DE1720618B2 - Herstellung farbiger polystyrolschaeume aus expandierbaren perlen - Google Patents
Herstellung farbiger polystyrolschaeume aus expandierbaren perlenInfo
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Description
odor
(D
(Π)
präexpandierten Perlen kann am fertigen Formteil stets eine inhomogene Farbverteilung festgestellt werden,
die sich durch Farbvertiefung an den Schweißstellen der Einzelperlen anzeigt.
Es ist auch bekannt, daß Styrol und Mischungen aus Styrol und anderen Vinylmonomeren in Gegenwart von
Farbstoffen polymerisiert werden können.
Gegenband der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung homogen gefärbter verschäumbarer Polystyrolmassen
durch radikalisch initiierte Homo- oder Copolymerisation von Styrol in wäßriger Suspension in
Gegenwart von 5 bi:s 20 Gewichtsprozent eines oder mehrerer Treibmine! und 1 bis 0,001 Gewichtsprozent
eines oder mehrerer Farbstoffe, wonach Farbstoffe der Formeln
20
35
40
Γ | Nf=o | |
O=R' |
I
N |
|
/Ά | J | |
C1 | i | Y |
ι | ||
/ |
ν
π |
J |
V, | λ | |
Verwendet werden, in denen Ri eine Alkyl- oder
Cycloalkylgruppe mit 1 bis 25 C-Atomen, oder die Gruppe -(CHi)n-O-Ri' bedeutet, worin η gleich
2 bis 10 ist und Ri' für eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 C-Atomen steht, R2, R3 Wasserstoffatome, Alkylgruppen
mit 1 bis 12 C-Atomen, Aryloxy-, Alkoxygruppen mit 1 bis 10 C-Atomen, ferner Nitrogruppen
oder Halogenatome bedeuten, und R4 ein Wasserstoff atom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 12
C-Atomen, ein Halogenatom oder eine Aryl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 25 C-Atomen bedeutet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Farbstoffe verwendet, in denen
als Gruppen für Ri Alkyl- oder Cycloalkylreste mit 5
bis 18 C-Atomen und für Ra, R3, R4 Wasserstoff atome oder Alkylgruppen mit 1 bis 12 C-Atomen
stehen.
Für die Herstellung farbiger Polystyrolschäume aus expandierbaren Perlen wird lur 5'eit die Technik des
Aufkollerns von Farbpigmenten auf die verschäumbaren Polystyrolperlen angewandt. Nach der maschinell
erfolgten Verschweißung dieser oberflächlich gefärbten
verwendet werden, in denen Ri Alkyl- oder Cycloalkygruppen
mit 1 bis 25 C-Atomen oder die Gruppe —(CH2)„-O — Ri' bedeutet, worin η gleich 2 bis 10 ist
und Ri' für eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 C-Atomen steht, R2, R3 Wasserstoffatome, Alkylgruppen mit 1 bis
12 C-Atomen, Aryloxy-, Alkoxygruppen mit 1 bis 10 C-Atomen, ferner Nitrogruppen oder Halogenatome
bedeuten, und R4 ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe
mit 1 bis 12 C-Atomen, ein Halogenatom, oder eine Aryl- oder Alkoxygruppe mit 1 bis 25 C-Atomen,
vorzugsweise 5 bis 18 C-Atomen, bedeutet.
Besonders geeignet sind für das erfindungsgerriäße Verfahren solche Farbstoffe angeführter Struktur, in
denen die Gruppen Ri Alkyl- oder Cycloalkylgruppen mit 5 bis 18 C-Atomen, R2, R3 und R4 Wasserstoff atome
oder Alkylgruppen mit 1 bis 12 C-Atomen bedeuten.
Der Farbstoff kann auch in einem Teil des zu polymerisierenden Styrols gegebenenfalls in der Wärme
gelöst werden und zur laufenden Polymerisation zugesetzt werden, wobei auf gute Rührwirkung zu
achten ist; der Polymerisationsumsatz soll 40% nicht überschritten haben, um eine homogene Einfärbung zu
gewährleisten.
