DE2752110A1 - Stabile elektrete aus polymeren vom styroltyp - Google Patents
Stabile elektrete aus polymeren vom styroltypInfo
- Publication number
- DE2752110A1 DE2752110A1 DE19772752110 DE2752110A DE2752110A1 DE 2752110 A1 DE2752110 A1 DE 2752110A1 DE 19772752110 DE19772752110 DE 19772752110 DE 2752110 A DE2752110 A DE 2752110A DE 2752110 A1 DE2752110 A1 DE 2752110A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- electrets
- styrene
- electret
- polystyrene
- nsv
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 43
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims description 38
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 47
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 47
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 19
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 9
- DXIJHCSGLOHNES-UHFFFAOYSA-N 3,3-dimethylbut-1-enylbenzene Chemical compound CC(C)(C)C=CC1=CC=CC=C1 DXIJHCSGLOHNES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 claims description 8
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims description 8
- HJWLCRVIBGQPNF-UHFFFAOYSA-N prop-2-enylbenzene Chemical compound C=CCC1=CC=CC=C1 HJWLCRVIBGQPNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 5
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 57
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 8
- 229920002102 polyvinyl toluene Polymers 0.000 description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 6
- -1 QU-Methylstyifcl Substances 0.000 description 5
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920006356 Teflon™ FEP Polymers 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 3
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 3
- KTZVZZJJVJQZHV-UHFFFAOYSA-N 1-chloro-4-ethenylbenzene Chemical compound ClC1=CC=C(C=C)C=C1 KTZVZZJJVJQZHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KWHSBYQFELZKKS-UHFFFAOYSA-N 1-ethenyl-4-iodobenzene Chemical compound IC1=CC=C(C=C)C=C1 KWHSBYQFELZKKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 2
- STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N tributyl phosphate Chemical compound CCCCOP(=O)(OCCCC)OCCCC STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QOQNJVLFFRMJTQ-UHFFFAOYSA-N trioctyl phosphite Chemical compound CCCCCCCCOP(OCCCCCCCC)OCCCCCCCC QOQNJVLFFRMJTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YEVQZPWSVWZAOB-UHFFFAOYSA-N 2-(bromomethyl)-1-iodo-4-(trifluoromethyl)benzene Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=C(I)C(CBr)=C1 YEVQZPWSVWZAOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OZPOYKXYJOHGCW-UHFFFAOYSA-N 2-iodoethenylbenzene Chemical compound IC=CC1=CC=CC=C1 OZPOYKXYJOHGCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JLBJTVDPSNHSKJ-UHFFFAOYSA-N 4-Methylstyrene Chemical compound CC1=CC=C(C=C)C=C1 JLBJTVDPSNHSKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229920006328 Styrofoam Polymers 0.000 description 1
- 229940037003 alum Drugs 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000003849 aromatic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- MPMBRWOOISTHJV-UHFFFAOYSA-N but-1-enylbenzene Chemical compound CCC=CC1=CC=CC=C1 MPMBRWOOISTHJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BFPSDSIWYFKGBC-UHFFFAOYSA-N chlorotrianisene Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1C(Cl)=C(C=1C=CC(OC)=CC=1)C1=CC=C(OC)C=C1 BFPSDSIWYFKGBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002939 deleterious effect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L disodium hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000397 disodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019800 disodium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 1
- 238000007720 emulsion polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N hexafluoropropylene Chemical group FC(F)=C(F)C(F)(F)F HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical group II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920009441 perflouroethylene propylene Polymers 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229920001596 poly (chlorostyrenes) Polymers 0.000 description 1
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- FITUHHPILMJZMP-UHFFFAOYSA-N styrene;sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O.C=CC1=CC=CC=C1 FITUHHPILMJZMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008261 styrofoam Substances 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- NLDYACGHTUPAQU-UHFFFAOYSA-N tetracyanoethylene Chemical group N#CC(C#N)=C(C#N)C#N NLDYACGHTUPAQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G7/00—Capacitors in which the capacitance is varied by non-mechanical means; Processes of their manufacture
- H01G7/02—Electrets, i.e. having a permanently-polarised dielectric
- H01G7/021—Electrets, i.e. having a permanently-polarised dielectric having an organic dielectric
- H01G7/023—Electrets, i.e. having a permanently-polarised dielectric having an organic dielectric of macromolecular compounds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
Description
27521
Dipl.-Ing. H. Tiedtke Dipl.-Chem. G. Bühling
Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. P. Grupe
Bavariaring 4, Postfach 20 24 8000 München 2
Tel.: (0 89) 53 96 Telex: 5-24845 tipat cable: Germaniapatent München
22.November 19 77
B 8520
case F.5225 CAN
Uniroyal Limited
Don Mills,Ontario,Kanada
Don Mills,Ontario,Kanada
Stabile Elektrete aus Polymeren vom Styroltyp
Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektret, der aus einem Polymer vom Styroltyp hergestellt wird.
Ein Elektret karn als ein permanent polarisiertes, dielektrisches Material definiert werden. Ein Elektret kann
genauer als ein dielektrisches Material beschrieben werden, das einem elektrostatischen Feld ausgesetzt wurde, dessen Intensität
dazu ausreichte, in dem Material eine innere Restpolarisation zu erzeugen, die fortbesteht wenn das Feld entfernt
wird. Ein Elektret kann als das elektrostatische Analogon eines Permanentmagneten betrachtet werden.
R09821 / 1 01fl
XI/13
'lib'; ! IU
- 4 - B 8520
Ks war .schon bekannt, daß man Elekt.ret.e au:;
versclii edenen Polymeren, darunter aus Polystyrol, herstellen
kann.
Hnvort ei lliaf t erwei se waren bekannte, aus Polystyrol
bestehende Kiektreto unter Umgebungsbedingungen, insbesondere
bej hoher Feuchtigkeit, nicht stabil.
Krfindungsgemäß wurde nun unerwarteterweise gefunden,
daß man aus einem Polymer vom Styroltyp, ausgewählt aus Homopolymeren von Styrol, Vinyltoluol oder t-Butylstyrol
und aus Copolymeren der vorstehend beschriebenen Monomere, wobei das Polymer einen spezifischen Durchgangswiderstand von
mindestens K) 'Ji-cw und eine Glasumwandlungstemperatur höher
als 500C hat und nicht mehr als 1 Gew.-% an Verunreinigungen
in Form von Elektronendonatoren und nicht mehr als
0,5 Gew.-% an Verunreinigungen in Form von Elektronenakzeptoren enthält, einen stabilen Elektret herstellen kann. Der erfindungsgemäße
Elektret ist durch die Fähigkeit gekennzeichnet, minde-
stens 75 % seiner anfänglichen Ladung beizubehalten, nachdem man ihn 100 Tage lang bei einer relativen Feuchtigkeit von
100 % einer Temperatur von 50 C ausgesetzt hat.
