Способ получения формованных изделий из полилауринлактама
О П И С А Н И Е „„688133
ИЗОБPЕТЕ СИЯ
Союз Советскик
Социалистических
Республик
К ПАТЕНТУ
1 - Å3 (51) М. Кл
С 08 G 69/18 (61) J)îïîëíèòåëüíûé к патенту(22) Заявлено 210575 (21) 2140015/23-05 (23) Приоритет — (32) 2105,74 (31) 69 23/7 4 (33) Швейцари я
Госуяврствеииый комитет
СССР по делви ивобретеиий и открытий (53) УДК 678.675, (088.8) Опубликовано 250979 Бюллетень,%35
Дата опубликования описания 25.09,79
Иностранец Вернер Хартманн (ФРГ) (72) Автор изобретения
Иностранная фирма ХАРВЕ AI" (10вейцария) (71) Заявитель (5 4) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ
И 3 ПОЛ ИЛАУРИ НЛАК 1 АМА
Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, конкрет. но к способам анионной полимеризации лактамов.
Известен способ получения формованных иэделиЯ иэ полилауринлактама путем анионной полимериэации лактама расплавлением мономера - лауринлактама и равномерным введением в него последовательно катализатора и затем активатора с последующим разливом в формы (1).
Получаете по этому способу формованные изделия не обладают высокими физико-химическими свояствами.
Цель изобретения - повышение физико-химических свойств иэделий.
Это достигается тем, что все стадии процесса полимериэации проводят при постоянной температуре в интервале 150-200 С.
Go предлагаемому способу сначала расплавляют лауринлактам и в приготовленный расплав примешивают катализатор. После тщательного перемешивания к смеси прибавляют активатор. Прибавление катализатора к расплаву лауринлактама, последующее перемешивание активатора и полимериэацию проводят при постоянной
2 температуре. Наиболее целесообразно расплав поддерживать при температуре 150-200 С, причем наилучшие результаты получают примерно при температуре 160 С.
При осуществлении предложенного способа, добавление активатора может быть произведено уже через короткий
Ip промежуток времени (после примешивания катализатора к расплаву лауринлактама). Однако активатор может быть добавлен также значительно позже, например примерно через 48 ч после добавления катализатора, причем в промежуточное время не происходит никакой полимеризации в том случае, если температура смеси, состоящей из расплава лауринлактама и
g9 катализатора, поддерживается на подходящей постоянной температуре.
Для перемешивания расплава лауринлактама с катализатором или для примешивания активатора преимущь
25 венно применяют смеситель, которыи обеспечивает быстрое и гомогенное перемешивание.
В соответствии с другим вариантом исполнения способа могут быть приЗО менены все катализаторы, использо6881ЗЗ ванне которых известно при получении полиамндов. Особенно надежны следующие катализаторы: металлический натрий, амид натрия, щелочные соли лактамов, безводный этиловый спирт и двуокись углерода, которая является предпочтительной.
В качестве активатора (инициатора) могут быть применены известные при получении полиамидов соединения, например изоцианаты, такие как фенилизоцианат, замешенные лактамы, например N-ациллактамы и N-gaaeoлактамы, замешенная мочевина и про" дукты взаимодействия хлорангидрида карбаминовой кислоты с такими гетероциклическими соединениями, как имидазол. При использовании фенилизоцианата получают особенно хорошие результаты, поэтому соединение явля" ется активатором, который предпочтительно применяют при осуществлении предложенного способа.
Катализатор или катализаторы и активатор или активаторы прибавляют к расплаву лактама в суммарном количестве примерно 0,01-5 вес.%, преимущественно в количестве примерно
0,1-0,6 вес.%. Когда в качестве катализатора применяют амид натрия, металлический натрий или безводный этиловый спирт, особенно благоприятна добавка катализатора и активатора в количестве примерно 0,38 вес.% в расчете на количество расплава лактама. Когда в качестве катализатора применяют двуокись углерода, расплав лактама преимущественно насыщают двуокисью углерода. В этом случае достаточно добавлять активатор в количестве примерно 0,2 вес.%.
Жидкотекучесть расплава, его высокая смачивающая способность и высокая адгезионная прочность к обезжиренным поверхностям других матери55 алов позволяют, кроме того, произ» водить изготовление комбинированных материалов и комбинированных тел.
Так, например, могут быть получены не имеющие пор комбинированные тела, Настоящее изобретение касается применения полилауринлактама для изготовления отформованных изделий, в особенности при использовании техники литья.
После добавления катализатора к расплаву мономерного лауринлактама, последующего примешивания активатора и тщательного перемешивания смесь примерно через 1 мин после примешиванин активатора начинает затвердевать. Затвердевание происходит равномерно по всему объему расплава.
