Переработка полиамидов

Полиамиды перерабатывают в изделия различными методами: литьем под давлением, экструзией, центробежным литьем.

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

Для переработки полиамидов применяют литьевые машины с предпластикатором. Необходимость предварительной пластикации объясняется рядом причин: низкой теплопроводностью полиамидов, высокой температурой плавления, узким интервалом температур плавления и разложения. В предпластикаторе происходит гомогенизация литьевой массы, после чего она впрыскивается в форму. Изделия, отлитые из предварительно пластицированной массы, имеют более высокую степень кристалличности, меньшие внутренние напряжения, повышенную механическую прочность.
Полиамиды имеют низкую вязкость расплава, 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 пра-вильная конструкция формы, в которой должна быть учтена усадка (для полиамидов она колеблется от 1 до 2,5%).

Методом экструзии перерабатывают полиамиды с более высокой молекулярной массой. Профильные изделия из полиамидов — ленты, листы, трубы, шланги, пленки и др. — изготовляют на экструзионных машинах со специальной конструкцией червяка.

Полиамидные пленки изготавливают также 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 крупных габаритов, например зубчатые колеса. Расплав полимера поступает в форму, которая представляет собой камеру, вращающуюся с частотой 20—83 об./с (1200—5000 об./мин).

Методы прессования, спекания и вальцевания используются при переработке полиамидов в меньшей степени. При прессовании полиамидов очень трудно получить изделия толщиной более 3—5 мм, так как возможно образование спекшихся частиц внутри изделий. Поэтому переработка полиамидов на прессах 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.
На вальцах перерабатывают только пластифицированные смешанные полиамиды.

Однородные полиамиды не вальцуют, так как они имеют малую пластичность и разлагаются при температуре вальцевания.

Методы переработки полиамидов в изделия трудоемки, осуществляются при высоких температурах, давлениях и в дорогостоящих пресс-формах. Кроме того, все эти методы не позволяют получать крупногабаритных изделий, так как при охлаждении расплава появляются внутренние напряжения, вызывающие иногда растрескивание материала.

Для поли-е-капроамида эти недостатки удалось в некоторой степени устранить, используя новый метод скоростной полимеризации е-капролактама. По этому методу формование изделия происходит не в результате охлаждения расплава, а в результате полимеризации е-капролактама и кристаллизации образующегося полимера. Такой способ получил название химического формования. Изделия, получаемые химическим формованием полиамида 6, свободны от внутренних напряжений и имеют более высокие физико-механические показатели, чем изделия из обычного полиамида 6

Молекулярная масса технических полиамидов колеблется в пределах 8 000—25 000. По внешнему виду — это твердые рогоподобные продукты от белого до светло-кремового цвета. Некоторые из них, преимущественно сополимеры, почти прозрачны. Температура плавления кристаллических алифатических полиамидов находится в пределах 180—280 °С. С увеличением числа амидных групп в макромолекуле полиамида повышается температура его плавления, увеличивается жесткость и твердость.

Полиамиды с нечетным числом метиленовых групп между амидными связями плавятся при более низкой температуре, чем полиамиды с четным числом метиленовых групп, на единицу меньшим данного нечетного.

Полиамиды отличаются высокой прочностью при ударных нагрузках и эластичностью, обладают способностью к холодной вытяжке, протекающей с образованием «шейки» и уменьшением диаметра образца полимера. В результате вытяжки длину волокна или пленки из полиамида можно увеличить в 4—6 раз.

Гомополиамиды хорошо растворяются только в сильнополярных растворителях, таких, как концентрированные серная, соляная, азотная, муравьиная и некоторые другие кислоты, в фенолах, амидах; они не растворяются в воде, углеводородах, низших спиртах. Растворы щелочей разрушают полиамиды несколько активнее, чем вода.

При нагревании полиамидов на воздухе происходит их окислительная деструкция, резко увеличивающаяся под действием ультрафиолетовых лучей и солнечного света. В расплавленном состоянии при контакте с воздухом окисление происходит настолько быстро, что через несколько минут начинается потемнение расплава. Окисление полиамидов сопровождается резким ухудшением их физико-механических свойств.

Свойства полиамидов могут быть значительно улучшены введением различных наполнителей — графита, талька, дисульфида молибдена, стеклянного волокна и др.

Наполнители несколько снижают эластичность материала, но уменьшают водопоглощение, коэффициент трения и термический коэффициент линейного расширения. Изделия из наполненных полиамидов имеют более стабильные показатели физико-механических свойств, повышенную деформационную стойкость, более стабильные размеры, мало изменяющиеся под воздействием температуры и влаги. Это дает возможность использовать высоконаполненные полиамиды в радиоэлектронике и приборостроении для изготовления деталей с жесткими размерами допусков, работающих при температурах от —60 до 120 °С.

Полиамиды обладают хорошими антифрикционными свойствами. По значению коэффициента трения они уступают лишь фторопластам, однако износостойкость и несущая способность поли¬амидов значительно больше, чем фторопластов. Введение антифрикционных наполнителей, например графита и дисульфида молибдена, еще более повышает износостойкость полиамидов и снижает коэффициент трения примерно в 1,5 раза.

Сочетание высокой механической прочности с хорошими антифрикционными и электроизоляционными свойствами, коррозионной и химической стойкостью выдвинуло полиамиды в .ряд важнейших конструкционных материалов. Из полиамидов изготавливают шестерни, вкладыши подшипников, втулки, ролики, муфты, . ползуны, лопасти гребных винтов, вентиляторов, детали электроизоляционного назначения, медицинские инструменты.

Подшипники и другие трущиеся детали из полиамидов могут работать без смазки или при смазывании водой. Детали из полиамидов, наполненные графитом, тальком и дисульфидом молибдена, способны к самосмазыванию. В связи с этим применение полиамидов особенно целесообразно в текстильной и пищевой промышленности, где по условиям работы смазка узлов трения затруднена или нежелательна.

Полиамиды находят широкое применение для изготовления пленочных материалов, лаковых покрытий, пропиточных составов и клеев. Полиамидные пленки применяют в качестве светопрозрачного покрытия при выращивании ранних овощных культур, как упаковочный материал; из них получают кинопленку, искусственную кожу и другие материалы. Особой прочностью отличаются пластики на основе полиамидных пленок, армированных слабо-скрученными нитями из полиамида 6,6 или палиэтилентерефталата.

Полиамидные пленки получают обычно формованием из расплава.

Большой экономический эффект дают полиамидные покрытия. Их 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.

Полиамидные покрытия обладают высокой механической прочностью и хорошей химической стойкостью. Их применяют для защиты труб и резервуаров, изоляции электрических проводов, изготовления слоистых материалов, отделки ткани, кожи и т. д.