Ein für die erfindungsgemäße Verwendung geeignetes
Polymer vom Styroltyp kann durch Polymerisation (worin beschreibungsgemäß
auch die Copolymerisation eingeschlosen ist) mindestens eines der Monomere Styrol, Vinyltoluol oder t-Butylstyrol
nach bekannten Verfahren, vorzugsweise durch eine mittels freier Radikale initiierte Emulsionspolymerisation hergestellt
werden.
Für den erfindungsgemäßen Anwendungszweck wird das Polymer gereinigt, indem man es in einem hochreinen Lösungsmittel
wie z.B.analysenreinem Benzol oder Chloroform auflöst,
wobei man anschließend filtriert und das Polymer mittels eines nicht als Lösungsmittel wirkenden Mediums (z.B. Methanol)
809821/1018
27υ21 10
- 5 - B 8520
ausfällt und dann trocknet. Falls erwünscht, kann diese Reinigungsbehandlung
mehr als einmal wiederholt werden. Die Behandlung ergibt ein Polymer, das im wesentlichen frei von Verunreinigungen
ist, die, v/ie erfindunqsgemäß festoestellt wurde, für
die Stabilität der aus solchen Polymeren von Styroltyp hergestellten
Elektrete in hohem Maße schädlich sind. So wurde erfindungsgemäß gefunden, daß Verunreinigungen mit Elektronenakzeptor-Eigenschaften
zu einer schnellen Ladungsabnahme in einem aus dem Polymer vom Styroltyp hergestellten Elektret
führen, während Verunreinigungen mit Elektronendonator-Eigenschaften einen geringeren Effekt haben. Erfindungsgemäß fand
man ., daß Polystyrol-Elektrete gegenüber so Lehen Verunreinigungen
empfindlicher sind als Poly-Vinyltoluol-Elektrete,
die wiederum empfindlicher sind als Poly-t-ButyLstyrol-Elektrete.
Als ein Ergebnis der erfindungsgemäßen Untersuchungen
wird die Ansicht vertreten, daß Verunreinigungen wie restliche
Monomere, QU-Methylstyifcl , aromatische Lösungsmittel, Anthracen
und insbesondere polarisierbare Gruppen wie Jod, Brom usw. sowie Tetracyanäthyien, Tributylphosphat und ähnliche Verunreinigungen
für die Stabilität der aus Polymeren vom Styroltyp hergestellten Elektrete schädlich sind. Die erfindungsgemäß
zur Herstellung stabiler Elektrete verwendeten I^olymere vom
Styroltyp enthalten demzufolge nicht mehr als 1 Gew.-% an Verunreinigungen in Form von Elektronendonatoren und nicht mehr
als 0,5 Gew.-% an Verunreinigungen in Form von Elektronenakzeptoren.
Die aus solchen Polymeren vom Styroltyp hergestellten Elektrete sind überraschenderweise in der Lage, 75 % oder mehr
ihrer anfänglichen Ladung beizubehalten, nachdem man sie 100 Tage lang in einer Atmosphäre mit 1OO % relativer Feuchtigkeit
bei einer Temperatur von 50 C gealtert hat. Unter solchen Alterungsbedingungen würden schon bekannte Polystyrol-Elektrete
nur 10 % oder weniger ihrer ursprünglichen Ladung beibehalten.
Zur Umwandlung in einen Elektret wird das Polymer vom Styroltyp im allgemeinen in Form einer Folie oder Platte (mit
609821/1018
- 6 - I! 8520
einer Dicke von z.U. 25,1 um bis 2,54 cm) heranqezoqeii. Der
ELektret kann nach bekannten Verfahren zur Aufladung oder Polar Lsierung von L'Lek treten gebiLdet werden. So· kann der
Elektret durch Einführung von rjeladenen Teilchen aufgeladen
werden (UauinLadungsb ί !dung durch Injektion). Dabei wird
(bei Raumtemperatur oder bei einer erhöhten Temperatur unterhalb der ErweichuiKjstoiijoratur der, Polymers) an die
Platte unter Bildung eines ionisierten Plasmas eine Hochspannung angelegt, wodurch unter der Einwirkung des eiektrischen
IQ Feldes eine Ladung eingeführt wird, Anschließend wird das
Feld entfernt (nach Abkühlung auf Raumtemperatur, falls eine erhöhte Temperatur angewendet wurde), wodurch ein Raumladungs-Homoelektret
gebiLdet wird, der aus dem vorstehend beschriebenen Poiymer vom StyroLtyp besteht. Unter dem Begriff " Flomoe lektre t"
ist ein Elektret zu verstehen, bei dem die Oberfläche, die der positiven Elektrode gegenüberliegt, eine positive Ladung ausbildet
und bei dem die Oberfläche, die der negativen Elektrode
gegenüberliegt, eine negative Ladung ausbildet. Hei einem
HeteroeLektret mit orientierten Dipolen oder bei einem Heteroelektret
mit innerer RaumLadung giLt das Gegenteil.
Ein erfindungsgemäß anwendbares Polystyrol kann unter
Verwendung der nachstehend beschriebenen Emu IsionspolymerisatLons-
rezeptur hergestellt werden:
25
25
DestandteiIe GewichtsteiLe
Wasser Kaliumpersulfat
Natriumhydrocjenphosphat 30 Natriumiaurylsulfat
Styrol
Die Polymerisation kann bewirkt werden, Indem man die
wässrige Emulsion unter Stickstoff in einem geschlossenen Reaktionsbehälter rührt, zuerst 2 h lang bei 70°C und dann
| 100 | 05 |
| 0, | 05 |
| 0, | 00 |
| I, | |
| 50 |
809821 /10 18
27521
- 7 - Ii 8520
2 h lang bei 95 C. Der auf diese Weise hercjestel 1 te Polystyrol!
at ox wird durch Zugabe von Alaunlösung und Kochen des resultierenden Gemische gefällt. Polystyrol wird durch
Filtrieren abgetrennt, gewaschen und bei 60 C im Vakuum in einem Ofen getrocknet. Dieses Polystyrol hat eine Grenzviskosität
von 2,2 dl/g (in Toluol bei 300C gemessen).
