Капролóн (полиамид-6 блочный, ПА-6 блочный), советское торговое название поли-ε-капроамида, получаемого анионной полимеризацией ε-капролактама.

Историческая справка

Впервые синтетический поли-ε-капроамид был получен в 1899 г. Патент на получение синтетических полиамидов путём т. н. низкотемпературной щелочной полимеризации лактамов впервые был получен в 1950-х гг. в США (Сэкигути. 1969). В СССР в 1960-х гг. исследованием и синтезом капролона занимались, в частности, Научно-исследовательский институт полимерных материалов (Москва), Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт мономеров (Тула).

Капролон – советская торговая марка полиамида-6 блочного (Энциклопедия полимеров. 1972. С. 935–942; Активированная анионная полимеризация лактамов... 1975). Присутствие в названии слова «блочный» связано с тем, что изначально капролон получали только в виде крупных прямоугольных блоков. Ныне капролон производится в виде заготовок различной формы: блоков, листов, стержней, дисков, втулок, заготовок сложного сечения. В виде гранул не выпускается. Может содержать различные добавки и функциональные наполнители (Полиамиды. 1983; Бодягин. 2015).

Физико-химические свойства

Общая формула поли-ε-капроамида [–HN–(CH₂)₅–CO–]_n. Молекулярная масса не менее 35 тыс.; плотность 1,16–1,17 г/см³

Капролон является полиамидом, т. е. полимером, содержащим в основной цепи амидные группы [–C(O)NH–]. Относится к термопластам (Полиамиды. 1983; Химический энциклопедический словарь. 1983).

Ближайшие по химическому составу природные вещества – шерсть, когти. Поэтому капролон, как и другие синтетические полиамиды, при горении имеет запах жжёной шерсти.

Температура плавления может колебаться от 260 до 290 °С в зависимости от длины молекулярной цепи и надмолекулярной структуры полимера. Температура начала размягчения под нагрузкой (теплостойкость по Вика при нагрузке 9,8 Н) – 200–220 °С.

Образец капролона.Образец капролона.Капролон относится к группе горючих материалов средней воспламеняемости, самозатухающий (Михайлин. 2011).

Капролон устойчив к действию щелочей, разбавленных кислот, спиртов, эфиров, кетонов. Обладает масло- и бензостойкостью, стоит в сырой нефти и нефтепродуктах (Активированная анионная полимеризация лактамов. 1975; Полиамиды. 1983; Химический энциклопедический словарь. 1983), что делает возможным его широкое применение в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленностях, в авто-, авиа-, тракторостроении. Отличная стойкость в морской воде позволяет использовать этот материал в судостроении и при изготовлении корпусов приборов, работающих в солёной воде (Краткий справочник технолога-судостроителя. 1969; Влияние капролоновых дейдвудных подшипников ... 2022).

Капролон растворяется в органических и концентрированных минеральных кислотах; неустойчив в фенолах, среде влажного хлора, бромной воде, хлориде цинка ZnCl₂ (37 %), озоне высокой концентрации.

Капролон устойчив к воздействию плесневых грибов и других микроорганизмов (Свиридов. 2016).

Капролон – конструкционный материал с высокими физико-механическими характеристиками. Легко подвергается механической обработке. Устойчив к ультрафиолетовому излучению, что позволяет использовать его на открытом воздухе (Полиамиды. 1983).

В отличие от капрона, имеющего такой же химический состав, но линейное строение макромолекулы, капролон имеет разветвлённую структуру и бóльшую длину молекулярной цепи. Это способствует кристаллизации полимера; кристаллическая фаза может превышать 65 %, что обусловливает особую прочность капролона и его химическую стойкость. Размер сферолитов значительно влияет на прочность и упругие свойства полимера (Активированная анионная полимеризация лактамов. 1975; Гуль. 1994).

Получение

Капролон – полимер, получаемый из ε-капролактама путём анионной полимеризации в форме в присутствии щелочных катализаторов и активаторов (ГОСТ 7850-2013). Реакция экзотермическая.

В зависимости от технологии получения и используемой каталитической системы свойства полимера могут значительно различаться. Капролон, полученный по прогрессивным современным технологиям, имеет водопоглощение не более 0,15 % за 24 часа (при нормальных условиях), что меньше, чем у ряда полиацеталей и полиэтилентерефталатов. Капролон, получаемый по RIM-технологии (Reaction Injection Molding, реакционное литьё под давлением), имеет более высокие показатели водопоглощения (1,5–2,5 % за 24 часа), что обусловлено более высоким остаточным содержанием мономера.

Применение

Капролон применяется для изготовления деталей путём механической обработки заготовок. Используется практически во всех отраслях промышленности благодаря прочности, износостойкости, вибростойкости, антифрикционным свойствам и химической стойкости к агрессивным средам. Капролон зарекомендовал себя в узлах и изделиях, подвергающихся абразивному износу, в качестве подшипников скольжения, скребков, роликов, направляющих, шестерён, шкивов и блоков подъёмно-транспортных механизмов, колёс, в корпусных и электроустановочных изделиях. Введение наполнителей позволяет значительно расширить область применения капролона (Гуль. 1994; Михайлин. 2011; Старкова. 2022).

Зубчатые колёса из капролона.Зубчатые колёса из капролона.

Капролон при нормальных условиях нетоксичен, не оказывает вредного влияния на организм человека. Изделия из капролона допущены к контакту с пищевыми продуктами (Шефтель. Вредные вещества ... 1991; Шефтель. Гигиенические свойства ... 1991).