DE1570238A1 - Verfahren zur Herstellung feinteiliger expandierbarer Styrolpolymerisate - Google Patents
Verfahren zur Herstellung feinteiliger expandierbarer StyrolpolymerisateInfo
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Description
Unser Zeichen; O. Z. 23 446 vG/M
Ludwigshafen/Rhein, 15.I.I965
Verfahren zur Herstellung feinteiliger expandierbarer Styrolpolymerisate
Es ist bekannt, daß man Formkörper aus schaumförmigen Styrolpolymerisaten
erhält, wenn man feinteilige Styrolpolymerisate, die
ein gasförmiges oder flüssiges Treibmittel enthalten, in nicht gasdicht schließenden Formen auf Temperaturen oberhalb des Siedepunkte,s
des Treibmittels und des Erweichungspunktes des Polymerisates erhitzt. Solche Schaumkörper aus expandierten Styrolpolymerisaten
haben geschlossene Zellen.
In der Praxis sind vielfach Schaumkörper erwünscht, die aus möglichst
kleinen Zellen von einheitlicher Größe bestehen. Derartige Schaumstoffe haben hervorragende Isoliereigenschaften und außerdem
eine ansehnliche Oberfläche, was bei der Herstellung von dekorativen Artikeln, wie z.B. Sichtplatten, von besonderer Bedeutung
ist. Häufig erhält man jedoch aus expandierbaren Styrolpolymerisaten Schaumstoffe mit verhältnismäßig grobzelliger und uneinheitlicher
Struktur.
Es wurde schon versucht, durch geeignete Wahl des Treibmittels
oder einer Treibmittelmischung Schaumkörper mit einheitlicher und feiner Zellstruktur zu erhalten. In den meisten Fällen war
jedoch der dadurch erzielte Erfolg nicht ausreichend. Auch durch
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- 2 - O.Z. "25 446
Zusätze von geringen Mengen an Lösungsmitteln, wie z.B. Äther, Ketone, Halogenkohlenwasserstoffe, aromatischer Kohlenwasserstoffe
u.a. zu den Treibmitteln hat man versucht, Schaumkörper mit einheitlicher und feinzelliger Struktur zu bekommen. Es zeigte sieh
jedoch, daß aus solchen expandierbaren Polymerisaten hergestellte Schaumkörper zum Schrumpfen neigen.
Es wurde nun gefunden, daß man feinteilige expandierbare Styrolpolymerisate
durch Polymerisieren von Styrol gegebenenfalls zusammen mit anderen olefinisch ungesättigten monomeren Verbindungen
in wäßriger Suspension in Gegenwart eines Treibmittels mit besonders vorteilhaften Eigenschaften herstellen kann, wenn man
die Monomeren in Gegenwart von 0,001 bis 1 Gewichtsprozent, bezogen auf die Monomeren, einer wasserunlöslichen hochmolekularen Verbindung,
die sich in den Monomeren löst und mit dem erhaltenen Polymerisat nicht homogen mischbar ist, polymerisiert.
Aus den erfindungsgemäßen expandierbaren Styrolpolymerisaten hergestellte
Schaums tof formkörper haben besonders feine und gleichmäßige Zellen.
Styrol kann allein oder im Gemisch mit anderen monomeren polymerisierbaren
Verbindungen polymerisiert werden, wobei die Moriomerenmischungen mindestens 50 Gewichtsprozent Styrol enthalten. Geeignete Comonomere sind z.B. Kernhalogenstyrole, Kernmethylstyrole, ■
etf- Methylstyrol, Acrylsäure- oder Methaerylsäurenitril, Ester
der Acryl- oder Methacrylsäure von Alkoholen mit 1 bis 8 C-Atomen, Vinylester oder Vinylcarbazol oder geringe Mengen anVernetzenden
Monomeren, wie Divinylbenzol oder 1,4-ButandioldiäcrylÄtv
909887/U87 v : ?
- 3 - ο.ζ. 23 446
Die Polymerisation der Monomeren in wäßriger Suspension wird unter den üblichen Bedingungen durchgeführt.
