Способ гидрофилизации полифениленизофталамида

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик! 1

Ф.

/I м, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 16.06.80 (21)2940056/23-05 (51) М. Кд.з с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

С 08 G 69/48

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53} УДК678.675 (088. 8) Опубликовано 15.05.82 ° Бюллетень №18

Дата опубликования описания l5 05. 82 (72) Авторы изобретения

В.Л. Авраменко, В.М. Кузнецова, В. В. Ефанова и Е.Ю .Маштакова

Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И.Ленина (71) Заявитель (54)СПОСОБ ГИДРОФИЛИЗАЦИИ ПОЛИФЕНИЛЕНИЗОФТАЛАМИДА

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, называемые гидрофилизацией. Гидрофилизация поверхности полимера означает устойчивое существенное повышение смачиваемости, которое сохраняется в течение длительного времени..Для этого необходимо радикальное вмешательство в природу поверхностного слоя полимера, когда изменяется химический состав поверхностных макромолекул (lj .

Известны способы гидрофилиэации полиамидов путем травления их в раст1ð воре интенсивно перемешиваемого =атинизатора" с последующей выдержкой полимера в печи в течение 20-60 сек при 120 С, про нвкой теплой (70-85 С) водой и сушкой $2) путем травления их перекисью водорода и серной кислотой, щелочами, аминами и гидраэином Ь3, растворами бихромата калия, в серной кислоте (4) . Указанные сйособы позволяют повысить смачиваемость поверхностного слоя полиамидов.

Однако обработка полиамидов растворами сатинизатора" и травление - аминами и гидраэином не получают широкого распространения иэ-за труд25 ности контроля процесса, и из-за высокой токсичности и пожароопасности компонентов. При травлении полиамидов хромовой смесью, вследствие высокой агрессивности раствора бихроЗр ката калия в серной кислоте, возни927816 кает опасность перетравливания материала, уменьшение его механической прочности. Кроме того, осуществление этого сПособа требует применения футерованной свинцом или керамической аппаратуры. 5

Известен также способ гидрофилизации полиамидов продуктами реакции поливинилового спирта с многоосновными карбоновыми кислотами, включающий приготовление .гидрофилйэующего 10 раствора путем растворения поливинилового спирта в воде при 80-90 С в течение 3 ч, растворения себациновой кислоты в ацетоне, смешения растворов поливинилового спирта и себациновой кислоты, отгонки ацетона, нагревания 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 C51 .

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- 30 ра — поливинилового спирта, который образует на поверхности полиамида гидрофильную пленку, удерживаемую за счет сил физической адсорбции, обусловливающих недостаточную проч- 35 ностЬ сцепления этой пленки с поверхностью полиамида. Таким образом, достигается высокая смачиваемость поверхности полиамида, .но в силу того, что гидрофильная пленка не имеет, 40 прочного сцепления с поверхностью полимера, повысить адгезионную способность полиамида такой способ гидрофилизации в существенной мере не может. Приготовление гидрофилизую- 45 щего раствора, включающее приготовление растворов поливинилового спирта, себациновой кислоты, их смешение, отгонку и разбавление, значительно усложняет технологию гидрофилиэации °

Цель 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 качестве гидрофилизирующего раствора используют сернокислотный раствор перхлората натрия при следующем соотношении ингредиентов, вес.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 С.

Применение сернокислотного раствора перхлората натрия в сочетании с температурно-временными условиями способа приводит к окислению поверхности полифениленизофталамида и образованию полярных функциональных групп, химически связанных с макромолекулами полифениленизофталамида, что способствует не только повышению смачиваемости, но и увеличению его адгезионной способности. Принципиальное отличие предлагаемого способа 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 увеличивается.

Приготовление сернокислотного раствора перхлората натрия, являющегося гидрофилизирующим раствором„ не связано с такой длительностью технологических операций как в известном способе, а осуществляется в одну стадию при комнатной температуре, что значительно упрощает технологию гидрофилизации.

Способ осуществляется следующим образ м.

В водный раствор серной кислоты, состоящий иэ 35-37 вес.Ъ серной кислоты и 50-60 вес.Ъ воды, вводят 57 вес.% перхлората натрия. Раствор перемешивают до полного растворения перхлората натрия и нагревают до

80-90 С. В приготовленный таким образом раствор для гидрофилизации загружают полифениленизофталамид в виде порошка (при использовании в качестве наполнителя в конструкционных компаундах) или в виде готовых иэделий (при склеивании, металлиэации), выдерживают 30-35 мин. По истечении указанного времени гидрофильный порошок полимера отделяют на фильтре, тщательно промывают водсй 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 6-05 -226-72) по режимам, представленным в табл.1.

927816

Т а б л и ц а 1

Режим

Г (Составляющая режима

1 2 3

Содержание серной кислоты, вес.Ъ

35

58

60

80

33

30

55

Смачиваемость порошка полимера водой оценивают по времени полного 25 смачивания, адгезионную способность полифенилеиизофталамида — по методике Ы при введении его в полимерI

Таблица 2

Исходный (негидрофилизированный) полимер

Показ тел И предлагаемому в режимах из вести ому

1 2(3

Полное сма- Полное смачивание чивая ие

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- 50 гаемому способу, вьпае того же показателя полимера, полученного по известному способу при высоком уровне смачиваемостн поверхности.

Использование предлагаемого спосо- 55 ба гидрофилизации полифениленизофталамида обеспечивает по сравненню с существующими способами возможность получения полифениленизофталамида с повышенной смачиваемостью и повышен- 60 ной адгезионной способностью, что особенно важно при получении компаундов конструкционного назначения, а также для качественного осуществления процессов склеивания и MeTanJrHФормула изобретения

Содержание перхлората натрия, вес.В

Содержание воды, вес.Ъ

Температура гидрофилизации, С

Время выдержки, мин

Температура .сушки, С

Адгезия, кгс/см 106 и ную композицию, состоящую из эпоксидного олигомера ЭД-20 и отвердителя - полиэтиленполиамина.

Данные сравнительных испытаниЯ сведены в табл.2.

Гидрофилнзированный.полимер по способу зации, упрощение технологии гидрофилизации, а также возможность ее . осуществления на стандартном оборудовании, улучшение условий труда, так как для гидрофилизации применяются вещества, обладающие меньшей токсичностью по сравнению с веществами, применяемымй в известных способах.

Способ гидрофилизации-полифениленизофталамида, включающий обработку полифениленизофталамида гидрофилизирующим раствором, прсмывку и сушку полимера, отличающийся тем, что, с целью повьыения адгезионной способности полифениленизофталамида и упрощения технологии гидро927816

Составитель В.Авраменко

Редактор И.Митровка Техред А. Ач Корректор С.Шекмар

Заказ 3164/34 Тираж 512 Подпи сн ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 филизации, в качестве гидрофилизирующего раствора используют сернокислотный раствор прехлората натрия при следуюцем соотношении ингредиентов, вес.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 -. 10 при 50-60 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Поверхностная обработка пластмасс Под 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.IJ ° и др. Гальванопластика в промышленности. М., МДНТП, 1976, с. 131-133.

4. Шалкаускас N. и др. Химическая металлизация пластмасс. Л., "Химия", 1972, с. 47-48 (прототип) .

5. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2790891/25-28, кл. G 01 N 19/04, 05.07.79.