DE102019124736A1

DE102019124736A1 - Laserinduzierte Graphenbildung in Polymermischungen

Info

Publication number: DE102019124736A1
Application number: DE102019124736.5A
Authority: DE
Inventors: Shahram Shafaei; Kapil Chandrakant Sheth
Original assignee: SABIC Global Technologies BV
Current assignee: SABIC Global Technologies BV
Priority date: 2018-09-14
Filing date: 2019-09-13
Publication date: 2020-03-19
Also published as: US20200087467A1

Abstract

Ein Verfahren zur Bildung eines Polymer/Graphen-Nanokomposits schließt das Bereitstellen einer Polymermischung umfassend ein Polyetherimid und ein Polycarbonat ein; und Bestrahlen der Polymermischung mit Strahlung umfassend eine Wellenlänge in einem Bereich von 8,3 bis 11 µm, um den Polymer/Graphen-Nanokomposit bereitzustellen. Die Polymermischung hat eine Schmelzvolumenrate von 1 bis 100 cm/10 Minuten, vorzugsweise 5 bis 75 cm/10 Minuten, bevorzugter 10 bis 50 cm/10 Minuten, wie bei 360°C/5,0 kg in Übereinstimmung mit ISO 1133 bestimmt.

Description

HINTERGRUND
Polymer/Graphen-Nanokomposite können signifikant verbesserte Eigenschaften haben, wie zum Beispiel verbesserte mechanische Eigenschaften, thermische und elektrische Leitfähigkeiten, und Gasbarriere-Eigenschaften. Die Verteilung des Graphens innerhalb der Polymermatrix, ebenso wie die Grenzflächenbindung zwischen dem Graphen und der Grundmatrix sind Schlüsselfaktoren, die solche Eigenschaften beeinflussen können. Mischtechniken, um Graphen-Nanopartikel in einer gewünschten Polymermatrix zu dispergieren, schließen Lösungsgießen, Schmelzmischen, In-situ-Polymerisation, Electrospinning und elektrolytische Abscheidung ein. Nachteile von Mischtechniken können die Aggregation der Graphen-Nanopartikel, eine schlechte Dispersion und nicht-kovalente Wechselwirkungen während des Mischens einschließen.
Verfahren für die Herstellung von Graphen in bestimmten Polymeren unter Verwendung von Laserbestrahlung wurden beschrieben. Es wäre jedoch ein weiterer Vorteil, wenn die Verfahren ausgedehnt werden könnten, um ein nicht-mischendes Verarbeitungsverfahren für den Einschluss von Graphen in eine Vielzahl von Polymeren, insbesondere Polymermischungen, die ein Polyetherimid und ein Polycarbonat einschließen, bereitzustellen.
KURZE BESCHREIBUNG
Ein Verfahren zur Herstellung eines Polymer/Graphen-Nanokomposits schließt das Bereitstellen einer Polymermischung umfassend ein Polyetherimid und ein Polycarbonat ein; und das Bestrahlen der Polymermischung mit Strahlung umfassend eine Wellenlänge in einem Bereich von 8,3 bis 11 µm, oder 8,3 bis 10,6 µm, um den Polymer/Graphen-Nanokomposit bereitzustellen. Die Polymermischung hat eine Schmelzvolumenrate von 1 bis 100 cm³/10 Min., vorzugsweise 5 bis 75 cm³/10 Min., bevorzugter 10 bis 50 cm³/10 Min., wie bestimmt bei 360°C/5,0 kg in Übereinstimmung mit ISO 1133.
Ein durch das oben genannte Verfahren hergestellter Polymer/Graphen-Nanokomposit wird offenbart.
Ein Polymer/Graphen-Nanokomposit umfasst von einem Polymer abgeleitetes Graphen und eine Polymermischung umfassend ein Polyetherimid und ein Polycarbonat.
Artikel, die den Polymer/Graphen-Nanokomposit umfassen, werden offenbart.
Die oben beschriebenen und andere Merkmale werden durch die folgenden Abbildungen und die ausführliche Beschreibung veranschaulicht.
Figurenliste
Die folgenden Abbildungen (Figuren) sind Ausführungsbeispiele, worin ähnliche Elemente gleichermaßen nummeriert sind.

1 ist ein SEM-Bild des laserbestrahlten Polymers von Beispiel 6;
2 ist ein SEM-Bild des laserbestrahlten Polymers von Beispiel 6;
3 ist ein Raman-Spektrum des laserbestrahlten Polymers von Beispiel 6; und
4 zeigt Atomkraftmikroskopie- (AFM) Bilder von Proben von Polymermischungen nach Laserbestrahlung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Anhaftung von Graphenpartikeln auf einer Polymermischung, die Polyetherimid und Polycarbonat einschließt, gebildet durch Laserbestrahlung der Polymermischung, kann mit unterschiedlichen Viskositäten des Polycarbonats variiert werden. Zum Beispiel können Polycarbonate mit relativ geringerer Viskosität eine verbesserte Anhaftung von Graphenpartikeln auf der Polymermischung verglichen mit Polycarbonaten mit relativ höherer Viskosität bereitstellen. Die Polymermischung kann auch eine gewünschte elektrische Leitfähigkeit nach der Laserbestrahlung zeigen.
Die laserinduzierte Graphenbildung ist ein nicht-mischendes Verfahren, um Polymer/Graphen-Nanokomposite zu erzeugen. Graphen, wie hierin verwendet, schließt undotiertes Graphen und Heteroatom-dotiertes Graphen, wie zum Beispiel N-dotierte Quantendots (NGQDs) und S-dotierte Quantendots (SGQDs) ein. In einer Ausführungsform ist das Graphen nur undotiertes Graphen. Polymersubstrate werden einer Laserquelle ausgesetzt und Graphen wird aus dem Polymer gebildet. Graphenschichten werden auf einer Oberfläche des Polymersubstrats erzeugt, was zu neuen Oberflächencharakteristika führt. Solche Charakteristika können eine vergrößerte Oberfläche, thermische Leitfähigkeit, elektrische Leitfähigkeit, Hydrophobizität, antimikrobielle Eigenschaften, oder eine Kombination daraus, einschließen. Die Leistungsfähigkeit solcher Nanokomposite hängt ab von dem Polymer, der Morphologie des Polymersubstrats, und den verwendeten Laserparametern. Laserinduzierte Graphenbildung kann eine größere Leitfähigkeit bereitstellen als Mischverfahren, welche typischerweise Graphit verwenden. Dementsprechend kann eine laserinduzierte Graphenbildung eine verbesserte Leitfähigkeit bereitstellen verglichen mit Polymeren, die Graphit einschließen, welche durch Mischverfahren hergestellt werden.
Laserinduzierte Graphenbildung kann auch verwendet werden, um lokalisierte Konzentrationen von Graphen in einem Artikel zu erzeugen. Zum Beispiel kann ein Artikel (zum Beispiel eine Substratschicht) abgedeckt und bestrahlt werden, um Graphen in den unabgedeckten Regionen zu erzeugen. Diese Technik erlaubt die Produktion von komplexen Artikeln, die ansonsten durch Herstellen von Graphen-enthaltenden und nicht-Graphen-enthaltenden Teilen und Zusammensetzen der Teile, um die Graphen- und nicht-Graphen-enthaltenden Regionen bereitzustellen, hergestellt werden müssten.
Die Bestrahlungsbedingungen, zum Beispiel bei der Verwendung eines Kohlenstoffdioxid-Infrarotlasers, können eine Wellenlänge in einem Bereich von 8,3 bis 11 µm, oder 8,3 bis 10,6 µm, einschließen. Das Polymer kann unter Verwendung eines Lasers bestrahlt werden, dessen Betriebsbedingungen eine Leistung in einem Bereich von 0,1 bis 0,6 W, eine Lasergeschwindigkeit in einem Bereich von 1,7 bis 2,5 cm s^-1, eine Impulsdauer in einem Bereich von 10 bis 30 µs, und eine Auflösung in einem Bereich von 500 bis 1000 Pixel pro Inch (ppi) einschließen können. Das Einstellen von einer oder mehrerer der Betriebsbedingungen des Lasers, wie zum Beispiel der Wellenlänge, Leistung, Impuls, Geschwindigkeit, Gasumgebung oder dergleichen, kann eine Eigenschaft des Polymer/Graphen-Nanokomposits einstellen.
In einer Ausführungsform kann die Polyetherimid und Polycarbonat -Polymermischung Polyetherimid in einer Menge von 10 bis 90 Volumenprozent einschließen; und Polycarbonat in einer Menge von 90 bis 10 Volumenprozent, jeweils basierend auf einem Gesamtvolumen der Polymermischung. In einer Ausführungsform kann die Polymermischung mischbar sein. In einer Ausführungsform kann die Polymermischung klar sein, entsprechend ASTM D1003-00.
Polyetherimide umfassen mehr als 1, zum Beispiel 2 bis 1000, ober 5 bis 500, oder 10 bis 100 Struktureinheiten der Formel (1)
worin jedes R unabhängig das gleiche oder unterschiedlich ist, und eine substituierte oder unsubstituierte zweiwertige organische Gruppe ist, wie zum Beispiel eine substituierte oder unsubstituierte C_6-20 aromatische Kohlenwasserstoffgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte gerade oder verzweigtkettige C_4-20 Alkylengruppe, eine substituierte oder unsubstituierte C_3-8 Cycloalkylengruppe, insbesondere ein halogeniertes Derivat von einer beliebigen der zuvor genannten. In einigen Ausführungsformen ist R eine zweiwertige Gruppe einer oder mehrerer der folgenden Formeln (2)

