DE68921059T2

DE68921059T2 - Polyimidschaum.

Info

Publication number: DE68921059T2
Application number: DE68921059T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Ezawa; Toshiyuki Nakakura; Hiroaki Tsushima; Takayuki Watanabe
Original assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date: 1988-12-28
Filing date: 1989-12-19
Publication date: 1995-09-14
Anticipated expiration: 2009-12-20
Also published as: KR900009734A; US4978692A; US4943594A; EP0376592B1; KR930003023B1; CA2006733A1; DE68921059D1; EP0376592A2; CA2006733C; EP0376592A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen thermoplastischen Polyimidschaum, der ausgezeichnete Hitzebeständigkeit, Flamm- und Abriebfestigkeit aufweist und ebenfalls gute Verarbeitungsqualitäten besitzt.
Schäume,die in herkömmlicher Weise durch Verwendung von makromolekularen Materialien entwickelt worden sind werden grob in die folgenden beiden Klassen aufgeteilt:
(1) Schäume, die aus thermoplastischen Harzen, beispielsweise Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polypropylen und Polyäthylen, hergestellt sind.
(2) Schäume, die aus wärmehärtenden Harzen, beispielsweise Polyurethanharz, Phenolharz, Harnstoffharz, Melaminharz und Imidharz, hergestellt sind.
Die erstgenannten Schäume besitzen ausgezeichnete Abriebfestigkeit und Verarbeitungsqualität und finden daher breite Anwendung im Automobilbau, an Gebäuden oder auf elektronischem oder elektrischem Gebiet durch Nutzung wesentlicher Eigenschaften wie Hitze-Isolationseigenschaft und leichtgewichtige Eigenschaft. Diese Schäume sind jedoch unzureichend in Bezug auf thermische Beständigkeit und insbesondere Flammbeständigkeit. So deformieren beispielsweise diese Schäume drastisch bei hohen Temperaturen über etwa 150ºC und der Nutzeffekt des Schaumes wird eliminiert. Wenn die Schäume mit einer Flamme in Kontakt gebracht werden, dann erfolgt eine Verbrennung auf der Oberfläche der Schäume. Selbst wenn die Flammbeständigkeit durch Zusatz eines flammhemmenden Mittels bewirkt wird, schmelzen die Schäume augenblicklich und tropfen beim Kontakt mit der Flamme von dem Teil ab. Anschließend schmelzen benachbarte Teile der Schäume sukzessive und letztlich verschwindet der größte Teil des Schaumes. Als Folge dieses Nachteils können die Schäume nicht auf Gebieten Anwendung finden auf denen Flammbeständigkeit gefordert wird wie Gebäuden oder Flugzeugteilen.
Die letztgenannten Schäume, die aus thermoplastischem Harz, beispielsweise Polyurethanharz hergestellt werden, haben ebenfalls die vorerwähnten Nachteile in Bezug auf die Entflammbarkeit. Andererseits besitzen Schäume, die aus Phenolharz, Harnstoffharz, Melaminharz hergestellt sind, ausgezeichnete Flammbeständigkeit und schmelzen nicht im Kontakt mit der Flamme. Diese Schäume sind jedoch schlecht in Bezug auf Abriebfestigkeit, sie neigen zur Rißbildung und sind unmöglich zu verarbeiten. Diese Nachteile beschränken den Anwendungsbereich.
Polyimidharzschäume sind ebenfalls entwickelt worden. Ein repräsentativer Vertreter des Polyimidschaumes basiert auf einem Prepolymer der International Harvester Co., welches hergestellt wird durch Veresterung eines aromatischen Carbonsäuredianhydrids mit einem Alkohol und Zugabe eines Diamins, während ein anderes in GB-A-1 198 484 beschrieben ist. Solche Schäume besitzen außergewöhnliche thermische Beständigkeit und deformieren nicht bei Temperaturen von 200ºC. Die Flammbeständigkeit ist ebenfalls ausgezeichnet, weil der Schaum im Kontakt mit der Flamme nicht schmilzt. Andererseits ist die Abriebbeständigkeit des Schaumes ungenügend und die Verarbeitung ist unmöglich. Wenn die Schäume einmal hergestellt sind können sie nicht durch entsprechende Verarbeitung für verschiedene Anwendungen verwendet werden,und daher sind ihnen Beschränkungen in Bezug auf ihre Verwendung auferlegt.
