AT231170B - Verfahren zur Herstellung vernetzter Polyamide - Google Patents

Verfahren zur Herstellung vernetzter Polyamide

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AT231170B
AT231170B AT406562A AT406562A AT231170B AT 231170 B AT231170 B AT 231170B AT 406562 A AT406562 A AT 406562A AT 406562 A AT406562 A AT 406562A AT 231170 B AT231170 B AT 231170B
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polyamides
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high molecular
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AT406562A
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Gerhard Dr Illing
Hermann Dr Linge
Richard Schoeffel
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Basf Ag
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Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Verfahren zur Herstellung vernetzter Polyamide 
Es ist bekannt, dass man Polyamide durch Umsetzung mit Diisocyanaten vernetzen kann. Dabei erhält man jedoch sehr hochmolekulare Produkte, die nicht in den üblichen Schnecken oder Kolbenspritzgussmaschinen zu Formkörpern verarbeiten und nicht zu Folien verblasen werden können. Es ist auch bekannt, vernetzte Polyamide durch Polykondensation von Lactamen wie Caprolactam oder dicarbonsauren Salzen von Diaminen, wie adipinsauren Hexamethylendiaminen unter Zusatz von etwa   1-10 Gew.-%   Bislactamen, wie Methylen-bis-caprolactam herzustellen. Man erhält dabei vernetzte Polyamide mit Schmelzviskositäten zwischen   10 000   und   100 000   Poise, die nur schwer in den üblichen Spritzgussmaschinen zu Formkörpern verarbeitet werden können. 



   Bekanntlich hängt die Zähigkeit nichtvernetzter hochmolekularer Polyamide sehr stark von ihrem Wassergehalt ab. Beispielsweise zeigen sie bei Wassergehalten unter 1% bei Prüfung nach DIN   53 453   Kerbschlagzähigkeiten unter 30 cmkg/cm2. Dagegen sind dieselben hochmolekularen Polyamide nach ihrer Sättigung mit Wasser sehr zäh und daraus nach DIN 53453 hergestellte gekerbte Normstäbe brechen unter den Bedingungen dieser Prüfvorschrift nicht. Die in bekannter Weise hergestellten vernetzten Polyamide sind zwar bei Wassergehalten unter 1   Gel .-%   etwas zäher als nichtvernetzte Polyamide unter denselben Bedingungen, doch lassen ausser ihrer Verarbeitbarkeit auch ihre Kerbschlagzähigkeit bei Wassergehalten unter 1   Gew. -'10   zu wünschen übrig. 



   Es wurde nun gefunden, dass man synthetische lineare hochmolekulare Polyamide mit Vorteil vernetzen kann, indem man die geschmolzenen hochmolekularen Polyamide unter Zusatz von 0, 1 bis 2   Grew.-%,   vorzugsweise von 0, 3 bis   0, 8 Gew. -'1o,   radikalbildender Katalysatoren, z. B. Peroxyden, intensiv knetet. Es ist überraschend, dass man dabei vernetzte hochmolekulare Polyamide erhält, die praktisch farblos sind und die sich vor allem bei Wassergehalten unter 1   Gew. -'10 durch besonders hohe Schlag-   zähigkeit auszeichnen, da Polyamide bekanntlich bei höheren Temperaturen sauerstoffempfindlich sind und deshalb in Abwesenheit von Sauerstoff verarbeitet werden müssen, um Verfärbungen und eine Schädigung ihrer mechanischen Eigenschaften zu vermeiden. 



   Lineare hochmolekulare Polyamide im Sinne der Erfindung sind Polykondensate aus Lactamen mit 6 - 12 Ringkohlenstoffatomen, wie Caprolactam, Capryllactam und Lauryllactam sowie aus Dicarbonsäuren und Diaminen mit vorzugsweise   4 - 18   Kohlenstoffatomen zwischen den funktionellen Gruppen, wie Hexamethylendiamin, Octamethylendiamin, Decamethylendiamin, Dodecamethylendiamin, 2, 4-Di- - (aminomethyl)-toluol, Adipin-, Kork-, Sebacin- und Heptadecandicarbonsäure. Die hochmolekularen Polyamide können aus einem oder mehreren der genannten Ausgangsstoffe in üblicher Weise hergestellt sein und haben zweckmässig K-Werte zwischen 65 und 100, vorzugsweise zwischen 70 und 90. Bevorzugte hochmolekulare Polyamide sind Polycaprolactam, Polyhexamethylenadipamid und Mischpolykondensate aus Caprolactam, Capryllactam und adipinsaurem Hexamethylendiamin. 



