Способ получения поликапроамида
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИКАПРОАМИДА путем анионной полимеризации -капролактама в присутствии активатора и простого алифатического полиэфира , отличающийся тем, что, с целью, улучшения антифрякционных свойств поликапроамида, в качестве простого, алифатического TtomfjAapa используют полиалкиленокскд.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (19) (11) 4(59 С 08 С 69/18 С 08 К 5/06
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3505376/23-05 (22) 26. 10.82 (46) 30;03.85. Бюл. В 12 (72) С.И. Гончаров, В.Т. Логинов, П,Д, Дерлугян, А.С. Сухов, В.И. Могильницкий, В.В. Бражников, Р.А. Чебанов, Н.Н. Водолазов и Н.И. Иванов (53) 678.675(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР ((443893, кл. С 08 L 77/00, 1971.
2. Авторское свидетельство СССР
В 594755, кл. С 08 L 77/00, 1976.
3. Патент Швейцарии 1(583759, кл. С 08 С 69/18, 1977 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИКАПРОАМИДА путем анионной нолимеризации
E-капролактама в присутствии активатора и простого алифатического полиэфира, отличающийся тем, что, с целью. улучшения антифрикционных свойств поликапроамида, в качестве простого алифатического поли фира используют полиалкиленоксид.
147722 2
35
1 1
Изобретение относится к созданию антифрикционных материалов на основе полиамидов. получаемых методом анионной полимеризации, в частности к созданию полимерных подшипников для узлов трения, где применение жидких и консистентных смазок ограничено или недопусТимо.
Известен способ получения композиции антифрикционного назначения на основе поликапроамида методом горячего прессования (1).
Используемый полиамид в виде порошка или гранул смешивается с вводимыми наполнителями и прессуется при 260210 С на гидравлических прессах. Получаемые при этом материалы имеют неоднородное распределение наполнителя в связующем, кроме того, при указанном способе переработки наблюдаются процессы термо- и механодеструкции полимера, что приводит к ухудшению физико-механических свойств. Указанньнм способом невозможно получать крупногабаритные и толстостенные изделия.
Известен способ создания полимерной композиции на основе поликапроамида н твердых смазок. По этому методу наполнители (минеральные,металлические порошки, полимерные наполнители смешивают с гранулами полимера и .смесь формуют литьем под давлением при 220 С (2).
В известном способе достигается более равномерное распределение наполнителей в объеме изделий, однако и ему присущи отмеченные недостатки.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения полнканроамида путем анионной полимеризации E-капролактама в присутствии 0,1-1,0 мол.X активатора — моно- или полиизоцианата и
0,2-15,0 мас.X простого алифатического полиэфира — полиалкиленгликоля с мол.% массой до 100000 (3).
Недостатками этого способа являются относительно высокий коэффициент трения получаемого поликапроамида и низкая износостойкость.
Цель изобретения — улучшение антрифрикционных свойств поликапроамида.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения поликапроамида путем анионной полимеризации Е -капролактама в присутствии активатора и простого алифатического полиэфира, в качестве последнего используют полиалкиленоксид.
Полиалкиленоксид вводят в виде раствора в активаторе в количестве
0,001-1,0 мас.% от массы f --капролактама.
В качестве полиалкиленоксидов используют полипропиленоксид, полиэтиленоксид, полиоксациклобутан, политетрагидрофуран и другие с мол. массой 4,5 ° 10 — 2.10
5 6
Использование полиалкиленоксида в количестве менее 0,001 мас.X не приводит к достижению положительного эффекта, а увеличение количества полиалкиленоксида более 1,0мас.X также нецелесообразно, так как приводит к ухудшению прочностных свойств полимера.
Ввиду того,.что используемые полиалкиленоксиды не растворяются в расплаве K-капролактама, их вводят в виде раствора s активаторе (толуилендиизоцианат, Ы-ацетилкапролактам и др.). Введение полиалкиленоксидов в виде раствора ia активаторе, обеспечивает. равномерное распределение их в объеме полимера, что способствует упорядочению структуры полимера и, как следствие, повышению физико-механических свойств.