Ein anderer typischer Polyimidschaum basiert auf einem Polyätherimid (ein anderer typischer Polyimidschaum basiert auf einem Polyätherimid (ULTEM 1000 usw., Produkten der General Electric Co.) der hergestellt wird aus einem Tetracarbonsäuredianhydrid mit Ätherbindungen in dem Molekül. Solch ein Schaum hat verbesserte flammhemmende Eigenschaft, Abriebbeständigkeit und Verarbeitungsqualität. Seine thermische Beständigkeit ist jedoch noch ungenügend.
EP-A-269 319 beschreibt ein thermoplastisches Polyimidharz, welches der Extrusion oder der Spritzgußverarbeitung zugänglich ist und ausgezeichnete Eigenschaften als Hochtemperatur- Klebstoff aufweist.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen neuen Polyimidschaum zu schaffen, der Flammbeständigkeit und thermische Beständigkeit aufweist dank eines Schaumes, der aus einem wärmehärtenden Harz hergestellt ist und der Abriebbeständigkeit und Verarbeitungsqualität besitzt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein thermoplastischer Polyimidschaum geschaffen, der eine scheinbare Dichte (gemessen nach der hierin gegebenen Definition) von 0,02 bis 0,2 g/cm³, einen mittleren Zellendurchmesser (gemessen nach der hierin gegebenen Definition) von 0,1 bis 1 mm und einen Gehalt an geschlossenen Zellen (gemessen nach der hierin gegebenen Definition) von 50% oder mehr der Zellen besitzt, und im wesentlichen aus wiederkehrenden Einheiten der Formel:
besteht, in welcher X eine Bindung, einen zweiwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, einen hexafluorierten Isopropylidenrest, einen Carbonylrest, einen Thiorest, oder einen Sulphonylrest repräsentiert und R einen aliphatischen Rest mit 2 oder mehr Kohlenstoffatomen, einen cycloaliphatischen Rest, einen monoaromatischen Rest, einen kondensierten polyaromatischen Rest oder einen nicht kondensierten polyaromatischen Rest darstellt, worin die aromatischen Reste durch eine Bindung oder eine verbindende Gruppe verbunden sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Verfahren für die Herstellung eines thermoplastischen Polyimidschaumes geschaffen, der eine scheinbare Dichte (gemessen nach der hierin gegebenen Definition) von 0,02 bis 0,2 g/cm³, einen mittleren Zellendurchmesser (gemessen gemäß der hierin gegebenen Definition) von 0,1 bis 1 mm und einen Gehalt an geschlossenen Zellen (gemessen gemäß der hierin gegebenen Definition) von 50% oder mehr der Zellen aufweist, und das Extrusionsschäumen eines thermoplastischen Polyimids umfaßt, welches im wesentlichen aus wiederkehrenden Einheiten besteht, die durch die Formel:
repräsentiert wird, in welcher X eine Bindung, einen zweiwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, einen hexafluorierten Isopropylidenrest, einen Carbonylrest, einen Thiorest oder einen Sulphonylrest darstellt und R einen aliphatischen Rest mit zwei oder mehr Kohlenstoffatomen, einen cycloaliphatischen Rest, einen monoaromatischen Rest, einen kondensierten polyaromatischen Rest oder einen nicht kondensierten polyaromatischen Rest repräsentiert, worin die aromatischen Reste durch eine Bindung oder eine verbindende Gruppe in Anwesenheit eines Schäumungsmittels verbunden sind.
Der monoaromatische oder kondensierte polyaromatische Rest, der durch R repräsentiert wird, ist vorzugsweise
Der nicht kondensierte polyaromatische Rest, der durch R repräsentiert wird, ist vorzugsweise
Die thermoplastischen Polyimide der vorliegenden Erfindung können durch Reaktion von einem oder mehreren Ätherdiaminen der Formel:
in welcher X die vorstehend gegebene Definition besitzt, mit einem oder mehreren Tetracarbonsäuredianhydriden, die durch die Formel:
repräsentiert werden, in welcher R die oben gegebene Definition besitzt, erhalten werden.
