DE1645110C3 - Verfahren zur Herstellung von geschäumten Polylactamen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von geschäumten PolylactamenInfo
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Description
Die Herstellung von Polyamiden aus Lactamen, insbesondere aus t-Caprolactarn, in Gegenwart eines
anionischen oder basischen Katalysators und eines Cokatalysators ist in den folgenden Patentschriften
beschrieben:
US-PS 30 15 652, 3017 391/2 und 3018 273; DT-PS 10 67 587 und 10 71947;
GB-PS 9 00 150, 9 04 229 und 9 24453; FR-PS 13 22 685, 13 24 711 und 13 91728;
BE-PS 6 23 840.
Aus der DT-AS 11 77 340 ist. es bekannt, schaumförmige
Polyamide durch aktivierte anionische Polymerisation von Lactamen in Gegenwart von Stoffen,
die in der Wanne gasförmige Produkte bilden, herzustellen, wobei man die Polymerisation in Gegenwart
von 0,05 bis 5 Gewichtsprozent gebranntem Gips vornimmt. Durch die Zugabe des gebrannten
Gips wird eine einheitlichere Porenstruktur und eine Verminderung des Raumgewichtes erzielt.
Aufgabe der Erfindung ist es, geschäumte Polylactame mit einer besonders feinen und gleichmäßigen
Zellstruktur der Schäume herzustellen, ohne daß dadurch ein besonders niedriges Raumgewicht der 5"
Schaumstoffe erzielt wird. Denn bei zahlreichen Anwendungen sind niedrige Dichten nicht erwünscht,
insbesondere wenn die erhaltenen Schaumstoffe bestimmten Belastungen ausgesetzt sind..
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von geschäumten Polylactamen durch Polymerisation
von Lactamen in Gegenwart eines anionischen Katalysators, eines Cokatalysators, eines
Blähmittels und eines oberflächenaktiven Mittels, wobei die Polymerisation gegebenenfalls in einer
Form durchgeführt wird, so daß ein geformter Gegenstand direkt in der Form hergestellt wird, das
dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens ein Teil des oberflächenaktiven Mittels die allgemeine Formel
RN(CH2-CH2-COOM)2 aufweist,, in der R eine
aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 10 bis 20 Kohlenstoffatomen und M ein Alkali- oder Erdalkalimetall
bedeuten.
110
Die aliphatische Kohienwas«;erstoffgruppe R enthält
insbesondere 12 bis 18 Kohlenstoffatome und kann linear oder verzweigt sein; sie kann beispielsweise
eine Seitenkette mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen enthalten. M ist insbesondere ein Alkalimetall und
kann in situ in das oberflächenaktive Mittel eingeführt werden, z. B. wenn die an Stelle von M ein
Wasserstoffatom enthaltende Verbindung zu dsm
Polymerisationssystem gegeben wird, vorausgesetzt, daß genügend viel Alkali- oder Erdalkalibast (als
anionischer Katalysator) vorhanden ist. Es ist eine nur verhältnismäßig geringe Menge des oberflächenaktiven
Mittels, im allgemeinen in der Größenordnung von etwa 0,15 bis 1,5 °/o, bezogen auf das Gewicht
des Monomeren, notwendig. Zu geeigneten oberflächenaktiven Mitteln gehören solche, in denen
R ein n-Decyl-, n-Undecyl-, n-Dodecyl-, n-Tridecyl-,
n-Tetradecyl-, n-Pentadecyl-, n-Hexadecyl-, n-Heptadecyl-,
n-Octadecyl-, Iso-dodecyl-, Iso-tetradecyl-,
Iso-octadecyl-, 2-Äthyl-n-tetradecyl-, 3-Propyl-nhexadecyl-,
4-Hexyl-n-decyl-, 5-Isoamyl-n-decyI-
oder o-Cyclohexylmethyl-n-decyl-Rest und M insbesondere
Natrium, daneben aber auch Kalium-Magnesium oder Strontium, sind.
