DE3421933A1

DE3421933A1 - Elektrisch leitende mischung

Info

Publication number: DE3421933A1
Application number: DE19843421933
Authority: DE
Inventors: Petr Alekseevi&ccaron; Kinderov; Regina Timofeevna Ta&scaron;kent Mala&scaron;kina; Natalija Vasil'evna Vasil'eva; Nikolaj Sergeevi&ccaron; Volkov
Original assignee: NI PK I T KABELNYJ I PROIZV OB
Current assignee: NI PK I T KABELNYJ I PROIZV OB
Priority date: 1984-06-13
Filing date: 1984-06-13
Publication date: 1985-12-19
Also published as: DE3421933C2

Description

ELEKTRISCH LEITENDE MISCHUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Polymermischungen, die elektrisch leitende Eigenschaften aufweisen.

Die vorgeschlagenen elektrisch leitenden Mischungen werden in der Reifen- und Kabelindustrie sowie in der Produktion von technischen GummierZeugnissen als Flugzeug- und Autoreifen, als abschirmende Hüllen von Kabelerzeugnissen anstelle der Kupferumflechtung, für die Herstellung von antistatischen Folien, Elektroden, Gebern, Heizelementen und Brennstoff-Behältern Anwendung finden.

Gegenwärtig sind mehrere Länder an der Herstellung der genannten elektrisch leitenden Mischungen interessiert, da sie die Vorteile solcher in ihren Eigenschaften unterschiedlicher Komponenten wie Polymere und Metalle vereinen.

Sie weisen eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf, lassen sich zu Erzeugnissen mit komplizierter Form verarbeiten und bei mehrfachen Verformungen einsetzen; sie können defizitäre Bunt- und Edelmetalle ersetzen.

Bekannte elektrisch leitende Mischungen enthalten eine Polymergrundlage und einen Füllstoff. Als Polymergrundlage werden Elastomere (oft Silikon-Elastomere), Thermoplaste (Polyäthylen, Polypropylen und ihre copolymere) Phenol-Formaldehyd- und Epoxydharze verwendet. Als elektrisch leitende Füllstoffe werden folgende Rußarten verwendet: Azetylen-, Gas-, Lampen-, Kanalruß. Zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit, der Elastizität und der Festigkeit der elektrisch leitenden Mischungen wird die Rußoberfläche mit verschiedenen Reagenzien bearbeitet.

Die Canric Petriks Chemicals Firma entwickelte eine ganze Gruppe von Organotitanaten für die Behandlung von Füllstoffen zwecks Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit und anderer Eigenschaften der elektrisch lei-

~ Zj. —

tenden Mischungen (Plast. Technol*, 1975s 22 Nr. β, 71).

Mit dem Ziel der Erhöhung der elektrie& leitenden Fähigkeit des Füllstoffes, des Bisses, wird in einigen Arbeiten vorgeschlagen,, bei der Verbrennung von kohlen-

wasserstoffhaltigen !Rohstoffen Kalzium., Barium und Stronzium in gebundenem oder im Elementarzustand einzuführen (GB-PS Mr. 2098972 und Nr. 2094773)«

In der letzten Zeit wird als Füllstoff Ruß der Marke "Ketjenblack E.G." umfassend verwendet, der von der "Akzo-Chemie, ,Niederlande ^W-Firma hergestellt wird. Er stellt Gasruß dar? der durch Verbrennung von kohlenwasserst off halt igem Eohstoff mit speziellen Zusätzen hergestellt wird, die seine hohe Porosität und seine umfassende Oberfläche infolge der großen Anzahl von Höhlteil-

•15 chen gewährleisten_β Der ^fl£et,jenblack-E_eO."-Euß weist einen elektrischen Widerstand ("bei einer Dichte von 180 kg/m^J) gleich 0,0005 Qhm.m auf, seine Ausbeute beträgt 3%, seine Kosten belaufen sich auf 2500 Dollar je 1 Tonne, er wird in begrenzten Mengen produziert und ist

2Q schwer zugänglich. Die elektrisch leitende Mischung, die 15 Masseanteile dieses Susses je 100 Masseanteile Polymer enthält, weist einen elektrischen Widerstand von höchstens 0,1 0hm.m auf (US-PS Hr. 3723355).

Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung einer kohlenstoffhaltigen plastischen Elektrodenstruktur für eine elektrochemische Einrichtung (US-PS Br. 416^068), in dem eine dünne stromleitende kohlenstoffhaltige plastische Elektroden-Platte aus Thermoplasten beziehungsweise aus duroplastischen Kunstharzen spritzgegossen wird, die mit Rußmarken MKetjenblack E.G.." (üioury Chemical Corp., New Jork) und "Vulkan XC-72" (Cabot Corp.) gefüllt sind. Die kohlenstoffhaltige Kunststoffplatte weist einen spezifischen elektrischen Widerstand in einem Bereich von 0,001 bis 0,05 Ohm.m auf.

Bekannt ist eine elektric leitende Mischung (US-PS

Nr. 4273097), die 7 Massaanteile Kohlenstoff-Büß in Form

von halb sphärische η Teilchen mit einer Oberfläche von 900 m /g enthält (was den Kennzahlen des kohlenstoffhaltigen "Ketjenblack E.C."-Kusses entspricht) und die einen elektrischen Widerstand in einem Bereich von 0,01 bis 1,00 Ohm.m aufweist.

Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung von PoIymermi schlingen mit einem elektrischen Widerstand von < 10 Ohm.m durch Füllung von Polyurethan-, Epoxyd- und Phenolformaldehydharzen mit 0,15 bis 2 Masse% stromleitenden Kohle fasern (GB-PS Nr. 1570249).

Bekannt ist ein Verfahren (JA-PS Nr. 5526503), in dem die Herstellung eines flexiblen Platten-Materials mit einer Stärke von 0,15 bis 0,20 mm mit einem spezifischen elektrischen Widerstand in einem Bereich von 0,001 bis 1 Ohm.m beschrieben wird, was durch die Füllung von Polyäthylen, Polypropylen und Polyurethan mit Graphit und Gasruß erreicht wird.

Bekannt ist eine elektrischleitende Mischung (DB-PS Nr. 2845671) auf der Grundlage von Thermoplast, gefüllt Hi^ modifizierenden Zusätzen und mit Ruß mit einer spezifischen Oberfläche von 70 bis 90 m²/g, die für die halbleitende Schicht bei der Isolierung von Kabeln vorgesehen ist und einen spezifischen elektrischen Widerstand von 4,5 bis 5»0 Ohm.m aufweist.

Bekannt ist eine elektrisch leitende Polymermischung und ein Verfahren für ihre Herstellung (US-PS Nr. 3723355). Sie weist verbesserte Extrusionskennzahlen und Schleifbeständigkeit auf; sie setzt sich auß 100 Masseanteilen eines Elastomeres, 40 bis 400 Masseanteilen eines nicht-

•2Q leitenden Füllstoffes und 2 bis 15 Masseanteilen Vergasungskohlenstoff mit einer Oberfläche von 3OO bis 15ΟΟ m² je 1 g, mit mikroporösem Wabenvolumen bis 3 nil/g und makroporösem Volumen von 2 bis 4 ml/g,sowie aus einem Plastifizierungsmittel, genommen in einem Verhältnis zum Vergasungskohlenstoff 1i1, zusammen. Die optimalen Ergebnisse nach dem spezifischen elektrischen Widerstand ( O = 0,4 Ohm.m) wurden durch die Füllung von 100 Masse-

