Способ получения поликапроамида

(54)(57) Е- то эф чт ных ве ра 12 аост поль идетельство С77/00, 1971,тельство СССР77/00, 1976.и У 583759,7 (прототип);В СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ПИСАНИЕ ИЗОБ ВТОРСИОМУ Св(56) 1. Авторское свУ 443893, кл. С 08 1.2, Авторское свидеВ 594755, кл. С 08 1.3. Патент Швейцарикл, С 08 С 69/18, 197 СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ем анионной нолим тама в присутств стого алифатичесл и ч а ю щ и й ью. улучшения ант в поликапроамида о. алифатического уют полиалкиленок ПОЛИКАПРО- ризации ии активаого поли с я тем, фрикционв качестполифисиц.147722 3 25 55 1 1Изобретение относится к созданиюантифрикционных материалов на основе полиамидов. получаемых методоманионной полимеризации, в частностик созданию полимерных подшипниковдля узлов трения, где применениежидких и консистентных смазок ограничено или недопустимо,Известен способ получения композиции антифрикционного назначенияна основе поликапроамида методомгорячего прессования Г 1.Используемый полиамид в видепорошка или гранул смешивается с вводимыми наполнителями и прессуетсяпри 260110 С на гидравлических прессах. Получаемые при этом материалыимеют неоднородное распределение наполнителя в связующем, кроме того,при указанном способе переработкинаблюдаются процессы термо- и механодеструкции полимера, что приводитк ухудшению Физико-механическихсвойств, Указанньщ способом невозможно получать крупногабаритныеи толстостенные изделия.Известен способ создания полимерной композиции на основе поликапро"амида н твердых смазок. По этому методу наполнители (минеральные,металлические порошки, полимерные наполнители смешивают с грануламиполимера и .смесь формуют литьем поддавлением при 220 С ,2.В известном способе достигаетсяболее равномерное распределение на 3полнителей в объеме изделий, однакои ему присущи отмеченные недостатки,Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения полнканроамида путем анионной полимеризации Е-капролактама в присутствии 0,1-1,0 мол.% активатора - моно- или полиизоцианата и 0,2-15,0 мас.% простого алифатического полиэфира - полиалкиленгликоля с мол.% массой до 100000 3.Недостатками этого способа являются относительно высокий коэ 4 нЬициент трения получаемого поликапроамида и низкаяизносостойкость.Цель изобретения - улучшение антрифрикционных свойств поликапроамида.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения поликапроамида путем анионной полимеризации Е -капролактама в присутствии активатора и простого алифатического полиэфира, в качестве последнего используют полиалкиленоксид.Полиалкиленоксид вводят в виде раствора в активаторе в количестве 0,001-1,0 мас.% от массы Я -капролактама.В качестве полиалкиленоксидов используют полипропиленоксид, полиэтиленоксид, полиоксациклобутан, политетрагидрофуран и другие с мол. массой 4,510 - 2 105 6Использование полиалкиленоксида в количестве менее 0,001 мас.% не приводит к достижению положительного эффекта, а увеличение количества полиалкиленоксида более 1,0 мас.Х также нецелесообразно, так как приводит к ухудшению прочностных свойств полимера.Ввиду того,.что используемые полиалкиленоксиды не растворяются в расплаве Е-капролактама, их вводят в виде раствора в активаторе (толуилендиизоцианат, Ы-ацетилкапролактам и др,). Введение полиалкиленоксидов в виде раствора 1 в активаторе, обеспечивает равномерное распределение их в объеме полимера, что способствует упорядочению структуры полимера и, как следствие, повыше нию Физико-механических свойств.Полиалкиленоксиды склонны к разрушению при перемешивании растворов; процесс носит радикальный характер, а образующиеся радикалы способны инициировать полимеризацию других мономеров (в частности непрореагированного мономера Е -капролактама), что приводит к повышению физико- механических характеристик поликапроамида.Наличие полярных групп и высокая гибкость макромолекул обуславливают относительно хорошую растворимость полиалкиленоксидов в воде, Поэтому небольшое содержание (0,001-1,0%) их в составе материала подшипника скольженияобеснечивает эффект гидродинамической смазки при работе его в воде или во влажной атмосфере, что приводит к снижению коэффициента трения и повышению износостойкости - с увеличением мол. массы полиалкиленгликолей (прототип) резко падает растворимость их в воде, в связи с чем между .