PL52062B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 05.VII.1962 Niemiecka Republika Demokratyczna Opublikowano: 15.X. 1966 52062 KI. 39 c, 18 MKP C 08 g 3^36 UKD Wspóltwórcy wynalazku: Theodor Waagr dr Geihjcird Wolter :en Wlasciciel patentu: VEB Farbenfabrik Wolfen (Niemiecka Republika Demokratyczna) Sposób wytwarzania tworzyw sztucznych Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania tworzyw sztucznych.Ketony reaguja z formaldehydem tworzac zwiaz¬ ki jedno-, dwu- i trójmetylolowe. Aceton reaguje z formaldehydem z czesciowym odszczepieniem wody i utworzeniem zwiazków cyklicznych, przy czym grupa karbonylowa redukuje sie do grupy hydroksylowej. O utworzeniu tego produktu reak¬ cji decyduje stosunek ketonu do formaldehydu oraz warunki reakcji. Prowadzona na goraco alkaliczna kondensacja acetonu z fomaldehydem prowadzi do otrzymania silnie zabarwionej, kruchej masy, jak na przyklad wedlug opisu patentu Stanów Zjedno¬ czonych nr 1, 557. 571. Tworzywa tego typu nie zna¬ lazly zadnego zastosowania praktycznego. Przy in¬ nych warunkach kondensacji i zastosowaniu róz¬ nych dodatkowych reagentów, powstaja róznego rodzaju sztuczne zywice lakowe, rozpuszczalne w zwyklych rozpuszczalnikach organicznych.Obecnie stwierdzono calkiem niespodziewanie, ze z jedno-, dwu- i trójmetyloloketonów lub mieszanin tych zwiazków otrzymuje sie tworzywa sztuczne o bardzo dobrych fizycznych i technologicznych wlasnosciach, o ile te monomery poddaje sie reak¬ cji z katalitycznymi ilosciami 40—60Vt-owego a naj¬ lepiej 50°/e-owego wodnego lub alkoholowego roz¬ tworu lugu sodowego lub lugu potasowego lub al¬ koholanów. Otrzymane tworzywa sztuczne sa nie¬ rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych, w kwasach i lugach, ulegaja jedynie zniszczeniu 10 15 20 25 80 pod wplywem dzialania stezonych kwasów siarko¬ wego i azotowego. Sa one termostabilne. W gora¬ cym plomieniu, na przyklad palnika gazowego pala sie, jednak gasna po usunieciu plomienia.Monomery metyloloketony sa to lepkie ciecze, bezbarwne lub o slabo zóltym zabarwieniu, miesza¬ jace sie z woda w kazdym stosunku. Ich otrzymy¬ wanie odbywa sie przez kondensacje "ketonu z alde¬ hydem, najlepiej acetonu z formaldehydem w od¬ powiednim stosunku i róznych warunkach.Zaleznie od ilosci dodawanego katalizatora i tem¬ peratury procesu kondensacji wlasnosci otrzyma¬ nych tworzyw sztucznych moga byc zmieniane w pozadanym kierunku. Tworzywa te w róznych warunkach tworza piany, przy czym bez zastosowa¬ nia zmiekczacza powstaja piany twarde, które sto¬ sownie do wymagan, na przyklad dla celów izolacyj¬ nych posiadaja ciezar objetosciowy 30—100 kg/m* i maja wytrzymalosc na sciskanie od 0,5 do 5,0 kG/cm*, lub na przyklad jako elementy budowlane przy ciezarze objetosciowym okolo 400 kg/m» wy¬ kazuja wytrzymalosc na sciskanie okolo 70 kG/cm*.Na uwage zasluguje przy tym ta wlasnosc tych tworzyw sztucznych, ze przy przekroczeniu dopusz¬ czalnego obciazenia przedmioty z tego tworzywa sztucznego samorzutnie ulegaja rozdrobnieniu na bardzo male czastki. Ta wlasciwosc jest wazna przy rozbiciu i uderzeniu.Szczególnie wyraznie zaznacza sie szybko zacho¬ dzaca przemiana z przejsciowego stanu termopla- 520625M6» stycznego w stan o stalym usieciowaniu. Na przy¬ klad przez swobodne spienienie w plaskich formach napelnianych mieszanina reakcyjna do jedne] czwartej wysokosci otrzymuje sie cylindry o wy¬ sokosci trzydziestokrotnie wiekszej od poczatkowej.Piany przeznaczone na elementy budowlane moga byc pilowane za pomoca szybkotnacych pil, mozna w nie wbijac gwozdzie oraz moga byc sklejane, na przyklad za pomoca zalkalizowanych monomerów.Wymagane pólfabrykaty moga byc równiez otrzy¬ mywane w odlewach z juz spienionego materialu.Przeprowadzajac reakcje monomerów w zamknie¬ tej