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Metall-Polymer-Verbundmaterial und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft Metall-Polymer-Verbundmaterial und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Viele Verfahren sind bis jetzt vorgeschlagen worden, um feste Partikeln, darunter auch Metallparti- keln, in Polymere einzuarbeiten, um die Eigenschaften des polymeren Materials zu verbessern oder ändern, wie z. B. die Hineinarbeitung von, gegen spezielle Strahlungen, opaken Materialien oder um feste Partikeln in Anstrichmitteln besser zu dispergieren.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Dispersion des gewünschten Materials in dem Polymer besteht darin, dass das gewünschte Polymer hergestellt und durch Erhitzen geschmolzen wird, worauf das gewünschte Material eingerührt wird. Dieses Verfahren ergab jedoch nur eine schlechte Dispersion des Materials in dem Polymer und bedingte, dass das Polymer den schädlichen Einflüssen einer langandauemden Erhitzung ausgesetzt wurde. Ferner war dieses Verfahren bei der Herstellung von Dispersionen des gewünschen Materials in nur bei hohen Temperaturen fliessenden oder überhaupt nicht fliessenden Polymeren, d. h. in Polymeren mit einem Schmelzindex unter etwa 0,7 nach ASTM-Prüfung D-1238-52T, vollkommen ungeeignet.
Nur bei hohen Temperaturen fliessende Polymere werden beim normalen Walzen schon bei der niedrigstmöglichen Walztemperatur abgebaut. Die Temperatur, bei welcher der Abbau erfolgt, ist natürlich bei den verschiedenen Polymeren verschieden. Nichtfliessende Polymere werden bereits beim Versuch des Walzens abgebaut. Die Temperatur, bei welcher dieser Abbau eintritt, ist natürlich wieder bei verschiedenen Polymeren verschieden.
Ein anderes Verfahren zur Herstellung einer Dispersion des gewünschten Materials in dem Polymer besteht darin, das Polymer in einem geeigneten Lösungsmittel aufzulösen und dann in Anwesenheit des gewünschten Materials auszufällen. Dieses Verfahren war jedoch auf leicht lösliche Polymere beschränkt und selbst bei Verwendung von solchen leicht löslichen Polymeren wurde nur eine schlechte, keineswegs einheitliche Dispersion erhalten.
Bei Abschirmmaterialien, beispielsweise einem Polyäthylen-Blei-Gemisch, ist eine einheitliche Dispersion des Bleis in dem Polyäthylen sehr erwünscht. Blei dient als Abschirmung für Gammastrahlen, während Polyäthylen als Abschirmung für langsame Neutronen dient. Wenn das Blei in dem Polyäthylen nicht einheitlich dispergiert ist, können Gammastrahlen an darin infolge der schlechten Dispersion des Bleis in dem Polyäthylen verbliebenen Gammastrahlen durchlässigen Stellen durch die Abschirmung hindurchtreten.
Die Erfindung bezweckt daher die Schaffung eines verbesserten Metall-Polymer-Verbundmaterials.
Ferner bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Verbundmaterials in Form eines Metallsubstrats, das von einem Polymer im wesentlichen umschlossen ist. Weiters bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines Metallsubstrats, das von einem Polymer umschlossen ist. Ausserdem bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Metall-Polymer- Verbundmaterials in leicht vermahlbaren Polymeren sowie in einem nur bei hohen Temperaturen fliessenden oder überhaupt nicht fliessenden Polymer. Ein weiterer Zweck besteht in der Schaffung eines Metall-Polymer-Verbundmaterials, das durch eine verbesserte Dispersion des Metalls in dem Polymer gekennzeichnet ist. Ferner bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines Metall-Polymer-Verbundmaterials, in dem es nicht notwendig ist, das Polymer intensiv zu erhitzen.
Weiters bezweckt die Erfindung die Schaffung eines wirksameren Strahlungsabschirmmaterials. Weitere Zwecke und Vorteile gehen aus der nachstehenden vollständigen Beschreibung und den Ansprüchen hervor.
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Allgemein besteht das erfindungsgemässe Verbundmaterial im wesentlichen aus einem Metall und einem dieses ganz oder teilweise umschliessenden Polymer, das durch Polymerisation eines aliphatischen olefinungesättigten polymerisierbaren Kohlenwasserstoffmonomer in situ auf der Oberfläche des Metalls gebildet ist.
