Полиамид в чем растворяется
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Растворимость полиамидов уменьшается с увеличением числа метиленовых групп в цепи, а также с увеличением молекулярного веса. Смешанные полиамиды отличаются лучшей растворимостью. [1]
Растворимость полиамидов обычно повышается при уменьшении содержания метиленовых групп. [2]
Растворимость полиамидов уменьшается с увеличением числа метиленовых групп в цепи, а также с увеличением молекулярного веса. Смешанные полиамиды отличаются лучшей растворимостью. [4]
Для повышения растворимости полиамидов их иногда подвергают различным модификациям. [7]
Изменение соотношения между числом метиленовых и амид-ных групп не влияет на растворимость полиамида ( при сохранении регулярной структуры), но значительно влияет на его-температуру плавления. [12]
Изменение соотношения между числом метиленовых и амидных групп не влияет на растворимость полиамида ( при сохранении регулярной структуры), но значительно влияет на его температуру плавления. [13]
Изменение соотношения между числом метиленовых и амнд-ных групп не влияет на растворимость полиамида ( при сохранении регулярной структуры), но значительно влияет на его температуру плавления. [14]
Резкое повышение растворимости полиамидов, получаемых сополикон-денсацией, по сравнению с растворимостью полиамидов капрон и анид является одним из немногих примеров в физико-химии полимеров, когда различная растворимость определяется не различиями в молекулярном весе и химическом составе, а только нарушением регулярности строения макромолекул полимера. [15]
Из всего многообразия полиамидов наибольшее промышленное значение имеют:
PA 6 – Полиамид 6, поликапроамид, капрон;
PA 66 – Полиамид 66, полигексаметиленадипамид;
PA 610 – Полиамид 610, полигексаметиленсебацинамид;
PA 612 – Полиамид 612;
PA 11 – Полиамид 11, полиундеканамид;
PA 12 – Полиамид 12, полидодеканамид;
PA 46 – Полиамид 46;
PA 69 – Полиамид 69;
PA 6/66 (PA 6.66) – Полиамид 6/66 (сополимер);
PA 6/66/610 – Полиамид 6/66/610 (сополимер).
Широкое применение находят и стеклонаполненные полиамиды, представляющие собой композиционные материалы, состоящие из полиамидов, наполненных короткими отрезками комплексных стеклянных нитей, выпускаемые в виде гранул неправильной цилиндрической формы.
В зависимости от марки применяемого полиамида и длины стеклянной нити в грануле, стеклонаполненные полиамиды выпускаются следующих марок:
ПА 6-СВ-30, ПА 6-12-КС, ПА 6-210-КС, ПА 6-211-КС, ПА 6-130-КС
Обозначение марок стеклонаполненных полиамидов состоит из:
наименование материала «полиамид» – ПА;
краткого цифрового обозначения марки исходного полиамида: 6, 6-210, 6-211, 6-130, 6-12;
КС (ДС) – условное обозначение длины гранулы: КС – до 5 мм, ДС – от 5 до 7,5 мм;
СВ-30 – процентное содержание наполнителя.
При выпуске модифицированного материала тип модификатора указывается в скобках после обозначения марки.
Пример условного обозначения полиамида стеклонаполненного первого сорта на основе полиамида марки 6-210 наполненного короткими отрезками стеклянных нитей: Полиамид Стеклонаполненный ПА6-210-КС, СОРТ 1.
Растворитель и способ переработки поликетона и/или полиамида с его использованием (варианты)
Владельцы патента RU 2738836:
Изобретение относится к области физической химии высокомолекулярных соединений, конкретно к рецептурам смесевых растворителей для алифатического поликетона и влагостойкого полиамида, способу их растворения и переработки через растворы и может быть использовано для получения полимерных пленок, мембран, волокон и других изделий для применения в различных отраслях народного хозяйства.
Одним из основных способов переработки полимеров является переработка через растворы. Этот способ позволяет получать полимерные мембраны, предназначенные для газоразделения, диализа, мембранной дистилляции, нано-, ультра- и микрофильтрации, а также формовать полимерное волокно сухим, мокрым или сухо-мокрым методом и с помощью электроспиннинга.
Для ряда промышленных применений к материалу волокон и мембран могут предъявляться высокие требования к химической стойкости в различных средах. Круг химически стойких полимеров ограничен, и их химическая стойкость оборачивается их нерастворимостью практически во всех известных жидкостях.
Известно, что поликетон (US 3689460 A) и полиамид (Fina L. J., Yu Н. Н. // J. Polym. Sci. В. 1992. V. 30. P. 1073; Lanska В., Bohdanecký M., Šebenda J., Tuzar, Z. // Eur. Polym. J. 1978. V. 14. P. 807) растворяются в м-крезоле.