worin Q¹ Folgendes ist: -O-, -S-, -C(O)-, -SO₂-, -SO-, -P(R^a) (=O) -, worin R^a ein C_1-8 Alkyl oder C_6-12 Aryl ist, -C_yH_2y-, worin y eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist, oder ein halogeniertes Derivat davon (welches Perfluoralkylengruppen einschließt), oder - (C₆H₁₀)_z-, worin z eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist. In einigen Ausführungsformen ist R m-Phenylen, p-Phenylen, oder ein Diarylensulfon, inbesondere bis(4,4'-Phenylen)sulfon, bis(3,4'-Phenylen)sulfon, bis(3,3'-Phenylen)sulfon, oder eine Kombination umfassend mindestens eines der zuvor genannten. In einigen Ausführungsformen enthalten mindestens 10 Mol% oder mindestens 50 Mol% der R-Gruppen Sulfongruppen, und in anderen Ausführungsformen enthält keine der R-Gruppen Sulfongruppen.
Weiter in Formel (1) ist T -O- oder eine Gruppe der Formel -O-Z-O-, worin die zweiwertigen Bindungen der -O- oder der -O-Z-O-Gruppe in der 3,3'-, 3,4'-, 4,3'-, oder der 4,4'-Position sind, und Z ist ein aromatscher C_6-24 monozyklischer oder polyzyklischer Rest, wahlweise substituiert mit 1 bis 6 C_1-8 Alkygruppen, 1 bis 8 Halogenatomen, oder eine Kombination umfassend mindestens eines der zuvor genannten, vorausgesetzt, dass die Valenz von Z nicht überschritten wird. Beispielhafte Gruppen Z schließen Gruppen der Formel (3) ein
worin R^a und R^b jeweils unabhängig das gleiche oder unterschiedlich sind, und zum Beispiel ein Halogenatom oder eine einwertige C_1-6 Alkylgruppe sind; p und q sind jeweils unabhängig ganze Zahlen von 0 bis 4; c ist 0 bis 4; und X^a ist eine verbrückende Gruppe, die die Hydroxy-substituierten aromatischen Gruppen verbindet, worin die verbrückende Gruppe und der Hydroxysubstituent von jeder C₆ Arylengruppe ortho, meta, oder para (inbesondere para) zueinander auf der C₆ Arylengruppe angeordnet sind. Die verbrückende Gruppe X^a kann eine Einzelbindung, -O-, -S-, -S (O)₂-, -C (O) -, oder eine C_1-18 organische verbrückende Gruppe sein. Die C_1-18 organische verbrückende Gruppe kann zyklisch oder azyklisch, aromatisch oder nicht-aromatisch sein, und kann weiter Heteroatome umfassen, wie zum Beispiel Halogene, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Silizium oder Phosphor. Die C_1-18 organische Gruppe kann so angeordnet sein, dass die C₆ Arylengruppen, die daran geknüpft sind, jeweils an einen gemeinsamen Alkyliden-Kohlenstoff oder an unterschiedliche Kohlenstoffe der C_1-18 organischen verbrückenden Gruppe angeheftet sind. Ein spezifisches Beispiel für eine Gruppe Z ist eine zweiwertige Gruppe der Formel (3a)
worin Q Folgendes ist: -O-, -S-, -C(O)-, -SO₂-, -SO-, -P(R^a) (=O) -, worin R^a ein C_1-8 Alkyl oder C_6-12 Aryl ist, oder -C_yH_2y-, worin y eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist, oder ein halogeniertes Derivat davon (einschließlich einer Perfluoralkylengruppe). In einer spezifischen Ausführungsform ist Z abgeleitet von Bisphenol A, so dass Q in Formel (3a) 2,2-Isopropyliden ist.
In einer Ausführungsform in Formel (1) ist R m-Phenylen, p-Phenylen, oder eine Kombination umfassend mindestens eines der zuvor genannten, und T ist -O-Z-O-, worin Z eine zweiwertige Gruppe der Formel (3a) ist. Solche Materialien sind erhältlich unter dem Handelsnamen ULTEM von SABIC. Alternativ ist R m-Phenylen, p-Phenylen, oder eine Kombination umfassend mindestens eines der zuvor genannten, und T ist -O-Z-O, worin Z eine zweiwertige Gruppe der Formel (3a) ist, und Q ist 2,2-Isopropyliden. Alternativ kann das Polyetherimid ein Copolymer sein, umfassend zusätzliche Polyetherimid-Struktureinheiten der Formel (1), worin mindestens 50 Mol% (Mol%) der R-Gruppen bis(4,4'-Phenylen)sulfon, bis(3,4'-Phenylen)sulfon, bis(3,3'-Phenylen)sulfon, oder eine Kombination umfassend mindestens eine der zuvor genannten sind, und die restlichen R-Gruppen sind p-Phenylen, m-Phenylen oder eine Kombination umfassend mindestens eine der zuvor genannten; und Z ist 2, 2-(4-Phenylen)isopropyliden, d.h. ein Bisphenol A Rest. In einigen Ausführungsformen ist das Polyetherimid ein Copolymer, das wahlweise zusätzliche Imid-Struktureinheiten umfasst, die nicht Polyetherimideinheiten sind. Diese zusätzlichen Imid-Struktureinheiten umfassen vorzugsweise weniger als 20 Mol% der Gesamtanzahl von Einheiten, und können bevorzugter in Mengen von 0 bis 10 Mol% von der Gesamtanzahl an Einheiten, oder 0 bis 5 Mol% von der Gesamtanzahl an Einheiten, oder 0 bis 2 Mol% von der Gesamtanzahl an Einheiten vorhanden sein. In einigen Ausführungsformen sind keine zusätzlichen Imideinheiten in dem Polyetherimid vorhanden.
Das Polyetherimid kann ein Copolymer sein, zum Beispiel ein Poly(etherimid-sulfon) Copolymer umfassend Struktureinheiten der Formel (1), worin mindestens 50 Mol% von den R-Gruppen die Formel (2) haben, worin Q¹ -SO₂- ist, und die restlichen R-Gruppen sind unabhängig p-Phenylen oder m-Phenylen oder eine Kombination umfassend mindestens eines der zuvor genannten; und Z ist 2,2'-(4-Phenylen)isopropyliden. In einer Ausführungsform kann Polyetherimidsulfon eine Phthalsäureanhydrid-Endgruppe einschließen, wovon ein Beispiel kommerziell erhältlich ist unter dem Handelsnamen EXTEM XH1015 von SABIC.
Die Polyetherimide können einen Schmelzindex von 0,1 bis 10 Gramm pro Minute (g/Min.) haben, wie gemessen durch die American Society for Testing Materials (Amerikanische Gesellschaft für Materialprüfung ASTM) D1238 bei 340 bis 370°C, unter Verwendung eines 6,7 Kilogramm (kg) Gewichts. In einigen Ausführungsformen hat das Polyetherimid ein Gewichtsmittel Molekulargewicht (Mw) von 1,000 bis 150,000 Gramm/Mol (Dalton), wie gemessen durch Gel-Permeations-Chromatographie, unter Verwendung von Polystyrenstandards. In einigen Ausführungsformen hat das Polyetherimid ein Mw von 10,000 bis 80,000 Dalton. Solche Polyetherimide haben typischerweise eine intrinsische Viskosität von größer als 0,2 Dezilitern pro Gramm (dl/g), oder genauer, 0,35 bis 0,7 dl/g, wie gemessen in m-Cresol bei 25°C.
„Polycarbonat“, wie hierin verwendet, bedeutet ein Homopolymer oder Copolymer mit wiederkehrenden CarbonatStruktureinheiten der Formel (7)
worin mindestens 60 Prozent der Gesamtanzahl von R¹-Gruppen aromatisch sind, oder jedes R¹ enthält mindestens eine C_6-30 aromatische Gruppe. Insbesondere kann jedes R¹ von einer Dihydroxyverbindung abgeleitet sein, wie zum Beispiel einer aromatischen Dihydroxyverbindung der Formel (8) oder einem Bisphenol der Formel (9).
In Formel (8) ist jedes R^h unabhängig ein Halogenatom, zum Beispiel Brom, eine C_1-10 Hydrocarbylgruppe, wie zum Beispiel ein C_1-10 Alkyl, ein Halogen-substituiertes C_1-10 Alkyl, ein C_6-10 Aryl, oder ein Halogen-substituiertes C_6-10 Aryl, und n ist 0 bis 4. In Formel (9) sind R^a und R^b jeweils unabhängig ein Halogen, C_1-12 Alkoxy, oder C_1-12 Alkyl, und p und q sind jeweils unabhängig ganze Zahlen von 0 bis 4, so dass, wenn p oder q weniger als 4 ist, die Valenz von jedem Kohlenstoff des Rings durch Wasserstoff aufgefüllt ist. In einer Ausführungsform sind p und q jeweils 0, oder p und q sind jeweils 1, und R^a und R^b sind jeweils eine C_1-3 Alkylgruppe, insbesondere Methyl, meta angeordnet zu der Hydroxygruppe auf jeder Arylengruppe. X^a ist eine verbrückende Gruppe, die die zwei Hydroxy-substituierten aromatischen Gruppen verbindet, worin die verbrückende Gruppe und der Hydroxysubstituent von jeder C₆ Arylengruppe ortho, meta oder para (insbesondere para) zueinander auf der C₆ Arylengruppe angeordnet sind, zum Beispiel eine Einzelbindung, -O-, -S-, -S (O) -, -S (O)₂-, -C (O) -, oder eine C_1-18 organische Gruppe, welche zyklisch oder azyklisch, aromatisch oder nicht-aromatisch sein kann, und weiter Heteroatome umfassen kann, wie zum Beispiel Halogene, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Silizium, oder Phosphor. Zum Beispiel kann X^a Folgendes sein: ein substituiertes oder unsubstituiertes C_3-18 Cycloalkyliden; ein C_1-25 Alkyliden der Formel -C (R^c) (R^d) -, worin R^c und R^d jeweils unabhängig Wasserstoff, C_1-12 Alkyl, C_1-12 Cycloalkyl, C_7-12 Arylalkyl, C_1-12 Heteroalkyl, oder zyklisches C_7-12 Heteroarylalkyl; oder eine Gruppe der Formel -C(=R^e)-, worin R^e eine zweiwertige C_1-12 Kohlenwasserstoffgruppe ist.
