PL220623B1 - Spieniony nanokompozyt poliamidu 6 o obniżonej palności oraz sposób jego otrzymywania - Google Patents

Spieniony nanokompozyt poliamidu 6 o obniżonej palności oraz sposób jego otrzymywania

Info

Publication number
PL220623B1
PL220623B1 PL402730A PL40273013A PL220623B1 PL 220623 B1 PL220623 B1 PL 220623B1 PL 402730 A PL402730 A PL 402730A PL 40273013 A PL40273013 A PL 40273013A PL 220623 B1 PL220623 B1 PL 220623B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
weight
parts
foamed
nanocomposite
mold
Prior art date
Application number
PL402730A
Other languages
English (en)
Other versions
PL402730A1 (pl
Inventor
Krystyna Kelar
Kinga Mencel
Tomasz Sterzyński
Hieronim Maciejewski
Michał Dutkiewicz
Original Assignee
Politechnika Poznanska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Poznanska filed Critical Politechnika Poznanska
Priority to PL402730A priority Critical patent/PL220623B1/pl
Publication of PL402730A1 publication Critical patent/PL402730A1/pl
Publication of PL220623B1 publication Critical patent/PL220623B1/pl

Links

Landscapes

  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku jest spieniony nanokompozyt poliamidu 6 (polikaprolaktam, PA6) o obniżonej palności oraz sposób jego otrzymywania, w którym wykorzystuje się aktywowaną anionową polimeryzację ε-kaprolaktamu (KL), stosując jako aktywator procesu i jednocześnie środek spieniający (porotwórczy) oktakis[(2-(3-((1-metylo-1-izocyjaniano)etylo)fenylo)propylo)-dimetylosiloksy]oktasilseskwioksan (POSS-8-NCO) o wzorze:
Spieniony nanokompozyt ma zastosowanie m.in. do produkcji elementów filtrów do paliw, jako izolacje do silnie wibrujących części pojazdów, konstrukcje przekładkowe o dużej wytrzymałości, jako izolacje rurociągów parowych i innych elementów narażonych na działanie podwyższonej temperatury.
Silseskwioksany (POSS) są nową grupą nanonapełniaczy, które wprowadzone do osnowy polimerowej zwiększają jej stabilność termiczną, temperaturę zeszklenia, odporność na działanie czynników utleniających, zmniejszają palność i lepkość stopionego polimeru, a także zmieniają właściwości mechaniczne. Silseskwioksany stosowane są jako modyfikatory właściwości różnych polimerów, takich jak: polistyren, poliakrylany, poliolefiny, poliwęglany, polikaprolakton, żywice epoksydowe czy poliamidy. Wprowadzane są zarówno do stopionych polimerów, jak i do monomerów, które następnie poddaje się polimeryzacji. Mała lepkość środowiska reakcyjnego, jakim jest stopiony monomer, ułatwia dyspergowanie silseskwioksanów, a w przypadku prowadzenia polimeryzacji w masie nie zachodzi konieczność usuwania i regeneracji rozpuszczalnika.
Większość polimerów, w tym również PA6 można spieniać metodami chemicznymi lub fizycznymi. Interesujące cechy spienionego PA6 są odzwierciedleniem korzystnych właściwości mechanicznych poliamidu litego. Materiał ten odznacza się dobrą wytrzymałością i twardością w połączeniu ze znaczną elastycznością i odpornością na ścieranie. Spieniony PA6 może być stosowany wszędzie tam, gdzie dotychczas stosowane spienione polimery okazały się zawodne ze względu na niedostateczną wytrzymałość dynamiczną, zbyt małą odporność na podwyższoną temperaturę lub zbyt małą odporność na różne związki chemiczne. Istotną wadą litego i spienionego PA6, często ograniczającą ich stosowanie jest palność tych materiałów. Lity i spieniony PA6 palą się w płomieniu i po usunięciu źródła ognia, kapiąc palącymi się kroplami. Stopione krople zwiększają powierzchnię palenia, co prowadzi do szybkiego rozprzestrzeniania się ognia.
