Способ получения пористых пластических масс Советский патент 1947 года по МПК C08J9/06 

Известны способы получения пористых пластических масс на основе полимеров п порообразователей.

Установлено, что из любого полимера, обладающего па опредслениой стадии термопластичностью, плавкос1ью или размягчаемостью при нагревании, можно в зависимости от условий пол -чпть пористый материал различной плотности.

Если к таким полимерам, взятым в виде порошка, добавить некоторые азосоединения, разлагающиеся при нагревании с выделением углекислоты, водорода или других газов, а затем их и при соответствующем нагревании опрессовать под определенным давлением в герметической пресс-форме, то в специально подобранных условиях полимер плавится или размягчается, добавленное азосоединение разлагается и выделяющиеся газы распределяются в полимере. Если затем пресс-форму охладить до температуры 20°, извлечь из нее полученное отпрессованное изделие и вновь его нагреть, то полимер размягчается, находящиеся в нем газы расширяются, и полимер приобретает микропористую структуру, значительно увеличиваясь в объеме, который фи1 сируют затем охлаждением.

Для указанной цели наиболее, нригодны:

1)эфиры или амины азодикарбоновых кислот;

2)ациклические, гидроароматические и ароматические азодинитрилы, азодикарбоновые кислоты или амиды азодикарбоновых кислот;

3)азоимидины ароматические, ациклические или смеси их.

В зависимости от условий прессования (давление, температура, время) и условий нагревания после прессования (температура, время) получают пористые ЛТатериалы различной плотности, структуры и размеров пор.

№ 68062

Установлены также основные saKOHONrepHOCTH, обусловливающие необходимое количество порообразователей, давление, развивающееся при разложении в нресс-форме и при раздувании отпрессованной заготовки, остаточное давление внутри пор полученного пористого .материала, молекулярную ориентацию полимеров при «раздувании и связанное с ней явление релаксации.

Одним из непременных условий для получения пористого материала является отсутствие химического взаимодействия порообразовате.чя с молекулами полимера.

Важно также, чтобы при разложении порообразователя не выделялось слишком большое количество тепла, под действием которого полимер может разлагаться во внутренних слоях отпрессованной заготовки. Например, диазоаминобензол при применении его совместно с полихлорвинилом или хлорированным полихлорвинилом вызывает разложение этих полимеров в результате большого экзотермического эффекта при его разложении. Важно также, чтобы температура пластичности полимера совпадала с температурой разложения порообразователя.

Строение полимера имеет существенное значение для механизма образования пор в полимере и для степени его «раздувания. Полимеры с линейной структурой молекул, например полистиролы, способны «раздуваться почти беспредельно, до уд. веса 0,01 и менее, полимеры же с разветвленной структурой молекул, например полихлорвинил, «раздуваются ограниченно. Размер и характер нор в первом случае определяются легкостью ориентации молекул и относительно малой вязкостью полимера; во втором случае ориентация затруднена и вязкость значительно выше, что приводит к другому характеру и размеру пор.

Как правило, в полимерах образуются изолированные, не сообщающиеся друг с другом поры.

Описанный процесс и основные положения нрименимы ко многим полимерным веществам и приводят к получению пористых легких материалов с объемным весом или плотностью от 0,01 до 0,5-0,8 и высокой удельной прочностью.

Легко образуют пористые пластические массь такие полимерные вещства, как полистирол, полихлорвинил, хлорированный полихлорвинил, поливинилацеталл, полиметилметакрилат, полиметилакрилат, пэлибутилметакрилат, полибутилакрилат и другие полимеры эфиров метакриловой и акриловой кислот, полихлорвинилиден, сополимеры и полимеры различных виниловых соединений, по,;1иэтилен, полиизобутилен, ацетилцеллюлоза, этил и бензилцеллюлоза и другие эфиры целлюлозы, полимеры различных кислот природных и синтетических, соли этих кислот и другие полимерные вещества, способные размягчаться или плавиться и образовывать под давлением при нагревании пластические массы.

В зависимости от требований к пористому материалу к полимеру могут быть добавлены перед смешиванием его с порообразователем или после этого различные наполнители (волокнистые, кристаллические и аморфные), пластификаторы или растворители, ускорители и катализаторы, а также вещества, образующие такого рода добавки в процессе получения пористого материала.