formie lub utwardzajac przez pózniejsze ogrze¬ wanie w temperaturze 100 do 120°C, otrzymuje sie tworzywa sztuczne — zaleznie od ilosci katalizato- T^^r^S^jfcme jak guma do twardych przezroczys¬ tych mas. Wlasnosci tych tworzyw sztucznych moga byc zmieniane przez dodatek wypelniaczY, zmiek- czaczy lub innych dodatków. : Jako napelniacze mozna stosowac wlókno szkla¬ ne, skrawki tekstylne, azbest, zmielone odpadki z tworzyw SzEUH^ ceramicz- naJTzwir, drewno, papter i"'inn(£'^bga byc równiez dodawane zmTekczacze, regulatory pienienia, jak na przyklad male ilosci wosków, oPeju silikonowe¬ go, olejów parafinowych i innych, zwiazki powie¬ rzchniowo czynne oraz barwniki. Otrzymane zestalo¬ ne piany sa barwy bialej i jasnozóltej.Mechanizm reakcji tworzenia sie tworzyw sztuce nych wedlug wynalazku nie jest jeszcze wyjasnio¬ ny. Na podstawie okreslonych wlasnosci fizycznych i technologicznych otrzymanych tworzyw przyjmu¬ je sie, ze w warunkach reakcji, to znaczy przy za¬ stosowaniu 40—60*/t-owego lugu sodowego lub po¬ tasowego najlepiej 50 •/•-owego jako katalizatora przebiega nie tylko kondensacja poprzez grupy me- tylolowe, lecz równiez polimeryzacja z utworzeniem przejsciowych nienasyconych ketonów przez od- szczepienie wody ze zwiazku metylolowego. Prawdo¬ podobne jest równiez usieciowanie na drodze cykli- zacji. Ze wzgBadu na nierozpuszczalnosc i trwalosc otrzymanych twofzyW sztucznych wypowiedzenie ostatecznego pogladu na mechanizm reakcji jest do tej pory niemozliwe.Reakcja praktycznie samorzutnego usieciowania monomeru z utworzeniem przedstawionych tworzyw sztucznych jest ograniczona stosowaniem lugu so¬ dowego i potasowego w stezeniach od 40 do 60°/*.Ten nieoczekiwany fakt stanowi istote wynalazku.Przy kondensacji na przyklad z 20t/#-owym lugiem sodowym otrzymuje sie zwiazki, które sa czescio¬ wo rozpuszczalne w wodzie wzglednie peczniejace i nie daja zadnych korzysci w zastosowaniu tech¬ nicznym. Przy zastosowaniu na przyklad drobno zmielonej sody kaustycznej jako katalizatora reakcja w ogóle nie zachodzi.Reakcje prowadzi sie w ten sposób, ze zwiazki monomeryczne, najlepiej w obecnosci od 0,5—2,0°/e powierzchniowo czynnych substancji i ewentualnie 0,2-2,0°/t regulatora pienienia miesza sie z 0,5-5,0*/* objetosciowych 50Vt-owego lugu sodowego lub je¬ go odpowiednimi ilosciami wagowymi. Jako sub¬ stancje powierzchniowo czynne stosowac mozna wszystkie nie jonowe srodki zwilzajace, zwlaszcza oksyetylowane alkohole tluszczowe, oksyetylowane 10 15 25 30 35 40 45 50 55 60 65 fenole i alkilofenole, tlenek polietylenu i inne ok¬ syetylowane zwiazki, jak równiez i inne srodki zwilzajace jak sulfoniany pochodne zwiazków arki- loaromatycznycb, parafinowych i kwasów tTuszczo- wych.Jako regulatory pienienia stosowac mozna oleje, jak np. olej parafinowy lub olej silikonowy o niskiej lepkosci. Reakcja rozpoczyna sie albo powoli, sa¬ morzutnie w temperaturze okolo 70°C, albo dopro¬ wadza sie do reakcji przez ogrzewanie do tempe¬ ratury okolo 70°C. W koncu reakcji osiaga sie tem¬ perature okolo 105°C. Spienienie zachodzi przez tworzaca sie w toku reakcji pare wodna. Dodatek srodka porotwórczego nie jest wymagany. Przy swobodnym spienianiu w otwartych formach sto¬ suje sie plaskie formy. Formy wskazane jest powlec srodkami ulatwiajacymi slizganie i oddzielanie a mianowicie roztworami wosków i emulsjami Moz¬ na równiez przeprowadzac spienianie w wolnej przestrzeni na przyklad w lodówce lub suszarce.Jako regule mozna przyjac, ze ze wzrostem ilosci katalizatora szybkosc pienienia i objetosc piany zwieksza sie. Dla otrzymania wiec lekkich materia¬ lów pianowych, na przyklad dra celów izolacyjnych lub przedmiotów plywajacych, nalezy stosowac wieksza ilosc katalizatora. Dla otrzymania twar¬ dych pian o wysokiej wytrzymalosci