Unter Treibmitteln, die in den Styrolpolymerisaten enthalten sind,
sollen unter Normalbedingungen gasförmige oder flüssige Kohlenwasserstoffe oder Halogenkohlenwasserstoffe verstanden werden,
die das Styrolpolymerisat nicht lösen und deren Siedepunkte unter dem Erweichungspunkt des Polymerisates liegen. Geeignete Treibmittel
sind z.B. Propan, Butan, Pentan, Hexan, Cyclohexan, Dichlordifluormethan.
Die Treibmittel können in den verschäumbaren Massen in Mengen zwischen 2 und 10 Gewichtsprozent, bezogen auf
das Polymerisat, enthalten sein.
Die hochmolekularen Verbindungen, in deren Gegenwart die Polymerisation
des Styrols bzw. der Gemische aus Styrol und den anderen Monomeren durchgeführt wird, sollen wasserunlöslich sein, da sich
wasserlösliche Verbindungen unter den Bedingungen der Suspensionspolymerisation in der wäßrigen Phase und nicht in den erhaltenen
Polymerisatteilchen verteilen. Die hochmolekularen Verbindungen sollen außerdem in den Monomeren löslich sein. Unter löslichen
Verbindungen sollen im Sinne der Erfindung auch solche verstanden
werden, die sich in den Monomeren nicht vollständig auflösen, sondern nur quellen. Weiterhin sollen die hochmolekularen Verbindungen
die Eigenschaften haben, mit den erhaltenen Styrolpolymerisaten nicht homogen mischbar zu sein, d.h., diese Verbindungen
sollen mit den Styrolpolymerisaten unverträglich sein. Die erstarrte Polymerenschmelze enthält die eingelagerte hochmolekular«
Verbindung in feiner Verteilung. Die Verbindungen sind umso wirksamer, je unverträglicher sie mit dem Styrolpolymerisat
sind.. · u
9098 87/1487
- 4 - O.Z. 23 446
Öle hochmolekularen Stoffe sind in dem Monomerengemisch in
Mengen von 0,001 bis" 1 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 0,05 bis 0,1 Gewichtsprozent, enthalten. .
Geeignete hochmolekulare Verbindungen sind z.B. Polyolefine, die .
die oben angegebenen Eigenschaften haben, wie Polyisobutylen oder ataktisches Polypropylen, weiterhin Polyvinylester, wie PoIyvinylpropionatj
Polyvinylather, wie Polyvinylisobutyläther, Polyvinylidenchlorid,
außerdem Copolymerisate der Monomeren der genannten Homopolymerisate, chloriertes Polyäthylen, Copolymerisate
aus Styrol mit anderen Comonomeren oder andere Mengen an Comonomeren
als in den zu polymerisierenden Monomerengemischen enthaltenen; ferner Kondensationsprodukte aus Polycarbonsäuren und
Polyolen, wie Kondensate aus Phthalsäure und Hexantriol.
In dem monomeren Styrol bzw. in den Monomerengemischen können
noch weitere Stoffe zugegen sein, wie Flammschutzmittel, z.B. Tris-(2,3-dibrompropyl)-phosphat oder 1,2,5,6,9,10-Hexabromcyclododecan;
außerdem Füllstoffe, Weichmacher oder Antistatika.
Die in.den Beispielen genannten Teile sind Gewichtsteile.
In einen druckfesten Kessel mit Blattrührer werden jeweils 20 000
Teile Wasser, 32 Teile eines Mischpolymerisates aus 95 Teilen
N-Vinylpyrrolidon und 5 Teilen Acrylsäuremethylester vom K-M«rt ,
75, 10 Teile Natrlumpyrophosphat (10 000 - x) Teil« Styrol«
χ ,Teile eines hochpolymeren Stoffes, 35 Teile Benzoylperoxyd
und 700 Teile Pentan eingebracht.
909887/ U87
ORiGlNAi INSPECTED _5_
- 5 - · O.Z. 23 446
x -bedeutet in den Ansätzen
a) ohne Zusatz .
b) 10 Teile Polyvinylisobutyläther vom Molekulargewicht 50
c) 10 Teile Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht von 50
d) 10 Teile ataktisches Polypropylen
.e) 10 Teile nachchloriertes Polyäthylen mit einem Chlorgehalt von
. 35 %
f) 5 Teile Polyviqylitknchtorld vom Molekulargewicht 60 000
g) 10 Teile eines Mischpolymerisates aus Styrol, Acrylnitril
und N-Vinylcarbazol im Verhältnis 8o zu 17 zu 3
h) 10 Teile eines Kondensationsproduktes aus Phthalsäure und
Hexantriol im Molverhältnis 1 zu 1 ■
i) 5 Teile Polyvinylpropionat.
