CS256750B1 - Sposob permanentnej úpravy polymérov, pre zvýšenie ich elektrickej vodivosti - Google Patents

Description

236750

Vynález sa týká spůsobu ipermanenstneg ú-pravy polymérov. pre zvýšenie ich efctóteiic-kej vodivosti, pričem podmienky sú volenétak, že sa u výrobkov na .báze .ujedenýchpolymérov dosiahne požadovaná sOostť .ffi-pravy proti fyzikálno-chemickému namáha-niu.

Známe je, že čisté syntetické polyméry súizolanty o špecifickom odpore rádovo 1012až 1018 Ω . cm. Ako hranica elektrického od-poru, pod ktorou sú materiály prakticky ne-elektrizovateiné, t. j. nevytvárajú statickýnáboj, sa uvádza hodnota menšia ako ΙΟ9 Ω . . cm — antistatické materiály. V súčasnosti poznáme niekolko spůsobovúpravy polymérnych materiálov, ktorými sadosahuje zvýšenie elektrickej vodivosti, na-příklad metalizácia, resp. nanášanie na po-vrch ionizovaných a hygroskopických látok,plnenie kovovými alebo uhlíkovými časti-cami a pod.

Najdóležitejšie metody nanášania kovo-vých vrstiev na polyméry možeme rozdělit'na fyzikálně, elektrochemické a chemické,pričom sa kov nanáša v plynnej fáze alebov roztoku.

Chemická metalizácia polymeru v roztokupozostáva z povrstvenia povrchu kovom po-mocou rozpustného redukovatelného čini-dla. Hybnou silou autokatalytickěho proce-su zabudovanie iónov kovu na povrchu po-lymeru je katalytické okysličenie redukova-telného ičinidla, ktoré s :dostatočnou inten-zitou prebieha na niektorých kovoch s kata-lytickými vlastnosťami. Nanesenie týchtokovov na povrch polymérneho materiálu sanazýva aktiváciou, ktorá může pozostávaťz dvoch etáp, a to senzibilizácie a aktivácie.Senzibilizácia sa spravidla vykonává v roz-tokoch solí dvojmocného cínu. Aktiv ácia posenzibilizácii sa robí v roztokoch solí a kom-plexných zlúčenín ušlachtilých kovov váč-šiuou za použitia paládia alebo striebra.

Podlá JAP PAT 3 337 912 sa kov vnesie dopolymérneho povrchu tak, že polymérny kla-sický pokovovaný materiál sa rozmělní načástice, ktoré sa následné nanesú na zá-kladný polymérny materiál. USA PAT 4 405 394 popisuje sposob povr-chové] úpravy povrstvením termoplastické-ho laminátového plošného polymérneho ú-tvaru na epoxidovom substráte méďou ale-bo hliníkom. USA PAT 3 962 497 popisuje sposob zlep-šenia elektrických vlastností polymérov re-dukcíou iónov šesfmocného chrómu na troj-mocný účinkom roztoku síranu železnatéhoalebo soli hydroxylamínu v. kyslom prostře-dí. ZSSR AO 425 985 popisuje metalizáciu po-lymárnych povrchov niklom, železom. zla-tom, kobaltom, vanádom, mangánom, zin-kom a kadmiom karbonylovou metodou priteplote minimálně 300 °C. Sposobmi chemic-kej metalizácie vo vákuových komorách sazaoberajú ZSSR AO 699 031, USA PAT číslo3 355 318 a franc. PAT 2 348 941. Ďalším sposohoin aískania metalopolymér-nytíh povrchov polymer-ov je vytvorenie ko-loidných častíc kovu v hmotě polymeru (Kor-jukinA. V,: Metalopolymernyje pokrytja po-lyrareaw, Meslkw, Izdat. Chimija 1983 j. USA PAT 4 566 991 popisuje získanie dob-rých antistatických vlastností 4,6 . 1O10 —8,7.1011 Ω . cm, oproti neupravenému PA-6 1. ΙΟ15 Ω . cm, spósobom vytvorenia polymér-neho kompozitu zmiešaním polyméru a ko-vověj soli v hmotě a následnou povrchovouúpravou uhličitanmi, sírnikmi alebo oxidmivo vodnej alebo plynnej fáze.

