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Polymerenmasse sowie Verfahren zu ihrer Herstellung Die Erfindung
betrifft eine Polymerenmasse, welche dadurch hergestellt wurde daß praktisch die
gesamte Oberfläche einer bestimmten anorganischen substanz mit einem bestimmten
Homo- oder Mischpolymererl beschichtet ist.
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Das einfachste Verfahren zum Auftragen eines Polymeren auf eine anorganische
Substanz besteht darin, diese in eine Lösung des Polymeren einzutauchen oder mit
einer Lösung des Polymeren zu beschichten und anschließend zu trocknen. Es ist jedoch
schwierig, die Polymerenlösung gleichmäßig auf die einzellen Körnchen der anorgsnischen
Substanz aufzutragen.
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Darunter leiden selbstverstäidlich auch die Verpreßeigenschaften solcher
Polymerenmassen.
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Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Polymerenmasse zii schaffen,
bei welcher praktisch die gesamte Oberfläche (lPr einzelner Körnchen einer anorganischen
Substanz mit einem
gleichmäßigen Film aus einem Homo- oder Mischpolymeren
überzogen ist. Ferner lag der Erfindung noch die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Herstellung einer solchen Polymerenmasse anzugeben.
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Gegenstand der Erfindung ist somit eine Polymerenmasse, welche dadurch
gekennzeichnet ist, daß sie aus einer körnigen anorganischen Substanz besteht, bei
welcher praktisch die gesamte Oberfläche mit einem Homo- oder Mischpolymeren beschichtet
ist, dessen wiederkehrende Einheiten aus mindestens einem nach dem Radikalkettenmechanismus
homo-oder mischpolymerisierbaren Monomeren mit mindestens einem Sauerstoff-, Stickstoff-
oder Halogenatom oder einem Phenylrest in der Seitenkette gebildet sind.
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Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung
einer Polymerenmasse, bei welcher ein Polymeres praktisch auf die gesamte Oberfläche
einer anorganischen Substanz aufgetragen it, welches dadurch gekennzeichnet ist,
daß man ein Gemisch aus einer anorganischen Substanz und mindestens einem nach dem
Radikalkettenmechanismus homo-oder mischpolymerisierbaren, in der Seitenkette mindestens
ein Sauerstoff-, Stickstoff- oder Halogenatom oder einen Phenylrest aufweisenden
Monomeren in ein nicht-polares Lösungsmittel für das Monomere, in welchem sich jedoch
das betreffende Polymere abscheidet, einträgt und daß man in Gegenwart eines Polymerisationsanspringmittels
polymerisiert.
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Erfindungsgemäß sind sämtliche Monomere mit mindestens einem Sauerstoff-,
Stickstoff- oder Halogenatom oder einem Phenylrest in der Seitenkette, die nach
dem Radikallxettenmechanismus homo- oder mischpolymerisierbar sind, verwendbar.
Beispiele für geeignete Monomere sind MethacrylscillremethJrlester, Acrylsäurcrnethylester,
Acrylnitril, Styrol, Vinylchlorid und/ oder Vinylacetat.
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Als anorganische Substanz xLann jede Verbindung verwendet werden,
an welcher das betreffende Monomere haften bleibt.
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Beispiele hierfür sind Calciumsulfit, Calciumcarbonat, Siliziumdioxid,
Konlenstoff und Glasfasern.
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Im Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung können als nicht-polare
Lösungsmittel, die Lösungsmittel für das Monomere, jedoch Nichtlösungsmittel für
das Polymere darstellen, beispielsweise gesättigte Kohlenwasserstoffe, wie n-Butan,
n-Pentan, n-Hexan, n-Heptan, n-Octan, Cycloheptan, Methylcyclohexan, Cyclohexan
nebst ihren Isomeren verwendet werden0 Als nicht-polares Lösungsmittel für Acrylnitril
und Vinylchlorid eignen sich ferner auch noch beispielsweise Benzol und p-Xylol.
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Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung werden die
genannten Substanzen in das betreffende nicht-polare Lösungsmittel eingetragen,
worauf ein Polymerisationsanspringmittel, z.B. ein öllösliches, Radikale bildendes
Anspringmittel, wie Azobisisobutyronitril, zugegeben wird. Hierbei bleibt das Monomere
praktisch auf der gesamten Oberfläche der anorganischen Substanz haften und wird
- nach Zugabe des Anspringmittels - darauf bei Umgebungstemperatur oder gegebenenfalls
unter Erwärmen polymerisiert. Selbstverständlich können Je nach dem beabsichtigten
Verwendungszweck des Endprodukts beliebige Kombinationen aus anorganischer Substanz
und Monomerem sowie unterschiedliche Mengen derselben verwendet werden.