образцом и контртелом отмЕханические свойства которого приведены в табл. 1.П р и м е р 2. По методике при-.мераиз 1000 г (8,849 моль) Я -капролактама, 0,71 г (0,0309 моль) натрия, 2,6 г (0,054 моль) толуилендиизоцианата и 0,1 г (0,01 вес.Х)полиэтиленоксида.получаютмонолитныйблок белого цвета. Механическиесвойства приведены в табл. 1.П р и м е р 3. По методике примера 1 из 1000 г (8,849 моль) Я -капролактама, 0,71 г (0,0309 моль)натрия, 5,5 г (0,0354 моль) Я-ацетилкапролактама, 0,5 г (0,05 вес.Ж)полиэтиленоксида получают монолитный блок кремового цвета. Свойстваполимера приведены в табл. 1.П р и м е р 4. По методике примера 1 из 1000 г (8,849 моль)-капролактама, 0,71 г (0,0309 моль) натрия 2,6 г (0,0162 моль) гександиизоцианата и 1 г полисксациклобутана(0,1 вес.7) получают монолитный блоккремового цвета, Механические свойства полимера приведены в табл. 1.П р и м е р 5. По методике примера 1 из 1000 г (8,849 моль) Е-капролактама, 0,71 г (0,0309 моль)натрия, 5,5 г (0,0354 моль) ацетилкапролактама и 10 г (1 вес,Х) политетрагидрофурана получают монолитный блок кремового цвета. Свойстваполимера приведены в табл.1.Свойства поликапроамида, полученного по предлагаемому способу,в зависимости от мол. массы и количестза вводимого полиалкиленоксида,а также свойства поликапроамида,полученного согласно способу-прототипу 33, приведены в табл 2.Как видно из представленных данных поликапроамид, полученный попредлагаемому способу, превосходитполикапроамид, полученный по прототипу, по антифрикционным свойствам(коэффициент трения ниже в 2-15 раз,износ ниже в 3,5-13,5 раз), а также по прочности на растяжение, сжатие и изгиб,3 1147722сутствует граничный смазочный слой,что объясняет высокий коэФфициенттрения и низкую износостойкость.Технологический процесс получениячоликапроамида по предлагаемому способу заключается в следующем,В реакторе, снабженном мешалкойи трубкой для ввода аргона расплавляют Е-капролактам, нагревают расплав до 125+5 С и осуществляют его Оосушку в течение 1-1,5 ч путем барботирования аргона. Одновременнос этим в отдельной колбе, снабженноймагнитной .или механической. мешалкойрастворяют выбранный простой алифатический полиэфир в активаторе при80,0-150 С,В осушенный расплав.; Е -капролактама при 100 С вводят катализатор, повышают температуру до 130 С, добавляют к реакционной массе активатор срастворенным в нем полиэфиром и тщательно перемешивают в течение 2-3 минмешалкой, Затем формполимер выливаютв предварительно нагретую до 175+5 С 25форму и выдерживают при этой температуре в течение 1"1,5 ч.П р и м е р 1. 1000 г (8,849 моль)Е-.капролактама расплавляют в токеаргона, нагревают до 120 С и при З 0этой температуре проводят его осушку в течениеч путем барботирования(0,0154 моль) толуилендиизоцианатадо 120 С и небольющии порциями притщательном перемешивании добавляют0,01 г (0,001 вес.Х) полипроивцееноксида до полного его раствереняя.В осушенный расплав-капролактама при 100 С вводят 0,71 г(0,0309 моль) металлического натрия,при перемешивании нагревают до130 С и добавляют к реакционной массе топуилендиизоцианат с растворенным в нем.полипропиленоксидом. Формполимер в течение 2-3 мин перемешивают, нагревают до 180 С и выдержи-вают полимер при этой температуре1,5 ч, Получают полимер, представляющий монолитный блок белого цвета,1147722 Таблфица 1 ПолиКоэффициент трения при удельной нагрузке, ИПаИзнос, мкм/км капроамидпо 10 20 30 60 примерам Чистый 0,28 0,22 0,18 0,14 0,1 124 0,18 0,14 0,12 0,1 0,06 70-80 20-45 10-15 0,13 0,11 0,1 0,9 0,04 0,09 0,08 0,06 0,02 0,08 0,06 0,05 0,03 0,02 7-8 0,09 0,07 0,05 0,03 0,01 9-11 Продолжение табл. 1 Водопоглощение, У. Предел прочности, ИПа Поликопроамидпопримрам при растяжении за 24 ч при изгибе максипри сжатии мальное 1,8 70,1-1 4,1 Чистый 90-95 91-94 Ое 7 Оь 8 Зе 3 92-95 0,4-0,45 2,10,4 2 90-9285-91 83-89 96-106 2,1 0,45 91-97 100-110 101-108 110-112 105-110 120-150 125-151 125-155 120-145 115-132 109-121