Способ получения формованных изделий из полилауринлактама

СООЗ СОНЕТСНИХСОЫИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ем с акти- и 150 200 ь ем, что,и изделий,т в нитиизмельал формую 20-255 С и при г/см .1, о т нити и л со ср ича ли пр дн 1 п.1 и 2, отлитем, что процесс240 фС в задней часля литья под дав-.С в передней части ОСУДАРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРИТИЙ(54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРИОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИЛАУРИНЛАКТАИАплавлением лауринлактама,смешиванием 08 С 69/14; В 29 Р 1/00 его с катализатором, а за ватором, полимеризацией и отличающийся с целью повышения прочнос полученный полимер отлива или прутки, которые затем чают и измельченный матер литьем под давлениеи давлении 50-100 к2. Способ по и.щ и й с я тем, чтоизмельчают до гранудиаметром 2-5 мм.3. Способ по ичающий с яосуществляют прити шнека машины длением и при 250шнека машины.1 1111 бИзобретение относится к способуполучения Формованных изделий изполилауринлактама.Известен, способ получения Формованных изделий активированной анион 5ной полимеризацией лауринлактама,согласно которому раздельно обрабатывают два расплава лактама катализатором и активатором в атмосфереазота в каждом случае и по раздельным трубопроводам, находящимся подтой же температурной нагрузкой,что и расплавы, подводят к смесительному приспособлению и затем заливают в Формы, причем частичныерасцлавы на их пути к смесительному приспособлению для протекания вкаждом случае поступают в системузмеевика, оФормленную в виде сиФона.При этом получают полимер со свойствами, отличными от обычного поликапролактама 11.Недостаток этого способа состоитв том, что в начальный период времени могут быть получены пригодныедля применения полимерные,литьевыепродукты, однако их свойствачерез короткий промежуток временирезко ухудшаются.Известен способ получения формоЗОванньгх изделий иэ полилауринлактама,согласно которому к части расплавалактама, помещаемой в отдельныйаппарат, при перемешивании прибавляюткатализатор полимериэации при температуре вьше 1 б 0 и ниже 170 С и смесь З 5перемешивают, к эквивалентнойчасти расплава лактама, помещенной вдругой аппарат, при перемешиванииприбавляют активатор при температуре на несколько градусов ниже темпе- фратуры первого расплава, однако втом же интервале и перемешивают;полученные таким образом расплавыпри сохранении их температуры вкаждом случае при помощи шестеренчатого насоса выгружают из аппаратови через наклонные трубопроводы, которые имеют примерно на 1/3 большиеобъемные габариты, чем это соответствует мощности насоса, подают в зону 50смешивания, смешивают при 170-175 Си через экструэионную головку бездавления или при небольшом давлении разбрызгивают или льют под давлением 21 55 Наиболее близким к предложенному по технической сущности и дости 87 3гаемым результатам является способполучения Формованных изделий из полилауринлактама плавлением лауринлактама, смешением его с катализатором,а затем с активатором, полимеризацией при 150-200 С С 31.Полиуринлактамные продукты, полученные согласно известному способу 21 и 31 имеют следующие Физические характеристики.Предел текучести, измеренный поДИН 53455, б около 470-520 кгс/см,Напряжение, соответствующее пределутекучести, измеренное по ДИН 53455,6 1 7 - 252,Прочность на разрыв, измереннаяго ИСО Р 527, О 500 - 630 кгс/см.Удлинение при разрыве, измеренноепо ИСО к 527, Е-3507.Модуль улругости, измеренныйпо ДИН 53457 п. 2.3, Екгс/см.Предельное напряжение на изгиб,измеренное по ИСО 1 178,7501000 кгс/см.Удельная вязкость образца с надрезом, измеренная по ДИН 53453,О - 55-65 кгс см/см,Твердость при вдавливании шарика.измеренная по ДИН 5345 б раздел С, 101000-1050 кгс/см,Сопротивление истиранию, измеренное при помощи "Табег-Абразер",158-129 мм/об мин.Растягивающее напряжение при знакопеременной нагрузке, измеренноепо ДИН 53444, о /1000 (23 С/957)50-б 0 кгс/см.Модуль ползучести, измеренный поДИН 53444 8 /1000 ( р 20 эО) 1300014000 кгс/см.Цель изобретения - повышениепрочности изделий из полилауринлактама. Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу получения Формованных изделий из полилауринлактама плавлением лауринлактама,смешиванием его с катализатором,а затем с активатором, полимеризациейпри 150-200 С, полученный полимеротливают в нити или прутки, которыезатем измельчают и измельченныйматериал формуют литьем под давлением при 220-255 ОС и давлении 50100 кг/см,Нити или прутки измельчают догранул со средним диаметром 2-5 мм.3Процесс осуществляют при 240 фСв задней части шнека машины длялитья под давлением и при 250 Св передней части шнека машины.Формованные изделия из полилаурин.5лактама имеют следующие физическиехарактеристики.Предел текучести, измеренный согласно ДИН 53455, ц 480-500 кгс/см.Напряжение, соответствующее преде. 10лу текучести, измеренное согласноЧИН 53455 Ев 28 в 367Прочность на разрыв, измереннаясогласно ИСО527, 6 550-670 кгс/смУдлинение па разрыве, измеренное15по ИСО Я 527, Я 220-3303.Модуль упругости, измеренный поДИН 53457, 1 2,3., Е 2000024000 кгс/см.Предельное напряжение при изгибеизмеренное по ИСО 170, Зв 730920 кгс/см.Ударная вязкость образца с надрезом, измеренная по ДИН 53453, а К70-84 кгс/см .25Твердость при вдавливании шарика,измеренная по ДИН 53456 раздел С,10",1030-1060 кгс/см,Для получения исходного материала сначала расплавляют лауринлактам ик расплавч прибавляют катализатор.После тщательного перемешивания всмесь вводят активатор.При получении полилауринлактама вкачестве катализатора можно в частности, использовать металлическийнатрий, амид натрия, лактамы щелочных металлов, безводный этанол идвуокись углерода,Прибавление катализатора к расплаву лауринлактама, последующее при 40бавление активатора и полимеризацияпроисходят частично при постояннойтемпературе, целесообразно 150-200 С(оптимальная 160 С).Можно также эквивалентные коли чества лауринлактама помещатьв два различных аппарата и расплавлять при перемешивании. При поддержании температуры ниже 170 и выше160 С в один аппарат вводят катализатор и перемешивают. По времени раздельно с этим процессоя в другомаппарате, где содержится эквивалентное количество расплава лактама, приперемешивании прибавляют активаторпри температуре, которая на несколько градусов ниже температуры первогорасплава, но находится в тех же 687 4 пределах. Содеряжмое обоих емкостейпри поддержании их температурыв каждом случае при помощи шестеренчатого насоса выгружают из аппаратов и обоими шестеренчатыми насосами подают через трубопроводы с максимальным углом наклона к горизонтали 10 в зону смешения, причемобъемные габариты трубопроводовминимально на одну треть больше размеров, соответствующих мощности насосов. В зоне смешения материалбыстро смешивают.Полимеризуемый материал непосредственно литьем под давлением формуют в нити или прутки, которые затемизмельчают до гранул или крошки,Нити или крошки, например, могутбыть переработаны сначала при помощи вальцев в ленты, которые затемразрезают на полосы и измельчаютдо гранул, Для измельчения исходно"го полимера могут быть использованыобычные мельницы или гранулирующиемашины.Гранулы могут иметь любую правильную или неправильную форму,напримерпрямоугольное (квадратное) сечение.Предпочтительно средняя величиначастиц гранулята 2-5 мм. Гранулыформы куба с длиною грани 3 мм оказались наиболее благоприятными.Гранулят полилауринлактама,образующийся в качестве промежуточного продукта, формуют литьем под давлением 50-100 кгс/см при 220-255 ф С.Процесс формования проводят вобычных машинах для литья под давлением с обогреваемыми червяком экструдера и мундштуками. Предпочтительно заднюю область червяКа обогревают до 240 С, переднюю областьдо 250 С Обогрев мундштуков состав"ляет предпочтительно 250 фС.Получение формованных изделий изполилауринлактама можно осуществлятьследующим способом.После того, как получают продуктполимеризации из лауринлактама, егоподают в полимеризуемом состоянии,целесообразно при 160-168 С, на установку для литья под давлением дляполучения нитей, Целесообразно полимеризуеиый материал подавать насосом в установку, оформленную как выпускная верхняя траверса для непрерывного формования литьем под давлениемв нити или прутки. Из установки длялитья под давлением для получения111нитей продукт полимеризации выводятзатем в виде жидкого нитеобразногоматериала, например жидкой полимерной нити почти круглого профиляи по полуоткрытому направляющему;желобу подают на смесительные вальцы,зазор глежду валками которых бесступенчато варьируется и устанавливаетсяв зависимости от необходимой толщиныи ширины.