Das sich ergebende Polystyrol hat typischerweise die
nachstehend angegebenen Durchschnittseigenschaften: Dichte:
1,O7, Zugfestigkeit: 62,1 MNm , Bruchdehnung: 1,8 %, Biege-
-2
festigkeit: 75,8 MNm , spezifischer Durchgangswiderstand:
festigkeit: 75,8 MNm , spezifischer Durchgangswiderstand:
10 ii...cm und Glasumwandlungstemperatur (Tg): 1000C. Bei
dieser Herstellungsstufe kann aus dem Polystyrol kein Elektret mit zufriedenstellender Stabilität (Fähigkeit, eine Ladung
unter verschiedenen atmosphärischen Bedingungen über eine lange Zeitperiode beizubehalten) hergestellt werden. Für den erfindungsgemäßen
Anwendungszweck und um einen stabilen Elektret zu erhalten, muß daher das Polystyrol, wie in der vorliegenden
Beschreibung erläutert, besonders gereinigt werden, um Verunreinigungen, insbesondere in Form von Elektronenakzeptoren,
zu entfernen. In der gleichen Weise können Poly-Vinyltoluol,
J:Poly-t-Butylstyrol und Copolymere von 2 oder mehr aus Styrol,
Vinyltoluol oder t-Butylstyrol ausgewählten Monomeren zur Verwendung
als Polymere vom Styroltyp für die erfindungsgemäße Herstellung von Elektreten bereitet werden. Aus den beschriebenen
Styrolpolymeren können nach bekannten Verfahren, wie z.B. durch Formpressen, Folien oder Platten zur Herstellung von
Elektreten geformt werden.
Um einen Elektret herzustellen, kann die Folie aus einem Polymer vom Styroltyp z.B.unter Bildungeines Quadrats (57,2
mm χ 57,2 mm) geschnitten und auf einer 5 mir. dicken Glasplatte
befestigt werden. Die Glasplatte wird auf eine geerdete Metallplatte gelegt, wobei sich die Polystyrolfolie oben befindet.
Eine andere, 5 mm dicke Glasplatte wird auf die Polystyrolfolie gelegt. Diese zweite Glasplatte ist an ihrer Oberseite
809821/1018
- 8 - B 8520
mit einer Schicht aus aufgedampftem Aluminium versehen, die
mit dem negativen Pol einer Gleichstromquelle verbunden wird. Eine Aufladungsspannung von 30 kV wird bei Raumtemperatur 1 min
lang angelegt. Der Elektret wird, nachdem er auf diese Weise aufgeladen wurde, zur Entfernung von überschüssiger Ladung mit
einer Aluminiumfolie umwickelt. Die tatsächliche, in stabiler Weise verbleibende'Ladung kann dann nach bekannten Verfahren
gemessen und berechnet werden, wobei diese Verfahren auf der Tatsache beruhen, daß die Ladungen in dem Elektret außerhalb
des Elektreten ein elektrisches Feld erzeugen, das durch die Begriffe "äquivalente Oberflächenladung" oder "scheinbare
Oberflächenladungsdichte" gekennzeichnet werden kann. Die Meßmethoden,
die man anwendet, beruhen meistens auf dem Prinzip der Induktion, obwohl auch andere Methoden, z.B. unter Verwendung
einer Torsionswaage und verwandter Geräte zur Kraftmessung, angewendet werden können, um die Kraft zu bestimmen,
die zwischen dem Elektret und einer Elektrode wirkt.
Die scheinbare Oberflächenladungsdichte des Elektreten
kann gemessen werden, indem man den Elektret zwischen eine feststehende Elektrode und eine Elektrode, die im Oberflächenfeld
des Elektreten rotiert (eine Zerhacker-Elektrode) bringt, wodurch ein Wechselstromsignal erzeugt wird. Dann wird zwischen
der rotierenden und der feststehenden Elektrode eine Vorspannung angelegt, die dazu ausreicht, das Ausgangssignal
auf Null zu bringen. Die scheinbare Oberflächenladungsdichte in A.s.cm ist gleich
KEV
30 ~ '
worin K die relative Dielektrizitätskonstante des Elektret-
materials (2,5 für Polystyrol), E die Dielektrizitätskonstante
des Vakuums [8,854 χ 10~14 (A.s )/(V.cm)J, V die außen angelegte
Vorspannung für das Nullsignal und d die Dicke der Folie in cm bedeutet. Für einen gegebenen Elektret sind K,
E und d konstant, wodurch die scheinbare Oberflächenladungsdichte direkt proportional zu V, der Vorspannung für
809821 /1018
27521 IO
- 9 - B 8520
1 das Nullsignal, wird.
Die Stabilität des Elektreten kann bewertet v/erden, indem man an Elektreten, die über den Versuchszeitraum verschiedenen
Umgebungsbedingungen ausgesetzt worden sind, innerhalb eines Zeitabschnitts wiederholt die scheinbare Oberflächenladungsdichte
(oder einfach die
Vorspannung für das Nullsignal, die, wie vorstehend beschrieben, der scheinbaren Oberflächenladungsdichte proportional
ist) bestimmt. Auf diese Weise kann, wie nachstehend in den Beispielen erläutert, die Fähigkeit des Elektreten, bei Raumtemperatur
und bei erhöhter Temperatur und unter der Bedingung einer niedrigen und einer hohen Feuchtigkeit über einen langen
Zeitabschnitt eine Ladung beizubehalten, festgestellt werden.
Überraschenderweise wurde.gefunden K daß die erfindungsgemäß
aus besonders gereinigten Polymeren vom Styroltvp hergestellten Elektrete unter sehr verschiedenen Temperatur-und
Feuchtigkeitsbedingungen stabil sind. Die erfindungsgemäßen Elektrete zeigen eine Stabilität, die der Stabilität der gut
bekannten Polyfluorolefinelektrete sehr ähnlich ist, wobei die
erfindungsgemäßen Elektrete, die zur Gänze aus den vorstehend beschriebenen Polymeren bestehen, zusätzlich die Vorteile
niedriger Kosten, einer einfachen Herstellungsweise und nützlicher, mechanischer Eigenschaften, insbesondere der Festigkeit, haben,
was die erfindungsgemäßen Elektrete vielseitiger als die gegenwärtig verwendeten Elektrete macht.
Es ist nicht notwendig,die Elektrete auf andere Polymere
zu laminieren, und sie finden Anwendungen in elektroakustischen Vorrichtungen, wie z.B. in Mikrofonen, Kopfhörern und Lautsprechern,
bei der Kontrolle von Staubteilchen, in Generatoren für elektrostatische Hochspannung, in elektrostatischen Aufzeichnungsgeräten
und für andere Anwendungszwecke. 35
809821 /1918
- 10 - B 8520
Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele näher erläutert.
Polystyrol wird unter Anwendung der Emulsionspolymerisa-
tionsrezeptur und des Polymerisationsverfahrens, die vorstehend beschrieben sind, hergestellt. Die durch das Polymerisationsverfahren
erhaltenen, getrockneten Polystyrolkrümel werden sorgfältig gereinigt, wie nachstehend beschrieben: Das
Polystyrol wird unter Bildung einer 5 %igen Lösung (auf das Gewicht bezogen) in analysenreinem Benzol aufgelöst, die dann
unter Druck filtriert wird. Dann wird das Polystyrol durch langsame Zugabe der Lösung zu heftig gerührtem Methanol aus
der Benzollösung ausgefällt. Die ausgefällten Polystyrolteilchen werden bei 100°C 5 h lang in einem Vakuumofen getrock
net und dann unter Bildung von etwa 380 ^Um dicken Folien bei
150 C und unter einem D
presse zusammengepreßt.
presse zusammengepreßt.