Franc. PAT 2 181 482 a USA PAT 3 910 533popisujú proces fixácie kovových zlúčenínna textilně materiály zo syntetických poly-mérov působením plynného sirovodíka ale-bo vodných rožtokov sírnych zlúčenín, ob-sahujúcich reaktívny atóm síry a následnéposobenie roztokov solí kovov.

Franc. PAT 2 264 482 a USA PAT 3 983 286popisujú proces úpravy ako v predchádzajú-cich dvoch patentových spisoch, kde okremroztoku kovověj soli sa používá v upravá-renskom kúpell ibobtnadlo vhodné pre upra-vovaný materiál. USA PAT 4 374 893 popisuje antistatickétextilně výrobky so stálými elektrovodivýmivlastnosťami, ktoré sa dosahujú použitímvláken s povrchovou vrstvou obsahujúcouminimálně 3 % sírnikov médi, ktoré sa vy-tvárajú působením plynného sirovodíka natextíliu za posobenia tlaku ,a následným ú-činkom vodného roztoku síranu meďnatéhoa redukčného činidla. Ten istý princip úpra-vy popisuje aj GB PAT 2 078 545. USA PAT 4 378 226 popisuje úpravu syn-tetiokých vláken sírnikmi médi,. pričom doupravovaného -polyméru sú .různými formamikopolymerizácie zabudované nitrilové sku-piny. Ďalšie úpravy .polymérov za účelomzníženia -ich elektrického odporu sú popísa-né -v .početných patentových spisoch napří-klad USA PAT 4.362 779; 4 287 254; 4 336-028;4 410-593; lEurop. .PAT .35 406, JAP PAT číslo5Ι2.358Ό00; 58-018 445; 59Ό21 722, Franc. PAT2 272 567.

Nevýhodou súčasného stavu u pokovova-ných povrchov sú poměrně komplikovanéa nákladné metody, diskutabilná přilnavostkovověj vrstvy hlavně v miestach exponova-ných na dynamické namáhanie. Pri karbony-lovej metóde sa vyžaduje teplota minimálně300 °C, čo je u běžných polymérnych rmate-riálov obsahujúcich skupiny —Cl přesahujeteplotu rozkladu. Přítomnost kovových ale-bo uhlíkových častíc v hmotě polyméru vač-šinou ovplyvňuje důležité vlastnosti poly-méru a vyžaduje vysokú koncentráciu vodi-vých častíc v hmotě pre dosiahnutie poža-dovaného efektu. Úpravy povrchov prídav-kom ionizovaných a hygroskopických látoksú často citlivé a nestále pri vyššej teple-te. Niektoré z uvedených postupov sú ohra-ničené na polyméry obsahujúce — CN sku-

Claims (1)