Außer Caprolactam können auch andere Lactame. z. B. diejenigen mit 3 oder insbesondere 6 bis
12 Kohlenstoffatomen im Laciamring, wie Oenanthlactam,
Capryllactam und Laurinlactam, eingesetzt werden. Es können einzelne Lactame oder Lactamgemische
verwendet werden. Geeignete Polymerisationstemperaturen liegen im allgemeinen zwischen
80 und 215° C, insbesondere zwischen J 30 und 2000C, wobei 140 bis 16O0C, insbesondere 1500C,
eine zweckmäßige Ausgangstemperatur für die Polymerisation des Caprolactams sind. Die Polymeiisationstemperaturen
liegen stets unter dem Polymerisatschmelzpunkt. Der anionische Katalysator ist vor
allem ein basisches Lactamsalz, insbesondere das Natriumderivat des polymerisierten Lactamiixmomeren.
Geeignete Mengen des basischen Lactamsalzes betragen im allgemeinen 0,1 bis 5, insbesondere
0,7 bis 1,5 Molprozent des gesamten verwendeten Lactams. Andere aus dem Stand der Technik
ebenfalls bekannte anionische Katalysatoren werden im allgemeinen in Mengen von 0,15 bis 0,6, insbesondere
0,2 bis 0,5 Molprozent, des gesamten verwendeten Lactams eingesetzt.
Als Blähmittel kommen beispielsweise Allylazide, gegebenenfalls zusammen mit aliphatischen Kohlenwasserstoffen,
in Frage. Es können aber auch andere thermisch instabile Verbindungen, die zersetzt werden
können, oder Verbindungen, die unter den Polymerisationsbedingungen sich verflüchtigen, in dem
Polymerisationssystem löslich und mit ihm verträglich sind und die Polymerisation nicht stören, verwendet
werden. Geeignete Mengen sind im allgemeinen 0,5 bis 15 Gewichtsprozent.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch in Gegenwart von üblichen Zusatzstoffen, wie Füllstoffen,
verstärkenden Mitteln, Antioxydantien, Weichmachern, anderen Harzen (z. B. Styrol-, Acryl-,
Polyamid- oder Polyäther-Harzen), Farbstoffen und auch von weiteren oberflächenaktiven Mitteln durchgeführt
werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt bei gutem Wirkungsgrad des Aufschäumens zu Schäumen mit
glatten Oberflächen, deren Zellstruktur feiner und gleichmäßiger ist als die Zellstruktur von Schäumen,
die unter Verwendung von zum Stande der Technik gehörenden, oberflächenaktiven Mitteln erhalten
werden. Weiterhin erlaubt es die Verwendung geringerer Mengen des oberflächenaktiven Mittels als bekannte
Verfahren, welche große Mengen an oberflächenaktiven Mitteln, die manchmal beim Lagern
zum Ausschwitzen neigen, vorschreiben.
In den Beispielen bedeuten Teile und Prozente, soweit nicht anders angegeben, Gewichtsttile bzw.
Gewichtsprozente. Die Prozentangaben sind sämtlich auf Grund des Gesamtgehaltes an Lact^mmonomer
berechnet.
A. 0,48 Teile eines Mineralöls, das 53 %> Natriumhydrid
(1,5 Molprozent) enthielt, wurden in einem Rohr bei 125° C zu 40 Teilen trockenen
Caprolactams gegeben. Die Schmelze, durch die Stickstoff geleitet wurde, wurde auf 150° C erhitzt,
und es wurden in ihr 1,2 Teile Dinatrium-N-lauryl-/?-imino-dipropionat
unter Durchmischung durch hindurchgeleiteten Stickstoff aufgelöst.
B. 40 Teile trockenen Caprolactams, die 0,28 (0,1 Molprozent) eines Toluol-2,4-diisocyanatcaprolactam-Adduktes
enthielten, wurden in einem Rohr unter Hindurchleiten von Stickstoff auf 150° .C erhitzt. 0,4 Teile (0,4 Molprozent)
2,2,4-Trimethyl-3-hydroxy-3-pentensäure-ß-lactons (TMBL) wurden in diese Schmelze gegeben
und durch die Schmelze wurde noch 5 Sekunden lang Stickstoff hindurchgeleitet.
