CH391297A - Procédé de fabrication d'un copolymère fusible - Google Patents

Description

  
 



  Procédé de fabrication d'un copolymère fusible
 La présente invention concerne la fabrication
 de nouveaux copolymères synthétiques à   partir    d'une diamine organique, d'urée et d'acide   6-aminocaprol-    que ou d'un composé apte à engendrer de   l'acide    6  aminocapröïque,    tel que le caprolactame.



   Les polyurées linéaires   de      condensation    sont des polymères connus et ont été préparées jusqu'à maintenant à partir de diamines organiques et de différents autres corps. Malheureusement, cette classe de polymères n'a pas donné de grands espoirs pour la fabrication de fibres car ils présentent l'inconvénient d'une stabilité thermique relativement faible. En outre, le polymère de l'acide   6-aminocaproSque    est    une substance connue e qui a trouvé des applications      considérables    comme fibre   textile    et comme poudre à partir de laquelle on peut fabriquer des objets moulés.

   Un obstacle à son emploi étendu, en particulier dans le domaine textile,   réside    dans le fait que le polymère d'acide   6-aminocaproiqule    a    un    point de fusion relativement bas, ce qui constitue un inconvénient pour   certains    usages.



   La présente   invention    vise la préparation de nouveaux copolymères pouvant être transformés en articles de forme tels que fils,   filaments,      etc.,    possédant une stabilité thermique et un   point    de fusion relativement élevés et propres aux usages textiles.



   Ce procédé selon l'invention est   caractérisé    en ce que   l'on    fait réagir un mélange de (a) l'acide 6aminocaproique ou un composé apte à   engendrer    cet acide; (b) une diamine aliphatique primaiire ou secondaire dans laquelle les groupes aminoréactifs   sont    séparés par une chaîne carbonée linéaire de 2 à 20 atomes de carbone et (c) l'urée.



   Conformément à un   mode    d'exécution préféré de la présente   invention,    on prépare ces nouveaux   copolymères en formant un mélange, dans s des pro-    portions convenables, d'acide   6-arninocaproique    ou d'un dérivé capable de donner de l'acide   6-amino-      caproique,    de la diamine organique 'et d'urée, et en chauffant ce mélange à température élevée, avec dégagement d'ammoniaque et   d'eau,    jusqu'à ce qu'une masse fondue visqueuse fortement polymérisée, soit obtenue. En général, on poursuit la réaction jusqu'à ce que le polymère ait un poids moléculaire approprié à la formation de fibres. Les fibres obtenues à partir de ce polymère sont étirables à froid.

   La réaction est normalement effectuée à la pression atmosphérique, quoiqu'elle puisse être également effectuée sous des pressions supérieures ou inférieures à la pression atmosphérique. La réaction de polycondensation est facile à régler et ne demande aucun appareillage spécial. Cependant, pour obtenir un produit de couleur claire, il est nécessaire d'effectuer l'opération en l'absence d'oxygène, c'est-à-dire que la réaction doit être effectuée sous une atmo
 sphère   inerte,    par   exemple    sous une atmosphère d'azote, d'argon,   d'hélium,    etc.



   Quoique l'invention comprenne également la préparation de polymères de poids moléculaire relati  vement    bas, pouvant servir à obtenir des compositions de revêtement, vernis et produits analogues, elle est en premier lieu destinée à la préparation de polymères possédant des propriétés fibrogènes et filmogènes. Lorsqu'on atteint un poids moléculaire d'au moins 5000, les filaments obtenus à partir des polymères présentent habituellement des qualités d'étirage à froid, opération qui produit une augmentation de la résistance du filament.

   Pour les filaments les meilleurs, on poursuit la polymérisation jusqu'à ce que le polymère obtenu ait un poids mo  léculaire    d'au moins 15000, le poids moléculaire étant déterminé par   mesure    de   a    viscosité de solutions diluées du polymère, selon une méthode bien connue.  



   Les polymères préparés par le procédé de l'in  vention    ont des propriétés qui les   rendent    aptes à des applications telles que le moulage, le coulage et la formation de   filaments,    dans le   domaine    de l'industrie des plastiques, selon des techniques usuelles.



