-
Verfahren zur Herstellung von schaumförmigen Kunststoffen Es ist
bekannt, aus Kunststoffen durch Zusatz von Treibmitteln, Gasen u. dgl. poröse Körper
herzustellen.
-
Es wurde ein Verfahren zur Herstellung schaumförmiger Kunststoffe
durch partielle thermische Zersetzung von Polyacrylsäurederivaten gefunden. Das
Verfahren besteht darin, daß man Acrylamid allein oder in Mischung mit höchstens
70 Gewichtsprozent Acrylnitril, Acrylsäure oder Styrol in saurer, wäßriger Lösung
in Gegenwart von Polymerisationskatalysatoren entweder zwischen PH4 und 7 bei Temperaturen
von 50 bis 110° C oder bei Aciditäten zwischen pH 4 und der Acidität von 600/0iger
Schwefelsäure bei Temperaturen von 20 bis 110"C unter Zusatz von Eisen-, Chrom-,
Vanadium-, Titan- oder Mangansalzen polymerisiert, das Polymerisat isoliert und
unter Anwendung von Druck und Hitze vorverformt und hierauf die Preßlinge bei 150
bis 240° C, vornehmlich bei 210 bis 230° C, expandiert.
-
Die Expandierung erfolgt bei etwa 1500 C langsam und gegebenenfalls
unvollständig, während bei 2300 C die Schaumbildung rasch und vollständig vor sich
geht. Man kann daher durch Einhaltung einer bestimmten Temperatur das Maß der Schaumbildung
regeln. Bei hoher Temperatur kann eine Dichte von etwa 0,02 erreicht werden. Erfolgt
die Schaumbildung in einem Raum bei Unterdruck, so kann die Dichte noch mehr verringert
werden. Um den schaumförmigen Kunststoffen eine bestimmte Gestaltung zu geben, nimmt
man die Expandierung in entsprechenden Formen vor. Die porösen Formlinge sind trotz
der geringen Dichte verhältnismäßig hart und stabil, sie sind wasserunlöslich, wärmebeständig
bis 1600 C. Ihre Verwendung entspricht der bei porösen Kunststoffen üblichen, z.
B. für Wärme- und Kälteschutz sowie Schallschutz.
-
Beispiel 1 1 Gewichtsteil Acrylamid wird in 5 Gewichtsteilen Wasser
gelöst. Die auf PH7 eingestellte und mit 0,002 Gewichtsteilen Ferrosulfat versetzte
Flüssigkeit wird auf 40° C erwärmt. Durch allmähliche Zugabe von 0,02 Gewichtsteilen
Ammoniumpersulfat wird die Polymerisation in 90 Minuten durchgeführt. Es entsteht
eine honiggelbe Gelatine, die mit Methanol behandelt und dann getrocknet wird. Von
dem in etwa 8001,iger Ausbeute erhaltenen Polymerisat wird bei 1900 C und einem
Druck von etwa 75 kglcm2 ein Preßling hergestellt, z. B. ein Zylinder von 7 cm -Durchmesser
und 12 mm Dicke Durch Erhitzen desselben während 30 Minuten auf 230"C vergrößert
sich sein Volumen auf das 36fache. Es entsteht ein Gebilde mit Schaumstruktur. Läßt
man den Eisenzusatz zur Polymerisation fort, so dehnt sich das erhaltene und auf
sonst gleiche Weise behandelte Polymerisat nur auf das etwa dreifache Volumen aus.
-
Beispiel 2 1 Gewichtsteil Acrylamid wird in 1 Gewichtsteil Wasser
gelöst. Nach Zugabe von 0,1 Gewichtsteil Polyvinylalkohol wird die Lösung mit Eisessig
auf PH4 gebracht, und es werden 0,007 Gewichtsteile Ferrosulfat zugesetzt.
-
Bei 500 C tritt durch allmähliche Zugabe von 0,01 Gewichtsteil Ammoniumpersulfat
eine länger dauernde Wärmeentwicklung ein. Es entsteht ein gummiartiges Polymerisat,
das mit Methanol behandelt wird. Nach dem Trocknen wird das Polymerisat bei 120"C
und 75 kg/cm2 Druck zu Preßlingen verarbeitet, welche dann 30 Minuten auf 230° C
erhitzt werden. Sie erleiden dabei unter Bildung eines Schaumstoffes eine etwa 50fache
Vergrößerung ihres Volumens.