Einige veranschaulichende Beispiele für Dihydroxyverbindungen, die verwendet werden können, sind zum Beispiel in WO 2013/175448 A1 , US 2014/0295363 , und WO 2014/072923 beschrieben. Spezifische Dihydroxyverbindungen schließen Resorcinol, 2,2-bis(4-Hydroxyphenyl) Propan („Bisphenol A“ oder „BPA“), 3,3-bis(4-Hydroxyphenyl) Phthalimidin, 2-Phenyl-3,3'-bis(4-hydroxyphenyl) Phthalimidin (auch bekannt als N-Phenylphenolphthaleinbisphenol, „PPPBP“, oder 3,3-bis(4-Hydroxyphenyl)-2-phenylisoindolin-1-on), 1,1-bis(4-Hydroxy-3-methylphenyl)cyclohexan, und 1,1-bis(4-Hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan (Isophoronbisphenol) ein.
Das Polycarbonat kann ein Copolycarbonat sein, d. h. ein Polycarbonat mit zwei oder mehreren unterschiedlichen Carbonateinheiten. Spezifische Copolycarbonate schließen Bisphenol A Carbonateinheiten und sperrige Bisphenol Carbonateinheiten, d. h. abgeleitet von Bisphenolen, die mindestens 12 Kohlenstoffatome enthalten, zum Beispiel 12 bis 60 Kohlenstoffatome oder 20 bis 40 Kohlenstoffatome, ein. Beispiele für solche Copolycarbonate schließen Folgende ein: Copolycarbonate umfassend Bisphenol A Carbonateinheiten und 2-Phenyl-3,3'-bis(4-hydroxyphenyl) Phthalimidincarbonateinheiten (ein BPA-PPPBP Copolymer, kommerziell erhältlich unter dem Handelsnamen XHT von SABIC), ein Copolymer umfassend Bisphenol A Carbonateinheiten und 1,1-bis(4-Hydroxy-3-methylphenyl)cyclohexan Carbonateinheiten (ein BPA-DMBPC Copolymer kommerziell erhältlich unter dem Handelsnamen DMC von SABIC), und ein Copolymer umfassend Bisphenol A Carbonateinheiten und Isophoronbisphenol Carbonateinheiten (erhältlich zum Beispiel unter dem Handelsnamen APEC von Bayer).
Das Polycarbonat kann ein Polycarbonat Copolymer, wie zum Beispiel ein Poly(carbonat-ester) sein. Poly(carboant-ester) enthalten weiter, zusätzlich zu wiederkehrenden Carbonatketteneinheiten der Formel (7), wiederkehrende Estereinheiten der Formel (10)
worin J eine zweiwertige Gruppe ist, abgeleitet von einer Dihydroxyverbindung (welche ein reaktives Derivat davon einschließt), und kann zum Beispiel eine C_1-10 Alkylen-, eine C_6-20 Cycloalkylen-, eine C_5-20 Arylen-, oder eine Polyoxyalkylengruppe sein, in welcher die Alkylengruppen 2 bis 6 Kohlenstoffatome enthalten, insbesondere 2, 3 oder 4 Kohlenstoffatome; und T ist eine zweiwertige Gruppe abgeleitet von einer Dicarbonsäure (welche ein reaktives Derivat davon einschließt), und kann zum Beispiel ein C_1-20 Alkylen, ein C_5-20 Cycloalkylen, oder ein C_6-20 Arylen sein. Copolyester, die eine Kombination aus unterschiedlichen T- oder J-Gruppen enthalten, können verwendet werden. Die Polyestereinheiten können verzweigt oder linear sein.
Spezifische Dihydroxyverbindungen schließen Folgende ein: aromatische Dihydroxyverbindungen der Formel (8) (zum Beispiel Resorcinol), Bisphenole der Formel (9) (zum Beispiel Bisphenol A), ein C_1-8 aliphatisches Diol, wie zum Beispiel Ethandiol, n-Propandiol, i-Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,4-Cyclohexandiol, 1,4-Hydroxymethylcyclohexan, oder eine Kombination umfassend mindestens eine der zuvor genannten Dihydroxyverbindungen. Aliphatische Dicarbonsäuren, die verwendet werden können, schließen C_5-20 aliphatische Dicarbonsäuren ein (was die terminalen Carboxylgruppen einschließt), insbesondere lineare C_8-12 aliphatische Dicarbonsäure, wie zum Beispiel Decandisäure (Sebacinsäure); und alpha, omega-C₁₂ Dicarbonsäuren, wie zum Beispiel Dodecandisäure (DDDA). Aromatische Dicarbonsäuren, die verwendet werden können, schließen Terephthalsäure, Isophthalsäure, Naphthalendicarbonsäure, 1,4-Cyclohexandicarbonsäure, oder eine Kombination umfassend mindestens eine der zuvor genannten Säuren ein. Eine Kombination aus Isophthalsäure und Terephthalsäure, worin das Gewichtsverhältnis von Isophthalsäure zu Terephthalsäure 91:9 bis 2:98 ist, kann verwendet werden.
Spezifische Estereinheiten schließen Ethylenterephthalateinheiten, n-Propylenterephthalateinheiten, n-Butylenterephthalateinheiten, Estereinheiten abgeleitet von Isophthalsäure, Terephthalsäure, und Resorcinol (ITR Estereinheiten), und Estereinheiten abgeleitet von Sebacinsäure und Bisphenol A ein. Das molare Verhältnis von Estereinheiten zu Carbonateinheiten in den Poly(estercarbonat)en können stark variieren, zum Beispiel 1:99 bis 99:1, insbesondere 10:90 bis 90:10, noch genauer 25:75 bis 75:25, oder von 2:98 bis 15:85. In einigen Ausführungsformen kann das molare Verhältnis von Estereinheiten zu Carbonateinheiten in den Poly(estercarbonat)en von 1:99 bis 30:70, insbesondere 2:98 bis 25:75, noch genauer 3:97 bis 20:80, oder von 5:95 bis 15:85 variieren.
Poly(carbonat aliphatische Ester) können verwendet werden, wie zum Beispiel diejenigen, die Bisphenol A Carbonateinheiten und Sebcinsäure Bisphenol A Estereinheiten umfassen, wie zum Beispiel diejenigen, die kommerziell erhältlich sind unter dem Handelsnamen LEXAN HFD von SABIC.
Ein spezifischer Poly(carbonat-ester), der verwendet werden kann, ist ein Poly(aromatisches Estercarbonat) umfassend Bisphenol A Carbonateinheiten und Isophthalatterephthalat-Bisphenol A Estereinheiten, auch allgemein bezeichnet als Poyl(carbonat-ester) (PCE) oder Poly(phthalat-carbonat)e (PPC), abhängig von dem relativen Verhältnis von Carbonateinheiten und Estereinheiten. Ein anderes spezifisches Poly(ester-carbonat) umfasst Bisphenol A Carbonateinheiten und Resorcinolisophthalat- und Terphethalateinheiten. Solche Poly(carbonat-ester) sind kommerziell erhältlich unter dem Handelsnamen LEXAN SLX von SABIC.
Ein Poly(carbonat-siloxan) umfassend Carbonateinheiten und Diorganosiloxaneinheiten kann verwendet werden. In einer Ausführungsform umfasst das Poly(carbonat-siloxan) Bisphenol A Carbonateinheiten und Dimethylsiloxaneinheiten, zum Beispiel Blöcke enthaltend 5 bis 200 Dimethylsiloxaneinheiten, wie zum Beispiel diejenigen, die kommerziell erhältlich sind unter dem Handelsnamen EXL von SABIC.
Andere spezifische Polycarbonate, die verwendet werden können, schließen Poly(carbonat-ester-siloxan)e ein, die Carbonateinheiten, Estereinheiten und Diorganosiloxaneinheiten umfassen. In einer Ausführungsform umfassen die eigeschlossenen Poly(carbonat-ester-siloxan)e Bisphenol A Carbonateinheiten, Isophthalat-Terephthalat-Bisphenol A Estereinheiten, und Blocks enthaltend 5 bis 200 Dimethylsiloxaneinheiten. Diese sind kommerziell erhältlich unter dem Handelsnamen FST von SABIC.
Die Polycarbonate können eine intrinsische Viskosität, wie bestimmt in Chloroform bei 25°C, von 0,3 bis 1,5 Dezilitern pro Gramm (dl/gm), insbesondere 0,45 bis 1,0 dl/gm, haben. Die Polycarbonate können ein Gewichtsmittel Molekulargewicht (Mw) von 10,000 bis 200,000 Dalton (Da), insbesondere 20,000 bis 100,000 Dalton haben, wie gemessen durch Gel-Permeations-Chromatographie (GPC), unter Verwendung einer quervernetzten Styren-Divinylbenzensäule und kalibriert auf Bisphenol A Homopolycarbonat -Referenzen. GPC-Proben können in einer Konzentration von 1 mg pro ml hergestellt werden und bei einer Fließgeschwindigkeit von 1,5 ml pro Minute eluiert werden. In einer Ausführungsform kann das Polycarbonat ein Mw von 15,000 bis 28,000 Da, vorzugsweise 15,000 bis 27,000 Da, bevorzugter 18,000 bis 26,000 Da haben, wie gemessen durch GPC.
In einer Ausführungsform kann das Polycarbonat ein Homopolycarbonat einschließen, vorzugsweise ein Bisphenol A Homopolycarbonat, bevorzugter ein Bisphenol A Homopolycarbonat mit einem Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 19,000 bis 22,000 Da.
In einer Ausführungsform hat der Polymer/Graphen-Nanokomposit ein Volumen oder eine elektrische Oberflächenleitfähigkeit von 10 bis 1000 S/m, oder eine andere wünschenswerte Eigenschaft, zum Beispiel eine Gasbarriere-Eigenschaft. Als ein weiterer Vorteil können die Graphenpartikel ein gute Adhäsion an die Polymermatrix nach der Laserbestrahlung zeigen. Die Verwendung von Bestrahlung, um Polymer/Graphen-Nanokomposite zu erzeugen, kann einen oder mehrere Nachteile der Verwendung von Mischverfahren, um solche Nanokomposite herzustellen, umgehen.
Ein Polymer/Graphen-Nanokomposit, hergestellt durch das oben genannte Verfahren, wird offenbart.
Ein Polymer/Graphen-Nanokomposit umfasst von einem Polymer abgeleitetes Graphen und eine Polymermischung umfassend ein Polyetherimid und ein Polycarbonat.
Der Polymer/Graphen-Nanokomposit kann in einer breiten Vielfalt von Artikeln verwendet werden, insbesondere Artikeln, die Oberflächenleitfähigkeit verwenden.
Diese Offenbarung wird weiter durch die folgenden Beispiele, welche nicht einschränkend sind, veranschaulicht.
BEISPIELE