Das Polyimid ist dadurch gekennzeichnet daß ein Diamin mit Ätherbindungen in dem Molekül als Rohmaterial verwendet wird. Es kann beispielsweise leicht durch ein Verfahren hergestellt werden, wie es in der US-Patentbeschreibung No. 4,847,349 offenbart ist. Ein beliebiges thermoplastisches Polyimid, welches in diesem Patent beschrieben ist, kann in der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Ein besonders bevorzugtes Polyimid für die Verwendung bei der Erzeugung des thermoplastischen Polyimids der vorliegenden Erfindung kann hergestellt werden, indem als das Ätherdiamin eineoder mehrere Verbindungen verwendet werden, die ausgewählt sind aus:
4,4'-Bis[4-(3-aminophenoxy)-phenyl]-sulphid,
4,4'-Bis[4-(3-aminophenoxy)-phenyl]-sulphon,
4,4'-Bis(3-aminophenoxy)-benzophenon,
4,4'-Bis(3-aminophenoxy)-biphenyl,
2,2-Bis[4-(3-aminophenoxy)-phenyl]-propan und
2,2-Bis[4-(3-aminophenoxy)-phenyl]-1,1,1-3,3,3-hexafluorpropan, und als das Tetracarbonsäuredianhydrid eine oder mehrere Verbindungen verwendet werden, die ausgewählt sind aus Pyromellitsäuredianhydrid,
3,3',4,4'-Bisphenyltetracarbonsäuredianhydrid,
3,3', 4,4'-Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid,
3,3',4,4'-Diphenyläthertetracarbonsäuredianhydrid und p-Phenylenoxydi(4-phthalsäure)-dianhydrid.
Die grundmolare Viskosität des Polyimids beträgt vorzugsweise 0,35 bis 0,65 dl/g und mehr bevorzugt 0,40 bis 0,60 dl/g, gemessen bei 35ºC in einer Lösung, welche 0,5 g des Polyimids in 100 ml einer Lösungsmittelmischung aus p-Chlorphenol/Phenol in einem Gewichtsverhältnis von 90/10 enthält.
Wenn die grundmolare Viskosität des thermoplastischen Polyimids geringer als 0,35 dl/g ist, dann fällt die thermoverformende Eigenschaft in hohem Maße ab und der Gehalt an geschlossenen Zellen vermindert sich ebenfalls. Andererseits wenn die grundmolare Viskosität 0,65 dl/g überschreitet, dann werden die Extrusionseigenschaften vermindert und eine wirtschaftliche Produktivität kann nicht erhalten werden.
Die scheinbare Dichte des Schaumes, der aus dem obigen thermoplastischen Polyimid hergestellt wird, liegt im Bereich von 0,02 bis 0,2 g/cm³. Eine scheinbare Dichte,die 0,2 g/cm³ überschreitet, führt zu einem nachteiligen Effekt auf die wirtschaftlichen Vorteile wie Schock absorbierende Eigenschaften, Hitze-Isolationseigenschaft und Schall isolierende Eigenschaften des Schaumes. Andererseits verringert eine scheinbare Dichte von weniger als 0,02 g/cm³ die mechanischen Festigkeiten des Schaumes und führt ebenfalls zu einem ungünstigen Abfall der Flammbeständigkeit,der Abriebfestigkeit oder der Verarbeitungsqualität.
Die scheinbare Dichte wird nach dem folgenden Verfahren gemessen. Eine Schaumprobe wird zunächst gewogen. Die Schaumprobe wird in ein vorbestimmtes Volumen Wasser in einem Meßzylinder vollständig eingetaucht und das Volumen des Schaumes wird gemessen. Dann wird die scheinbare Dichte des Schaumes berechnet, indem das Gewicht durch das Volumen dividiert wird.
Der mittlere Zellendurchmesser und der Gehalt an geschlossenen Zellen wird nach den folgenden Verfahren berechnet.
Mittlerer Zellendurchmesser ..... Es wird eine Querschnitts-Fotografie in einer Dickenrichtung des Schaumes verwendet. Es werden jeweils 10 der großen, mittleren und kleinen Zellen ausgewählt und ihre Durchmesser werden gemessen. Mittlerer Zellendurchmesser ist der Mittelwert dieser Durchmesser.
Gehalt an geschlossenen Zellen Eine Schaumprobe mit vorbestimmten Abmessungen (40 x 40 mm) wird gewogen. Die Probe wird dann unter der Wasseroberfläche angeordnet und der Druck wird auf 400 mmHg abgesenkt. Der Schaum wird in diesem Zustand eine Minute lang stehengelassen und dann aus dem Wasser entnommen und gewogen. Die Menge des in dem Schaum absorbierten Wassers (Vw) wird aus den Gewichten des Schaumes vor und nach dem Eintauchen in das Wasser berechnet. Der Gehalt an geschlossenen Zellen errechnet sich durch die folgende Formel
