Термопластичная формовочная композиция

 

О П И С А Н И Е 1н1 ST2474

ИЗОБРЕТЕН Ия

Союз 0оветскинСоциалистических

Реслублии

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 29.10.75 (21) 2187738/05 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15,09.77. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 24.10.77 (51) М. Кл. С 08L77/00

С 08К 5/05

Госуаарственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 678.6715(088 8) оо лелем изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

А. В. Юдин и М. В. Цебренко

Киевский технологический институт легкой промышленности (71) Заявитель (54) ТЕРМОПЛАСТИЧНАЯ ФОРМОВОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ

Изобретение относится к технологии переработки полиа мидов в изделия (волокна, пленки и др.).

Переработке высокомолекулярных полимеров в изделия (в том числе и в волокна) уделяется серьезное внимание, поскольку в этом заключены большие неиспользованные возможности повышения физико-механических свойств изделий и замедления процессов старения полимеров. Однако даже при незначительном увеличении молекулярного веса резко возрастает вязкость расплава. Поэтому проблема перераоотки полимеров с повышенными молекулярными весами сводится к подбору эффективных пластификаторов, способных (при относительно небольшом содержании) понижать вязкость расплава полимера, Известна термопластичная формовочная композиция, содержащая полиамнд и пластификатор, в качестве которого применяются: галогенированные спирты, спирты с добавками хлорида металла, эфиры оксибензойной кислоты, диметилформамид, арилсульфонамиды, фенолы, кетоны (11.

Однако известная композиция обладает значительной вязкостью при переработке.

Использование многоатомных спиртов как пластификаторов с целью снижения вязкости расплава известно только для сополиамидов.

Однако в известной термопластичной композиции речь идет о низкомолекулярных многоатомных спиртах, введение которых даже в расплав сополиамида затруднено из-за большой летучести вследствие низких температур кипения (например температура кипения этиленгликоля 197 С) . В расплавы гомополиамидов (температуры плавления и переработки которых намного выше 200 С) низкомолекулярные многоатомные спирты не могут быть введены при нормальном давлении. Пластификация не важна именно для гомополиамндов, поскольку за счет самой сополнмернзации достигается пластифицнрующнй эффект, а гомополиа миды пластнфнцнруются очень трудно.

Целью изобретения является снижение вязкости расплава при сохранении высоких фпзнко-механических свойств изделий.

Это достигается добавлением к гомополиа2о мидам 0,5 — 30 вес. 0 многоатомных спиртов с молекулярным весом 150 — 3000. При этом обеспечивается уменьшение вязкостп расплава в 1,2 — 25 раз прн незначительном (на 2—

5 С) снижении температуры плавления поли25 мера.

В отличие от известных пластификаторов для гомополиамндов предлагаемые многоатомные спирты просты, доступны, физиологически безвредны, не вызывают окрашивання

30 и разложения полимера н, что черезвычайно

572474

П р и мер 1. Поликапроамид (ПКА) с относительной вязкостью в растворе серной кис- 5 лоты 2,61, содержанием низкомолекулярных соединений 1,4%, влажностью 0,03% расплавляют в инертной атмосфере при 240 С.

Время расплавления составляет б мин. В расплав вводят 1 /О триэтиленгликоля (ТЭГ). 10

Смесь экструдируют через фильеру диаметром 0,8 мм с получением жилки. О влиянии добавки триэтиленгликоля на свойства расплава поликапроамида судят по реологическим характеристикам (вязкости, режиму те- 15

Содержание триэтиленгликоля в композиции, вес. у, Эффект пластификаци и

Вязкость расплава композиции, П

Режим течения

1,0

1,0

4000

Данные табл. 1 показывают, что введение даже 1 ТЭГ вызывает снижение вязкости расплава поликапроамида. Режим течения при этом остается ньютоновским, что немало- 30 важно для переработки (особенно для прядения волокна).

Пример 2. По методике, описанной в примере 1, получают композиции, содержащие 35

10 /О, 300/О триэтиленгликоля. Из литератуЭффект пластификации

Вязкость расплава композиции, П

Содержание ТЭГ в композиции, вес. О

Режим течения

1,0

1,0

1,0

5000 бОО

200

О

8,3

25 приведены в примере 1, О пластифицирующем эффекте указанного алкиленгликоля можно судить по данным табл. 3, которые относятся к температуре 240 С и т=5,6 10э дин/см2.

Сравнивая данные табл. 2 и 3, можно заклочить, что с увеличением молекулярного

55 веса в ряду гликоля (при переходе от триэтиленгликоля к олигомерному полиэтиленгликолю с молекулярным весом 3000) эффективность добавки значительно падает. Поэтому большой практический интерес представляют б0 олнгомерные гликоли с небольшим молекулярным весом (несколько сотен: 150 †10).

Пример 4. Полипропиленгликоль (ППГ) молекулярного веса 400 вводят в расплав поликапроамида, как описано в примере 1, в коб5 личестве 10 вес. /p. Характеристики поликаважно, не ухудшают физикО-механических свойств изделий.

Таким образом, дооавление 10 — 30 /О ТЭГ обеспечивает черезвычайно высокий пластифицирующий эффект (табл. 2), что позволяет переработать образцы полимера повышенной вязкости. Однако следует отметить, что температура плавления поликапроамида при введении даже таких относительно больших количеств пластификатора снижается незначительно (на 3 — 4 С) . Поэтому теплостойкость изделий (например волокон) на основе пластифицированного поликапроамида не изменяется.