   Geeignete radikalbildende Katalysatoren sind insbesondere Peroxyd sowie Azo-bis-isobutyronitril und Azodisulfonate. Besonders geeignete Peroxyde sind solche, die sich bei Temperaturen zwischen 60 und 350, vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 80 und   300 C,   zersetzen, wie Cumolhydroperoxyd, 

 <Desc/Clms Page number 2> 

   tert.-Butylperoxyd, Di-tert.-butylperoxyd, 2, 5-Di-tert.-butyl-2, 5-dimethylhexan, Lauroyiperoxyd und   
Cyclohexanonperoxyd. Derartige Peroxyde können mit Vorteil als solche, gelöst oder dispergiert in ge- eigneten   Lösungsmitteln,   bei Raumtemperatur mit den hochmolekularen Polyamiden in den üblichen Mischvorrichtungen gemischt werden, ehe die hochmolekularen Polyamide intensiv geknetet werden. 



  Man kann derartige Peroxyde aber auch getrennt von den hochmolekularen Polyamiden an geeigneten
Stellen in die für das intensive Kneten verwendeten Maschinen einbringen. Es können jedoch auch Peroxyde, die sich zwischen Raumtemperatur und 600C zersetzen, verwendet werden. Derartige Peroxyde sind beispielsweise   Benzoylperoxyd, Peressigsäure   und Perbenzoesäure. Sie werden den hochmolekularen Polyamiden zweckmässig vor dem Verkneten in Form verdünnter Lösungen bei Raumtemperatur zugemischt, beispielsweise durch Aufsprühen der verdünnten Lösungen auf Granulate der Polyamide unter starkem Rilhren. Als Lösungsmittel für die leicht zersetzlichen Peroxyde eignet sich insbesondere Wasser. 



   Erfindungsgemäss werden die geschmolzenen, hochmolekularen Polyamide unter Zusatz radikalbildender Katalysatoren intensiv geknetet. Bei dem Kneten liegen im allgemeinen Temperaturen zwischen etwa 190 und 350, vorzugsweise zwischen 220 und   300  C,   vor. Für das Kneten geeignete Maschinen sind insbesondere ein-oder mehrwellige Schneckenpressen und mehrwellige Scheibenkneter. Die Verweilzeit der Polyamide in den Knetern beträgt im allgemeinen etwa   20 - 90   sec und wird umso grösser gewählt, je höher die Zersetzungstemperatur der radikalbildenden Katalysatoren liegt. In den zum Kneten geeigneten Maschinen treten Scherspannungen in den Spalten auf, die durch die relativ zueinander bewegten Be-   grenzungsflächen, beispielsweise durch die Zylinderwand und die Knetscheiben in mehrwelligen Scheibenknetern, gebildet werden.

   Die Scherspannungen können bis zu 1, 5 x 10 kg/cn ? und mehr betragen. Die   beim Kneten in Maschinen der genannten Art auftretenden Geschwindigkeitsgradienten liegen zweckmä- ssig zwischen etwa 10 und 2000   sec -1   oder darüber. Maschinen dieser Art sind für das Verfahren umso besser geeignet, je grösser die in ihnen erzielbaren Scherspannungen sind. 



   Bei dem Verfahren können den hochmolekularen Polyamiden ausser den radikalbildenden Katalysatoren auch die üblichen Pigmente, Stabilisatoren, Gleit- und Entformungsmittel in den üblichen Mengen zuge-   setzt werden. Mit besonderem Vorteil können den linearen hochmolekularen Polyamiden bei dem erfindungsgemässen Verfahren 0, 05-2jew. niedermolekulare Polyamide mit Schmelzpunkten über 250 C,    im allgemeinen mit Schmelzpunkten von etwa   3000C. zugesetzt werden.   Derartige niedermolekulare Po- 
 EMI2.1 
 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 und nach lstündiger Lagerung in siedendem Wasser nach DIN   53 371   die Zugfestigkeit 261   kg/cm'hat.   