Однако недостатком использования м-крезола является его высокая токсичность. На практике его используют только для определения характеристической вязкости полимеров.
Кроме того известно, что поликетон (US 4804472 A) и полиамид (Stephens J. S., Chase D. В., Rabolt J. F. // Macromolecules. 2004. V. 37. P. 877) растворимы в 1,1,1,3,3,3-гексафторизопропаноле. Данный растворитель не производится в промышленных масштабах, очень дорог, горюч, токсичен и вызывает коррозию металла.
В качестве растворителя для поликетона были предложены высококонцентрированные водные и метанольные растворы хлорида, бромида и иодида цинка (US 5929150 A), а также иодида, бромида и роданида лития (US 5977231 А).
Недостатками данных изобретений являются высокое коррозийное действие водных растворов солей, токсичность метанола, невозможность получать изделия из данных растворов их сушкой, а также сложность извлечения солей из отработанных формовочных растворов для их регенерации.
Известно применение этанола для растворения поликетона и/или полиамида в составе печатной краски, где получают раствор в этаноле полученных спирторастворимой полиамидной смолы заданного состава и спирторастворимой поликетоновой смолы заданного состава (патент CN 102585601, кл. МПК C09D 11/102, опубл. 18.07.2012). Этот патент выбран в качестве прототипа для растворителя.
Однако этанол пригоден только для растворения отдельно полученных особым образом спирторастворимых полимеров заданного состава, и не будет являться растворителем для получаемых в промышленности полиамидов и поликетонов, которые могут быть переработаны в такие изделия, как пленки и волокна.
Недостатком использования трифторуксусной кислоты является ее высокая стоимость, сильное коррозионное воздействие на металлы и пластики, а также высокая токсичность трифторуксусной кислоты и хлористого метилена при его высокой летучести.
Задача изобретения заключается в разработке нетоксичного дешевого смесевого растворителя, пригодного для растворения поликетона и/или полиамида и дальнейшей их переработки с его использованием в полезные изделия.
Поставленная задача также решается тем, что предложен способ переработки полимера путем растворения его в растворителе, формования полученного полимерного раствора и удаления растворителя с получением целевого полимерного продукта, в котором в качестве полимера используют полиундеканамид и/или полидодеканамид, и/или поликетон, который растворяют в заявленном растворителе с получением полимерного раствора при следующем соотношении компонентов, % мас.:
указанное формование осуществляют выливанием полимерного раствора на подложку из фторопласта, удаление растворителя сушкой при температуре 140-160°С в течение 6 ч, а в качестве полимерного продукта получают тонкослойную пленку.
Поставленная задача также решается тем, что предложен способ переработки полимера путем растворения его в растворителе, формования полученного полимерного раствора и удаления растворителя с получением целевого полимерного продукта, в котором в качестве полимера используют полиундеканамид и/или полидодеканамид, и/или поликетон, который растворяют в заявленном растворителе с получением полимерного раствора при следующем соотношении компонентов, % мас.:
указанное формование осуществляют помещением полимерного раствора между двумя пленками из полиэтилентерефталата с расположенным между ними полиэфирным нетканым полотном и опусканием в осадительную ванну с ацетоном, а в качестве полимерного продукта получают композиционную мембрану.
Поставленная задача также решается тем, что предложен способ переработки полимера путем растворения его в растворителе, формования полученного полимерного раствора и удаления растворителя с получением целевого полимерного продукта, в котором в качестве полимера используют полиундеканамид и/или полидодеканамид, и/или поликетон, который растворяют в заявленном растворителе с получением полимерного раствора при следующем соотношении компонентов, % мас.:
указанное формование осуществляют выдавливанием полимерного раствора в осадительную ванну с ацетоном через формирующее устройство, а в качестве полимерного продукта получают волокно.
Удаление растворителя из полимерного раствора для получения мембраны или волокна осуществляют путем испарения или экстракции.
Бензиловый спирт является слабой кислотой, не являющейся растворителем как для поликетона, так и для полиамида из-за слабых протонодонорных свойств. Однако сочетание бензилового спирта с сорастворителем, характеризующимся высоким уровнем межмолекулярных дисперсионных взаимодействий, усиливает растворяющую способность бензилового спирта по отношению к указанным полимерам, что не является очевидным.
Согласно предлагаемому изобретению в качестве сорастворителя используют диметилсульфоксид (дисперсионный параметр растворимости Хансена равен 18.4 МПа 0.5 ), тетралин (19.6 МПа 0.5 ), альфа-бромнафталин (20.3 МПа 0.5 ), сульфолан (18.0 МПа 0.5 ), 2-пирролидон (19.4 МПа 0.5 ), этиленкарбонат (19.4 МПа 0.5 ), циклогексанол (17.4 МПа 0.5 ), N-метилацетамид (16.9 МПа 0.5 ) или любое другое соединение с дисперсионным параметром растворимости Хансена не менее 16.5 МПа 0.5 или смесь таких соединений.
Технический результат, который может быть получен от использования предлагаемого изобретения, заключается в расширении способов переработки поликетона и полиамида, снижении токсичности и вязкости их растворов, возможности их совместной переработки.
Нижеперечисленные примеры иллюстрируют предлагаемое техническое решение.
Растворитель для поликетона и полиамида может быть получен при смешении бензилового спирта с сорастворителем, характеризующимся высокой энергией дисперсионных межмолекулярных взаимодействий. При этом сорастворитель может быть как полярным, таким как 2-пирролидон (Примеры 1 и 2), диметилсульфоксид (Примеры 3 и 4), циклогексанол (Пример 5), формамид (Пример 6), Т-метилацетамид (Пример 7) или этиленкарбонат (Пример 8), так и неполярным, например, тетралин (Примеры 9 и 10) или альфа-бромнафталин (Примеры 11 и 12).
Доли бензилового спирта и сорастворителя в составе растворителя для поликетона и полиамида не обязательно должны быть равными: растворимость полимеров сохраняется при варьировании соотношения этих компонентов в достаточно широких пределах (Примеры 13 и 14).
Кроме того, в качестве сорастворителя возможно использование смеси жидкостей (Примеры 15 и 16).
Полученный таким образом растворитель способен не только растворять полиамид (Примеры 1, 3, 5, 7, 9, 11, 16) и поликетон (Примеры 2, 4, 6, 8, 10, 12-15) по отдельности, но и дает возможность их совместной переработки (Пример 17).
Из растворов возможно получение изделий, например, пленок (Пример 2, 5, 6) и волокна (Пример 9).
Для получения растворителя в стеклянную емкость помещают 0.5 г бензилового спирта и 0.5 г 2-пирролидона и проводят их смешение взбалтыванием емкости в течение 5 с при 25°С. Затем добавляют 0.02 г полиамида (полидодеканамида) и нагревают емкость до 140°C с целью интенсификации процесса растворения.
Спустя 20 мин образуется прозрачный раствор, сохраняющий гомогенность при охлаждении до 25°С.
Для получения растворителя в стеклянную емкость помещают 4.75 г бензилового спирта и 4.75 г 2-пирролидона и проводят их смешение взбалтыванием емкости в течение 10 с при 25°С. Затем к растворителю добавляют 0.5 г поликетона (сополимера монооксида углерода, этилена и пропилена) для получения 5 мас. %-ного полимерного раствора и нагревают емкость до 180°C с целью интенсификации процесса растворения.
Спустя 40 мин образуется прозрачный раствор, переходящий в гель при охлаждении до 25°С. От образца берут пробу и измеряют ее вязкость (Таблица 1).
Остаток раствора выливают на подложку из фторопласта и сушат при 160°С в течение 6 ч; в результате образуется тонкослойная полимерная пленка.
Для получения растворителя в стеклянную емкость помещают 0.5 г бензилового спирта и 0.5 г диметилсульфоксида и проводят их смешение взбалтыванием емкости в течение 5 с при 25°С. Затем добавляют 0.02 г полиамида и нагревают емкость до 140°C с целью интенсификации процесса растворения.
Спустя 20 мин образуется прозрачный раствор, переходящий в прозрачный гель при охлаждении до 25°С.
Для получения растворителя в стеклянную емкость помещают 0.5 г бензилового спирта и 0.5 г диметилсульфоксида и проводят их смешение взбалтыванием емкости в течение 5 с при 25°С. Затем добавляют 0.02 г поликетона и нагревают емкость до 180°C с целью интенсификации процесса растворения.
Спустя 40 мин образуется прозрачный раствор, сохраняющий гомогенность при охлаждении до 25°С.
Для получения растворителя в стеклянную емкость помещают 4.75 г бензилового спирта и 4.75 г циклогексанола и проводят их смешение взбалтыванием емкости в течение 10 с при 25°С. Затем к растворителю добавляют 0.5 г полиамида для получения 5 мас. %-ного полимерного раствора и нагревают емкость до 140°C с целью интенсификации процесса растворения.
