DE1595592A1

DE1595592A1 - Verfahren zur Herstellung von Polyamidschaeumen

Info

Publication number: DE1595592A1
Application number: DE19661595592
Authority: DE
Inventors: Gilch Dr Heinrich; Schnell Dr Hermann
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1966-02-04
Filing date: 1966-02-04
Publication date: 1970-05-14
Also published as: NL6701558A; US3679613A; GB1112515A; DE1595653A1; FR1510333A; AT272663B; JPS5323359B1; SE326034B; BE693579A; CH471851A; ES336439A1

Description

FARBENFABRIKEN BAYER AG 1595592

· Bayerwerk 3.Februar 1966

Patent-Abteilung Reu/E

Verfahren zur Herstellung von Polyamidsehäumen

Gegenstand der Erfindung ist ein wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von Polyamidsehäumen durch Verschäumung während der Polymerisation von Lactamen.

Es ist bekannt, daß Polyamidschäume dadurch hergestellt werden können, daß-Lactame in Anwesenheit von Basen wie Uatriumcaprolactam und einem Co-Katalysator wie Isocyanat oder acylierten Lactamen polymerisiert werden, wobei während der Polymerisation Stickstoff eingeblasen wird. Es ist auch vorgeschlagen worden, in Anwesenheit von gasbildenden bzw. gasabspaltenden Produkten, wie z.B. Aciden, zu arbeiten. Diese Verfahren gehen von der bekannten basischen Polymerisation von Lactamen aus, und unterscheiden sich nur in der Erzeugung des zur Schaumbildung nötigen Gases. Derartige Polymerisationen müssen unter strengstem Ausschluß von Wasser ausgeführt werden, und die Lactame müssen vor der Polymerisation besonders sorgfältig getrocknet werden. Da die verwendeten Basen im allgemeinen leicht hydrolysieren, müssen auch sie vor Feuchtigkeit geschützt werden. Sie sind ebenso wie die gasbildenden Azide relativ gefährlich zu handhaben. Das Einblasen von Stickstoff verlangt umständliche Apparaturen und schließtdamit bestimmte Anwendungsgebiete aus.

Es wurde nun gefunden, daß man Polyamidschäume aus ionisch polymerisierten Lactamen auf einfache Weise dadurch herstellt,

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Neue U ntertagen (Art. 7 § I Abs. 2 Nr. Τ Satz 3 des Ä nderungeees. v. 4.3.HlM

• . · BAD ORiGiNAI,

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wenn man eine Mischung, bestehend aus einem lactam, o,o5-1c °/o eines organischen Co-Katalysators und o,o5 - Io $ eines Alkali- oder Erdalkalisalzes von Carbonsäuren mit mehr als einem Kohlenstoffatom, bezogen auf das eingesetzte Lactam, auf Temperaturen von 14o - 27o°C" erhitzt. Die !Dichte der Schäume kann durch die zugesetzte Menge von Isocyanaten oder von Stoffen, die Isocyanate bilden, bestimmt werden. Überraschenderweise ist eine Vortrocknung der Lactame bei diesem Verfahren nicht notwendig; es ist daher besonders einfach durchzuführen. Alle Reaktionspartner sind ungefährlich und leicht zu handhaben. Verfahrensgemäß können Lactame mit mindesten« 7 Ringgliedern wie Capro-, Capryl- und Laurinlactam allein oder im Gemisch verwendet werden.

Als Katalysatoren werden Alkali- oder Erdalkalisalze von möglichst reinen Carbonsäuren und Polycarbonsäuren mit mehr als einem Kohlenstoffatom eingesetzt. Salze von höhermolekularen Fettsäuren wie Stearinsäure verbessern die Entformungseigenschaften der Schäume. Besoders geeignet sind sol<3he Salze, die sich in Caprolactam lösen. Zweckmäßigerweise werden feinpulvrige Produkte, die kein Kristallwasser enthalten, verwendet. .

Als organische Co-Katalysatoren werden organische Isocyanate vorzugsweise Alkyl- oder Arylmono- oder ■-■ polyisocyanate wie Stearylisocyanat, Phenylisocyanat, Hexamethylendiisocyanat .- und Phenylendiisocyanat verwendet. In derselben Weise wirken^ sog. verkappte Isocyanate, die beim Erhitzen in Isocyanate ., zerfallen, wie z.B. Hexamethylen-1, e-biscarbamidocyprolactarn.,,

Die Reaktion wird .bei Temperaturen von Ho - 27o°C ausgeführt. Der bevorzugte Temperaturbereich liegt zwischen 17o und 25o°C.

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Wie In den Beispielen gezeigt wird, hängt sowohl die Induktiohszeit - das ist die Zeit, die verstreicht, bis die Schaumbildung einsetzt - wie auch die Dichte der Schäume von der Keakt'ionstemperatur at>. In dem Temperaturbereich von 17o - 25o^GC liegen die Induktionszeiten zwischen 72o und 8 see,

Die Dichte der Schäume liegt zwischen o,2 und o,5 g/cm , sie kann aber durch Zugabe von Stoffen, die bei der Reaktionstemperatur verdampfen, wie aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe, Äther und Alkohole (geeignet sind beispielsweise Xylol od,er Dioxan) reduziert werden. Auch durch Verschäumung im Vakuum kann die Dichte weiter reduziert werden. Homopolymerisate ergeben im allgemeinen harte Produkte. Elastische Schäume können durch Copolymerisation von Lactamen, wie Gaprolactam und Laurinlactarn, hergestellt werden. Die relative Viskosität der Polymeren in 1 $ m-KreE.ol bewegt sich zwischen 9,42 und 11,3?. Ein großer Teil der Polymeren ist vernetzt.

