Способ гидрофилизации полифениленизофталамида

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциапистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет С 08 С 69/48 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытийХарьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И.Ленина(54)СПОСОБ ГИДРОФИЛИЗАЦИИ ПОЛИФЕНИЛЕНИЗОФТАЛАИИДА Изобретение относится к технологии пластических масс, преимуществен" но полиамидных, и может быть использовано в различных областях техники для придания поверхности полиамидов смачиваемости и повышения их адгеэионных свойств.Большинство пластмасс являются гидрофобными (несмачивающимися. водой) материалами. Гидрофобность полифенилениэофталамида объясняется присутствием в его макромолекуле ароматических фрагментов - фенильных радикалов, а также его низкой поверхностной энергией. Поэтому при использовании полифениленизофталамида в процессах, где требуется высокая смачиваемость и адгеэия (получение наполненных полифениленизофталамидом конструкционных компаундов, склеивание, металлизация и др) приходится модифицировать его поверхность, т.е. образовывать на ней полярные группы.для повышения смачиваемости полиамидов осуществляют различные технологические процессы, называеже гидрофилизацией. Гидрофилизация поверхности полимера означает устойчивое существенное повышение смачиваемости,которое сохраняется в течение длительного времениДля этого необходиморадикальное вмешательство в природуповерхностного слоя полимеРа, когдаизменяется химический состав поверхностных макромолекул 11 .Известны способы гидрофилиэацииполиамидов путем травления их в раст 1 п воре интенсивно перемешиваемого :атинизатора" с последующей выдержкойполимера в печи в течение 20-60 секпри 120 С, прожвкой теплой (70-85 С)водой и сушкой (2) путем травленияих перекисью водорода и серной кислотой, щелочами, аминами и гидраэином Ы, растворами бихромата калия,в серной кислоте 4) . Указанные сйособы позволяют повысить смачиваемость поверхностного слоя полиамидов.Однако обработка полиамидов растворами сатинизаторан и травлениеаминами и гидраэином не получаютширокого распространения иэ-за труд ности контроля процесса, и из-за высокой токсичности и пожароопасностикомпонентов. При травлении полиамидов хромовой смесью, вследствие высокой агрессивности раствора бихро мата калия в серной кислоте, возни 927816кает опасность перетравлинания материала, уменьшение его механической прочности. Кроме того, осуществление этого сПособа требует применения Футеронанной свинцом или керамической аппаратуры. 5Известен также способ гидрофилизации полиамидов продуктами реакции поливинилового спирта с многоосновными карбоновыми кислотами, нключающий приготовление .гидрофилйэующего 10 раствора путем растнорения поливинилового спирта в воде при 80-90 С в течение 3 ч, растворения себациновой кислоты в ацетоне, смешения растворов поливинилового спирта и себаци новой кислоты, отгонки ацетона, нагренания смеси до 70 С .и разбавления водой, обработку полиамида гидрофйлизующим раствором при 60 С в течение 1 мин., сушку полиамида при 125-150 С, промывку высушенного полиа мида водой (51 .Недостатками известного способа являются низкая адгезионная способность полиамида и сложность технологии гидрофилизации. Низкая адгезионная способность полиамида объясняется тем, что для повышения смачиваемости поверхности полиамида используется раствор гидрофильного полиме ра - поливинилового спирта, который образует на поверхности полиамида гидрофильную пленку, удерживаемую за счет сил физической адсорбции, обусловливающих недостаточную проч ностЬ сцепления этой пленки с поверхностью полиамида. Таким образом, достигается высокая смачиваемость поверхности полиамида, .но в силу того, что гидрофильная пленка не имеет , щ прочного сцепления с поверхностью полимера, повысить адгезионную способность полиамида такой способ гидрофилизации в существенной мере не может. Приготовление гидрофилизующего раствора, включающее приготовление растворов поливинилового спирта, себациноной кислоты, их смешение, отгонку и разбавление, значительно усложняет технологию гидрофилиэацииЦель изобретения - повышение адгезионной способности полифениленизОФталамида и упрощение технологии гидрофилиэации.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу гидрофилизации, включающему обработку полифениленизоФталамида гидрофилизирующим раствором промывку и сушку полимера, в качест" ве гидрофилизирующего раствора используют сернокислотный раствор перхлората натрия при следующем соотношении ингредиентов, нес.Ъ Серная кислота 35-37 Перхлорат натрия 5-7 Вода Остальное и обработку проводят при 80-90 С в течение 30-35 мин и сушку полимера при 50-60 фС.