Das durch das Verfahren erhaltene Produkt ist ein feinkörniges freifliessendes Material. Jedes Metall- teilchen oder Agglomerat ist von einer Schale des Polymeren umhüllt und so ist das gebildete Produkt ein freifliessendes Pulver, das leicht gegossen, extrudiert, gepresst oder auf andere Weise geformt werden kann.
Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials durch die Behand-
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der Gruppe IV-B, V-B, VI-B, VII-B oder VIII des periodischen Systems und eine organometallische Verbindung eines Metalls der Gruppe I-A, II-A. II-B oder III-A des periodischen Systems enthält, wonach das so behandelte Metall anschliessend mit einem aliphatischen, olefinungesättigten polymerisierbaren Kohlenwasserstoffmonomer, mit weniger als 6 Kohlenstoffatomen behandelt wird.
Das periodische System in der Beschreibung und den Ansprüchen bezieht sich auf das periodische System in"Fundamental Chemistry", 2. Ausgabe, von H. G. Deming, ausgegeben von John Wiley & Sons Inc.
Die Substrate, auf welche diese Erfindung anwendbar ist, umfassen die Metalle der Gruppen Ib, II, III, IV, Vb, VIb, VII und VIII des periodischen Systems, Gemische von zwei oder mehreren dieser Metalle oder Legierungen von zwei oder mehreren dieser Metalle. Beispiele derartiger Metalle sind Kupfer, Magnesium, Barium, Quecksilber, Bor, Aluminium, Yttrium, Titan, Germanium, Blei, Zinn, Vanadin, Chrom, Molybdän, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel u. dgl.
Selbst Quecksilber wird in dem Polymer so gut dispergiert, dass es in der Polymermasse eingeschlossen wird. so dass als Produkt Quecksilberkügelchen erhalten werden, die von dem Polymer umschlossen sind.
Im allgemeinen können im Rahmen der Erfindung als katalytisches System jene verwendet werden, die eine reaktive Verbindung eines der Metalle der Gruppen IVb, Vb, VIb, VIIb oder VIII des periodischen Systems und eine metallorganische Verbindung eines Metalls der Gruppen Ia, Ha, IIb oder lila des periodischen Systems enthält. Diese katalytischen Systeme sind bekannt und in zahlreichen Literaturstellen beschrieben.
Man kann ein reaktives anorganisches oder organisches Salz, einen Ester oder eine Komplexverbin-
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Ester oder Acetylacetonate dieser Metalle verwenden. Beispielsweise kann eine Verbindung des Titans, Zirkons, Hafniums, Thoriums, Vanadins, Tantals, Chroms, Molybdäns, Wolframs, Urans, Mangans, Rheniums, Eisens, Kobalts usw. verwendet werden. Beispiele derartiger Verbindungen sind Zirkontetrachlorid. Titantetrachlorid, Titantrichlorid, Vanadindichlorid, Vanadinoxychlorid, Vanadintrifluorid, Vanadintrichlorid, Vanadinoxydichlorid, Tantalpentachlorid, Molybdäntrichlorid, Molybdänpentachlorid, Chromtrichlorid, Chromdifluorid, Eisen-III-Chlorid, Mangandichlorid, Vanadinoxyacetylacetonat, Eisenacetylacetonat, Kobaltacetylacetonat, Chromacetylacetonat, Manganacetylacetonat, Alkylvanadate, Alkyltitanate usw.
Die Komponenten des katalytischen Systems können, anstatt einzeln zugesetzt werden. auch miteinander extern gemischt werden, und die Mischung in Verbindung mit dem Metallsubstrat gebracht werden, bevor die Komponenten so lange miteinander gemischt gewesen sind, dass sie durchaus miteinander reagiert haben. Bei diesem Vorgang kann das katalytische System, z. B. eine Verbindung wie Titantetrachlorid oder Vanadintetrachlorid und eine organometallische Verbindung von einem Alkalimetall, Erdalkalimetall, Zink oder Aluminium umfassen.
