ПОЛИАМИДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1994 года по МПК C08J5/16 C08L77/02 C08L77/02 C08L27/14 

Изобретение относится к композициям на основе анионного полиамида 6 (капролона) и фторопласта и может найти применение в производстве окрашенных изделий конструкционного назначения с повышенными антифрикционными свойствами.

Фторопласт вводят в полиамиды для придания антифрикционных свойств и повышенной износостойкости. В многокомпонентных композициях фторопласт несет также и дополнительные функции. Так по данным (1) антифрикционная композиция, состоящая в основном из фенилона-2, содержит 1-3 мас. % , окиси иттрия и 1-3% фторопласта. В этой композиции, являющейся смесью твердых кристаллитов с аморфными участками, фторопласт помимо улучшения смазочной способности, создает благоприятные условия для распределения окиси иттрия.

С другой стороны, необходимо отметить нерастворимость друг в друге полиамидов и политетрафторэтилена. Поэтому в изобретении (2) для лучшего смешения к алифатическому полиамиду вводят 40-70% политетрафторэтилена со средним размером частиц 10-15 мкм, то-есть практически пыль. Такая композиция характеризуется низким коэффициентом трения и пригодна для изготовления деталей автомобилей методом литья.

В состав композиции, пригодной для изготовления эластичной трубки с низкой фрикцией и высокой износостойкостью (3-5), входят поликапроамид, 5-25 мас. % политетрафторэтилена и 0,01-10% органической или неорганической соли или окиси, не растворимой в воде, которая способствует α -кристаллизации полиамида.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к заявленному является композиция на основе 65-98,9 мас. % полиамида 6,1-30% политетрафторэтилена и 0,1-5% силиконового масла (6). Композиция предназначена для изготовления частей скольжения с повышенными требованиями к прочности, вязкости, теплостойкости и точности размеров при различной влажности, в частности в машиностроении. Роль добавок разная. Фторопласт понижает не только коэффициент трения, но и относительное удлинение и ударную вязкость. Последние два параметра повышаются при введении значительных количеств силиконового масла. Лучшие показатели получены при содержании в полиамиде 15% политетрафторэтилена и 2% полиметилфенилсилоксана (в скобках приведены показатели исходного полиамида 6): кинетический коэффициент трения по стали 0,12 (0,22), прочность при растяжении 27,6 (30,2) МПа, относительное удлинение 93 (59)% , то-есть при достаточно высоком относительном удлинении и низком коэффициенте трения наблюдается пониженная прочность при растяжении. При таком значительном содержании силиконового масла наблюдается вспенивание при экструзии, что затрудняет дальнейшую переработку, а также желтый цвет переходит в кремовый при литье (из-за частичного окисления).

Однако, при эксплуатации изделий требуется стабильность окраски деталей. например, необходимость в стабильном черном цвете возникает при наполнении полиамидов минеральными наполнителями, так как в промышленности один и тот же материал может иметь довольно широкий спектр окраски (например, тальк бывает цвета от белого до коричневого). Обычно, чтобы окрасить полиамид в черный цвет, применяют сажу, черные пигменты, графит, дисульфид молибдена, которые пылят, загрязняют атмосферу и перерабатывающее оборудование. Изготовители таких материалов неохотно идут на получение таких окрашенных изделий.

Целью изобретения является получение полиамидной композиции с повышенными антифрикционными свойствами, окрашенной в черный цвет и имеющей лучшие свойства при переработке.

Поставленная цель согласно предлагаемому изобретению, достигается тем, что композиция на основе поликапроамида и фторопласта содержит в качестве полиамида - анионный поликапроамид и в качестве фторопласта - полихлортрифторэтилен при следующем соотношении в массе компонентов:
Поликапроамид анионный 97-99
Полихлортрифторэтилен
(фторопласт 3) 1-3
Композиция может дополнительно содержать стекловолокно в количестве 10-15 мас. % от общей массы.

Отличием заявленной композиции от известной является использование фторопласта 3 в сочетании только с анионным поликапроамидом для получения окрашенной в черный цвет композиции. Преимущество фторопласта 3 от фторопласта 4 заключается в более низкой температуре плавления (208 и 327^оС соответственно). Способность фторопласта 3 окрашивать анионный полиамид 6 является новым и выявлено самими авторами. Как показали наши исследования (см. таблицу), это свойство не обнаруживается при использовании фторопласта 4 (то-есть без атома хлора), а также при использовании фторопласта 3 в сочетании с капроном, то-есть с использованием катализатора кислотного типа и/или воды.

В качестве полиамида 6 используют измельченный поликапроамид, полученный анионной полимеризацией капролактама, марки "капролон", выпускаемый по ТУ 6-05-988-87 и/или вторичный капролон, то-есть блочный капролон в виде измельченной стружки или крошки. Этот вторичный полимер по сути представляет первичный полимер, так как получается в результате механической обработки, причем его количество достигает почти половины производимой массы полимера. В качестве фторопласта используют фторопласт марок Ф-3 (ГОСТ 13744-76) и Ф-3М (ТУ 6-05-1812-77).

П р и м е р 1. 990 г (99 мас. % ) крошки капролона желтоватого цвета с относительной вязкостью 6,0-8,0 смешивают с 10 г (1% ) белого порошка фторопласта Ф 3 с т. пл. , 208-210^оС и экструдируют на двухшнековом экструдере фирмы "Ляйстритц". Температура по зонам нагревательного цилиндра изменялась от 150 на входе до 260^оС на головке. Число оборотов шнека 100-120 об/мин, ток электродвигателя 14-20 А, производительность - 3,5-5,0 кг/ч. Непрерывную эластичную стренгу темно-коричневого цвета гранулируют и отливают при температуре в массе 250-260^оС и температуре формы 70-80^оС и получают изделия с блестящей поверхностью черного цвета.

Состав и свойства композиции, полученной аналогично этому примеру, а также известных и сравнительных композиций приведены в таблице. Как видно из таблицы, оптимальным количеством фторопласта является 2 мас. % . Полученный недорогой материал можно использовать для литья различных конструкционных изделий.

Данные приведены в таблице.

Испытания проводили в след. условиях:
Разрушающее напряжение
при растяжении ГОСТ 11262-80
Относительное удлинение
при разрыве ГОСТ 11262-80
Удельная ударная
вязкость ГОСТ 4647-80
Относительная вяз-
кость ГОСТ 11034-82
Содеражние низкомоле-
кулярных соединений ГОСТ 17824-81
Коэффициент трения
по стали ГОСТ 11629-75
Показатель текучести
расплава СТ СЭВ 11645-73

Использование: производство окрашенных изделий конструкционного назначения с повышенными антифрикционными свойствами. Сущность изобретения: композиция содержит поликапроамид анионный 97 - 99 мас. % , политрифторхлорэтилен 1 - 3 мас. % , и дополнительно содержит стекловолокно в количестве 10 - 15 мас. % от общей массы. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

1. ПОЛИАМИДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ с антифрикционными свойствами для изготовления изделий конструкционного назначения, содержащая поликапроамид и фторопласт, отличающаяся тем, что, с целью получения окрашенных в черный цвет материалов и улучшения перерабатываемости, в качестве полиамида композиция содержит анионный поликапроамид, в качестве фторопласта - политрифторхлорэтилен при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Анионный поликапроамид 97 - 99
Политрифторхлорэтилен 1 - 3
2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит стекловолокно в количестве 10 - 15% от общей массы.