Пример I. 100 вес. ч. порощкообразного полистирола, полихлорвинила, хлорированного полихлорвинила, полихлорвинилидена, ацет илцеллюлозы или какого-нибудь другого полимера, отвечающего требованиям, изложенным выше, смешивают в шаровой мельнице или в другом аппарате с 1-30 вес. ч. (в зависимости от желаемой плотности пористого материала) азодикарбонового эфира или какого-либо другого

порообразователя, относящегося к ряду азосоединений, указанных выте, или их смесей до образования однородной смеси в течение 1 -12 час. Полученную смесь прессуют затем в герметической пресс-форме норшневого типа в изделие желаемой формы при температуре от 100 до 200, в зависимости от температуры размягчения полимера и температуры разложения порообразователя, и давлении от 50 до 1000 /сг/с.и, в завпсимости от количества примененного порообразователя. Время выдерживания при нагревании и под давлением 1-5 мин на 1 мм толщины изделия. По окончании прессования пресс-форму охлаждают до температуры 20-30° под давлением со скоростью охлаждения не более 30 мин и изделие извлекают из пресс-формы.

Отпрессованное изделие не позднее чем через 12 час после прессования подвергают «раздуванию путем нагревания или в жидкости (вода, глицерин, масла и др.) или нагретым воздухом, токами высокой частоты, инфракрасными лучами или каким-либо другим способом при температуре 80-150°, в зависимости от температуры размягчения полимера, в течение 10-90 мин, в зависимости от желаемой плотности пористого материала и остаточного давления внутри пор.

Пример 2. 100 вес. ч. порогикоо-бразного полиметилметакрилата, или какого-либо полимера эфира метакриловой или акриловой кпслот, или какого-либо другого подходящего полимера смещивают в щаровой мельнице или в каком-либо другом аппарате с I-30 вес. ч. порообразователя, относящегося к ряду азосоединений, перечисленных выще, или смесей в течение 1 -12 час. В полученную смесь вводят в течение 1-2 час мономер метилметакрилата или какой-либо другой соответствующий мономер, в котором предварительно :1астворен катализатор, например перекись бензоила или какой-либо другой, или без него, взятый в количестве 20-100 вес. ч. После этого смесь прессуют, охлаждают и полученное изделие «раздувают, как указано в примере 1.

Пример 3. При осуществлении процесса, описанного в примере 2, дополвительно применяют ди-три-или тетрафункциональные мономерь как сами по себе, так и в смеси с соответствующими полимерами, мономерами в количестве 0,5-20% к полимеру и катализаторам, с целью соединения полимера, перевода его в тер.мореактивное состояние и получения неплавкого и нерастворимого изделия. Применяют, например, диметакриловый эфир этиленгликоля в случае полимеров эфиров метакриловой или акриловой кислот, аллиловые эфиры двух-, трех- и многоосновных кислот и другие ди-три-и тетрафупкциональные мономеры.

Пример 4. При смещивании компонентов, осуществляя процессы, описанные в примерах 1, 2 и 3, добавляют наполнители (стеклянное, целлюлозное и древесное волокно, пробку, минеральные наполнители) в количестве от 0,5 50% к полимеру или пластификаторы, смягчители или растворители в количестве от 1 до 50% к полимеру.

П р е д т изобретения

Способ получения пористых пластических масс на основе полимеров и порообразователей, отличающийся тем, что термоплавкие полимеры или сополимеры или смеси их с моно-ди-три-и тетрафункциональными мономерами в смеси с наполнителями, пластификаторами, растворителями, ускорителями и катализаторами или без них смещивают с такими разлагающимися при нагревании с выделеннем газообразных веществ, например углекислоты, азота, аммиака или водорода, азосоединениями, как эфиры или амины азодикарбоновых кислот, азодинитрилы, азодикарбоновые кислоты, амиды азодикарбоновых кислот

- 3 -№ 68062

№ 68062 4

и азоимидины или их смеси, прессуют в герметической пресс-форме при температуре размягчения полимера и разложения азосоединения с последующим охлаждением под давлением и «раздуванием полученного материала путем нагрева до необходимой пористости.