anteilen des Elastomeres mit 15 Masseanteilen des Vergasungskohlenstoffs und 100 Masseanteilen Tonerde (in Abwesenheit von Triäthanolamin) erreicht· Wie aus der oben aufgeführten Literatur hervorgeht, werden gute elektrisch-leitende Eigenschaften der PoIynermischungen hauptsächlich durch elektrisda leitende Füllstoffe bestimmt, das heißt durch spezielle Rußarten mit hohem Vernetzungsgrad und einer stark entwickelten Oberfläche, durch Gemische aus Büß mit Graphiten und durch Edelmetallpulver· Diese Rußarten erfordern bei ihrer Herstellung einen großen technisch-ökonomischen Aufwand, deshalb sind sie kostspielig und schwer zugänglich. Sie weisen eine geringe Verarbeitungsfähigkeit auf, wodurch ihre Verteilung in der Polymergrundlage erschwert wird, was Schwierigkeiten bei der Herstellung von Poly-¹ mermischungen hervorruft und die Stabilität des spezifischen elektrischen Widerstandes dieser Mischungen verschlechtert. Der erreichte Grad der elektrischen Leitfähigkeit der Polymermischungen, die diese Rußarten enthalten, umfassen zwar einen Bereich von 0,00001 bis 10 0hm.m, ihre echten Werte bleiben jedoch infolge des Fehlens von Angaben über den Grad des Umpressens von Proben aus denselben und über die Methodik ihrer Messung unbekannt·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche elektrisch .leitende Mischung durch die Wahl des elektrisch, .leitenden Busses zu entwickeln, die einen niedrigen spezifischen elektrischen Widerstand, der zeitlich und bei technologischer Verarbeitung stabil wäre, aufweisen würde.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine elektrisch leitende Mischung vorgeschlagen wird, die sich aus einer Polymergrundlage und einem elektrisch leitenden Ruß zusammensetzt; als solchen enthält sie erfindungsgemäß Büß, dessen Kohlenstoff mit 0,18 bis 0,5 Masse% Bor chemisch gebunden ist und der eine spezifische Adsorptions-

oberfläche von 60 bis 110 m /g bei folgendem Verhältnis der Komponenten (Masseenteile) aufweist:

Polymergrundlage · 100

elektrisch leitender Roß 38 bis 240.

Der in der erfindungsgemäßen elektrisch leitenden Mischung zum Einsatz kommende Ruß besitzt eine erhöhte elektrische Leitfähigkeit und ein gutes produktionstechnologisches Verhalten im Stadium seiner Einführung und seiner anschließenden gleichmäßigen Verteilung in der Polymergrundlage. Dank eines solchen Füllstoffs hat die hergestellte elektrisch leitende Mischung einen zeitlich und technologisch stabilen spezifischen elektrischen Widerstand in einem Bereich von 0,007 bis 0,01 Ohm.m für stranggepreßte Werkstoffe und von 0,0006 bis 0,004 Ohm.m für Plattenmaterialien und gepreßte Erzeugnisse. Diese elektrisch leitenden Mischungen besitzen außerdem eine gute Festigkeit und Elastizität, was erlaubt, sie in der Kabel-, Flugzeug- und in der Reifenindustrie sowie in anderen Industriezweigen anzuwenden.

Zur Erweiterung des Sortiments der elektrisch leitenden Mischungen, die in verschiedenen Industriezweigen zum Einsatz kommen, sollen sie zweckmäßigerweise als Polymergrundlage Naturkautschuk, Isoprenkautschuk, Butadienacrylnitrilkautschuk, Äthylenpropylenkautschuk, Fluorkautschuk, Urethankautschuk, Chloroprenkautschuk, Silikonkautschuk beziehungsweise ihre Gemische sowie 1 bis 3 Masseanteile eines Vernetzungsmittels und 5 bis 40 Masseanteile eines Plastif izierungsmittels enthalten.

Zweckmäßigerweise soll die elektrisch leitende Mischung bei ihrer Verwendung für abschirmende Kabelhüllen mit Polyäthylenisolierung der Kabelader als Polymergrundlage ein Gemisch aus Polyvinylchlorid-Plastikat und Butadienacrylnitrilkautschuk bei folgendem Verhältnie der Komponenten (Masseanteile) enthalten:

Polyvinylchlorid-Plastikat 80 bis 90

Butadienacrylnitrilkautschuk 10 bis 20

elektrisch leitender KuB 100 bis 110.

Vorzugsweise soll die elektrisch leitende Mischung bei ihrer Verwendung für abschirmende Hüllenvon Hoch-Spannungskabeln als Polymergrundlage Polyäthylen und ein copolymer aus Styrol mit Divinyl bei folgendem Verhältnis der Komponenten (Masseanteile) enthalten:

Polyäthylen · 45 bis 55

copolymer aus Styrol mit Divinyl .. 45 bis

^q elektrisch leitender EuB 38 bis

Wie oben erwähnt, werden die elektrisch leitenden Eigenschaften der Polymermischung hauptsächlich durch den elektrisch leitenden Füllstoff bestimmt. Zur Herstellung eines derartigen Füllstoffes wurde von uns der Weg der ^c chemischen Modifikation von Kohlenstoff-RuBarten genutzt, die ihrer Natur nach Halbleiter darstellen, für die die Senkung der elektrischen Leitfähigkeit in Gegenwart von Beimengungen charakteristisch ist, deren Atome fähig sind, mit den Kohlenstoffatomen an den Fehlerstellen seiaes Kristallgitters in chemische Bindungen einzutreten. Als Akzeptor-Zusatzstoff sind Borverbindungen gewählt worden, die in der Zusammensetzung von Kohlenstoffen ohne Einhaltung der Hegeln der Stöchiometrie vorhanden sind. In der Stufe der thermischen Zersetzung der Borverbindungen befinden sich die Boratome in aktivem Zustand und fangen die den Kohlenstoffatomen gehörenden Elektronen ein; die Effektivität der Boratome steigt dabei mit der Vergrößerung der Temperatur ihrer Reaktion an.

Zur Herstellung elektrisch leitender Kohlenstoff-Rußarten mit erhöhter elektrischer Leitfähigkeit und gutem produktionstechnologischem Verhalten im Stadium ihrer Einführung und während der anschließenden gleichmäßigen Verteilung über den Umfang der Polymergrundlage bei einem hohen Grad der Füllung wurden von uns Ofenrußarten modifiziert. Diese Rußarten weisen eine Adsorptionsoberfläche von 60

bis 110 m /g mit einer Teilchengröße von 38 bis 42 mn auf; der pH-Wert der wässerigen Suspension beträgt 6 bis 91 die Adsorption des Dibutylphthalats beträgt 95 bis 125 ml/g» der Rauhigkeitskoeffizient beträgt 1,13 bis 1,18. Durch die Behandlung des Kusses mit 5%iger wässeriger Boraxlösung beziehungsweise Borsäure mit anschließender Trocknung bei einer Temperatur von 110 bis 120°C und durch die Wärmebehandlung in einem schwachen Reduktionsmedium bei einer Temperatur von 2000 bis 2500⁰C wurde von uns Ruß hergestellt, dessen Kohlenstoff chemisch mit 0,18 bis 0,5 Masse% Bor verbunden ist und der eine

spezifische Adsorptionsoberfläche von 60 bis 110 nr/g mit der Teilchengröße von 30 nm aufweist; die Adsorption des Dibutylphthalats beträgt 120 ml/g, der Rauhigkeitskoeffizient beträgt 1,2; der pH-Wert der wässerigen Suspension beträgt 7·

Ein solcher Gehalt an chemisch gebundenem Bor sichert die elektrische Leitfähigkeit des hergestellten Russes in Höhe von 0,00017 0hm.m (Pülldichte beträgt 400 kg/nr).

Im Unterschied zu den bekannten kohlenstoffhaltigen Ruß arten gewinnt der von uns gewonnene Ruß ohne Vergrößerung der Oberfläche (bezogen auf die Ausgangsofenruß arten) eine erhöhte stabile elektrische Leitfähigkeit sowie eine gute Verteilbarkeit in der jeweiligen -Polymer-grundlage, was auf die Einführung von Bor in aktivem Atomzustand als Akzeptor-Zusatzstoff in die Struktur des Kohlenstoffes zurückzuführen ist.

Für die Zubereitung der erfindungsgemäßen elektrisch leitenden Mischung wird der Polymergrundlage portionsweise elektrisch, leitender Ruß zugesetzt, dessen Kohlenstoff mit 0,18 bis 0,5 Masse% Bor chemisch gebunden ist, der eine spezifische Adsorptionsoberfläche von 60 bis

110 m /g aufweist und der in einem Verhältnis (Masseanteilen) 100« 38 bis 240 vermischt wird. Die Technologie des Vermischens wird durch die Natur der Polymergrund-

lage bestimmt·

Als Polymergrundlage können folgende Kautschukarten beziehungsweise ihre Gemische eingesetzt werden: Naturkautschuk, Isopren-, Butadienacrylnitrilkautsciiuk, Ithylen-Propylenkautschuk, Fluor-, Chloropren-, Urethancjad Silikonkautschuk; während des Vermischens dieser Kautschuke mit dem genannten Ruß werden 5 bis 40 Masseanteile eines Plastifizierungsmittels und 1 bis 3 Masseanteile eines Vernetzungsmittels eingeführt.

