DE3935140A1

DE3935140A1 - Leitfaehige, kohlenstoffhaltige polyarylensulfidmischungen

Info

Publication number: DE3935140A1
Application number: DE3935140A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Blaeser; Klaus Dipl Chem Dr Kraft; Karsten Dipl Chem Dr Idel; Walter Dipl Chem Dr Uerdingen
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1989-10-21
Filing date: 1989-10-21
Publication date: 1991-04-25

Description

Die Erfindung betrifft leitfähige Abmischungen aus Poly arylensulfiden, vorzugsweise Polyphenylensulfiden (PPS) mit leitfähigem Kohlenstoff.

Polyarylensulfide und ihre Herstellung sind bekannt, z. B. US-A 33 54 129, EP-A 1 71 021.

Polyarylensulfide mit Füllstoffen, z. B. leitfähigem Ruß abzumischen ist ebenfalls bekannt (z. B. US-A 33 54 129, JP-A 1 61 960).

Nach der Lehre dieser Schriften sind Abmischungen von Polyarylensulfiden mit leitfähigem Ruß durch niedrige elektrische Widerstände ausgezeichnet.

So konnten an gespritzten Formkörpern spezifische Ober flächen- und Durchgangswiderstände von 10³ Ohm und 10² Ohm×cm gemessen werden. Jedoch sind die so erhaltenen, verminderten elektrischen Widerstände für eine Vielzahl technischer Anwendungen nicht immer befriedigend.

Es wurde nun gefunden, daß in Abmischungen von Poly arylensulfiden mit elektrisch leitfähigem Kohlenstoff sehr niedrigere elektrische Widerstände erreicht werden, wenn man als Kohlenstoff eine Mischung aus leitfähigem Ruß, Graphit und/oder gegebenenfalls Kokspulver, Kohlen stoffaser einsetzt.

Gegenstand der Erfindung sind Abmischungen aus

a) 20 bis 92 Gew.-% Polyarylensulfiden, vorzugsweise PPS,
b) 4 bis 60 Gew.-% Leitruß und
c) 4 bis 60 Gew.-% Graphit

wobei der Graphit von 0 bis 100 Gew.-% bezogen auf die Menge Graphit durch Kokspulver oder Kohlefaser ersetzt werden kann, wobei die Summe der Gewichtsanteile der einzelnen Kom ponenten a) + b) + c) jeweils 100 Gew.-% ist und gege benenfalls 0,01 bis 150 Gew.-% weiter üblicher Füll- und Zusatzstoffe, bezogen auf das Gewicht der Summe der Kom ponenten a + b + c, dadurch gekennzeichnet, daß die spezifischen Oberflächen- bzw. Durchgangswiderstände von daraus hergestellten Formkörpern kleiner 20 Ohm bzw. 2 bis 0,1 Ohm×cm betragen.

Als Polyarylensulfide im Sinn der Erfindung kommen z. B. die durch Umsetzung von Dihalogenaromaten, insbesondere von z. B. p-Dichlorbenzol mit Schwefelspendern erhält lichen linearen und verzweigten Polykondensate in Be tracht (z. B. US-A 33 54 129, EP-A 1 71 021).

Erfindungsgemäß geeignete Leitruße sind Gasruße, Furnaceruße oder Flammruße mit mittleren Primärpar tikelgrößen im Durchmesser von 5 bis 200 Nanometer (nm), vorzugsweise 10 bis 100 nm und insbesondere 15 bis 50 Nanometer.

Die BET-Oberflächen der erfindungsgemäßen geeigneten Ruße ist größer als 20 m²/g. Ihre Dibutylphthalat(DBP)- Adsorption ist größer als 40 ml/100 g Ruß.

Sie haben einen mittleren Primärteilchendurchmesser von 5 bis 50 nm.

Erfindungsgemäß geeignete Leitruße sind beispielsweise handelsübliche Leitruße wie z. B. Cabot Black Pearl 2000®, Cabot Vulcan XC 72® und 72 R®, Cabot Vulcan P®, Phillips XE 2®, Ketjen Black EC 600® usw.

Erfindungsgemäß geeignete Graphite sind Graphitpulver, Graphitfasern oder Graphitstäube, die beispielsweise als Elektrodengraphit in einem breiten Kornspektrum mit Par tikeldurchmessern bis zu 5 mm handelsüblich sind. Be vorzugt werden Graphitpulver mit mittlerer Teilchengröße (Durchmesser) bis zu 1 mm, bevorzugt bis 0,5 mm verwen det.

Erfindungsgemäß geeignete Kokspulver sind z. B. durch Mahlen von handelsüblichem, aus Steinkohle gewonnenem Koks und anschießendem Sieben zu gewinnen. Die Korngröße der einzelnen Kokspartikelchen in den erfindungsgemäß zu verwendenden Kokspulvern ist vorzugsweise nach <100 µm und liegt, besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 60 µm.

Erfindungsgemäß geeignete Kohlefasern sind beispiels weise handelsübliche Kohlefasern wie z. B. Toray T 300®, T 300 S® und T 400 H®; Sigri Sigrafil C 40® usw.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Abmischungen aus Polyarylensulfiden, Leitruß, Graphit, gegebenenfalls in Kokspulver, Kohlefasern und gegebenenfalls anderen Füll- und Verstärkungsstoffen kann nach bekannten Com poundierverfahren auf Einschnecken- oder Mehrschnecken extrudern, z. B. ZSK-Maschinen oder geeigneten Knetern. z. B. BUSS-KO-Kneter, vorzugsweise auf Maschinen mit Ent gasungseinrichtungen oder über geeigneten Agglomera tionsverfahren, z. B. Pallmann-und/oder Condux-Agglome ratoren erfolgen.