Es kann jede Organometallverbindung. beispielsweise eines der Metalle der Gruppen Ia, IIa, IIb und IIIa des periodischen Systems, wie z. B. eines Alkalimetalls, Erdalkalimetalls, Zink oder Aluminium verwendet werden. Beispiele derartiger metallorganischer Verbindungen sind die Alkalimetallalkyle und - aryle, wie Lithiumbutyl, Natriumamyl, Natriumphenyl usw., Magnesiumdimethyl, Magnesiumdiäthyl, Zinkdiäthyl, Magnesiummethylbromid, Magnesiumbutylbromid, Magnesiumphenylchlorid, Aluminiumtrimethyl, Aluminiumtriisobutyl, Aluminiumtrioctyl, Aluminiumtridodecyl, Aluminiumdimethylbromid, Aluminiumdiäthylchlorid, Aluminiumäthyldibromid, Aluminiumisobutylsesquichlorid, Aluminiumdipro-
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pyljodid, Aluminiumdiisobutylfluorid, Aluminiumdiisobutylbromid,
Aluminiumdiäthylhydrid, Alumini- umäthylhydrid, Aluminiumdiisobutylhydrid usw. und Komplexverbindungen derartiger metallorganischer
Verbindungen, wie beispielsweise Natriumaluminiumtetrabutyl, Lithiumaluminiumtetraoctyl, Natrium- aluminiumtriäthylchlorid usw.
Bei der Durchführung der Reaktion kann das Molverhältnis zwischen der Organometallverbindung und der Übergangsmetallverbindung in einem weiten Bereich variiert werden, doch sollen gewöhnlich 1 - 4
Mole von reaktionsfähigen Alkyl- oder Arylgruppen der Organometallverbindung pro Grammatom der Übergangsmetalle vorhanden sein.
Gewöhnlich ist es zweckmässig, die Übergangsmetallverbindung in löslicher Form zu verwenden. In bestimmten Fällen, z. B. bei Zirkontetrachlorid, kann die Übergangsmetallverbindung jedoch auch in feinverteilter unlöslicher Form verwendet werden.
Wie vorstehend angegeben, werden Organometallverbindungen von Metallen der Gruppen Ia, Ha, llb und IIla des periodischen Systems, beispielsweise von Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Zink oder Aluminium in Kombination mit der Übergangsmetallverbindung als katalytisches System von Verbindungen im Rahmen der Erfindung verwendet. Beispielsweise können Alkalimetallalkyle oder-aryle, Erd- alkalimetallalkyle oder-aryle, Aluminiumalkyle, Metallalkylhalogenide oder-hydride'verwendet werden.
Die vorstehend beschriebenen katalytisch wirksamen Systeme ergeben bei ihrer Verwendung in dem erfindungsgemässen Verfahren ein Metall-Polymer-Verbundmaterial, in dem sich das Polymer durch eine hohe Dichte und einen hohen Kristallinitätsgrad auszeichnet, der bei Polyäthylen 70-96% beträgt.
Die Auswahl der in dem erfindungsgemässen Verfahren verwendeten Temperatur- und Druckbedingungen ist natürlich von der Aktivität des katalytischen Systems abhängig, ferner von dem verwendeten Verdünnungsmittel, dem gewünschten Polymerisationsgrad usw. Im allgemeinen wird die Polymerisation bei leicht erhöhten Temperaturen durchgeführt, doch kann jede Temperatur in dem Bereich von etwa - 20 bis etwa 150 C, vorzugsweise von etwa 30 bis etwa 1000C verwendet werden. Ebenso kann ein atmosphärischer Druck oder ein Druck von nur wenigen Zehntel kg/cm2 verwendet werden, doch kann die Polymerisation auch in einem weiten Druckbereich durchgeführt werden, der sich beispielsweise von einem Unterdruck bis auf etwa 140 kg/cn ?, vorzugsweise von etwa atmosphärischem Druck auf etwa 35 kg/cm2, erstreckt.
Man kann natürlich auch höhere Drücke verwenden, die jedoch im allgemeinen keine wesentliche Änderung des Verfahrensablaufes bewirken.
Je nach dem Verwendungszweck des Produktes kann die auf dem Metall abgelagerte Polymermenge von fast null bis zu jeder gewünschten Menge variiert werden.
Die erfindungsgemässen Metall-Polymer-Verbundmaterialien sind keine einfachen mechanischen Gemische, da es sich zeigt, dass das Metall von dem Polymer zäh festgehalten wird. Die mikroskopische Untersuchung zeigt die Einbettung der Metallteilchen in einer Grundmasse des Polymers.