VF - VW/VF X 100
worin VF das Volumen des Schaumes angibt.
Der thermoplastische Polyimidschaum der vorliegenden Erfindung kann durch Verwendung eines Schaum-Extruders, wie er für die Verarbeitung herkömmlicher thermoplastischer Harze verwendet wird, hergestellt werden.
Beispiele für Schäumungsmittel, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen beispielsweise eine sublimierbare Substanz mit einem Siedepunkt über 200ºC wie Phthalsäureanhydrid, ein chemisches Schäumungsmittel, welches sich in der Nachbarschaft von 200ºC zersetzt wie beispielsweise Trihydrazintriazin, Barium-azodicarboxylat oder Dinitrosopentamethylentetramin, eine niedrig siedende organische Verbindung wie Dichlortrifluoräthan, Monochlortetrafluoräthan, Dichlorfluormethan, Monochlordifluormethan oder Aceton, oder ein Hydrat wie Oxalsäuredihydrat, welches bei einer Temperatur oberhalb 200ºC Wasser abspaltet. Das bevorzugte Schäumungsmittel ist eine sublimierbare Substanz.
Die Menge des verwendeten Schäumungsmittels wird auf der Basis der gewünschten scheinbaren Dichte des Schaumes, die erhalten werden soll, bestimmt. Die Menge kann beispielsweise von 0,025 bis 0,3 Mol der sublimierbaren Substanz pro 100 g des thermoplastischen Polyimids, von 1 bis 10 Gewichtsteilen des chemischen Schäumungsmittels pro 100 Gewichtsteile des Polyimids, von 0,05 bis 0,5 Mol der niedrig siedenden organischen Substanz pro 100 g des Polyimids, und im Fall des Hydrats von 0,025 bis 0,3 Mol des abgespaltenen Wassers pro 100 g des Polyimids betragen.
Der Polyimidschaum der vorliegenden Erfindung kann durch übliche Schaumverfahren erzeugt werden, indem die Menge des Schäumungsmittels entsprechend dem obengenannten Bereich eingestellt wird.
Wenn beispielsweise das Schäumungsmittel ein Feststoff ist, dann werden das Mittel und das thermoplastische Polyimid gleichzeitig von dem Silo einem Extruder zugeführt. Die Zylinder-Temperatur des Extruders wird auf den Bereich von 360 bis 440ºC eingestellt,und das Polyimid und das Schäumungsmittel werden gleichmäßig in dem Zylinder geknetet. Die Temperatur der gekneteten Masse wird allmählich vermindert in dem Maße, wie sie sich zum Punkt des Extruders vorwärts bewegt. Die Temperatur der Düse wird im Bereich von 250 bis 370ºC gehalten. Die geknetete Masse wird dann durch die Düse in die Atmosphäre entlassen und expandiert zu dem Schaum. Der aus dem Düsenspalt extrudierte Schaum kann ebenfalls eine Mikrozellenschicht auf der Oberfläche durch Abkühlen mit Luft oder mittels einer Kalibrierdüse auf eine Temperatur im Bereich von 150 bis 250ºC bilden.
Wenn das Schäumungsmittel flüssig ist, dann wird das Schäumungsmittel in der Mitte des Extruders in das geschmolzene thermoplastische Polyimid injiziert,und dann kann der Schaum nach dem gleichen Verfahren wie vorstehend beschrieben erzeugt werden.
Zusätzlich kann die Größe der Zellen durch Zugabe eines anorganischen kernbildenden Mittels wie Talk, Siliziumdioxidgel oder ein oberflächenaktives Mittel gesteuert werden. In den Fällen, in denen das Schäumungsmittel eine sublimierbare Substanz, eine niedrig siedende organische Verbindung oder ein Hydrat ist, dann kann ein Schaum mit einem mittleren Zellendurchmesser von 0,1 bis 1 mm vorzugsweise durch Verwendung des obenerwähnten kernbildenden Mittels in einer Menge von 0,1 bis 3 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des Polyimids hergestellt werden. Wenn das Schäumungsmittel ein chemisches Schäumungsmittel ist, dann wird es bevorzugt, den Schaum durch Verwendung von 0,1 bis 1 Gewichtsteilen des obenerwähnten kernbildenden Mittels pro 100 Gewichtsteile des Polyimids herzustellen.