Komponenten, die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendet wurden, sind in Tabelle 1 bereitgestellt. Tabelle 1

Komponente	Beschreibung	Quelle
PEI	Polyethermimid abgeleitet von Bisphenol A und meta-Phenylendiamin, Tg = 215 bis 219°C; Mn = 20,000 bis 22,000 Da; Mw = 52,000 bis 56,000 Da; Polydispersität = 2,4 bis 2,6 (erhältlich als ULTEM™ 1000)	SABIC
PC_niedrig	Bisphenol A Homopolycarbonat mit einem Mw von 21,000 bis 22,000 Da (Handelsname LEXAN 175).	SABIC
PC_mittel	Bisphenol A Homopolycarbonat mit einem Mw von 29,000 bis 32,000 Da (Handelsname LEXAN 105)	SABIC
PC_hoch	Bisphenol A Homopolycarbonat mit einem Mw von 34,000 bis 36,000 Da (Handelsname LEXAN 135)	SABIC
Pc_sehr _niedrig	Bisphenol A Homopolycarbonat mit einem Mw von 18,000 bis 20,000 Da (Handelsname LEXAN 115)	SABIC
ITR-PC	Isophthaloyl/Terephthaloyl Resorcinol Poly(carbonatester) (Handelsname SLX)	SABIC
PETS	Pentaerythritolstearat (>90% verestert)	FACI
AO	Tris(di-t-butylphenyl)phosphit (Anti-oxidans)	Everspring

