Патент на изобретение №2260014

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИАМИДА

(57) Реферат:

Изобретение относится к способу получения полиамида, который может быть использован в качестве конструкционного материала. Полиамид получают путем сополимеризации -капролактама и выбранного из группы диизоцианатов 1,6-гексаметилендиизоцианата или форполимера уретанового СКУ-ПФЛ-100 при массовом соотношении (95-90):(5-10) в присутствии катализатора и активатора. В качестве катализатора используют Na-соли -капролактама, в качестве активатора – 2,4-толуилендиизоцианат. Процесс проводят при температуре (180±5)°С до исчерпания лактамных циклов, а затем нагревают реакционную массу в течение 2 часов. Изобретение позволяет получить полиамиды с повышенными значениями разрушающего напряжения, а также позволяет расширить арсенал способов, позволяющих получать полиамиды с различными физико-механическими свойствами. 2 табл.

Изобретение относится к способу получения полиамида, который может быть использован в качестве конструкционного материала.

Известен способ получения полиамида путем полимеризации мономера -капролактама в присутствии Na-соли -капролактама и активатора 2,4-толуилендиизоцианата при нагревании, процесс ведут в растворе или в расплаве при 160-220°С в течении 1-1,5 часов, см. Пик И.Ш., Азерский С.А. Технология пластических масс. М.: «Высшая школа», 1975, с.290-291.

Недостатком является то, что полиамиды, полученные по известному способу, имеют высокую температуру плавления, что удорожает их переработку.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения полиамида путем сополимеризации -капролактама и выбранного из группы диизоцианатов 1,6-гексаметилендиизоцианата, или форполимера уретанового СКУ-ПФЛ-100, или 4,4′-дифенилметандиизоцианата в присутствии катализатора Na-соли -капролактама и активатора 2,4-толуилендиизоцианата при массовом соотношении -капролактама и диизоцианата (95-70):(5-30) соответственно при температуре (180±5)°С, процесс ведут до исчерпания лактамных циклов, см. патент RU №2218360, МПК 7 C 08 G 69/18, 2003.

Недостатком является то, что полиамиды, полученные по известному способу, имеют недостаточное значение разрушающего напряжения.

Задачей изобретения является расширение арсенала способов, позволяющих получать полиамиды с различными физико-механическими свойствами, в том числе и с повышенными значениями разрушающего напряжения.

Техническая задача решается способом получения полиамида путем сополимеризации -капролактама и выбранного из группы диизоцианатов 1,6-гексаметилендиизоцианата или форполимера уретанового СКУ-ПФЛ-100 при массовом соотношении (95-90):(5-10) соответственно в присутствии катализатора Na-соль -капролактама и активатора 2,4-толуилендиизоцианата при температуре (180±5)°С до исчерпания лактамных циклов, в котором после исчерпания лактамных циклов ведут нагрев реакционной массы в течение 2 часов.

Решение технической задачи позволяет расширить арсенал способов, позволяющих получать полиамиды с различными физико-механическими свойствами, в том числе и с повышенным значением разрушающего напряжения до 131%.

Вещества, используемые в способе:

-капролактам, ГОСТ 7850-86;

Na-соль -капролактама. Продукт взаимодействия Na с -капролактамом при мольном соотношении (0,25:1) соответственно; 2,4-толуилендиизоцианат, ТУ 113-38-95-90;

4,4′-дифенилметандиизоцианат, ТУ 113-38-176-90;

1,6-гексаметилендиизоцианат, ТУ 113-03-332-79;

форполимер уретановый СКУ-ПФЛ-100, ТУ 38-103-137-78.

Данное изобретение иллюстрируются следующими примерами конкретного выполнения:

Пример 1.

В емкость, снабженную обратным холодильником и мешалкой, загружают 95 г (95 мас.%) -капролактама и 1 г (1 мас.% от общей загрузки) катализатора Na-соли -капролактама, расплавляют при температуре 80-90°С в токе инертного газа (аргон), после чего при перемешивании добавляют 5 г (5 мас.%) 1,6-гексаметилендиизоцианата и активатора – 2,4-толуилендиизоцианата в количестве 1 г (1 мас.% от общей загрузки). Температуру поднимают до (180±5)°С и процесс ведут при указанной температуре до исчерпания лактамных циклов. После чего ведут нагрев реакционной массы в течение 2 часов.

Пример 2.