-
Beispiel 3 1 Gewichtsteil Acrylamid wird in 1,5 Gewichtsteilen 600/0iger
Schwefelsäure gelöst. Der Lösung wird 0,01 Gewichtsteil Ferrosulfat zugegeben. Bei
80" C scheidet sich nach Zusatz von 0,04 Gewichtsteilen Ammoniumpersulfat innerhalb
von etwa 2 Stunden ein weißes, zähes Polymerisat ab, das mit Wasser schwefelsäurefrei
gewaschen wird. Nach dem Trocknen werden aus dem Polymerisat durch Pressen mit 75
kg/cm2 bei 140° C verschmolzene Formlinge hergestellt, welche sich auf das 30fache
ihres ursprünglichen Volumens ausdehnen, wenn sie 20 Minuten auf Temperaturen über
200° C, vorzugsweise auf 230° C, erhitzt werden. Es entstehen Gebilde mit Schaumstoffstruktur.
-
Beispiel 4 Ein Gemisch aus 1 Gewichtsteil Acrylamid und 0,43 Gewichtsteilen
Acrylnitril wird in 3 Gewichtsteilen 450/0iger Schwefelsäure, die 0,15 Gewichtsteile
Ferrosulfat enthalten, durch Zugabe von 0,03 Gewichtsteilen Ammoniumpersulfat bei
80" C polymerisiert. Das abgeschiedene Polymerisat wird mit Wasser und Methanol
schwefelsäurefrei gewaschen. In getrocknetem Zustand ist es ein
weißes
Pulver. Dieses wird bei 1650 C und einem Druck von 75 kg/cm2 zu verschmolzenen Scheiben
verarbeitet.
-
Sie dehnen sich bei 230° C unter Bildung eines Schaumstoffes auf
das 57fache ihtes Volumens aus. Ein auf die gleiche Weise, jedoch ohne Zusatz von
Ferrosulfat durchgeführter Versuch ergibt nur eine lOfache Ausdehnung des bei 230°
C gepreßten und verschmolzenen Polymer sates.
-
Beispiel 5 Ein Gemisch aus 1 Gewichtsteil Acrylamid und 0,11 Gewichtsteilen
Styrol wird unter Zugabe von 0,08 Gewichtsteilen Ferrosulfat in 1,2 Gewichtsteilen
600/,iger Schwefelsäure bei 800 C durch die Wirkung von 0,009 Gewichtsteilen Ammoniumpersulfat
in ein weiches, gelbliches Polymerisat umgewandelt, das mit Wasser und Methanol
schwefelsäurefrei gewaschen und darauf zu einem weißen Mehl getrocknet wird. Die
durch Verformen dieses Mischpolymerisates bei 130"C unter Druck erhaltenen Preßkörper
vergrößern sich durch Erhitzen auf 2300 C um das 20fache ihres Volumens unter Bildung
eines Stoffes mit Schaumstruktur.
-
Beispiel 6 1 GewichtsteilAcrylamid, 0,11 GewichtsteileAcrylsäure
und 0,48 Gewichtsteile Acrylnitril werden in 5 Gewichtsteilen 6001iger Essigsäure,
die 0,015 Gewichtsteile Ferrosulfat gelöst enthalten, bei 70° C durch 0,015 Gewichtsteile
Ammoniumpersulfat polymerisiert. Das gebildete Polymerisat wird mit Methanol gefällt
und gewaschen sowie darauf getrocknet. Eine verschmolzene Scheibe, welche bei 140°
C Preßtemperatur unter Anwendung von 80 kg/cm2 Druck erhalten wird, erleidet bei
230° C eine etwa lOfache Vergrößerung ihres Volumens.
-
Beispiel 7 1 Gewichtsteil Acrylamid, 0,43 Gewichtsteile Acrylnitril
und 0,075 Gewichtsteile Acrylsäure werden in 2,9 Gewichtsteilen 45°/eiger Schwefelsäure
bei Gegenwart von 0,015 Gewichtsteilen Ferrosulfat durch Zugabe von 0,02 Gewichtsteilen
Ammoniumpersulfat bei 80" C polymerisiert. Das gebildete Mischpolymerisat wird mit
Wasser aufgearbeitet. Es wird nach dem Trocknen als gelbliches Pulver erhalten.
Das bei 155° C unter 80 kg/cm2 Druck zu verschmolzenen Preßkörpern geformte Polymerisat
vergrößert durch Erhitzen auf Temperaturen von 200 bis 230° C das Volumen um das
25fache unter Bildung eines Schaumstoffes.