Die hergestellten Kautschukgemische weisen nach dem Strangpressen und der Vulkanisation bei der entsprechenden Prozeßführung einen stabilen spezifischen elektrischen Widerstand in einem Bereich von 0,007 bis 0,01 Ohnum unter Beibehaltung der physikalisch-technischen Kennzahlen der Vulkanisate auf·

Durch die !Fähigkeit des mit dem Bor chemisch modifizierten Russes sich in der Polymergrundlage gut zu verteilen und dabei einen hohen Grad der Füllung zu gewährleisten (bis 240 Masseanteile je 100 Masseanteile des Polymeres), werden elektrisch, leitende Mischungen und gepreßte Plattenerzeugnisse mit einem stabilem spezifischem elektrischem Widerstand von 0,0006 bis 0,004 0hm.m unter Beibehaltung der guten physikalisch-mechanischen Eigenschaften von Vulkanisaten erhalten· Bei der Zubereitung der elektrisch leitenden Mischungen aus dem Polyvinylchlorid-Plastikat, das ein Polyvinylchloridharz mit einem Plastif izierungs- und einem Stabilisierungsmittel darstellt, wird dem Plastikat zur Erleichterung seines Vermischens mit dem fiuß auch der Butadienacrylnitrilkautsohuk bei folgendem Verhältnis der Komponenten (Masseanteile) hinzugefügt:

Polyvinylchlorid-Plastikat 80 bis 90

Butadienacrylnitrilkautschuk 10 bis 20

, elektrisch leitender Ruß 100 bis 110.

Die hergestellten Gemische werden mittels Strangpressen zu Abschlrxmingshüllen von Kabelerzeugnissen mit ei-

nein, spezifischen elektrischen Widerstand von 0,05 bis 0,07 Ohm.m verarbeitet. Bei der Füllung von 100 Masseanteilen Polyvinylchlorid-Plastikat mit 240 Masseanteilen des genannten Busses durch Verwalzen und anschließendes Pressen stellt man die -elektrisch leitende Mischung in Platten und Bogen her, die eine stabile spezifische elektrische Leitfähigkeit von 0,0007 bis 0,001 Ohm.m aufweisen und zur Herstellung verschiedener elektrotechnischer Teile bestimmt sind.

Bei Verwendung einer Polymergrundlage aus Polyäthylen für die elektrisch leitende Mischung wird das Polyäthylen vorher auf Walzen mit copolymer aus Styrol mit Divinyl in einem Verhältnis 45:55 (Masseenteile) vermischt. In das zubereitete Gemisch führt man den genannten Ruß in einer Menge von 38 bis 45 Masse ante ilen je 100 Masseanteile der Polymergrundlage ein. Die aus dieser elektrisch leitenden Mischung durch Strangpressen hergestellten Abschirmungshüllen weisen einen stabilen spezifischen elektrischen Widerstand in einem Bereich von °»°5 ^{bis 1}»°° ^Oll2tt»^m stuf.

Bei einer einfachen Herstellungstechnologie wurden von uns elektrisch leitende Mischungen mit unterschiedlichem Komplex von Eigenschaf ten in Abhängigkeit von der Polymergrundlage und dem Grad der Füllung mit einem in der Stufe der technologischen Verarbeitung und in der Zeit stabilen spezifischen elektrischen Widerstand in einem Bereich von 0,007 bis 0»01 Ohm.m für stranggepreßte Werkstoffe und von 0,0006 bis 0,004 Ohm.m für Plattenmaterialien und gepreßte Erzeugnisse gewonnen·

^o Die hergestellten elektrisch leitenden Mischungen,

die hohe elektrische Leitfähigkeit-Eennzahlen mit ausreichender Festigkeit und Elastizität vereinen, können als Werkstoffe für Abschirmungshüllen von Kabelerzeugnissen anstelle von Kupf erurnf lechtung, bei der Hersteilung von.Behältern für Brennstoffe, von Flugzeug- und Autoreifen, von verschiedenen antistatischen Erzeugnissen, Elek-

troden, Gebern und Heizelementen zur Anwendung kommen·

Beispiel 1

In einen Gummimischer werden Plastikate des Naturkautschuks (65 Masseanteile) und Butadienacrylnitril-Kautschuks (35 Masseanteile), Zinkweiß (4 Masseanteile), Stearinsäure (3 Masseanteile), lieozon D (1 Masseanteil) und in drei gleichen Portionen Ruß (110 Masseanteile), dessen Kohlenstoff chemisch mit 0,5 Masse% Bor gebunden

ist und eine Adsorptionsoberfläche von 80 m /g aufweist, sowie Dibutylphthalat (20 Masseanteile) eingeführt· Die Anfangstemperatur des Vermischens beträgt 60 bis

