PMI-Sirupphasen und deren Verwendung zur Stabilisierung nicht lösli- cher Additive Technisches Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft 1. PMI-Sirupphasen durch Polymerzusätze 2. Verwendung der oben genannten Phasen zur Stabilisierung nicht löslicher Additive Die PMI-Sirupphasen werden in einem ersten Schritt polymerisiert und in ei- nem zweiten Schritt geschäumt. Das Schaumprodukt ist unter der Marke Roha- ce110 bei der Röhm GmbH erhältlich. Rohacellt) ist ein geschlossenporiger Schaum, der beispielsweise im Automobilbau und im Flugzeugbau angewendet wird.

Stand der Technik Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auf das Gebiet der nach dem Gußver- fahren hergestellten Polymerblöcke. Hierbei werden die Monomere zwischen zwei planparallelen Platten-meist Glasplatten-verfüllt. Eine Zugabe von nicht löslichen Additiven ist in der Regel nicht möglich, da durch Sedimentation die Verteilung der Additive im Polymerisat inhomogen wird. Eine Lösung dieses Problems ist die Verwendung von hochviskosen Polymerisationsphasen, die im Folgenden als Sirupphasen bezeichnet werden.

Eine Sirupphase zeichnet sich dadurch aus, daß die vor der Polymerisation angesetzte Lösung durch ein bestimmtes Verfahren in der Viskosität deutlich erhöht wird. Bekannt ist hierbei die Anwendung einer Sirupphase in PMMA (Polymethylmethacrylat), wobei anpolymerisiert wird und kontinuierlich Mono- mer zugegeben wird. Eine solche Phase besteht daher aus einem Monomeran- teil und einem Polymeranteil und soll im Folgenden als PMMA-Sirupphase be- zeichnet werden. Die Endpolymerisation erfolgt auch in diesem Fall zwischen zwei planparallelen Platten. Durch die Viskositätserhöhung ist es möglich bei- spielsweise nichtlösliche Farbstoffe, aber auch andere nicht lösliche Additive auf diese Weise in den Reaktionsansatz so einzutragen, daß deren Verteilung homogen ist und keine Sedimentation während der im Gußverfahren durchge- führten Polymerisation erfolgt.

Die Polymerisation und die Aufschäumung stellen zwei getrennte Verfahrens- schritte dar. W090/2621 beschreibt einen Schaum aus (Meth) acrylsäure und (Meth) acrylnitril, wobei Acrylamid als Comonomer verhindert, das bei der Po- lymerisation vorzeitig Niederschläge entstehen. Der gebildete Schaum ist sehr gleichmäßig, dass Produkt weist keine internen Spannungen auf.

DE 197 17 483 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Polymethacryli- mid-Schaumstoffen, die mit 1-5 Gew.-%, bezogen auf die Monomermischung, MgO versetzt sind. Man erhält Schäume mit deutlich verbesserten thermome- chanischen Eigenschaften.

DE 196 06 530 beschreibt den Zusatz eines Flammschutzes mittels Poly- methacrylimid-Schaumstoffen. Unter Aerosil versteht man hochdisperse Silici- umdioxide.

Ist in der Literatur bereits eine ausführliche Beschreibung solcher PMMA- Sirupphasen zu finden, bleiben PMI (Polymethacrylimid)-Sirupphasen uner- wähnt. Der Begriff der PMI-Sirupphase soll im Folgenden soweit erweitert wer- den, als daß er Lösungen von einem oder mehreren, beliebigen Polymeren in den zur PMI Herstellung nötigen Monomeren beschreibt.

Die Synthese von nicht substituierten Polymethacrylimiden erfolgt in der Regel durch eine Copolymerisation von Methacrylnitril und Methacrylsäure. Das als Zwischenprodukt erhaltene, nicht cyclisierte bzw. imidisierte Präpolymer ist nicht in seinen Monomeren löslich. Dadurch verbietet sich die Herstellung ei- nes Sirups auf die oben beschriebene Weise, d. h. durch anpolymerisieren.