В емкость, снабженную обратным холодильником и мешалкой, загружают 90 г (90 мас.%) -капролактама и 1 г (1 мас.% от общей загрузки) катализатора Na-соли -капролактама, расплавляют при температуре 80-90°С в токе инертного газа (аргона), после чего при перемешивании добавляют 10 г (10 мас.%) 1,6-гексаметилендиизоцианата и активатора – 2,4-толуилендиизоцианата в количестве 1 г (1 мас.% от общей загрузки). Температуру поднимают до (180±5)°С и процесс ведут при указанной температуре до исчерпания лактамных циклов. После чего ведут нагрев реакционной массы в течение 2 часов.

Пример 3.

В емкость, снабженную обратным холодильником и мешалкой, загружают 95 г (95 мас.%) -капролактама и 1 г (1 мас.% от общей загрузки) катализатора Na-соли -капролактама, расплавляют при температуре 80-90°С в токе инертного газа (аргона), после чего при перемешивании добавляют 5 г (5 мас.%) форполимера уретанового СКУ-ПФЛ-100 и активатора – 2,4-толуилендиизоцианата в количестве 1 г (1 мас.% от общей загрузки). Температуру поднимают до (180±5)°С и процесс ведут при указанной температуре до исчерпания лактамных циклов. После чего ведут нагрев реакционной массы в течение 2 часов.

Пример 4.

В емкость, снабженную обратным холодильником и мешалкой, загружают 90 г (90 мас.%) -капролактама и 1 г (1 мас.% от общей загрузки) катализатора Na-соли -капролактама, расплавляют при температуре 80-90°С в токе инертного газа (аргона), после чего при перемешивании добавляют 10 г (10 мас.%) форполимера уретанового СКУ-ПФЛ-100 и активатора – 2,4-толуилендиизоцианата в количестве 1 г (1 мас.% от общей загрузки). Температуру поднимают до (180±5)°С и процесс ведут при указанной температуре до исчерпания лактамных циклов. После чего ведут нагрев реакционной массы в течение 2 часов.

Соотношения компонентов по примерам конкретного выполнения и физико-механические показатели приведены в таблице 1, в таблице 2 приведены данные по прототипу.

Таблица 1.
По заявляемому объекту
№ примера	Массовое соотношение -КЛ:диизоцианат	Траз., °С	, МПа	, %
1	95:5	180	55,7	305
2	90:10	165	66,7	310
3	95:5	202	43,3	324
4	90:10	203	48,0	354

Таблица 2.
По прототипу
№ примера	Массовое соотношение -КЛ:диизоцианат	Траз., °С	, МПа	, %
1	95:5	180	50,7	305
2	90:10	165	46,7	310
3	95:5	212	40,1	98.3
4	90:10	206	39,8	165
5	95:5	185	28,0	238
6	90:10	148	21,0	243

Примечание:

По 1 и 2 примерам в качестве диизоцианата берут 1,6-гексаметилендиизоцианат;

По 3 и 4 примерам в качестве диизоцианата берут форполимер уретановый – СКУ-ПФЛ-100;

По 5 и 6 примерам в качестве диизоцианата берут 4,4′-дифенилметандиизоцианат.

Температуру размягчения (Т_раз.) полученных сополимеров определяют методом термомеханического анализа.

Физико-механические испытания: разрушающее напряжение (, МПа) и относительное удлинение (, %) проводят по ГОСТ 11262-80.

Как видно из примеров конкретного выполнения, заявляемый способ позволяет получить сополимеры с повышенным значением разрушающего напряжения (43,3-66,7 МПа) по сравнению с прототипом (21,0-50,7 МПа), не увеличивая при этом температуру размягчения, что не удорожает их переработку.

Таким образом, заявляемый объект расширяет арсенал способов, позволяющих получать полиамиды с повышенным значением разрушающего напряжения.

Формула изобретения

Способ получения полиамида путем сополимеризации -капролактама и выбранного из группы диизоцианатов 1,6-гексаметилендиизоцианата или форполимера уретанового СКУ-ПФЛ-100 при массовом соотношении (95-90):(5-10) соответственно в присутствии катализатора Na-соль -капролактама и активатора – 2,4-толуилендиизоцианата при температуре (180±5)°С до исчерпания лактамных циклов, отличающийся тем, что после исчерпания лактамных циклов ведут нагрев реакционной массы в течение 2 ч.