70⁰O, die Endtemperatur beträgt 100 bis 110⁰O und die Dauer des Vermischens beträgt 14 Minuten. Vor dem Spritzen wird in das Gummigemisch Altax in einer Menge von

^ 3»9 S und Peroximon in einer Menge von 6,2 g je,1 kg des Gummigemisches eingeführt. Das Gummigemisch weist eine Plastizität von 0,28 bis 0,30 auf; die Verspritzbarke it beträgt 1,3 g/car. Das Optimum der Vulkanisation bei einer Temperatur von 160⁰O beträgt 20 Minuten. Das Vulkanisat weist eine Zugfestigkeit von 9,0 MPa und eine relative Dehnung von 250% auf. Der spezifische elektrische Widerstand vor der Dehnung beträgt 0,01 Ohm.m; nach der iOfachen Dehnung um 20 % ist er höher und beträgt 0,05 Ohm.m. Nach der Alterung bei einer Temperatur von 70⁰C während 96 Stunden beträgt die Veränderung der Zugfestigkeit 3% und die relative Dehnung 10%. Hach der Alterung bei einer Temperatur von 100⁰O während 10 Tage beträgt der spezifische elektrische Widerstand vor der Dehnung 0,01 Ohm.m; nach der 10fachen Dehnung um 20*·% ist er höher und beträgt 0,03 Ohm.m· Wach 7 Jahren Lagerzeit unter Lager- -bedingungen und bei Temperaturschwankung von 0° bis plus 35⁰C betrug der spezifische elektrische Widerstand des Vulkanisats 0,015 Ohm.m·

Beispiel 2
Das Vermischen erfolgt wie in Beispiel 1· Das Gemisch setzt sich aus Divinylkautsch.uk (65 Masseanteilen) und plast if iziertem But adienacxcylnit rilkaut schuk

(35 Masseanteilen) zusammen. Der Ruß, dessen Kohlenstoff mit 0,18 Masse% Bor chemisch gebunden ist und der eine Adsorptionsoberfläche von 60 m /g (100 Masseanteile) hat, und Graphit (15 Masseanteile) werden in die Polymergrundlage in drei Portionen zusammen mit einem Weichmacher (20 Masseanteile) eingeführt. Die Plastizität des Gummigemisches beträgt 0,24 und die Verspritzbarkeit 1,2 g/cm^. Das Optimum der Vulkanisation bei einer Temperatur von 160⁰C beträgt 20 Minuten. Das Vulkanisat weist eine Zugfestigkeit von 7 MPa auf; die relative Dehnung beträgt 330%, der spezifische elektrische Widerstand vor der Dehnung beträgt 0,007 Ohm.m; nach der 10fachen Dehnung um 20 % beträgt er 0,01 Ohm.m. Nach der Alterung bei einer Temperatur von 70°0 während 96 Stunden betrug die Veränderung der Zugfestigkeit 5% und die relative Dehnung 10 %. Nach der Alterung bei einer Temperatur von 100°C während 10 Tage betrug der spezifische elektrische Widerstand vor der Dehnung 0,007 Ohm.m; nach der 10fachen Dehnung um 20 % wird er höher und beträgt 0,012 Ohm.m. Nach 7 Jah-JPsn Lagerzeit unter Lagerbedingungen bei einer Temperatur von O⁰ bis plus 40°C beträgt der spezifische elektrische Widerstand 0,007 Ohm.m.
Beispiel 3
Auf Laborwalzen 200x450 wird das Polyvinylchlorid-Plastikat (100 Masseanteile) mit Butadienacrylnitrilkautschuk (21,3 Masseanteile) vereint. In das Gemisch wird Ruß, dessen Kohlenstoff mit 0,3 Masse% Bor chemisch gebunden ist und der eine spezifische Adsorptionsoberfläche von 100 m²/g (87_t5 Masseanteile) aufweist, Stearinsäure (0,34 Masseanteile) und Dibutylsebazinat (25 Masseanteile) eingeführt. Das Vermischen erfolgt bei einer Temperatur von I75 + 15°0 während 10 bis 12 Minuten. Die hergestellte Mischung wird in Streifen geschnitten, granuliert, bei einer Temperatur von 180 + 1°C einpreßt, bei einem Druck von 11 MPa während 10 Minuten gehalten und auf 30 bis 40⁰O gekühlt. Die Mischung weist einen spe-

