DE60022065T2 - Partikel enthaltender schaum auf basis von pech - Google Patents

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Description

  • Verweis auf zugehörige Anmeldungen
  • Trifft nicht zu
  • Erklärung bezüglich staatlich geförderter Forschung oder Entwicklung
  • Die Regierung der Vereinigten Staaten besitzt Rechte an dieser Erfindung aufgrund des Kontrakts Nr. DE-AC05-96OR22464 zwischen dem United States Department of Energy und der Lockheed Martin Energy Research Corporation (Energieministerium der USA und Lockheed Martin Energieforschungsgesellschaft).
  • Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Schaum auf Basis von Pech, und insbesondere einen Schaum auf Basis von Pech, der einen partikelförmigen Stoff enthält, der die mechanischen Eigenschaften des Schaums verändert, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Schaums auf Basis von Pech.
  • Die außergewöhnlichen mechanischen Eigenschaften handelsüblicher Kohlenstofffasern sind bedingt durch die einzigartige graphitische Morphologie der extrudierten Filamente. Siehe Edie, D. D., „Pitch and Mesophase Fibers" in: Carbon Fibers, Filaments and Composites, Figueiredo (Hrsg.), Kluwer Academic Publishers, Boston S. 43–72 (1990). Derzeitige moderne Strukturverbundstoffe nutzen diese Eigenschaften durch Ausbildung eines unverbundenen Netzwerks aus Graphitfilamenten, die durch eine geeignete Matrix zusammengehalten werden. Aus einer Pechvorstufe gewonnener Kohlenstoffschaum kann als ein verbundenes Netzwerk aus Bändern und Stegen betrachtet werden. Als solche untereinander verbundenen Netzwerke stellen sie eine potentielle Alternative als Verstärkung in Strukturverbundwerkstoffen dar.
  • Jüngste Entwicklungen von faserverstärkten Verbundstoffen wurden durch Forderungen nach verbesserter Festigkeit, Steifigkeit, Kriechbeständigkeit und Zähigkeit von Konstruktionsmaterialien vorangetrieben. Kohlenstofffasern haben zu signifikanten Fortschritten bei diesen Eigenschaften in Verbundstoffen in verschiedenen Polymer-, Metall- und Keramikmatrixstoffen geführt.
  • Derzeitige Anwendungen von Kohlenstofffasern sind jedoch aus strukturellen Verstärkungen zum thermischen Management bei Anwendung im Bereich von hochdichten Elektronikmodulen bis zu Kommunikationssatelliten ergeben. Dies hat die Forschung zu neuen Verstärkungen und Verbundverarbeitungsverfahren angeregt. Hohe Wärmeleitfähigkeit, geringes Gewicht und geringer thermischer Expansionskoeffizient sind die primären Ziele bei Anwendungen im thermischen Management. Siehe Shih, Wei „Development of Carbon-Carbon Composites for Electronic Thermal Management Applications" IDA Workshop, 3.–5. Mai 1994 gefördert von AF Wright Laboratory unter Contract Nummer F33615-93-C-2363 und AR Phillips Laboratory Contract Nummer F29601-93-C-0165 und Engle, G.B. "High Thermal Conductivity C/C Composites for Thermal Management", IDA Workshop 3.–5. Mai 1994 gefördert von AF Wright Laboratory unter Contract F33615-93-C-2363 und AR Phillips Laboratory Contract Nummer F29601-93-C-0165. Solche Anwendungen streben nach einem Ansatz vom Sandwichtyp, bei dem ein strukturelles Kernmaterial niedriger Dichte (d. h. Wabenstruktur oder Schaum) sandwichartig zwischen Deckschichten mit hoher thermischer Leitfähigkeit liegt.
  • Strukturkerne sind auf Materialien niedriger Dichte beschränkt, um zu gewährleisten, dass die Gewichtsgrenzen nicht überschritten werden.
