SU1111687A3 - Способ получени формованных изделий из полилауринлактама - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИЛАУРИНЛАКТАНА плавлением лaypинлaктaмa смешиванием его с катализатором, а затем с активатором , полимеризациеу при 150-200 0 отличающийс  тем, что, с целью повышени  прочности изделий, полученньй полимер отливают в нити или прутки, которые затем измельчают и измельчениьй материал формуют литьем под давлением при 220-253°С и давлении 50-100 кг/см. 2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что нити или прутки измельчают до гранул со средн1гм диаметром 2-5 мм. 3.Способ по пп. 1 и 2, о т л ичающийс  тем, что процесс осуществл ют при 240°С в задней части шнека машины дл  лить  под дав-; сл лением и при 250°С в передней части шнека машины.

Description

Изобретение относитс  к способу получени  формованных изделий из полилауринлактама. Известен ,способ получени  формованных изделий активированной анион ной полимеризацией лауринлактама, согласно которому раздельно обрабатывают два расплава лактама катализатором и активатором в атмосфере азота в каждом случае и по раздельным трубопроводам, наход щимс  под той же температурной нагрузкой, что и расплавы, подвод т к смесительному приспособлению и затем заливают в формы, причем частичные расплавы на их пути к смесительному приспособлению дл  протекани  в каждом случае поступают в систему змеевика, оформленную в виде сифон При этом получают полимер со свойствами , отличными от обычного поли капролактама СП. Недостаток этого способа состоит в том, что в начальный период времени могут быть получены пригодные дл  применени  полимерные.литьевые продукты, однако их свойства через короткий промежуток времени резко ухудшаютс . Известен способ получени  формованных изделий из полилауринлактама согласно которому к части расплава лактама, помещаемой в отдельный аппарат, при перемешивании прибавл  катализатор полимеризации при темпе ратуре вьш1е 160 и ниже 170°С и смес перемешивают, к эквивалентной части расплава лактама, помещенной другой аппарат, при перемешивании прибавл ют активатор при температуре на, несколько градусов ниже темпе ратуры первого расплава, однако в том же интервале и перемешивают; полученные таким образом расплавы при сохранении их температуры в каждом случае при прмощи шестеренча того насоса выгружают из аппаратов и через наклонные трубопроводы, кот рые имеют примерно на 1/3 большие объемные габариты, чем это соответс вует мощности насоса, подают в зону смешивани , смешивают при 170-175°С и через экструзионную головку без давлени  или при небольшом давлении разбрызгивают или льют под давлением 27. Наиболее близким к предложенному по технической с тцности и достигаемым результатам  вл етс  способ получени  формованных изделий из полилауринлактама плавлением лауринлак тама, смешением его с катализатором, а затем с активатором, полимеризацией при 150-200°С Г31. Полиуринлактамные продукты, полученные согласно известному способу 23 и 31 имеют следующие физические характеристики. Предел текучести, измеренный по ДИН 53А55, 5 около 470-520 кгс/см. Напр жение, соответствующее пределу текучести, измеренное по ДИН 53455, gs-17 - 25%. Прочность на разрыв, измеренна  по ИСО С 527, & - 630 кгс/см . Удлинение при разрыве, измеренное по ИСО R 527, а 200-350%. Модуль улругости, измеренный по ДИН 53457 п. 2.3, Е-1900022000 кгс/см. Предельное напр жение на изгиб, измеренное по ИСО S 178, S 7501000 кгс/см. Удельна  в зкость образца с надрезом , из еренна  по ДИН 53453, Qt 55-65 кгс-см/см. Твердость при вдавливании шарика, измеренна  по ДИН 53456 раздел С, 10 -1000-1050 КГС/СМ2. Сопротивление истиранию, измеренное при помощи Табег-Абразер, 158-129 мм /об-мин. Раст гивающее напр жение при зна копеременной нагрузке, измеренное по ДИН 53444, 6 /1000 (23 С/95%) 50-60 кгс/см. Модуль ползучести, измеренный по ДИН 53444,- S- /1000 ( j 20,0) 1300014000 кгс/см. Цель изобретени  - ловьтение прочности изделий из полилауринлактама . Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу получени  формованных изделий из полилаурин лактама плавлением лауринлактама, смешиванием его с катализатором, а затем с активатором, полимеризацией при 150-200 С, полученньй полимер отливают в нити или прутки, которые затем измельчают и измельченный материал формуют литьем под давлением при 220-255°С и давлении 50100 кг/см2. Нити или прутки измельчают до гранул со средним диаметром 2-5 мм. Процесс осуществл ют при 240С в задней части шнека машины дл  лить  под давлением и при 250°С в передней части шнека машины. Формованные издели  из полилаури лактама имеют следующие физические характеристики. Предел текучести, измеренный сог ласно ДИН 53455, ff 480-500 кгс/см. Напр жение, соответствующее пред лу текучести, измеренное согласно ЦИН 53455, s 28-36%. Прочность на разрыв, измеренна  согласно ИСО R 527, fr 550-670 кгс/с Удлинение на разрыве,измеренное по ИСО R 527,g 220-330%. Модуль упругости, измеренньм по ДИН 53457, л 2.3., Е 2000024000 кгс/см. Предельное напр жение при изгибе измеренное по ИСО 170, (36730920 кгс/см. Ударна  в зкость образца с надре зом, измеренна  по ДИН 53453, а t 70-84 кгс/см. Твердость при вдавливании шарика измеренна  по ДИН 53456 раздел С,10 1030-1060 кгс/см. Дл  получени  исходного материала сначала расплавл ют лауринлактам к расплаву прибавл ют катализатор. После тщательного перемешивани  в смесь ввод т активатор. При получении полилауринлактама качестве катализатора можно, в част ности, использовать металлический натрий, амид натри , лактамы щелочных металлов, безводный этанол и двуокись углерода. Прибавление катализатора к расплаву лауринлактама, последующее при бавление активатора и полимеризаци  происход т частично при посто нной температуре, целесообразно 150-200 ( оптимальна  ). Можно также эквивалентные количества лауринлактама помещать в два различных аппарата и расплавл ть при перемешивании. При поддер жании температуры ниже 170 и вьш1е 160 С В один аппарат ввод т катализатор и перемешивают. По времени раздельно с этим процессом в другом аппарате, где содержитс  эквивалент ное количество расплава лактама, пр перемешивании прибавл ют активатор при температуре, котора  на несколь ко градусов ниже температуры первог расплава, но находитс  в тех же пределах. Содержимое обоих емкостей при поддержании itx температуры в каждом случае при помощи шестеренчатого насоса выгружают из аппаратов и обоими шестеренчатыми насосами подают через трубопроводы с максимальным углом наклона к горизонтали 10° в зону смешени , причем объемные габариты трубопроводов минимально на одну треть больше размеров , соответствующих мощности насосов . В зоне смешени  материал быстро смешивают. Полимеризуемый материал непосредственно литьем под давлением формуют в нити или прутки, которые затем измельчают до гранул или крошки. Нити или крошки, например, могут быть переработаны сначала при помощи вальцев в ленты, которые затем разрезают на полосы и измельчают до гранул. Дл  измельчени  исходного полимера могут быть использованы обычные мельницы или гранулирующие машины. Гранулы могут иметь любую правильную или неправильную форму,например пр моугольное (квадратное) сечение, Предпочтительно средн   величина частиц гранул та 2-5 мм. Гранулы формы куба с длиною грани 3 мм оказались наиболее благопри тными. Гранул т полилауринлактама, образующийс  в качестве промежуточного продукта, формуют литьем под.дав лепием 50-100 кгс/см при 220-2550С. Процесс формовани  провод т в обычных машинах дл  лить  под давлением с обогреваемыми черв ком экструдера и мундштуками. Предпочтительно заднюю область черв Ка обогре вают до , переднюю область до 250°С Обогрев мундштуков составл ет предпочтительно 250°С. Получение формованных изделий из полилауринлактама можно осуществл ть следующим способом. После того, как получают продукт полимеризации из лауринлактама, его подают в полимеризуемом состо нии, целесообразно при 160-168°С, на устЗ новку дл  лить  под давлением дл  получени  нитей. Целесообразно полимеризуемый материал подавать насосом в установку, оформленную как выпускна  верхн   траверса дл  непрерьт ного формовани  литьем под давлением в нити 1ШИ прутки. Из установки дл  лить  под давлением дл  получени 

sп

нитей продукт полимеризации вывод т затем в виде ЖРЩКОГО нитеобразного материала, например жидкой полимерной нити почти круглого профил  и по полуоткрытому направл ющему :желобу подают на смесительные вальцы зазор между валками которых бесступе чато варьируетс  и устанавливаетс  в зависимости от необходимой толщины и ширины.

Лента, выход ща  из зазора между валками через ведущий желоб, разрезаетс  при прохождении через ножевые вальцы на параллельно идущие полосы, которые измельчаютс  при помощи расположенной дальп1е ножевой головки ножевых вальцев до гранул или крошки. Гранулы, благодар  квадратномт, сечению полос имеют форму кубиков. Гранулы или крошка после прохолсдени  через пылеулавливающее устройство поступают на машину дл  лить  под давлением.

