Способ получения поликапроамида Советский патент 1974 года по МПК C08G20/18 C08G51/54 

1

Изобретение отиосится к области получения поликапроа.мида методом анионной полимеризации 8-капролактама. Поликапроамид, получаемый этим способом является перспективным «оиструкцпонным материалом. Это обусловлено как его высокимн прочиостньши характеристнкамн, так н возможностью получения из него крунногабаритиы.х отливок н деталей иепосредстве1ню в процессе полнмеризацнн, мннуя дополнительную стадию переработки полимера в изделия. Детали из нолмкапроамида с успе.хом применяются в разлмчны.х отрасля.х .машиностроения, в частности судостроеннн, хнмическом машиностроении, угольной промышленностн и т. д.

Однако недостатком отливок и деталей из поликапроамида, получаемого анионной нолимернзацней, является наблюдаемое в некоторых случаях преждевременное растрескивание н разрушение в процессе эксплуатацнн н хранения. Это в значительной степени определяется неоднородной надмолекулярной структурой полимера, которая обуславливает недостаточную стабильность его механических свойств (в пределах одной отлнв кн) и большое колебание величины лине/пюй усадки. В связи с этн.м вопрос направлегиюго регулирования структуры и свойств пол1н апроамида в процессе его синтеза является весьма актуальны.м.

Суш.ествует ряд методов, позволяющих регулировать на.1молекулярную структуру поли.меров, для получення материалов с оптимальНЫЛ1И механическими свойствами. Одни.м нз нанболее эффективных .методов регулирования структуры н cBoiicTB иолнканроампда является введенне искусствеииых зародыи ей структурообразоваиия (ПЗС). Обычио ПЗС вводят в раствор или расплав уже готовых полимеров и оии участвуют в кристаллизации продукта, не оказывая влияиня на процесс полимеризации. В случае аииоиной полн.меризацни в-капролактама выбор ПЗС осложнен тем, что нх вводят в расплав мономера одиовре.менно с каталитической системой, и весь процесс синтеза полимера происходит в нх присутствии. Поэтому вещества, применяе.мые в качестве ИЗС, в данном случае должны быть инертны по огношению к каталитической системе и в течение всего процесса полимернзацин равно.мерно распределяться в объеме реакцнонной .массы.

Известен способ введення в качестве ПЗС в процессе анионной полнмеризации е-капро,1актама ряда твердых днсперсиых веществ; .A.UO3, РЬО. TiO2, сажа, графит и др. Однако иедостатком такого рода ПЗС является невоз.можность их равномерного распределения во всем объеме полимера даже при очень высокой степени дисперсности ввод 1мого вещсствя. Это, D конечном итоге, приводнг к медостгггочиоп стабильное . сцо ;етв г()Л К проам1 да по образцу.

С :, npoMi ocT iux xapaineриети и умепы11е 1ии 3 разброса по образцу по предла -ае ому способу в качестве ИЗС в процессе полимеризац п (. используют растворил ые в расплаве е-капрола тама (типа фтало, и капрозолей) в олнчестве 0.,1 вес. %.

В результате у ,)х форм 1руетея од ородная .мелкоеферолптна; , возраста от .меха ческ1 е свойства, 31 аГ 1тельно )Шаетс5 разброс рочност х оказателей по образцу и умен зшаютсн колеба1 1я усадкг. Од1 оареме О npoi cxoднт пол апроам да г. цветов (голубо, , ро301;,, , желтьп, cepui-i др) в зав е 1моет от тппа пр ме яемого .

В табл. 1 2 меха1 пчеек е свойства, п усадка отлпвок пз пол капроал - да, полученных в присутствии красптелеи, с емодифш,прова ымп образцам.