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Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung findet die
Polymerisation des oder der betreffenden Monomeren zu einem Zeitpunkt statt, an
welchem dieses bzw. diese praktisch auf der gesamten Oberfläche der anorganischen
Substanz haftet (haften), so daß letztlich praktisch die gesamte
Oberfläche
der Einzelkörnchen der anorganischen Substanz mit den entstehenden Homo- oder Mischpolymeren
bedeckt ist.
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Diese Tatsache wird durch mikroskopische Untersuchungen bestätigt.
Infolgedessen besitzt eine Polymerenmasse gemäß der Erfindung beim Verpressen eine
weit bessere Festigkeit als dies bei Trockengemischen aus anorganischer Substanz
12nd Kunstharz der Fall ist.
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Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen.
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Beispiel 1 Nachdem 20,0 g Silicagel einer Teilchengröße von unter
0,147 mm (100 mesh) in einem mit einem Rückflußrohr ausgestatteten Reaktionskolben
in 60 g n-Hexan suspendiert worden waren, wurde die Suspension mit 5,0 g Methacrylsäuremethylester
und 0,05 g Azobisisobutyronitrii versetzt0 Hierauf wurde die Temperatur der Suspension
unter Rühren erhöht und die Suspension 5 std lang bei einer Temperatur von 650C
reagieren gelassen. Nach beendeter Umsetzung wurde die Suspension filtriert. Der
Filterrückstand wurde bei einer Temperatur von 130°C getrocknet, wobei 23,4 g eines
festen Materials erhalten wurden. Eine Analyse des lH-Absorptionsspektrums des festen
Materials zeigte die Anwesenheit von Poly(methacrylsäuremethylester). Durch Elementaranalyse
wurde ermittelt, daß der Gehalt des festen Materials an Poly-(methacrylsäuremethylester)
1D,9 Gew.- betrug.
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Eine elektronenmikroskopische Untersuchung des festen Materials bestätigte,
daß der Hauptteil der anorganischen Substanz praktisch auf der gesamten Oberfläche
mit einer hochmolekularen Substanz bedeckt war.
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Zu Vergleicßhszwecken wurde das geschilderte Verfahren wiederholt,
wobei
Jedoch anstelle des n-Hexans als Lösungsmittel Methanol verwendet wurde. Der Gehalt
des festen Materials an Poly(methacrylsäuremethylester) betrug 10,2 %. Eine elektronenmikroskopische
Untersuchung des festen Materials zeigte, daß die anorganische Substanz nicht auf
ihrer gesamten Oberfläche mit einer hochmolekularen Substanz bedeckt war.
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Beispiel 2 Nachdem 20,0 g Calciumsulfit (CaS03.1/2H20) mit einer Teilchengröße
von unter 0>147 mm (100 mesh) in einem mit einem Rückflußrohr ausgestatteten
Reaktionskolben in 60 g n-Hexan suspendiert worden waren, wurde die Suspension mit
5,0 g Methacrylsäuremethylester und 0,05 g Azobisisobutyronitril versetzt. Hierauf
wurde die Temperatur der Suspension unter Rühren erhöht und die Suspension 5 std
lang bei einer Temperatur von 650C reagieren gelassen. Nach beendeter Umsetzung
wurde die Suspension filtriert. Der Filterrückstand wurde bei einer Temperatur von
1300C getrocknet, wobei 21,2 g eines festen Materials erhalten wurden.
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Eine Analyse des festen Materials aufgrund seines IR-Absorptionsspektrums
ergab, daß es aus Poly(methacrylsäuremethylester) und Calciumsulfit bestand. Durch
Elementaranalyse wurde ermittelt, daß der Gehalt des festen Materials an Poly-(methacrylsäuremethylester)
5,7 Gew.-% betrug. Bei mikroskopischer Untersuchung wurde festgestellt, daß der
Hauptteil der anorganischen Substanz auf ihrer Oberfläche mit einer hochmolekularen
Substanz bedeckt war.
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Beispiel 3 Nachdem 10,0 g Silicagel einer Teilchengröße von unter
0,147 mm (700 mesh) in einem mit einem Rückflußrohr ausgestatteten
Reaktionskolben
Luspendiert worden waren, wurde die Suspension mit 2,0 g Styrol und 0,02 g Azobisisobutyronitril
versetzt.
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Hierauf wurde die Temperatur der Suspension unter Rühren ererhöht
und die Suspension 5 std lang bei einer Temperatur von 650c reagieren gelassen.
Nach beendeter Reaktion wurde die Suspension filtriert. Der Filterrückstand wurde
getrocknet, wobei 10,5 g eines festen Materials erhalten wurden.
