RU2083369C1

RU2083369C1 - Method of manufacturing bar articles from aromatic polyketone

Info

Publication number: RU2083369C1
Application number: RU93049776A
Authority: RU
Inventors: Виктор Александрович Белошенко; Вера Глебовна Слободина; Андрей Александрович Аскадский; Капитолина Анатольевна Бычко; Александр Владимирович Саморядов; Сергей Николаевич Салазкин; Вера Владимировна Шапошникова
Original assignee: Институт электроорганических соединений РАН
Priority date: 1993-11-01
Filing date: 1993-11-01
Publication date: 1997-07-10

Abstract

FIELD: plastics industry. SUBSTANCE: invention, in particular, relates to extruding solid polymers and may be employed for manufacturing round and shaped cross-section bar articles on the basis of aromatic polyketone for various applications. Essence of invention consists in that polyketone powder, prior to be heated, is shaped into cylindrical stock. The latter is then heated in oven to a temperature constituting 0.95-0.98 melting temperature of polyketone. Hot stock is extruded in heated container heated through extrusion die with stretching degree 1.7-2.8. EFFECT: improved procedure. 1 tbl

Description

Изобретение относится к обработке пластиков, в частности формированию полимеров экструзией в твердом состоянии, и может применяться для получения прутковых изделий круглого и фасонного профиля на основе ароматического поликетона, предназначенных для использования в различных областях техники. The invention relates to the processing of plastics, in particular the formation of polymers by extrusion in the solid state, and can be used to obtain bar products of round and shaped profile based on aromatic polyketone, intended for use in various fields of technology.

Известен способ переработки ароматического поликетона, включающий нагревание порошкообразного материала в пресс-форме до температуры прессования со скоростью 30 К/мин, приложение давления 30 МПа, выдержку 3-5 мин, принудительное охлаждение со скоростью 20 К/мин под давлением до температуры, на 50-60^o меньшей температуры прессования, сброс давления и дальнейшее охлаждение с той же скоростью до 70^o [1]
Однако известный способ имеет низкую технологичность и производительность.A known method of processing aromatic polyketone, including heating the powdered material in the mold to a pressing temperature at a speed of 30 K / min, applying a pressure of 30 MPa, holding 3-5 minutes, forced cooling at a speed of 20 K / min under pressure to a temperature of 50 -60 ^o lower pressing temperature, depressurization and further cooling at the same speed up to 70 ^o [1]
However, the known method has low manufacturability and productivity.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ изготовления прутковых изделий из ароматического поликетона, при котором осуществляют нагревание поликетона и экструзию [2]
Однако известный способ применим лишь для полимеров со сравнительно невысокими значениями вязкости расплава. При больших значениях вязкости экструзия на серийно выпускаемом оборудовании невозможна, поэтому прибегают к различным приемам химической модификации, снижающим этот показатель, или вместо экструзии осуществляют переработку поликетонов методом прессования. При первом варианте решения проблемы ухудшаются свойства изделий. Второй способ отличают низкая технологичность и производительность и высокая энергоемкость.The closest in technical essence to the invention is a method for the manufacture of bar products from aromatic polyketone, in which the polyketone is heated and extruded [2]
However, the known method is applicable only to polymers with relatively low values of the viscosity of the melt. At high viscosity values, extrusion on commercially available equipment is impossible, therefore, they resort to various chemical modification methods that reduce this figure, or instead of extrusion, polyketones are processed by pressing. In the first solution to the problem, the properties of the products deteriorate. The second method is distinguished by low manufacturability and productivity and high energy intensity.

Техническим результатом изобретения является получение изделий из ароматический поликетонов с любой вязкостью расплава. The technical result of the invention is to obtain products from aromatic polyketones with any melt viscosity.

Для достижения технического результата в способе изготовления прутковых изделий из ароматического поликетона путем нагревания поликетона и экструзии согласно изобретению перед нагреванием осуществляют формирование из порошка поликетона при комнатной температуре заготовки цилиндрической формы, причем нагревание заготовки осуществляют в печи до температуры, равной 0,95-0,98 температуры плавления поликетона, а экструзию нагретой заготовки осуществляют в обогреваемом контейнере через нагретую до указанной температуры матрицу со степенью вытяжки 1,7-2,8. To achieve a technical result in a method for manufacturing bar products from aromatic polyketone by heating the polyketone and extrusion according to the invention, prior to heating, a cylindrical preform is formed from the polyketone powder at room temperature, and the preform is heated in a furnace to a temperature of 0.95-0.98 the polyketone melting temperature, and the extrusion of the heated preform is carried out in a heated container through a matrix with a degree of New hoods 1.7-2.8.

