DE1769486A1 - Verfahren zum Verschaeumen von Polybuten-(1) - Google Patents

Verfahren zum Verschaeumen von Polybuten-(1)

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Description

Verfahren zum Verschäumen von Polybuten-(l)
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschäumen von Polybuten-(l) unter Entspannen eines vorerwärmten, treibmittelhaltigen Gemisches.
Bei der Herstellung von Schäumen aus Polyolefinen besteht die grundsätzliche Schwierigkeit, daß man in den meisten Fällen im Temperaturbereich, der für die Verarbeitung benötigt wird, ein viel zu starkes Fließvermögen des Polymeren vorfindet. Da also bei den Polyolefinen, anders als z. B. beim Polystyrol, die optimale Fließviskosität nicht mit einem ausreichend geringen Fließvermögen einhergeht, hat die Gasphase noch während des Abkühlens die Möglichkeit, sich aus dem Polymeren zu befreien, so daß der Schaum zusammenfällt.
Um diese Schwierigkeit zu umgehen, hat man in der deutschen Auslegeschrift 1 155 903 bereits vorgeschlagen, Polyäthylen im Gemisch mit Polystyrol zu verschäumen. Gemäß deutscher Auslegeschrift 1 181 406 soll man, um ohne Beeinflussung des Erweichungspunktes die Extra- eionstemperatur senken zu können, dem Polyäthylen Fettsäureseifen als Gleitmittel zusetzen. Nach der deutschen Auslege schrift 1 237 780 schließlich verechäumt man Polyäthylen im Gemisch mit Butylkautschuk und Polyisobutylen unter gleichzeitiger Vulkanisation des Butylkautschuks,
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womit man das Fließ verhalten der Mischung ändert.
In allen Fällen gelingt es nicht, eine brauchbare Einstellung aus reinen Polyolefinen zu erhalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Polybuten zwar die im Verarbeitungsbereich erforderliche niedrige Fließ viskosität zu erhalten, aber das Fließvermögen drastisch zu senken, so daß sich ein auch in der Wärme beständiger Schaum bilden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gemisch aus Polybuten-(l) neben 0,1 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymerisat, eines Stickstoff abspaltenden Treibmittels 0,03 bis 2 Gewichtsprozent eines organischen Peroxides mit einer Zersetzungstemperatur von mindestens 170 C, 0,01 bis 1,0 Gewichtsprozent Schwefel und 0,5 bis 3 Gewichtsprozent einer mehrere Alkylgruppen tragenden Verbindung enthält.
Als Polybuten-(l) eignet sich insbesondere ein solches, wie man es z. B. nach Ziegler und Natta nach dem Niederdruckverfahren erhält. Das mittlere Molgewicht des Polymeren kann vorteilhaft etwa zwischen 2,0 und 2,5 Millionen liegen, doch ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht darauf beschränkt.
Geeignete Stickstoff abspaltende Treibmittel sind z.B. Benzol-1, 3-disulfohydrazid, Diphenylsulfon-3, 3-disulfohydrazid, Dinitrosepentamethylentetramin und Azodicarbonamid.
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Als organische Peroxide, welche eine Zersetzungstemperatur von mindestens 170 C besitzen, eigenen sich z.B. die cyclischen Derivate des 2,5-Dimethyl-2,5-peroxidhexans wie cyclische Perketale aus Aceton und 2,5-Dimethyl-2, 5-peroxidhexan.
Die mehrere Allylgruppen tragende Verbindung kann ζ. B. Triallylcyanurat oder Triallylphosphat sein.
Das Treibmittel setzt man in Anteilen von 0,1 bis 5, bevorzugt 0, 5 bis 4,5 Gewichtsprozent zu, das Peroxid in Anteilen von 0, 03 bis 2, bevorzugt von 0, 04 bis 1,0 Gewichtsprozent, die Allylverbindung in Anteilen von 0,5 bis 3,0, bevorzugt 1 bis 2 Gewichtsprozent, und den Schwefel in Anteilen von 0,01 bis 1, 0, bevorzugt 0,02 bis 0,5 Gewichtsprozent. Verschäumt man das Gemisch in einem Rahmen, so kann man höhere Anteile eirusetzen als z. B. im Extruder, weil man hier keine zu starke Vernetzung wünscht, welche eine zu starke Reibung verursachen würde.
Entsprechende Ausführungsarten der Erfindung gehen aus den nachfolgenden Beispielen hervor.
Beispiel 1
Eine Mischung, bestehend aus 100 Gewichtsteilen Polybuten-(l)-Pulver, 0,6 Teilen cyclischer Perketale aus 2, 5-Dimethyl-2, 5 -peroxidhexan, 0,2 Teilen Schwefel, 2,0 Teilen Triallylcyanurat und 4 Teilen Azodicarbonamid, wird in eim>n Schrägrahmen mit den Abmessungen 200 χ 200 χ 8 mm eingefüllt. Der unten verschlossene Schrägrahmen hai. «inen Deckel, der in einer Nute abschließt. Um während der Erwärmung einen genügenden