Der Mechanismus der Bildung der erfindungsgemässen Verbundmaterialien ist noch nicht vollständig erforscht worden. Es ist möglich, dass sich das Polymer in den Anfangstadien seines Wachstums in einem zähflüssigen oder weichplastischen Zustand befindet und infolge dieses zähflüssigen oder plastischen Zustandes zäh an dem Metall anhaftet. Ferner ist es möglich, dass zwischen dem Katalysator und der Metalloberfläche oder dem auf der Metalloberfläche vorhandenen Oxyd eine Reaktion stattfindet und dass dabei ein Metall-Katalysator-Verbundmaterial gebildet wird, auf dem das Polymer wächst und somit das Metall umschliesst. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass das Übergangsmetall auf eine weniger lösliche Form reduziert wird, die auf der Metalloberfläche abgelagert wird und daran anhaftet.
Beispielsweise könnte bei Titan das vierwertige Titan zu unlöslichen Titanverbindungen reduziert werden, in den das Titan zwei-oder dreiwertig ist und es könnten diese unlöslichen Verbindungen des zwei-oder dreiwertigen Titans an der Substratmetalloberfläche anhaften, so dass ein Metall-Katalysator-Verbundmaterial gebildet wird. Auf diesem Metall-Katalysator-Verbundmaterial kann das Polymer dann wachsen, so dass es das Metall umschliesst. Der Vorgang des Umschliessens wird durch ein geeignetes Reaktionsmedium unterstützt, das so ausgewählt ist, dass es ein schlechtes Lösungsmittel für das in Frage kommende Polymer ist. Beispielsweise eignen sich Heptan oder Toluol für die Ablagerung von Polyäthylen.
Zu den erfindungsgemäss verwendbaren Monomeren gehören Äthylen, Propylen, Butadien und Isopren.
Die Dispersion des Metalls in dem Polymer ist viel vollständiger und das Metall ist vollständiger in dem Polymer eingebettet, als es mit den gewöhnlichen physikalischen Mitteln möglich ist.
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Mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens kann eine vollständige Dispersion des Metalls auch in Polymeren erzielt werden, die nur bei hohen Temperaturen fliessen oder überhaupt nicht fliessen.
Bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens sind nach der vollständigen Polymerisation ausser der Formgebung keine weiteren Massnahmen zur Herstellung eines brauchbaren Handelsartikels mehr notwendig. Die erfindungsgemässen Verbundmaterialien können entweder unter Druck bei Zimmertemperatur oder unter Druck bei erhöhter Temperatur verformt werden. Bei der Verformung bei Zimmertemperatur ermöglicht die Verwendung eines derartigen Presspulvers beträchtliche Ersparnisse, weil für ein einwandfreies Pressen keine Wärme notwendig ist.
Zur besseren Erläuterung des Wesens der Erfindung und der Art und Weise ihrer Durchführung wird die Erfindung nachstehend an Hand von Beispielen beschrieben.
Beispiel l : 45 g Bleipulver wurden in 500 ex Toluol dispergiert und das ganze Gemisch mit Stickstoff durchgeblasen. Dann wurden 0,02 Mol Titantetrachlorid zugesetzt und das Reaktionsgemisch eine halbe Stunde lang gerührt. Dem Reaktionsgemisch wurden dann 0,045 Mol Magnesiummethylbromid zugesetzt, worauf man mit dem Einleiten von Äthylen in das Reaktionsgemisch begann. Das Reaktionsgemisch wurde auf 500C erhitzt und so lange auf dieser Temperatur gehalten, bis die gewünschte Menge Äthylen (45 g) in das Reaktionsgemisch eingeleitet worden war. Dies wurde mit einem Strömungsmengemesser gemessen. Dann wurde die Äthylenzufuhr unterbrochen und die Reaktion zu Ende geführt. Das Produkt wurde filtriert und wiederholt mit Methanol gewaschen.
Man erhielt ein Material, das, bezogen auf das Gesamtgewicht von Blei plus Polyäthylen. etwa 50% Blei und 50% Polyäthylen enthielt.
Beispiel 2 : Die Arbeitsweise des Beispieles 1 wurde mehrmals wiederholt, wobei jedoch das Blei jeweils durch eine gewichtsäquivalente Menge eines der folgenden Materialien in Pulverform ersetzt wur- de : Kupfer, Barium, Eisen, Aluminium, Nickel, Titan, Zinn, Chrom, Mangan, Kobalt und Vanadin.
