DE1595653A1

DE1595653A1 - Verfahren zur Herstellung von Polyamidschaeumen

Info

Publication number: DE1595653A1
Application number: DE19661595653
Authority: DE
Inventors: Dr Heinrich Gilch; Dr Hermann Schnell
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1966-02-04
Filing date: 1966-07-22
Publication date: 1970-04-30
Also published as: GB1112515A; US3679613A; AT272663B; JPS5323359B1; CH471851A; ES336439A1; FR1510333A; SE326034B; NL6701558A; DE1595592A1; BE693579A

Description

FARBENFABRIKEN BAYER AG

LlVERKUSlN-liytnratfc 21. Juli 1966 Patrat-AbttÜuM Reu/Hf

Verfahren zur Herstellung von Polyamidschäumen

Gegenstand der Erfindung iat ein Verfahren zur Herstellung von Polyamidschäumen durch Verschäumung während der Polymerisation von Lactamen.

Es ist bekannt, daß Polyamidschäume dadurch hergestellt werden können, daß Polyamidschmelzen mit Stoffen vermischt werden, die in der Polyamidschmelze verdampfen oder gasförmige Produkte abspalten. Derartige Verfahren sind technisch schwer durchzuführen und ergeben im allgemeinen ungleichmäßige Schäume hoher Dichte.

Polyamidschäume können, wie ebenfalls bekannt ist, auch dadurch hergestellt werden, daß während der schnell verlaufenden 'ionischen Polymerisation in Anwesenheit von Basen und Cokatalysatoren inerte Gase wie z. B. Stickstoff eingeblasen werden oder daß die Polymerisation in Anwesenheit von gasabspaltenden Produkten wie z. B. Aciden oder leicht verdampfenden Stoffen durchgeführt wird. Das Einblasen von Inertgasen ist technisch schwierig zu handhaben und erfordert zur technischen Anwendung umständliche

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Apparaturen. Komplizierte Formkörper können auf diese Weise nur schwer hergestellt werden. Wenn in Anwesenheit von gasabspaltenden Produkten wie Aeiden gearbeitet wird, muß die Gasentwicklung genau zu dem Zeitpunkt einsetzen, an dem die Polyamerisation beginnt. Geringe Reaktionsverzögerungen bzw. Veränderungen der Induktionszeit führen zu unterschiedlichen Dichten oder verhindern die Verschäumung vollkommen. Daneben stellt die Handhabung von Aziden eine nicht zu unterschätzende Gefahrenquelle dar. Wenn die Verschäumung während der ionischen Polymerisation von Lactamen durch Zusatz von relativ niedrig siedenden Produkten wie bestimmten Lösungsmitteln vorgenommen wird, kann im allgemeinen nur im "Z^^itopfverfahren" gearbeitet werden. Sobald die Polymerisation einsetzt, wird ein leicht verdampfender Stoff oder dessen Lösung in Lactam eingerührt. Wenn im "Eintopfverfahren" gearbeitet wird, treten die schon obengenannten Nachteile auf, d. h. die Versuche sind im technischen Maßstab schwer zu reproduzieren. Alle Verschäumungen, die auf der ionischen Polymerisation beruhen, müssen unter strengstem Ausschluß von Wasser ausgeführt werden, und die Lactame müssen vor der Polymerisation besonders sorgfältig getrocknet werden, was im technischen Maßstab umständlich > und zeitraubend ist.

Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von Polyamidschäumen gefunden, wenn man ein Lactam oder ein Gemisch

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von Mehreren Lactamen ait Mindestens 7 Hinggliedern ait eines organischen Ieoeyanat oder eine« Ieooyanatbildner in Gegenwart Ton baeieohen Alkali- oder Erdalkaliverbindungen auf Teeperaturen oberhalb 150 ⁰C erhitzt, wobei die Menge des Isocyanate bzw. Isoeyanatbildners mehr als 1 Mol-#_f bezogen

auf Lactam, beträgt und das molare Verhältnis von Isocyanat zu Base größer als 5 : 1 ist. Die Temperatur, bei der die Verschäumung des Lactams verfahrensmäßig durchgeführt werden kann, liegt zwischen 150 ⁰C und dem Siedepunkt des entsprechenden Lactams. Im Gegensatz zur üblichen ionischen Polymerisation zur Darstellung von blasenfreiem Polyamid, wobei schon Spuren von Wasser die Polymerisation verhindern, wurde festgestellt, daß selbst bei · einem Wassergehalt von 0,3 # im Lactam die Verschäumung noch vorgenommen werden kann. Die Dichte der Schäume wird durch die Höhe der Temperatur und durch den Isocyanatgehalt bestimmt. Verfahrenegemäß werden Lactame mit mindestens 7 Ringgliedern wie Capro-, Capryl- und Laurinlactam, allein oder im Gemisch verwendet. Technische Produkte können ohne weitere Reinigung oder Trocknung verwendet werden.

Ale basische Alkali- oder Erdalkaliverbindungen werden beispielsweise Xaliuenitrit, Matriumcyanid, Kaliumcarbonat, Ha- triuephenolat, latriuaoyanaaid und Calciumcyanamid verwendet. Zweokaäfiigerweise werden die basischen Verbindungen als feinpulverige Produkte zugesetzt.

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Als organisches Ieocyanat werden Alkyl- oder Arylmono- oder -polyieocyanate verwendet wie Stearylisocyanat, Phenylieocyanat, Hexaaethylendiisocyanat und Phenylendiisocyanat. In derselben Weise wirken Isocyanatbildner (verkappte Isocyanate), die z. B. beim Erhitzen Isocyanate bilden, wie Hexamethylen-1,6-bie-carbamidocaprolactam. Besonders geeignet zur Verschäumung sind Polyisocyanate oder Stoffe, die Polyieocyanate bilden. Polyisocyw anate ergeben einen besonders steilen Anstieg in der Viskositäte-Zeitkurve während der Verschäumung.

Die Reaktion wird bei Temperaturen, die zwischen 130 ⁰C und dem Siedepunkt des entsprechenden Lactame liegen, ausgeführt· Die bevorzugte temperatur liegt zwischen 170 ⁰C und 210 ⁰C.

Die Dichte der Schäume liegt zwischen 0,1 und 0,9 g/cm⁵, α sie kann aber durch Verschäumung im Vakuum oder durch Zusatz von gaeabepaltenden oder gasbildenden Produkten weiter reduziert werden. Homopolymerisate von Caprolactam er geben im allgemeinen zähharte Schäume. Höhermolekulare Lactame, wie z. B. Laurinlactam oder Copolymerisate von La«tarnen, wie z. B. Caprolactam und Laurinlactam, ergeben weichere und mehr elastische Produkte. Die relative Losungsviskosität der Polymeren bewegt sich zwischen 6 und 12, gemessen in m-Kreeol (1 g Polyamid in 100 ml m-Kresol) bei 25 ⁰C.

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Den verfahrensgemäS 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 werden, 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 Falle ist es zweckmäßig, den Schaum in einem Extruder herzustellen. Wenn die Verschäumung in Formen vorgenommen wird, können Schaumkörper bestimmter Form hergestellt werden, die auch hohe mechanische Belastungen aushalten. Derartige Formkörper können z. B. in der Bauindustrie oder zur Fabrikation thermisch isolierter Behälter eingesetzt werden; sie können durch Sägen und mit spanabhebenden Werkzeugen bearbeitet werden. In diesen Schäumenlassen sich Schrauben und Nägel befestigen. Blastische Produkte sind zur elektrischen Isolierung von Drähten besonders geeignet.

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Beispiel It

Eine Mischung aus 20 g Gaprolaotsa, Ο,θ g Hexamethylendiisooyanat und 0,1 g Kaliumnitrit wird unter Rühren auf 1Θ0 ⁰C erhitzt. Hach 4 Minuten setit die Verschttumung ein. Sichte des Schauaee 0,39 g/car.