Spienianie PA6 może być realizowane w toku hydrolitycznej lub anionowej polimeryzacji KL. Podczas wytwarzania spienionego PA6 metodą polimeryzacji hydrolitycznej KL, zachodzącej w stosunkowo długim czasie (od 12 do 24 godzin) i w temperaturze ok. 270°C, tj. powyżej temperatury topnienia polimeru, lepkość mieszaniny reakcyjnej zależy od stopnia polimeryzacji poliamidu. Niestabilność układu dwufazowego mieszanina reakcyjna-gaz oraz stosunkowo duża zawartość monomeru i oligomerów (ok. 15-20%) znacznie ograniczają tę metodę polimeryzacji do otrzymywania spienionego PA6. Korzystnie pod tym względem wyróżnia się anionowa aktywowana polimeryzacja KL, przebiegająca w ciągu kilku minut, poniżej temperatury topnienia powstającego PA6 (150-180°C), a otrzymany polimer zawiera od 3 do 5% nieprzereagowanego monomeru i oligomerów. Procesem tym można sterować tak, aby polimeryzacja i wydzielanie się gazów, powstających z rozkładu poroforów przebiegały równocześnie.
W literaturze światowej wiele jest doniesień na temat kompozytów na podstawie litego PA6 charakteryzujących się istotnie obniżoną palnością w stosunku do niemodyfikowanego PA6, brak natomiast danych o uniepalnianiu spienionego PA6.
PL 220 623 B1
Rozwiązania techniczne według US Pat. 1971/3574146, US Pat. 1975/3920593, US Pat. 4022719 pozwalają wytwarzać spieniony materiał polimerowy na podstawie anionowego PA6 o regulowanej wielkości i liczbie porów, jednak brak w nich informacji o palności tych materiałów.
Istotą wynalazku jest spieniony nanokompozyt poliamidu 6 (PA6) o obniżonej palności znamienny tym, że stanowi go 7-40 części wagowych, korzystnie 20 części wagowych oktakis[(2-(3-((1-metylo-1-izocyjaniano)etylo)-fenylo)propylo)dimetylosiloksy]oktasilseskwioksanu, 63-92 części wagowych, korzystnie 79,5 części wagowych ε-kaprolaktamu i 3-0,01 części wagowych, korzystnie 0,5 części wagowych diwodorku bis-(2-metoksyetoksy) glinowo-sodowego, a jego sposób otrzymywania polega na tym, że do ogrzanej formy o temperaturze 175 ± 5°C wsypuje się 63-92 części wagowych, korzystnie 79,5 części wagowych ε-kaprolaktamu i następnie dozuje się 3-0,01 części wagowych, korzystnie 0,5 części wagowych diwodorku bis-(2-metoksyetoksy) glinowo-sodowego, a po osiągnięciu przez mieszaninę reakcyjną temperatury 135 ± 5°C dodaje się 7-40 części wagowych, korzystnie 20 części wagowych oktakis[(2-(3-((1-metylo-1-izocyjaniano)etylo)fenylo)propylo)-dimetylosiloksy]oktasilseskwioksanu, po czym całość miesza się i pozostawia w formie do zakończenia procesu polimeryzacji i krystalizacji, a otrzymany spolimeryzowany i wykrystalizowany spieniony nanokompozyt chłodzi wraz z formą do temperatury pokojowej, po czym wyjmuje się go z formy.
Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku uzyskano następujące efekty techniczno-użytkowe:
• proces formowania spienionego wyrobu nanokompozytowego metodą aktywowanej anionowej polimeryzacji KL zachodzi w krótkim czasie wynoszącym ok. 15-25 minut, • wytworzone spienione nanokompozyty charakteryzują się istotnie poprawioną odpornością na palenie, tzn. na próbkach szybko tworzy się warstwa koksu, która zapobiega kapaniu palącego się tworzywa, • materiały te mogą być wytwarzane przy zastosowaniu standardowych form do odlewania grawitacyjnego litego PA6 metodą anionowej aktywowanej polimeryzacji KL, • proces polimeryzacji anionowej prowadzony jest w masie, dzięki czemu nie zachodzi konieczność usuwania i regeneracji rozpuszczalnika, • materiał ten ma szerokie możliwości zastosowań: elementy filtrów do paliw, izolacje do silnie wibrujących części pojazdów, konstrukcje przekładkowe o dużej wytrzymałości, izolacje rurociągów parowych i innych elementów narażonych na działanie podwyższonej temperatury.
Wynalazek w przykładowym wykonaniu został zilustrowany na rysunkach i w tabeli 1, która przedstawia gęstość pozorną, porowatość i czas palenia się próbki (czas do zgaśnięcia) spienionego nanokompozytu PA6, natomiast fig. 1 przedstawia strukturę spienionego nanokompozytu zawierającego 20% wag. POSS-8-NCO, natomiast fig. 2a przedstawia zachowanie się podczas próby palności spienionego PA6 zawierającego 14% wag. POSS-8-NCO, a fig. 2b przedstawia wygląd próbki po zgaśnięciu.
Badane nanokompozyty otrzymano przy zastosowaniu następujących surowców:
- ε-kaprolaktam krystaliczny gat. I, o średniej zawartości wody < 0,03% wag., produkcji Zakładów Azotowych w Tarnowie-Mościcach,