Лента, выходящая из зазора междувалками через ведущий желоб, разрезается при прохождении через ножевые вальцы на параллельно идущиеполосы, которые измельчаются припомощи расположенной дальше ножевойголовки ножевых вальцев до гранулили крошки. Гранулы, благодаряквадратному сечению полос имеют форму кубиков, Гранулы или крошка после прохождения через пылеулавливающее устройство поступают на машинудля литья под давлением.Гранулированный материал формуется там литьем под давлением при применении обогреваемых червяко 6 экстру.дера и обогреваемых мундштуков сиспользованием давления. При этомтеглпература находится в области220-225 С, давление 50-100 кгс/см,Гранулы можно перерабатывать литьемпод давлением в любые Формованныеизделия.П р и м е р 1. Исходный материалполучают по известному способу.10 кг лауринлактама расплавляют ватмосфере азота, расплав нагреваютдо 160 С и при перемешивании добавляют к нему 3 г амида натрия. Затемк смеси добавляют при интенсивномперемешивании 10 г фенилизоцианата.Полученный полимер сразу же отлива.ют в нити, которые при охлаждении затвердевают. Нити измельчают, полу-,чая гранулят со средним диаметромчастиц 3 мм. Гранулированный полимерзагружают в литьевую машину и поддавлением 80 кг/см Формуют из негоизделия (шестерни) при 235 С в задней части шнека и 250 ОС в переднейчасти и сопла,Полученные изделия отличаются следующими характеристиками: относительное удлинение материала при растяжении 327, прочность на разрыв660 кг/см, модуль упругости23500 кг/см, ударная вязкость82 кг см/см и твердость при вдавливании шарика 1060 кг/см" .О5 2025 ЗО3540 45 50 затора используют 2,5 г безводногоэталона, а в качестве активатора2,5 г фенилизоцианата.Полученный полимер отливают внити и измельчают до образованиягранулята со средним диаметромчастиц ч мм. Гранулят загружаютв литьевую машину и перерабатываютпод давлением 50 кг/см при 20 Св задней части шнека и 255 С в передней части и сопла в подшипники скольжения,Полученные формованные изделия отличаются высокой износостойкостью и имеют следующие характеристики: относительное удлинение при растяжении 357, прочность на разрыв 670 кгс/см, модуль упругости 2 л 000 кг/см, ударная вязкость 80 кг см/см и твердость при вдавливании шарика 1055 кг/см,П р и м е р 3, Исходный материалполучают по известному способу .23.В каждый автоклав загружают по 20 кгчистого лауринлактама и расплавляютпри перемешивании, Затем в первыйавтоклав при 168 С и перемешиваниизагружают амид натрия в качествекатализатора в количестве 0,2 кгв расчете на лактам и смесь перемешивают в течение 25-30 мин. С задержкой на 10 мин во второй автоклавпри 165 С добавляют фенилиэоцианатв качестве активатора в количестве0,127 в расчете на лактам и перемешивают смесь в течение 15 мин приэтой температуре. Затем содержимоеобоих автоклавов с помощью шестеренчатых насосов подают в смеситель,в котором при 172 С происходит смешение и одновременно удаляются образующиеся газы.Полученный полимер отливают внити, которые перерабатывают в гранулят со средним диаметром частиц3-5 мм. Гранулят загружают в литьевую машину и формуют из него роликипод давлением 100 кг/см при 220 Св задней части шнека и 235 С в передней части и сопла,Полученные формованные изделияотличаются высокой износостойкостьюи имеют следующие характеристики: относительное удлинение при растяжении 347, прочность на разрыв 660 кг/см, модуль упругости 23500 кг/см, ударная вязкость 1687 6П р и м е р 2. В исходном материа ле по примеру 1 в качестве катали111687 8240 С, а в передней области шнекаи сопла 250 ОС под давленнем 50 кг/смф,Полученные формованные изделияимеют следующие свойства: относительное удлинение при растяжении 363прочность при разрыве 660 кг/смф,модуль эластичности 24000 кг/см,ударная вязкость 83 кг см/см и твердостьпо вдпавливанию шарика 1060 кг/см31 О Ниже приведены механическиеи тврмические свойства материала, полученногосогласно предложенному способу. Напряжение, соответствую,щее пределу текучести (ДИН 53455), 7 28-36(ИСО Р 178) кгс/см 730-920 Ударная вязкость образца с надрезом(ДИН 53453), кгс/см 70-84 Твердость при вдавливаниишарика 10"(при -60 до +ЗфС), 10+ /С 0,3-0,5 Коэффициент теплопроводности,ккал/м ч град 0,24 Температурные пределы, С до несколькихчасов 210 160 до 4 месяцев 135 годы Изделие имеет высокий пределтекучести,.