3) Переработка полиамидов. Модификация полиамидов.

Переработка полиамидов

ПА перерабатывают в изделия различными методами. Наиболее распространенными из них являются литье под дав­лением, экструзия, центробежное литье.

Для получения высококачественных изделий необходима тщательная сушка ПА. ПА высушивают обычно в вакуум-сушилках при 80—100 °С в тонком слое до содержания влаги не более 0,1%.

Для переработки ПА применяют литьевые машины с предпластикатором. Необходимость предварительной пласти­кации объясняется рядом причин: низкой теплопроводностью ПА, высокой температурой плавления, узкими интерва­лами температур плавления и разложения. В предпластикаторе происходит гомогенизация, литьевой массы, после чего она впрыскивается в форму. Изделия, отлитые из предварительно пластицированой массы, имеют более высокую степень кри­сталличности, меньшие внутренние напряжения, повышенную механическую прочность.

ПА имеют низкую вязкость расплава (в среднем 2∙10²—4∙10² Па∙с), поэтому они хорошо заполняют формы слож­ной конфигурации. Однако вследствие низкой вязкости часть расплава может преждевременно вытекать из сопла, что вызы­вает необходимость применения специальных запорных уст­ройств.

Температуру в материальном цилиндре литьевой машины поддерживают на 20—40 °С выше температуры плавления по­лимера, но в каждом случае ее подбирают опытным путем в зависимости от размеров и формы изделия.

При переработке полиамидов необходимо применять высо­кие скорости литья, поскольку эти полимеры имеют небольшой температурный интервал перехода из расплава в твердое состоя­ние (в противном случае материал может затвердеть, не запол­нив форму). Большое, значение имеет расположение литников и правильная конструкция формы, в которой должна быть учте­на усадка (для ПА она колеблется от 1 до 2,5%).

Методом экструзии перерабатывают ПА с более вы­сокой молекулярной массой. Профильные изделия из ПА— ленты, листы, трубы, шланги, пленки и другие — изготов­ляют на экструзионных машинах со специальной конструкцией шнека.

Полиамидные пленки изготавливают из расплава, который выдавливают после повторного плавления крошки или непосредственно из поликонденсационного автоклава через фильеру с определенной шириной щели. Полимер в виде полотна поступа­ет на охлаждающий барабан, а затем в ширительную машину, где происходит растяжение пленки приблизительно в 4 раза, ее ориентация и упрочнение.

Центробежным литьем изготавливают изделия сравнитель­но больших размеров, например зубчатые колеса. Расплав по­лимера поступает в форму, которая представляет собой камеру, Эращающуюся с частотой 1200—5000 об/мин.

Методы прессования, спекания и вальцевания используются при переработке ПА в меньшей степени. При прессова­нии ПА очень трудно получить изделия толщиной бо­лее 3—5 мм, так как возможно образование спекшихся частиц внутри изделий. Поэтому прессование применяется практически только для изготовления тонких плит.

Для получения изделий или покрытий методом спекания сначала формуют изделие из порошка на холоду, а затем про­гревают в масле под вакуумом или в защитной атмосфере. Де­тали, изготовленные таким образом, не имеют внутренних на­пряжений и отличаются очень высокой стойкостью к истиранию.

ПА покрытия наносят методом вибровихревого напыления, а покрытия на ткани, пленки и неметаллические по­верхности— поливом растворов. Перспективным методом нане­сения покрытий является погружение подогретых деталей в «ки­пящий» слой из полиамидного порошка с последующим сплав­лением частиц на поверхности в однородную пленку. «Кипя­щий» слой создается пропусканием инертного газа через порошок.

На вальцах перерабатывают только пластифицированные смешанные ПА. Однородные ПА не вальцуют, так как они имеют малую пластичность и разлагаются при тем­пературе вальцевания.

Переработка ПА в изделия из расплава осуществля­ется при высоких температурах, давлениях и в пресс-формах, иногда довольно сложных в изготовлении. Этим методом нельзя получать крупногабаритных изделий, так как при охлаждении расплава появляются внутренние напряжения, вызывающие иногда, растрескивание материала. Для поли-ε-капроамида эти недостатки удалось в некоторой степени устранить, используя метод скоростной полиме-ции ε -капролактама по которому формование изделия происходит не в результате охлаждения расплава, а в результате полимеризации ε -капро­лактама и кристаллизации образующегося полимера. Такой спо­соб получил название химического формования.

Модифицированные полиамиды

Одним из наиболее распространенных способов модификации свойств полиамидов является синтез сополимеров. Выпускается широкий ассортимент сополимеров ПА (полиамиды 68, 54, 548, 42/10 и др.), сочетающих комплекс таких ценных свойств, как эластичность, износостойкость, механическая проч­ность, адгезионные свойства и др.

ТЕХ СХЕМА РИСУНОК№46

получения одного из сополимеров — полиамида 54.

В реактор поликонденсадии 1 загружают соль АГ и ε -капролактам и при непрерывном перемешивании в токе азота (содержание 0₂ не более 0,05%) повышают температуру до 240—260 °С. В процессе поликонденсации выделя­ется вода, пары которой, выходя из реактора, увлекают с собой пары ε -кап­ролактама.

В трубчатом дефлегматоре 2 лактам конденсируется и стекает обратно в реактор. По окончании процесса поликонденсации расплавленный полимер проходит через фильтр 10 ив виде ленты поступает в охлаждающую ванну 7. Далее ленту подают в резательный станок 8 для получения крошки. (В ре­зательный станок подают также горячий воздух из калорифера для осушки крошки.) Готовый полимер поступает на упаковку.

Степень кристалличности сополиамидов меньше, чем гомополимеров, они плавятся при более низких температурах и имеют лучшую растворимость в слабополярных растворителях.

Растворы сополиамидов в водно-спиртовых смесях или других растворителях применяют в качестве клеев для склеивания полиамидных пленок или изделий из полиамидов, а также для производства ПА пленок методом полива.

Другой важный способ модификации полиамидов — получе­ние гидроксиметиллолиамидов:

В зависимости от типа исходного полиамида и степени заме­щения можно получить гидроксиметилполиамиды с различными свойствами. Однако все они сохраняют характерные для поли­амидов стойкость к ароматическим и хлорированным углеводо­родам, маслам, жирам, плесени, бактериям, высокие механические показатели и одновременно приобретают высокую адгезию ко многим материалам благодаря наличию полярных гидро- ксиметильных групп.

Гидроксиметилполиамиды — термореактивные олигомеры, способные при нагревании до 150—200 °С или в присутствии кислотных катализаторов при комнатной температуре- перехо­дить в неплавкое и нерастворимое состояние. На их основе раз­работано несколько марок клеев СПФЭ2/10, МПФ-1.

Полиамиды можно модифицировать эпоксидными олигомерами. При этом аминогруппы полиамидов взаимодействуют с глицидными группами эпоксидных олигомеров с образованием линейных или трехмерных блок-сополимеров. Однако эту реак­цию обычно используют для отверждения эпоксидных олигомеров низкомолекулярными полиамидами, полученными из полиаминов (этилендиамина, диэтилентриамина, триэтилентетрамина и др.) и ди- и тримеризованных ненасыщенных жирных кис­лот льняного, соевого и тунгового масел. Получаемые олигоме­ры известны под названием «олигоамиды».

БИЛЕТ №11