Применение сернокислотного раст" вора перхлората натрия в сочетании с температурно-временными условиями способа приводит к окислению поверхности полифениленизофталамида и образованию полярных функциональных групп, химически связанных с макро- молекулами полифениленизофталамида, что способствует не только повышению смачиваемости, но и увеличению его адгезионной способности, Принципиальное отличие предлагаемого спо" саба от известного заключается в том, что повышение смачиваемости полифениленизофталамида достигается не за счет адсорбции на его поверхности гидрофильного полимера, а за счет окисления его поверхности с образованием на ней полярных Функциональных групп, химически связанных с макромолекулами полимера, в результате чего адгезионная способность полифениленизофталамида увеличинается.Приготовление сернокислотного раствора перхлората натрия, являю" щегося гидрофилизирующим раствором не связано с такой длительностьютехнологических операций как н известном способе, а осуществляется в однустадию при комнатной температуре, что значительно упрощает технологию гидрофилизации.Способ осуществляется следующим образом.В водный раствор серной кислоты, состоящий из 35-37 вес,Ъ серной кислоты и 50-60 вес.Ъ воды, вводят 5- 7 нес. перхлората натрия. Раствор перемешивают до полного растворения прхлората натрия и нагревают до 80-90 С. В приготовленный таким образом раствор для гидрофилизации загружают полифениленизофталамид в ниде порошка (при использовании в качестве наполнителя в конструкционных компаундах) или в ниде готовых иэделий (при склеивании, металлиэации), выдерживают 30-35 мин. По истечении указанного времени гидрофильный порошок полимера отделяют на фильтре, тщательно промывают нодсй и высушивают при 50-60 С. При гидрофилизации готовых изделий из полифениленизофталамида последние извлекают иэ раствора, промывают проточной водой и высушивают при тех же условиях.Проводят гидрофилизацию порошка полифениленизофталамида (фенилон марки Ф-С, ТУ б"05-226-72) по режимам, представленным в табл.1.927816 Т а б л и ц а 1 РежимГ Составляющая режима 1 2 3 Содержание сернойкислоты, вес.Ъ 36 35 37 58 56 60 85 80 90 33 35 30 60 55 50 Смачиваемость порошка полимера водой оценивают по времени полного 25 смачивания, адгезионную способность полифенилеиизофталамида - по методике 15 при введении его в полимер- Ф Таблица 2 Исходный (негидрофилизированный) полимер Показателн предлагаемому в режимах из вести ому Полное сма- Полное смачиваниечивание Смачивание водой за 30 мин Абсолютно не смачивается 113 128 155 110-119 Из приведенной табл.2 видно, что дгезионная способность полифенилен- изофталамида, полученного по предла гаемому способу, вьпае того же показателя полимера, полученного по известному способу при высоком уровне смачиваемостн поверхности.Использование предлагаемого спосо ба гидрофилизации полифениленизофталамида обеспечивает по сравненИю с существующими способами возможность получения полифениленизофталамида с повышенной смачиваемостью и повышен ной адгезионной способностью, что особенно важно при получении компаундов конструкционного назначения, а также для качественного осуществления процессов склеивания и металли Формула изобретения Содержание перхлоратанатрия, вес.В Содержание воды, вес.Ъ Температура гидрофилизации, фС Время выдержки, минТемпература .сушки, САдгезия, кгс/см 106й ную композицию, состоящую из эпоксидного олигомера ЭДи отвердителя - полиэтиленполиамина,Данные сравнительных испытаниЯ сведены в табл.2. Гидрофилнзированный полимер по способузации, упрощение технологии гидрофилизации, а также возможность ееосуществления на стандартном оборудовании, улучшение усповий труда,так как для гидрофилизации применяются вещества, обладающие меньшей ток.сичностью по сравнению с веществами,применяемымй в известных способах. кСпособ гидрофилизации-полифениленизофталамида, включающий обработку полифениленизофталамида гидрофилизируюсим раствором, прсмывку и сушку полимера, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьыения адгези" онной способности полифениленизофталамида и упрощения технологии гидро927816 Составитель В.АвраменкоРедактор И.Митровка Техред А. Ач Корректор С.Шекмар Заказ 3164/34 Тираж 512 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 илизации, в качестве гидрофилизирующего раствора используют сернокислотный раствор прехлората натрия при следуюцем соотношении ингредиентов, вес.Ъ 5Серная кислота 35-37Перхлорат натрия 5-7Вода Остальноеи обработку проводят при 80-90 С втечение 30-35 мин и сушку полимера -, 1 Опри 50-60 С. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Поверхностная обработка пластмасс бод ред. Ш,Л.Лельчука. Л.,"Химия", 1972, с. 18-19.2. Шалкаускас М. и др. Химическая металлизация пластмасс. Л., "Химия", 1972, с, 47, 44.3, Тынкачева Г.Ш. и др. Гальванопластика в промышленности. М., МДНТП,1976, с. 131-133.4. Шалкаускас М. и др. Химическаяметаллизация пластмасс. Л., "Химия",1972, с. 47-48 (прототип) .5. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2790891/25"28,кл. С 01 й 19/04, 05.07.79.