Man erhielt jedes Mal ein Produkt, das, bezogen auf das Gesamtgewicht von Metall plus Polyäthylen, etwa 50% Metall und 50% Polyäthylen enthielt.
Beispiel 3 : Die Arbeitsweise des Beispieles 1 wurde wiederholt, wobei jedoch in diesem Beispiel 3 20 g Propylen verwendet und die Reaktion unter einem Druck von 7 kg/cm2 durchgeführt wurde. Die tatsächlich verwendete Propylenmenge wurde mit zwei Strömungsmengenmesser gemessen, von denen der eine die Menge des in das Reaktionsgemisch eingeleiteten und der andere die Menge des aus dem Reaktionsgemisch austretenden Propylens mass. Es wurden Q5 g Bleipulver und ein katalytisch wirksames, 0,01 Mol Titantrichlorid und 0, 002 Mol Aluminiumtriäthyl enthaltèndes System verwendet. Das erhaltene Produkt enthielt, bezogen auf das Gesamtgewicht von Blei plus Polypropylen, etwa 90% Blei und 10% Polypropylen.
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wendet wurde.
Die verwendete Bleimenge betrug 45 g, die Menge des in das Reaktionsgemisch eingeleiteten 1, 3-Butadiens 5 g. Ein katalytisch wirksames, 0,006 Mol Vanadintrichlorid und 0, 003 Mol Zinkdi- äthyl enthaltendes System wurde verwendet. Man erhielt ein Produkt, das, bezogen auf das Gesamtge- wicht. von Blei plus Polybutadien, etwa 95% Blei und 5% Polybutadien enthielt.
Beispiel 5 : Die Arbeitsweise des Beispieles 1 wurde wiederholt, wobei jedoch 10 g Isopren ver- wendet wurden. Im Beispiel 5 wurde wieder kein Strömungsmengenmesser verwendet. Ein katalytisch wirksames 0,0013 Mol Vanadiumtrichlorid und 0,04 Mol Aluminiumtriäthyl enthaltendes System wurde verwendet. Die verwendete Bleimenge betrug 50 g. Das erhaltene Produkt enthielt, bezogen auf das Gesamtgewicht von Blei plus Polyisopren, etwa 85% Blei und 15% Polyisopren.
Beispiel 6 : Die Arbeitsweise des Beispieles 1 wurde wiederholt, doch wurden anstatt 45 g Äthylen nur 5 g Äthylen verwendet. Man erhielt ein Produkt, das, bezogen auf das Gesamtgesicht von Blei plu's Polyäthylen, 90% Blei und 10% Polyäthylen enthielt.
Beispiel 7 : Die Arbeitsweise des Beispieles 1 wurde wiederholt. wobei jedoch 102 g Bor und 110 g Äthylen verwendet wurden und das Katalysatorsystem 0,0158 Mol Titantetrachlorid und 0, 0158 Mol Aluminiumtriäthyl enthielt. Infolge seines pyrophoren Charakters konnte das Bor nur unter einer Stickstoffatmosphäre manipuliert werden. Das Reaktionsgemisch wurde auf 600C erhitzt und so lange auf dieser Temperatur gehalten, bis die gewünschte Äthylenmenge (110 g) in das Reaktionsgemisch eingeführt worden war. Dann wurde der Äthylenzustrom abgestellt und die Reaktion zu Ende geführt. Das Produkt wurde filtriert und wiederholt mit Methanol gewaschen. Man erhielt ein Material, das, bezogen auf das Gesamtgewicht von Bor plus Polyäthylen, etwa 63% Polyäthylen und 37% Bor enthielt.
Es zeigte sich, dass das eingeschlossene Bor seinen pyrophoren Charakter verloren hatte und weder mit Wasser noch mit Methanol reagierte.
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Beispiel 8 : Die Arbeitsweise des Beispieles 7 wurde wiederholt, wobei jedoch in diesem Beispiel 8
102 g Magnesiumpulver verwendet wurde. Infolge des pyrophoren Charakters des Magnesiumpulvers wur- den auch in diesem Beispiel dieselben Vorsichtsmassregeln wie im Beispiel 7 angewendet. Man erhielt ein
Produkt, das, bezogen auf das Gesamtgewicht von Magnesium plus Polyäthylen, etwa 48% Polyäthylen und 52% Magnesium enthielt.
