способ получения гранулированного полиамида-6 из отходов поликапроамидного волокна

Формула изобретения

1. Способ получения гранулированного полиамида-6 из отходов поликапроамидного волокна путем переплавления отходов поликапроамидного волокна в аппарате полимеризационной трубе колонного типа при температуре 240-295^oС с последующим формованием жилки, охлаждением и гранулированием, отличающийся тем, что переплавление отходов осуществляют в присутствии поликапроамидного концентрата термостабилизирующих добавок или поликапроамидного концентрата смеси термостабилизирующих добавок с пигментами или красителями, причем вышеуказанные концентраты используют в количестве 0,4 2,5 мас.ч. поликапроамидного концентрата на 100 мас.ч. отходов поликапроамидного волокна.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве поликапроамидного концентрата термостабилизирующих добавок используют концентрат, содержащий следующие компоненты, мас.ч.

Поликапроамид 100

Остаточный капролактам и его олигомеры 8 14

Уксуснокислая медь 0,1 1,0

Галогенид щелочного или щелочно-земельного металла 0,35 3,5

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве капроамидного концентрата смеси термостабилизирующих добавок с пигментами или красителями используют концентрат, содержащий следующие компоненты, мас.ч.

Поликапроамид 100

Остаточный капролактам и его олигомеры 8 14

Уксуснокислая медь 0,1 1,0

Галогенид щелочного или щелочно-земельного металла 0,35 3,5

Пигмент или краситель 2 16р

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленности конструкционных термопластов и касается разработки способа получения гранулированного полиамида-6 из отходов поликапроамидного волокна.

Изобретение может быть использовано для изготовления изделий конструкционного назначения с повышенной работоспособностью при высоких температурах.

В известных способах регенерация отходов конструкционных термопластов, в т.ч. и полиамидов, осуществляется, как правило, методом экструзии из расплава в отсутствии и в присутствии тех или иных целевых добавок (термостабилизаторов, красителей, смазок и др.) [1]

Так, согласно известному техническому решению "Способ регенерации отходов нитей при производстве найлона" по заявке Великобритании [2] отходы нитей или блоков при производстве найлоновых волокон регенерируют, экструдируя из них стержни, из которых нарезают стружку, пригодную для повторной экструзии или литья под давлением с добавками неорганических или органических пигментов, наполнителей, смазок и других ингредиентов. В примерах отходы кордных нитей экструдировали с техническим углеродом для получения стружки с последующей переработкой методом литья под давлением, отходы одежных нитей и тальк экструдировали в стружку и повторно экструдировали с пигментами.

Известный способ предусматривает для его реализации дополнительную стадию изготовления экструзионным способом из отходов нейлоновых нитей и блоков стержней, потом стружки, что требует специального оборудования и значительно увеличивает трудоемкость и энергетические затраты.

Согласно техническому решению "Регенерация полиамидных отходов - экструзией расплава" по Японской заявке [3] отходы полиамидов, в т.ч. и в виде волокон, регенерируют методом экструзии, предварительно увлажняя количеством воды (6-11%) в закрытой емкости для обеспечения равномерной влажности.

При плавлении в вакууме увлажненных отходов выделяющиеся продукты удаляют из емкости, что позволяет регенерировать полиамидные отходы, чувствительные к окислению без изменения их цвета.

Практическое использование указанного технического решения ограничено тем, что регенерация полиамидных отходов предусматривает стадию их увлажнения, что требует специальной аппаратуры, а также уничтожения образующихся сточных вод, что приводит к дополнительным энергозатратам и делает указанный способ экономически не выгодным.

Кроме того, необходимым условием получения неокрашенных за счет процессов окисления регенерированных полиамидов является экструдирование в вакууме.

Ближайшим к заявляемому техническим решением является технология получения вторичной капроновой смолы [4]

Согласно прототипа способ получения гранулированного полиамида-6 состоит в переплавлении отходов поликапроамидного волокна (в виде слитков, крошки, фильерной рвани, щетины, нитей и волокна), в полимеризационной трубе, представляющей собой аппарат колонного типа, обогреваемый динилом, при температуре 240-295^oC в течение 10-12 ч. Переплавленные отходы выгружают из аппарата, формуют жилку, охлаждают и гранулируют. Однако, переплавление отходов поликапроамидного волокна согласно прототипу, приводит к существенному снижению свойств материала за счет протекания процессов деструкции. Кроме того, известным способом не решается задача одновременного окрашивания материала.

Технической задачей изобретения является разработка способа получения гранулированного полиамида-6 из отходов поликапроамидного волокна в условиях, лимитирующих процессы термоокислительной деструкции и обеспечивающих сохранение физико-механических свойств с одновременным повышением термостабильности и возможностью окрашивания материала.

