Контейнер, непроницаемый для паров углеводородов Советский патент 1993 года по МПК B65D1/00 

Изобретение относится к контейнерам, непроницаемым для паров углеводородов и/или жидкостей, в частности, для топлие.

В частности, изобретение относится к топливным бакам для автомобильных транспортных средств, которые должны эыть непроницаемы для паров и/или не должны допускать просачивание углеводородных жидкостей, содержащихся в них.

Целью изобретения является создание контейнера, содержащего наружную оболочку из пластического материала (пластмассы), в частности, полиэтилена высокой плотности (низкого давления) и высокого иолекулярного веса, полностью покрытого л, по крайней мере, изнутри тонким плотно прилегающим слоем поли-омега-лактэма.

Толщина поли-лэктамного покрытия эбычно колеблется от 0,1 до 3 мм. | Способ нанесения покрытия, по крайней мере, изнутри поверхности контейнера состоит в осуществлении анионной полимеризации на месте омега-лактама непос- едственно внутри уже сформованного

контейнера, нагретого до температуры полимеризации лактама и при одновременном осуществлении его вращения на двух пересекающихся осях, установленных под углом друг относительно друга.

Предложенный способ состоит прежде всего в получении полого бака или контейнера из пластического материала, такого как например, полиэтилен высокой плотности и высокого молекулярного веса, путем технологии обычного пневмоформования или ротационного литья.

В полученный таким образом бак, и нагретый до температуры не менее 90°С и ниже точки размягчения пластического материала, вводят подлежащую полимеризации порцию (замес), причем такую порцию нагревают до температуры ниже, по меньшей мере, на 5°С по сравнению с температурой контейнера, и она содержит:

а) омега-лактам общей формулы:

00

со со

мм

о

со

со

ННСН2)л -NH-CTO.

0)

где п - целое число от 1 до 10;

в) катализатор, состоящий из соли лак- тама формулы (1), в которой металл выбирают из числа щелочных или щелочно-земельных металлов.

с) активатор полимеризации.

Для повышения ударной вязкости поли- лактамового слоя полимеризуемая порция должна преимущественно содержать низкие количества, в основном не,выше 15% вес. по отношению к лактаму, полиоксиал- килен пол иола, с молекулярным весом болев 400 и предпочтительно находящемся в интервале от 2000 до 20000, или блоксопо- яимера или статистического сополимера по- лиоксипропилен/пилйоксиэтиленполиола с молекулярным весом от 1000 до 20000, или полиокоиалкиленамина, функциональность которого составляет менее 3 и предпочтительно находится в диапазоне от 1,5 до 2,9.

Контейнер затем подвергают вращению из двух пересекающихся осях, расположенных под углом одна относительно другой, с угловой скоростью, лри которой центробежные силы меньше гравитационных сил, так что полимеризуемая масса остается в нижней части контейнера, который непрерывно и равномерно нагревают до температуры, находящейся в диапазоне от 90°С до точки размягчения полимерного материала, из которого изготовлен контейнер, обычно до температуры ниже 150°С.

При этих условиях омега-лактам формулы (1) полимеризуется и осаждается в виде последовательных слоев на стенки контейнера, которые непрерывно обновляются при прохождении под полимеризуемой порцией. Все внутренние стенки контейнера в результате этого покрываются слоем поли- омега-лактама. Это достигается за счет вращения контейнера на обоих осях вращения при одной и той же угловой скорости, так что вся внутренняя поверхность вынуждена .проходить под лимеризуемой массой при одной и той же скорости. При необходимости усиления некоторых участков стенки, это достигается за счет изменения скорости вращения относительно соответствующих осей, так что участки, которые должны иметь большую толщину, приводятся в контакт с полимеризационной массой более часто по сравнению с остальными участками, в результате чего образуется большее количество полимерных слоев.

Скорость вращения контейнера адекватна степени полимеризации омега-лактама при выбранной температуре, так что внутренняя поверхность контейнера полностью покрывается до того, как лолимериза- ционная масса затвердела до полимера.

Нагревание и вращение контейнера осуществляют в течение времени, достаточного для осуществления полной полимеризации омега-лактама; обычно это время находится в интервале от 5 до 60 минут предпочтительно 10-30 минут.

Омега-лактам, используемый в настоящем изобретении, имеет общую формулу:

10

CHHCH -NH-CD,

(D

где п - целое число от 1 до 10. Предпочтительные омега-лактамы включают:

Б- капролактам, омега-энэнтолактам, омега-капрояактам, омега-лауро-лактам, ли бо отдельно, либо в комбинации друг с другом.