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Eine Analyse des festen Materials aufgrund seines IR-Absorptionsspektrums
zeigte die Anwesenheit von Polystyrol. Durch Elementaranalyse wurde ermittelt, daß
der Gehalt des festen Materials an Polystyrol 4,4 Gew.-% betrug.
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Eine elektronenmikroskopische Untersuchung bestätigte, daß der Hauptteil
der anorganischen Substanz oberflächlich mit einer hochmolekularen Substanz bedeckt
war.
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Zu Vergleichszwecken wurde das geschilderte Verfahren wiederholt,
wobei Jedoch das n-Hexan durch Methanol ersetzt wurde.
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Der Palystyrolgehalt des hierbei erhaltenen festen Materials betrug
3,5 Gew.-k. Eine elektronenmikroskopische Untersuchung des festen Materials zeigte,
daß die anorganische Substanz nicht auf der gesamten Oberfläche mit einer hochmolekularen
Substanz bedeckt war.
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Beispiel 4 Nachdem 10,0 g Eisensesquioxid einer Teilchengröße von
unter 0,147 mm (ioo mesh) in einem mit einem Rückflußrohr ausgestatteten Reaktionskolben
in 200 g n-Heptan suspendiert worden waren, wurde die Suspension mit 4,0 g monomerem
Vinylchlorid und 0,04 g Benzoylperoxid versetzt. Hierauf wurde die Temperatur der
Suspension unter Rühren erhöht und die Suspension 5 std lang bei einer Temperatur
von 650C reagieren gelassen. Nach beendeter Reaktion wurde die Suspension filtriert.
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+) in 20 g n-Hexan
Der FilterrUckstand wurde bei einer
Temperatur von 1200C getrocknet, wobei 21,7 g eines festen Materials erhalten wurden.
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Eine Analyse des erhaltenen festen Materials mittels seines IR-Absorptionsspektrums
zeigte die Anwesenheit von Polyvinylchlorid. Eine Elementaranalyse ergab, daß der
Gehalt des festen Materials an Polyvinylchlorid 8,8 Gew.-% betrug. Eine elektronenmikroskopische
Untersuchung des festen Materials bestätigte, daß der Hauptteil der anorganischen
Substanz oberflächlich mit einer hochmolekularen Substanz bedeckt war.
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Zu Vergleichszwecken wurde das geschilderte Verfahren wiederholt,
wobei Jedoch das n-Heptan durch Äthanol ersetzt wurde.
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Der Gehalt des hierbei erhaltenen festen Materials an Polyvinylchlorid
betrug 7,6 Gew.-%. Eine elektronenmikroskopische Untersuchung des festen Materials
zeigte, daß die anorganische Substanz nicht auf ihrer gesamten Oberfläche mit einer
hochmolekularen Substanz bedeckt war.
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Beispiel 5 Nachdem 20,0 g Calciumcarbonat einer Teilchengröße von
unter 0,147 mm (100 mesh) in einem mit einem Rückflußrohr ausgestatteten Reaktionskolben
in 200 g n-Heptan suspendiert worden waren, wurde die Suspension mit 4,0 g monomerem
Acrylnitril und 0,03 g Azobisisobutylonitril versetzt. Hierauf wurde die Temperatur
der Suspension unter Rühren erhöht und die Suspension 5 std lang bei einer Temperatur
von 65 0c reagieren gelassen. Nach beendeter Umsetzung wurde die Suspension filtriert.
Der Filterrückstand wurde bei einer Temperatur von 1200C getrocknet, wobei 22,5
g eines festen Materials erhalten wurden.
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Eine Analyse des erhaltenen festen Materials mittels seines IR-Absorptionsspektrums
zeigte die Anwesenheit von Polyacrylnitril. Die Elementaranalyse zeigte, daß der
Gehalt des festen Materials an Polyacrylnitril 15,6 Gew.- betrug. Eine elektronenmikroskopische
Untersuchung des festen Materials bestätigte, daß der Hauptteil des anorganischen
Materials oberflächlich mit einer hochmolekularen Substanz bedeckt war.
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Zu Vergleichszwecken wurde das geschilderte Verfahren wiederholt,
wobei Jedoch das n-Heptan durch Methanol ersetzt wurde.
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Der Gehalt des erhaltenen festen Materials an Polyacrylnitril betrug
8,3 Gew,-%. Eine elektronenmikroskopische Untersuchung des erhaltenen festen Materials
zeigte, daß die anorganische Substanz nicht auf ihrer gesamten Oberfläche mit einer
hochmolekularen Substanz bedeckt war.