- diwodorek bis-(2-metoksyetoksy) glinowo-sodowy inicjator polimeryzacji, produkcji SigmaAldrich (inicjator polimeryzacji),
- oktakis[(2-(3-((1-metylo-1-izocyjaniano)etylo)fenylo)propylo)dimetylosiloksy]oktasilseskwioksan (aktywator i środek spieniający).
Wynalazek ilustrują poniższe przykłady:
P r z y k ł a d I
Nanokompozyt zawierający 20% wagowych oktakis[(2-(3-((1-metylo-1-izocyjaniano)etylo)fenylo)propylo)dimetylosiloksy]oktasilseskwioksanu otrzymano metodą anionowej polimeryzacji następująco: do formy wsypano 79,5% wagowych ε-kaprolaktamu i dodano 0,5% wagowych diwodorku bis-(2-metoksyetoksy) glinowo-sodowego. Formę umieszczano w termostacie z olejem silikonowym. Termostat, grzany elektrycznie, zapewniał utrzymanie stałej temperatury procesu 175 ± 5°C. Po ogrzaniu się mieszaniny reakcyjnej do temperatury 135 ± 5°C wprowadzono do niej 20% wagowych oktakis[(2-(3-((1-metylo-1-izocyjaniano)etylo)fenylo)propylo)dimetylosiloksy]oktasilseskwioksanu (POSS-8-NCO) i dokładnie wymieszano. Po zakończonej polimeryzacji i krystalizacji, tj. po 10 minutach, spieniony odlew przetrzymywano w termostacie przez 15 minut, następnie wyjmowano wraz z formą i chłodzono w powietrzu do temperatury pokojowej.
PL 220 623 B1
W tabeli 1 podano gęstość pozorną, porowatość oraz czas palenia się (do zgaśnięcia) spienionego nanokompozytu PA6.
P r z y k ł a d II
Nanokompozyt zawierający 14% wagowych oktakis[(2-(3-((1-metylo-1-izocyjaniano)etylo)fenylo)propylo)dimetylosiloksy]oktasilseskwioksanu otrzymano metodą anionowej polimeryzacji następująco: do formy wsypano 85,5% wagowych ε-kaprolaktamu i dodano 0,5% wagowych diwodorku bis(2-metoksyetoksy) glinowo-sodowego. Formę umieszczano w termostacie z olejem silikonowym. Termostat, grzany elektrycznie, zapewniał utrzymanie stałej temperatury procesu 175 ± 5°C. Po ogrzaniu się mieszaniny reakcyjnej do temperatury 135 ± 5°C wprowadzono do niej 14% wagowych oktakis[(2-(3-((1-metylo-1-izocyjaniano)etylo)fenylo)propylo)dimetylosiloksy]oktasilseskwioksanu (POSS-8-NCO) i dokładnie wymieszano. Po zakończonej polimeryzacji i krystalizacji, tj. po 15 minutach, spieniony odlew przetrzymywano w termostacie przez 15 minut, następnie wyjmowano wraz z formą i chłodzono w powietrzu do temperatury pokojowej.
W tabeli 1 podano gęstość pozorną, porowatość oraz czas palenia się (do zgaśnięcia) spienionego nanokompozytu PA6.
P r z y k ł a d III
Nanokompozyt zawierający 7% wagowych oktakis[(2-(3-((1-metylo-1-izocyjaniano)etylo)fenylo)propylo)dimetylosiloksy]oktasilseskwioksanu otrzymano metodą anionowej polimeryzacji następująco: do formy wsypano 92,5% wagowych ε-kaprolaktamu i dodano 0,5% wagowych diwodorku bis-(2-metoksyetoksy) glinowo-sodowego. Formę umieszczano w termostacie z olejem silikonowym. Termostat, grzany elektrycznie, zapewniał utrzymanie temperatury procesu 175 ± 5°C. Po ogrzaniu się mieszaniny reakcyjnej do temperatury 135 ± 5°C wprowadzono do niej 7% wagowych oktakis[(2-(3-((1-metylo-1-izocyjaniano)etylo)fenylo)propylo)dimetylosiloksy]oktasilseskwioksanu (POSS-8-NCO) i dokładnie wymieszano. Po zakończonej polimeryzacji i krystalizacji, tj. po 25 minutach, spieniony odlew przetrzymywano w termostacie przez 15 minut, następnie wyjmowano wraz z formą i chłodzono w powietrzu do temperatury pokojowej.
W tabeli 1 podano gęstość pozorną, porowatość oraz czas palenia się (do zgaśnięcia) spienionego PA6.
Specyfiką niniejszego zgłoszenia patentowego jest to, że proces anionowej aktywowanej polimeryzacji KL prowadzony jest w obecności nanomodyfikatora (modyfikowanego grupami izocyjanianowymi silseskwioksanu), który jest jednocześnie aktywatorem i środkiem spieniającym.
P r z y k ł a d z a s t o s o w a n i a
Spieniony materiał otrzymano jak w przykładzie 1. Nanokompozyt po wyjęciu z formy poddaje się obróbce skrawaniem w celu otrzymania gotowego wyrobu np. filtru do paliwa.
T a b e l a 1
Zawartość POSS-8-NCO, % wag. Gęstość pozorna, g/cm3 Porowatość, % Czas do zgaśnięcia próbki, sek.
20 0,1798 84,0 45,4
14 0,5275 53,0 67,6
7 0,6655 40,7 76,8
Zastrzeżenia patentowe