150 C und unter einem Druck von 6,89 MNm in einer Labor-
Aus der wie vorstehend beschrieben erhaltenen . PoIystyrolfolie
wurde eine Anzahl von Probeelektreten hergestellt.
Die anfängliche scheinbare Oberflächenladungsdichte (durch die Vorspannung für das Nullsignal, nachstehend als
Nullsignal-Vorspannung bezeichnet, ausgedrückt) wurde wie vorstehend beschrieben an den Elektreten bestimmt, und dann
wurden die Probeelektrete wie in Tabelle 1 angegeben, über Zeitabschnitte bis zu 300 Tagen verschiedenen atmosphärischen
Bedingungen unterworfen, wobei die Messungen der Nullsignal-
30 Vorspannung in Intervallen wie in Tabelle 1 angegeben
wiederholt wurden, um unter verschiedenen Bedingungen die Eigenschaften
der Polystyrolelektrete bezüglich der Ladungsabnahme zu bestimmen. Die in Tabelle 1 angegebenen Ergebnisse stellen
den Durchschnitt von 5 Proben dar. Die Ergebnisse zeigen die
35 bemerkenswerte Stabilität der erfindungsgemäßen Polystyrolelektrete
sogar unter feuchten Bedingungen und bei erhöhter
80982 1 / 1 Π 1 9
- 11 - B 8520
Temperatur. Im Gegensatz dazu würde ein aus dem gleichen Polystyrol
ohne jede Reinigungsbehandlung hergestellter Elektret
bei 50°C und bei einer relativen Feuchtigkeit von 100 % innerhalb von wenigen Tagen 90 % seiner Ladung verlieren, wobei das gleiche auch für Elektrete gelten würde, die ohne jede
Reinigung aus Polystyrol von handelsüblichem Reinheitsgrad
hergestellt wurden.
bei 50°C und bei einer relativen Feuchtigkeit von 100 % innerhalb von wenigen Tagen 90 % seiner Ladung verlieren, wobei das gleiche auch für Elektrete gelten würde, die ohne jede
Reinigung aus Polystyrol von handelsüblichem Reinheitsgrad
hergestellt wurden.
809821/1018
50°C/100% relative Feuchtigkeit
RV
1,00 0,95 0,93 0,90 0,82 0,80
| Zeit | Raumtemperatur | NSV | RV | Raumtemperatur | RV | 50°C/1 | |
| (Tage) | Trocken | (Volt) | 100 % relative Feuchtigkeit | ||||
| 1380 | 1,00 | NSV | 1,00 | NSV | |||
| 1350 | 0,98 | (Volt) | 0,97 | (Volt) | |||
| m | 0 | 1300 | 0,94 | 1400 | 0,95 | 1360 | |
| O | 3 | 1370 | 0,99 | 1360 | 0,96 | 1290 | |
| CO | 10 | 1370 | 0,99 | 1330 | 0,90 | 1260 | |
| CD | 24 | 1310 | 0,95 | 1350 | 0,81 | 1230 | |
| ISi | 48 | - | 1260 | 0,71 | 1110 | ||
| —* | 123 | 1130 | 1080 | ||||
| 300 | 1000 | - |
* Unter Verwendung von analysenreinem Benzol gereinigt
NSV = Nullsignal-Vorspannung
NSV = Nullsignal-Vorspannung
RV = Relatives Verhältnis, auf die Zeit 0 bezogen
CO LTI
- 13 - B 8520
Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch wurde zur Reinigung
des Polystyrols anstelle des analysenreinen Benzols Benzol in handelsüblicher Reinheit als Lösungsmittel verwendet. Die Eigenschaften
in bezug
auf die Ladungsabnahme sind sehr viel schlechter, wie in Tabelle gezeigt wird.Wie in der rechten Hälfte der Tabelle 2 gezeigt wird, steigt durch die Wiederholung des Fällungsverfahrens mit Benzol in handelsüblicher Reinheit die Geschwindigkeit der Ladungsabnahme nur an. Es wird angenommen,daß der schädliche Effekt der Verwendung von Benzol in handelsüblicher Reinheit möglicherweise auf bestimmte Verunreinigungen im handelsüblichen Benzol zurückzuführen ist. So kann handelsübliches Benzol, das in mit einem organischen Kunststoff ausgekleideten Behältern aufbewahrt wird, ein Gemisch aus Trioctylphosphit und Trioctylphosphat enthalten. Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß solche Verunreinigungen einen schädlichen Effekt haben. Die Elektrete von Tabelle 2 gehören demnach nicht zu den ejrfindungsgemäßen Elektreten.
20
auf die Ladungsabnahme sind sehr viel schlechter, wie in Tabelle gezeigt wird.Wie in der rechten Hälfte der Tabelle 2 gezeigt wird, steigt durch die Wiederholung des Fällungsverfahrens mit Benzol in handelsüblicher Reinheit die Geschwindigkeit der Ladungsabnahme nur an. Es wird angenommen,daß der schädliche Effekt der Verwendung von Benzol in handelsüblicher Reinheit möglicherweise auf bestimmte Verunreinigungen im handelsüblichen Benzol zurückzuführen ist. So kann handelsübliches Benzol, das in mit einem organischen Kunststoff ausgekleideten Behältern aufbewahrt wird, ein Gemisch aus Trioctylphosphit und Trioctylphosphat enthalten. Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß solche Verunreinigungen einen schädlichen Effekt haben. Die Elektrete von Tabelle 2 gehören demnach nicht zu den ejrfindungsgemäßen Elektreten.