Des weiteren wird der Gehalt an geschlossenen Zellen geeigneterweise durch die Temperatur der gekneteten Masse in dem Extruder und die Kühlbedingungen nach dem Austritt aus dem Düsenspalt gesteuert. Der Gehalt an geschlossenen Zellen wird auf 50% oder mehr gehalten.
Für die kombinierte Verwendung des obenerwähnten Schäumungsmittels bestehen keine besonderen Beschränkungen. Andere Hilfsmittel wie antistatische Mittel und Farbstoffe können, falls notwendig, zugesetzt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein thermoplastischer Polyimidschaum geschaffen, der ausgezeichnete Hitzebeständigkeit, Flammbeständigkeit und Abriebbeständigkeit zusätzlich zur chemischen Beständigkeit und zur thermischen Isolation aufweist und weiterhin ausgezeichnete Ausformeigenschaften und Verarbeitungsqualität wie Laminierung, Adhäsion, Beschichtung und anderweitige Oberflächenbehandlung besitzt.
Die Erfindung wird nunmehr durch die nachfolgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Polyimidpulver, welches durch Reaktion von 4,4'-Bis(3-aminophenoxy)-bisphenyl mit Pyromellitsäuredianhydrid erhalten worden war und eine grundmolare Viskosität von 0,45 dl/g aufwies, wurde bei einer Zylindertemperatur von 400ºC extrudiert und zu Pellets zerkleinert.
Die grundmolare Viskosität des Polyimids wurde bei 35ºC in einer Lösung gemessen, die 0,5 g des Polyimids auf 100 ml einer Lösungsmittelmischung enthielt, die aus p-Chlorphenol/ Phenol in einem Gewichtsverhältnis von 90/10 zusammengesetzt war.
Eine Mischung aus 0,05 Mol Phthalsäureanhydrid pro 100 g der Polyimid-Pellets und 0,7 Gewichtsteilen Talk pro 100 Gewichtsteile der Polyimid-Pellets wurde in einen Trichter eines Extruders gefüllt, der einen Durchmesser von 30 mm aufwies. Die Zylinder-Temperatur des Extruders wurde auf 380 bis 410ºC gehalten. Die Mischung wurde in dem Zylinder schmelzgeknetet und die Temperatur der gekneteten Masse wurde graduell während der Vorwärtsbewegung zum Punkt des Extruders gesenkt. Die Temperatur einer Düse, die auf dem Punkt mit angeordnet war, wurde auf 355ºC eingeregelt. Ein Druckmeßgerät, das am Düseneinlaß angeordnet war, zeigte einen Harzdruck von 110 kg/cm². Die geknetete Masse wurde aus der Düse unter Druckreduktion abgegeben und so wurde ein Schaum erhalten. Der Schaum hatte eine Dicke von 5 mm, eine Breite von 100 mm, eine scheinbare Dichte von 0,09 g/cm³, einen mittleren Zellendurchmesser von 0,5 mm und einen Gehalt an geschlossenen Zellen von 78%.
Eine Probe mit den Abmessungen 25 mm x 120 mm wurde aus dem vorstehend erhaltenen Schaum ausgeschnitten. Die Probe wurde horizontal auf einem Paar Tragpunkten angeordnet, die eine Spannweite von 100 mm aufwiesen. Eine Belastung mit 100 g wurde im Zentrum der Spannweite auf der Probe angeordnet. Unter diesen Bedingungen wurde die Probe in einem thermostatischen Ofen bei 200ºC eine Stunde lang stehengelassen. Als Resultat wurde praktisch keine Deformation beobachtet und es ergab sich eine ausgezeichnete thermische Beständigkeit des Schaumes. Wenn eine Schaumprobe mit den Abmessungen 25 mm x 120 mm horizontal gehalten wurde und in Kontakt mit der Flamme eines Brenners 10 Sekunden lang in Kontakt gebracht wurde, dann ergab sich weder eine Verbrennung noch ein Abtropfen.
Andererseits wurde der Taber-Abriebtest gemäß JIS K-7204 unter Verwendung einer Probe, die in eine Scheibe von 100 mm Durchmesser geschnitten war, durchgeführt. Der Test erfolgte unter einer Belastung von 250 g, wobei ein Lastwagenrad CS 10 verwendet wurde. Der Abriebverlust der Probe betrug nach 1000 Umdrehungen 95 mg.
Der Schaum wurde eine Minute lang in einer Atmosphäre auf 380ºC erhitzt und in einer U-förmigen Form mit einem Abstand von 4 mm zwischen Patrizen- und Matrizenform ausgeformt. Dabei konnte eine gute Ausformung ohne Risse in der Oberfläche erhalten werden, wobei die Formentemperatur bei 180ºC lag.