Die Mischungen A und B wurden bei 150° C versinigt und 25 Sekunden lang durch hinduichgeleiteten
Stickstoff vermischt. 0,65 Teile Dodecenylazid wurden in die Mischung eingebracht und durch hindurchgeleiteten
Stickstoff untergerührt. Das Stickstoffeinleitungsrohr wurde so weit aus der Mischung
herausgezogen, daß der Stickstoff über die Mischung strömte. Nach 10 Minuten wurde der erhaltene
Schaum aus dem Rohr herausgenommen. Er hatte eine Dichte von 0,47 g/cm3, eine gleichmäßige Zellstruktur
und eine durchschnittliche Zellgröße von ungefähr 0,2 mm.
Vergleichsversuch 1
Beispiel 1 wurde mit der gleichen Menge Kaliumstearat als oberflächenaktives Mittel wiederholt. Der
erhaltene Schaum war rauher und hatte eine durchschnittliche Zellgröße von 0,38 mm.
Beispiel 1 wurde unter Verwendung einer äquimolaren Menge einer Mischung von Dimethylbenzylaziden,
die 73°/o 3,4-Isomer, 23% 3,5-Isomer und
3 0Zo der 2,4- und 2,6-Isomeren enthielt, an Stelle des
Dodecenykzids wiederholt. Es wurden ähnliche Ergebnisse
erhalten.
Beispiel 1 wurde mit nur 0,4 Teilen (0,5%) des oberflächenaktiven Mittels wiederholt. Der erhaltene
Schaum hatte eine Dichte von 0,46 g/cm3, eine glatte,
glänzende Haut und eine durchschnittliche Zellgröße von ungefähr 0,38 mm.
Vergleichsversuch 2
Beispiel 3 wurde mit 0,4 Teilen Kaliumstearat als
oberflächenaktives Mittel wiederholt. Der erhaltene Schaum hatte eine rauhe, warzige Oberfläche und
eine durchschnittliche Zellgröße von ungefähr 0,64 mm.
ίο 1. Beispiel 1 wurde mit der gleichen Menge von
N-Talgfettsäure-(vorwiegend Stearyl-)/?-iminodinatriumpropionat
als oberflächenaktives Mittel wiederholt. Der erhaltene Schaum hatte eine Dichte von 0,45 g/cm3, eine sehr glatte Haut
und eine durchschnittliche Zellgröße von ungefähr 0,18 mm.
2. Ein Schaum, der unter Verwendung von 0,2 Teilen des gleichen oberflächenaktiven Mittels und
zusätzlich 0,4 Teilen Kaliumstearat erhalten worden war, hatte eine Dichte von 0,47 g/cm3,
eine mäßig glatte Haut und eine durchschnittliche Zellgröße von 0,23 mm.
Vergleichsversuch 3
Bei Wiederholung des Beispiels 4 (2.) unter alleiniger Verwendung von 0,6 Teilen Kaliumstearat als
oberflächenaktives Mittel war die Haut des erhaltenen Schaumes rauher; die durchschnittliche Zellgröße
erhöhte sich auf ungefähr 0,46 mm.
Beispiel 4 (2.) wurde unter der zusätzlichen Verwendung von 0,4 Teilen eines Addukts aus Nonylphenol
und 40 Mol Äthylenoxyd an Stelle von
0,4 Teilen Kaliumstearat als oberflächenaktives Mittel wiederholt, wobei die Durchmischung der vereinigten
Mischungen A und B durch hindurchgeleiteten Stickstoff insgesamt 52 Sekunden lang fortgesetzt
wurde, bevor die Schmelze viscos wurde. Der erhaltene
Schaum hatte eine Dichte von 0,48 g/cm3 und eine feine, gleichmäßige Zellstruktur.