20
809821/1018
Zeit
(Tage)
(Tage)
| GO | O |
| O | 2 |
| CO | 8 |
| OO | 29 |
| ro | 38 |
| —* | 77 |
| 4 | |
| O | * |
| CD | |
Polystyrolelektrete*, Verhalten bezüglich der Ladungsabnahme
Einmal ausgefällt 50°C/Trocken 50°C/100%
relative Feuchtigkeit
Zeit (Tage) Dreimal ausgefällt
50°C/Trocken 50°C/100%
50°C/Trocken 50°C/100%
relative Feuchtigkeit
NSV
(Volt)
(Volt)
1550
1550
1510
1410
1390
1310
1550
1510
1410
1390
1310
RV
1,00 1,00 0,98 0,91 0,90 0,85
NSV (Volt)
1660 1140
890
740
730
680
RV
1,00 0,70 0,54 0,45 0,44 0,41
19 33 47
| MSV | RV | NSV | RV |
| (Volt) | (Volt) | ||
| 1640 | 1,00 | 1650 | 1,00 |
| 1700 | 1,04 | 330 | 0,20 |
| 1350 | 0,82 | 250 | 0,15 |
| 1280 | 0,78 | 190 | 0,11 |
| 1240 | 0,75 | - | - |
| 1190 | 0,73 | - | - |
Unter Verwendung von handelsüblichem Benzol gereinigt NSV = Nullsignal-Vorspannung
RV = Relatives Verhältnis, auf die Zeit 0 bezogen
27521
- 15 - B 8520
In diesem Beispiel wird der Effekt gezeigt, den verschiedene Verunreinigungen in Form von Elektronendonatoren
und Elektronenakzeptoren auf den Polystyrolelektret haben. Um
den Effekt zu demonstrieren, wird die Verunreinigung bis zu einem Gehalt von 1 * bis 2 % zu Polystyrol hinzugegeben,
das vorher, wie vorstehend beschrieben, unter Verwendung von handelsüblichem Chloroform als Lösungsmittel gereinigt
worden war. Die benötigte Menge des Fremdstoffs wird in einem großen Volumen eines analysenreinen Lösungsmittels
(Methanol oder Aceton) aufgelöst und unter Bildung eines Breis zu dem gereinigten Polystyrol hinzugegeben. Man läßt den
größten Teil des Lösungsmittels unter Raumbedingungen verdampfen und entfernt den Rest über eine Zeit von 6 h bei 40°C bis
500C unter Vakuum. Wie vorstehend beschrieben, werden Folien
hergestellt und in Elektrete umgewandelt. Dann wird das Verhalten der Elektrete bezüglich der Ladungsabnahme bestimmt.
Die Tabellen 3 und 3A zeigen typische Ergebnisse, die man bei 500C und einer relativen Feuchtigkeit von 100 % unter Verwendung
von Polystyrol erhält, das mit verschiedenen Zusatzstoffen in Form von Elektronendonatoren (Tabelle 3) und von
Elektronenakzeptoren (Tabelle 3A) versetzt worden war. Man sieht, daß Zusatzstoffe mit Elektronenakzeptoreigenschaften
(Tabelle 3A) in den Elektreten eine schnelle Ladungsabnahme verursachen, während Zusatzstoffe mit Elektronendonatoreigenschaften
(Tabelle 3) einen geringeren Effekt haben. Die in den Tabellen 3 und 3A angeführten, Zusatzstoffe enthaltenden
Elektrete gehören nicht zu den erfindungsgemäßen Elektreten.
30
809821/1018 .
Polystyrolelektrete*, mit verschiedenen Elektronendonatoren
als Zusatzstoffen dotiert, Verhalten bezüglich der Ladunqsabnahme
| Zeit | Ohne Zusatzstoff | RV | 1 % Anthracen | RV | 2 % tJt-Methylstyrol | RV | 1 % Trioctylphosphit | RV | |
| (Tage) | NSV | NSV7 | NSV | NSV | |||||
| (Volt) | 1,00 | (Volt) | 1,00 | 1,00 | (Volt) | 1,00 | |||
| 0 | 1400 | 0,93 | 1500 | 0,93 | 1600 | 0,94 | 1400 | 0,86 | |
| 1 | 1300 | 0,90 | 1400 | 0,81 | 1500 | 0,85 | 1200 | 0,86 | |
| CO | 3 | 1260 | 0,88 | 1210 | 0,78 | 1360 | 0,76 | 1200 | 0,82 |
| OO | 9 | 1230 | 0,80 | 1170 | 0,65 | 1220 | 0,67 | 1150 | 0,80 |
| KJ | 21 | 1120 | 980 | 1080 | 1110 |
* Unter Verwendung von handelsüblichem Chlorofom gereinigt
NSV = Nullsignal-Vorspannung
NSV = Nullsignal-Vorspannung
RV = Relatives Verhältnis, auf die Zeit 0 bezogen
Polystyrolelektrete*, mit verschiedenen Elektronenakzeptoren als Zusatz·
stoffen dotiert, Verhalten bezüglich der Ladungsabnahme
| Zeit | Ohne Zusatzstoff | FV | 1 % Jod | 0 | PV | 1 % Tetracyanäthylen | RV | 1 % Tributylphosphat | PV | |
| (Tage) | NSV | NSV | NSV | NSV | ||||||
| (Volt) | 1,00 | (Volt) | 1,00 | (Volt) | 1,00 | (Volt) | 1,00 | |||
| QO O |
O | 1400 | 0,93 | 1400 | 0,27 | 1400 | 0,74 | 1500 | 0,46 | |
| CO | 1 | 1300 | 0,90 | 380 | - | 1030 | - | 700 | - | |
| OO | 3 | 1260 | — | — | 0,07 | - | 0,46 | - | 0,37 | |
| ro | 4 | — | 0,88 | 100 | - | 650 | - | 560 | - | |
| —* | 9 | 1230 | - | - | 0,00 | - | 0,31 | - | 0,32 | |
| 11 | - | 430 | 480 | |||||||
| CD | ||||||||||
| OO |
* Unter Verwendung von handelsüblichem Chloroform gereinigt
NSV = Nullsignal - Vorspannung
RV = Relatives Verhältnis, auf die Zeit 0 bezogen
- 18 - B 8520
In diesem Beispiel wird harzartiges, thermoplastisches
Poly-Vinyltoluol-Homopolymer und harzartiges, thermoplastisches
Poly-t-Butylstyrol-Homopolymer verwendet. Die Polymere können
nach dem vorstehend für die Herstellung von Polystyrol beschriebenen Verfahren erhalten werden. Das Poly-Vinyltoluol
hat eine Grenzviskosität von 2,81 dl/g, bei 30 C in Toluol gemessen, und die Grenzviskosität des Poly-t-Butylstyrols beträgt
1,10 dl/g.
Es wurde versucht, die Polymere unter Verwendung von handelsüblichem Benzol wie in Beispiel 2 beschrieben zu
reinigen. In bestimmten Fällen wurde das Polymer dreimal aus handelsüblichem Benzol in Methanol hinein ausgefällt. Dann
wurden, wie vorstehend beschrieben, Elektrete hergestellt, und das Verhalten bezüglich der Ladungsabnahme wurde wie vorstehend
beschrieben unter Altern bei 50 C und bei einer relativen Feuchtigkeit von 100 % festgestellt, wobei man die in
Tabelle 4 gezeigten Ergebnisse erhielt. Diese Elektrete, die aus Polymeren hergestellt wurden, die mit den Fremdstoffen
verunreinigt waren, die in dem zur Reinigung verwendeten, handelsüblichen Benzol enthalten waren, gehören nicht zu den
erfindungsgemäßen Elektreten.