   Das vernetzte Polyamid kann beispielsweise auf üblichen Kolbenspritzgussmaschinen gleich rasch zu
Formkörpern, wie Tellern verarbeitet werden wie das Polyamidgemisch. Die aus dem vernetzten Poly- amid hergestellten Formkörper lassen sich unmittelbar nach ihrer Entformung zwar biegen, aber nicht brechen. Dagegen können   80 - 900/0 der   aus dem nichtvernetzten Polyamidgemisch hergestellten Form- körper unmittel nach der Entformung leicht zerbrochen werden. 



   Beispiel 2 : 100 Teile Polycaprolactam vom K-Wert 79, 5 werden-wie in Beispiel 1 - beschrie- ben-mit 0,6 Teilen Cumolhydroperoxyd gemischt und das Gemisch wird etwa 40 sec bei 250 - 2700C in einem handelsüblichen zweiwelligen Scheibenkneter intensiv geknetet und anschliessend in üblicher
Weise granuliert. Man erhält ein vernetztes Polycaprolactam, dasdenK-Wert 79, 3 hat und das bei einem
Wassergehalt von   0, 2 Gew.-% bei derSchlagzähigkeitsprüfungnachDIN 53453   nicht bricht. Nach   Istün-   diger Lagerung in siedendem Wasser hat es nach DIN   53371   die Zugfestigkeit 523   kg/cm2.   Es eignet sich zur Herstellung von Formkörpern nach dem Spritzgussverfahren sowie von geblasenen Folien. 



   Das verwendete Polycaprolactam vom K-Wert 79,5 hat bei einem Wassergehalt von 0,2   Grew.-%   nach
DIN 53453 die Kerbschlagzähigkeit 8 cmkg/cnf und weist nach lstündiger Lagerung in siedendem Wasser die Zugfestigkeit 395   kg/cnr'auf.   Knetet man dieses Polycaprolactam unter denselben Bedingungen je- doch ohne Zusatz radikalbildender Katalysatoren, so hat es bei einem Wassergehalt von 0,2   Grew.-%   die
Kerbschlagzähigkeit 6   cmkg/cm2 und   nach lstündiger Lagerung in siedendem Wasser die Zugfestigkeit
356   kg/cm2.   



   Ein in bekannter Weise aus Caprolactam unter Zusatz von 1   Gew.-% Methylen-bis-caprolactam   her- gestelltes Polycaprolactam hat bei einem Wassergehalt von 0,2   Gew.-%   die Kerbschlagzähigkeit
9   cmkg/cn ? und   nach lstündiger Lagerung in siedendem Wasser die Zugfestigkeit 325   kg/cm 2.   Dieses in bekannter Weise vernetzte Polycaprolactam kann in den üblichen Kolben- und Schneckenspritzgussmaschinen nur etwa halb so rasch zu Formkörpern verarbeitet werden wie das erfindungsgemäss vernetzte Polycaprolactam. 



   Beispiel 3 : 100 Teile Polycaprolactam vom K-Wert 73, 5 werden zunächst mit 0, 5 Teilen   Di-tert, -butylperoxyd   und sodann mit 0,1 Teilen Polyäthylendiaminoxalat, das den K-Wert 18 und den Schmelzpunkt 3140C hat, 0,5 Teilen Calciumstearat und 0,2 Teilen   AdipinsäurediisooctylesterbeiRaum-   temperatur intensiv gemischt. Das Gemisch wird anschliessend etwa 60 sec in einem handelsüblichen zweiwelligen Scheibenkneter bei   240-270 C   geknetet und dann in üblicher Weise granuliert. Man erhält ein vernetztes Polyamid, das bei der   Kerbschlagzähigkeitsprüfung   nach DIN 53453 bei einem Wassergehalt von   0, 1 Gew.-    nicht bricht.