Das Mischen und die Extrusion wurden bei Standardbedingungen durchgeführt. Insbesondere wurde die Extrusion aller Materialien auf einem 25 mm Werner-Pfleiderer ZAK Doppelschnecken-Extruder (L/D Verhältnis von 33/1) mit einem in der Nähe der Düsenseite angeordneten Vakuumanschluss durchgeführt. Der Extruder hat 9 Zonen, welche auf Temperaturen von 40°C (Zufuhrzone), 200°C (Zone 1), 250°C (Zone 2), 270°C (Zone 3), und 280-300°C (Zone 4 bis 8) eingestellt wurden. Die Schneckengeschwindigkeit war 300 rpm und der Durchsatz war zwischen 15 und 25 kg/Stunde.
Für Tests wurden durch Trocknen der Zusammensetzungen bei 135°C für 4 Stunden Farbtäfelchen (60x60x2,0 Millimeter (mm)) hergestellt, dann durch Nachformen auf einer 45-Tonnen Engel Formmaschine mit 22 mm Schnecke, oder einer 75-Tonnen Engel Formmaschine mit 33 mm Schnecke, betrieben bei einer Temperatur um 310°C mit einer Formtemperatur von 100°C. Filme (210x297x0,250 mm und 210x297x0,250 mm) wurden von SABIC erhalten.
Die Kohlenstoffdioxid-Infrarot-Laserbestrahlungsbedingungen für die Vergleichsbeispiele und die Beispiele sind in Tabelle 2 bereitgestellt. Bestrahlung wurde weiter unter Umgebungsbedingungen von Temperatur und Druck durchgeführt. Tabelle 2

