С. Л., уг:

Курашев В.В.и др. Актйвированная анионнав полимериэация лактамовпрогрессивный метод получения поли,амидов и иэделий из них. Обзоры

НИИТЭХИМ. Серия "Пластические массы и синтетические смолы" ° М., 1975, вып. 12 (24 ).

2. Шерышева Л.И., Фролов В.Г,, Малкин A.ß. Аппаратурно-техническое оформление процессов получения изделий нз полиамидов методом химического формования. Обзоры 1ИИТЗХИМ. Се рия "Пластические массы и синтетические смолы". N.. 1977, с. 3-13. . 3. Бахарева В.E. и др. Полимеры в судовом машиностроении. Л., "Судостроение", 1975.

4. Каргин В.A.,Ñîãîëoâà Т.И ., Кур- банова И .И .К вопросу об искусственных зародышах кристаллизации для кристаллизующихся полимеров. ДАН СССР, 162, 1965, Р 5, с. 1029-1094 ° . .5. Авторское свидетельство ЧССР

Р 651013, кл. С 08 G 69/14, 1977 (прототип ) .