17 20 6
Als Styrolmassen für die Herstellung von Schaum-Stoffen
können neben Homopolymerisaten des Sty ro Is auch Copolymere aus Styrol und 1 bis 40 Gewichtsprozent
anderer Vinylmonomerer wie Acrylnitril, Acrylester, Methacrylester und/oder Dienen, z. B. Butadien
und Isopren, ferner Copolymere aus Styrol und 1 bis 20 Gewichtsprozent polymerer ungesättigter Verbindungen,
z. B. Kautschuk, eingefärbt werden.
Geeignete Treibmittel sind Kohlenwasserstoffe wie Butan, n-Pentan, iso-Pentan, Neopentan, Hexan, Cyclohexan
in Mengen von 3 bis 15 Gewichtsprozent und perhalogenierte Kohlenwasserstoffe wie Methylchlorid.
Methylenchlorid, Fluortrichlormethan, Difluordichlormethan, Tetrafluordichloräthan, Chlordifluormethan,
Fluordichlormethan in Mengen von 9 bis 25 Gewichts- is
prozent.
Die Suspensionspolymerisation de/· eingel'ärbten
Styrolmassen wird bei Temperaturen zwischen 40 und 1500C, bevorzugt bei 80 bis 130° C, durchgeführt.
Als Initiatoren eignen sich Peroxide wie Dilauroylperoxid,
Dibenzoylperoxid, Cumolperoxid, Di-tert.-butylperoxid.
Azoverbindungen wie Azodiisobutyronitril und Azodicarbonamid, die zu 0,1 bis 0,5%, bezogen auf
die zu polymerisierenden Monomeren, eingesetzt werden.
Als Suspensionsstabilisatoren eignen sich Polyvinylalkohol,
Tricahdumphosphat, Poly-N-Methylvinylacetamid.
Methylcellulose, Polyvinylpyridin in Mengen von .0,03 bis 1 Gewichtsprozent, bezogen auf die zu
polymerisierenden Monomeren.
Von den Farbstoffen haben sich besonders an den aromatischen Ringen Alkyl- und cycloalkylsubstituierte
Benzothioxanthencarbonsäureimide der Formel 1 und auch Perylentetracarbonsäureimide der Formel II
bewährt. Besonders eigneten sich Benzothioxanihen-3,4-dicarbonsäure-N-alkylimide
wie das -stearylimid, -lauroylimid, -decylimid, -hexylimid. Von den heterosubstituierten
Farbstoffen der Formel 1 eigneten sich
l-Nitro-ö-methoxy-benzothioxanthen-S^-dicar-
bonsäure-N-y-methoxypropylimid,
1 -Nitro-6-methoxy benzothioxanthen-3,4-dkar-
bonsäure-N-stearylimid,
l-Chlor-e-methoxy-benzothioxanthen-S^-dicar-
bonsäure-N-y-methoxypropylimid.
Geeignete Vertreter der Farbstoffklasse II sind z. B.
Perylen^AiUO-tetracarbonsäure-N.N-distearylimid,
Perylen^AiUO-tetracarbonsäure-N.N-distearylimid,
Perylen-SAg.lO-tetracarbonsäure-N.N-dilauroylimidund
Perylen-S^&lO-tetracarbonsäure-N.N-dihexylimid.
Die eingesetzten Farbstoffe zeichnen sich durch besonders hohe Lichtechtheit und Farbstärke aus.
Durch abgestufte Konzentrationswahl an Farbstoff im fertigen Polymerisat können beliebige Farbtiefen erzielt
werden, während durch Mischen verschiedener Farbstoffe mischfarbige Polymerschaumstoffe erhalten werden,
die sich zu sehr vielen Farbnuancen kombinieren lassen. Die Farbstoffe lassen sich in Gegenwart von
Porenreglern, antistatisch wirksamen Verbindungen sowie Flammschutzmitteln einsetzen.
Für die Verarbeitung wie Vorverschäumung und Verschweißung der gefärbten Polymerisate zur Herstellung
homogen farbiger Schäume ergeben sich keine Nachteile, im Gegenteil fallen eine Reihe von
Verarbeitungsmaßnahmen, die durch das Aufkollern von Pigmenten auf ungefärbte Perlen entstehen, weg.
Die mechanischen Eigenschaften der gefärbten Schäume unterscheiden sich nicht von denen analoger
ungefärbter Schäume.