Parameter Wert

Wellenlänge (µm) 10, 6

Leistung (W) 0,1-0,6

Lasergeschwindigkeit (cms^-1) 1,7-2,5

Impulsdauer (µs) 14,6

Auflösung (Pixel pro Inch (ppi)) 600
Die Schmelzvolumenrate (MVR) wurde bei 360°C/5,0 kg in Übereinstimmung mit ISO 1133 bestimmt. Ergebnisse sind in Einheiten von cm³/10 Minuten angegeben. Die Viskosität ist gleich einer Umkehrfunktion der MVR.
Das Gewichtsmittel-Molekulargewicht (Mw) wurde durch Gel-Permeations-Chromatographie (GPC) bestimmt.
Die Gesamtgefüge-Eigenschaften von Polymer/Graphen-Nanokompositen wurden durch Rasterelektronenmikroskopie (SEM) untersucht.
Die spezifische Oberfläche (Porosität) wurde unter Verwendung von SEM bestimmt. Ein Rasterelektronenmikroskop (ESEM, JSF 7800F, JEOL, Tokyo, Japan) wurde verwendet, um Elektronenmikroskopaufnahmen von Graphen-Nanokompositen 3D Schwamm und Mikrostrukturen und faserähnlichen Mikrostrukturen mit einer Dispersion von Graphen-Nanopartikeln bei einer Beschleunigungsspannung von 10 kV zu erhalten. Für die SEM-Untersuchung wurden die Proben mit Pd/Pt sputter-beschichtet. Die Ergebnisse sind in Einheiten von m²·g^-1 angegeben.
Raman Spektroskopie (Bruker Senterra dispersives Mikrokop Raman) wurde verwendet, um die Erzeugung von Graphen nach Laserbestrahlung für verschiedene Proben bei einer Laserwellenlänge 532 nm (2 Mw) mit einem Objektiv von 100x in einem Rasterbereich von 4400-200 cm^-1 zu bestätigen.
Der Grad der Graphitisierung wurde durch Berechnen der Intensität von Peak (2D, G, D) Positionen, der Form der Spektren, gemäß ISO TC 201 (chemische Oberflächenanalyse) und weiter gemäß dem Versailles Projekt über fortgeschrittene Werkstoffe und Normen durch VAMAS TWA41-Graphen und VAMAS TWA42-Raman bestimmt. Der durch die Bestrahlung gebildete Polymer/Graphen-Nanokomposit kann einen Graphitisierungsgrad von 0,5 bis 2,0, zum Beispiel 0,5 bis 1,0, haben.
Elektrische Volumenwiderstandsmessungen wurden in einer Dickenrichtung unter Verwendung einer Jandel 4-Punkt Sonde mit einem Abstand von 1 mm bei 90 Volt(V) gemäß ASTM 257-75 durchgeführt, und in Leitfähigkeitswerte umgewandelt. Jeder angegebene Leitfähigkeitswert ist ein Durchschnitt der berechneten Leitfähigkeit an zehn Orten entlang einer Linie auf der Probe. Ergebnisse sind in Einheiten von S/m angegeben.
Wie hierin verwendet, kann „2D Bande“ mit einer einzelnen Graphenschicht korrelliert werden. Einzelschicht-Graphen kann auch durch Analysieren des Peak-Intensitätsverhältnisses der 2D und G Banden identifiziert werden.
Die Adhäsion von Graphenpartikeln an das Polymer wurde durch Banddatei bestimmt, und (die Ergebnisse) sind relativ zueinander angegeben, worin jedes „+“ eine bessere Adhäsion anzeigt.

Die Zusammensetzungen von Beispielen 1-6 (Bsp. 1-6) und Vergleichsbeispielen 1-4 (Vgl.-Bsp. 1-4) sind in Tabelle 3 gezeigt, zusammen mit ihren gemessenen Eigenschaften. Die Menge jeder Komponente ist in Volumenprozent, basierend auf dem Gesamtvolumen der Zusammensetzung, und summiert sich auf 100,00 Volumenprozent. Tabelle 3

Komponente	Vgl. Bsp. 1	Vgl. Bsp. 2	Vgl. Bsp. 3	Vgl. Bsp. 4	Bsp. 1	Bsp. 2	Bsp. 3	Bsp. 4	Bsp. 5	Bsp. 6
PEI	50,00	80,00	50,00	80,00	50,00	80,00	50,00	20,00	50,00	80,00
PC_sehr _niedrig							50,00
PC_niedrig					50,00	20,00
PC_mittel			50,00	20,00
PC_hoch	50,00	20,00
ITR-PC								80,00	50,00	20,00
Eigenschaften
Mw PC Zusammensetzung	44,5	35,0	42,0	30,5	37,9	21,8	36,4
Mischung MVR, 360°C/5,0 kg	10	16	11,5	15	22	13,5	49	16,8	16,4
Elektrische Leitfähigkeit vor Laserbestrahlung	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
Elektrische Leitfähigkeit nach Laserbestrahlung	150	200	150	200	100	200	100	100	170	190
Spezifische Oberfläche vor Laserbestrahlung	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
Spezifische Oberfläche nach Laserbestrahlung	300	340	280	340	200	340	100	300	250	250
Graphitisierungsgrad vor Laserbestrahlung	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
Graphitisierungsgrad nach Laserbestrahlung	0,74	0,8	0,70	0,80	0,70	0,80	0,70	0,70	0,74	0,77
2D Bande vor Laserbestrahlung	Nein	Nein	Nein	Nein	Nein	Nein	Nein	Nein	Nein	Nein
2D Bande nach Laserbestrahlung	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja
Adhäsion von Graphenpartikeln an Polymer vor Laserbestrahlung	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Adhäsion von Graphenpartikeln an Polymer nach Laserbestrahlung	++	+	++	+	+++	+++	+++	+	+	+

