СОЮЗНАЯ I^~-^mij-mm'^m{Asi^.иал Советский патент 1972 года по МПК C08G69/18 C08J9/04 

Известен способ получения полиамидных пен путем активированной анионной полимеризации лактамов в расплаве в присутствии основного катализатора полимеризации, активатора и вспенивающего агента.

Для уменьшения пористости получаемых полиамидных пен по предлагаемому способу расплавленную исходную смесь для полимеризации предварительно насыщают газом под давлением и затем при температуре полимеризации производят сброс давления в реакционной массе с последующей- окончательной полимеризацией в форме.

Кроме того, при таком способе достигается необходимая для получения мелкопористой пены турбулентность.

Предварительную полимеризацию лучще всего проводить в трубках со сравнительно небольшим диаметром. Вследствие этого исключено перемешивание и транспортировка насосом. Газ выполняет три функции: транспортировку реакционной смеси в обогреваемую трубку, где происходит полимеризация, создание турбулентности в процессе предварительной полимеризации путем снятия давления и связанное с этим образование пузырей и газообразователей для пены. Турбулентность может быть также повыщена при помощи увеличенной скорости потока, связанной с расщирепием. Целесообразно размеры реакционной трубы выбирать таким образом, чтобы скорость потока была не ниже 0,5 м/сек. Путем быстрого снятия давления образуются мелкие пузырьки, которые способствуют высокой турбулентности в процессе предварительной полимеризации.

После этого реакционную смесь сливают в обогреваемую или изолированную форму, где происходит полимеризация с одновременным пенообразованием. Температура реакционной смеси 70-110°С, предпочтительно несколько выше температуры плавления лактама.

Для предлагаемого способа применяют все способные к анионной полимеризации смеси, состоящие из лактама, активатора и катализатора, которые при температуре плавления стабильны в течение определенного времени, а при нагревании до более высокой температуры быстро полимеризуются. В качестве мономеров могут быть взяты: е-капролактам, лауринлактам и др. Наиболее пригоден, однако, 8-капролактам.

катализаторы могут применяться и при процессе получения полиамидов со вспениванием, например щелочные соли лактамов или вещества, из которых данные соли образуются. Однако могут найти применение и слабые основания, например соли щелочных или щелочноземельных металлов и карбоновых кислот, которые приводят к получению стабильных смесей. Наиболее пригодны также полимеризующиеся смеси, в которых изоцианат используется в таких количествах, что он действует как активатор, а также и как газообразующее средство. Предпочтительно использовать изоцианат в количествах 1 мол. % в расчете на вес е-капролактама, причем молярное соотнощение изоцианата и основного щелочного или щелочноземельного соединения предпочтительно должно составлять величину -5 : 1.

В том случае, если применяются полиизоцианаты такие, как гексаметилендиизоцианат, 4,4-дифенилметандиизоцианат и толуилендиизоцианат, то при отщеплении двуокиси углерода образуются поликарбодиимиды, которые разветвлены единицами нзоцианата.

Процесс полимеризации протекает в реакционном аппарате, представляющем собой трубку, в,которой вследствие одновременного снятия давления происходит образование пузырьков, которое усиливается за счет химического образования двуокиси углерода. Вследствие значительного повыщения вязкости за счет образования поликарбодиимида образуется относительно стабильная сливкообразная масса, которая затем окончательно полимеризуется на выходе из реакционной трубки в предварительно нагретую или изолированную форму с одновременным процессом пенообразования.

В качестве катализаторов пригодны соли щелочных металлов карбоновых кислот, например муравьиной кислоты, поскольку смеси с подобными катализаторами также устойчивы при температуре плавления лактама.

В соответствии с предлагаемым способом можно применять любой газ, который растворяется в лактаме и инертен по отнощению к смеси.

В том случае, если в качестве катализаторов используются слабые основания, например соли щелочных металлов карбоновых кислот, в качестве газа наиболее пригодна двуокись углерода. Более сильные основания, как щелочная соль лактама или боргидрид натрия, взаимодействуют с двуокисью углерода.

Это можно избежать, если применять инертный газ, например азот, и расплав лактама с активатором насыщать двуокисью углерода и в начале реактора смешивать с катализатором. Катализатор может подаваться при помощи инертного газа в реакционную трубку.

Плотность пены может изменяться путем выбора давления насыщения и путем выбора газов с больщей или меньшей растворимостью в лактаме.

могут быть получены пены, плотность которых составляет величину 0,05-0,95 г/сж, предпочтительно 0,1-0,7 гсм.

По сравнению с известными способами при

равных количествах газообразующих средств (например, изоцианатов) можно получать полиамидную пену незначительной плотности.

Получаемые полиамидные пены могут находить применение там, где помимо хорощего

изоляционного действия требуются хорощие термические и механические свойства.

Пример 1. Смесь 20 кг е-капролактама, 140 г формиата натрия и 20 кг кизельгеля по Шталю нагревают до 200°С до тех пор, пока

не растворится полностью формиат натрия, и затем при сильном перемещивании реакционная смесь охлаждается до 70-80°С таким образом, что формиат натрия, выпадая из расплава, распределяется по объему очень равномерно. После этого добавляют 800 г гексаметилендиизоцианата и 20 г блоксополимера полисиликон-полиэфир в качестве регулятора образования пор. После чего расплав охлаждается при помощи охлаждаемых вальцов.

6 кг смеси, полученной выщеуказанным образом, расплавляется в котле, обогреваемом водяным паром при постоянном перемешивании. Под давлением 2 атм расплав насыщается двуокисью углерода при температуре между 90-100°С. После этого через нижний вентиль расплав выливается в стальную трубку диаметром 1,5 л«ж и длиной 1,5 м. При помощи электросопротивления часть трубы длиной 1,1 м обогревается до 200°С и следующие

0,4 м - до 240°С. При производительности 10 кг/час температура на выходе потока 220°С. Расплав поступает в форму, нагретую до 210°С, в которой он полимеризуется с однг временным вспениванием.

Плотность пены 0,23 г/см.

Пример 2. Процесс проводится в соответствии с описанием примера 1 с той разницей, что расплав насыщается двуокисью углерода под давлением 5 атм. Полученная пена

имеет плотность 0,12 г/см.

Пример 3. Процесс проводится в соответствии с описанием примера 1, расплав пасыщается вместо двуокиси углерода азотом, давление которого 3 атм. Полученная пена

имеет плотность 0,28 г/см.

Пример 4. Процесс проводится в соответствии с описанием примера 1, но добавляется только 70 г формиата натрия и 150 г гексаметилендиизоцианата. Полученная смесь

насыщается азотом под давлением 1 атм, а процесс вспенивания производится в соответствии с примером 1. Полученная пена имеет плотность 0,8 г/см.

Предмет изобретения 56

тализатора полимеризации, активатора и давлением газом и затем ироизводится сброс вспеиивающего агеита, отличающийся тем, что давления в реакционной массе с иоследующей расплавлеииая исходная смесь насыщается под окончательной полимеризацией в форме.

:359835