Капродон — полимер е-капролактама, получаемый анионной полимеризацией в форме. При этом получаются изделия с вы­сокими физико-механическими характеристиками и более деше­вые, чем изделия нз других конструкционных материалов, что обусловливает перспективность применения каиролона для раз­личных целей. В настоящее время напролом используют дли изготовления деталей судовых механизмов, работающих в уз­лах трения и активного воздействия морской воды, а также для изготовления зубчатых колес, втулок, деталей насосов и фильтров, электротехнических - изделий и т. д.

Полимеризация капролактама в присутствии катализатора и активатора протекает при температуре ниже температуры плавления полимера и при атмосферном давлении. В качестве катализатора могут быть использованы щелочные и щелочнозе­мельные металлы, их гидриды, амндьт, гидроксиды, карбонаты и другие соединения. Активаторами могут служить N-ацил - производпые лактама (ацетндканролактам) или соединения, способные ацилировать лактам в условиях полимеризации.

Процесс получения изделий состоит из следующих стадий: подготовка сырья, приготовление растворов, получение форпо - лимера (среполимера), формование изделий.

Подготовка сырья. Капролактам подвергается сушке до содержания влаги 0,1% (не более), а затем плавится в ап - парате-плавителс при 100—110°С. Сушить капролактам можно в вакуум-сушкльном шкафу при температуре около 50СС или в сушильном шкафу с рециркуляцией воздуха. Наиболее раци­ональна сушка в среде инертного газа в гребковых пли бара­банных сушилках.

В процессе плавления капролактам?. из него удаляется ос­таточная влага под давлением 0,02 МПа инертного,'аза, пода­ваемого в нижшою часть плавителя. Допустимая конечная влажность расплава капролактама— не выше 0,02%.

Приготовление растворов. Из плавителя капролак­там через фильтрующий патрон подается в дна отдельных ре­актора-смесителя: в первом к нему добавляют катализатор, а во втором — активатор.

При смешении капролактама с катализатором—металличе­ским натрием—температура не должна превышать 110 °С. Температура смешения капролактама с активатором зависит от температуры заливки и может изменяться от 120 до 140 °С.

Получение форполнмера. Растворы катализатора и активатора в капролактаме из смесителей поступают н форпо - лимернзатор. Необходимое эквивалентное соотношение катали­затора и активатора достигается одновременной подачей рас­творов по трубопроводу равного сечения. Прн смешении раство­ров образуется форполимер. который по заливочному устройству поступает в предварительно подготовленные и на­гретые формы. Полимеризация проводится в термокамере прн температуре 1G0—180°С примерно в течение 1 ч.

Ф о р м о в а и не и з д с л и п. В формах одновременно проте­кает процесс синтеза полимера и формования изделий, кото­рый зависит от многих факторов: типа активатора, режима по­лимеризации (температуры расплава и формы), скорости ох­лаждения I! др.

'Гпп применяемого активатора влияет на плотность и сте­пень кристалличности полимера. Полифупкцпональные актива­торы способствуют образованию капролона с разветвленным и сшитым строением, которое, затрудняя кристаллизацию, при­водит к отсутствию четко выраженной сферолитовой структуры и чменьшенню жесткости полимера. Наиболее полно полимери­зация проходит при эквивалентном соотношении компонентов каталитической системы, когда на одну функциональную груп­пу катализатора приходится одна функциональная группа ак­тивирующего соединения. Увеличение мольной концентрации одного из компонентов либо замедляет, либо полностью пре­кращает процесс полимеризации. Оптимальная концентрация каталитической системы составляет 0,3—0,4% (мол.), что обес­печивает получение высококачественных полимеров.

Температура форполнмера существенно влияет на весь ход процесса получения полимера, а также на свойства и качество готовых изделий. Температура форполнмера зависит от актива­тора. массы н конфигурации изделия и должна находиться н пределах 120—140 °С. При более низких температурах обра­зуется полимер с неоднородной структурой, высоким содержа­нием инзкомолекулирных соединении, а следовательно, качест­во изделия будет низким При температурах выше 140°С реак­ция полимеризации гы-к. д'Т с большой скоростью, и вязкость форполнмера быстро нарастает, в результате чего воздух и летучие компоненты не успевают полностью выйти и остаются внутри изделия. Это является причиной образования многочис­ленных мелких пор, усадочных раковин и трещин.

Температура формы зависит от массы и типа отливаемого, изделия. Нижняя граница температуры формы определяется начальной температурой заливаемого форполнмера и должна быть выше!50ЭС. При более низкой температуре на поверх­ности изделий образуется слой кезанолимернзовавшегося мономера, а полимер будет иметь пониженные прочностные ха­рактеристики. Верхняя граница температуры формы устанав­ливается с таким расчетом, чтобы конечная максимальная тем­пература структурообразовання не превысила температуру плавления полимера и была не выше!80°С. При относительно пониженных температурах рекомендуется отливать крупнога­баритные, толстостенные изделия большой массы. При повы­шенных температурах формы образуются значительные усадоч­ные раковины, возможно образование пор внутри изделия, а поверхностный слой изделия из-за сильного окисления будет иметь темный коричневый цвет.

Время выдержки прн температуре полимеризации устанав­ливается, исходя из необходимости обеспечить полное протека­ние процессов затвердевания полимера и в зависимости от ско­рости полимеризации, размеров п массы изделия. Оно может изменяться от 0,5 до 2 ч. Для более толстых изделий время выдержки увеличивается, но оно не должно быть более 2 ч, так как дальнейшее увеличение времени выдержки при темпе­ратуре полимеризации не оказывает существенного влияния па свойства полимера.

Характерной особенностью процесса анионной полимериза­ции капролактама является то, что он протекает при темпера­туре ниже температуры плавления полимера, благодаря чему процессы роста макромолекул и их упорядочение (кристалли­зация) частично накладываются друг на друга. Скорость ох лаждения оказывает большое влияние па формирование струк­туры. и при медленном охлаждении получаются полимеры с однородной структурой, хорошей поверхностью и высокими фи­зико-механически mi: характеристиками.

Режим охлаждения оказывает влияние не только па одно родность структуры, но также на внутренние напряжения, ко торые возрастают с увеличением скорости охлаждения. Поэто­му скорость охлаждения должна изменяться в претелах от о до 10—12°С/ч и зависеть от массы и толщины отливаемых из­делии. Медленное охлаждение изделии в полнмерпзацнонноп камере до 100°С. последующее охлаждение в термостате до 50°С и далее —на воздухе до 15—20°С наиболее полно соот­ветствуют требованиям промышленной технологии с точки зре нин эффективности использования оборудования и достижения нанлучшего качества изделии.

Забракованные изделия поступают в отходы производства и после измельчения могут повторно использоваться как добав­ка к капроновой крошке (в количестве 15—20) при получе­нии изделии методом литья иод давлением.