Полиалкиленоксиды склонны к разрушению при перемешивании растворов; процесс носит радикальный характер, а образующиеся радикалы способны инициировать полимеризацию других мономеров (в частности непрореагированного мономера Е -капролактама), что приводит к повышению физикомеханических характеристик поликапроамида.
Наличие полярнь1х групп и высокая гибкость макромолекул обуславливают относительно хорошую растворимость полиалкиленоксидов в воде. Поэтому небольшое содержание (0,001-1 OX) их в составе материала подшипника скольжения обеснечивает эффект гидродинамической смазки при работе его в воде или во влажной атмосфере, что приводит к снижению коэффициента трения и повышению износостойкости— с увеличением мол. массы полиалкиленгликолей (прототип) резко падает растворимость их в воде, в связи с чем между .образцом и контртелом отмЕханические свойства которого приведены в табл. 1.
Пример 2. По методике при-мера l из 1000 r (8,849 моль) Я -капролактама, 0,71 г (0,0309 моль) натрия, 2,6 г (0,0154 моль) толуилендиизоцианата и 0,1 F (0,01 вес.X) полиэтиленоксида.получают монолитный блок белого цвета. Механические свойства приведены в табл. 1.
Пример 3. По методике примера 1 из 1000 r (8,849 моль) Я -капролактама, 0,71 г (0,0309 моль) натрия, 5,5 r (0,0354 моль) Н-ацетилкапролактама, 0,5 г (0,05 вес.X) полиэтиленоксида получают монолитный блок кремового цвета. Свойства полимера приведены в табл. 1.
Пример 4. По методике примера 1 из 1000 r (8,,849 моль) f --капролактама, 0,71 F (0,0309 моль) натрия 2,6 r (0,0162 моль) гександиизоцианата и 1 г полисксациклобутана (О,1 вес.X) получают монолитный блок кремового цвета. Механические свойства полимера приведены в табл. 1.
Пример 5. По методике примера 1 из 1000 г (8,849 моль) Е-капролактама, 0,71 г (0,0309 моль) натрия, 5,5 г (0,0354 моль) ацетилкапролактама и 10 r (1 вес.X) политетрагидрофурана получают монолитный блок KpeMQBQro цвета. Свойства полимера приведены в табл.1.
Свойства поликапроамида, полученного по предлагаемому способу, в зависимости от мол. массы и количестза вводимого полиалкиленоксида, а также свойства поликапроамида, полученного согласно способу-прототипу (31, приведены в табл..2.
Как видно из представленных данных поликапроамид, полученный по предлагаемому способу, превосходит поликапроамид, полученный по прототипу, по антифрикционным свойствам (коэффициент трения ниже в 2-15 раз, износ ниже в 3,5-13,5 раз), а также по прочности на растяжение, сжатие и изгиб
3 1147722 сутствует граничный смазочный слой, что объясняет высокий коэФфициент трения и низкую износостойкость.
Технологический процесс получения чоликапроамида по предлагаемому способу заключается в следующем.
В реакторе, снабженном мешалкой и трубкой для ввода аргона расплавляют E-капролактам, нагревают расплав до 125+5 С и осуществляют его 10 осушку в течение 1-1,5 ч путем барботирования аргона. Одновременно с этим в отдельной колбе, снабженной магнитиой или механической. мешалкой растворяют выбранный простой алифа- 15 тический полиэфир в активаторе при
80,0-150 С.
B осушенный расплав.; Е -капролактама при 100 С вводят катализатор, повышают температуру до 130 С, добавля- 20 ют к реакционной массе активатор с растворенным в нем полиэфиром и тщательно перемешивают в течение 2-3 мин мешалкой. Затем формполимер выливают в предварительно нагретую до 175+5 С 25 форму и выдерживают при этой температуре в те ение 1-1,5 ч.
