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Verfahren zum Einbringen von flüssigen Treibmitteln in Styrolpolymerisate
Es
ist aus der Patentschrift 845 264 bekannt; aus thermoplastischen Polymerisaten poröse
Massen herzustellen, indem man in den Polymerisaten diese nichtlösenden oder nur
wenig quellenden Flüssigkeiten homogen verteilt und die erhaltenen Massen auf Temperaturen
oberhalb des Siedepunktes der Flüssigkeiten erwärmt. Zum Einbringen der flüssigen
Treibmittel kann man die Polymerisate, zweckmäßig in zerkleinerter Form, mit diesen
nichtlösenden Flüssigkeiten, gegebenenfalls in Gegenwart von geringen Mengen von
Lösungsmitteln, behandeln, oder man kann die Treibmittel bereits den monomeren Verbindungen
zusetzen und die Polymerisation unter Bedingungen durchführen, bei denen das Entweichen
der flüssigen Treibmittel verhindert wird. FürPolystyrol hat man bei diesem Verfahren
als Treibmittel aliphatische oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe vorgeschlagen.
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Der Zusatz des Treibmittels zu den monomeren Verbindungen ist zwar
vorteilhaft, weil man bei dieser Arbeitsweise Polymerisate mit sehr homogen verteiltem
Treibmittel und daraus sehr gleichförmige, feinporige Massen erhält; es ist aber
nachteilig, dáß die Polymerisation in Gegenwart des Treibmittèls umständlich und
auch in der Regel sehr langwierig ist. Aber auch das Einbringen der flüssigen Treibmittel
in die festen Polymerisate bereitet Schwierigkeiten, weil die brauchbaren
Treibmittel
nur ein sehr geringes Quellungsvermögen für die betreffenden Polymerisate besitzen,
so daß eine lange Lagerung der Polymerisatteilchen in den flüssigen Treibmitteln
erforderlich ist. Durch Zusatz von Lösungsmitteln für die Polymerisate zu den nichtlösenden
Treibmitteln kann man das Einbringen des Treibmittels beschleunigen, doch tritt
hierbei leicht eine zu starke Quellung ein, wodurch sich eine zusammenhängende,
teigartige Masse bildet, die für die Weiterverarbeitung wenig geeignet ist.
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Es wurde nun gefunden, daß man flüssige Treibmittel in feinkörnige
Styrolpolymerisate in vorteilhafter Weise einbringen kann, wenn man die Styrolpolymerisate
und die flüssigen Treibmittel in geschlossenen Gefäßen unter intensivem Durchmischen
bei Temperaturen oberhalb des Siedepunktes der Treibmittel und unterhalb des Erweichungspunktes
der Styrolpolymerisate lagert und auf IOO Teile Styrolpolymerisat etwa I bis 15
Teile, vorzugsweise 3 bis 8 Teile, flüssiges Treibmittel verwendet.
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Als Treibmittel sind bei dem vorliegenden Verfahren vorzugsweise
aliphatische oder cycloaliphatische, leichtflüchtige Kohlenwasserstoffe, zweckmäßig
mit einem Siedepunkt zwischen 30 und 800, geeignet. Derartige Treibmittel sind z.
B. Hexan, Cyclohexan, Petroläther u. dgl. In diesen Flüssigkeiten sind die Styrolpolymerisate
unlöslich und werden auch nur sehr wenig von diesen angequollen. Den aliphatischen
oder cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffen kann man auch geringe Mengen von Lösungsmitteln
für Styrolpolymerisate, z. B. Benzol oder Toluol, oder auch Nichtlösungsmittel,
wie Methanol, beimischen. In derartigen Flüssigkeitsmisclxungen soll aber der Anteil
des nichtlösenden Treibmittels mindestens 70 °/o ausmachen.
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Als Styrolpolymerisat kommt vorzugsweise Polystyrol in Betracht;
aber auch Mischpolymerisate des Styrols mit Acrylestern, Acrylnitril, Vinylcarbazol,
a-Methylstyrol u. dgl. sind brauchbar. Die Korngröße der zu behandelnden Styrolpolymerisate
soll zweckmäßig 0,5 bis 5 mm betragen.
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Zum Durchmischen der flüssigen Treibmittel mit den feinkörnigen Styrolpolymerisaten
kann man Rührwerke verwenden; man kann das Verfahren aber auch in Rollautoklaven
durchführen.