Vergleichsbeispiele 1-4 und Beispiele 1-3 - PEI und PC
Der Effekt von unterschiedlichen PCs auf die Adhäsion von Graphenpartikeln an eine Polymermatrix, die PEI und das PC einschließt, ist in Tabelle 3 zusammengefasst. Insbesondere lieferte PC mit sehr niedriger und niedriger Viskosität eine verbesserte Adhäsion verglichen mit PC von mittlerer oder hoher Viskosität. Desweiteren lieferte die Polymermischung, die PEI und das PC mit niedriger Viskosität einschloss, eine wünschenwerte elektrische Leitfähigkeit nach Laserbestrahlung.
Genauer wurde eine sehr gute Adhäsion mit einer MVR in einem Bereich von 13,5-49 cm³/10 Minuten erhalten.
Beispiele 4-6 - ITR-PC und PEI
SEM Bilder von Beispiel 6 zeigten 3-dimensionale Poren und faserartige Mikrostrukturen mit Dispersion von Graphen-Nanopartikeln auf den Fasern nach Laserbestrahlung (1 und 2). Raman-Spektroskopie bestätigte durch das Vorhandensein von D, G und 2D Peaks (3) die Graphitisierung von Beispiel 6 durch Laserbestrahlung. Der 2D-Peak bei 2700 cm^-1 entspricht einem Einzelschicht-Graphen mit elektrischer Leitfähigkeit um 6000 S/cm.
Mischungen aus ITR-PC und PEI zeigten eine Adhäsion, wobei ebenfalls eine wünschenwerte elektrische Leitfähigkeit nach Laserbestrahlung bereitgestellt wurde.
4 zeigt Atomkraftmikroskopie (AFM) -Bilder einer unmischbaren PEI und PC-Probe nach Laserbestrahlung und einer mischbaren ITR-PC und PEI-Probe nach Laserbestrahlung. Wie in 4 gesehen werden kann, unterscheidet sich die Morphologie der unmischbaren Probe von der der mischbaren Probe. Die Adhäsion der unmischbaren Probe war größer als die Adhäsion der mischbaren Probe.
Diese Offenbarung umfasst weiter die folgenden Aspekte. Aspekt 1. Ein Verfahren zur Bildung eines Polymer/Graphen-Nanokomposits, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen einer Polyetherimid- und einer Polycarbonat-Polymermischung; und Bestrahlen der Polymermischung mit Strahlung umfassend eine Wellenlänge in einem Bereich von 8,3 bis 11 µm, oder 8,3 bis 10,6 µm, um den Polymer/Graphen-Nanokomposit bereitzustellen, worin die Polymermischung eine Schmelzvolumenrate von 1 bis 100 cm³/10 Minuten, vorzugsweise 5 bis 75 cm³/10 Minuten, noch bevorzugter 10 bis 50 cm³/10 Minuten hat, wie bei 360°C/5,0 kg in Übereinstimmung mit ISO 1133 bestimmt.
Aspekt 2. Das Verfahren gemäß Aspekt 1, worin: das Bestrahlen der Polymermischung die Verwendung eines Lasers umfasst, und die Betriebsbedingungen des Lasers umfassen eine Leistung in einem Bereich von 0,1 bis 0,6 W, eine Lasergeschwindigkeit in einem Bereich von 1,7 bis 2,5 cm s^-1, eine Impulsdauer in einem Bereich von 10 bis 30 µs, und eine Auflösung in einem Bereich von 500 bis 1000 ppi.
Aspekt 3. Das Verfahren gemäß Aspekt 2, weiter umfassend das Einstellen einer oder mehrerer der Betriebsbedingungen des Lasers, um eine Eigenschaft des Polymer/Graphen-Nanokomposits einzustellen.
Aspekt 4. Das Verfahren gemäß irgendeinem vorhergehenden Aspekt, worin das Polycarbonat ein Molekulargewicht von 15,000 bis 28,000 Da, vorzugsweise 16,000 bis 27,000 Da, noch bevorzugter 18,000 bis 26,000 Da hat, wie durch Gel-Permeations-Chromatographie gemessen.
Aspekt 5. Das Verfahren gemäß irgendeinem vorhergehenden Aspekt, worin das Polycarbonat ein Polycarbonat-Homopolymer, ein Copolycarbonat, ein Poly(carbonat-ester), ein Poly(carbonatsiloxan), ein Poly(carbonat-ester-siloxan) oder eine Kombination daraus ist.
Aspekt 6. Das Verfahren gemäß irgendeinem vorhergehenden Aspekt, worin das Polycarbonat einen Poly(carbonat-ester), ein Poly(carbonat-siloxan), ein Poly(carbonat-ester-siloxan), vorzugsweise einen Isophthaloyl/Terephthaloyl Resorcinol Poly(carbonat-ester) umfasst.
Aspekt 7. Das Verfahren gemäß irgendeinem der Aspekte 1 bis 5, worin das Polycarbonat ein Homopolycarbonat umfasst, vorzugsweise ein Bisphenol A Homopolycarbonat, noch bevorzugter ein Bisphenol A Homopolycarbonat mit einem Molekulargewicht von 19 bis 22 kiloDalton.
Aspekt 9. Das Verfahren gemäß irgendeinem vorhergehenden Aspekt, worin die Polymermischung Folgendes umfasst: das Polyetherimid in einer Menge von 10 bis 90 Volumenprozent; und das Polycarbonat in einer Menge von 90 bis 10 Volumenprozent, jeweils basierend auf einem Gesamtvolumen der Polymermischung.
Aspekt 10. Das Verfahren gemäß irgendeinem vorhergehenden Aspekt, worin die Polymermischung mischbar ist.
Aspekt 11. Das Verfahren gemäß irgendeinem vorhergehenden Aspekt, worin die Polymermischung eine Trübung von weniger als 15% hat, gemessen gemäß ASTM D1003-00 unter Verwendung des Farbraums CIE1931 (Leuchtmittel C und ein 2° Observer) bei einer Probendicke von 2,5 mm.
Aspekt 12. Das Verfahren gemäß irgendeinem vorhergehenden Aspekt, worin der Polymer/Graphen-Nanokomposit eine elektrische Leitfähigkeit von 10 bis 1000 S/m hat, gemessen gemäß ASTM 257-75.
Aspekt 13. Das Verfahren gemäß irgendeinem vorhergehenden Aspekt, worin der Polymer/Graphen-Nanokomposit einen Graphitisierungsgrad von 0,5 bis 2 hat, gemessen gemäß ISO TC 201 (chemische Oberflächenanalyse) und weiter gemäß dem Versailles Projekt über fortgeschrittene Werkstoffe und Normen durch VAMAS TWA41-Graphen und VAMAS TWA42-Raman.
Aspekt 14. Das Verfahren gemäß irgendeinem vorhergehenden Aspekt, worin der Polymer/Graphen-Nanokomposit einen größeren Adhäsionsgrad hat verglichen mit einer zweiten Polymermischung umfassend das selbe Polyetherimid und Polycarbonat in derselben Menge, wobei die zweite Polymermischung eine Schmelzvolumenrate von größer als 100 cm³/10 hat, wie bestimmt bei 360°C/5,0 kg in Übereinstimmung mit ISO 1133, wobei die zweite Polymermischung nicht mit Strahlung umfassend eine Wellenlänge in einem Bereich von 8,3 bis 11 µm, oder 8,3 bis 10,6 µm, bestrahlt wurde.
Aspekt 15. Ein Polymer/Graphen-Nanokomposit gebildet durch das Verfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Aspekte.
Aspekt 16. Ein Polymer/Graphen-Nanokomposit umfassend eine Mischung umfassend ein Polyetherimid und ein Polycarbonat; und von Polymer abgeleitetes Graphen.
Aspekt 17. Der Polymer/Graphen-Nanokomposit von Aspekt 15 oder Aspekt 16, worin der Polymer/Graphen-Nanokomposit eine elektrische Leitfähigkeit von 10 bis 1000 S/m hat, gemessen gemäß ASTM 257-75.
Aspekt 18. Ein Artikel umfassend den Polymer/Graphen-Nanokomposit von Aspekt 16 oder Aspekt 17.
Die Zusammensetzungen, Verfahren und Artikel können alternativ umfassen, bestehen aus oder im Wesentlichen bestehen aus jeglichen geeigneten Materialien, Schritten oder Komponenten, die hierin offenbart sind. Die Zusammensetzungen, Verfahren und Artikel können zusätzlich, oder alternativ, so formuliert sein, dass sie frei sind von, oder im Wesentlichen frei sind von jeglichen Materialien (oder Spezies), Schritten oder Komponenten, die ansonsten nicht notwendig sind für das Erreichen der Funktion oder der Zielvorgaben der Zusammensetzungen, Verfahren und Artikel.
Alle hierin offenbarten Bereiche sind einschließlich der Endpunkte, und die Endpunkte sind unabhängig miteinander kombinierbar (zum Beispiel: Bereiche von „bis zu 25 Gewichts%, oder genauer 5 Gewichts% bis 20 Gewichts%“ ist einschließlich der Endpunkte und aller Zwischenwerte der Bereiche von „5 Gewichts% bis 25 Gewichts%“ etc.). „Eine Kombination“ ist einschließlich Mischungen, Gemischen, Legierungen, Reaktionsprokukten und dergleichen. Der Ausdruck „eine Kombination daraus“ in Bezug auf eine Liste von Alternativen ist offen, das heißt er schließt mindestens eine der gelisteten Alternativen ein, wahlweise mit einer ähnlichen Alternative, die nicht aufgelistet ist. Die Ausdrücke „ein“ und „einer“ und „der“ bedeuten keine Einschränkung der Menge, und sollen so ausgelegt werden, dass sie sowohl den Singular als auch den Plural abdecken, so lange nicht hierin anderweitig angegeben oder es klar im Widerspruch zum Kontext steht. „Oder“ bedeutet „und/oder“ solange nicht klar anderweitig angegeben. Eine Bezugnahme durch die Beschreibung hindurch auf „einige Ausführungsformen“, „eine Ausführungsform“, usw., bedeutet, dass ein spezielles Element, das im Zusammenhang mit der Ausführungsform beschrieben ist, in mindestens einer hierin beschriebenen Ausführungsform eingeschlossen ist, und kann in anderen Ausführungsformen vorhanden sein oder nicht. Zusätzlich soll verstanden werden, dass die beschriebenen Elemente in jeder geeigneten Form in den verschiedenen Ausführungsformen kombiniert werden können.
So lange hierin nichts Gegenteiliges aufgeführt ist, sind alle Teststandards die neuesten Standards beim Einreichungsdatum dieser Anmeldung, oder, wenn eine Priorität beansprucht ist, beim Einreichungsdatum der frühesten Prioritätsanmeldung, in welcher der Teststandard vorkommt.
So lange nicht anderweitig definiert, haben technische und wissenschaftliche Ausdrücke, die hierin verwendet werden, dieselbe Bedeutung wie allgemein von jemandem verstanden wird, der in dem Fachgebiet, zu welchem diese Anmeldung gehört, bewandert ist. Alle zitierten Patente, Patentanmeldungen, und anderen Bezugnahmen sind hierin durch die Bezugnahme in ihrer Gesamtheit eingeschlossen. Allerdings hat, wenn ein Ausdruck in der vorliegenden Anmeldung einem Ausdruck in der eingeschlossenen Referenz widerspricht oder damit in Konflikt steht, der Ausdruck aus der vorliegenden Anmeldung Vorrang über den in Konflikt stehenden Ausdruck aus der eingeschlossenen Referenz.
Während bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurden, können sich Alternativen, Modifikationen, Variationen, Verbesserungen und wesentliche Äquivalente, die derzeit unvorhergesehen sind oder sein können, für Anmelder oder andere, die in dem Fachgebiet bewandert sind, ergeben. Dementsprechend sollen die angehängten Ansprüche, wie eingereicht und wie sie verbessert werden können, alle solche Alternativen, Modifikationen, Variationen, Verbesserungen und wesentlichen Äquivalente einschließen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2013/175448 A1 [0021]
US 2014/0295363 [0021]
WO 2014/072923 [0021]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 1133 [0003, 0056]