Außerdem ist es möglich, diese Amischungen über die Pul vertechnologie (Pulvermischungen aus den einzelnen Kom ponenten - dosiert oder als Gemisch) herzustellen.

Pulvermischungen können z. B. auf Konusschnecken- Mischern, Taumel-Mischern, Turbinen-Mischern, Rhönrad- Mischern oder ähnlichen Mischern hergestellt werden.

Den erfindungsgemäßen Abmischungen können zur Verbesse rung bestimmter Eigenschaften 0,01 bis 150 Gew.-% wei terer üblicher Füll- oder Verstärkungsstoffe, beispiels weise Entformungshilfsmittel wie E-Wachs, Aramidfasern, Glasfasern mit einen Durchmesser von 8 bis 20 µm oder andere anorganische Verbindungen wie Talkum, Quarz, Glimmer, Kreide, Pigmente usw., die gegebenenfalls auf übliche Art vorbehandelt sein können, oder Mischungen aus diesen zugegeben werden. Ebenso können zur Verbes serung bestimmter Eigenschaften Stabilisatoren zugegeben werden.

Die erfindungsgemäßen Abmischungen können zu geformten Körperm, Verbundformkörpern, z. B. Formteilen, Halbzeu gen, Folien oder Fasern verarbeitet werden.

Formkörper aus den erfindungsgemäßen Mischungen können z. B. zur Abschirmung von elektromagnetischen Wellen oder Umwandlung des zugeführten Stromes in Wärme (Heizzwecke) oder zur Herstellung von Leiterbahnen oder -Platten für Batterien oder Akkumulatoren eingesetzt werden.

Geformte Körper aus den erfindungsgemäßen Mischungen können z. B. mit aktiven Materialien (z. B. Bleioxid) be schichtet werden und z. B. als Elektrode in Akkumulatoren verwendet werden.

Beispiele
Polyphenylensulfid hergestellt nach EP-A 171 121
40,0 Gew.-%
Leitruß Cabot Vulcan XC 72®	20,0 Gew.-%
Graphit (Fa. Merck)	10,0 Gew.-%
Glasfaser (Durchmesser 10 µm)	30,0 Gew.-%
E-Wachs	0,3 Gew.-%

Die beschriebenen Ausgangsstoffe wurden auf einem BUSS- KO-Kneter mit Entgasungsvorrichtung abgemischt.

Die Temperatur während der Compoundierung lag bei 320 bis 360°C.

Am Ende des Compoundierschnittes wurde ein kugeliges Granulat erhalten, das zu entsprechenden Formkörpern verarbeitet wurde, an denen folgende mechanische und elektrische Kennwerte ermittelt wurden:

elektrische Kennwerte
spezifischer Oberflächenwiderstand (nach DIN 53 596, VDE 0303 Teil 3, Potentialmethode)\|12,0 Ohm
spezifischer Durchgangswiderstand (nach DIN 53 596, VDE 0303 Teil 3, Potentialmethode)	0,6 Ohm · cm

mechanische Kennwerte
Biegefestigkeit DIN 53 452, ISO/R 178)
60,0 N/mm²
Randfaserdehnung bei Höchstkraft	0,4%
Biege-E-Modul (DIN 53 457)	17 000 N/mm²
Schlagzähigkeit (ISO/R 180)	7,0 KJ/m²

Claims

1. Abmischungen aus

a) 20 bis 92 Gew.-% Polyarylensulfiden, vorzugsweise PPS,
b) 4 bis 60 Gew.-% Leitruß und
c) 4 bis 60 Gew.-% Graphit,

wobei der Graphit von 0 bis 100 Gew.-% bezogen auf die Menge Graphit durch Mikrokoks ersetzt werden kann,
wobei die Summe der Gewichtsanteile der einzelnen Komponenten a) + b) + c) jeweils 100 Gew.-% ist und gegebenenfalls 0,01 bis 150 Gew.-% weiter üblicher Füll- und Zusatzstoffe, bezogen auf das Gewicht der Summe der Komponenten a + b + c, dadurch gekenn zeichnet, daß die spezifischen Oberflächen- bzw. Durchgangswiderstände von daraus hergestellten Formkörpern kleiner 20 Ohm bzw. 2 bis 0,1 Ohm · cm betragen.

2. Mischungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyarylensulfide Polyphenylensulfid einge setzt wird.

3. Abmischungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß sie 0,01 bis 150 Gew.-% Füll- und Verstär kungsstoffe enthalten.

4. Verwendung der Mischungen nach Anspruch 1 zur Her stellung von Formkörpern.

5. Verwendung der Formkörper nach Anspruch 4 zur Ab schirmung elektromagnetischer Wellen.

6. Verwendung von Formkörpern nach Anspruch 4 für Heizzwecke.

7. Verwendung von Formkörpern nach Anspruch 4 zur Ableitung elektrischer Enegie in Batterien oder Akkumulatoren.