mechanicznej, na przyklad na elementy budowlane, uzywa sie form zamknietych, które pozwalaja na spienienie do pozadanej objetosci, to znaczy, osiagniecie wlas¬ ciwego ciezaru objetosciowego i odpowiedniej war¬ tosci wytrzymalosci. Mozna przy tym ewentualnie uchodzaca pare odprowadzac na zewnatrz.Wlasnosci wytworzonych tworzyw piankowych w szczególnosci twardych stwarzaja mozliwosc ich technicznego zastosowania w technice izolacyjnej, w chlodnictwie, izolacji cieplnej i dzwiekowej do budowy lodzi, przedmiotów plywajacych, w prze¬ mysle budowlanym, na przyklad na scianki dzialo¬ we, samonosne konstrukcje w lekkim budownictwie, garaze, domki weekendowe i tak dalej. Przez na¬ tryskiwanie piana scian, dachów otrzymuje sie izolacje akustyczna. Tworzywo sztuczne moze byc równiez stosowane jako pianowy srodek wiazacy.Mozliwosc spieniania na miejscu w odpowiednich urzadzeniach do mieszania daje szczególne korzysci w stosowaniu, przy czym niezbedny czas wymiesza¬ nia 3—5 minut pozwala na dokladne przemieszanie monomerów z katalizatorem. Urzadzenie do miesza¬ nia wskutek rozpuszczalnosci w wodzie monomeru, oczyszcza sie i wyplukuje woda i dzieki temu latwo usuwa sie niebezpieczenstwo ewentualnego zatka¬ nia i utwardzenia w agregacie mieszajacym. Roz¬ puszczalnosc* monomeru w wodzie jest równiez bar¬ dzo korzystna ze wzgledu na zabrudzenie rak, odzie¬ zy roboczej, oczyszczanie zbiorników do transportu.Przyklad 1. 100 czesci zwiazku acetonometylo- lowegó o 1,7 grupach metylolowych miesza sie do¬ kladnie z 1,5 czesciami objetosciowymi 50Vt-owego NaOH. Mieszanina po ogrzaniu do temperatury oko¬ lo 40 °C tworzy galarete.Mieszanine ogrzewa sie w suszarce do tempera¬ tury 110 °C. Powstaje produkt o elastycznosci gumy.Przyklad II. Postepuje sie jak w przykladzie I, z tym, ze stosuje sie 2,5 czesci objetosciowych50V#-owego NaOH. Powstaje przezroczysta, slabo zólto zabarwiona plyta.Przyklad III. Monomery jak w przykladzie I miesza sie z 3,5 czesciami objetosciowymi 50Vt-owe- go NaOH. Mieszanine wlewa sie do zelaznego za¬ mknietego cylindra z otworem wylotowym dla pary wodnej o 2,5-krotnej objetosci i napelniona forme ogrzewa sie do temperatury 70 °C. Reakcja rozpo¬ czyna sie, co poznajemy po wydzielaniu sie pary wodnej, a konczy sie po uplywie 2 minut. Tworzywo posiada ciezar objetosciowy okolo 0,4 g/cm*, wy¬ trzymalosc na sciskanie wycietej próbki okolo 70 kG/cm*.Przyklad IV. Monomery jak w przykladzie I, miesza z 4 czesciami objetosciowymi 50*/«-owego NaOH. Do zwiazku acetonometylolowego dodaje sie uprzednio roztworu tlenku polietylenowego i 0,2°/« emulgatora skladajacego sie z mieszaniny z 2 czesci soli sodowej, 1 czesci amidu sulfonowego kwasu alifatycznego o lancuchu zawierajacym srednio 15 atomów wegla. Po wymieszaniu produkt wlewa sie do plaskiej miseczki szklanej, natluszczonej roz¬ tworem wielkoczasteczkowej parafiny. Po 3 minutach 10 15 rozpoczyna sie reakcja, mieszanina spienia sie.Otrzymuje sie produkt w postaci ciala stalego o ksztalcie cylindrycznym formy. Ciezar objetoscio¬ wy wynosi 0,05 g/cmf. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania tworzyw sztucznych z je¬ dno-, dwu- i trójmetyloloketonów lub ich miesza¬ nin najlepiej zwiazków acetonometylolowych, znamienny tym, ze monomery te miesza sie z substancjami powierzchniowo czynnymi, regu¬ latorami pienienia, zmiekczaczami i srodkami wypelniajacymi oraz zadaje katalitycznymi ilos¬ ciami 40—(KP/t-owego wodnego roztworu lugu sodowego lub potasowego albo alkoholanami lub roztworami alkoholowymi tych zasad, po czym mieszanine spienia sie w otwartych lub zamknie¬ tych formach lub utwardza.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze ka¬ talizator stosuje sie w ilosci od 0,5 do 5,0 procent objetosciowych lub w odpowiedniej ilosci wago¬ wej. PL