  • Leider sind Materialien wie Kohlenstoffschäume und Kohlenstoffwaben die einzigen verfügbaren Materialien zur Verwendung in Hochtemperaturanwendungen (> 1600 °C). Materialien mit Kohlenstoffwabenstruktur und hoher thermischer Leitfähigkeit sind im Vergleich zu Wabenstrukturen geringer Leitfähigkeit äußerst teuer in der Herstellung, deshalb wird für kostengünstige Materialien einen Tribut an die Leistungsfähigkeit gezollt.
  • Typische Verschäumungsprozesse wenden eine „Blastechnik" an, um einen Schaum aus der Pechvorstufe zu produzieren. Das Pech wird aufgeschmolzen und unter Druck gesetzt und dann wird der Druck reduziert. Thermodynamisch erzeugt dies einen „Flash", wodurch die Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht im Pech verdampfen (das Pech siedet) was zu einem Pechschaum führt. Siehe Hagar, Joseph W. und Max L. Lake „Novel Hybrid Composites Based on Carbon Foams" Mat. Res. Soc. Symp., Materials Research Society, 270: 29–34 (1992); Hagar, Joseph W. und Max L. Lake „Formulation of a Mathematical Process Modell for the Foaming of a Mesophase Carbon Precursor", Mat. Res. Soc. Symp., Materials Research Society, 270:35–40 (1992); Gibson, L.J. und M.F. Ashby "Cellular Solids: Structures & Properties, Pergamon Press, New York (1988), Gibson, L.J., Mat. Sci. and Eng. A110, 1 (1989); Knippenberg und B. Lersmacher, Phillips Tech. Rev. 36(4), (1976); und Bonzom, A., P. Crepaux und E.J. Moutard, US-Patent 4,276,246 (1981). Es können Additive zugesetzt werden, um das Verschäumen zu fördern oder zu katalysieren, wie gelöste Gase (wie Kohlendioxid oder Stickstoff), Talkpulver, Freone oder andere standardmäßige Treibmittel, die zur Herstellung von Polymerschäumen verwendet werden.
  • Dann muss, im Gegensatz zu Polymerschäumen, der Pechschaum durch Erwärmen in Luft (oder Sauerstoff) über viele Stunden oxidativ stabilisiert werden, um dadurch die Struktur zu vernetzen und das Pech „abzubinden", so dass es beim Carbonisieren nicht schmilzt und die Struktur deformiert. Siehe Hagar, Joseph W. und Max L. Lake „Formulation of a Mathematical Process Modell for the Foaming of a Mesophase Carbon Precursor", Mat. Res. Soc. Symp., Materials Research Society, 270:35–40 (1992) und White J.L. und P.M. Shaeffer, Carbon 27:697 (1989). Dies ist ein zeitaufwändiger Schritt und kann in Abhängigkeit von der Teilegröße und dem erforderlichen Gerät ein teurer Schritt sein.
  • Danach wird der „abgebundene" oder oxidierte Pechschaum dann in einer inerten Atmosphäre bei Temperaturen bis zu 1100 °C carbonisiert. Dann kann eine abschließende Wärmebehandlung bei Temperaturen bis zu 3000 °C durchgeführt werden, um die Struktur vollständig in Kohlenstoff umzuwandeln und einen Kohlenstoffschaum zu erzeugen, der für strukturelle Verstärkung geeignet ist. Diese Schäume wie sie gerade beschrieben wurden, zeigen jedoch geringe thermische Leitfähigkeiten.
  • Andere Techniken können eine Polymervorstufe verwenden, wie Phenol, Urethan oder Mischung davon mit Pech. Siehe Hagar, Joseph W. und Max L. Lake „Idealized Strut Geometries for Open-Celled Foams", Mat. Res. Soc. Symp., Materials Research Society, 270:41–46 (1992), Aubert, J.W. (MRS Symposium Proceedings, 207:117–127 (1990), Cowlard, F.C. und J.C. Lewis, J. of Mat. Sci., 2:507–512 (1967) und Noda, T., Inagaki und S. Yamada, J. of Non-Crystalline Solids, 1:285–302 (1969). Diese Vorstufen erzeugen jedoch einen „glasartigen" oder verglasten Kohlenstoff, der keine Graphitstruktur zeigt und daher eine sehr geringe thermische Leitfähigkeit und auch geringe Steifigkeit aufweist. Siehe Hagar, Joseph W. und Max L. Lake „Idealized Strut Geometries for Open-Celled Foams", Mat. Res. Soc. Symp., Materials Research Society, 270:41–46 (1992).