B e i β ρ i β 1 ?r

Eine Mischung aua 20 g Caprolacta», 0,1 g !fatriumcyanaaid und 0,8 g Hexaaethylendiieocyanat werden unter Rühren auf 180 ⁰C erhitzt. Nach 2 Minuten »eist die Verschäu-Bung ein. Dichtt des Schäumet 0»4#

ρ i β ι 3t

line Mischung aus 20 g Caprolactaa, 0,1 g gatriuaphenolat und 0,8 g Hexaaethylendiisocyanat werden auf 180 ⁰C erhitst. lach 16 Minuten setzt die Yerechäumung ein. Dichte des Öchaumee 0,315 g/ee⁵. \v/ j■%-.."_.

..-;.. ' .".■;■'■ ■'■■; 3* i-S ρ i e V- ' 4f- ...-"■' ■, ■ >

üa» Kisohim« aus 20 f Oaprolacta«; 0»2 g Kaliuacartonat und 0,5 S Hexamethylen-I,o-bis-cartsaaidocaprolactam wer- -: :Μ&:9βέ'Λθ& % «Äit*t*^iÄoh\t-1ttn*1i^«it»t- die- Verschäu—

Beispiel 5 s

?ine Mischung aus 20 g C«prolactam, 1 g 4^4.'-DIiBocyano- · dipheny!methan und 0,2 g Kaliumnitrit werden auf 200 ⁰C ' erhitzt. Nach 2 Hinuten setzt die Verschäumung ein. Es entsteht ein Schaum mit einer Sichte von 0,3 g/cm .

Beispiel 6:

Wie Beispiel 5. Sobald ein Viskositätsanstieg beobachtet wird, wird der Druck auf 10 mm Hg reduziert. Der entstehende Schaum hat tine Dichte von 0,05 g/cm .

Beispiel?:

Wie Beispiel 4. Als Füllkörper werden 5 g Asbestmehl zugegeben. Der entstehende Schaum ist feinporiger und gleich mäßiger.

B e i β ρ 1 e 1 Bi

Bine Mischung aus 20 g Caprolactam, 1,6 g Hexamethylendiisocyanat und 0,2 g Katriumcyanamid werden auf 160 ⁰C erhitzt. Nach 20 Minuten setzt die Terschäumung ein. Dich-0,35 g/cm^. ■ .

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Beispiel 9:

Eine Mischung aus 30 g Laurinlactam, 0,2 g Kaliumcar.bonat und 1,6 g Hexamethylendiisocyanat werden au!" 200 ⁰C erhitzt. Der Schaum, der sich nach 40 Minuten bildet, hat eine Dichte von 0,5 g/cm .

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Claims

Fat entans prüche 8

1. Verfahren zur Herstellung von Polyamidschäumen aue Lactamen» dadurch gekennzeichnet, daß man ein Lactam oder ein Gemisch von mehreren Lactamen mit mindestens 7 Hinggliedern in Gegenwart basischer Alkali- oder Erdalkaliverbindungen mit einem organischen Isocyanat bzw. Ibocyanatbildner auf Temperaturen oberhalb 130 ⁰C erhitzt, wobei die Menge des Isocyanate bzwο Isocyanatbildners mehr als 1 Mol.-#, bezogen auf Lactam, beträgt und das molare Verhältnis von Isocyanat zu Base größer ale 5 : 1 ist*

2ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als organisches I so cyanat Hexamethyle.ndiiso cyanat einsetzt. ·

3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als organisches Isocyanat 4,4'-Diphenyleethandiisocyanat einsetzt.

4» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ale Isocyanatbildner Hexwaethylen-1,ö-bis-carbaeidöcaprolactams eineetst.

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5. Verfahren naoh Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet* dafi zusätzlich gasbildende Stoffe zugesetzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, daß Ban feinrerteilte Peeteteffe zusetzt.

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