Bisher ist die Einarbeitung von nichtlöslichen Bestandteilen in das nach dem Gußverfahren hergestellte ROHACELL nur bedingt möglich. In jedem Fall ist eine Verdickung der Ansätze notwendig, um eine Sedimentation der nichtlösli- chen Bestandteile während der Polymerisation zu verhindern. Dies wurde in der Vergangenheit durch vier verschiedene Möglichkeiten erreicht.

1. Durch Zugabe von Aerosil (Aerosil 200 von Degussa Hüls). Aerosil führt zu einer thixotropen Suspension. Unter Aerosil versteht man hochdisperse Sili- ciumdioxide.

2. Durch Zugabe von Ruß (KB 600 von AKZO Nobel). KB 600 führt zu einer thixotropen Suspension.

Keine der verwendeten Methoden führt zu einer ausreichenden Unterdrückung der Sedimentation und fanden daher in der Forschung keine weitere Beach- tung.

Verfährt man nach Methode 1 und 2, macht die Einarbeitung von unlöslichen Bestandteilen aufgrund der Thixotropie der Suspension Probleme. Durch Ver- wendung eines Ultraturax ist zwar eine Durchmischung möglich, jedoch verbie- ten Rührtechniken, die wie der Ultraturax hohe Scherfelder erzeugen und auf diese Art eine hohe Energie in die Reaktionssuspension eintragen, die Einar- beitung von Initiatoren und Schwebstoffen, die nicht erhitzt bzw. zerkleinert werden dürfen. Hierzu zählen neben den bereits genannten Initiatoren bei- spielswei. se Mikrohohlkugeln oder auch mikroverkapselte Flüssigkeiten oder Festkörper.

Aufgabe Um ROHACELL für neue Anwendungsfelder attraktiv zu machen, ist es notwe- nig, seine elektrische, magnetischen oder auch Brandeigenschaften zu modifi- zieren. Dies kann sehr oft mit Hilfe von anorganischen oder anderen nichtlösli- chen Additiven erreicht werden. Es muß daher eine Methode entwickelt wer- den, die es gestattet, nicht lösliche Additive homogen verteilt in das nach dem Gußverfahren hergestellte ROHACELL einzupolymerisieren.

Die homogene Verteilung der anorganischen und der anderen nichtlöslichen Additive bewirkt, dass sich die mechanischen Eigenschaften des Körpers, her- stellt mit der erfindungsgemäßen Sirupphase, nicht verschlechtern und die Ei- genschaften, die durch die anorganischen und anderen nichtlöslichen Additive eingebracht werden, zum Tragen kommen. Aus diesem Grund soll eine PMI Sirupphase entwickelt werden.

Lösung Denkbar ist die Lösung der oben beschriebenen Aufgabe durch Lösung eines beliebigen Polymers in den zur PMI Herstellung notwendigen Monomeren.

Hierzu zählen beispielsweise PMMA und oder auch PMMI (Poly-N-methyl- methacrylimid), die sich in der Reihe der löslichen Polymeren besonders durch gute Einarbeitbarkeit auszeichnen.

Die Sirupphase durch Zugabe von Polymethylmethacrylat läßt sich insbeson- dere durch hochmolekulares Polymethylmethacrylat, letzteres insbesondere durch Emulsionspolymerisation hergestellt, realisieren. Hierzu dient beispiel- weise das von Röhm hergestellte Produkt Degalan BT 310. Der Anteil an ge- löstem PMMA beträgt üblicherweise zwischen 0,005 und 0,40 Gramm PMMA pro Gramm Monomergemisch, welches als Lösungsmittel fungiert.

Die Sirupphase durch Zugabe von Poly-N-methyl-methacrylimid läßt sich mit Hilfe eines Extrusionpolymerisats realisieren. Hierzu dient beispielweise das von Röhm hergestellte Produkt Pleximid 8817. PMMI-normalerweise lösemit- telbeständig-ist überraschenderweise in einem Gemisch aus Methacrylnitril und Methacrylsäure löslich. Der Anteil an gelöstem PMMI beträgt üblicherweise zwischen 0,005 und 0,60 Gramm PMMI pro Gramm Monomergemisch.