Пример 1. 1000 г (8,849 моль)
Я-.кaпрoлaктамa расплавляют в токе аргона, нагревают до 120 С и при gp этой температуре проводят его осушку в течение 1 ч путем барботирования аргона. В колбе нагревают 2,6 г (0,0154 моль) толуилендиизоцианата до 120 С и небольшю и порциями при тщательном перемешивании добавляют
0,01 г (0,001 вес.X) полипроишпеноксида до полного его раствереиия.
В осушенный расплав Е -капролактама при 100 С вводят 0,71 г (0,0309 моль) металлического натрия, при перемешивании нагревают до
130 С и добавляют к реакционной массе топуилендиизоцианат с растворенным в нем.полипропиленоксидом. Формполимер в течение 2-3 мин перемешивают, йагревают до 180 С и выдержи- . вают полимер при этой температуре
1,5 ч. Получают полимер, представляющий монолитный блок белого цвета, 1147722
Таблица 1
ПолиКоэффициент трения при удельной нагрузке, ИПа
Износ, мкм/км капроамид по
20 30
60 примерам
Чистый 0,28
0,22
0,18
0,14
0,1
124
0,18
0,14
0,12
0,1
0,06
70-80
20-45
10-1 5
0,13
0,11
0,1
0,9
0,04
0,09
0,08
0,06
0,02
0,08
0,06
0,05
0,03
0,02
7-8
0,09
0,07
0,05
0,03
0,01
9-11
Продолжение табл. 1
Водопоглощение, Ж
Предел прочности, ИПа
Поликопро амид по прим рам при растяжении за 24ч при изгибе максипри сжатии мальное
1,8 7
0,1-1 4,1
Чистый
90-95
91-94
0,7-0,8 3,3
92-95
0,4-0,45 2,1
0,4 2
90-92
85-91
83-89
96-106
2,1
0,45
91-97
100-110
101-108
110-112
105-110
120-150
125-151
125-155
120-145
115-132
109-121
t147722 1
З Л О О л л л л
С 3 С ) О 00
С Ъ ССЪ СЧ С Ъ ь л
С Ъ
СЧ
CO л
С Ъ
О л л
О
О л
О
Л С л л л К) СО - СЧ л
0О О СЕ О
О
Л аО О С1 л л л л
СП О Î 00
СС1 oi o
С1 00 л л
Ch CV
ОЪ
С ) л л
СЧ
00 Ch
00 т» С"Ъ 0О ССЪ л л л ° л л
00 а аО О
Л В . С 00 Л СС> тл л
О О.
00 Ch
СЧ О сСЪ С Ъ ОЪ О 00
% л Ч л л. Ю» л
00 е- 0Ь а
СЧ СЧ а» 3Г\ м» ф °
О О О o — o л л л л л л л л л л
О О О О О О О О О О
ОЪ ССЪ 00
О О О л л л л л л
О О О О О О. С Ъ О1
О л . л
О О
С Ъ
О л л
О О
CV
СЧ О л л
О О 0 И
О л л
О О ссЪ
СЧ О л л
О О сСЪ
СЧ О л л
О О
° Ю л ° Ь
О О с©
СЧ О .л л
О О 0 Л
СЧ Q л л
О О
° Ц
СЧ О л л
О О
Ф Л
СЧ О л л
О О
С 4 чл л
О О
О О л л ,О О
CV С Ч л л
О О.
СГ\ л л
О О
Ф сСЪ ССЪ Ь
О О
Ю
О
О СЧ
СЧ
Ф
О
О
4 сСЪ ССЪ
° .4 О Ф О О
О О О
O - О
М ° СЧ "
РЪ с Ъ.
Мю
D ссЪ
СЧ
О 0О
СЧ
Р 6 р р< р р
g L Э
i » g (о
5R 6
![Способ получения поликапроамида](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/604/6042702-s.jpg)
![Способ получения поликапроамида](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/604/6042703-s.jpg)
![Способ получения поликапроамида](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/604/6042704-s.jpg)
![Способ получения поликапроамида](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/604/6042705-s.jpg)
![Способ получения поликапроамида](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/604/6042706-s.jpg)