Beispiel 9 : Die Arbeitsweise des Beispieles 1 wurde wiederholt, wobei jedoch 110 g Äthylen und ein Katalysatorsystem verwendet wurde, das aus 0,0158 Mol Titantetrachlorid und 0,0158 Mol Alumini- umtriäthyl bestand. Als Metall wurden 102 g Quecksilber verwendet. Das Reaktionsgemisch enthielt einen
Dispersionsbeschleuniger. Während des Einleitens des Äthylens und bis zur vollständigen Durchführung der
Reaktion wurde die Reaktionstemperatur auf 600C gehalten. Das erhaltene Material enthielt, bezogen auf das Gesamtgewicht von Quecksilber plus Polyäthylen, etwa 25% Quecksilber und 75% Polyäthylen. Das
Produkt hatte einen gräulichen Schimmer, der auf die Anwesenheit des Quecksilbers in dem Verbundma- terial zurückzuführen war. Dieses Quecksilber ist mikroskopisch als feine Dispersion des Metalls in den grösseren Polyäthylenteilchen erkennbar.
Das Blei-Polyäthylen-Verbundmaterial kann infolge der Absorption von Gammastrahlen durch das Blei und der Absorption von langsamen Neutronen durch das Polyäthylen für Abschirmzwecke verwendet wer- den. Das Blei-Polyäthylen-Verbundmaterial kann hinsichtlich des Verhältnisses zwischen Blei und Poly- äthylen den jeweiligen Forderungen des Benützers einer solchen Abschirmung entsprechend variiert wer- den. Ausserdem kann das erfindungsgemässe Blei-Polyäthylen-Verbundmaterial auch zur Herstellung von
Handschuhen und Laboratoriumsschürzen verwendet werden, die als Strahlungsschutz wirksam sind.
Ein Schutz gegen Alpha-Teilchen ist relativ einfach. Beispielsweise genügen Gummihandschuhe zur
Absorption der Alphateilchen. Auch der Schutz gegen Betastrahlen ist relativ einfach. Die Dicke der für
Betateilchen einer gegebenen Energie erforderlichen Abschirmung nimmt mit der zunehmenden Dichte des
Materials ab. Die Verwendung eines Schwermetalls, d. h. eines Elements mit hoher Ordnungszahl, ist jedoch nicht ratsam, weil die Verlangsamung der Betateilchen in dem Absorptionsmaterial von der Erzeugung einer Bremsstrahlung begleitet ist, die mit der Ordnungszahl zunimmt. Daher ist die Verwendung von Materialien von geringem Atomgewicht zur Abschirmung von Betateilchen vorzuziehen. Aluminium ist für viele Zwecke gut geeignet.
In einem Aluminium-Polyäthylen-Verbundmaterial bewirkt also das Aluminium einen Schutz gegen Betateilchen, während das Polyäthylen die langsamen Neutronen auffängt.
Somit kann ein Gemisch von Aluminium und Blei in Polyäthylen eingeschlossen werden.
Wenn ein derartiges Material für Abschirmzwecke verwendet wird, gewährleistet es einen Schutz gegen Betastrahlen, Gammastrahlen und langsame Neutronen. Angesichts ihrer beträchtlichen Durchschlagskraft ist die Absorption von Neutronen und Gammastrahlen viel schwieriger. Diese beiden Strahlungsarten werden in Kernreaktoren in hohem Masse erzeugt. Die Neutronen werden im Spaltungsprozess freigesetzt, während die Gammastrahlen von den Spaltungsprodukten ausgesendet werden. Infolge der hohen Gammaaktivität dieser Strahlungsprodukte müssen die verbrauchten Brennstoffelemente durch Fernsteuerung manipuliert werden. Wie bei Betastrahlen sind die besten Absorptionsmaterialien für Gammastrahlen Materialien hoher Dichte.
In diesem Fall ist jedoch eine hohe Ordnungszahl von Vorteil, so dass Blei, das sowohl eine hohe Dichte als auch eine hohe Ordnungszahl hat, als eines der besten Materialien für die Abschirmung von Gammastrahlen angesehen wird.
Eisen und Barium sind Elemente von hoher Massenzahl, welche die sehr schnellen Neutronen durch unelastische, zerstreuende Zusammenstösse verlangsamen und auch die Schwächung der Gammastrahlung stark unterstützen. Es hat sich gezeigt, dass Bor langsame Neutronen absorbiert, aber keinen Schutz gegen Gammastrahlen gewährleistet.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, dass je nach dem gewünschten Abschirmzweck die verschiedenartigsten Metall-Polymer-Verbundmaterialien, welche eines oder mehrere Metalle enthalten können, hergestellt und mit guter Wirkung verwendet werden können.