Man sieht beim Vergleich der Tabelle 4 mit Tabelle 2, daß die Einführung von Verunreinigungen (wobei jeweils einmal
gefällt wurde) in Poly-Vinyltoluol bei einem ähnlichen Verunreinigungsgrad einen geringeren Effekt auf die Stabilität
der daraus hergestellten Elektrete hat als auf die Polystyrolelektrete. Wenn man jedoch bei einem ähnlichen Verunreinigungsgrad (dreimal gefällt) mit Poly-t-Butylstyrol vergleicht,
zeigt PoLy-Vinyltoluol ein schlechteres Verhalten. Es wird
angenommen, daß dies möglicherweise daran liegt, daß ein voluminöser Substituent am Benzolring das Polymer auf irgend-
8 0 9 8 2 1/10 18
- 19 - B 8520
eine Weise vor den Einwirkungen der Verunreinigungen schützen kann, was zu Elektreten mit einer längeren Lebensdauer führt.
809821 /1018
co ο co
Elektrete aus Poly-vinyltoluol und Poly-t-butylstyrol, Verhalten bezüglich der
Ladungsabnahme bei 50°C und einer relativen Feuchtigkeit von 100 %
Ladungsabnahme bei 50°C und einer relativen Feuchtigkeit von 100 %
Poly-vinyltoluol
| Zeit (Tage) |
Einmal NSV (Volt) |
ausgefällt RV |
Dreimal NSV (Volt) |
ausgefallt RV |
| O | 1600 | 1 ,00 | 1800 | 1 ,00 |
| 1 | 1570 | 0,98 | 1060 | 0,59 |
| 8 | 1450 | 0,91 | 880 | 0,49 |
| 20 | 1350 | 0,84 | 790 | 0,44 |
| 30 | 1300 | 0,81 | 7 30 | 0,41 |
| 50 | 12 30 | 0,77 | 690 | 0,38 |
NSV = Nullsignal-Vorspannung RV = Relatives Verhältnis, auf die Zeit 0 bezogen
Poly-t-butylstyrol
dreimal ausgefällt NSV RV
(Volt)
1700 1,00
1540 0,91
1500 0,88
1520 0,89
1510 0,89
1510 0,89
2752 ΓΙΟ
- 21 - B 8520
Polystyrol wurde unter Verwendung von handelsüblichem
Benzol oder handelsüblichem Chloroform einmal gereinigt, und die aus den Polymeren hergestellten Elektrete wurden bei
50°C und bei einer relativen Feuchtigkeit von 100 % auf ihre Stabilität getestet. Tabelle 5 zeigt diesen Vergleich. Dadurch
wird gezeigt, daß handelsübliches Chloroform für die Reinigung dieser Polymere ein besseres Lösungsmittel ist, vielleicht
weil es keine aromatischen Verunreinigungen enthält. Die Ladungsabnahme, die bei der Verwendung von handelsüblichem
Benzol resultiert (wodurch Elektrete hergestellt werden, die nicht zu den erfindungsgemäßen Elektreten gehören), liegt
möglicherweise daran, daß in den Polymeren aromatische Verbindungen eingeschlossen werden, die mit der Polystyrolstruktur
in Wechselwirkung treten können.
B 0 9 3 2 1 / 1 Π Hl
Abhängigkeit der Stabilität von Polystyrolelektreten von dem beim Reinigungsschritt
verwendeten Lösungsmittel, gemessen bei 50 C und einer relativen Feuchtigkeit von 100 %
Unter Verwendung von
Zeit (Tage)
| ,Tace) | Benzol ge | reinigt | RV | 0 |
| NSV (VcI-) | 1 ,00 | 1 | ||
| O | lc cCJ | 0,70 | 8 | |
| -> | 1 140 | 0,54 | 29 | |
| 8 | c 90 | 0,45 | 54 | |
| 29 | 740 | 0,41 | ||
| 54 | 700 | |||
KSV = Nullsignal-Vorspannung
RV = Relatives Verhältnis, auf die Zeit 0 bezogen Unter Verwendung von Chloroform
gereinigt
NSV (Volt)
2000
1960
1840
1740
1600
1960
1840
1740
1600
RV
1 ,00 0,98 0,92 0,87 0,80
IS3
cn ro
03 LTI
- 23 - B 8520
Unter Anwendung des gleichen Verfahrens wie . vorstehend für die Herstellung von Polystyrol beschrieben wurden
binäre Copolymere aus Styrol, Vinyltoluol und t-Butylstyrol
hergestellt. Die Copolymere waren harzartige Thermoplaste, die die nachstehend angegebene , bei 30°C in Toluol gemessene
Grenzviskosität hatten: Copolymer aus Styrol und Vinyltoluol: 2,13 dl/g, Copolymer aus Styrol und t-Butylstyrol: 2,70 dl/g,
Copolymer aus Vinyltoluol und t-Butylstyrol: 1,15 dl/g. Die Analyse unter Anwendung der Kernresonanzspektroskopie zeigte,
daß die Copolymere im Verhältnis 1:1 aus den Monomeren zusammengesetzt
waren. Als diese Copolymere vor der Elektretbildung unter Anwendung von handelsüblichem Benzol gereinigt wurden,
fand man, daß die daraus entstehenden Elektrete weniger stabil waren als die Elektrete, bei denen zur Reinigung handelsübliches
Chloroform verwendet wurde. Tabelle 6 zeigt die Stabilität erfindungsgemäßer Elektrete, die aus den mittels Chloroform
gereinigten Materialien hergestellt worden waren, wobei die Elektrete bei 50°C und einer relativen Feuchtigkeit von 100 %
20 getestet wurden.
809821/1018
Elektrete aus verschiedenen Copolymeren (1:1), Verhalten bezüglich der Ladungsabnahme
bei 50°C und einer relativen Feuchtigkeit von 100°C
| Zeit (Tage) |
Styrol-Vi | |
| NSV(VoIt) | ||
| CO | O | 1160 |
| O co OO |
4 10 |
1100 1120 |
| ro | 17 | 1090 |
| ~^ | 24 | 1080 |
| O | 31 | 1070 |
| OO | 45 | 1080 |
| 57 | 1060 | |
| 100 | 950 |
- Oopolymer Styrol-t-Butylstyrol-Copolymer
RV NSV(VoIt)
1,00 1140
0,95 1080
0,96 1000 0,93 990 0,93 960 0,92 940 0,93 920 0,91 920 0,82 860 Vinyltoluol-t-Butylstyrol-Copolymer
| RV | NSV(VoIt) | RV | I |
| 1 ,00 | 14 80 | 1 ,00 | NJ |
| 0,94 | 1450 | 0,98 | |
| 0,88 | 1440 | 0,97 | |
| 0,87 | 1370 | 0,93 | |
| 0,84 | 1360 | 0,92 | |
| 0,82 | 13 30 | 0,89 | |
| 0,81 | 1350 | 0,91 | |
| 0,81 | 1340 | 0,90 | |
| 0,76 | 1200 | 0,80 | |
NSV = Nullsignal-Vorspannung
RV =■ Relatives Verhältnis, auf die Zeit 0 bezogen
| - | 7 | B | 2752 | |
| - 25 | 8520 | |||
| Beispiel | ||||
Wie in Beispiel 1 beschrieben, wurden Poly-Vinyltoluol,
Poly-Äthylstyrol und Poly-n-Butylstyrol aus ihren Monomeren
hergestellt, dann gereinigt und unter Bildung von Folien zusammengepreßt. Die Stabilität der daraus hergestellten Elektrete
wird in Tabelle 7 gezeigt. Es zeigt sich, daß ein Material, um bei Raumtemperatur stabile Elektrete bilden zu können, eine
höhere Glasumwandlungstemperatur (Tg) haben muß. Von den Elektreten in Tabelle 7 gehören die aus Poly-Vinyltoluol bestehenden
zu den erfindungsgemäßen Elektreten, während die Elektrete aus Poly-Äthylstyrol und aus Poly-n-Butylstyrol
keine erfindungsgemäßen Elektrete sind.