прочность при разрыве, высокий модуль упругости, хорошуюударную вязкость образца с надрезом 84 кг см/см и твердость при вдавливании шарика 1060 кг/см .П р и м е р 4. Исходный материал получают аналогично примеру 3.Полимерный материал отливают в нити, охлаждают их с одновременным отверждением и измельчают до гранул со средним диаметром частиц 2-5 мм. ,Гранулированный материал загружают в машину для литья под давлением и формуют из него шестерни при температуре в задней области шнека и твердость при вдавливании шарикас хорошим напряжением, соответствующим пределу текучести, удлинениемпри разрыве и предельным напряжениемО 687 Таблица 1 Напряжение сжатия, Н/мм, при сжатии Образец 8 5 предельном 102-ном предельном1 Ж-ном 58,73 56,74 61,81 64,09 57,97 59,87 2,71 45,6 45,23 49,58 17,01 15,95 17,44 17,21 17,68 17,06 2,91 2,91 50,60 2,95 46,73 47,.58 2,91 2,80 Среднее 9изгиба при незначительной усадке ма",териала, формованные изделия изполилауринлактама характеризуютсявысоким пределом прочности на сжатие,Для проведения испытаний на сжатие применяют взятые в качестве опытных образцов пять кубиков, выполненных из изготовленного согласноизобретению формовочного изделияиз полилауринлактама с длиною грани 25-мм, которые испытывают науниверсальной испытательной машине200 кМ при выдерживании климатических условий 23 С, 507 относительнойвлажности и скорости формованиялитьем под давлением 2,0 мм/мин. Втабл. 1 приведены результаты испытания на сжатиеВ результате испытаний на сжатиеобразцов не установлено ни одноговыхода из строя или разрушения вовремя испытаний и после них. Испытания заканчивались при,силе сжатия608 нли при напряжении сжатияоколо 96 й /мм,Новые формованные изделия изполилауринлактама отличаются также большой стойкостью к действиюоблучения высокой энергией. Установлено, что механические свойствапредлагаемого изобретения полилауринлактамного материала улучшаются при облучении высокой энергией. Так,образцы 2-4 подвергают облучению-лучами при дозе соответственно,Дж/кг; 40 10"; 100 10"; 200 10 .1 Облученные образцы 2-4, а также необлученный сравнительный образец испытывают определяя механические свойства, полученные результаты приведены в табл. 2.1 О Нреимущество предлагаемого способа по сравнению с известным определяется свойствами полученных сего помощью формованных изделий(относительное удлинение при растя жении 28-36% прочность на разрыв550-670 кг/см, модуль упругости20000-24000 кг/см; ударная вязкость 70-84 кг см/см, твердостьпри вдавлинвании шарика 1030- 20 1060 кг/см), которые по своимфактическим характеристикам значительно превосходят материалы, изготовленные по известному способу(относительное удлинение при рас тяжении 17-257.; прочность на разрыв 500-630 кг/см 1 модуль упругости19000-22000 кг/см; ударная вязкость 55-65 кгсм/см, твердостьпри вдавливании шарика 1000-1050 кг/см ЗО Таким образом, изделия полученные по предложенному способу, обладают более высокой прочностью,1111687 12 Таблица 2 Образцы Показатели 2 3 4 71 72 71 54 55 50 52 Удлинение при пределе текучести(ДИН 53445),Ж 14 38 18 20 53 55 50 38 20 1425 1415 1735 Предельное напряжение изгиба(ДИН 53452), Н/мм 85 86 Составитель И. СтояченкоРедактор О. Колесникова Техред Т.фанта Корректор В, Гирняк Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Испытание на твердость Шору (ДИН 53505) 69 Предел прочности при разрыве припределе текучести (ДИН 53455), Н/мм Прочность на разрыв (ДИН 53445), Н/ммРазрывное удлинение (ДИН 53445), 7 Модуль упругости при изгибе (ДИН 53452),Н/мм 1230 Заказ 6336/45 Тираж 468ВНИИПИ Госуддрственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 1