zifiechen elektrischen Widerstand vor der Dehnung von 0,02 Ohm.m auf jiiach der lOfachen Dehnung um 20% beträgt er 0,05 Ohm.m, die Bruchspannung bei Dehnung beträgt 6 MPa, die relative Dehnung beträgt 150% und der Sprödigkeitspunkt - minus 40⁰C♦ Nach dem Spritzen bei einer temperatur von 120 bis 17O⁰C beträgt der spezifische elektrische Widerstand 0,07 bis 0,05 Ohm.m. Nach der Wärmealt erung bei einer Temperatur von 80⁰C während 30 Tage und einer beschleunigten Alterung, die 3 Jahre Lagerzeit unter einem Schutzdach imitiert, liegt der spezifische elektrische Widerstand in einem Bereich von 0,01 bis 0,14 Ohm.m·

Beispiel 4

Auf Laborwalzen bei einer Temperatur von I30 bis 15O⁰C wird Hochdruck-Polyäthylen (100 Masseanteile) mit copolymer aus Styrol und Divinylkautschuk (100 Masseanteile), mit Sintanol (1 Masseanteil) und mit Ruß (85 Masseanteile), dessen Kohlenstoff mit 0,4 Massel Bor chemisch gebunden ist und der eine spezifische Adsorptions-

Oberfläche von 90 m /g aufweist, vermischt. Die Dauer des Vermischens, einschließlich des Walzens einer Bahn, beträgt 15 bis 17 Minuten. Die hergestellte Mischung wird in Streifen geschnitten und granuliert. Die bei einer Temperatur von 165 bis 176°C und bei einem spezifischen Druck von 4,5 bis 5»5 MPa gepreßten und auf eine

Temperatur von 30 bis 40°C gekühlten Platten weisen ein Fließvermögen der Schmelze bei einer Temperatur von 190⁰C und einer Beanspruchung von 98 H in Höhe von 4,1.10 ^ g/s, eine Bruchspannung bei Dehnung gleich 12,8

QQ MPa, eine relative Bruchdehnung von 536 % und einen spezifischen elektrischen Widerstand von 0,4 Ohm.m auf. Beispiel 5

In einem Gummimischer bei einer Temperatur von 50 bis 60⁰C wird JLthylen-Propylen-Kautschuk (100 Masseantei-Ie) verarbeitet, wonach man Altax (1 Masseanteil), Neozon D (0,5 Masseanteile), Zinkweiß (5 Masseenteile), Stearin-

säure (3 Masseanteile) und in drei gleichen Portionen Büß (120 Masseanteile), dessen Kohlenstoff mit 0,5 Masse% Bor chemisch gebunden ist und der eine spezifische