Die Ansätze werden unter Rühren bei jeweils gleicher Rührgeschwindigkeit
20 Stunden bei 700C und 15 Stunden bei 850C gehalten.
Man erhält feinteilige, expandierbare Massen in Perlform, die gewaschen und getrocknet werden.
Die expandierbaren Massen werden in strömendem Dampf von 105°C
auf ein Schüttgewicht von 20 g/l vorexpandiert, jeweils 24 Stunden zwischengelagert und anschließend .in einer perforierten Form
mit den Maßen 50 χ 100 χ 100 cro^ mit Dampf von 0,8 atü, den man
10 Sekunden lang einwirken läßt, zu Blöcken ausgeschäumt.
In nachfolgender Tabelle· 1st der Grad der Verklebung beim Vorschäumen, die Güte der Verschweißung des Schaumes im fertigen
Block, dir Zellstruktur sowie die erforderliche Kühlzeit für
die Blöcke wiedergegeben.
-6-
9 09887/U87
Grad der Ver klebung |
- 6 - | Mittlere Zellgröße (nun) |
O.Z. 23 446 | Kühlzeit der Blöcke |
|
2-3 | 0,22 | 75 Min. | |||
Ansatz | 1 | Verschw. Güte |
0,06 | 1570238 | 70 Min. |
a) | O | 95 % | 0,06 | Schwan kungs breite der Zell größe |
601MIn. |
b) | 0-1 | 95 % | 0,12 | 0,15-0,30 | 60 Min. |
c) | 0-1 | 95 % | 0,08 | 0,05-0,07 | 50 Min. |
d) | 0 | 95 % | 0,12 | 0,05-0,07 | 60 Min. |
e) | 0 - 1 | 95 % | 0,14 | 0,10-0,14 | 65 Min. |
f) | 0-1 | 95 Ji | 0,10 | 0,07-0,09 | 55 Min. |
g) | 0-1 | 95 % | 0,08 | 0,11-0,13 | 60 Min. |
h) | 95 Ji | 0,12-0,16 | |||
i) | 95 % | 0,09-0,11 | |||
0,07-0,09 | |||||
Der Grad der Verklebung zeigt folgenden Zustand der vorgeschäumten
Perlen auf:
0 = keine Verklebung
1 = leichte Verklebung; die verklebten Teilchen lassen sich durch
Druck mit der flachen Hand leicht trennen
2 « stärkere Verklebung; die verklebten Teilchen können jedoch
mit der Hand ohne Beschädigung wieder getrennt werden
3 = starke Verklebung; bei dem Versuch, die Teilchen wieder voneinander
zu trennen, werden diese teilweise beschädigt.
Zur Bestimmung des Verschweißungsgrades wird der Block gebrochen. Es wird der prozentuale Anteil an verschweißten Teilen ermittelt.
Unter Kühlzeit ist der Zeitraum nach dem Ausschäumen der Perlen und dem Zeitpunkt zu verstehen, an dem der erhaltene Block aus
der For» entnoeeen werden kann, wobei keine nachträgliche Verformung
des Blockes mehr auftritt.
-7-909887/U87
Claims (1)
- - 7 - υ.ώ. d-3Pa tentans pruch . .Verfahren zur Herstellung-von feinteiligen expandierbaren Styro1-polymerisaten durch Polymerisieren von Styrol, gegebenenfalls zusammen mit anderen olefinisch ungesättigten monomeren polymerisierbaren Verbindungen in wäßriger Suspension in Gegenwart eines Treibmittels, dadurch gekennzeichnet, daß man die Monomeren in Gegenwart von 0,001 bis 1 Gewichtsprozent, bezogen auf die Monomeren, einer wasserunlöslichen hochmolekularen Verbindung, die sich in den Monomeren löst und mit dem erhaltenen Polymerisat nicht Homogen mischbar ist, polymerisiert.BADISCHE ANILIN- & SODA-FABRIK AG909887/U-a7
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