е - капролактам наиболее предпочтителен по причинам экономичности и легкой доступности.

Катализаторы, используемые для анионной, полимеризаци омега-лактамов, известны; их используют в катализирующих

количествах. Обычно указанные катализаторы представляют собой лактамы, полученные путем взаимодействия щелочного или щелочно-земельного металла с омега-лакта- мом. Предпочтительно, используют лактамы натрия или калия, или бром-магниевые лактамы, как правило растворенные в оме- га-лактаме. В настоящем способе предусмотренном настоящим изобретением, предпочтителен раствор содержащий 1525% вес. лактама натрия или калия в омега- лактаме.

Количество катализатора, которое необходимо использовать, может изменяться от 0,1 до 15 молей на 100 молей омега-лактама,

предпочтительно от0,5 до 10 молей и более предпочтительно от 1 до 7 молей на 100 молей омега-лактама.

В качестве активаторов анионной гтол- имёризации омега-лактама формулы (1) можно использовать все активаторы, известные в литературе и предложенные для такой цели. В качестве примера, можно привести следующие активаторы: ациллак- тамы, карбамиллактамы, алифатические, арил-алифатические или циклоалифатиче- ские полиизоцианаты, замещенные триаэи- ны, карбодиимиды цианамиды, изоциэнзты и соответствующие соединения, получен- ные в результате реакции между изоциана- тами и лактамом, триазины и в основном все соединения, которые содержат группы электронного притяжения, так что за счет комбинации с омегэ-лактамом и/или омега-лактамом они вызывают раскрытие лактамового кольрые

УДа|

гла

ля юг

в

лию

вес

ока

моя

ца, гем самым начиная полимеризацию омега-/актама.

Ациллактамы, содержание которых являв -ся неотъемлемой частью описания на- сто щего изобретения и М-замещенные карбамиллактамы, описанные в патенте США 4540516, содержание которого является неотъемлемой частью описания настоящего изобретения, являются пред- поч гительными активаторами в настоящем изо ретении, поскольку они уже подтвердили вою наивысшую активность.

Содержание активатора может изменят ся в широком интервале, хотя обычно используются количества, находящиеся, в диа 1азоне от 0,01 до 10 мас.% по отношении к омега-лактаму, и предпочтительно в диа вазоне от 0,1 до 5 мае. %.

Полиоксиалкиленовые полиоли, котомогут использоваться для повышения

ной вязкости полиамидного слоя, со- гла но настоящему изобретению, представ- собой соединения, широко известные м тературе, и включают полиоксиэтиленг(ль с предпочтительным молекулярным

м в диапазоне от 6000 до 20000, поли-, оксппропиленгликоль с предпочтительным

гкулярным весом в диапазоне от 2000 до 100 Ю и гликоли или полиоли, представляющие собой сополимеры окиси этилена иоки- си фопилена. с молекулярным весом в диа )азоне от 1000 до 20000, Эти сополимеры можно приобрести на рынке, например, под торговой маркой GLEND10N ™ Заяви- тел$.

3 качестве полиоксиалкиленаминов можно использовать полиоксипропиленди- ами ш и полиокситетраметилендиамины и, в чг стности, полиоксипропилендиамимы с молгкулярным весом от приблизительно 200 до приблизительно 2000 также как напри «ер, соединения под торговой маркой TEF :AM1NE® Д 2000 и ТЕРРАМ1ЫЕ®Д 4000. Таю се для цели настоящего изобретения при одны полиоксипропиленамины с аминов и функциональностью около 2,5 и молекул рным весом порядка 5000, известные под торговой маркой TEFFAMINE ® 5ТТТ. Выи еупомянутые промышленные продукты посчавляютсяТексако Кемикал Компани.

1олиоксиалкиленполиоли, сополимеры или юлиоксиалкиленамины предпочтительно используют в количествах от 1 до 15%, пре/ почтительно от 3 до 10 мас.% по отношен 1ю к омега-лактаму.

1олимеризацию осуществляют в практически безбедных условиях: с этой целью контейнер сначала промывают инертным газо л, таким как азот, для удаления воздуха и вл аги; после этого вводят полимеризационную смесь. Компоненты полимеризаци- онной смеси перед введением в контейнер могут быть предварительно смешаны, или они могут непосредственно вводиться в его 5 полость любым образом, таким как, например, отдельно или.лутем предварительного смешения и растворения катализатора и/или активатора частью омега-лактама.

