СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИАМИДНЫХ ПЕН Российский патент 1998 года по МПК C08G69/18 C08J9/14 

Изобретение относится к способу получения полиамидных пен методом анионной полимеризации лактамов C₆-C₁₂ и может найти применение в области производства тепло- и звукоизоляционных материалов, характеризующихся повышенными прочностными и теплостойкими характеристиками.

Известен процесс получения полиамидных пен с использованием в качестве активатора диизоцианата, формиата натрия в качестве катализатора (SO, авторское свидетельство N 402227, кл. C 08 G 69/18, 1967 и "Пластические массы", 1985, N 8, с. 9-11) без дополнительных газообразователей. По указанному способу не удается получить пену с плотностью ниже 240 кг/м³. Известно также, что введение в эту систему дополнительных вспенивающих агентов - CO₂ (SU, авторское свидетельство N 359835, кл. C 08 G 69/18, 1970), легко летучих органических жидкостей: толуола, диоксина, бензола и др. (US, патент N 3382195, кл. 521-125, 1968) приводит к снижению плотности пены, но не ниже 120 кг/м³.

Наиболее близким к заявляемому способу получения более легких полиамидных пен является способ, в котором используются диизоцианаты, катализатор полимеризации и газообразователь - толуол, бензол, нефтяной бензин и др., однако все приведенные результаты получены на токсичном продукте - толуоле, причем содержание последнего составляет 10% (на массу капролактама (US, патент N 4022719, кл. 521-125, 1977). Известно также, что использование в быстро полимеризующейся системе индивидуального газообразователя без дополнительных зародышей газообразования приводит к получению неравномерной структуры и плохой воспроизводимости свойств получаемых материалов. Наиболее однородные по структуре пены получают при одновременном прохождении процесса газовыделения и полимеризации.

Задача изобретения заключается в получении пенополиамида с равномерной структурой и низкой плотностью с использованием промышленно доступных исходных реагентов пониженной токсичности.

Поставленная задача достигается использованием физического газообразователя - малотоксичного уайт-спирита, характеризующегося интервалом температур кипения, совпадающим с температурным интервалом полимеризации, совместно с каталитической системой толуилендиизоцианат (ТДИ) - формиат щелочного металла, являющийся дополнительным источником газа при условиях процесса.

Следующие примеры иллюстрируют предлагаемый способ.

Пример 1. 100 г капролактама расплавляют в инертной атмосфере при температуре 200-210^oC; в расплав вводят 0,5 г ПАВ - блоксополимера диметилсилоксана с окисью этилена, 1,0 г формиата натрия и 1,0 г мелкодисперсного наполнителя (микротальк, известковая мука). Растворяют при перемешивании формиат натрия. Систему при перемешивании охлаждают до температуры 160-165^oC, вводят 7 г уайт-спирита и 5,0 г толуилендиизоцианата (мольное соотношение ТДИ/формиат натрия 2/1). Перемешивают 30 с и выливают в нагретую до 170-175^oC форму. Полимеризацию осуществляют в течение 30 мин. Вспененный материал охлаждают вместе с формой до комнатной температуры. Получают светло-желтый продукт с размерами пор 0,5-0,7 мм и кажущейся плотностью 70 кг/м³.

Примеры 2-14. Результаты влияния дозировки уайт-спирита при различном содержании ТДИ в системе приведены в таблице. Вспенивание и полимеризация проводились аналогично примеру 1.

Анализ данных, приведенных в таблице, показывает, что при увеличении концентрации ТДИ область наименьших плотностей получаемых пен сдвигается в сторону увеличения дозировки уайт-спирита. Однако при его концентрации выше 10% пены имеют неравномерную, крупнопористую структуру.

Пример 15.50 г додекалактама расплавляют в инертной атмосфере при температуре 200-210^oC; в расплав вводят 0,25 г ПАВ, 0,5 г формиата Na и 0,5 г мелкодисперсного наполнителя (микротальк). Систему при перемешивании охлаждают до T= 165-170^oC, вводят 3,5 уайт-спирита и 2,5 г толуилендиизоцианата. Смесь перемешивают 30 с и выливают в нагретую до 180-185^oC форму. Полимеризацию и охлаждение проводят как в примере 1. Получают светло-желтый продукт с кажущейся плотностью 120 кг/м³.

Анализ данных, приведенных в примерах, показывает, что использование каталитической системы толуилендиизоцианат - формат совместно с уайт-спиритом позволяет получать пенополиамиды с хорошими характеристиками без использования высокотоксичных и дорогих органических легко летучих жидкостей.

Использование многокомпонентной жидкости - уайт-спирита также улучшает технологичность процесса вследствие равномерности испарения при большом интервале температуры кипения.

Полиамидные пены, полученные способом по изобретению, могут найти применение в производстве тепло- и звукоизоляционных материалов. Полимеризацию лактамов C₆ - C_1 2 проводят в присутствии активатора-толуилендиизоционата, катализатора-формиата натрия, вспенивающего агента - продукта прямой перегонки нефти - уайт-спирита с температурой кипения 165 - 200^oС и мелкодисперсного наполнителя. 1 табл.

Способ получения полиамидных пен анионной полимеризацией лактамов С₆ - С_1 2 в присутствии активатора - органического диизоцианата, катализатора полимеризации, вспенивающего агента, поверхностно-активного вещества и мелкодисперсного наполнителя, отличающийся тем, что в качестве органического диизоцианата используют толуилендиизоцианат, в качестве катализатора - формиат натрия при мольном соотношении диизоцианат/формиат натрия (1,2 - 4)/1, в качестве вспенивающего агента используют продукт прямой перегонки нефти - уайт-спирит с температурой кипения 165 - 200^oС в количестве 1 - 10%.