Спустя 40 мин образуется прозрачный раствор, переходящий в гель при охлаждении до 25°С. От образца берут пробу и измеряют ее вязкость (Таблица 1).
Остаток раствора выливают на подложку из фторопласта и сушат при 140°С в течение 6 ч; в результате образуется тонкослойная полимерная пленка.
Для получения растворителя в стеклянную емкость помещают 4.75 г бензилового спирта и 4.75 г формамида и проводят их смешение взбалтыванием емкости в течение 10 с при 25°С. Затем к растворителю добавляют 0.5 г поликетона для получения 5 мас. %-ного полимерного раствора и нагревают емкость до 180°C с целью интенсификации процесса растворения.
Спустя 40 мин образуется прозрачный раствор, сохраняющий гомогенность при охлаждении до 25°С. От раствора берут пробу и измеряют ее вязкость (Таблица 1).
Остаток раствора помещают между двумя пленками из полиэтилентерефталата с расположенным между ними полиэфирным нетканым полотном и опускают в осадительную ванну с ацетоном; в результате образуется композиционная мембрана.
Для получения растворителя в стеклянную емкость помещают 4.75 г бензилового спирта и 4.75 г N-метилацетамида и проводят их смешение взбалтыванием емкости в течение 10 с при 25°С. Затем к растворителю добавляют 0.5 г полиамида для получения 5 мас. %-ного полимерного раствора и нагревают емкость до 160°C с целью интенсификации процесса растворения.
Спустя 30 мин образуется прозрачный раствор, переходящий в гель при охлаждении до 25°С. От раствора берут пробу и измеряют ее вязкость (Таблица 1).
Для получения растворителя в стеклянную емкость помещают 4.75 г бензилового спирта и 4.75 г этиленкарбоната и проводят их смешение взбалтыванием емкости в течение 10 с при 25°С. Затем к растворителю добавляют 0.5 г поликетона для получения 5 мас. %-ного полимерного раствора и нагревают емкость до 180°C с целью интенсификации процесса растворения.
Спустя 40 мин образуется прозрачный раствор, переходящий в гель при охлаждении до 25°С. От раствора берут пробу и измеряют ее вязкость (Таблица 1).
Для получения растворителя в стеклянную емкость помещают 4.75 г бензилового спирта и 4.75 г тетралина и проводят их смешение взбалтыванием емкости в течение 10 с при 25°С. Затем к растворителю добавляют 0.5 г полиамида для получения 5 мас. %-ного полимерного раствора и нагревают емкость до 160°C с целью интенсификации процесса растворения.
Спустя 20 мин образуется прозрачный раствор, переходящий в гель при охлаждении до 25°С. От образца берут пробу и измеряют ее вязкость (Таблица 1).
Остаток раствора помещают в шприц, из которого затем выдавливают раствор в осадительную ванну с ацетоном, получая тем самым полимерное волокно.
Для получения растворителя в стеклянную емкость помещают 0.5 г бензилового спирта и 0.5 г тетралина и проводят их смешение взбалтыванием емкости в течение 5 с при 25°С. Затем добавляют 0.02 г поликетона и нагревают емкость до 180°C с целью интенсификации процесса растворения.
Спустя 30 мин образуется прозрачный раствор, сохраняющий гомогенность при охлаждении до 25°С.
Для получения растворителя в стеклянную емкость помещают 0.5 г бензилового спирта и 0.5 г альфа-бромнафталина и проводят их смешение взбалтыванием емкости в течение 5 с при 25°С. Затем добавляют 0.02 г полиамида и нагревают емкость до 140°C с целью интенсификации процесса растворения.
Спустя 20 мин образуется прозрачный раствор, переходящий в прозрачный гель при охлаждении до 25°С.
Для получения растворителя в стеклянную емкость помещают 0.5 г бензилового спирта и 0.5 г альфа-бромнафталина и проводят их смешение взбалтыванием емкости в течение 5 с при 25°С. Затем добавляют 0.02 г поликетона и нагревают емкость до 180°C с целью интенсификации процесса растворения.
Спустя 30 мин образуется прозрачный раствор, сохраняющий гомогенность при охлаждении до 25°С.
Для получения растворителя в стеклянную емкость помещают 0.33 г бензилового спирта и 0.67 г 2-пирролидона и проводят их смешение взбалтыванием емкости в течение 5 с при 25°С. Затем добавляют 0.02 г поликетона и нагревают емкость до 180°C с целью интенсификации процесса растворения.
Спустя 40 мин образуется прозрачный раствор, сохраняющий гомогенность при охлаждении до 25°С.
