СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОПЛАСТОВ Советский патент 1973 года по МПК C08J9/00 

Изобретение касается получения пенопластов из полимеров, содержащих в качестве боковых групп сложные эфиры третичных спиртов.

Известен способ получения пенопластов путем нагревания полимеров на основе третбутиловых эфиров ненасыщенных кислот, содержащих 3-4 атома углерода до температуры, выше температуры разложения полимеров (например 150-160°С). При этом происходит отщепление изобутилена. Недостатками этого способа являются, .во-первых, высокая температура, при которой происходит отщепление изобутилена, и, во-вторых, по этому способу получают пенопласты с крупноячеистой структурой.

Целью изобретения является получение пенопластов с тонкоячеистой структурой путем нагревания до более низких температур, по сравнению с температурами по известному способу, водных систем полимеров на основе третбутиловых эфиров ненасыщенных кислот, содержащих 3-4 атома углерода, или сополимеров на основе указанных эфиров ненасыщенных соединений.

Эта цель достигается тем, что в водных системах полимеров значение рН доводят до 2,0-0,1, выпаривают воду и нагревают до температуры, выше температуры разложения исходных полимеров. В качестве ненасыщенных карбоновых кислот, содержащих 3-4 атома углерода, используют акриловую, метакриловую или малеиновую кислоты.

В качестве ненасыщенных соединений, образующих с третбутиловыми эфирами ненасыщенных кислот сополимеры, используют акриловые или метакриловые эфиры спиртов, содержащих атомов углерода, виниловые сложные эфиры, винилхлорид, винилиденхлорид, стирол, бутадиен и другие.

Особенно выгодно, согласно изобретению, применять в качестве ненасыщенных соединений для получения сополимеров с эфирами третбутиловых эфиров ненасыщенных кислот

с 3-4 атомами углерода ненасыщенные кислоты с константой диссоциаций выше 10. В качестве таких кислот применяют в основном винилсульфоновую кислоту, но также можно использовать и стиролсульфоновую, 3-метакрилокси-пропил-(или-этил)-сульфоиовую, 3 - акрило-кси-1ПрО|Пил-(или-этил) - сульфоно.вую, винилфосфорную кислоту и другие.

Полимеры получают путем бисерной или эмульсионной полимеризации. Эти полимеры

обрабатывают в водной системе, под которой понимают растворы и, предпочтительно, дисперсии.

Согласно изобретению, из водных систем полимеров преимущественно выпаривают воду

сначала при температуре ниже температуры разложения полимеров, то есть ниже температуры, при которой отщепляются олефипы. Затем высушенные таким образом полимеры, содержащие остаток воды не более 10%, предпочтительно ниже 3%, нагревают до температуры, выще температуры разложения полимера так, что начинается разложение. Этот процесс можно проводить при нормальном давлении, при пониженном или ж& при повышенном давлении, например под прессом. В последпем случае с самого начала получают соответственно гладкую или тисненную поверхность, в зависимости от плиты пресса. В случае нормального давления поверхность пе совсем гладкая, в случае пониженного давления особенно быстро отводятся образующиеся в процессе вспенивания рабочие газы. Температура разложения третбутиловых эфиров ненасыщенных кислот или их сополимеров с ненасыщенной кислотой, т. е. температура, при которой происходит расщеплепие эфпров на кислоты карбоновые и олефины, зависит от разных факто|эов. В водной системе она зависит, например, от величины рН. Поэтому водные системы полимеров до сушки и процесса разложения доводят до рН 2,0- 0,1, преимущественно работают нри величине рН 1,5-0,1. В этом случае получают пенопласты с особенно тонкоячеистой структурой. За счет доведения значения рН до низких величин процесс разложения полимеров начинают осуществлять уже при 70° С в течение 30 мин. Низкого значения рН достигают добавлением серной, фосфорной, бензолсульфоновой кислот пли соединений, отщепляющих кислоты. Температура и время нагрева зависят также от используемого полимера, а иногда и добавок. Наиболее целесообразная температура 70-170° С, преимущественно 100-140° С, а время нагрева колеблется от 30 сек до 30 мин, преимуществеппо от 2 до 15 мин. С целью придания пенопластам определенных свойств, например повышения водостойкости, хладостойкости, морозостойкости, можно полимеры, используемые согласно изобретению, комбинировать с другими полимерами. Для этого в водные системы полимеров или сополимеров, применяемые по изобретению, вводят другие эмульсии, растворы или водные дисперсии, затем процесс осуществляют с помощью этой смеси. Другой метод заключается в том, что в водные дисперсии полимеров добавляют другие полимеры в виде порошков. Это целесообразно тогда, когда трудно получить другие полимеры 6 виде дисперсии. На основе получаемых, согласно изобретению, пенопластов можно изготовить ячеистые изделия, которые могут быть успешно пспользованы в различных областях техники, например, их можно применять в качестве изоляторов от звука, тепла, холода. Пример 1. 94 вес. ч. третбутилового эфира акриловой кпслоты, 4 вес. ч. метилового эфира акриловой кислоты, 2 вес. ч. винилсульфоповой кислоты полимеризуют при 55-60° С в присутствии 3 вес. ч. парафипсульфонокислого натрия, 0,5 вес. ч. продукта реакции этилеиоксида со спермацетовым маслом, 0,6 вес. ч. персульфата калия, растворенного в 150 вес. ч. воды. Значение рН дисперсии 1,05. Полученный таким образом эмульсионный полимер .высущивают в течение 5 час при 30° С в камере с циркуляцией воздуха до содержания воды % Затем полимер нагревают Ьмин до 100° С и получают пенопласт с удельным весом 0,04 г/см. Пример 2. 89 вес. ч. третбутилового эфира акриловой кислоты, 6 вес. ч. винилсульфоновой кислоты и 5 вес. ч. метилового эфира акриловой кислоты полимеризуют при 59 С в присутствии 4 вес. ч. продукта реакции этилепоксида с октилфеполом, 0,5 вес. ч. винилсульфонокислого натрия, 0,6 вес. ч. персульфата калия в 150 вес. ч. воды. Значение рН дисперсии 1,95. Полученный полимер высушивают аналогично примеру 1 (остаток воды 0,5%), нагревают до 80° С и через 7 мин получают пепопласт с удельным весом 0,02 г/см. Пример 3. К 10 вес. ч. полученного по примеру 2 в эмульсии полимера добавляют 40 вес. ч. эмульсионного полимера, состоящего из 91 вес. ч. винилиденхлорида и 9 вес. ч. метилового эфира акриловой кислоты, доводят рП до 1,3 разбавленной серной кислотой, затем смесь высущивают до содержания влаги 1,5%. Полученную смесь нагревают до 100° С в течение 12 мин. Получают пенопласт с удельным весом 0,027 г/см. Пример 4. К 100 вес. ч. полученного по примеру 2 эмульсионного полимера добавляют 1,5 вес. ч. полученного в эмульсии полимера из 2 вес. ч. винилпирролидона и 1 вес. ч. винилпропионата, значение рН доводят до 0,2 толуолсульфоновой кислотой, затем высушивают до остаточного количества влаги 0,7% и нагревают до 100° С. Пример 5. К 100 вес. ч. полученного по примеру 2 эмульсионного полимера добавляют 20 вес. ч. 15%-пого раствора поливинилметилового эфира, рН доводят до разбавленной серной кислотой, высущивают ри 50° С до содержания влаги 2,0%. Полуенный материал вспенивают при облучении Р1К-лучами. Получают пепопласт с удельным весом 0,01 г/см. Пример 6. Значение рН 100 вес. ч. сопоимера, состоящего из 93 вес. ч. третбутиловоо эфира акриловой кпслоты, 4 вес. ч. к-бутиового эфира акриловой кислоты и 3 вес. ч. етилового эфира акриловой кислоты в водной исперсии, доводят до 0,6 водным раствором осфорной кислоты и окспэтилированпым пиртом жирного ряда. Смесь высущиваюг до статка влаги 3%, затем нагревают 5 мин при 20° С. Получают пепопласт с тонкоячеистой труктурой. Пример 7. Аналогично примеру 6, значеие рН дисперсии сополимера, состоящего из

