DE1570555A1 - Verfahren zur Herstellung von Polyamidschaeumen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von PolyamidschaeumenInfo
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Description
Dr. Expl.
Gegenstand der Erfindung ist ein wirtschaftliches Verfahren zur
Herstellung von Polyamidschäumen durch Verschäumung während der
Polymerisation von Lactamen.
Es ist bekannt, daß Polyamidschäume dadurch hergestellt werden können, daß Lactame in Anwesenheit von Basen wie Natriumcaprolactam
und einem Co-Katalysator wie Isocyanat oder acylierten Lactamen polymerisiert werden, wobei während der Polymerisation
Stickstoff eingeblasen wird. Es ist auch vorgeschlagen worden, in Anwesenheit von gasbildenden bzw. gasabspaltenden Produkten,
wie z. B. Aciden, zu arbeiten. Diese Verfahren gehen von der bekannten basischen Polymerisation von Lactamen aus, und unter-
scheiden sich nur in der Erzeugung des zur Schaumbildung nötigen Gases. Derartige Polymerisationen müssen unter strengstem Ausschluß
von Wasser ausgeführt werden, und die Lactame müssen vor der Polymerisation besonders sorgfältig getrocknet werden. Da
die verwendeten Basen im allgemeinen leicht hydrolysieren, müssen auch sie vor Feuchtigkeit geschützt werden. Sie sind ebenso
wie die gasbildenden Azide relativ gefährlich zu handhaben. Das Einblasen von Stickstoff verlangt umständliche Apparaturen und
schließt damit bestimmte Anwendungsgebiete aus.
Le A 9333
Λ A A A A BAD öKGimi
909885/1675
- O - V
7Ck. 5
-ir-.·- ■■·
Le A 9333
Es wurde nun gefunden, daß man Polyamidschäume auf einfache Weise dadurch herstellt, wenn man eine Mischung, bestehend
aus Lactamen, 0,05 - 10 ^ Isocyanaten oder einem Carbamidolactam und 0,05 - 10 f>
Alkali- oder Erdalkaliformiaten, bezogen auf das eingesetzte Lactam, auf Temperaturen von 150 -270 0C erhitzt, überraschenderweise ist eine Vortrocknung der
Lactame bei diesem Verfahren nicht notwendig; es ist daher besondere einfach durchzuführen. Alle Reaktionspartner sind
ungefährlich und leicht zu handhaben. Verfahrensgemäß können Lactame mit mindestens 7 Ringgliedern wie Capro-, Capryl-
und Laurinlactam allaL η oder im Gemisch verwendet werden.
Als Katalysatoren werden Alkali- oder Erdalkaliformiate wie
Natriumformiat oder Calciumformiat eingesetzt. Zweckmäßigerweise werden feinpulvrige Produkte, die kein Kristallwaseer
enthalten, verwendet. Die üblichen Handelsprodukte können
aber ohne weitere mechanische Zerkleinerung, Reinigung oder Trocknung eingesetzt werden.
Als Co-Katalysatoren werden Alkyl- oder Arylmono- oder -polyisocyanate wie Stearylisocyanat, Phenylisocyanat, Hexamethylendiisocyanat und Phenylendiisocyanat verwendet. In derselben
Weise wirken die Reaktionsprodukte von Isocyanaten und Lactamen wie z. B. Hexamethylen-1,S-bis-carbamidocaprolactan, die
besonders leicht zu handhaben sind.
Die Reaktion wird bei Temperaturen von 150- 270 0C ausgeführt.
Der bevorzugte Temperaturbereich liegt zwischen 170 und 250 0C
909885/1675 <- .
157Ü5:i5
-ζ -
Le A 9333
Wie in den Beispielen gezeigt wird, hängt die Induktionszeit das
ist die Zeit, die verstreicht, bis die !Schaumbildung einsetet
- von der Reaktionatemperatur ab. In dem Temperaturbereich
von 170 - 250 0C liegen die Induktionszeiten zwischen 720 und
8 Sekunden.
Die Dichte der Schäume liegt zwischen 0,2 und 0,5 g/cm , sie
kann aber durch Zugabe von Stoffen, die bei der Reaktionstemperatur
verdampfen, wie Xylol oder Dioxan, weiter reduziert werden. Homopolymerisate ergeben im allgemeinen harte Produkte.