Для получения растворителя в стеклянную емкость помещают 0.67 г бензилового спирта и 0.33 г 2-пирролидона и проводят их смешение взбалтыванием емкости в течение 5 с при 25°С. Затем добавляют 0.02 г поликетона и нагревают емкость до 180°C с целью интенсификации процесса растворения.
Спустя 40 мин образуется прозрачный раствор, сохраняющий гомогенность при охлаждении до 25°С.
Для получения растворителя в стеклянную емкость помещают 4.75 г бензилового спирта, 4.75 г формамида и 4.75 г этиленкарбоната и проводят их смешение взбалтыванием емкости в течение 15 с при 25°С. Затем к растворителю добавляют 0.75 г поликетона для получения 5 мас. %-ного полимерного раствора и нагревают емкость до 180°C с целью интенсификации процесса растворения.
Спустя 30 мин образуется прозрачный раствор, образующий гель при охлаждении до 25°С. От образца берут пробу и измеряют ее вязкость (Таблица 1).
Для получения растворителя в стеклянную емкость помещают 9.5 г бензилового спирта, 4.75 г циклогексанола и 4.75 г N-метилацетамида и проводят их смешение взбалтыванием емкости в течение 15 с при 25°С. Затем к растворителю добавляют 1 г полиамида для получения 5 мас. %-ного полимерного раствора и нагревают емкость до 160°C с целью интенсификации процесса растворения.
Спустя 30 мин образуется прозрачный раствор, сохраняющий гомогенность при охлаждении до 25°С. От образца берут пробу и измеряют ее вязкость (Таблица 1).
Для получения растворителя в стеклянную емкость помещают 4.75 г бензилового спирта и 4.75 г N-метилацетамида и проводят их смешение взбалтыванием емкости в течение 10 с при 25°С. Затем к растворителю добавляют 0.25 г полиамида и 0.25 г поликетона для получения их совместного 5 мас. %-ного раствора и нагревают емкость до 180°C с целью интенсификации процесса растворения.
Спустя 50 мин образуется прозрачный раствор, переходящий в гель при охлаждении до 25°С. От образца берут пробу и измеряют ее вязкость (Таблица 1).
Таким образом, получаемые по данному изобретению растворы полиамида и поликетона имеют меньшую вязкость по сравнению с растворами этих же полимеров такой же концентрации в известных растворителях, таких как м-крезол, гексафторизопропанол, трифторуксусная кислота и ее смесь с хлористым метиленом (Таблица 1). Это дает возможность при прочих равных условиях использовать для формования более концентрированные прядильные растворы, что позволяет получать более плотные и, соответственно, прочные волокна, а также мембранные материалы, подходящие для фильтрации сред с более мелкодисперсными загрязнителями.
2. Способ переработки полимера путем растворения его в растворителе, формования полученного полимерного раствора и удаления растворителя с получением целевого полимерного продукта, отличающийся тем, что в качестве полимера используют полиундеканамид, и/или полидодеканамид, и/или поликетон, который растворяют в растворителе по п. 1 с получением полимерного раствора при следующем соотношении компонентов, % мас.:
указанное формование осуществляют выливанием полимерного раствора на подложку из фторопласта, удаление растворителя сушкой при температуре 140-160°С в течение 6 ч, а в качестве полимерного продукта получают тонкослойную пленку.
3. Способ переработки полимера путем растворения его в растворителе, формования полученного полимерного раствора и удаления растворителя с получением целевого полимерного продукта, отличающийся тем, что в качестве полимера используют полиундеканамид, и/или полидодеканамид, и/или поликетон, который растворяют в растворителе по п. 1 с получением полимерного раствора при следующем соотношении компонентов, % мас.:
указанное формование осуществляют помещением полимерного раствора между двумя пленками из полиэтилентерефталата с расположенным между ними полиэфирным нетканым полотном и опусканием в осадительную ванну с ацетоном, а в качестве полимерного продукта получают композиционную мембрану.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что удаление растворителя из полимерного раствора осуществляют путем испарения или экстракции.
5. Способ переработки полимера путем растворения его в растворителе, формования полученного полимерного раствора и удаления растворителя с получением целевого полимерного продукта, отличающийся тем, что в качестве полимера используют полиундеканамид, и/или полидодеканамид, и/или поликетон, который растворяют в растворителе по п. 1 с получением полимерного раствора при следующем соотношении компонентов, % мас.:
указанное формование осуществляют выдавливанием полимерного раствора в осадительную ванну с ацетоном через формирующее устройство, а в качестве полимерного продукта получают волокно.
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что удаление растворителя из полимерного раствора осуществляют путем испарения или экстракции.