Указанная задача решается тем, что гранулированный полиамид-6 из отходов поликапроамидного волокна получают путем переплавления отходов поликапроамидного волокна в аппарате полимеризационной трубе колонного типа при температуре 240-295^oC с последующим формованием жилки, охлаждением и гранулированием, причем переплавление отходов осуществляют в присутствии поликапроамидного концентрата термостабилизирующих добавок или поликапроамидного концентрата смеси термостабилизирующих добавок с пигментами или красителями, причем вышеуказанный концентрат используют в количестве 0,4-2,5 мас.ч. поликапроамидного концентрата на 100 мас.ч. отходов поликапроамидного волокна.

В качестве поликапроамидного концентрата термостабилизирующих добавок, используют концентрат, содержащий, мас.ч.

Поликапроамид 100

Остаточный капролактам и его олигомеры 8-14

Уксуснокислая медь 0,1-1,0

Галогенид щелочного или щелочноземельного металла 0,35-3,5

В качестве поликапроамидного концентрата смеси термостабилизирующих добавок с пигментами или красителями используют концентрат, содержащий следующие компоненты, мас.ч.

Поликапроамид 100

Остаточный капролактам и его олигомеры 8-14

Уксуснокислая медь 0,1-10

Галогенид щелочного или щелочноземельного металла 0,35-3,5

Пигмент или краситель 2-16

Отличительными признаками предлагаемого способа получения гранулированного полиамида-6 от прототипа является проведение процессов плавления отходов поликапроамидного волокна в условиях, лимитирующих протекание термоокислительной деструкции за счет введения добавок полиамидного концентрата, содержащего термостабилизатор или смесь термостабилизатора с пигментами или красителями определенного состава.

Поликапроамидный концентрат термостабилизирующих добавок получают в обогреваемом реакторе при перемешивании при температуре 250-260^oC и давлении 14 атм в присутствии термостабилизирующих добавок.

В качестве термостабилизатора применяют смесь уксусно-кислой меди с капролактамом и его олигомерами и галогенид щелочного или щелочноземельного металла.

Реакционную массу готовят предварительно путем введения пигментов и/или красителей в расплав полиамидообразующих соединений при перемешивании при температуре 80-90^oC. Готовый расплав поликапроамидного концентрата термостабилизирующих добавок выгружают через фильеру, охлаждают водой и гранулируют.

Как показали наши исследования, плавление отходов поликапроамидного волокна в аппарате колонного типа при температуре 240-295^oC в присутствии соизмеримых количеств индивидуальных количеств уксусно-кислой меди и галогенидов щелочных или щелочноземельных металлов или их смеси с пигментами или красителями не приводит к существенному изменению свойств материала, в то время как введение этих же добавок в виде концентрата обеспечивает улучшение физико-механических свойств и термостабильность, что позволяет использовать его в ответственных деталях конструкционного назначения. Гранулированный полиамид-6 из отходов поликапроамидного волокна согласно прототипу используется только в изделиях не конструкционного назначения.

Одновременно решается задача получения окрашенных материалов.

Гранулированный полиамид-6 из отходов поликапроамидного волокна получают в обогреваемом аппарате колонного типа при температуре 240-295^oC в присутствии указанных концентратов.

реакционную массу готовят путем смешения полиамидного концентрата с отходами введением указанной смеси в полимеризационную трубу, переплавлением при температуре 240-295^oC. Расплав отходов выгружают через фильеру, охлаждают водой и гранулируют.

Из полученного гранулята методом литья под давлением изготавливают по ГОСТ 12719-66 стандартные образцы и определяют значение ударной вязкости по Шарпи с надрезом (ГОСТ 4647-80), как наиболее информативный показатель. Термостабильность образцов оценивали по значениям ударной вязкости до и после термостарения, которое осуществляли при 170^oC в течение 2 ч.

Оценку колористических свойств образцов проводили на приборе Спектротрон A1.

Пример 1. (кг) 1000 отходов поликапроамидного волокна (100 м.ч.) смешивают с 10 (1 м.ч.) концентрата добавок (КД), содержащего 100 мас.ч. поликапроамида, 8 мас. ч. остаточного капролактама и термостабилизаторы - уксуснокислую медь и йодистый калий (состав концентрата приведен в табл.1).

Реакционную смесь загружают в обогреваемый аппарат колонного типа и переплавляют при 240^oC в течение 10 ч. Расплав переплавленных в присутствии указанного концентрата отходов выгружают через фильеру в охлаждаемую водой ванную и гранулируют.

Полученный гранулят полиамид-6 перерабатывают методом литья под давлением в стандартные образцы и определяют свойства. Данные приведены в таблице.

Пример 2. (кг) 1000 отходов поликапроамидного волокна смешивают с 10 концентрата (состав приведен в таблице). Реакционную массу загружают в обогреваемый аппарат колонного типа и переплавляют при 285^oC в течение 8 ч. Выгрузка и испытания гранулята по примеру 1. Данные приведены в таблице.

Примеры 3-13 осуществляют по примеру 1 в присутствии концентрата или без него (пример 51 по прототипу), представленном в таблице.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Во всех примерах состав концентрата дан на 100 мас.ч. отходов поликапроамида.