На чертеже приведена схема устройства, применяемого для реализации способа. The drawing shows a diagram of a device used to implement the method.

Устройство включает обогреваемый контейнер высокого давления 1, деформирующую матрицу 2, плунжер 3. The device includes a heated high-pressure container 1, a deformation matrix 2, a plunger 3.

Способ изготовления прутковых изделий из ароматического поликетона заключается в следующем. A method of manufacturing bar products from aromatic polyketone is as follows.

Из порошка поликетона формируют при комнатной температуре заготовку 4 цилиндрической формы. Нагревают заготовку в печи до температуры, равной 0,95-0,98 температуры плавления поликетона. Затем осуществляют экструзию заготовки 4, помещая ее в обогреваемый контейнер 1 и продавливая плунжером 3 через нагретую до указанной температуры матрицу 2 со степенью вытяжки 1,7-2,8. Пресс-остаток заготовки выталкивается из матрицы следующей заготовкой, с которой производятся такие же действия. Таким образом достигается квазинепрерывность процесса экструзии. From a polyketone powder, a cylindrical preform 4 is formed at room temperature. The billet is heated in the furnace to a temperature equal to 0.95-0.98 of the polyketone melting temperature. Then, the workpiece 4 is extruded by placing it in a heated container 1 and pushing the plunger 3 through a matrix 2 heated to the indicated temperature with a draw ratio of 1.7-2.8. The press residue of the workpiece is pushed out of the matrix by the next workpiece, with which the same actions are performed. Thus, quasi-continuity of the extrusion process is achieved.

Форма и размер поперечного сечения пруткового изделия определяются сечением калибрующего отверстия матрицы. Длина экструдированного прутка -длиной полимерной заготовки и степенью ее вытяжки. Устройство может быть смонтировано на базе гидравлического пресса /не показан/. The shape and size of the cross section of the bar product are determined by the cross section of the gauge hole of the matrix. The length of the extruded rod is the length of the polymer billet and the degree of its drawing. The device can be mounted on the basis of a hydraulic press / not shown /.

Способ основан на результатах проведенных авторами исследований. The method is based on the results of the studies conducted by the authors.

Пример. Изготавливали прутковое изделие круглого профиля из ароматического поликетона, синтезированного реакцией электрофильного замещения и представляющего собой сополимер на основе дифенилоксида и хлорангидридов изо- и терефталевой кислот /ПКИТ/:

/m p 0,3 0,7/.Example. A round-shaped bar product was made from aromatic polyketone synthesized by the electrophilic substitution reaction and representing a copolymer based on iso- and terephthalic acid diphenyl oxide and acid chlorides / PKIT /:

/ mp 0.3 0.7 /.

Приведенная вязкость раствора ПКИТ в хлороформе при 293К составляла 1,2 дл/г. The reduced viscosity of the PCIT solution in chloroform at 293 K was 1.2 dl / g.

Варьировали величину степени вытяжки

, где d_э, d_м -соответственно диаметр заготовки и калибрующего отверстия матрицы) и температуру экструзии Т_э.The degree of drawing was varied

where d _e , d _m, respectively, the diameter of the workpiece and the gauge hole of the matrix) and the extrusion temperature T _e .

Результаты исследований показали, что при Т_э≅ 523К монолитизировать порошковую заготовку не удается. В случае Т_э ≥ 593К экструдаты имеют плохое качество поверхности, трещины. Поэтому экструзия проводилась в интервале 533К ≅ Т_э<593К.The research results showed that at T _e ≅ 523K, the powder preform cannot be monolithized. In the case of T _e ≥ 593K, the extrudates have poor surface quality, cracks. Therefore, the extrusion was carried out in the range of 533K ≅ T _e <593K.