  • Eine vom Erfinder der vorliegenden Erfindung entwickelte Technik ist in der US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen Nr. 08/921,875 voll ständig offenbart. Sie überwindet diese Einschränkungen, indem sie keine „Aufschäum-„ oder „Druckreduziertechnik" erfordert, um den Schaum zu erzeugen. Außerdem ist kein Oxidationsstabilisierungsschritt erforderlich, wie bei anderen Verfahren, die zur Erzeugung von Kohlenstoff ausgehend von Pech verwendet werden. Dieser Prozess ist weniger zeitaufwändig und kann daher kostengünstiger und leichter herzustellen sein als im obigen Stand der Technik. Besonders von Bedeutung ist, dass dieser Prozess darin einzigartig ist, dass er Kohlenstoffschäume erzeugt, wie es in 1 gezeigt ist, mit hohen Wärmeleitfähigkeiten von mehr als 58 W/m·K und bis zu 187 W/m·K.
  • Jedoch erfordert eine Veränderung der mechanischen Eigenschaften wie der Dichte, Kompressionsfestigkeit und dergleichen des unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens produzierten Kohlenstoffs eine Veränderung der Prozessparameter wie der Temperaturen und Drücke in verschiedenen Prozessstufen. Dies kann die thermische Leitfähigkeit des fertigen Schaumprodukts beeinflussen. Deshalb ist es wünschenswert, einen thermisch hochleitfähigen Schaum zu produzieren, bei dem die mechanischen Eigenschaften verändert werden, während die hohe thermische Leitfähigkeit des Schaum beibehalten wird.
  • US-Patent US-A-4,847,021 von Montgomery et al. offenbart kohlenstoffhaltige Pulver, die mit einem Pech mit hohem Verkokungswert (z. B. Mesophasenpech) vermischt werden, zu Formkörpern ausgebildet und dann gleichzeitig komprimiert und in einer Hülle aus feinteiligen, nicht reaktiven Teilchen gebrannt werden. Falls erforderlich kann ein Graphitisierungsschritt angewendet werden, um hochfeste, hochdichte Artikel aus Kohlenstoff oder Graphit zu produzieren.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Erfindung stellt einen thermisch leitfähigen Schaum auf Basis von Pech mit einem Partikelgehait und ein Verfahren zur Herstellung eines Schaums auf Basis von Pech zur Verfügung. Die Partikel verändern die mechanischen Eigenschaften des Schaums, ohne die thermische Leitfähigkeit des Schaum ernsthaft zu beeinträchtigen.
  • Das allgemeine Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen Schaum auf Basis von Pech mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit und veränderten mechanischen Eigenschaften zur Verfügung zu stellen. Dieses Ziel wird erreicht durch Vermischen von Partikeln mit Pechmaterial vor dem Ausbilden des Schaums. Die Partikel verändern die mechanischen Eigenschaften des Schaums, ohne die thermische Leitfähigkeit des Schaum ernsthaft zu beeinträchtigen.