1. 5 256750 piny, resp. nesu rizika z lifadiska ochrany životného a pracovného prostredia. Uvedené a ďalšie nevýhody známého sta-vu rieši tento- vynález, podl'a ktorého spo-sob permanentnej úpravy polymérov, přezvýšenie ich elektrické] vodivosti sa robítak, že na polymérny materiál, obsahujúciskupiny —Cl sa pri teplote 5 až 200 °C v kú-peli polárného rozpúšťadla, s výhodou vody,působí meďnatou zlúčeninou v přítomnostiredukčného činidla, a na takto preparova-ný povrch sa působí organickou a/alebo an-organickou zlúčeninou uvolňujúcou aleboobsahujúcou sulfitové ióny. Výhody postupu podlá vynálezu sú vo vy-soké] variabilitě stavu a formy upravované-ho —Cl obsahujúceho polymeru — prášok,granulát, vlákno, vlákenná častica, folia,doska, priestorový výrobok atd. Ďalšou vý-hodou postupu je skutočnosť, že viazanieelektricky aktivně] zlúčeniny na polymerzaisfuje vysokú stálost úpravy vcči mecha-nickému, chemickému a tepelnému namáha-niu výrobku. Princip úpravy povrchu polymérnych ma-teriálov obsahujúcich skupiny —Cl, spočíváv naviazaní dvoj-, ale přednostně jednomoc-ne] médi koordinačně na uvedenú skupinu,ktorá ako ligand koordinačně] zlúčeninypodporuje redukciu Cu2+ na Cu+. Na koordi-načně viazané ióny médi sa v dalšom pro-cese úpravy viažu sulfidové ióny, čím vzni-kajú sírniky médi s pKs 35,2 (CuS] až 47,6(CU2S). Na přípravu kúpela polárného rozpúšfa-dla je možné okrem destilované] a demine-ralizovane] vody použit a] pramenitá vodu,pretože přísady solí neznižujú jeho účinok.A] keď sa ako kúpel', s výhodou používá vo-da, bez straty na účinku móže túto funkciuplnit a] iné rozpúšťadlo, napr. zriedené roz-toky kyselin, iónových alebo neiónových ten-zidov, resp. zmes rozpúšťadiel. Redukčným a sulfidačným činidlom móžebyť jediná zlúčenina, napr. tioacetamid, tio-síran sodný a pod., ale aj v tomto případeje výhodnější postup dvojstupňový. Aj priviacstupňovom postupe je výhodné postupo-vat jednokúpelovo s postupným přidávánímreagentov. Nasledujúce příklady ilustrujú vynález,ale žiadnym spósobom ho nelimitujú. Příklad 1 Do vodného kúpeta s teplotou 20 °C a pHrovnajúcom sa 4 obsahujúceho 0,05 molu..I"1 síranu mednatého a 0,005 molu . V 1 tio-síranu sodného sa vnesie polyvinylchlorido-vý (PVCj prášok pri pomere kúpela 1 : 15a za stálého miešania zohreje na teplotu70 °C. Pri tejto teplote sa přidá dalšia částtiosíranu sodného na celková koncentráciu0,01 molu . 1_1 a teplota sa zvýši na 100 °C.Pri tejto teplote sa za stálého miešania vpriebehu 60 minút prášok upraví. UpravenýPVC prášok je olivovo-zelenej farby a jevhodný pre spracovanie běžnými technoló-giami. Elektrický odpor výrobku dosiaholhodnotu ΙΟ6 Ω. Příklad 2 Do vodného kúpela s teplotou 20 °C obsa-bujúceho ditioničitan sodný o koncentrácii0,06 mólu. I"1 sa vnesie polyvinylchlorido-vý (PVCj prášok pri pomere kúpela 1:10a za stálého miešania sa zohreje na teplotu40 °C, pri ktorej sa upravuje 10 minút. Po-tom sa přidá síran meďnatý na koncentráciu0,2 mólu . i1 a teplota sa zvýši na 100 °C.V tejto fáze sa PVC prášok upravuje po do-bu 30 minút. Po tejto fáze následuje ochla-denie na 50 °C a přidá sa tiosíran sodný navýslednú koncentráciu 0,13 mólu . i-1. Tep-lota sa zvýši na 100 °C. Táto fáza úpravy trvá30 minút. Upravený prášok je tmavohnědýa je vhodný pre spracovanie běžnými tech-nológiami. Elektrický odpor hotového vý-robku dosahuje ΙΟ5 Ω. Příklad 3 Postupuje sa ako v příklade 1, len s týmrozdielom, že namiesto tiosíranu sodného sapoužije tioacetamid o koncentrácii 0,1 mólu. . l-i. Příklad 4 Postupuje sa ako v příklade 1, len s týmrozdielom, že namiesto síranu mednatéhosa použije meďnatý komplex kyseliny nitri-lotrioctovej o koncentrácii 0,1 mólu . I-1. PREDMET Spósob permanentnej úpravy polymérovpre zvýšenie ich elektrickej vodivosti, vy-značujúci sa tým, že na polymérny materiálobsahujúci skupiny —Cl sa pri teplote 5až 200 °C v kúpeli polárného rozpústadla, s výhodou vody, pósobí meďnatou zlúčeninou v přítomnosti redukčného činidla, a na tak- to preparovaný povrch sa pósobí organic- kou a/alebo anorganicko>u zlúčeninou uvol- ňujúcou alebo obsahujúcou sulfidové ióny,