Den verfahrensgemäß hergestellten Schäumen können Füllstoffe wie Asbestmehl, Talkum, Glas- und Asbestfasern und auch Farbstoffe bzw. Pigmente zugesetzt werden. Polyamidschäume, die nach diesem Verfahren hergestellt werden, können da eingesetzt wexden, wo eine elektrische, thermische oder akustische Isolation gefordert wird und gleichzeitig eine mechanische Beanspruchung vorgesehen ist. Sie können z.B. zur Ausfüllung von Hohlräumen im Baugewerbe benutzt werden, wenn der Schaum vor der Verfestigung eingefüllt wird. In diesem Fall ist es zweckmäßig, den Schaum in einem Extruder herzustellen. Wenn die Verschäumung in Formen vorgenommen wird, können Schaum- '* körper bestimmter Form hergestellt werden, die auch hohe mechanische Belastungen aushalten. Derartige Formkörper können z.B. in der Bauindustrie oder zur Fabrikation thermisch

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isolierter Behälter eingesetzt werden; sie können durch Sägen und mit spanabhebenden Werkzeugen bearbeitet werden. In diesen Schäumen lassen sich Schrauben und Nägel befestigen. Elastische Produkte sind zur elektrischen Isolierung von Drähten besonders geeignet.

Beispiel 1:

Eine Mischung aus 1oo g Caprolactam, 4 ml Hexamethylendiisocyanat und o,5 g Natriumacetat wird in einem Gl'asgefäß auf 2oo° erhitzt. Nach 21 ο sec setzt die Polymerisation unter Verschäumung ein. Dichte des Schaumes o,36 g/cm . Bei Verwendung von o,25 g Natriumacetat steigt die Induktionszeit auf 24o see, die Dichte des gebildeten Schaumes bleibt etwa gleich.

Beispiel 2;

Eine Mischung aus 1oo g Caprolactam, 4 ml Hexamethylendiisocyanat und o,5 g Kaliumbenzoat wird unter Rühren auf 2oo° erhitzt. Nach 19o see erfolgt die Schaumbildung. Die Dichte des Schaumas beträgt o,34 g/cm.

Die Induktionszeiten für Ansätze mit o,25 g bzw. o,1 g Kaliumbenzoat sind 18o„ bzw. 24o see.

Beispiel 3:

Eine Mischung aus 1oo g Caprolactam, 4 ml Hexamethylendiisocyanat und o,5 g des Natriumsalzes der Zimtsäure wird unter Rühren auf 2oo° erhitzt. Nach 7 Min. setzt die Verschäumung ein. Dichte: o,35 g/cm.

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Beispiel 4: '

Eine Mischung aus ioo gCaprolactara, to g Hexamethylen-1, 6-bisearbamidoeaprolaetarn und ο, 5 g Natriumstearat werden auf 2oo° erhitzt
o,24 g /cm⁵.

2oo° erhitzt. Nach 7 Min. setzt die Schaumbildung ein. Dichte:

Beispiel 5:

Wie Beispiel 4_S außer daß 5 ml Dioxän zugegeben werden, wenn

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die Verschäumung einsetzt. Dichte: ο,18 g/ciir.

Beispiel 6:

Eine Mischung aus 1oo g Caprolactam 1 g Natriumstearat, 5 g Diphenylmethan^^'-diisocyanat wird unter Rühren auf 2oo° erhitzt. Nach 2 Min..setzt die Schaumbildung ein. Dichte: o_s33 g/cm^.

Wenn 2 g "bzw. 1 g Diphenylmethan-4,4^l-diisocyanat verwendet wird, entstehen Schäume mit Dichten von o,4i g/cnr bzw. 0,62 ^

Beispiel 7:

Eine Mischung wie in Beispiel 2 wird unter Rühren auf 2oo° erhitzt. Nach Einsetzen der Polymerisation wird auf 1o mm Hg evakuiert. Dichte des Schaumes: o,o9 g/cm^. Der Schaum wird gleichmäßiger, wenn zu obiger Mischung 5 g Asbestmehl zugegeben wird.

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Claims

Patentansprüche: . ■

1. Verfahren zur Herstellung von Polyamidschäumen durch Verschäumen von ionisch polymerisierten lactamen, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Lactam mit mindestens 7 Ringgliedern mit einem Alkali- oder Erdalkalisatz einer Mono- oder Polycarbonsäure mit mehr als einem Kohlenstoffatom in Gegenwart eines Co-Katalysators auf Temperaturen von 14o 27o°C erhitzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Lactamen fsasbildende oder "bei den Verfahrenstemperaturen V2rdampfende Stoffe zugesetzt v/erden,

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkalisala Natriumacetat zugesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Co-Katalysator ein organisches Isocyanat verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnt, daß als organisches Isocyanat Hexamethylen-1,6-diisocyanat verwendet wird.

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Neue Unterlagen (Art. 7 § 1 Abs. 2 Nr. 1 Satz 3 desÄndenineaf«. v. 4. 3. ι - \.

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