In einem 200-1-EmaillekesseI wurden jeweils 851
Wasser und 85 1 Styrol zusammen mit Polyvinylalkohol als Suspensionsstabilisator vorgelegt und jeweils 5 1
einer Lösung von a) 400 g, b) 200 g, c) 100 g, d) 15 g des Farbstoffs mit der Formel
25 in Styrol unter Rühren zugegeben. Nach eingehender Durchmischung wurden bei 95°C 0,2% Dibenzoylperoxid
zur initiierung zugesetzt und anschließend 16 Stunden bei 95°C polymerisiert. Die Dosierung von 8
Gewichtsprozent Pentan erfolgte zwischen 20 bis 80% Umsatz an Styrol. Die expandierbaren Perlen hatten
eine tiefere gelbe Färbung als die vorgeschäumten bzw. als die fertigen Schaumstoffteile, selbst das Produkt aus
Ansatz d) war noch deutlich geib gefärbt.
.15
Analog Beispiel 1 wurden 85 1 Styrol mit 85 1 Wasser zusammen mit 5 I einer Lösung von a) 400 g, b) 200 g, c)
100 g, d) 1 ä g des Farbstoffs mit der Formel
CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-Ch,
.. .Ns
45
45
(CH2I5-CH,
in Styrol unter Rühren vermischt und in Gegenwart von Pentan/iso-Pentan im Verhältnis 1 : 1 polymerisiert. Die
expandierbaren Perlen hatten Farben, die zwischen rostrot bis oiange lagen, während die fertigen
Schaumstoffe dunkelrot bis orange aussahen.
In einem 80-i-SiahlkesseI wurden 40 I Wasser und 20 1
Styrol zusammen mit Polyvinylalkohol unter Rühren
i J
mit einer Lösung von 11 gdes Farbstoffs mit der Formel einer Styrollösung von 10g des Farbstoffs mit der
Formel (CH2I17-CH3 ICIU-OCH,
O2 N-VAy-OCH3
/N-
in 2,2 1 Styrol versetzt und mit 0,15% Dibenzoylperoxi-l 15
bis zu einem Umsatz von 50% bei 95°C polymerisiert, dann wurden 16 Gewichtsprozent CCbF zudosiert und
unter Druck bis 7U einem Umsatz von >98% poiymerisiert.
Die Schaumstoffe aus Material dieses Ansatzes waren 20
dunkelrot.
In einem Ansatz analog Beispiel 3 kamen 22 g des Farbstoffs mit der Formel 25
(CH2),- OCH3
30
35
c'-XAy-oc^
zur laufenden Polymerisation zugesetzt. Nach 70%igem
Polystyrolumsaiz wurden 3 1 eines Gemisches Peniiin
Hexan im Verhältnis I : 1 zugesetzt und zu Ende polymerisiert.
Die Schaumstoffe aus diesem Ansatz waren gelb gefärbt.
In einem 200-1-K.essel wurden 75 1 Styrol. 10 1
«-Methylstyrol, 10 1 Pentan mit 851 Wasser bei 90DC in
Gegenwart von Polyvinylalkohol und Dibenzoylperoxid bis zu einem Gesamtumsatz von 7% polymerisiert, dann
eine Styroüösung einer Mischung von 100 g des im Beispiel 1 verwendeten Farbstoffs und 30 g des
Farbstoffs mit der Formel
(CH2I17-CH3
in Styrol gelöst zum Einsatz. Dieser farbige Sicherheitsschaum war orange. 40
elspie über eine Druckschleuse zudosiert und his zu einem
In einem 80-1-K.essel mit 401 Wasser, 151 Styrol, Umsatz von
> 98% polymerisiert.
Polyvinylalkohol und 0,2% Dibenzoylperoxid wurden Die Polystyrolschaumstoffe aus diesen expandierba-
bei 15% Polystyrolumsatz unter starkem Rühren 51 45 ren Perlen waren gelborange gefärbt.
Claims (1)
1. Verfahren zur Herstellung homogen gefärbter verschäumbarer Polystyrolmassen durch radikalisch
initiierte Homo- oder Copolymerisation von Styrol in wäßriger Suspension, in Gegenwart von 5 bis 20
Gewichtsprozent eines oder mehrerer Treibmittel und 1 bis 0,(Wl Gewichtsprozent eines oder
mehrerer Farbstoffe, dadurch gekennzeichnet,
daß Farbstoffe der Formel
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