DE1595706B2

DE1595706B2 - Verfahren zur Herstellung von Polyamidschäumen

Info

Publication number: DE1595706B2
Application number: DE1595706A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr. Gilch; Kurt Dr. Schneider; Hermann Dr. Schnell
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1966-12-17
Filing date: 1966-12-17
Publication date: 1978-04-20
Also published as: NL6716823A; SE341270B; ES348338A1; DE1595706C3; DE1595706A1; US3574146A; CH490450A; BE707969A; GB1168369A

Description

20

Es ist bekannt (vgl. DE-AS 11 59 643), daß man Lactame unter Verwendung von Basen, wie Natriummetall oder Natriumcaprolactam, und acylierenden Stoffen, wie Isocyanaten, oder N-Lactamacylverbindungen unter Zusatz von gasabspaltenden Treibmitteln, wie beispielsweise Aziden, oder niedrigsiedenden Lösungsmitteln durch aktivierte anionische Polymerisation in Schaumstoffe überführen kann. Es ist auch bekannt, in die polymerisierende Mischung zur Schaumbildung Stickstoff einzuleiten. Diese Verfahren haben aber den Nachteil, daß es sehr schwierig ist, die aktivierte anionische Polymerisation und die Treibwirkung so zu koppeln, daß sie weitgehend gleichzeitig ablaufen und so reproduzierbare Schäume ergeben.

Es ist vorgeschlagen worden, Polyamidschäume auch dadurch herzustellen, daß man den Lactamen neben bestimmten Basen einen relativ hohen Anteil an Isocyanaten zusetzt.

Hierbei wirkt das Isocyanat sowohl als Aktivator der anionischen Polymerisation des Lactams als auch als Treibmittel. Gemäß einer älteren Anmeldung P 15 95 655.5-44 haben sich bei dieser Verfahrensweise besonders Alkali- und Erdalkali-Borhydride als Katalysatoren bewährt, da sie bei höheren Temperaturen selbst Gas abspalten und die Zersetzung des Isocyanats katalysieren. Durch dieses Katalysatorsystem wird daher die Reaktionsgeschwindigkeit sehr stark erhöht. Wegen der daraus resultierenden geringen Lagerstabilität sind größere Ansätze aber nur schwer zu fahren.

Wie die Tabelle zeigt, ist die Gasentwicklungsgeschwindigkeit sehr stark von der Temperatur abhängig. Überraschenderweise läßt sich aber das Borhydrid in z. B. Caprolactam ohne jede Gasentwicklung lösen, wenn die Schmelze nur wenig über der Schmelztemperatur des Lactams gehalten wird. Man erhält dadurch eine lagerstabile katalysatorhaltige Lactamschmelze, die für eine kontinuierliche Verschäumung von Lactamen sehr geeignet ist.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Polyamidschäumen durch die aktivierte anionische Polymerisation von Lactamen mit mehr als 3 Ringgliedern, wobei eine Katalysator-Lactam-Mischung und eine Aktivator-Lactam-Mischung getrennt aufgeschmolzen, in einer Mischkammer vereinigt und anschließend ausgeschäumt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lactam-, Alkali- oder Erdalkaliborhydrid-Schmelze knapp über dem Schmelzpunkt des Lactams gehalten wird und erst in der Mischkammer durch Temperaturausgleich mit einer auf höherer Temperatur gehaltenen Lactam-Aktivator-Schmelze, die Mono- oder Polyisocyanate oder isocyanatbildende Stoffe als Äktivatoren und Treibmittel enthält, auf Verschäumungstemperatur gebracht wird.

Die Figur zeigt in schematischer Weise eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens. Die im Behälter 1 befindliche Katalysator-Lactammischung und die im Behälter 2 befindliche Lactamaktivatormischung werden mittels der Pumpen 3 und 4 über die •Wärmeaustauscher 5 und 6 in die Mischkammer 7 eingeleitet Die in der Mischkammer 7 hergestellte Mischung aller Komponenten wird über die Zuleitung 8 in die Form 9 eingebracht. In den Bereich zwischen Pumpen und Mischkammer können ölbeheizte Wärmeaustauscher geschaltet werden. Statt mit Pumpen können die Mischungen aber auch zum Beispiel durch Gasdruck in die Mischkammer gepreßt werden. Die gewünschte Verschäumungstemperatur wird dadurch erreicht, daß das Lactam-Isocyanatgemisch auf einer entsprechend höheren Temperatur als der gewünschten Verschäumungstemperatur gehalten wird und durch Mischen der beiden Schmelzen in der Mischkammer die gewünschte Reaktionstemperatur erreicht wird.