Die Polymerisation wird durch die zugesetzten Polymere erwartungsgemäß nicht beeinflusst. Auch werden die mechanischen Eigenschaften durch die Zu- sätze nicht verändert.

Beispiele Beispiel 1 : 1,0 kg Polymethylmethacrylat (zahlenmittleres Molekulargewicht : 4x105 g/mol) wurden in einem Gemisch aus 3,1 kg Methacrylnitril und 6,9 kg Methacrylsäure gelöst. Die so hergestellte Stammlösung hatte demnach eine Polymerkonzent- ration von 0,1 Gramm Polymer pro Gramm Lösungsmittel. Die Stammlösung wurde ferner auf weitere Konzentrationen mit dem gleichen Lösungsmittelge- misch verdünnt. Die Viskosität der Lösungen wurde bei 23°C scherratenab- hängig nach DIN 53019 bzw. ISO 3219 untersucht. Die Ergebnisse dieser Messung sind in Figur 1 dargestellt. Die hergestellten Konzentrationen c lagen bei : c = 0, 100 gPolymer (weise, nach oben zeigende Dreiecke in Tabelle 1) ; oLösungsmitte) 0,089 9Polymer (weise Quadrate in Tabelle 1) ; 0, 078 9Polymer (weise Kreise gLösungsmitel glösungsmidel in Tabelle 1) ; 0, 068 gPolymer (weise Rauten in Tabelle 1) ; 0, 058 gPolymer 9Lösungsmitel 9Lösungsmitel (weise, nach unten zeigende Dreiecke in Tabelle 1) ; 0, 048 gPolymer (graue, gLösungsmitiel nach oben zeigende Dreiecke in Tabelle 1) ; 0, 038 Gpolymer (graue Quadrate gLösungsmitiel in Tabelle 1) ; 0, 028 9Polymer (graue Kreise in Tabelle 1); 0, 019 gPolymer MLösungsmitte) gLösungsmittel (graue Rauten in Tabelle 1) ; 0, 009 9Polymer (graue, nach unten zeigende 9Lösungsmitel Dreiecke in Tabelle 1) Beispiel 2 : 5,0 kg Poly-N-methyl-methacrylimid (Schmeizvolumenrate nach DIN 1133 : 1 cm3/min) wurden in einem Gemisch aus 4,38 kg Methacrylnitril und 5,62 g Methacrylsäure gelöst. Die so hergestellte Stammlösung hatte demnach eine Polymerkonzentration von 0,1 Gramm Polymer pro Gramm Lösungsmittel.

Die Stammlösung wurde ferner auf weitere Konzentrationen mit dem gleichen Lösungsmittelgemisch verdünnt. Die Viskosität der Lösungen wurde bei 23°C scherratenabhängig nach DIN 53019 bzw. ISO 3219 untersucht. Die Ergebnis- se dieser Messung sind in Tabelle 2 dargestellt. Die hergestellten Konzentrati- onen c lagen bei : c = 0,50 9Polymer (weise, nach oben zeigende Dreiecke in Tabelle 2) ; gLösungsmittel 0,43 9Polymer (weise Quadrate in Tabelle 2) ; 0, 36 9Polymer (weise Kreise in gLösungsmitel gLösungsmittel Tabelle 2) ; 0, 30 Gpolymer (weise Rauten in Tabelle 2) ; 0,25 9Polymer (wei- gLösungsmittel gLösungsmittel se, nach unten zeigende Dreiecke in Tabelle 2) ; 0,20 9Polymer (graue, nach gLösungsmitel oben zeigende Dreiecke in Tabelle 2) ; 0, 15 9Polymer (graue Quadrate in Ta- gLösungsmitel belle 2); 0,11 9Polymer (graue Kreise in Tabelle 2) ; 0, 07 _ 9Polymer (graue glösungsmidel 9Lösungsmitel Rauten in Tabelle 2) ; 0, 03 gPolymer (graue, nach unten zeigende Dreiecke in 9Ldsungsmitel Tabelle 2) Beispiel 3 : Zu einem Gemisch aus 5620 g Methacrylsäure, 4380 g Methacrylnitril und 20 g Allylmethacrylat wurden als Treibmittel 295 g Isopropanoi und 126 g Formamid zugesetzt. Des weiteren wurden der Mischung 4 g tert.-Butylperbenzoat, 3 g tert.-Butylper-2-ethyl-hexanoat, 10 g tert.-Butylperbenzoat, 10,3 g Cumylperne- odecanoat und 15 g Trennmittel (z. B. PAT 1037 ; Hersteller : E. und P. Würtz GmbH & Co. KG) hinzugefügt. Zur Erhöhung der Viskosität des Reaktionsge- misches wurden in dem Gemisch 6000 g Poly-N-methyl-methacrylimid (Schmeizvolumenrate nach DIN 1133 : 1 cm3/min) gelöst.