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Innendruck aufzubauen und auch eine gute Abdichtung in der Nute zu erzielen, füllt man den Rahmen mit etwa 10 %iger Übe rdo sie rung. In einer Presse wird die eingefüllte Mischung dann 5 Minuten bei 200 C gepreßt. Nach der Abkühlung der Presse auf 110 C entsteht im Moment der Druckentlastung ein Schaumstoff mit einem spez. Gewicht von 70 kg/m .
Wiederholt man diesen Versuch mit Polybuten-(1), welches nur das Treibmittel enthält, so ist die Fließviskosität im Moment des Aufschäumens zu niedrig, so daß die Zellwände einbrechen und das Treibgas unkontrolliert entweicht.
Beispiel 2
Eine vorgranulierte Mischung, bestehend aus 100 Teilen Polybuten, 0,05 Teilen Peroxid des Beispiels 1, 0,02 Teilen Schwefel, 1,0 Teil Triallylcyanurat und 1,0 Teil Azodicarbonamid, wird über einen Einschneckenextruder mit folgender Temperatur skala zu einem Profil extrudiert:
185, 210,220, 180 °C.
Das Aufschäumen erfolgt beim Düsenaustritt. Es werden spezifische Gewichte von 200 bis 300 kg/m erreicht, abhängig von der eingesetzten Treibmittelmenge, der Temperaturführung und der Fahrgeschwindigkeit.
Das verschäumbare e rf indungs gemäße Gemisch läßt sich sowohl als innig gemischtes Pulver als auch nach Vorgranulierung bei Temperaturen unter
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130 C oder in Form eines Agglomerates verarbeiten. Vorteilhaft ist, daß das Gemisch sich auf allen üblichen Kunststoffverarbeitungsmaschinen fahren und verschäumen läßt.
Offenbar wird das Polybuten-(l) zunächst durch das organische Peroxid abgebaut und in Parallelreaktion durch Schwefel und Triallylcyanurat gleich wieder zu großen Molekülen zusammengekettet. Hierdurch entstehen chemisch wie auch physikalisch sich völlig anders verhaltende Produkte, die eine für die Schaumbildung günstige Viskosität aufweisen, aber ein völlig verändertes Fließvermögen besitzen: Das Polybuten-(l) ist wesentlich zäher bis gummös geworden. Dies ist deshalb überraschend, weil die Fließviskosität scheinbar unverändert geblieben ist. In Wahrheit hat aber die Fließviskosität, wie oben ausgeführt einen Abbau und zugleich wieder einen Aufbau erlitten, wobei, was ganz besonders überrascht, sich praktisch die gleiche Viskosität wieder einstellt.
Dies läßt sich Vergleichsversuchen auf einem Brabender»-Plastographen entnehmen, wobei bei 180 C unvernetztes Polybuten fließt, vernetztes Polybuten dagegen gummielastisch vorliegt. Das Diagramm zeigt im Kurvenzug 1 das Verhalten des verwendeten reinen Polybuten-(1), welches nach anfänglichem Anstieg der Gelierleistung infolge der nicht ausreichenden Durchwärmung des Materials schließlich auf einen festen Wert sinkt, der die Gelierleistung in mkg/min anzeigt. Versetzt man das PoIy- buten-(l) mit 2 Gewichtsprozent des Peroxides, so tritt ein erheblicher Abfall der Gellerleitung infolge Abbaues des Polymeren ein (Kurve 2).
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Verwendet man hingegen, wie es Kurve 3 zeigt, ein Gemisch aus 100 Teilen Polybuten-(l), 0,5 % des Peroxides, 0, 5 % Schwefel und 2 % Triallylcyanurat, wie es etwa dem Beispiel 1 zugrunde liegt, so erhält man einen Kur ve η verlauf, der nach abweichendem Beginn sich genau bei Kurve 1 einspielt.
Mit anderen Worten, das Polybuten-(l) behält seine Verarbeitungseigenschaften bei, obwohl es nicht mehr fließt, sondern gummielastisch ist.
Auch die nachstehenden physikalischen Werte zeigen die vollkommene Übereinstimmung in der Fließviskosität (a bis c) bei erheblich abweichender Löslichkeit (d):
a) I5-Wert gr/lO min b)f-red(O,l/gr)
c) Kapillarviskosimeter
d) Löslichkeit 4 in kochendem Toluol (löslicher Anteil)
Polybuten-(l) Polybuten vernetzt
nach Beispiel 1
(ohne Treibmittel)
0,25 0,23
4,17 4,00
kein Meßun
terschied
52,9 %
12,2 %
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Claims (1)

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    Patentanspruch
    Verfahren zum Verschäumen von Polybuten-(l) unter Entspannen eines vorerwärmten, treibmittelhaltigen Gemisches,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Gemisch aus Polybuten-(l) neben 0,1 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymerisat, eines Stickstoff abspaltenden Treibmittels 0, 03 bis 2 Gewichtsprozent eines organischen Peroxides mit einer Zersetzungstemperatur von mindestens 170 C, 0,01 bis 1,0 Gewichtsprozent Schwefel und 0,5 bis 3 Gewichtsprozent einer mehrere Allylgruppen tragenden Verbindung enthält.
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