809821/1018
Elektrete aus verschiedenen Polystyrolderivaten mit unterschiedlichen Glasumwandlungstemperaturen
(Tg), Verhalten bezüglich der Ladungsabnahme bei 50°C und einer
relativen Feuchtigkeit von 100 %
relativen Feuchtigkeit von 100 %
| Zeit (Tage) |
Polyvinyl toluol Tg = 1100C |
RV 1 ,00 |
|
| 8608 | 0 | NSV (Volt) 1560 |
0,96 |
| NJ | 2 | 1500 | 0,93 |
| ^! | 8 | 1450 | 0,90 |
| O | 15 | 1420 | |
| κ OO |
| Poly-äthylstyrol Tg = 27°C |
RV |
| NSV (Volt) |
1,00 |
| 1400 | 0,57 |
| 800 | 0,14 |
| 190 | 0,04 |
| 50 |
NSV = Nullsignal-Vorspannung
RV = Relatives Verhältnis, auf die Zeit 0 bezogen
| Poly-n-butylstyrol Tg = 6°C |
RV |
| NSV (Volt) |
1 ,00 |
| 2000 | 0,05 |
| 100 |
oo cn to
2752 ΓΙΟ
- 27 - B 8520
Wie in Beispiel 1 beschrieben, wurden Poly-p-Chlorstyrol
und Poly-p-Jodstyrol aus den entsprechenden Monomeren hergestellt,
gereinigt und unter Bildung von Folien zusammengepreßt. Die Stabilität der daraus hergestellten Elektrete, die
nicht zu den erfindungsgemäßen Elektreten gehören, wird in Tabelle 8 gezeigt. Es zeigt sich, daß eine höhere Glasumwandlungstemperatur
(Tg) allein nicht dazu ausreicht, die Bildung eines stabilen Elektreten zu ermöglichen. Die Glasumwandlungstemperatur
ist 120°C für Poly-Chlorstyrol und 156°C für Poly-Jodstyrol.Die allemAnschein nach polarisierbare Beschaffenheit
des Jods führt dazu, daß das Substrat an Ladung verliert.
15
15
809821/1018
Halogenierte Polystyrolelektrete, Verhalten bezüglich der Ladungsabnahme bei
Raumtemperatur und einer relativen Feuchtigkeit von 100 %
Poly-p-Jodstyrol
|
Zeit
(Tage) |
Poly-p-Chlorstyrol NSV RV (Volt) |
1,00 |
| O | 1900 | 0,88 |
| 7 | 16 70 | - |
| 27 | - | 0,69 |
| 82 | 1300 | 0,58 |
| 250 | 1100 |
| NSV (Volt) |
RV |
| 1450 | 1 ,00 |
| 450 | 0,30 |
| 360 | 0,25 |
| 2 30 | 0,16 |
—» NSV = Nullsignal-Vorspannung
__» RV β Relatives Verhältnis, auf die Zeit 0 bezogen
cc
TO oo
NJ O
- 29 - B 8520
Ein Copolymer aus Styrol und Ot,-Methylstyrol im Verhältnis
2:3 wurde unter Verwendung von Benzol gereinigt und unter Bildung von Folien zusammengepreßt. Die Stabilität der daraus
hergestellten Elektrete, die nicht zu den erfindungsgemäßen
Elektreten gehören, unter verschiedenen Umgebungsbedingungen wird in Tabelle 9 gezeigt. Dieses Copolymer hat von allen
Elektreten die geringste Stabilität. Da Polymere aus Ob -Methylstyrol depolymerisieren, wenn sie bei einer Temperatur
oberhalb von 65°C (Ceiling-Temperatur) verarbeitet werden, dürften die Folien aus diesem Copolymer beträchtliche Mengen
an öC-Methylstyrol enthalten. Dies zeigt sehr deutlich den
Effekt, den die Gegenwart von aromatischen Materialien auf die * Stabilität von Elektreten der Polystyrolreihe hat , da die
Glasumwandlungstemperatur dieses Polymers oberhalb von 100°C liegt und da es keine polarisierbaren Gruppen wie Jod enthält.
' 809821/1018
Elektrete aus einem Copolymer von Styrol und φ -Methylstyrol (2:3),
Verhalten bezüglich der Ladungsabnahme unter verschiedenen Umgebungsbedingungen
| Zeit (Tage) |
Raumtemperatur 75 % relative Feuchtigkeit NSV (Volt) |
1 | RV | 500C, Trocken NSV (Volt) |
RV | 50°C/100% NSV (Volt) |
|
| B608 | O | 1710 | 0 | ,00 | 1730 | 1 ,00 | 1700 |
| 1 | 100 | 0 | ,06 | 1500 | 0,90 | 100 | |
| — | 2 | 30 | ,02 | 920 | 0,53 | 30 | |
| O | 8 | - | - | 500 | 0,23 | - | |
| OO | |||||||
NSV = Nullsignal-Vorspannung
RV = Relatives Verhältnis, auf die Zeit 0 bezogen
RV
1 ,00 0,06 0,02
27 b2 1 IO
- 31 - · B 8520
Proben eines im Handel erhältlichen Copolymers aus Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen (Viarenzeichen Teflon
FEP, Typ A) mit einer Dicke von 0,51 mm wurden unter Bildung von Elektreten aufgeladen,und ihre Stabilität wurde gemessen,
um anhand dieser nicht zu den erfindungsgemäßen Elektreten gehörenden Materialien ein sinnfälliges Bild von der Stabilität
der verschiedenen Polystyrol-Elektrete zu gewinnen. Die in Tabelle 10 angegebenen Ergebnisse zeigen, daß Teflon FEP eines
der besten erhältlichen Elektretmaterialien ist. Die vorstehenden Tabellen über das Verhalten verschiedener Polystyrolelektrete
bezüglich der Ladungsabnahme zeigen, daß sich PoIystyrolelektrete in vorteilhafter Weise mit FEP-Elektreten
vergleichen lassen, wobei hinzukommt, daß die Polystyrolelektrete weniger kosten, leichter hergestellt und verarbeitet
werden können und feste Dimensionsstrukturen haben.