Diese Mischung wurde 43h bei 40°C und anschließend 50h bei 50°C in einer aus zwei Glasplatten der Größe 50*50cm und einer 2,2cm dicken Randabdich- tung gebildeten Kammer polymerisiert. Anschließend wurde das Polymerisat zur Endpolymerisation 17,25 h einem von 40°C bis 115°C reichenden Tem- perprogramm unterworfen. Eine nicht notwendigerweise durchzuführende, dar- auffolgende Schäumung erfolgte 2h bei 210 und 220°C.

Der so erhaltene Schaumstoff wies ein Raumgewicht von 65 bzw. 50 kg/m3 auf.

Beispiel 4 : Zu einem Gemisch aus 5620 g Methacrylsäure und 4380 g Methacrylnitril wur- den als Treibmittel 295 g Isopropanol und 126 g Formamid zugesetzt. Des wei- teren wurden der Mischung 4 g tert.-Butylperbenzoat, 4 g tert.-Butylper-2-ethyl- hexanoat, 10 g tert.-Butylperbenzoat, 10 g Cumylperneodecanoat und 15 g Trennmittel (z. B. PAT 1037 ; Hersteller : E. und P. Würtz GmbH & Co. KG) hin- zugefügt.

Zur Erhöhung der Viskosität des Reaktionsgemisches wurden in dem Gemisch 4000 g Poly-N-methyl-methacrylimid (Schmelzvolumenrate nach DIN 1133 : 1 cm3/min) gelöst. Als nicht lösliche Komponente wurden 1000 g des Produktes Melapur 200 der Firma DSM zugesetzt. Melapur ist Melaminpoly- phosphat.

Diese Mischung wurde 92h bei 40°C und in einer aus zwei Glasplatten der Größe 50*50cm und einer 2,2cm dicken Randabdichtung gebildeten Kammer polymerisiert. Anschließend wurde das Polymerisat zur Endpolymerisation 17,25 h einem von 40°C bis 115°C reichenden Temperprogramm unterworfen.

Eine nicht notwendigerweise durchzuführende, darauffolgende Schäumung erfolgte 2h bei 200 ; 210 ; 225 und 230°C.

Der so erhaltene Schaumstoff wies ein Raumgewicht von 106 ; 79 ; 60 bzw.

54 kg/m3 auf. Alle so erhaltenen Schaumstoffe zeigten keine Absetzungen der nicht löslichen Bestandteile.

Beispiel 5 : Zu einem Gemisch aus 5000 g Methacrylsäure, 5000 g Methacrylnitril und 17 g Allylmethacrylat wurden als Treibmittel 290 g Isopropanol und 290 g Formamid zugesetzt. Des weiteren wurden der Mischung 4 g tert.-Butylperbenzoat, 3,6 g tert.-Butylper-2-ethyl-hexanoat, 10 g tert.-Butylperbenzoat, 10,3 g Cumylperne- odecanoat und 16 g Trennmittel (z. B. PAT 1037 ; Hersteller : E. und P. Würtz GmbH & Co. KG) hinzugefügt.