Elastische Schäume können durch Copolymerisation von Lactamen, wie Caprolactam und Laurinlactam, hergestellt werden.
Die relative Viskosität der Polymeren in 1 # m-Kresol
bewegt sich zwischen 9,42 und 11,35» Ein großer Teil der Polymeren
ist vernetzt.
Den verfahrensgemäß hergestellten Schäumen können Füllstoffe wie Asbestmehl, Talkum, Glas- und Asbestfasern und auch Farbstoffe
bzw. Pigmente zugesetzt werden. Polyamidschäume, die nach diesem Verfahren hergestellt werden, können da eingesetzt
werden, wo eine elektrische, thermische oder akustische Isolation gefordert wird und gleichzeitig eine mechanische
Beanspruchung vorgesehen ist. Sie können z. B* zur Ausfüllung von Hohlräumen im Baugewerbe benutzt werden , wenn der
Schaum vor der Verfestigung eingefüllt wird. In diesem Fall ist es zweckmäßig, den Schaum in einem Extruder herzustellen.
Wenn die Verschalung in Formen vorgenommen wird, können
009885/1675 BAD CRmUAL
Le A 9333
Schaumkörper bestimmter Form hergestellt werden, die auch hohe mechanische Belastungen aushalten. Serartige Formkörper
können z. B. in der Bauindustrie oder zur Fabrikation thermisch isolierter Behälter eingesetzt werden; sie können durch
Sägen und mit spanabhebenden Werkzeugen bearbeitet werden. In diesen Schäumen lassen sich Schrauben und Hagel befestigen.
Beispiel 1:
Eine Mischung aus 10 g Caprolactam, 0,2g Natriumformiat und.
0,4 g Heiamerthylenttilsocyanat wird in einem Glaegefäß unter
Rühren auf 230 0C erhitzt. Nach 30 Sekunden Induktionszeit
setzt die Pa linearisation unter Schaumbildung ein. Sie Sichte
des Schaumes beträgt 0,294 g/cm5.
Wie Tabelle I zeigt, ist die Induktioneseit eine Funktion
der Reaktionstemperatur.
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Tabelle I:
| Ver such |
Tempe ratur 0C |
Induktions zeit in Sekunden |
Dichte g/cm^ |
| 1 | 170 | 720 | 0,347 |
| 2 | 180 | 496 | 0,345 |
| 3 | 190 | 295 | 0,384 |
| 4 | 200 | 103 | 0,312 |
| 5 | 220 | 68 | |
| 6 | 230 | 30 | 0,294 |
| 7 | 240 | 10 | 0,348 |
| 8 | 250 | 8 | |
| 9 | 260 | 7 | |
| 10 | 270 | 5 |
Beispiel 2:
Eine Mischung aus .10 g Caprolactam, 0,2 g Natriumformiat und 0,05 g Hexamethylendiisocyanat wird auf 180 0C in einem G-lasgefäß
unter Rühren erhitzt. Nach 4 Minuten setzt die Schaumbildung ein. Dichte des Schaumes: 0,402 g/cm5.
Tabelle II zeigt die Induktionszeit und die Dichte des Schaumes in Abhängigkeit von der Isocyanat-Konzentration.
909885/16 7
BAD ORJGiNAL
Le A 9333
II:
| Versuch | Hexamethy- lendiiso- cyanat / g |
Induktions zeit Minuten |
Dichte g/cm' |
| 23 | 0,2 | 4 | 0,402 |
| 24 | 0,1 | H | 0,500 |
| 25 | 0,05 | 23 | 0,625 |
Beispiel 3:
Eine Mischung aus 10 g Caprolactam, 0,2 g Hexamethylendiisocyanat und 1 g Natriumfonniat wird in einem Glaagefäß unter Rühren
auf 220 0C erhitzt. Nach 45 Sekunden setzt die Polymerisation
und die Schaumbildung ein. Dichte des Schaumes 0,367 g/cm
Tabelle III zeigt die Abhängigkeit der Induktionszeit von der Natriumformiat-Konzentration.