В таблице приведены данные о влиянии λ и Т_э на давление экструзии P, величину разбухания экструдатов

100% где d_э диаметр экструдата) и их деформационно-прочностные характеристики: модуль E и предел прочности σ_сж при сжатии, микротвердость H_μ. Анализ полученных результатов показывает, что с ростом Т_э от 533 до 583К /интервал, соответствующий удовлетворительному качеству экструдатов при их визуальном осмотре/ при сохранении постоянной l происходит монотонное увеличение жесткости и прочности полимера. Микротвердость изменяется экстремальным образом, достигая наибольших значений при Т_э= 553К и наименьших при Т=533 и 583К. Если руководствоваться требованием получения максимального уровня свойств, следует исключить температуры 533 и 583К. В результате рекомендуемый температурный интервал экструзии Т_э 553-573К. Поскольку температура плавления /Тпл/ ПКИТ составляет 583К, рекомендуемый интервал Т_э можно представить как Т_э /0,95-0,98/Тпл. С увеличением степени вытяжки при фиксированной Т_э наблюдается рост деформационно-прочностных характеристик, однако l 2,8 это близкое к предельному значение степени вытяжки, позволяющее получать экструдаты без видимых повреждений. Уже при l 3 в них образуются трещины, l 1,7 соответствует минимальной величине вытяжки, при которой достигается монолитизация порошковой заготовки, так как при l 1,5, как показывает визуальный осмотр сечения экструдата, еще имеет место негомогенгость, связанная с наличием коагулянтов, состоящих из нерасплавленных порошинок. Таким образом, рекомендуемый интервал вытяжек l 1,7-2,8.The table shows data on the influence of λ and T _e on the extrusion pressure P, the amount of swelling of the extrudates

100% where d _e extrudate diameter) and their deformation and strength characteristics: E module and the tensile strength σ _{compression channel} in compression, the microhardness H _μ. An analysis of the results shows that with an increase in T _e from 533 to 583 K / the interval corresponding to a satisfactory quality of the extrudates upon visual inspection / while maintaining a constant l there is a monotonic increase in the stiffness and strength of the polymer. The microhardness changes in an extreme way, reaching the highest values at T _e = 553K and the lowest at T = 533 and 583K. If you are guided by the requirement of obtaining the maximum level of properties, you should exclude temperatures of 533 and 583K. As a result, the recommended extrusion temperature range is T _e 553-573K. Since the melting point / Tm / PKIT is 583K, the recommended range of T _e can be represented as T _e / 0,95-0,98 / Tm. With an increase in the degree of drawing at a fixed T _e , an increase in the deformation-strength characteristics is observed, however, l 2.8 is close to the limiting value of the degree of drawing, allowing extrudates to be obtained without visible damage. Already at l 3, cracks form in them, l 1.7 corresponds to the minimum drawing, at which monolithization of the powder billet is achieved, since at l 1.5, as the visual inspection of the extrudate cross section shows, there is still inhomogeneity associated with the presence of coagulants, consisting of unmelted powders. Thus, the recommended range of hoods is 1.7-2.8.

Сравнение свойств экструдатов ПКИТ со свойствами образцов, полученных прессованием /Е= 2•10³ МПа, s_сж=80 МПа/, показывает, что описываемый способ не ухудшает эти показатели.A comparison of the properties of PKIT extrudates with the properties of samples obtained by pressing / E = 2 • 10 ³ MPa, s _sr = 80 MPa /, shows that the described method does not worsen these indicators.

Предлагаемый способ применим для получения изделий из ароматических поликетонов с любой вязкостью расплава. The proposed method is applicable to obtain products from aromatic polyketones with any melt viscosity.

Разделение процесса переработки порошка на три самостоятельных операции /компактирование, свободный нагрев, экструзия/ делает его гибким и при необходимости позволяет отделить первую операцию от последующих во времени и пространстве. The separation of the powder processing process into three independent operations / compaction, free heating, extrusion / makes it flexible and, if necessary, allows you to separate the first operation from the subsequent ones in time and space.

Поскольку получение прутков достигается без предварительного расплавления полимера, это снижает энергоемкость процесса по сравнению с прототипом. Способ может быть осуществлен на серийно выпускаемом оборудовании /гидравлические пресса, печи/ и требует изготовления простой оснастки /пресс-форма, контейнер, матрица плунжер/. Since the production of rods is achieved without preliminary melting of the polymer, this reduces the energy consumption of the process compared to the prototype. The method can be carried out on commercially available equipment / hydraulic presses, furnaces / and requires the manufacture of simple equipment / mold, container, matrix plunger /.

Claims

A method of manufacturing rod products from aromatic polyketone by heating polyketone and extrusion, characterized in that prior to heating, the preform is formed into cylindrical preforms at room temperature, the preform being heated in an oven to a temperature of 0.95 0.98 polyketone melting temperature and the extrusion of the heated preform is carried out in a heated container through a matrix heated to the indicated temperature with a draw ratio of 1.7 to 2.8.