  • Die obigen und andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich. In der Beschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die ein Teil derselben sind, und in denen zur Erläuterung eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Mikroskopaufnahme eines Schaums auf Basis von Pech ohne Partikel; und
  • 2 ist eine Mikroskopaufnahme eines Schaums auf Basis von Pech gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Partikel in einem Schaum auf Basis von Pech mit hoher thermischer Leitfähigkeit können die mechanischen Eigenschaften des erhaltenen Schaumverbundstoffs signifikant verändern, während die hohe thermische Leitfähigkeit beibehalten wird. Wie in 2 gezeigt ist, sind die Partikel (einige davon durch Pfeile bezeichnet) in einen thermisch leitfähigen Schaum auf Basis von Pech integriert, so dass sich der Schaumverbundstoff bildet, wie es in den US-Patentanmeldungen Aktenzeichen 08/921,875 und 08/923,877 vollständig offenbart ist, deren Inhaber der Anmelder der vorliegenden Erfindung ist.
  • Der Schaumverbundstoff kann durch Einbringen von Pechmaterialien, wie in Form von Pulver, Granulat oder Pellets und Partikeln in einen Behälter zur Ausbildung einer trockenen Mischung gebildet werden. Die Mischung kann solvatisiert werden, wenn es gewünscht ist. Die Partikel können jegliches Material sein, das sich bei den erforderlichen Prozesstemperaturen zur Ausbildung des Kohenstoffschaumverbunds nicht zersetzt. Bevorzugt sind die Partikel Kohlenstofffasern, wie Kohienstofffasern auf Basis von Polyacrylnitril (PAN), Kohlenstofffasern auf Basis von Pech, in der Gasphase gebildete Kohlenstoffnanofasern (VGCF, vapour grown carbon fibres) , Kohlenstoffnanoröhrchen und dergleichen.
  • Die Mischung wird in einer im Wesentlichen sauerstofffreien Umgebung erwärmt, um Oxidation der Pechmaterialien beim Erwärmen zu vermeiden. Bevorzugt wird die Mischung in einem Ofen erwärmt, der auf weniger als 1 Torr evakuiert wurde. Alternativ kann die Mischung unter einem Schutzgas wie Stickstoff erwärmt werden, um Oxidation des Pechs zu vermeiden. Die Mischung wird auf eine Temperatur von ungefähr 50 bis 100 °C über dem Erweichungspunkt der Pechmaterialien erwärmt, was diese zum Schmelzen veranlasst. Zum Beispiel ist, wenn Mesophasenpech Mitsubishi ARA24 verwendet wird, eine Temperatur von 300 °C ausreichend. Alternativ kann das Pech wie oben beschrieben aufgeschmolzen werden und die Partikel werden in die Pechschmelze eingemischt.
  • Wenn die Mischung in einem Vakuum erwärmt wird, wird das Vakuum in eine Stickstoffatmosphäre entspannt, sobald die Pechmaterialien geschmolzen sind. Der Druck im Ofen wird dann auf ungefähr 6,9 MPa (1000 psi) erhöht und die Temperatur des Systems wird dann erhöht, so dass sich Pyrolysegase entwickeln, so dass sich ein viskoser Pechschaumverbundstoff bildet. Obwohl das Erhöhen des Drucks auf ungefähr 6,9 MPa (1000 psi) bevorzugt ist, kann der Druck geringer sein, um einen weniger dichten Schaumverbundstoff auszubilden, oder höher, um einen dichteren Verbundstoff auszubilden, wie es gewünscht ist. Die bevorzugte Temperatur zum Verschäumen hängt von der verwendeten Pechvorstufe ab. Die bevorzugte Verschäumungstemperatur liegt im Bereich von 420 °C bis 520 °C für Mesophasenpech ARA24. Besonders bevorzugt liegt die Verschäumungstemperatur im Bereich zwischen 420 °C bis 450 °C.
  • Die Temperatur im Ofen wird dann auf eine Temperatur erhöht, die ausreicht, um den viskosen Pechschaumverbund zu verkoken (zu härten), die ungefähr 500 °C bis 1000 °C beträgt, wenn Mesophasenpech ARA24 verwendet wird. Dies wird bevorzugt mit ungefähr 2 °C/min durchgeführt. Diese Erwärmungsrate hängt von der Größe und Gestalt des aus dem Pech gewonnenen Schaums im Behälter oder der Form ab. Bevorzugt wird die Temperatur im Ofen über mindestens 15 Minuten gehalten, um eine sichere Verweilzeit zu erreichen.