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe
1. Spieniony nanokompozyt poliamidu 6 (PA6) o obniżonej palności, znamienny tym, że stanowi go 7-40 części wagowych, korzystnie 20 części wagowych oktakis[(2-(3-((1-metylo-1-izocyjaniano)etylo)fenylo)propylo)dimetylosiloksy]oktasilseskwioksanu, 63-92 części wagowych, korzystnie 79,5 części wagowych ε-kaprolaktamu i 3-0,01 części wagowych, korzystnie 0,5 części wagowych diwodorku bis-(2-metoksyetoksy) glinowo-sodowego.
2. Sposób otrzymywania spienionego nanokompozytu poliamidu 6 o obniżonej palności, znamienny tym, że do ogrzanej formy o temperaturze 175 ± 5°C wsypuje się 63-92 części wagowych, korzystnie 79,5 części wagowych ε-kaprolaktamu i następnie dozuje się 3-0,01 części wagowych,
PL 220 623 B1 korzystnie 0,5 części wagowych diwodorku bis-(2-metoksyetoksy) glinowo-sodowego, a po osiągnięciu przez mieszaninę reakcyjną temperatury 135 ± 5°C dodaje się 7-40 części wagowych, korzystnie 20 części wagowych oktakis[(2-(3-((1-metylo-1-izocyjaniano)etylo)fenylo)propylo)-dimetylosiloksy]oktasilseskwioksanu, po czym całość miesza się i pozostawia w formie do zakończenia procesu polimeryzacji i krystalizacji, a otrzymany spolimeryzowany i wykrystalizowany spieniony nanokompozyt chłodzi wraz z formą do temperatury pokojowej, po czym wyjmuje się go z formy.
PL402730A 2013-02-11 2013-02-11 Spieniony nanokompozyt poliamidu 6 o obniżonej palności oraz sposób jego otrzymywania PL220623B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL402730A PL220623B1 (pl) 2013-02-11 2013-02-11 Spieniony nanokompozyt poliamidu 6 o obniżonej palności oraz sposób jego otrzymywania