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Eine zweckmäßige Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, daß
man zunächst die Lagerung der Styrolpolymerisate unter Rühren bei Raumtemperatur
vornimmt und dann die Mischung auf Temperaturen oberhalb des Siedepunktes des flüssigen
Treibmittels und unterhalb des Erweichungspunktes des Styrolpolymerisates erwärmt.
Die Behandlung bei Raumtemperatur soll zweckmäßig etwa I bis 24 Stunden dauern.
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Man kann mit Hilfe dieses Verfahrens, je nach den angewandten Bedingungen,
eine völlig homogene Verteilung des flüssigen Treibmittels in den feinkörnigen Styrolpolymerisaten
erreichen oder nur eine unvollständige Durchimprägnierung mit den Treibmitteln bewirken.
Die behandelten feinkörnigen Styrolpolymerisate lassen sich durch Verdampfen der
flüssigen Treibmittel in poröse Massen überführen, wenn man sie auf Temperaturen
oberhalb des Erweichungspunktes der Styrolpolymerisate erwärmt. Das Aufschäumen
der treibmittelhaltigen Styrolpolymerisate erfolgt zweckmäßig in perforiertcn Formen,
wobei die Einzelteile zu porösen Formkörpern versintern, die als Isoliermaterialien,
Schwimmkörper, Baustoffe.
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Spielwaren u. dgl. verwendet werden können.
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Die in den nachstehenden Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtsteile.
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Beispiel I 500 Teile eines als linsenförmige Teilchen vorliegenden
Mischpolymerisates aus 85 O/o Styrol und I 5 °/o Acrylsäurebutylester und 40 Teile
eines Gemisches aus 95 0/o Petroläther von den Siedeg.renzen 44 bis 550, 2,5'0/o
Toluol und 2,5 01o Methylenchlorid werden in einem geschlossenen, druckfesten Gefäß
unter Rühren 24 Stunden bei Raumtemperatur gelagert. Hierauf wird unter Fortsetzung
der mechanischen Bewegung die Temperatur auf 550 gesteigert und die Lagerung über
96 Stunden fortgesetzt. Man läßt abkühlen und verwendet das gewonnene Material zur
Herstellung von porösen Formkörpern. Die Herstellung der Formkörper kann z. B. in
einer perforierten Metallform durch Lagerung in Wasserdampfatmosphäre von 1100 für
20 Minuten und anschließendes Abkühlen erfolgen.
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Beispiel 2 IOOO Teile Polystyrol, das in Form unregelmäßiger Körner
vorliegt, werden in ein gas dicht schließendes Rollfaß unter Zusatz von 65 Teilen
Hexan, 5 Teilen Benzol und 15 Teilen Methanol eingebracht und unter Bewegung des
Fasses, die ein Durchmischen der Masse bewirkt, 32 Stunden auf 700 erwärmt. Man
erhält ein treibmittelhaltiges, in Form unregelmäßiger Körner vorliegendes Produkt.
250 g dieses Produktes werden in eine verschließbare Metallform, die einen Hohlraum
von 2500 ccm Inhalt aufweist und an einigen Stellen Perforierungen besitzt, eingefüllt.
Die Form wird geschlossen und für 30 Minuten der Einwirkung von Wasserdampf von
II50 unterworfen. Man erhält nach dem Abkühlen bei Entnahme aus der Form einen in
sich geschlossenen, porösen Formkörper vom spezifischen Gewicht O,I, der als Schwimmkörper,
als Isoliermaterial in der Kältetechnik, als Dämmplatte im Häuserbau u. dgl. verwendet
werden kann.
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Beispiel 3 500 Teile eines in Form feiner Teilchen vorliegenden Mischpolymerisates
aus 90 01o Styrol und IO°/o Vinylcarbazol werden unter Zusatz von 50 Teilen eines
Gemisches aus 80°/o Petroläther von den Siedegrenzen 35 bis 600, I5°/o Methanol
und 5 O/o Methylenchlorild in einen Rührautoklav eingebracht und unter mechanischer
Bewegung
26 Stunden auf 750 erwärmt. Man läßt abkühlen und entnimmt
die treibmittelhaltigen Polymerisatteilchen. In eine verschließbare Metallform mit
einem Hohlraum von I000 ccm, die an einzelnen Stellen Perforierungen aufweist, werden
50 Teile der so behandelten Masse eingebracht und 20 Minuten unter Wasser von 95
bis I00° gelagert. Die Form wird abgekühlt. Man erhält einen porösen Formkörper
vom spezifischen Gewicht 0,025, der zur Herstellung von Schwimmern, Netzflotten,
als Einlage in Schwimmwesten, zur Herstellung von Schwimmgürteln u. dgl. geeignet
ist.