  • Sobald der viskose Pechschaumverbundstoff verkokt ist, wird er auf Raumtemperatur abgekühlt. Bevorzugt wird der Schaum bei einer Rate von ungefähr 1,5 °C/min abgekühlt. Während des Abkühlzyklus wird der Druck allmählich auf Atmosphärenbedingungen abgelassen. Bevorzugt wird der Druck im Ofen mit einer Rate von ungefähr 230 Pa/min (2 psi/min) abgelassen. Der geformte Schaum auf Basis von Pech wird dann aus dem Behälter entnommen. Vor dem Abkühlen kann der Schaumverbundstoff weiter verarbeitet werden, um zusätzliche Eigenschaften vorzusehen, wie ein Verdichten des Schaums. Zum Beispiel kann der geformte Schaum bei 1050 °C unter einer Stickstoffatmosphäre wärmebehandelt (carbonisiert) und dann in getrennten Schritten bei 2500 °C und 2800 °C in Argon wärmebehandelt (graphitisiert) werden.
  • In den folgenden Beispielen wird unter Anwendung des oben offenbarten Verfahrens ein partikelförmiger Stoff mit Kohlenstofffasern in einem Becher trocken vermischt, in einem Ofen erwärmt und dann bei dem angegebenen Druck verschäumt. Der erhaltene Schaumverbundstoff auf Basis von Pech wird auf eine Temperatur von 1000 °C mit einer Rate von 0,2 °C/min erwärmt, so dass der Verbund carbonisiert wird und dann von 1000 °C auf 2800 °C mit einer Rate von 1 °C/min weiter erwärmt und bei 2800 °C zwei Stunden lang gehalten, so dass der Schaumverbundstoff graphitisiert wird.
  • Beispiel 1
  • Ein Schaumverbundstoff auf Basis von Pech wird gebildet durch Vermischen von 66 Gramm Fortafil 3(C) gemahlenen 400 Mikrometer Fasern, einer Kohlenstofffaser auf Basis von Polyacrylnitril und 200 Gramm Mesophasenpech ARA24, so dass ein Schaumverbundstoff mit einer Massenfraktion an Fasern von ungefähr 33 % hergestellt wird. Der Verbund wird bei einem Druck von 6,9 MPa (1000 psi) verschäumt.
  • Beispiel 2
  • Ein Kohlenstoffschaumverbundstoff wird gebildet durch Vermischen von 37,7 Gramm Fortafil 3(C) gemahlenen 400 Mikrometer Fasern und 749,8 Gramm Mesophasenpech ARA24, so dass ein Schaumverbundstoff mit einer Massenfraktion an Fasern von ungefähr 5 % hergestellt wird. Der Verbund wird bei einem Druck von 6,9 MPa (1000 psi) verschäumt.
  • Beispiel 3
  • Ein Schaumverbundstoff auf Basis von Pech wird gebildet durch Vermischen von 38 Gramm Fortafil 3(C) gemahlenen 400 Mikrometer Fasern und 750 Gramm Mesophasenpech ARA24, so dass ein Schaumverbundstoff mit einer Massenfraktion an Fasern von ungefähr 5 % hergestellt wird. Der Verbund wird bei einem Druck von 6,9 MPa (1000 psi) verschäumt.
  • Beispiel 4
  • Ein Schaumverbundstoff auf Basis von Pech wird gebildet durch Vermischen von 30 Gramm Amoco DKD-X 400 Mikrometer Fasern und 270 Gramm Mesophasenpech ARA24, so dass ein Schaumverbundstoff mit einer Massenfraktion an Fasern von ungefähr 10 % hergestellt wird. Der Verbund wird bei einem Druck von 2,8 MPa (400 psi) verschäumt.