Из приведеппых , что в папболое эффективной области копце трац Й красптелей 1аряду с возрастапием абсол от)х зпачв мехаипческ х характернстп отмечается значптель 1ое ( в 3-4 раза) умеиьп еппе велпч1 Д сперс Й, что ев детел15ствуст об разброса величп ы проч юст по образцу. Кроме того, введение фаС телеп в 2-2,5 раза колебап я усадки (рассеивапие величины усадки) и выравнивает плотность по сечеп ю , Все

JTH фаКТОр ЧреЗВЫЧаЙ 0 ДЛ5 , получаемого .методом

nO,), ПООКОЛЬ у О обеСПеЧ1 К1 ОТ

0змол пость 3 отовления 1 епоередствен1 о в пр()ессе пол Л1ер зацпп деталей размеров с хорошим ЭКСПЛуаТа, СВОЙства.ми, е ужда ощпхся в допол птельиой обработке.

Полимерпзац 0 в- апрола тама проводят в токе инертного газа (арго, азот), свобод 1ого

от примесей « СЛОрОДа ВЛаГ,Пр

100 220°С в присутствии щелочных . заторов, например металличее хнй ,

натрия, натрийкапролактам, i а тиваTopo j (соединения типа моно-, ди-полифу 1к 1 О аЛЬПЫХ N-аЦИЛЛаКТаМОВ, , К)л 3оцпапатов п соеди 1е ия формул.

/СО C:H.-C-CO-N

л(iiJx

де R-Н, е ч 1сло:Л1 атомов углерода 1-3, а рил; Х .

Катал заторь и активаторы в количестве 0,1 -1,0 мол. % от веса f-капролактал а (предпочт тель о 0,30-1.0 .ол. %). Крас1 тели вводят в расплав перед его осуш vO . осуществляемо пере: еш 1залИ 1 путе. барбот розан я инерт ого cioa. {уолпчестЕо красителя составляет 0,С01 -1,0 вес. %

от веса 8-капрола(тама (редпочтительно 0.01-0.5 вес. %).

Пример 1. 1000 г (8,849 .i/о.гб) f-Ka poлакта.ма расправля от в токе apro; u вводят 0,5 г (0,05 вес. %) красите.ля - активного

фталоц ани1 ового голубого. Расплав ai-peвают до 20С i при этой температуре проводят его в тече1П1е 1 час путел барбот роваи я . В осуше иь й расплав при 100С вводят 0,71 г 10,0309 моль) металлнческого атрня иере е ппБаи 1 ирлреза от до 130°С Г добавляют к реакц1Ю 11 о1| массе 2;6 г (0,0154 моль} (диизо и а ата. 2-3 мин перед еш1 ва;от. иагреоают до 180С п В 1 держива от полплгер TJToii тел пературе 1,5 4Q.C. Г1олуча от , представляющий собой МОНОЛИТ ый бло-к cuHeix) цвета с содержанием ераствор.ой в ypaзь ll oй кислоте - 2,3 вес. % к водораствори.мых веществ - 3,6 вес, % от веса образца.

свойства полимера приведены в табл. 1 1 2.

П р м е р 2. По примера 1 пз 1000 г (8,849 моль) е-.капрола.кта.ма, 0,1 г (0,01 вес. %) красителя капрозоля алого С,

0,71 г (0,0309 моль} натрия и 2,6 г (0,0154 моль} толуп«те дипзоц аната получают монолитный блок алого цвета, содержащий 19,5 вес. %, нерастворп-мой в .муравьиной кпслоте фракции и 3,9 вес. % водорастворимых

веществ. Меха ические свойства полимера приведены в та бел. 1 и 2.

П р е д 1 е т 3 о б р е т е н и я

Способ иолучен я поликапроа-мпда путем апиопиой е-капролактама- в 1рисутствци 1окусстве 1Н х зародышей структурообразования, отличающийся те., что, с 1елью повыще я прочиост Ь х характернстик

у.мепьшения х разброса по образцу, в качестве искусственных зародышей стру стурообразован я использу от красители типа фталоц апи овых П аирозолей, вводимые в количестве 0,001-0,1 вес. %.

о

с.

S с О

:

-г С S

О S

л

-fi

о а о

I

i

;м 07 г

ООсС:оОо

i 5 и К ; g ,9 15 -

ос -U

ii +1 +1 i +1

ib о.

с : i S §

н- о

й

и

Si ю

о о с; о с о о -

с о о о о о с

S

(О С LO