   Es hat nach lstUndiger Lagerung in siedendem Wasser die Zugfestigkeit 509   kg/cm2und   kann mit den üblichen Schnecken- und Kolbenspritzgussmaschinen besonders rasch zu   Formkörpern   verarbeitet werden. 



   Ein Gemisch aus 100 Teilen Polycaprolactam vom K-Wert 73, 5, 0, 1 Teilen Polyäthylendiaminoxalat vom K-Wert 18 und dem Schmelzpunkt   314oC,   0,5 Teilen Calciumstearat und 0,2 Teilen Adipinsäurediisooctylester, das ohne Zusatz radikalbildender Katalysatoren in demselben zweiwelligen Scheibenkneter 60 sec bei   240-270oC   intensiv geknetet wurde, zeigt bei einem Wassergehalt von   0, 1 Gew.-%   nach DIN 53453 die   Kerbschlagzähigkeit   4   cmkg/cmF   und nach lstündiger Lagerung in siedendem Wasser die Zugfestigkeit 263   kg/cm2.   Von diesem nichtvernetzten Polycaprolactam können mit einer gegebenen Schneckenspritzgussmaschine etwa   100/0   weniger Formkörper hergestellt werden als mit dem vernetzten Polycaprolactam. 



   Beispiel 4: 100 Teile   Polyhexamethylenadipamid   vom K-Wert 71, 4 werden nacheinander mit 0,5 Teilen   Di-tert.-butylperoxyd, 0, 1   Teilen Polyäthylendiaminoxalat vom K-Wert 21 und dem Schmelzpunkt   3150Cund   0,2 Teilen Adipinsäure-2-äthylhexylester bei 270 - 2900 C in einer handelsüblichen Doppelschneckenpresse intensiv 50 sec geknetet. Man erhält ein vernetztes Polyhexamethylenadipamid, das den K-Wert 71, 9 hat.

   Bei der Kerbschlagzähigkeitsprüfung nach DIN 53453 brechen Prüfstäbe mit einem 
 EMI3.1 
 saurem 4, 4'-Diaminodicyclohexylmethan und 30 Teilen Caprolactam vom K-Wert 67, und 0, 5 Teilen 3-Butyl-4-methyl-4-hydroperoxy-5-dimethyl-oxazolidon-2 wird   60 - 70   sec bei   240 - 2600C   in einem zweiwelligen   Scheibenkneter, in dessen Scherfeld   ein Geschwindigkeitsgradient G = 2500-3000   sec- ! auf-   tritt, unter Zufuhr von 28 kWh Knetarbeit je 100 kg Gemisch intensiv geknetet.

   Man erhält ein vernetztes Polyamid (A) vom K-Wert 71,6 und dem Schmelzbereich   183-187 C.   Es hat in trockenem Zustand die 

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 Zugfestigkeit 646 kg/cm2 und kann bei der Herstellung 28 g schwerer Kämme in herkömmlichen Kolben-   spritzgussmaschinen mit einer   Spritzzykluszeit von 31 sec verspritzt werden. Setzt man bei der Herstellung des vernetzten Polyamids noch 0,3 Teile eines niedermolekularen Polyamids aus äquimolaren Mengen Äthylendiamin und Oxalsäure vom   K-Wert   18 und dem Schmelzbereich 315 - 3190C zu, so erhält man ein vernetztes Polyamid (B) derselben Zugfestigkeit, das unter denselben Bedingungen mit einer Spritzzykluszeit von 17 sec verspritzt werden kann. 



   Dagegen kann ein in herkömmlicher Weise aus 65 Teilen Caprolactam, 17,5 Teilen Hexamethylenadipamid und 17,5   Teilen adipinsaurem 4, 4'-Diamino-dicyclohexylmethan   hergestelltes Mischpolyamid vom K-Wert 70,8 und dem Erweichungsbereich 184-186 C, das in trockenem Zustand eine Zugfestigkeit von   631 kg/cm ? aufweist,   unter denselben Bedingungen nur mit einer Spritzzykluszeit von 54 sec verspritzt werden. 



   Beispiel 6 : Gemische aus jeweils 100 Teilen Polycapryllactam vom K-Wert 76 und einem Schmelzbereich von   195-198 C,   0,5 Teilen Calciumstearat und 0,2 Teilen Adipinsäurediisooctylester werden unter Zusatz der in der folgenden Tabelle angegebenen Peroxyde und niedermolekularen Polyamide jeweils 90 sec bei 240-260 C in einem zweiwelligen Scheibenkneter, dessen Scherfeld einen Geschwindigkeitsgradienten G =   1500-2000 sec-'aufweist,   verknetet. Aus den erhaltenen Produkten werden nach dem Spritzgussverfahren Teller hergestellt. 



   Die dabei erzielbaren Spritzzykluszeiten sind in Spalte 4 der Tabelle angegeben. 



   Tabelle 
 EMI4.1 
 
<tb> 
<tb> Nr. <SEP> Teile <SEP> Peroxyd <SEP> Teile <SEP> niedermolekulares <SEP> Polyamid <SEP> Spritzzyklus <SEP> in <SEP> 
<tb> sec
<tb> 1 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> Di-tert.-butylperoxyd <SEP> 0,1 <SEP> Nylon <SEP> 2, <SEP> 2 <SEP> * <SEP> 17
<tb> 2 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> 3-Butyl-4-methyl-4-hydroperoxy- <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> Nylon <SEP> 2,2 <SEP> * <SEP> 17 <SEP> 
<tb> - <SEP> 5-dimethyl-oxazolidon- <SEP> (2) <SEP> 
<tb> 3 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> Di-tert.-butylperoxyd <SEP> " <SEP> 21
<tb> 4 <SEP> IDi-tert.-butylperoxyd <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> Nylon <SEP> 2, <SEP> 2* <SEP> 17 <SEP> 
<tb> 5 <SEP> 1. <SEP> SDi-tert.-butylperoxyd <SEP> 0,1 <SEP> Nylon <SEP> 2, <SEP> 2 <SEP> * <SEP> 17 <SEP> 
<tb> 6 <SEP> 0, <SEP> 7Mono-tert.-butylesterder <SEP> l <SEP> Gemisch <SEP> aus <SEP> dimerem.

   <SEP> trimerem <SEP> 22
<tb> Di"peroxy-maleinsäure <SEP> und <SEP> tetramerem <SEP> Caprolactam
<tb> 7 <SEP> 0. <SEP> 3 <SEP> Di-tert.-butylperoxyd <SEP> 0,7 <SEP> Gemisch <SEP> aus <SEP> dimerem, <SEP> trime- <SEP> 18 <SEP> 
<tb> rem <SEP> und <SEP> tetramerem <SEP> Capryllactam
<tb> 
 * Nylon 2, 2 = niedermolekulares Polyamid aus äquimolaren Mengen Äthylendiamin und Oxalsäure vom K-Wert 18 
Wie die Tabelle zeigt, liegen die Spritzzykluszeiten bei der Verarbeitung des erfindungsgemäss vernetzten Polycapryllactams zu Tellern nach dem Spritzgussverfahren zwischen 17 und 22 sec.

   Mit Polycapryllactam vom K-Wert 76 und dem Schmelzbereich 195-198 C, das nur 0,5 Gew.-% Calciumstearat und 0,2   Gew.-%   Adipinsäurediisooctylester enthält, kann unter sonst identischen Bedingungen nur 
 EMI4.2 
 sätzlich zu 0,5   Gew. -% Calciumstearat   und   0, 2 Gew.-%   Adipinsäurediisooctylester 0,1   Gew.-feines   Polyäthylens aus Äthylendiamin und Oxalsäure vom K-Wert 18 enthält, kann unter sonst identischen Bedingungen nur eine Spritzzykluszeit von 32 sec erzielt werden. 

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Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Herstellung vernetzter Polyamide, dadurch gekennzeichnet, dass man geschmolzene, lineare hochmolekulare Polyamide unter Zusatz von 0, 1-2 Gew.-% radikalbildender Katalysatoren intensiv knetet. <Desc/Clms Page number 5>
    2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass man zusätzlich 0, 05- 2Gew.-% niedermolekulare Polyamide zusetzt.
AT406562A 1961-05-17 1962-05-17 Verfahren zur Herstellung vernetzter Polyamide AT231170B (de)

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