Способ получения блочного поликапроамида

Союз дСоаетскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 1937475(22) Заявлено 210580 (21) 2926574/23-05 51) М. Кп.з С 08 С 69/18 с присоединением заявки Ио ГосуларственныЯ комитет СССР оо лелам изобретениЯ н открытиЯ(72) Авторыизобретения В. П. Бегишев, С. А. Болгов, В. П. Макаров, А.Я.Малкин и В.К,Макковеев в ь,Отдел физики полимеров уральского наунрого вцентра АН СССР(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЛОЧНОГО ПОЛИКАПРОАМИДА Изобретение относится к получению и переработке полиамидов и может быть использовано в производстве иэделий из поликапроамида методом анионной полимеризации лактамоа.Известны способы получения поликапроамида путем проведения анионной полимеризации капролактама при температуре полимеризации, 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 полученное изделие 1 и 12) . Недостатком при получении крупногабаритных изделий из полиамида методом анионной цолимериэации 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 и усложняет процесс получения иэделий.Для улучшения условий кристаллизации и ее ускорения используют введение небольших количеств наполнителя (до 0,053),играющих роль искусственных эародьхдей кристаллиэацииГ 41.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемомуспособу является способ получения полиамидов методом анионной полимеризации лактамов с введением в реакционную смесь перед полимеризацией наполнителя (графит, сажа ) в количестве 1-50 вес.З,равномерно распределенного по всему объему отливки 51.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 поликапроамида.. Ук аэ анн ая. цел ь достигается с пособом получения поликапроамида анионной активированной полимериэацией капролактама, включающем введение наполнителя перед полимериэацией и подачу реакционной смеси в форму, нагретую до температуры ниже температуры плавяения полимера, наполнитель вводят в часть объема реакциоиной смеси и в процессе заполнения объема Формы реакционной смесью в центр формы паралО лельно подают реакционную смесь параллельно подают реакционную сйесь с наполнителем в количестве 0,1.-0,5 весКроме того, объем реакционной смеси 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 криоталлизации при содержании его 0,1-0,5 весНа 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 б 40 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 предотвратитв перемешивание. 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, Неболыаое содержание наполнителя не оказывает влияния на 60 механические свойства поликапролактама, но резйо повышает скорость кристаллизации. Объем центрального ядра с наполнителем составляет 10-40 т общего объема отливки в эависи 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.П р и м е р 1. В двух реакторах при 95-100 фС готовят смесь 3,1 кг Е-капролактама,содержащего 4,4 г металлического натрия, и смесь 3,1 кг Е-капролактама, содержащего 16,7 г 2,4-толуилендииэоцианата (102 т ) 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. Форма 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 в 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.П р и м е р 2Реакционную смесь (6,2 кг ) готовят, как в примере 1, затем во второй смеситель переливают 10 (0,62 кг ) объема реакционной смеси и смешивают с О,б г 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.П р и м е р 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 г порошка графита. Форму наполняют на 20 основной реакционной смесью а затем одновременно начинают подавать в центр формы смесь с наполнителем. После заполнения форьы, проводят полимеризацию и охлажде" ние отливки. Для отливок, полученных по предлагаемому способу, и контрольных отливок (беэ наполнителя и с напол.937475 Формула изобретения 25 Заказ 4373/32514 Подписное НИИ 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 лагаемому способу, составляет не бо" лее 5 уровня внутренних напряжений в контрольных отливках.Использование предлагаемого способа в сравнении с известными обес 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 1,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 й- С я тем, что, с целью уменьшения внутренних напряжений в блоке, наполни- тель вводят в часть объема реакционной смеси и в процессе заполнения Филиал ППП "Патент",г, Ужгород, ул. Проектна 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 ющ и й с я тем, что объем реакционной смеси с наполнителем составляет 10-40 от общего объема реакционной смеси. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Фрунзе Т,М., Иванова С. Л., уг:Курашев В.В.и др. Актйвированнаяанионнав полимериэация лактамовпрогрессивный метод получения поли,амидов и иэделий из них, ОбзорыНИИТЭХИМ. Серия "Пластические массыи синтетические смолы"М., 1975,вып. 12 (24 ).2. Шерышева Л.И., Фролов В.ГМалкин А.Я. Аппаратурно-техническоеоформление процессов получения изделий нз полиамидов методом химического формования. Обзоры %ИТЗХИМ. Серия "Пластические массы и синтетические смолыф. М., 1977, с.3-13,. 3, Бахарева В.Е. и др. Полимерыв судовом машиностроении. Л., фСудостроение", 1975,4. Каргин В.А.,Соголова Т.И Кур-банова И .И .К вопросу об искусственных зародышах кристаллизации длякристаллизующихся.полимеров. ДАН СССР,162, 1965, Р 5, с. 1029-1094.5, Авторское свидетельство ЧССРР 651013, кл. С 08 6 69/14, 1977