Verfahrensgemäß können Lactame mit mindestens 4 Ringgliedern, wie Capro-, Capryl- oder Laurinlactam, allein oder als Mischung verwendet werden. Besonders geeignet sind solche Katalysatoren, die sich im Lactam lösen, wie beispielsweise Natriumborhydrid, und gleichzeitig; als Treibmittel wirken. Als Aktivatoren und Treibmittel werden organische Isocyanate, vorzugsweise Alkyl- oder Arylmono- oder Polyisocyanate, wie Stearylisocyanate, Phenylisocyanat, Hexamethylendiisocyanat und Phenylendiisocyanat, verwendet. In derselben' Weise wirken sogenannte verkappte Isocyanate, die Isocyanat z. B. beim Erhitzen bilden, wie Hexamethylen-l.e-bis-carbamidocaprolactam. Das Verfahren wird bei Temperaturen zwischen 130 und 270⁰C ausgeführt. Der bevorzugte Temperaturbereich liegt zwischen 140 und 210° C.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist gegenüber den bekannten Verfahren und dem Verfahren der älteren Anmeldung eine Reihe von Vorteilen auf. Man kann einen größeren Vorrat an reaktionsfähigen Schmelzen halten, da durch die getrennte Aufbewahrung vor der Vereinigung der Schmelzen in der Mischkammer keine Reaktion bei diesen Temperaturen stattfindet. Im vollkontinuierlichen Betrieb wird mit 4 Kesseln gearbeitet, wobei 2 zum Aufschmelzen und 2 als Vorratsgefäße dienen. Bei dieser Arbeitsweise lassen sich eine beliebige Anzahl von Formen ausschäumen oder unter Verwendung einer geeigneten Abzugsvorrichtung können auch endlose Formkörper, beispielsweise Platten oder Blöcke, kontinuierlich hergestellt werden: Das Vermischen und Dosieren der beiden Lactamansätze bereitet keine Schwierigkeit. Außerdem ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr erforderlich, daß in der auszuschäumenden Form zur Erzielung eines Schaumes mit gleichmäßiger Porenstruktur gerührt werden muß, was das Ausschäumen komplizierterer Formen ohne Schwierigkeiten ermöglicht, wobei man infolge der gleichmäßigen Vermischung in der Mischkammer Polyamidschaum-Formteile von gleichmäßig feinporiger Struktur erhält.

Beispiel 1

Im Kessel 1 werden 5 kg Caprolactam mit 100 g Natriumborhydrid versetzt und auf ca. 80⁰C erhitzt. Im Kessel 2 werden 15 kg Caprolactam zusammen mit 1000 ml Hexamethylendiisocyanat-1,6 auf 160° C gehalten. Mit Hilfe der Dosierpumpen 3 und 4 werden die Schmelzen durch die Wärmeaustauscher 5 und 6 geleitet, wobei die Isocyanat-Lactamschmelze eine

Temperatur von 230°C erreicht. In der Mischkammer 7 wird die Borhydrid-Lactamschmelze ohne weitere Aufheizung mit der Isocyanat-Lactamschmelze vereinigt. Die Mischung wird sofort in vorgeheizte Formen überführt, in denes die Polymerisation nach wenigen Sekunden unter Schaumbildung einsetzt.

Tabelle

mL Gasentwicklung einer Lösung von 1 g Natriumborhydrid in 200 g Caprolactam

Zeit	Temperatur (⁰C)	100.	120	160	0	200	240
(min)	80	0	0	0	200	1200
0,5	0	0	0	0	350	1300
1,0	0	0	0	0	830	1350 geliert
2,5	0	0	0	0	1000
3,0	0	0	0	300	1300
. 4,0	0	0	20	550	1420
12,0	0	0	30	650	1440
20,0	0	0	35	700	1450 geliert
26,0	0	0	40	1130
30,0	0	0	75	1200
. 60,0	0	0	100	1250
90,0	0	10	130	1290
120,0	0	15	190	1295
180,0	0	35	250	1295
300,0	0	45	280	1300
360,0	0	70	340	1300 geliert
480,0	0	90	410
600,0	0	100	510
780,0	0	110	600
900,0	0	125	690
1140,0	0	130	720
1260,0	0	140	730
1440,0	0	150	755
1560,0	0	160	790
1740,0	0	175	830 trübe	Blatt Zeichnungen
1860,0	0		Hierzu 1

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Polyamidschäumen durch die aktivierte anionische Polymerisation von Lactamen mit mehr als 3 Ringgliedern, wobei eine Katalysator-Lactam-Mischung und eine Aktivator-Lactam-Mischung getrennt aufgeschmolzen, in einer Mischkammer vereinigt und anschließend ausgeschäumt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lactam, Alkali- oder Erdalkaliborhydrid-Schmelze knapp über dem Schmelzpunkt des Lactams gehalten wird und erst in der. .·> Mischkammer durch Temperaturausgleich mit einer auf höherer Temperatur gehaltenen LactamrAktivator-Schmelze, die Mono- oder Polyisocyanate oder isocyanatbildende Stoffe als Aktivatoren und Treibmittel enthält, auf Verschäumungstemperatur ge- ■■· brachtwird. „ ...