ISSN:
0003-3146
Keywords:
Chemistry
;
Polymer and Materials Science
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Chemistry and Pharmacology
,
Physics
Description / Table of Contents:
Bestimmte vernetzte Aminoplaste, sonst industriell als Füllstoffe und Pigmente genutzt, wurden in thermomechanischen Verfahren (Spritzgießen und Extrusion) mit gewöhnlichen Thermoplasten als Treibmittel untersucht. Der Gebrauch makromolekularer Treibmittel im Temperaturbereich von 175 - 210°C in Konzentrationen von 0,5 - 2,0 Gew.-% führte zu Polymeren mit weißer Farbe, einheitlicher Porosität und geringer Dichte (0,75 - 50,90 g/cm3 für Polystyrolschaum). Die Prüfung der Wirksamkeit bei der Extrusion zeigte, daß der Aminoplast nur wenig empfindlich auf Verarbeitungsparameter (Temperatur, Druck) reagiert. Das wurde mit thermogravimetrischen Daten erklärt, die zeigten, daß die Wirksamkeit auf die Verflüchtigung einer kleinen Harzmenge (ca. 10%) zurückzuführen war.Um die Hauptnachteile des makromolekularen Treibmittels zu vermeiden (Wirksamkeit und schwierige Regulierung), wurde die Wirksamkeit organischer Säuren (Maleinsäureanhydrid, Apfelsäure, Adipinsäure usw.) als Additive untersucht. Von diesen Substanzen fährte Maleinsäureanhydrid, das nicht als Treibmittel wirkt, zu einer Verbesserung der Wirksamkeit von 100 - 150% und erleichtert die Regulierung. Um die Anwendung des Systems Aminoplast-Maleinsäureanhydrid als Treibmittel zu optimieren, wurde die Abhangigkeit der Wirksamkeit von den Verarbeitungsparametern und der Zusammensetzung des Treibmittels untersucht. Die DTA zeigte zunehmenden Gewichtsverlust des Systems bis zu 200°C, was zum einen der Sublimation des Anhydrids und zum anderen seiner Zersetzung zugeschrieben wurde. Die Zersetzung wurde von einem nichtexplosiven Decarboxylierungs-Polymerisations-Prozeß begleitet, verbunden mit dem Aminoplast. Demzufolge wirkte das Aminoplast in dem Aminoplast-Maleinsäureanhydrid-System als Starter.Die endotherme Polymerisation unter Decarboxylierung von Maleinsäureanhydrid (E = 21,7 - 2,9 kJ/mol für die Decarboxylierung) führte neben CO2 als Treibgas zu einem dunklen Polymeren, das durch IR, Löslichkeit und Erweichungstemperatur als Polymaleinsäureanhydrid identifiziert wurde. Andere organische Säuren (Apfel-, Maleinamid-, Zitronensäure usw.), die sich in Maleinsäurederivative umlagern, führten ebenfalls bei der thermochemischen Verarbeitung mit Aminoplasten zu polyanhydridähnlichen Polymeren. Es entstanden keine Copolymeren.Die Aktivitätsunterschiede zwischen der gealterten und der frischen Reaktionsmischung, die erniedrigte Zersetzungstemperatur (155 - 165 °C) des Aminoplast-Anhydrid-Systems, der Verlauf des Gewichtsverlusts aus DTA-Messungen, der des gemessenen Gasvolumens und der Wirksamkeit als Treibmittel, die ein Maximum bei einer Konzentration von 40 - 60% Anhydrid zeigen, legt nahe, daß Maleinsäureanhydrid sich nicht als solches zersetzt, sondern als hydrierte oder aminierte Verbindung. Kristalline Zwischenstufen, identifiziert durch DTA, IR und Löslichkeit als Maleinsäure und Maleinamidsäure wurden aus der Reaktionsmischung isoliert, aber sie waren nur teilweise für die Wirksamkeit als Treibmittel verantwortlich.
Notes:
Certain crosslinked aminoplasts used as fillers and pigments in other industrial areas were investigated in the thermomechanical processing (injection and extrusion moulding) of the common thermoplasts as blowing agents. The use of the macromolecular blowing agent in the temperature range of 175 - 210°C with concentrations of 0.5 - 2.0 wt. % led to polymers having a white colour, uniform porosity and reduced density (0.75 - 0.9 g/cm3 for polystyrene foam). Examination by extrusion moulding of the blowing effect showed that the aminoplast had only a slight sensitivity toward the working parameters (temperature, pressure). This was explained by the thermogravimetric data, which demonstrated that the blowing effect was due to the volatilization of a small (about 10%) fraction of the resin, on the basis of its residual reactivity.In order to avoid the main disadvantages of the macromolecular blowing agent (e.g. the low blowing yield and its hard regulation), organic acid additives (e.g. maleic anhydride, malic, adipic acid, etc.) were investigated as kicker. From these compounds the use of maleic anhydride which did not exhibit blowing properties led to an improvement of 100 - 150% of the blowing degree and facilitated its regulation. In order to establish an optimal use of the aminoplast-maleic anhydride blowing system, the dependence of the blowing effect on the processing parameters and on the composition of the blowing agent were investigated. DTA showed an increased weight loss in the blowing system up to 200°C, attributed in part to sublimation of the anhydride and to its decomposition on the other part. This decomposition was accompanied by a non explosive decarboxylation-polymerization process connected to the aminoplast. Consequently, in the aminoplast-maleic anhydride system the aminoplast acted as starter.The endotherm decarboxylation-polymerization of maleic anhydride (E = 21.7 ± 2.9 · 103 J/mol for decarboxylation) besides the carbon dioxide blowing gas led to a dark coloured polymer, identified by IR, solubility and softening temperature as poly(maleic anhydride). Other organic acids (malic, maleamic, citric acid, etc.) undergoing transformations into maleic acid derivatives led also to polyanhydride-like polymers by thermochemical processing together with aminoplasts. No copolymers were formed.The differences in activity of the aged and fresh reaction mixture, the reduced decomposition temperature (155 - 165 °C) of the aminoplast-anhydride system, the progress the weight loss registered by DTA, that of the measured gas volume and of the blowing degree showing a maximum at a concentration of 40 - 60% anhydride, suggested that maleic anhydride did not decompose as such, but as hydrated or aminated compound. Crystalline intermediates identified by DTA, IR spectroscopy and solubility as maleic and maleamic acid were isolated from the reaction mixture, but they were responsible for the blowing effect only in part.
Additional Material:
7 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/apmc.1982.051060101
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