-
Beispiel 8 1 Gewichtsteil Acrylamid, 0,48 Gewichtsteile Acrylnitril
und 0,11 Gewichtsteile Acrylsäure werden in 4 Gewichtsteilen 50/,iger Schwefelsäure
in Gegenwart von 0,016 Gewichtsteilen Ferrosulfat durch Zugabe von 0,03 Gewichtsteilen
Ammoniumpersulfat bei 70° C polymerisiert. Das Polymerisat wird mit Wasser und Methanol
gewaschen und dann getrocknet. Bei 140° C unter Anwendung von 80 kg/cm2 Druck wird
es zu Preßkörpern, z. B. Scheiben, verarbeitet, die durch ein 30 Minuten dauerndes
Erhitzen auf 230"C unter Ausdehnung des Volumens auf das 33fache einen Schaumstoff
bilden.
-
Beispiel 9 1 Gewichtsteil Acrylamid wird in 5 Gewichtsteilen Wasser
gelöst. Dieser Lösung werden 0,002 Gewichtsteile Ferrosulfat und 0,001 Gewichtsteil
Chromsulfat zugesetzt.
-
Bei 40" C wird dann mit 0,02 Gewichtsteilen Ammoniumpersulfat die
Polymerisation eingeleitet, die zu einem gelatinösen Polymerisat führt, das mit
Methanol gewaschen wird. Durch Trocknen dieses Polymerisates wird
ein weißes Pulver
erhalten, das sich bei 150"C durch 75 kg/cm2 zu Preßkörpern verarbeiten läßt. Bei
diesen bewirkt eine Temperatur von 220 oder 230° C unter Schaumstoffbildung eine
Vergrößerung ihres Volumens auf das SOfache.
-
Beispiel 10 In einer Lösung von 1 Gewichtsteil Acrylamid in 5 Gewichtsteilen
Wasser wird außerdem 0,0001 Gewichtsteil Ammoniumvanadat gelöst und durch Zugabe
von 0,02 Gewichtsteilen Ammoniumpersulfat bei 40° C die Polymerisation des Acrylamids
herbeigeführt. Es bildet sich eine gelbe, honigartige Lösung. Aus dieser wird das
Polymerisat mit Methanol gefällt und gewaschen. Die aus ihm bei 160 bis 20000 durch
Anwendung von 80 kgXcm2 Druck hergestellten Preßkörper gehen durch Erhitzen auf
230° C unter 33facher Ausdehnung in einen etwas elastischen Schaumstoff über.
-
Beispiel 11 1 Gewichtsteil Acrylamid und 0,43 Gewichtsteile Acrylnitril
werden in 2,9 Gewichtsteilen 450/0iger Schwefelsäure bei 80" C durch 0,02 Gewichtsteile
Ammoniumpersulfat unter Zusatz von 0,06 Gewichtsteilen Mangancarbonat polymerisiert.
Das Polymerisat scheidet sich als grießige Masse ab, die mit Wasser bis zur Säurefreiheit
gewaschen wird. Die aus dem getrockneten Polymerisat bei 170°C durch einen Druck
von 75 kg/cm2 erhaltenen verschmolzenen Preßkörper dehnen sich bei 230° C unter
Schaumstoffbildung auf das 23fache Volumen aus.
-
Beispiel 12 Dem im Beispiel 11 angegebenen Polymerisationsansatz
werden an Stelle von Mangancarbonat 0,015 Gewichtsteile Ferrosulfat und 0,006 Gewichtsteile
Ammoniumvanadat hinzugefügt. Während der mit 0,02 Gewichtsteilen Ammoniumpersulfat
durchgeführten Polymerisation scheidet sich das Polymerisat ab, das mit Wasser säurefrei
gewaschen wird. Durch Erhitzen eines aus diesem Polymerisat hergestellten verschmolzenen
Preßkörpers auf 230° C wird eine 1Sfache Ausdehnung erreicht.
-
Beispiel 13 Dem im Beispiel 11 angegebenen Polymerisationsansatz
werden an Stelle von Mangancarbonat 0,015 Gewichtsteile Ferrosulfat und 0,01 Gewichtsteil
Titanylsulfat zugegeben. Zur Polymerisation werden 0,03 Gewichtsteile Ammoniumpersulfat
benötigt; das Polymerisat scheidet sich ab und wird mit Wasser schwefelsäurefrei
gewaschen und dann getrocknet. Bei 160"C Preßtemperatur kann ein gut verschmolzener
Preßling hergestellt werden, der bei 230° C sich auf das 35fache Volumen ausdehnt
und dadurch in einen Schaumstoff übergeht.