Wie im Beispiel 1 wurden, ausgehend jeweils von 135 Teilen trockenen Caprolactams, Mischungen A
und B hergestellt. Mischung A enthielt 1,63 Teile des Natriumhydrids (1,5 Molprozent) Mineralöl-Gemisches
und 0,675 Teile des im Beispiel 4 verwendeten oberflächenaktiven Mittels. Mischung B
enthielt 135 Teile ausgefälltes Calciumcarbonat, 0,61 Teile Poly-[2,2-propan-bis(4-phenylcarbonat)]
und 1,34 Teile TMBL.
Die Mischungen A und B wurden vereinigt,
2,16 Teile Dodecenylazid wurden dazugegeben, und es wurde 10 Sekunden weiter Stickstoff hindurchgeleitet.
Dann wurde die Mischung in eine Folienform aus rostfreiem Stahl, die durch Wasserdampf,
der unter einem Druck von 4,4 kg/cm2 stand, auf
147° C erhitzt wurde, gegossen. Nach 10 Minuten wurde die Form geöffnet und die Schaumfolie herausgenommen.
Sie hatte eine Dichte von 0,71 g/cm3, eine glatte, feintexturierte Haut und eine feine,
gleichmäßige Zellstruktur.
Vergleichsversuch 4
Bei Wiederholung des Beispiels 6 unter Verwendung der gleichen Menge Kaliumstearat als ober-
flächenaktives Mittel hatte die Textur der Haut ein
körniges Aussehen; die Zellstniktui war viel gröber.
Eine ähnliche Arbeitsweise wie in Beispiel 6 wurde eingehalten, wobei 150 Teile trockenen Caprolactams
in jede· der Mischungen A und B, 2,08 feile des Mineralöls, das 55% Natriumhydrid enthielt, und
4,5 Teile des oberflächenaktiven Mittels in A, 150 Teile des Füllstoffs und 2,7 Teile des Cokatalysators
in B verwendet wurden. Sowohl A als auch B wurden auf 15O0C erhitzt und durch Butan, das
auch als Blähmittel wirkte (es wurde kein Arid zu-SzS
durchgemischt. Nach 7 Sekunden wurde m fÄie'nfonl gegossen, die mit Hilfe von Wasserdampf unter einem Druck von 4,22 kg/cm« auf
145° C erhitzt war. Man erhielt einen sehr steifen
Schaum, der eine Dichte von 0,74.g/cm· und eine
fpin» und gleichmäßige Zellstruktur hatte.
f Bd Wiederholungen (i) mit einer 80/20 Mischung aus Laurinlactam und ε-Caprolactam und (u) mit einer äquimolaren Menge des entsprechenden n-Tetradecyl-oberflächenaktiven Mittels wurden ahnliche Ergebnisse erhallten.
f Bd Wiederholungen (i) mit einer 80/20 Mischung aus Laurinlactam und ε-Caprolactam und (u) mit einer äquimolaren Menge des entsprechenden n-Tetradecyl-oberflächenaktiven Mittels wurden ahnliche Ergebnisse erhallten.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von geschäumten Pülylactamen durch Polymerisation von Lactamen
in Gegenwart eines anionischen Katalysators, eines Cokatalysators, eines Blähmittels und eines
oberflächenaktiven Mittels, wobei die Polymerisation gegebenenfalls in einer Form durchgeführt
wird, so daß ein geformter Gegenstand direkt in der Form hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Teil des oberflächenaktiven Mittels die allgemeine Formel RN(CH2-CH2-COOM)2 aufweist, in der R
eine aliphatisch^ KohlenwässerstoSgruppe mit 10 bis 20 Kohlenstoffatomen und M ein Alkali- oder
Erdalkalimetall bedeuten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R eine n-Dodecyl-, n-Tetradecyl-
oder n-Stearyl-Gruppe ist.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US435320A US3376237A (en) | 1965-02-25 | 1965-02-25 | Foamed polylactam containing surfactant |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
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