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL402730A PL220623B1 (pl) 2013-02-11 2013-02-11 Spieniony nanokompozyt poliamidu 6 o obniżonej palności oraz sposób jego otrzymywania

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL402730A1 PL402730A1 (pl) 2014-08-18
PL220623B1 true PL220623B1 (pl) 2015-11-30

Family

ID=51302461

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL402730A PL220623B1 (pl) 2013-02-11 2013-02-11 Spieniony nanokompozyt poliamidu 6 o obniżonej palności oraz sposób jego otrzymywania

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL220623B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL402730A1 (pl) 2014-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5622320B2 (ja) ポリマーの低密度成形体を製造する方法
Yang et al. Synthesis of N-ethyl triazine–piperazine copolymer and flame retardancy and water resistance of intumescent flame retardant polypropylene
KR102147011B1 (ko) 교호 폴리(에틸렌 테트라플루오로에틸렌)으로부터 다공성 물품을 제조하는 방법 및 그로부터 제조되는 물품
Danowska et al. Rigid polyurethane foams modified with selected layered silicate nanofillers
JP7579059B2 (ja) ポリアミド系樹脂発泡粒子
CN105330818A (zh) 一种阻燃聚氨酯硬质泡沫材料及其制备方法
TW201706361A (zh) 聚碳酸酯樹脂組成物、及聚碳酸酯樹脂製預浸體
CN104981505B (zh) 聚亚芳基泡沫材料
JP2021530601A (ja) 長鎖ポリアミドに基づく発泡体材料の粒子
PL220623B1 (pl) Spieniony nanokompozyt poliamidu 6 o obniżonej palności oraz sposób jego otrzymywania
Kim et al. Effects of liquid‐type silane additives and organoclay on the morphology and thermal conductivity of rigid polyisocyanurate‐polyurethane foams
KR101339390B1 (ko) 실리콘 및 팽창 질석을 포함하는 발포성 폴리스티렌 비드 및 이의 제조방법
KR20120133400A (ko) 개방셀 구조의 멜라민계 난연성 폼 및 그 제조방법
CN101891944A (zh) 高规整梯形聚苯基硅倍半氧烷在阻燃聚碳酸酯中的应用
RU2346784C1 (ru) Полимерная композиция для изготовления оправки
RU2400494C1 (ru) Способ получения пенополистирольных плит с высоким сопротивлением сжатию
TWI675865B (zh) 發泡材料及其製造方法
KR101767984B1 (ko) 난연성 및 단열성이 우수한 발포 성형체 및 이의 제조방법
RU2300509C2 (ru) Способ получения композиционного теплоизоляционного материала и материал, изготовленный этим способом
CN120988466A (zh) 一种高耐温氮系阻燃尼龙及其制备方法和应用
CN107032821B (zh) 一种墙体保温材料及其制备方法
JP2018059230A (ja) ポリアミドイミド繊維またはポリアミドイミド不織布
RU1838259C (ru) Смазка металлических форм дл изготовлени теплоизол ционных изделий
RU2641931C1 (ru) Фторсодержащая полиамидная композиция с пониженной горючестью
SU443593A1 (ru) Способ получени огнестойкого жесткого пенополиуретана