Для вращения контейнера в процессе 10 полимеразации омега-лактама может использоваться либо известное устройство для ротационного литья, такое как например, установка производимая Плаэмек Ита- лиа. и Кацциа Италиа.

15 Покрытие поверхности, соприкасающейся с топливом, поли-омега-лакта мом- что является целью настоящего изобретения - не ограничено баком или контейнером, изготовленными из полиэтилена, но

0 оно может быть распространено в более широком смысле на любой полимерный материал, с точкой размягчения (теплостойкость по Вика) не ниже 80°С. предпочтительно не ниже 95°С; в качестве полимерных матери5 алое могут служить гомопол имеры или сополимеры, такие как, например, полиацетаты, сополимеры акрилонитрила и стирола (сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола, термопластичный (четверной) сополимер

0 акрилонитрила. этилена, пропилена и стирола}, полипропилен, сополимеры этилена и пропилена, поливинилхлорид, сложные полиэфиры, полиметакрилаты и т.д.

Контейнеры могут быть любого размера

5 и могут быть предназначены для использования под топливо в обычном смысле, для которого контейнеры связаны с проблемой просачивания паров бензина или другого топлива.

0 Для более лучшего понимания настоящего изобретения и его претворения на практике ниже приведен иллюстративный пример, который, однако, не следует рассматривать как ограничение настоящего

5 изобретения.

Пример. Автомобильный бак, изготовленный на полиэтилена высокой плотности (низкого давления) и с высоким молекуляр0 ным весом, объемом 35 я. поместили в нагревательную печь установки ротационного литья РМК 230, изготовленной компанией Плазмек Италиа, снабженную двумя осями вращения, одна из которых основная ось,

5 вращается сверху вниз (19 об/мин), а другая, вторичная ось, вращается сама (27 об/мин); оси образовывали угол в 90°. Бак нагревали в течение приблизительно 10 мин до тех пор, пока температура не достигла 100-105°С.

После этой операции нагрева в бак в качестве промотора полимеризации была введена смесь, состоящая из 1230л; капро- лактама (82.4%) 67,5 г TEFFAMINE Д 2000 (4.6%), 120 г капролактама натрия при 21 % капролактама (8%) и 75 г диизоцианаиа гек- саметриленэ в 50 г капролактама; температура смесей составляла около 95°С.

После 15 с ввода бак поместили снова в печь, где: .

поддерживали ранее достигнутые температурные условия (100-105°С);

полимеризация капролактама была завершена; необходимое время: 6 мин.

Бак затем охладили в течение приблизительно 5 мин и извлекли посредством плеча устройства.

Толщина капролактама, осажденного внутри бака, составляла 1-2 мм, и была вся распределена по внутренней поверхности бака.

Облицованный бак подвергли испытаниям для исследования проницаемости смеси CVNA.

Измерения проводили при температуре 40°С, после 20-дневной обработки, посредством газовой хроматографии, и проницаемость была выражена в г/мг/24 ч.

Из следующей таблицы очевидно, что облицовка капролактамом делает бак непроницаемым по отношению к бензиновым компонентам.

Формула изобретения

1. Контейнер, непроницаемый для паров углеводородов, предпочтительно паров

топлива, выполненный из пластичного материала, точка размягчения которого не ниже 80°С, о тличающийс я тем, что по меньшей мере внутренняя поверхность контейнера покрыта слоем поликапролактама,

толщина которого не превышает 5 мм.

2. Контейнер по пЛ.отл ичающийся

тем, что пластичный материал представляет

собой полиэтилен, высокой плотности с

высокой, мол.м. и точкой размягчения не

ниже Э5°С.

3. Контейнер поп. 1, от л ича ю щийся тем, что толщина слоя поликапролактама составляет 1-3 мм.

4. Контейнер по пп.1-3, от л и ча ю щи- И с я тем, что слой поликапролактама содержит 1-10 мае. % полиоксипропиленполиола с мол.м. 2000-20000 или диаминов полиок- сипропилена с мол.м. 200-2000.

Использование: в автомобильной промышленности в качестве топливных баков. Сущность изобретения: контейнер выполнен из пластичного материала, точка размягчения которого не ниже 80°С. Внутренняя поверхность контейнера покрыта слоем поликапролактама, толщина которого не превышает 5 мм. Изобретение обеспечивает высокое сопротивление контейнера к ударным нагрузкам при высоких и низких температурах и непроницаемость его для паров углеводородов и/или топлива. 3 з.п.ф-лы.