  Contre toute attente, il a été constaté que les fibres fabriquées à partir des polymères préparés selon l'invention ont des points de fusion qui les rendent par  faitement    propres à l'emploi pour la fabrication d'étoffes tricotées, tissées et non tissées, et produits textiles analogues pouvant être soumis au repassage et à d'autres opérations comportant l'application de chaleur. Les filaments peuvent être préparés par filage de la matière fondue,   c'est-àRre    par extrusion du polymère fondu au travers d'orifices   appropriés    et dans une atmosphère de refroidissement. Les filaments peuvent également   être    obtenus par les   prO-    cédés habituels de filage, au mouillé ou à siec, à partir des solutions des polymères.

   Si le polymère a un poids moléculaire   suffisamment    élevé, les filaments produits peuvent être étirés à des températures relativement basses en filaments fins possédant une bonne ténacité et une bonne élasticité.



   Différentes diamines organiques peuvent être utilisées dans la pratique de l'invention. Parmi ces diamines organiques, on peut citer par exemple la tétraméthylène-diamine, la pentaméthylène-diamine,    l'hexaméthylène-diamme, l'heptaméthylèneqliamine,      l'octaméthylène-diamine,    etc.



   Selon la diamine particulière utilisée et le type de polymère désiré, le taux d'acide   6aminocaproïque    combiné ou de ses dérivés capable de le former, en molécules pour cent par rapport au produit final, peut varier d'environ 10 à 50. De même, les taux respectifs de diamine combinée et d'urée combinée, en molécules pour cent par rapport au produit final, peuvent varier d'environ 20 à 60.



   Les copolymères sont préparés par exemple par    polymérisation en masse, quoiqu'  s puissent être    préparés aussi dans un milieu   liquide,    inerte dans les conditions de la réaction. On peut utiliser   n, au    rellement un catalyseur approprié ou une combinaison de deux ou plusieurs catalyseurs, si l'on désire accroître la vitesse de réaction.

   La   température    de réaction peut varier de l'ordre de 1000 à 3000 et plus mais il est   préférable    d'opérer entre 200 et 3000 pour obtenir les meilleurs résultats.   Comme    il a été mentionné ci-dessus, le chauffage est en général effectué sous atmosphère inerte, car à ces températures élevées, la masse soumise à la condensation est susceptible de s'oxyder par l'air ou même par des traces d'oxygène.   L'oxydation    provoquant le brunissement et la dégradation du polymère, il est important d'exclure l'oxygène de l'appareil de réaction si la coloration du produit final doit être un inconvénient, par exemple dans la préparation de polymères pour la fabrication de fibres textiles.

   Evidemment, si la couleur n'est pas un facteur gênant, on peut
 éviter l'emploi d'azote ou d'un autre gaz inerte.



  L'élimination de l'oxygène peut être effectuée par balayage de l'air de l'appareil au moyen d'un gaz inerte avant le   début    de la réaction, l'atmosphère étant maintenue exempte d'oxygène par passage d'un courant continu de ce gaz dans l'appareil pendant la polycondensation. Le courant de gaz inerte facilite également l'élimination des produits volatils, indésirables, tels que l'ammoniaque et l'eau, ainsi que des monomères qui n'ont pas réagi. Dans de nombreux cas, il est avantageux   de    soumettre la masse réactionnelle chaude à une pression réduite pendant au moins une partie (habituellement les derniers stades) de la réaction, ce qui favorise l'élimination des produits volatils indésirables et   des    monomères non transformes.



   La réaction de polycondensation conduisant à la formation du copolymère peut être effectuée en pré   sence de régulateurs de e poids moléculaire qui agis-    sent comme agents de blocage des chaînes et empêchent les   accroissements      de    poids moléculaire trop importants.



   On peut également incorporer dans le polymère d'autres additifs qui le modifient tels que délustrants, plastifiants,   pigments,    colorants, inhibiteurs d'oxydation, etc.



   Les exemples suivants illustrent le procédé de l'invention. Les parties et pourcentages s'entendent en poids, sauf indication 'contraire.