Claims

Ein Verfahren zur Bildung eines Polymer/Graphen-Nanokomposits, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen einer Polymermischung umfassend ein Polyetherimid und ein Polycarbonat; und Bestrahlen der Polymermischung mit Strahlung umfassend eine Wellenlänge in einem Bereich von 8,3 bis 11 µm, um den Polymer/Graphen-Nanokomposit bereitzustellen, worin die Polymermischung eine Schmelzvolumenrate von 1 bis 100 cm³/10 Minuten, vorzugsweise 5 bis 75 cm³/10 Minuten, bevorzugter 10 bis 50 cm³/10 Minuten hat, wie bei 360°C/5,0 kg in Übereinstimmung mit ISO 1133 bestimmt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das Bestrahlen der Polymermischung die Verwendung eines Lasers umfasst, und Betriebsbedingungen des Lasers umfassen eine Leistung in einem Bereich von 0,1 bis 0,6 W, eine Lasergeschwindigkeit in einem Bereich von 1,7 bis 2,5 cm s^-1, eine Impulsdauer in einem Bereich von 10 bis 30 µs und eine Auflösung in einem Bereich von 500 bis 1000 ppi.
Das Verfahren gemäß Anspruch 2, weiter umfassend das Einstellen einer oder mehrerer der Betriebsbedingungen des Lasers.
Das Verfahren gemäß irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin das Polycarbonat ein Polycarbonat Homopolymer, ein Copolycarbonat, ein Poly(carbonat-ester), ein Poly(carbonatsiloxan), ein Poly(carbonat-ester-siloxan), oder eine Kombination daraus ist.
Das Verfahren gemäß irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin das Polycarbonat einen Poly(carbonat-ester) umfasst, vorzugsweise einen Isophthaloyl/Terephthaloyl Resorcinol Poly(carbonat-ester).
Das Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1-3, worin das Polycarbonat ein Homopolycarbonat umfasst, vorzugsweise ein Bisphenol A Homopolycarbonat, bevorzugter ein Bisphenol A Homopolycarbonat mit einem Molekulargewicht von 19,000 bis 22,000 Dalton, wie bestimmt durch Gel-Permeations-Chromatographie.
Das Verfahren gemäß irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin die Polymermischung Folgendes umfasst: das Polyetherimid in einer Menge von 10 bis 90 Volumenprozent; und das Polycarbonat in einer Menge von 90 bis 10 Volumenprozent, jeweils basierend auf einem Gesamtvolumen der Polymermischung.
Das Verfahren gemäß irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin die Polymermischung mischbar ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 6, worin die Polymermischung unmischbar ist.
Das Verfahren gemäß irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin die Polymermischung eine Trübung von weniger als 15% hat, gemessen gemäß ASTM D1003-00 unter Verwendung des Farbraums CIE1931 (Leuchtmittel C und einem 2° Observer) bei einer Probendicke von 2,5 mm.
Das Verfahren gemäß irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin der Polymer/Graphen-Nanokomposit eine elektrische Leitfähigkeit von 10 bis 1000 S/m hat, gemessen gemäß ASTM 257-75.
Das Verfahren gemäß irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin der Polymer/Graphen-Nanokomposit einen Graphitisierungsgrad von 0,5 bis 2 hat, gemessen gemäß ISO TC 201 (chemische Oberflächenanalyse) und weiter gemäß dem Versailles Projekt über fortgeschrittene Werkstoffe und Normen durch VAMAS TWA41 -Graphen und VAMAS TWA42 -Raman.
Ein Polymer/Graphen-Nanokomposit gebildet durch das Verfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche.
Ein Polymer/Graphen-Nanokomposit, der Folgendes umfasst: ein Polymer umfassend ein Polyetherimid und ein Polycarbonat; und von Polymer abgeleitetes Graphen; vorzugsweise worin der Polymer/Graphen-Nanokomposit eine elektrische Leitfähigkeit von 10 bis 1000 S/m hat, gemessen gemäß ASTM 257-75.
Ein Artikel umfassend den Polymer/Graphen-Nanokomposit gemäß Anspruch 13 oder Anspruch 14.