90 вес. ч. третбутилового эфира метакриловой кислоты, 4 вес. ч. этилового эфира акриловой кислоты и 6 вес. ч. акриловой кислоты, доводят до 1,5. Затем высушивают до содержания влаги 2% и нагревают до 130° С. Получают тонкоячеистый пенопласт.

Пример 8. Аналогично примеру 6, 100 вес. ч. дисперсии (40%-ной) сополимера, состоящего из 95 вес. ч. третбутилового эфира акриловой кислоты и 5 вес. ч. акрилонитрила, смешивают сначала с 10 вес. ч. этиленгликоля, затем высушивают. С целью вспенивания нагревают до 140° С.

Пример 9. Подвергают эмульсионной полимеризации 80 вес. ч. третбутилового эфира акриловой кислоты и 20 вес. ч. третбутилового эфира .малеиновой кислоты. Полученную дисперсию доводят до рН 1,5 при помощи фосфорной кислоты и сушат до содержания воды 2,8%. Полимеризаты нагревают 7 мин до 120° С. Получают пенопласты с особенно тонкоячеистой структурой.

Пример 10. 92 вес. ч. третбутилового эфира акриловой кислоты, 4 вес. ч. метилового эфира акриловой кислоты, 4 вес. ч. стиролсульфоновой кислоты в присутствии 3 вес. ч. парафинсульфонокислого натрия, 0,5 вес. ч. продукта реакции окиси этилена и спермацетового масла и 0,6 .вес, ч. персульфата калия растворяют в 150 вес. ч. воды. Раствор полимеризуют при температуре 55-60° С, перемешивая. Получают дисперсию полимеризата с рН 1,6.

Пробу полученной дисперсии наносят на стеклянную плиту и сушат 5 час при 30° С

в камерной сушилке с циркуляцией воздуха. Высушенный эмульсионный полимер имеет остаток воды 1,5%. Его нагревают 15 мин до 100° С так, что получают пенопласт с удельным весом 0,05 г/сл.

Пример 11. Высушенный, аналогично примеру 1, полимер дробят, получая частицы диаметром около 2 мм. Металлическую перфорированную форму наполняют на /4 объема этими частицами. Затем нагревают горячим воздухом до температуры примерно 150° С так, что частицы вспениваются и взаимно спекаются.

Предмет изобретения

1.Способ получения пенопластов путем нагревания полимеров на основе третбутиловых эфиров ненасыщенных кислот, содержащих

3-4 атома углерода, или сополимеров на основе указанных эфиров с ненасыщенными соединениями, отличающийся тем, что, с целью получения пенопластов с тонкоячеистой структурой, значение рН водных систем полимеров

доводят до 2,0-0,1, выпаривают воду и нагревают до температуры, выше температуры разложения исходных полимеров.

2.Способ по п. 1, отличающийся TQM, что Б качестве исходного сополимера применяют

сополимер указанных эфиров с ненасыщенной кислотой, имеющей константу диссоциации более 10-, содержащий 0,1-20 вес. %, предпочтительно 0,5-6 вес. % ненасыщенной кислоты.