Beispiel 2

Polyimidpulver, das durch Reaktion von Bis[4-(3-aminophenoxy)- phenyl]-sulphid mit Pyromellitsäuredianhydrid erhalten worden war und eine grundmolare Viskosität von 0,46 dl/g aufwies, wurde nach den gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 pelletisiert.
Eine Mischung, die 0,03 Mol Phthalsäureanhydrid pro 100 g der Polyimidpellets und 0,3 Gewichtsteile Talk pro 100 Gewichtsteile der Polyimidpellets enthielt, wurde nach den gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 extrudiert. Der so erhaltene Schaum hatte eine scheinbare Dichte von 0,15 g/cm³, einen mittleren Zellendurchmesser von 0,8 mm und einen Gehalt an geschlossenen Zellen von 75%.
In dem durchgeführten Test bei 200ºC wurde keinerlei Deformation festgestellt und es ergab sich eine ausgezeichnete thermische Beständigkeit. Wenn die Schaumprobe mit der Flamme in Kontakt gebracht wurde war kein Abtropfen festzustellen. Der Verlust im Taber-Abriebtest betrug 135 mg, was ein ausgezeichnetes Ergebnis darstellt. Wenn der Schaum mit einem Klebstoff auf Epoxy-Basis laminiert wurde, dann ergab sich eine genügende Festigkeit des laminierten Schichtstoffes ohne Beschädigung des Basis-Materials an der Zwischenschicht.

Vergleichsbeispiel 1

Nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 jedoch mit der Ausnahme, daß 0,1 Mol Phthalsäureanhydrid gemischt wurden, wurde ein Schaum erhalten.
Derselbe hatte eine scheinbare Dichte von 0,018 g/cm³, einen mittleren Zellendurchmesser von 0,5 mm und einen Gehalt an geschlossenen Zellen von 66%.
Der Abrieb-Verlust des Schaumes wies einen großen Wert auf, der nach 1000 Umdrehungen im Taber-Abriebtest 2500 mg entsprach. Wenn der Schaum mit einem Klebstoff auf Epoxy-Basis laminiert wurde, dann war das Basis-Material verantwortlich für die Zerstörung der Zwischenschicht,und es konnte daher keine ausreichende Festigkeit des laminierten Schichtstoffes erhalten werden.

Vergleichsbeispiel 2

Es wurde ein Schaum extrudiert, indem die gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt wurden mit der Ausnahme, daß die Temperatur der im Punkt fixierten Düse des Extruders auf 410ºC eingestellt war.
Der so erhaltene Schaum hatte eine scheinbare Dichte von 0,11 g/cm³ und einen Gehalt an geschlossenen Zellen von 45%. Die Thermoverformung des Schaumes wurde nach den gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt. Es zeigte sich indessen, daß der Schaum im Eckteil der Figur U gebrochen war.

Beispiel 3

Eine Mischung aus 100 Gewichtsteilen des in Beispiel 1 verwendeten Polyimids und 0,7 Gewichtsteilen Talk wurde in den Trichter eines Extruders mit 30 mm Durchmesser eingefüllt. Die Zylinder-Temperatur des Extruders wurde zwischen 380 bis 410ºC gehalten und das Polyimid wurde geschmolzen. Dann wurde Aceton in der Mitte des Extruders in einem Verhältnis von 0,2 Mol pro 100 g des Polyimids injiziert und mit dem geschmolzenen Polyimid vermischt. Die Temperatur der erhaltenen Mischung wurde während der Vorwärtsbewegung des Extruders zum Punkt hin verringert. Die Temperatur einer Düse, die im Punkt befestigt war, wurde auf 320ºC festgesetzt. Die Mischung wurde aus der Düse in eine Kalibrierdüse abgegeben, wobei eine Druckverminderung stattfand.
Der erhaltene Schaum hatte eine Dichte von 5 mm, eine Breite von 100 mm, eine scheinbare Dichte von 0,05 g/cm³, einen mittleren Zellendurchmesser von 0,8 mm und einen Gehalt an geschlossenen Zellen von 62%.
Es wurde bei 200ºC im thermischen Beständigkeitstest, wie er in Beispiel 1 beschrieben ist, keine Deformation festgestellt. Es trat auch kein Abtropfen beim Verbrennungstest auf. Der Abriebverlust betrug 537 mg gemäß dem Taber-Abriebtest. Die Hitzeverformung wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt und es wurde ein ausgeformter Gegenstand mit guter Qualität erhalten.