Adsorptionsoberfläche von 110 m /g aufweist, sowie Graphit (13 Masseanteile) in einem Plastifizierungsmittel einführt. Das Gemisch wird auf Walzen während 10 Minuten bei einem Spielraum von 5 bis 8 mm und einer Temperatur von 50 bis 60⁰G nachbearbeitet, wonach man Peroximon (4,2 Masseanteile) einführt und das Gemisch in Form von Rollen abschneidet. Die Dauer des Vermischens beträgt 20 Minuten. Die Temperatur liegt in einem Bereich von 60 bis 100⁰C, die Plastizität beträgt 0,15. Die Platten werden bei einer Temperatur von 160°0 während 20 Minuten vulkanisiert. Die Quellung während 2160 Stunden in 20%iger Schwefelsäure und 20%igem Ätznatron ist gleich Null· Die Platten mit einer Stärke von 0,25 mm weisen einen spezifischen elektrischen Widerstand von 0,004 0hm.m auf. Beispiel 6
Plastifiziert er Butadienacrylnitrilkautsch.uk (100 Masseanteile) wird in einem Gummimischer mit Stearinsäure (2 Masseanteile), Zinkweiß (6 Masseanteile) und Neozon D (1 Masseanteil) vermischt, wonach man in drei gleichen Portionen Ruß (240 Masseanteile), dessen Kohlenstoff mit 0,3 Masse% Bor chemisch gebunden ist und der eine spezifische Adsorptionsoberfläche von 90 m²/g aufweist, sowie Graphit (120 Masseanteile) einführt. Die Dauer des Vermischens beträgt 16 Minuten und die Temperatur 70 bis 130°C. Vor dem Pressen wird in das Gummigemisch das Peroximon (11,9 g de 1 kg Gummigemisch) eingeführt. Das Optimum der Vulkanisation beträgt bei einer Temperatur von 180⁰G 5 Minuten, der spezifische elektrische Widerstand der Platten mit einer Stärke von 0,25 bis 0,30 mm beträgt 0,0006 Ohm.m.
Beispiel 7

Auf Laborwalzen 200x450 bei einer Temperatur von 40⁰C wird der Silikon-Kautschuk (100 Mas se ant eile) mit

Ruß (100 Masseanteile) vermischt, dessen Kohlenstoff mit 0,2 Masse% Bor chemisch gebunden ist, und der eine spezifische Adsorptionsoberfläche von 80 m /g aufweist, wonach man Peroximon F-40 (8 Masseanteile) einführt. Das Gemisch wird bei einer Temperatur von 150⁰G während 20 Minuten vulkanisiert· Das Vulkanisat weist eine Zugfestigkeit won 2,3 MPa₁ eine relative Dehnung von 408% und einen spezifischen elektrischen Widerstand von 0,03 bis 0,035 0hm.m auf.

Claims

v.FCJNER EPEINS HAUS FINCK

PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÖNCHEN 9O ^ Λ 9 1 Q ^ ^

POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 60, D-80OO MÜNCHEN 95

Naucno-issledovatel'skij, proektnokonstruktorskij i technologiceskij kabel'nyj institut proizvodstvennogo ob"edinenija "Sredazkabel

r ti

DEAA-31972.2 13. Juni 1984

ELEKTRISCH LEITENDE MISCHUNG PATENTANSPRUCHb

1· Elektrisch leitende Mischung, die eine Polymergrundlage und elektrisch leitenden RuB vorsieht, dadurch gekennzeichnet, daß sie als elektrisch leitenden Ruß einen Ruß enthält, dessen Kohlenstoff chemisch mit 0,10 bis 0,5 Masse% Bor gebunden ist, und der eine spezifische Adsorptionsoberfläche von 60 bis 110 m/g bei folgendem Verhältnis der Komponenten (Masseanteile) aufweist:

Polymergrundlage 100

elektrisch leitender Ruß 38-240.
2. Elektrisch leitende Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Polymergrundlage Naturkautschuk, Isoprenkautschuk, Butadienacrylnitrilkautschuk, Athylenpropylenkautschuk, Fluorkautschuk, ChIoroprenkautschuk, Urethankautschuk, Silikonkautschuk beziehungsweise ihre Gemische enthält.
3· Elektrisch leitende Mischung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich 1 bis 3 Masseanteile eines Vernetzungsmittels und 5 bis 40 Masseanteile eines Plastifizierungsmittels

enthält.
4. Elektrisch leitende Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Polymergrundlage ein Gemisch aus einem Polyvinylchlorid-Plaetikat und dem But adienacrylnit rilkautsch.uk bei folgendem Verhältnis der Komponenten (Masseanteile) enthält:

Polyvinylchlorid-Plastikat . *. 80-90

Butadienacrylnitrilkautschuk «.»·....· 10-20 elektrisch leitender EuS ·«.·........ 100-110
5. Elektrisch leitende Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß sie als Polymergrundlage Polyäthylen und ein copolymer aus styrol mit Divinyl bei folgendem Verhältnis der Komponenten enthält (Masseanteile)s

Polyäthylen 45-55

copolymer aus Styrol mit Divinyl .... 45-55 elektrisch leitender Ruß 38-45.