809821/1018
OD O CO OO
Teflon-FEP-Elektrete, Verhalten bezüglich der Ladungsabnahme
50 C/100 % relative
Feuchtigkeit
NSV (Volt) RV
1550 1,00
1530 0,99
1470 0,95
1420 0,91
1430 0,92
1430 0,92
1390 0,90
1350 0,87
| Zeit | Raumtemperatur 100 ι | Feuchtigkeit | 's rel |
| (Tage) | (Volt) | ||
| NSV | R | ||
| 0 | 16 30 | 1 ,00 | |
| 1 | 1600 | 0,98 | |
| 15 | 1500 | 0,90 | |
| 29 | 1400 | 0,88 | |
| 43 | 1450 | 0,88 | |
| 111 | 13S0 | 0,85 | |
| 174 | 1400 | 0,86 | |
| 230 | 1350 | 0,83 |
NSV = Nullsignal-Vorspannung
RV = Relatives Verhältnis, auf die Zeit 0 bezogen
Claims (4)
- Patentansprüche*v 1/Elektret, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem elektrostatisch polarisierten, harzartigen, thermoplastischen Polymer vom Styroltyp, ausgewählt aus Homopolymeren von Styrol, Vinyltoluol oder t-Butylstyrol und aus Copolymeren von mindestens zwei der vorstehend beschriebenen Monomere , hergestellt" worden ist, wobei das Polymer einen spezifischen Durchgangswiderstand von mindestens IO Jfi.. cm und eine Glasumwandlungstemperatur höher als 50°C hat und nicht mehr als 1 Gew.-% an Verunreinigungen in Form von Elektronendonatoren und nicht mehr als 0,5 Gew.-% an Verunreinigungen in Form von Elektronenakzeptoren enthält, wobei der Elektret weiter dadurch gekennzeichnet ist, daß er die Fähigkeit besitzt, mindestens 75 % seiner anfänglichen Ladung beizubehalten, nachdem man ihn 100 Tage lang bei einer relativen Feuchtigkeit von 100 % einerTemperatur von 50 C ausgesetzt hat.χι/η 809821/101827b 2-1 IO- 2 - E 8520
- 2. Elektret nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer aus Polystyrol, Poly-Vinyltoluol und Polyt-Butylstyrol ausgewählt wird.
- 3. Elektret nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer ein Copolymer ist, zu dessen Herstellungaus Styrol, Vinyltoluol und t-Butylstyrol ausgewählte Monomere eingesetzt wurden.
- 4. Verfahren zur Herstellung eines Elektreten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,daß man das Polymer vom Styroltyp in Form einer Schicht zwischen zwei Glasplatten legt und 1 min bis 5 min lang eine Gleichspannung von etwa 20 kV bis 60 kV anlegt.809921/1018
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA266,292A CA1068445A (en) | 1976-11-22 | 1976-11-22 | Stable electrets of styrene-type polymers |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2752110A1 true DE2752110A1 (de) | 1978-05-24 |
Family
ID=4107339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19772752110 Withdrawn DE2752110A1 (de) | 1976-11-22 | 1977-11-22 | Stabile elektrete aus polymeren vom styroltyp |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5364800A (de) |
| CA (1) | CA1068445A (de) |
| DE (1) | DE2752110A1 (de) |
| FR (1) | FR2371758A1 (de) |
| GB (1) | GB1589528A (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0090062A1 (de) * | 1982-03-29 | 1983-10-05 | Rhodia Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Elektret-Filamenten, -Spinnfasern oder dergleichen |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1107950A (en) * | 1978-08-10 | 1981-09-01 | Anupama Mishra | Electret made of branched alpha-olefin polymer |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5526611B2 (de) * | 1973-05-09 | 1980-07-15 |
-
1976
- 1976-11-22 CA CA266,292A patent/CA1068445A/en not_active Expired
-
1977
- 1977-11-21 FR FR7734918A patent/FR2371758A1/fr active Granted
- 1977-11-22 JP JP13953577A patent/JPS5364800A/ja active Granted
- 1977-11-22 DE DE19772752110 patent/DE2752110A1/de not_active Withdrawn
- 1977-11-22 GB GB4858677A patent/GB1589528A/en not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0090062A1 (de) * | 1982-03-29 | 1983-10-05 | Rhodia Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Elektret-Filamenten, -Spinnfasern oder dergleichen |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB1589528A (en) | 1981-05-13 |
| CA1068445A (en) | 1979-12-18 |
| JPS5524256B2 (de) | 1980-06-27 |
| FR2371758B1 (de) | 1980-10-17 |
| FR2371758A1 (fr) | 1978-06-16 |
| JPS5364800A (en) | 1978-06-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3033162C2 (de) | Polymerelektret und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE2627229C3 (de) | Mikroporöse Folie und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
| DE2932417A1 (de) | Elektret aus einem verzweigten alpha -olefin-polymer | |
| DE112012000507B4 (de) | Polypropylenfilm für einen Kondensator | |
| DE3789216T2 (de) | Schalter. | |
| DE3032380A1 (de) | Verfahren zur herstellung hydrophiler mikroporoeser folien | |
| US4086499A (en) | Stable electrets of styrene-type polymers | |
| DE69211510T2 (de) | Seperator einer Batterie in der ein organischer Elektrolyt benutzt wird und dessen Herstellung | |
| DE2516172A1 (de) | Elektrisch leitfaehiges hochpolymeres produkt | |
| DE2519403A1 (de) | Traegermaterial und dessen verwendung in einem photographischen aufzeichnungsmaterial | |
| DE2946859A1 (de) | Piezoelektrische und pyroelektrische folie und verfahren zu ihrer herstellung | |
| US3755043A (en) | Electret having improved stability | |
| DE2111215A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines hochwirksamen Elektreten | |
| DE2603642A1 (de) | Metallisierte kunststoffilme | |
| DE1961504A1 (de) | Elektret und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE3039561A1 (de) | Elektret und verfahren zu dessen herstellung sowie verwendung desselben | |
| DE2911856C3 (de) | Verfahren zur Erhöhung der Durchschlagsfestigkeit an einem Film aus Polyvinylidenfluorid | |
| DE2205875C2 (de) | Elektrisches Bauelement mit stabiler Pyroelektrizität | |
| DE2752110A1 (de) | Stabile elektrete aus polymeren vom styroltyp | |
| WO2004003062A1 (de) | Membranen aus polyarylat-giessfolien | |
| EP0554798A2 (de) | Beschichtungsmittel für Kunststofffolien | |
| DE4431773A1 (de) | UV-härtbare Elektrolytzusammensetzung sowie Verfahren zu ihrer Herstellung | |
| DE2055713B2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer einseitig metallisierten Elektretfolie | |
| DE2501843B2 (de) | Dielektrische Masse | |
| DE1961504C (de) | Elektret und Verfahren zu seiner Herstellung |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |