CN103582628B - 用于生产铸型聚酰胺的新型组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于生产铸型聚酰胺的新型组合物。
Description
本发明涉及用于生产铸型聚酰胺的新型组合物。
铸型聚酰胺是具有特别高分子量的聚酰胺。在铸型聚酰胺的生产中，将一种内酰胺与至少一种催化剂以及至少一种活化剂一起倒入一个模具中，并且然后使之在所述模具中阴离子聚合。此处存在于在该模具中的这些初始化合物通常通过暴露于热中来聚合。该方法给出了一种均质材料，该材料就结晶性而言优于挤出的聚酰胺。
铸型聚酰胺是适合于制造复杂部件的热塑性材料。不像许多其他的热塑性材料，它们没有必要必须被熔化，但是替代的，通过在一个模具中在从120℃至160℃在大气压下内酰胺的阴离子聚合，仅仅几分钟就得以生产。此处可以使用任何已知的浇铸方法，例如铸锭浇铸、旋转模制、以及离心浇铸。在各自的情况下获得的最终产物包括由一种高分子量的、结晶聚酰胺制成的模制品，并且其特征是低重量、高机械强度、非常良好的滑动特性以及优异的耐化学性，并且由于材料不是在压力下填充到模具中，因此有着只是低水平的内应力。铸型聚酰胺可以锯开、钻孔、铣削、研磨、磨光和印刷或涂覆；这种聚合物不仅用于制造复杂的中空形状，而且还作为举例用于制造乘客电梯的滑轮，以及机械工程和汽车工业的半成品，比如管、棒以及板。
已知本质上，铸型聚酰胺部件可以从低粘度的内酰胺熔体和一种催化剂以及还有一种活化剂通过称作活化的阴离子聚合来得到生产。这通常通过彼此分开地以新鲜液态熔体的形式生产催化剂和内酰胺、以及对应地活化剂和内酰胺的两种混合物，之后是聚合过程，将这些彼此立即混合，并且然后在该浇铸模具中聚合该混合物而得以实现。这种方法旨在确保没有不希望的过早的反应发生。
现有技术中已知的这些组合物的缺点是这些组合物或者包括具有低活性的固体活化剂或者包括含有液态聚异氰酸酯的溶剂。
因此，本发明的一个目的是提供不具有现有技术的这些缺点的组合物。
出人意料地，现在已经发现组合物包括
a）至少一种内酰胺和
b）至少一种用于式(I)的内酰胺的阴离子聚合的活化剂，
其中R1=内酰胺，优选地己内酰胺，不具有现有技术的这些缺点。
因此，本发明提供了包括以下项的组合物
a）至少一种内酰胺和
b）至少一种用于内酰胺的阴离子聚合的活化剂，其中该活化剂包括一种式(I)的化合物
其中R1=内酰胺，优选地己内酰胺。
在本发明的另一个优选的实施例中，该活化剂包括一种式(II)的化合物
这些活化剂优选地包括以本领域普通技术人员所熟知的方法通过N,N′-双(3-异氰酸基-4-甲基苯基)碳二亚胺与己内酰胺的反应可获得的化合物。
该生产方法优选地在一种溶剂的存在下进行，该溶剂例如石油醚或烷基苯，例如甲苯或二甲苯。
具有通式(III)的化合物
可以用作内酰胺而用于本发明的目的，其中R是一种具有从3至13个碳原子的亚烷基基团。优选地，此处包括己内酰胺和/或月桂内酰胺。这些是可商购的，例如从朗盛德国公司(LanxessDeutschlandGmbH)。
上述的这些化合物是可商购的，并且作为举例可从莱茵化学莱脑有限公司（RheinChemieRheinauGmbH）或从拜耳材料科技公司（BayerMaterialScienceAG）获得的。
在本发明的另一实施例中，该组合物还包括至少一种选自下组的催化剂，该组由以下各项组成：内酰胺卤化镁、碱金属铝二内酰胺盐（alkalimetalaluminodilactamate）、碱金属内酰胺盐和/或碱土金属内酰胺盐。此处己内酰胺钠是特别优选的。
上述的催化剂是可商购的，并且作为举例可从莱茵化学莱脑有限公司（RheinChemieRheinauGmbH）或从KatChemspol.s.r.o.获得的。
在本发明的另一个实施例中，该组合物具有以下比例的组分a）至c）：
a）从94%至99.9%的至少一种内酰胺，
b）从0.1%至5%，优选地从0.2%至2%，特别优选地从0.2%至0.8%的至少一种活化剂，以及
c）从0至5%的至少一种催化剂，
其中这些组分的整体是100%。
该百分率数据包括按重量计%。
在本发明的另一个实施例中，本发明的组合物还包括其他添加剂，比如抗冲改性剂，例如聚醚胺共聚物，长丝或其他玻璃纤维、碳纤维、芳基聚酰胺纤维，和/或加工助剂，例如高分子量多元醇，增稠剂例如二氧化硅气凝胶产物，UV稳定剂和热稳定剂，电导率改进剂例如碳黑和石墨，离子性液体、标记物质，和/或颜料。
此外，本发明提供了一种用于生产铸型聚酰胺的方法，将本发明组合物的组分a）和b）和任选地c）以熔体形式在从80℃至160℃的温度下，进行聚合。
在其中本发明的组合物还包括其他添加剂的情况下，可在聚合过程之前和/或之中被添加这些。
添加剂的量可由期望的用途确定，并且因此可根据所希望的而变化。
通过本领域普通技术人员所熟知的方法来实现聚合，例如像在Kunststoffhandbuch[塑料手册（PlasticsHandbook）]，第3/4卷，TechnischeThermoplaste[工程热塑性材料（EngineeringThermoplastics）],HanserFachbuch,第413-430页中描述的。此处，优选地将该混合物搅拌。混合组件可以用于该目的，实例是搅拌罐。
本发明进一步提供了本发明的组合物用于生产铸型聚酰胺的用途。
本发明的上述组合物优选地被用作金属的替代物，例如在汽车工业中、在电气工程部件的生产中，并且用于电子应用，用于板、杆、管、提线盘、滑轮、齿轮以及轴承的生产，和/或用于容器的制造。
本发明的范围涵盖在上文中提及的并且在下文中列出的或者在一个优选的范围内提及的所有部分的定义、指示物、参数以及解释的彼此组合，即，还涵盖涉及对应范围和优选范围的任何期望的组合。
以下这些实例用来说明本发明，没有产生任何的限制作用。
发明性的实例：
试剂：
来自朗盛德国公司（LanxessDeutschlandGmbH）的无水己内酰胺（FP>69℃）。
使用的催化剂包括：KatNL，来自莱茵化学莱脑有限公司（RheinChemieRheinauGmbH），约18%的在己内酰胺中的己内酰胺钠。
使用的活化剂包括：
1）式（II）的己内酰胺封端的N,N′-双(3-异氰酸基-4-甲基苯基)碳二亚胺（本发明的），见实例1，
2）8108：脂肪族的聚异氰酸酯溶液，从莱茵化学莱脑有限公司（RheinChemieRheinauGmbH）可商购的，见实例2，
3）C20P：在己内酰胺中己内酰胺封端的六亚甲基二异氰酸酯，从GmbH可商购的，见实例3，
4）N,N′-双(3-异氰酸基-4-甲基苯基)碳二亚胺：基于甲代亚苯基2,4-二异氰酸酯的单体碳二亚胺，见实例4，
5）P：基于1,3,5-三异丙基-2,4-二异氰酸基-苯的芳香族聚碳二亚胺，见实例5，
6）TT：二聚的TDI异氰酸酯二聚体，见实例6。
设备：
用于熔体制备的装置由以下组成：
·2个在油浴中加热的三颈烧瓶（500ml）
·2个具有套管的精密玻璃密封盖搅拌器
·2个气顶，1个具有阀门和1个没有阀门
·1个具有冷阱和压力计的真空泵。
用于温度测量的装置由以下组成：
·温度测量设备，例如具有IR串行接口的Testo175-T3
·保持在硬化的样品中的热电偶丝
·600ml玻璃烧杯（狭长形状）以及
·用于玻璃烧杯的加热系统（金属块、油浴）。
方法和评估：
将196.8g的己内酰胺和活化剂装入烧瓶A中，并且将192g的己内酰胺和8g的NL-Neu催化剂装入烧瓶B中。
在真空下（<15mbar）122℃（±2℃）在油浴中持续20分钟从烧瓶A和B中制备这些熔体。
引入氮气，并且然后将来自烧瓶A和烧瓶B的组件组合到一个三颈烧瓶中，短暂地搅拌，并且转移至该600ml玻璃烧杯中。
该模具（玻璃烧杯）的温度是160℃。该聚合时间整体上是从10至20分钟。
表1示出了这些结果。
*成功生产了铸型聚酰胺部件
**无或不完全聚合
这些实例显示出甚至在非常低的活化剂浓度下，本发明的组合物都允许铸型聚酰胺部件的生产。实现类似良好结果的唯一途径是使用聚异氰酸酯溶液作为活化剂组分。然而，这些具有以下缺点，即，它们含有溶剂。
Claims (9)
1.一种组合物，其特征在于，该组合物由以下构成：
a)从94％至99.9％的至少一种内酰胺，
b)从0.1％至5％的至少一种根据式(I)的活化剂，
其中R1＝内酰胺，以及
c)从0至5％的至少一种催化剂，
其中这些组分a)至c)的整体是100％。
2.如权利要求1所述的组合物，其特征在于R1＝己内酰胺。
3.如权利要求1所述的组合物，其特征在于该活化剂是一种式(II)的化合物
4.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，该组合物还包括至少一种选自下组的催化剂，该组由以下各项组成：内酰胺卤化镁、碱金属铝二内酰胺盐、碱金属内酰胺盐、和/或碱土金属内酰胺盐。
5.如权利要求4所述的组合物，其特征在于，该催化剂是己内酰胺钠。
6.如权利要求1-5中任一项所述的组合物，其特征在于，该组合物包括选自下组的其他添加剂：聚醚胺共聚物、长丝或其他玻璃纤维、碳纤维、芳基聚酰胺纤维、和/或加工助剂、高分子量多元醇、增稠剂、UV稳定剂和热稳定剂、电导率改进剂、碳黑和石墨、离子性液体、标记物质，和/或颜料。
7.一种用于生产铸型聚酰胺的方法，其特征在于，将如权利要求1至6中任一项所述的组合物的组分a)和b)以及任选地c)在从80℃至160℃的温度下以熔体的形式进行聚合。
8.如权利要求1至6中任一项所述的组合物用于生产铸型聚酰胺的用途。
9.如权利要求1至6中任一项所述的组合物，在电气工程部件的生产中，并且用于电子应用，用于板、杆、管、提线盘、齿轮以及轴承的生产，和/或用于容器的制造中，用作金属的替代物的用途。
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Granted publication date: 20160525 Termination date: 20190523 |
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