  • Beispiel 5
  • Ein Schaumverbundstoff auf Basis von Pech wird gebildet durch Vermischen von 30 Gramm Amoco DKD-X 400 Mikrometer Fasern und 270 Gramm Mesophasenpech ARA24, so dass ein Schaumverbundstoff mit einer Massenfraktion an Fasern von ungefähr 10 % hergestellt wird. Der Verbund wird bei einem Druck von 4,1 MPa (600 psi) verschäumt.
  • Beispiel 6
  • Ein Schaumverbundstoff auf Basis von Pech wird gebildet durch Vermischen von 30 Gramm Amoco DKD-X 400 Mikrometer Fasern und 270 Gramm Mesophasenpech ARA24, so dass ein Schaumverbundstoff mit einer Massenfraktion an Fasern von ungefähr 10 % hergestellt wird. Der Verbund wird bei einem Druck von 5,5 MPa (800 psi) verschäumt.
  • Beispiel 7
  • Ein Schaumverbundstoff auf Basis von Pech wird gebildet durch Vermischen von 30 Gramm Amoco DKD-X 400 Mikrometer Fasern und 270 Gramm Mesophasenpech ARA24, so dass ein Schaumverbundstoff mit einer Massenfraktion an Fasern von ungefähr 10 % hergestellt wird. Der Verbund wird bei einem Druck von 6,9 MPa (1000 psi) verschäumt.
  • Beispiel 8
  • Ein Schaumverbundstoff auf Basis von Pech wird gebildet durch Vermischen von 6 Gramm im Applied Sciences Pyrograph II in der Gasphase gezüchteten Fasern, einer in der Gasphase gezüchteten Kohlenstoffnanofaser und 400 Gramm Mesophasenpech ARA24, so dass ein Schaumverbundstoff mit einer Massenfraktion an Fasern von ungefähr 1,5 % hergestellt wird. Der Verbund wird bei einem Druck von 6,9 MPa (1000 psi) verschäumt.
  • Die folgende Tabelle 1 vergleicht die Dichten, Kompressionsfestigkeiten und thermischen Leitfähigkeiten der Beispiele 4 bis 8 mit graphitisiertem Schaum auf Basis von Pech. Die Merkmale von graphitisiertem Pech schaum ohne Partikelgehalt wird in der Tabelle mit einem „*" gekennzeichnet. Die mit „**" angegebene Probe wurde bei 10 °C/min graphitisiert und alle anderen Proben ebenso.
  • Tabelle 1
    Figure 00120001
    • ✝ graphitisiert bei 1 °C/min
    • ⧧ graphitisiert bei 10 °C/min
  • Es ist daher zu sehen, dass ein hoch leitfähiger Schaum auf Pechbasis, der Partikel enthält, unter Verwendung des oben offenbarten Verfahrens ausgebildet werden kann. Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, weist der Schaum veränderte mechanische Eigenschaften auf, während er hohe thermische Leitfähigkeit zeigt, die mit einem Schaum auf Pechbasis ohne Partikel vergleichbar ist, der nach dem selben allgemeinen Verfahren hergestellt ist.
  • Die Beispiele 4–7 zeigen, dass Dichte und Kompressionsfestigkeit durch den Verschäumdruck beeinflusst werden, selbst wenn der Fasergehalt 10 % der Schaummasse beträgt. Beim Vergleich der Beispiele 7 und 8 mit einem Kohlenstoffschaum ohne Fasergehalt zeigt sich, dass die thermische Leitfähigkeit des Schaums mit einem Fasergehalt in den Bereich der thermischen Leitfähigkeiten fällt, der von Schaum ohne Fasergehalt erreicht wird. Weitere Untersuchung des Beispiels 8 ergibt, dass ein Fasergehalt von nur 1,5 % der Schaummasse sowohl die Dichte wie die Kompressionsfestigkeit beeinflussen kann.