Пример 3. Экструдерным способом (2-х кратное экструдирование) смешивают поликапроамид и полиэтиленгликоль (ПЭГ) молекулярного веса 3000 при 240 С. Соотношение поликапроамида и полиэтиленгликоля составляло 90: 10. Характеристики поликапроамида

4 .ения), которые определяют при 240 С и напряжении сдвига (т) 5,6.10 дин/см . Указанные условия близки к условиям, при которых ведется переработка поликапроамида в волокна. Режим течения, характеризующий степень отклонения от закономерностей течения ньютоновской жидкости, оценивают по тангенсу угла наклона касательной в данной точке кривой течения. Эффект пластификации представляет сооой отношение вязкости расплава непластифицированного полимера к вязкости пластифицированного. Реологические свойства расплава непластифицированного и пластифицированного поликапроамида представлены в табл. 1.

Таблица 1 ры известно, что ряд пластификаторов ограничего (от долей процента до нескольких процентов) совместимы с поликапроамидом в расплаве, в результате чего нельзя достичь большого эффекта в снижении вязкости расплава. При содержании ТЭГ 30% наблюдалась его полная совместимость с поликапроамидом в расплаве. Реологические свойства расплава при 240 С и т=5,6 10 дин/см указанных композиций представлены в табл. 2.

Таблица 2

572474

Таблица 3

Эффект пластификации

Вязкость расплава композиции, П

Содержание ПЭГ в композиции, вес. %

Режим течения

1,0

1,0

3000

10

1,70

Таблица 4

Эффект пластификации

Вязкость расплава композиции, П

С оде рж а ни е ППГ в композ: ции, вес.

Режим течения

1,0

1,0

3300

1,5

Таблица 5

Эффект пластификации

Вязкость расплава композиции, П

Содержание ППГ в композиции, вес.

Режим течения

1,0

1,0

2400

2,0 проамида приведены в примере 1. Реологичеокие свойства расплава указанной композиции приведены в табл. 4. Данные получены при 240 С и т=-5,6 10 дин/см -.

Пример 5. Полипропиленгликоль (ППГ) молекулярного веса 1000 растворяют в этиловом спирте, в раствор вносят крошку поликапроамида и перемешивают, испаряя спирт, Из сопоставления результатов табл. 4 и 5 видно, что пластифицирующий эффект, обусловленный 3% ППГ, больше, чем 10%. Это связано с влиянием различных способов смешения. Способ смешения примера 5 более эффективен.

Пример 6. Получают смесь поликапроамида и 1 полибутиленгликоля с молекулярным весом 1500, как описано в примере 5.

Высушенную до постоянного веса смесь экструдируют в жилку при 240 С. Исследуют реологические свойства расплава полученной композиции, как описано в примере 1.

Эксперименты показали, что вязкость расплава поликапроамида от введения 1 % полибутиленгликоля снижается в 1,3 раза. Вообще с увеличением длины алкильного радикала многоатомного спирта пластифицирующий эффект растет, однако резко падает совместимость добавки с расплавом гомополиа мида.

П р и м с р 7. 1(омпозици1о, состоящую из

95% поликапроамида и 5% полиэтиленгликоСодержан к ППГ о веса крошки (после полного удаления спирта) составляет 3 вес.

%. Полученную смесь сушат до постоянного веса в вакуумносушильном шкафу при 60 С, затем экструдируют в жилку при 240 С. О пластифицирующем действии ППГ в получен30 ной жилке можно судить по данным табл. 5, относящимся к температуре 240 С и т=5,6

10 дин/см ля молекулярного веса 600 (ПЭГ), перерабатывают в волокна на лабораторной установ45 ке. Полученные волокна, содержащие 5%

ПЭГ 600, характеризуются повышенной способностью к вытягиванию, лучшими физикомеханическими показателями и проявляют способность извиваться в результате термооб50 работки (см. табл. 6).

Из табл. 6 видно, что в результате введения полиэтиленгликоля не происходит снижения физико-механических свойств волокон.

55 Таким образом, отпадает необходимость удалять пластификатор нз волокна, что выгодно отличает многоатомные спирты от других известных пластификаторов.

Существо изобретения не исчерпывается

00 приведенными примерами, поскольку, кроме описанных, могут быть применены и другие многоатомные спирты молекулярного веса

150 — 3000 в качестве пластификаторов не только поликапроамида, но и других гомопо65 ли а мидов.

Таблица 6

Волокно из смеси

ПКА + 5%

ПЭГ 600

Показатели

Волокно из исходного ПКА

Разрывная прочность, кгс/мм

Удлинение, Количество извитков на 1 см длины волокна после термообработкн

13

Не обладает способностью к извитости

Формула изобретения

Составитель И. Гинзбург

Техред М. Семенов Корректор T. Добровольская

Редактор Н. Хлудова

Заказ 2412/19 Изд. № 767 Тираж 633 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Термопластичная формовочная композиция, содержащая гомополиамид и пластификатор, отличающаяся тем, что, с целью снижения вязкости расплава при сохранении высоких физико-механических свойств изделий из этой композиции, она в качестве пластификатора содержит многоатомные спирты с молекулярным весом 150 — 3000 при следующем соотношении компонентов композиции, вес. :

Полиамид 70 — 99,5

Многоатомный спирт 0,5 — 30

5 ,Источники информации,,принятые во внимание при экспертизе

1. Хопфф «Полиамиды», Москва, издат, «Химическая литература», 1958, с 195.