Die erfindungsgemässen Metall-Polymer-Verbundmaterialien können allgemein als Presspulver für die Herstellung der verschiedenartigsten Presslinge verwendet werden. Dabei ist es wichtig, dass das in diesem Verbundmaterial enthaltene Polymer selbstschmierend ist. Das Pressen kann ohne weiteres bei Zimmertemperatur oder bei erhöhter Temperatur unter Druck durchgeführt werden, wobei das Polymer eine formbare Einbettungsmasse für das Metall bildet.
Ausserdem ist das Metall eines solchen Presspulvers gegen die Bildung von Oxyden und die Einwirkung der Luftfeuchtigkeit geschützt, weil das Metall von dem Polymer umschlossen ist. Beispielsweise ist Bor auf diese Weise vollkommen gegen die Einwirkung von Wasser oder von ändern Materialien, wie Methanol geschützt. Alle Metalle, besonders jene, die in feinverteilter Form aktiv sind, wie z. B. Nickel und
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Magnesium, sind gegen die schädliche Wirkung von andern Materialien und gegen atmosphärische Ein- flüsse geschützt.
Daher können die Metalle unbegrenzt lange gelagert werden, ohne dass Schutzmassnah- men gegen die schädliche Einwirkung von atmosphärischen Einflüssen getroffen werden müssen, die von dem Verbraucher der Metalle nicht beherrscht werden können, oder gegen die schädlichen Einwirkungen von Chemikalien, die normalerweise mit dem Metall in Berührung kommen würden. Dies gilt besonders für pyrophore Metallpulver.
Die erfindungsgemässen Metall-Polymer-Verbundmaterialien ermöglichen die Anwendung einer neu- artigen pulvermetallurgischen Technologie. Man kann äusserst metallreiche Metall-Polymer-Verbund- materialien herstellen und zu den verschiedenartigsten Gegenständen verpressen. Ein derartiger Pressling wird nicht durch die übliche Metall-Metall-Verbindung der gewöhnlichen pulvermetallurgischen Produkte zusammengehalten, sondern durch eine Einbettungsmasse, welche aus einem Polymer besteht, so dass man mit einfacheren Pressbedingungen auskommt als in der üblichen Pulvermetallurgie.
Ein derartiges Quecksilber-Polymer-Verbundmaterial ermöglicht die Verwendung des Quecksilbers beispielsweise als Schimmelbekämpfungsmittel und zum Schutze von Schiffswänden gegen das Ansetzen von Entenmuscheln und den Angriff anderer Meereslebewesen. Ferner wird das Quecksilber durch das es umschliessende Polymer geschützt, welches die Bildung eines Quecksilberoxyds verhindert.
Ausserdem wird angenommen, dass erfindungsgemässe Bor-Polymer-Verbundmaterialien in Düsen- brennstoff-Gemischen verwendbar sein könnten. Das Polymer selbst ist leicht entzündbar und würde die Wirkung des Bors in Düsen-Brennstoffgemischen unterstützen. Die Fähigkeit des Bors zur Absorption von Neutronen kann seine Verwendung als Abschirmmaterial zusätzlich zu andern Verwendungszwecken er- möglichen.
Eisen-Polymer-, Nickel-Polymer- und Kobalt-Polymer-Verbundmaterialien haben sich ausser ihren ändern Verwendungen auch als nichtleitende Magnete brauchbar erwiesen.
Ausserdem können die vorgenannten Metall-Polymer-Verbundmaterialien zu verschiedenen Formen gepresst und die Presslinge gegebenenfalls magnetisiert werden.
Die Erfindungen wurden vorstehend an Hand von bevorzugten Ausführungsformen und Beispielen erläutert, die jedoch nicht als die Erfindung einschränkend anzusehen sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Ein aus im wesentlichen von einem Polymeren ganz oder teilweise umschlossenes Metallsubstrat bestehendes formbares, feinkörniges Material, wobei das Polymer aus einem aliphatischen, olefinisch ungesättigten, polymerisierbarenKohlenwasserstoffmonomeren hergestellt ist, das in situ auf dem Metallsubstrat polymerisiert worden ist.