Гранулированный материал формуетс  там литьем под давлением при применении обогреваемых черв ко :- экструдера и обогреваемых мундштуков с использованием давлени . При этом температура нaxoдиtc  в области 220-225°С, давление 50-100 кгс/см. Гранулы можно перерабатывать литьем под давлением в любые формованные издели .

Пример 1. Исходный материал получают по известному способу. 10 кг лауринлактама расплавл ют в атмосфере азота, расплав нагревают до 160°С и при перемешивании добавл ют к нему 3 г амида натри . Затем к смеси добавл ют при интенсивном перемешивании 10 г фенилизоцианата.

Полученный полимер сразу же отлив ЮТ в нити, которые при охлаждении затвердевают . Нити измельчают, полу- . ча  гранул т со средним диаметром частиц 3 мм. Гранулированный полимер загружают в литьевую машину и под давлением 80 кг/см формуют из.него издели  (шестерни) при 235С в задней части шнека и 250С в передней части и сопла.

Полученные издели  отличаютс  еледующ ми характеристиками: относительное удлинение материала при раст жении 32%, прочность на разрыв 660 кг/см, модуль упругости 23500 кг/см, ударна  в зкость 82 кг см/см и твердость при вдавливании шарика 1060 кг/см .

6876

Пример2. В исходном материа ле по примеру -1 в качестве катализатора используют 2,5 г безводного эталона, а в качестве активатора 2,5 г фенилизоцианата.

Полученный полимер отливают в нити и измельчают до образовани  гранул та со средним диаметром частицА мм, Гранул т загружают

Q в литьевую машину и перерабатывают под давлением 50 кг/см при в задней части шнека и 255°С в перед ней части и сопла в подшипники сколь жени .

J Полученные формованные издели  отличаютс  высокой износостойкостью и имеют следующие характеристики: относительное удлинение при раст жении 35%, прочность на разрыв

Q 670 кгс/см, модуль упругости 24000 кг/см, ударна  в зкость 80 кг см/см и твердость при вдавливании шарика 1055 кг/см.

П р и м е р 3. Исходный материал

5 получают по известному способу Г2. В каждый автоклав загружают по 20 кг чистого лауринлактама и расплавл ют при перемешивании. Затем в первый автоклав при 168°С и перемешивании загружают амид натри  в качестве катализатора в количестве 0,2 кг в расчете на лактам и смесь перемешивают в течение 25-30 мин. С задержкой на 10 мин во второй автоклав при добавл ют фенилизоцианат в качестве активатора в количестве 0,12% в расчете на лактам и перемешивают смесь в течение 15 мин при этой температуре. Затем содержимое обоих автоклавов с помощью шестеренчатых насосов подают в смеситель, в котором при 172°С происходит смешение и одновременно удал ютс  образующиес  газы.

Полученный полимер отливают в нити, которые перерабатывают в гранул т со средним диаметром частиц 3-5 мм. Гранул т загружают в литьевую машину и формуют из него ролики под давлением 100 кг/см при 220°С

в задней части шнека и в перед ней части и сопла.

Полученные формованные издели  отличаютс  высокой износостойкостью и имеют следующие характеристики:

относительное удлинение при раст жении 34%, прочность на разрыв 660 кг/см, модуль упругости 23500 кг./см , ударна  в зкость . 7 84 кГСм/см и твердость при вдавлизании шарика 1060 кг/см. П р и м е р 4. Исходный материал получают аналогично примеру 3. Полимерный материал отливают в нити , охлаждают их с одновременным отверждением и измельчают до гранул со средним диаметром частиц 2-5 мм ;Гранулированный материал загружают в машину дл  лить  под давлением и формуют из него шестерни при температуре в задней области шнека Напр жение, соответствуш .щее пределу текучести Прочность на разрыв Удлинение на разрыв Модуль упруго.сти, Е Предельное напр жение на изгиб Ударна  в зкость образца с надрезом Твердость при вдавливании шарика 10 Температура разрушени  в атмосфере Температура плавлени  Коэффициент линейного расширени  Коэффициент теплопроводности , Температурные пределы,°С Изделие имеет высокий предел текучести,.прочность при разрьгее, высокий модуль упругости, хорошую ударную в зкость образца с надрезом (ДИН 53455), (ИСО 1 527), (ИСО К 527), (ДИН 53457, п. 2.3) (ИСО R 178) (ДИН 53453), (ДИН 53456 раздел С), (в зависимост от рецептуры ( ВИКАТ в ДИН 53460), (при -60 до ), 10 / ккал/МЧ град до нескольких часов до 4 мес цев годы 8 J. , а в передней области шнека и сопла 250°С под давлением 50 кг/см, Полученные формованные издели  имеют следующие свойства: относитель ное удлинение при раст жении 36%j прочность при разрыве 660 кг/см, модуль эластичности 24000 кг/см, ударна  в зкость 83 кг см/см и твердость по вдпавливанию шарика 1060 кг/см Ниже приведены механические и термические свойства материала, полученного согласно предложенному способу. -ч 28-36 550-670 см 220-330 20000-2400С см 730-920 см см 1030-1060 см 200-260 194 0,3-0,5 0,24 и твердость при вдавливании шарика с хорошим напр жением, соответствующим пределу текучести, удлинением при разрьше и предельным напр жением