Vergleichsbeispiel 3

Es wurde ein Schaum erhalten, indem die gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt wurden, indessen mit der Ausnahme, daß Polyätherimid, hergestellt aus 2,2-Bis 4-(3,4-dicarboxyphenoxy)-phenyl-propandianhydrid und m-Phenylendiamin, wie es beispielsweise im US-Patent 4 639 343 beschrieben ist, verwendet wurde.
Der erhaltene Schaum hatte eine Dicke von 5 mm, eine Breite von 100 mm, eine scheinbare Dichte von 0,09 g/cm³, einen mittleren Zellendurchmesser von 0,5 mm und einen Gehalt an geschlossenen Zellen von 85%.
Eine Probe mit den Abmessungen 25 mm x 120 mm wurde aus dem Schaum ausgeschnitten und der thermische Beständigkeitstest wurde wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Probe hielt im Zentrum der Spannweite nicht die Form.

Beispiel 4

Nach den gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 wurde ein Schaum erhalten, indessen mit der Ausnahme, daß Trihydrazintriazin anstelle von Phthalsäureanhydrid in einer Menge von 1,8 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des Polyimids verwendet wurden.
Der erhaltene Schaum hatte eine scheinbare Dichte von 0,15 g/cm³, einen mittleren Zellendurchmesser von 0,3 mm und einen Gehalt an geschlossenen Zellen von 86%.
Es wurde keinerlei Deformation bei dem thermischen Testverfahren, wie es in Beispiel 1 gezeigt ist, festgestellt. Beim Verbrennungstest fand keinerlei Abtropfen statt. Der Abriebverlust betrug 57 mg beim Taber-Abriebtest. Wenn der Schaum mit einem Kleber auf Epoxy-Basis laminiert wurde, dann wies der laminierte Schichtstoff eine ausreichende Festigkeit auf, ohne daß eine Zerstörung des Basis-Materials an der Zwischenschicht auftrat.
Der Schaum wurde in einer Atmosphäre bei 380ºC eine Minute lang erhitzt und in einer U-artigen Form mit einem Abstand von 4 mm zwischen Patrize und Matrize ausgeformt. Es wurde ein gutes Formteil erhalten ohne Risse auf der Oberfläche, indem die Formtemperatur auf 180ºC gehalten wurde.

Claims

1. Thermoplastischer Polyimidschaum mit einer scheinbaren Dichte (gemessen nach der hierin gegebenen Definition) von 0,02 - 0,2 g/cm³ , einem mittleren Zellendurchmesser (gemessen gemäß der hierin gegebenen Definition) von 0,1 - 1 min und einem Gehalt an geschlossenen Zellen (gemessen gemäß der hierin gegebenen Definition) von 50% oder mehr der Zellen, und bestehend im wesentlichen aus wiederkehrenden Einheiten der Formel:

in welcher X eine Bindung, einen zweiwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 - 10 Kohlenstoffatomen, einen hexafluorierten Isopropylidenrest, einen Carbonylrest, einen Thiorest oder einen Sulphonylrest repräsentiert, und R einen aliphatischen Rest mit 2 oder mehr Kohlenstoffatomen, einen zykloaliphatischen Rest, einen monoaromatischen Rest, einen kondensierten polyaromatischen Rest oder einen nicht-kondensierten polyaroinatischen Rest repräsentiert, worin die aromatischen Reste durch eine Bindung oder eine verbindende Gruppe miteinander verbunden sind.