  Exemple   1 :   
 Un mélange de 2,0 parties de caprolactame, 8,4 parties   d'hexatméthylène-diiiamiine    (solution   aqueuse    à   72 0/o)    et 3,1 parties d'urée, est chauffé à 2900 pendant 2 heures. De l'ammoniaque et de l'eau se dégagent rapidement   puisqu'à    ce que la masse fondue atteigne une viscosité élevée et,   finalement,    se solidifie. Le polymère ainsi obtenu possède une température d'adhérence de 3000 et un point de fusion supérieur à   310ç).    Des fibres étirables à froid peuvent être obtenues à partir de la masse fondue.



  Exemple   2   
 Un mélange de 4,0 parties de   caprolactame,    5,5 parties   d'hexaméthylène-diamine      (solution    aqueuse à 72   0/o)    et 2,1 parties d'urée est chauffé sous atmosphère d'azote pendant 30 minutes à 2220, ce qui provoque la solidification du mélange réactionnel en une masse blanche. La poursuite du chauffage à 2800 permet de refondre le produit solide et accroît progressivement sa viscosité. Un dégagement d'am  maniaque    et d'eau se produit pendant tout le cours de la réaction de polycondensation. Après maintien de la masse à 2800, le polymère obtenu est de couleur claire et possède une viscosité de 400 poises.



  Des fibres étirables à froid peuvent être obtenues à partir de ce polymère; elles ont une bonne solidité et un point de fusion de 2150.



  Exemple 3:
 Un mélange de 2,0 parties de caprolactame, 5,5 parties d'hexaméthylène-diamine (solution aqueuse à    72 0/o)    et 2,1 parties d'urée est chauffé sous atmosphère d'azote 3 heures à 2220, ce qui donne un polymère solide. La poursuite   du    chauffage à 2900 provoque d'abord une refusion   du    polymère puis, rapidement, une nouvelle solidification partielle. On obtient un polymère blanc ayant un point d'adhérence de 3000 et un point de fusion de 3040, capable de former des fibres.



  Exemple 4:
 Un mélange de 6,0 parties de caprolactame, 2,8 parties   d'hexaméthylène-diamine    (solution aqueuse à   72 0/o)    et 1,0 partie   d'urée    est chauffé cinq heures à 2220, tandis que de l'azote barbote dans le mélange pendant la réaction. On obtient   un    produit de cou  leur jaune clair possédant t une viscosité de 250 poi-    ses et un point de fusion de 2530. Le polymère est transformé en fibres qui sont étirables à froid.



   Lorsqu'on répète les opérations décrites   cidessflus    avec d'autres diamines   définies    dans les quantités spécifiées, on obtient d'excellents résultats similaires.



  Par exemple, avec la   tétraméthylènediamine,    la pentaméthylène-diamine, etc., à la place de l'hexaméthylène-diamine, on obtient également des polymères intéressants.
  

Claims (1)

1. REVENDICATION Procédé de préparation d'un copolymère fusible, caractérisé en ce que l'on fait réagir un mélange de (a) l'acide 6-aminocaproïque ou un composé apte à engendrer cet acide; (b) une diamine aliphatiqule primaire ou secondaire dans laquelle les groupes aminoréactifs sont séparés par une chaîne carbonée linéaire de 2 à 20 atoînes de carbone et (c) l'urée.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que la diamine est l'hexaméthylène-diïamine.

   2. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que l'on chauffe le mélange dus ingrédients (a), (b) et (c) jusqu'à ce qu'on obtienne une masse fondue visqueuse à partir de laquelle on peut former des fibres étirables à froid.

   3. Procédé selon la revendication, caractérisé en oe que l'on fait réagir un mélange comprenant (a) du caprolactame; ladite diamine aliphatique et (e) de l'urée, le caprolactame étant présent à raison de 10 à 50 molécules pour cent par rapport au produit final, et la diamine et l'urée étant présentes respectivement à raison de 20 à 60 molécules pour cent.

   4. Procédé selon la sous-revendication 3, caractérisé en ce que la diamine est l'hexaméthylène- diamine.

   5. Procédé selon les sous-revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la température est comprise entre 1000 et 3000.