9I

изгиба при незначительной усадке материала , формованные издели  из полилауринлактама характеризуютс  высоким пределом прочности на сжати

Дл  проведени  испытаний на сжатие примен ют вз тые в качестве опытных образцов п ть кубиков, выполненных из изготовленного согласно изобретению формовочного издели  из полилауринлактама с длиною грани 25-мм, которые испытывают на универсальной испытательной машине 200 кМ при вьщерживании климатических условий 23°С, 50% относительной влажности и скорости формовани  литьем под давлением 2,0 мм/мин. В табл. 1 приведены результаты испы .тани  на сжатие.

В результате испытаний на сжатие образцов не установлено ни одного выхода из стро  или разрушени  во врем  испытаний и после них. Испытани  заканчивались при .силе сжати  60лМ или при напр жении сжати  около 96 N /мм.

Новые формованные издели  из полилауринлактама отличаютс  также большой стойкостью к действию облучени  высокой энергией. Установлено , что механические свойства предлагаемого изобретени  полилаурилактамного материала улучшаютс 

10

1687

при облучении высокой энергией. Так, образцы 2-4 подвергают облучению Ji-лучами при дозе соответственно, Дж/кг: 40-10 ; 100-10 ; 200-ЮЧ

Облученные образцы 2-4, а также необлученный сравнительный образец испытьгоают определ   механические свойства, полученные результаты приведены в табл. 2.

Преимущество предлагаемого способа по сравнению с известным определ етс  свойствами полученных с его помощью формованньтх изделий (относительное удлинение при раст жении 28-36% прочность на разрыв 550-670 кг/см ; модуль упругости 20000-24000 кг/см2; ударна  в зкость 70-84 кг см/см 5 твердость при вдавлинвании шарика 10301060 кг/см), которые по своим фактическим характеристикам значительно превосход т материалы, изготовленные по известному способу (относительное удлинение при раст жении 17-25%J прочность на разрьш 500-630 кг/см ; модуль упругости 19000-22000 кг/см ударна  в зкость 55-65 кг см/см, твердость при вдавливании,шарика 1000-1050 кг/см

Таким образом, издели  полученные по предложенному способу, обладают более высокой прочностью.

45,76

17,01 45,23 15,95 49,58 17,44 50,60 17,21 46,73 17,68 47,58 17,06

реднее

2,71 2,91 2,91 2,95 2,91 2,80

Испытание на твердость Шору (ДИН 53505)

Предел прочности при разрьше при

пределе текучести (ДИН 53455), Н/мм

Удлинение при пределе текучести

(ДИН 53445),%

Прочность на разрыв (ДИН 53445), Н/мм Разрывное удлинение (ДИН 53445), % Модуль упругости при изгибе (ДИН 53452),

Таблица 2

72 54

71 55

14 53 14

18 55 18

Claims (3)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИЛАУРИНЛАКТАМА плавлением лауринлактама,смешиванием его с катализатором, а затем с активатором, полимеризацией при 150-200⁶С отличающийся тем, что, с целью повышения прочности изделий, полученный полимер отливают в нити или прутки, которые затем измельчают и измельченный материал формуют литьем под давлением при 220-255°С и давлении 50-100 кг/см².

2. Способ поп. 1, отличающийся тем, что нити или прутки измельчают до гранул со средним диаметром 2-5 мм.

3. Способ по пп. 1 и 2’, о т л ичающийся тем, что процесс осуществляют при 240°С в задней части шнека машины для литья под дав-т лением и при 250°С в передней части шнека машины.

SU ,1111687

1 1111