Суммарный тепловой эффект составляет лишь примерно 6 ккал/кг, а при эатвердевании например отливки иэ. мономерного 4 -капролактама тепловой эффект сЬставляет примерно 37 ккал/кг .Указанный небольшой тепловой эффект создает преимущество, которое заключается в том, что отверждение продукта происходит в условиях, при которых не возникают напряжения, вызываемые неравномерностью отвода тепла, что часто наблюдается при применении известных полиамидов.
Поскольку полученный согласно предложенному иэобретению расплав обладает жидкотекучестью и отвод тепла не представляет проблем, могут быть получены также отформованные иэделия, имеющие большие размеры и любую толщину стенок. Кроме того, оказалось, что изготовление отформованных иэделий вследствие того, что расплав обладает жидкотекучестью, может быть произведено практически беэ применения давления.
Внутренние напряжения в отформованных изделиях, полученных в соответствии с данным изобретением, вследствие малого теплового эффекта при затвердевании остаются намного ниже критических границ. Иэ-эа жидкотекучести расплава до равномерного эатвердевания в отформованных телах не образуются усадочные раковины.
20 При применении полученного расплава можно достаточно простым способом проводить литье формованных иэделий, имеющих сложную геометрическую форму, с песчаными стержнями для подрезания. Полученный расплав в отношении способности к переработке сравним со способными литься расплавами металлов. При разливке полученного расплава применяемую литейную форму нет необходимости предварительно нагревать или охлаждать
При применении литейной формы, предварительно нагретой, например, до
90 С, получаются особенно гладкие отливки с равномерно окрашенной по" верхностью. Прочность отформованных иэделий после эатвердевания повышается сначала быстро и затем более медленно . и достигает примерно через 48 ч максимального значения.
Иомент времени после заливки, к которому отливку можно извлекать из формы, зависит от величины, формы и веса отлитого формованного тела.
Легкие детали можно извлекать из форьы непосредственно после эатвердевания расплава, т.е. примерно через 1 мин после заливки. Тяжелые изделия выдерживают в форме соответ. ственно более продолжительное время.
50 которые содержат мелкоячеистую металлическую ткань и ткань из стекловолокна. Кроме того, в отформованных телах может быть предусмотрено армированив металлами и произведено повышение жесткости материалами самого
888133 различного типа, которые при заливке полилауринлактама вводятся в него.
Принимая во внимание превосходные свойства полилауринлактама (см. табл. 1-4), его можно применять в многочисленных. областях вместо металлов.
Пример 1. В снабженную мешалкой и герметизированную для исключения доступа воздуха емкость, через которую пропускают непрерывный ток азота в качестве защитного газа, помещают 10 кг лауринлактама. Лауринлактам расплавляют при перемешивании и затем температуру внутри емкости доводят до 160 С. Непосредственно после этого при перемешивании в емкость вводят 3,8 r амида натрия.
Содержимое емкости перемешивают в течение 5 мин. Затем к смеси прибавляют. 11,5 г фенилизоцианата, после чего полученную таким способом смесь интенсивно перемешивают в течение
1 мин. Непосредственно после этого расплав выливают в форму и дают возможность затвердеть. После затвердевания полученное отформованное тело извлекают из форма. Через 48 ч отформованное тело приобретает указанные свойства.
Пример 2, Процесс ведут аналогично примеру 1, но расплав лауринлактама насыщают двуокисью углерода и применяют лишь 5 r фенилизоцианата. (В этом случае двуокись углерода является не только защитным газом, но и катализатором). Полученное отформованное изделие обладает такими же свойствами, как и продукт, полученный в соответствии с приме10
Пример 3. К потоку расплава лауринлактама, температура которо ro должна быть постоя нно l б О С, в условиях, исключающих присутствие воздуха, непрерывно подают с постоянной скоростью безводный этиловый спирт в качестве катализатора. В месте, находящемся ниже места подачи катализатора, в смесь подают непрерывно в качестве активатора фенил20 изоцианат в количестве, соответствующем количеству этилового спирта.
После перемешивания поток, постоянно поддерживаемый в условиях, исключающих присутствие воздуха, разли25 вают в формы. Полученные после затвердевания смеси отформованные тела обладают такими же свойствами, как и продукт, полученный в соответствии с примером 1.
CO
I ь
Г Ъ
Ю с л (Ч
Ю с л
О л с
° ° (Ч л с м
О
ОО
Ю
Ю
Ю
Ю ф\
I ь
1с
Ю
РЪ ао
Со
CV
CO
ЦЪ
МЪ
an ь
Ch
О
1 ь
О сО
I
X л л мн к м
O CI мк
5 о ьвв зз
Ю
СЧ
an
D
an
Ю
МЪ
1с
Ю
° Р
Ю (Ч е
Ю
<Ч
<Ч
О
Ю е
ОЪ
1Ч
D
D Ф
Ю
О
D Ф
СЧ
Ю
Ю
° Ф
< ь
Ю
Ю л
D
an
° Ф
an
Ch
О (4
Ю ю
Ю ! с
О
Ю
f4
О
С0
О
C%
Ю
D
Ю Ф
О
an
Ю
ОЪ
Ю
an
С Ъ
Ф ч
Ю
Ю
Г Ъ
М ч
О
Ю
РЪ
Ю Ф л
О
РЪ
1О !