  • Obwohl die mechanischen Eigenschaften nicht signifikant erhöht sind (und in den meisten Fällen abnehmen), wird angenommen, dass Nanoröhrchen zu einer signifikanten Zunahme der Festigkeit führen. Kohlenstoffnanoröhrchen weisen einen um einige Größenordnungen kleineren Durchmesser auf als die hier verwendeten Fasern und dienen sehr wahrscheinlich zum Überbrücken von Mikrorissen, die sich in den Schaumligamenten bilden. Ebenso weisen sie um einige Größenordnungen höhere Festigkeiten auf (das mehr als 100-fache von Stahl) und führen deshalb wahrscheinlich zu verbesserten Festigkeiten.
  • Eine erhöhte Festigkeit ist jedoch nicht immer gewünscht. Bei einigen Anwendungen zur Energieaufnahme ist eine reduzierte, aber kontrollierbare Festigkeit gewünscht. Das Ziel dieser Erfindung ist zu demonstrieren, dass Festigkeit (oder andere Eigenschaften) auf andere Weise modifiziert werden können, als die Betriebsvariablen (Druck, Erwärmungsrate, Temperaturen usw.) zu verändern.
  • Während eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt und beschrieben wurde, ist es für die Fachleute ersichtlich, dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen hierbei vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist. Zum Beispiel können nicht faserförmige oder metallische Partikel verwendet werden.

Claims (9)

  1. Thermisch leitfähiger Schaumverbundstoff auf Basis von Pech umfassend: – einen thermisch leitfähigen Schaum auf Basis von Pech; und – einen partikelförmigen Stoff auf Basis von Kohlenstoff eingemischt in den Schaum auf Basis von Pech, worin – der partikelförmige Stoff auf Basis von Kohlenstoff in den Schaum auf Basis von Pech vor dem Verschäumen eingemischt wird.
  2. Thermisch leitfähiger Schaumverbundstoff auf Basis von Pech nach Anspruch 1, in dem der partikelförmige Stoff auf Basis von Kohlenstoff eine Kohlenstofffaser oder ein Kohlenstoffnanoröhrchen ist.
  3. Thermisch leitfähiger Schaumverbundstoff auf Basis von Pech nach Anspruch 2, in dem die Kohlenstofffaser ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Kohlenstofffasern auf Basis von Polyacrylnitril (PAN), Kohlenstofffasern auf Basis von Pech und in der Dampfphase erzeugte Kohlenstoffnanofasern.
  4. Thermisch leitfähiger Schaumverbundstoff auf Basis von Pech nach Anspruch 1, in dem der Schaumverbundstoff eine thermische Leitfähigkeit von mindestens 43 W/mK aufweist.
  5. Thermisch leitfähiger Schaumverbundstoff auf Basis von Pech nach Anspruch 1, in dem der Schaumverbundstoff eine thermische Leitfähigkeit geteilt durch die Dichte von mindestens 132 (W/mK)/(g/cc) aufweist.
  6. Thermisch leitfähiger Schaumverbundstoff auf Basis von Pech nach Anspruch 1, in dem der Schaumverbundstoff eine Masse an partikelförmigem Stoff von mindestens 1,5 % aufweist.
  7. Verfahren zur Herstellung eines thermisch leitfähigen Schaumverbundstoffs auf Basis von Pech nach Anspruch 1, umfassend die Schritte: – Einbringen eines Pechs in einen Behälter; – Mischen eines partikelförmigen Stoffs mit dem Pech im Behälter zur Ausbildung einer Mischung; – Erwärmen der Mischung in einer sauerstofffreien Umgebung zum Schmelzen des Pechs in der Mischung; – weiteres Erwärmen, so dass Gase entstehen, um einen viskosen Pechschaum zu bilden; und – Wärmebehandeln des viskosen Pechschaums.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, in dem der partikelförmige Stoff mit dem Pech vermischt wird, nachdem das Pech geschmolzen ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, in dem der Schritt des weiteren Erwärmens, so dass Gase entstehen, durchgeführt wird, während die Mischung unter Druck steht.
DE60022065T 1999-09-21 2000-09-20 Partikel enthaltender schaum auf basis von pech Expired - Lifetime DE60022065T2 (de)

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