Zur Erhöhung der Viskosität des Reaktionsgemisches wurden in dem Gemisch 350 g Polymethylmethacrylat (zahlenmittleres Molekulargewicht : 4x106 g/mol) gelöst.

Diese Mischung wurde 40,5 h bei 40°C und in einer aus zwei Glasplatten der Größe 50*50 cm und einer 2,2 cm dicken Randabdichtung gebildeten Kammer polymerisiert. Anschließend wurde das Polymerisat zur Endpolymerisation 17,25 h einem von 40°C bis 115°C reichenden Temperprogramm unterworfen.

Eine nicht notwendigerweise durchzuführende, darauffolgende Schäumung erfolgte 2h bei 200 ; 220 und 230°C.

Der so erhaltene Schaumstoff wies ein Raumgewicht von 99 ; 52 bzw. 42 kg/m3 auf.

Beispiel 6 : Zu einem Gemisch aus 5620 g Methacrylsäure, 4380 g Methacrylnitril und 17 g Allylmethacrylat wurden als Treibmittel 290 g Isopropanol und 290 g Formamid zugesetzt. Des weiteren wurden der Mischung 4 g tert.-Butylperbenzoat, 3,6 g tert.-Butylper-2-ethyl-hexanoat, 10 g tert.-Butylperbenzoat, 10,3 g Cumylperne- odecanoat und 16 g Trennmittel (z. B. PAT 1037 ; Hersteller : E. und P. Würtz GmbH & Co. KG) hinzugefügt. Zur Erhöhung der Viskosität des Reaktionsge- misches wurden in dem Gemisch 350 g Polymethylmethacrylat (zahlenmittleres Molekulargewicht : 4x106 g/mol) gelöst.

Diese Mischung wurde 40,5 h bei 40°C und in einer aus zwei Glasplatten der Größe 50*50cm und einer 2,2cm dicken Randabdichtung gebildeten Kammer polymerisiert. Anschließend wurde das Polymerisat zur Endpolymerisation 17,25 h einem von 40°C bis 115°C reichenden Temperprogramm unterworfen.

Eine nicht notwendigerweise durchzuführende, darauffolgende Schäumung erfolgte 2h bei 200 ; 220 und 230°C. Der so erhaltene Schaumstoff wies ein Raumgewicht von 94 ; 51 bzw. 40 kg/m3 auf.

Beispiel 7 : Zu einem Gemisch aus 3132 g Methacrylsäure und 2004 g Methacrylnitril wur- den als Treibmittel 216 g Wasser und 242 g Formamid zugesetzt. Des weiteren wurden der Mischung 2,06 g tert.-Butylperbenzoat, 2,06 g tert.-Butylper-2- ethyl-hexanoat, 3,82 g tert.-Butylperbenzoat, 5,12 g Cumylperneodecanoat, 36 g Zinkoxid und 7,68 g Trennmittel (z. B. PAT 1037 ; Hersteller : E. und P.

Würtz GmbH & Co. KG) hinzugefügt. Zur Erhöhung der Viskosität des Reakti- onsgemisches wurden in dem Gemisch 256,5 g Polymethylmethacrylat (zah- lenmittleres Molekulargewicht : 4x106 g/mol) gelöst.

Diese Mischung wurde 92h bei 41 °C und in einer aus zwei Glasplatten der Größe 50*50cm und einer 2,2cm dicken Randabdichtung gebildeten Kammer polymerisiert. Anschließend wurde das Polymerisat zur Endpolymerisation 17,25 h einem von 40°C bis 115°C reichenden Temperprogramm unterworfen.

Eine nicht notwendigerweise durchzuführende, darauffolgende Schäumung erfolgte 2h bei 180°C.

Der so erhaltene Schaumstoff wies ein Raumgewicht von 60 kg/m3 auf.

Tabelle 1 Tabelle 2 :