Ю
an с
Ю
<Ч
an м
Ю
О
О
ОО Ф
D
Ю
Ю аА
an
С4
РЪ !
<Ч л
Ю
Р
Ю
Ю
Ю
CV
I ь
1 "
Ю
an
О л
О
Ю
О л
О
Ю
М
t4
О
Ю
Ю ь
Ю л
1 ь
D
Ill
Са
О Ч
О
Ю
О
D. 688133
Таблица 2
Свойства
Метод измерения
Размерность
Значение
3,6 (1) Ын 53 483
VDE 0303 TI ° 4 кв/мм 33 . (1) 31 (3) Электрическая пробивная прочност ь
DfN 53 481
VDE ОЭОЗ TI. 3
Ом/см 10 ° 10 (1) 10 10 5 (2 }
1 ° 10б (3) Ом 30 10 (1) 6 10с (2) 04 10 (3) П р и м е ч а н и е. (1) - высушен над пятиокисью фосфора в течение
14 дней! (2) - 14 дней выдержки при относительной влажности воздуха 65% и температуре 20 Ci (3} - 7 дней выдержки в воде при 20 С.
Таблица 3
С 217-271
178
10 / С 0,8-1,0 и о
1 0-1,9
Коэффициент теплопроводности ккал/м.ч град 0,3
Удельная теплоемкость ср ккал/кг град 0,45
С
С
120-130
100-120
Циэлектрическая 02N 53 483 проницаемость&. при 800 Гц VDE 0303 TI.4
1 ангенс угла диэлектрических потерь tg8 при 800 Гц
Удельное объем- DIN 53 482 ное сопротинле- VDE 0303 TI.З ние
Поверхностное DXN 53 482 сопротивление VDE 0303 TI.4
Температура раз- В зависимости ложения в атмос- от рецептуры фере (на воздухе}
Температура раз- SCAT В 53 460 ложения при непосредственном контакте с источником тепла
Коэффициент ли- при -60 - +30 нейного расширения о6 при -30 - 100
Температурная До нескольких граница примене- часов ния До 4 месяцев
До года
4,2
5,5
40 10
90 10
140 10 (2) (3) (1) (2) (3),688133
1г
0 l0 A о с с нО ф 6 (5 о о о о
1О
1 о о
C) о
tll о
Vl
ГЧ 3" о о са с с с ч «ю О ь
Ill с
Ю !
0 ) с
° Ф
С Ъ с
1 а A э н
Хо в о о
М
Я сп
"", i
2Я о х хо
"й хо ох хх о Р
М Ф
L И а и х
4J (Ъ
Э °
Р1 ф с 3 3
Э СЧ
H Э
О Ф%
Э с
Ч) 3
g M х й.и в о в о о У Ю 1О ц н ч х х
l х о х
t0 (б М х
Ф х
8 о
Сь ,4 Х .4 х ф н ,о х ц v
g 63 о м н ю о
Ф х е Р
v x а э
Н м о о o о о х 4 н ои о ц
1» ЯО о
Э й
Ю
vs он х v а х о хн хо
3 g
2zR ф о
Зх о и
4 х
Ц 4 оа ие н о х а
4)
X 3
o v
Ф
4 0 4
4 Ф щ Ю;
° у 3» ц) с (Ч с с ч. О л
1 о
IO — х.
Ф а
2 б
1
Ъ !
6 о к х а ) н о
Э
6, о о"
„v н х
Ц а у ох
И Э
6 х а н э о х о
Я о
Cg щ х а + х ц о
13
688133
Формула изобретения
Составитель A. Пере верэ ева
Редактор Т.Загребельная Техред И.Лстапощ Корректор М.Выгула
Тирам 585 Подпис ное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, X-35, Раушская наб.,д.4/5
Заказ 5558/56
Филиал ППП Патент, г.ултород, ул. Проектная,4
Способ получения формованных иэделий из полилауринлактама путем анионной полимеризации лактама расплавлением лауринлактама, равномерным введением в него последовательно катализатора и затем активатора с последующим разливом расплава в формы,отличающийся тем, что, с целью повыаения физико-химических свойств иэделий, все стадии процесса полимеризации проводят нри постоянной температуре 150««200 С.
5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент CttlA У 3696075, кл. 260-78, опублик. 1972 (прототип1,