2. Polyimidschaum nach Anspruch 1, in welchem X eine direkte Bindung oder einen Thiorest darstellt.

3. Polyimidschaum nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, in welchem R eine Benzolgruppe darstellt.

4. Polyimidschaum nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in welchem das thermoplastische Polyimid durch Reaktion von einem oder mehreren Ätherdiaminen erhalten worden ist, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus 4,4'-Bis[4-(3-aminophenoxy) phenyl]-sulfid, 4,4'-Bis[4-(3-aminophenoxy)phenyl]-sulphon, 4,4'-Bis(3-aminophenoxy)-benzophenon, 4,4'-Bis(3-aminophenoxy) biphenyl, 2,2-Bis[4-(3-aminophenoxy)-phenyl]propan und 2,2-Bis [4-(3-aminophenoxy)-phenyl)-1,1,1-3,3,3-hexafluorpropan mit einem oder mehreren Tetracarbonsäuredianhydriden, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Pyromellitsäuredianhydrid, 3,3',4,4'-Biphenyitetracarbonsäuredianhydrid, 3,3',4,4'- Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid, 3,3',4,4'-Diphenyläthertetracarbonsäuredianhydrid und p-Phenylenoxydi(4-phthalsäure)-dianhydrid.

5. Polyimidschaum nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in welchem die inhärente Viskosität des thermoplastischen Polyimids, gemessen in einer Lösungsmittelmischung von p-Chlorphenol/Phenol in einem Gewichtsverhältnis von 90/10 von 0,35 - 0,65 dl/g bei 35ºC in einer Konzentration von 0,5 g/100 ml Lösungsmittel beträgt.

6. Verfahren zur Erzeugung eines thermoplastischen Polyimidschaums mit einer scheinbaren Dichte, gemessen gemäß der hierin gegebenen Definition, von 0,02 - 0,2 g/cm³, einem mittleren Zellendurchmesser (gemessen gemäß der hierin gegebenen Definition) von 0,1 - 1 mm und einem Gehalt an geschlossenen Zellen (gemessen gemäß der hierin gegebenen Definition) von 50% oder mehr der Zellen, umfassend das Extrusionsschäumen eines thermoplastischen Polyimids, bestehend im wesentlichen aus wiederkehrenden Einheiten, die durch die Formel:

wiedergegeben werden, in welcher X eine Bindung, einen zweiwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 - 10 Kohlenstoffatomen, einen hexafluorierten Isopropylidenrest, einen Carbonylrest, einen Thiorest oder einen Sulphonylrest darstellt und R einen aliphatischen Rest mit 2 oder mehr Kohlenstoffatomen, einen zykloaliphatischen Rest, einen monoaromatischen Rest, einen kondensierten polyaromatischen Rest oder einen nichtkondensierten polyaromatischen Rest repräsentiert, worin die aromatischen Reste durch eine Bindung oder eine verbindende Gruppe in Anwesenheit eines Schäumungsmittels verbunden sind.

7. Verfahren nach Anspruch 6, in welchem das Schäumungsmittel eine sublimierbare Substanz, nämlich Phthalsäureanhydrid, ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, in welchem 0,025 - 0,3 Mol der sublimierbaren Substanz pro 100 g des thermoplastischen Polyimids verwendet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 6, in welchem ein chemisches Schäumungsmittel verwendet wird, welches Trihydrazinotriazin, Bariumazodicarboxylat oder Dinitropentamethylentetramin ist.

10. Verfahren nach Anspruch 6, in welchem eine niedrig siedende organische Verbindung als Schäumungsmittel verwendet wird, welche Dichlortrifluoräthan, Monochlortetrafluoräthan, Dichlorfluormethan, Monochlordifluormethan oder Aceton ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, in welchem 0,05 - 0,5 Mol der niedrig siedenden organischen Verbindung pro 100 g des thermoplastischen Polylmids verwendet werden.

12. Verfahren nach Anspruch 6, in welchem ein dissoziierendes Hydratwasser bei der Temperatur ion 200ºC oder inehr als Schäumungsmittel verwendet wird, welches 0xalsäuredihydrat ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, in welchem 0,025 - 0,3 Mol des dissoziierten Wassers pro 100 g des thermoplastischen Polyimids verwendet werden.

14. Verfahren nacn einem der Ansrüche bis 13, in welchem die Menge des Schäumungsmittels von 1 - 10 Gewichtsteilen des chemischen Schäumungsmittels pro 100 Gewichtsteile des thermoplastischen Polyimids beträgt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 14, in welchem ein anorganisches kernbildendes Mittel in einer Menge von 0,1 - 3 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des thermoplastischen Polyimids vorhanden ist.