III:
| Natriumformiat g |
Induktionszeit Sekunden |
Dichte g/cm' |
|
| Versuch | 1 | 45 | 0,367 |
| 26 | CNi | 240 | 0,333 |
| 27 | 3 | 360 | 0,350 |
| 28 |
909885/1675
5:
le A 9333
Beispiel 4:
"Eine Mischung aus 5 g Caprolactam, 0,1 g Natriumformiat, 0,2 g
üexamethylendiisocyanat und 0,5g Dioxan wird auf 180 0C in einem
Glasgefäß unter Rühren erhitzt. Nach 5 Minuten setzt die Polymerisation und Schaumbildung ein.
Tabelle IV zeigt die Ergebnisse mit Treibmitteln wie Toluol, Benzol und Xylol.
IV:
| Versuch | Treibmittel ml |
Induktionszeit Minuten |
Dichte g/cm3 |
| 39 | 0,1 Toluol | 10 | 0,297 |
| 42 | 0,5 Toluol | 6 | 0,220 |
| 43 | 1,0 Toluol | 6 | 0,205 |
| 44 | 2,0 Toluol | 5 | Schaum fällt zusammen |
| 41 | 0,1 Benzol | 6 | 0,295 |
| 45 | 0,5 Dioxan | 5 | ö,197 |
5:
Eine Mischung aus 2,5g Caprolactam 0,05 g Natriumformiat,
0,1 g Hexamethylendiisocyanat, 2 g Asbestmehl und 0,5 ml Toluol wird in einem Gia·- faß unter Rühren auf I90 0C erhitzt. Die
Schaumbildung setzt nach 4 Minuten ein. Dichte des Schaumes
0>200 ^ 909885/1675 ßAD O^iQ^M.
0,288 g/cm . Talkum und Seesand können ebenfalls als Füller
verwendet werden.
Eine Mischung aus 5 g Laurinlactam, 0,1 g Natriumformiat, 0,2 g
Hexamethy1endiiaocyanat und 0,5 ml Xylol wird unter Rühren in
einem Glasgefäß auf 200 0C erhitzt. Nach 2 Minuten setzt die
Polymerisation und Schaumbildung ein. Dichte des Schaumes 0,295 g/cm3.
Eine Mischung aus 2,5 g Caprolactam, 2,5 g Laurinlactam, 0,1 g
Natriumformiat, 0,2 g Hexamethylendiisocyanat und 0,5 ml Xylol
wird unter Rühren auf 200 0C erhitzt. Nach 4 Minuten setzt die
Polymerisation und Schaumbildung ein. Dichte des Schaumes 0,203 g/cm5.
Eine Mischung aus 5 g Caprolactam, 0,1 g Natriumformiat und
0,2 ml Phenylendiisocyanat wird in einem Glasgefäß unter Rühren auf 200 0C erhitzt. Nach 150 Sekunden setzt die Polymerisation unter Aufschäumen ein. Dichte des Schaumes 0,32 g/cm .
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icnnc-r Le A 9533
1 o 7 O b o 5
Eine Mischung aus 5 g Caprolactam, 0,1 g Natriumformiat und
0,4 ml Stearylisocyanat wird unter Rühren auf 200 0C erhitzt.
Nach 5 Minuten setzt die Polymerisation unter Schaumbildung ein.
Beispiel 10:
Eine Mischung aus 5 g Caprolactam, 0,1 g Calciumformiat und 0,2 ml Hexamethylendiisocyanat wird auf 200 0C unter Rühren
erhitzt. Nach 7 Minuten setzt die Polymerisation unter Schaumbildung ein. Dichte des Schaumes 0,40 g/cm .
Beispiel 11:
Eine Mischung aus 5 g Caprolactam, 0,1 g Natriumformiat und
0,6 g Hexamethylen-1,6-bis-carbamidocaprolactam wird auf
200 0C erhitzt. Nach 6 Minuten setzt die Schaumbildung ein.
Dichte des dchaumes 0,32 g/cm.
909885/1675 SAD original
- 10-
Claims (1)
- Ί 5 7 Ü 5 5 5 Le A 9333Patentanspruch;Verfahren zur Herstellung von Polyamid schäumen, dadurch gekennzeichnet, daß Lactame mit mindestens 7 Ringgliedern mit Alkali- oder Erdalkaliformiaten und Isocyanaten oder deren Anlagerungsprodukte an Lactame auf Temperaturen von 150 -270 0C erhitzt werden.809885/1675
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