DE69107936T2 - Manufacturing method of a shield containing an electronic conductive polymer. - Google Patents
Manufacturing method of a shield containing an electronic conductive polymer.Info
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Description
Die vorliegende Erfindung hat ein Verfahren zur Herstellung eines Schirms auf der Basis von elektronenleitendem Polymeren zum Gegenstand, der dazu bestimmt ist, Höchstfrequenzen in einem großen Frequenzbereich von 1 bis 30 GHz zu absorbieren.The present invention relates to a process for manufacturing a screen based on electron-conducting polymers, intended to absorb high frequencies in a wide frequency range from 1 to 30 GHz.
Er kann als Auskleidung eines anechoiden (echofreien) Raumes für die Meßtechnik oder als Absorbens auf Schiffen, im Bereich der Luftfahrt, wo leichte Verbundmaterialien gebraucht werden, sowie auf Flughäfen verwendet werden.It can be used as a lining for an anechoic (echo-free) room for measuring technology or as an absorbent on ships, in the aviation sector where lightweight composite materials are needed, and at airports.
Auf den Flughäfen, die in der Nähe großer Städte liegen und die von großen Gebäuden umgeben sind, werden die von den Kontrolltürmen ausgesendeten und empfangenen höchstfrequenten Wellen stark gestört. Daher ist ein niedriges Reflexionsvermögen der Flugplatzgebäude wichtig, damit die Flugzeuge sicher auf die Lande- und Startbahnen dirigiert werden können. Gegenwärtig sind mehrere große internationale Flughäfen von diesem Problem betroffen.At airports located near large cities and surrounded by large buildings, the very high frequency waves sent and received by the control towers are severely disrupted. Therefore, a low reflectivity of the airport buildings is important so that aircraft can be safely guided onto the runways. Currently, several large international airports are affected by this problem.
Im Bereich des Fernsehens ist die Absorption der Mikrowellen ebenfalls ein kritisches Problem, wie aus dem Dokument: Proceedings of the International Conference on Ferrites, September-Oktober 1980, Japan, "Countermeasures against TV Ghost Interference Using Ferrite" von Keiichi Akita, S. 885-889 klar hervorgeht.In the field of television, absorption of microwaves is also a critical problem, as is clearly shown in the document: Proceedings of the International Conference on Ferrites, September-October 1980, Japan, "Countermeasures against TV Ghost Interference Using Ferrite" by Keiichi Akita, pp. 885-889.
Im weiteren Text wird von Mikrowellen gesprochen, um Wellen zu bezeichnen, deren Wellenlänge zwischen 30 cm und 1 cm liegt.In the following text, microwaves are used to describe waves whose wavelength is between 30 cm and 1 cm.
Die zur Absorption von Mikrowellen bestimmten Materialien hatten bis heute die Eigenschaften benutzt, daß bestimmte zu erzeugende Verbindungen dielektrische und/oder magnetische, mit ihrer chemischen Natur zusammenhängende Verluste haben.Until now, the materials intended for absorbing microwaves have used the properties that certain compounds to be produced have dielectric and/or magnetic losses, related to their chemical nature.
Diese Materialien treten in Form dünner Schichten auf, die mit dichten magnetischen Materialien, etwa Ferrit, oder ausgehend von der Dispersion eines Füllstoffs erhöhter magnetischer Permeabilität und/oder Dielektrizitätskonstante (Ferrit- oder Eisenpulver) In einem geeigneten organischen Bindemittel hergestellt werden (siehe die Dokumente EP-A-243 162, EP-A-90 432).These materials occur in the form of thin layers that are coated with dense magnetic materials, such as ferrite, or starting from the dispersion of a filler with increased magnetic permeability and/or dielectric constant (ferrite or iron powder) in a suitable organic binder (see documents EP-A-243 162, EP-A-90 432).
Diese Lösungen, die in eine gewisse Anzahl von industriellen und kommerziellen Anwendungen mündeten, haben jedoch Einschränkungen. So führt der Gebrauch von dichten magnetischen Verbindungen wie dem Ferrit zu erhöhten Massen, die direkt mit der hohen Dichte dieser Verbindungen zusammenhängen, was ihren Anwendungsbereich begrenzt und sie insbesondere vom Gebiet der Luftfahrt ausschließt.These solutions, which have resulted in a number of industrial and commercial applications, have limitations. For example, the use of dense magnetic compounds such as ferrite leads to increased masses, which are directly related to the high density of these compounds, which limits their field of application and excludes them in particular from the aeronautics sector.
Ferner unterliegt der Gebrauch von Eisen in Form eines in einer isolierenden Matrix dispergierten Pulvers immer dann gewissen Einschränkungen, wenn es nötig ist, für das Endprodukt einen isolierenden Charakter zu bewahren.Furthermore, the use of iron in the form of a powder dispersed in an insulating matrix is subject to certain limitations whenever it is necessary to maintain an insulating character for the final product.
Im übrigen erfordern es die Verbindungen mit elektrischen Verlusten von der Art der Systeme, bei denen leitende anorganische Füllstoffe vom Typ Ruß, Graphit oder Metallpulver in einem Bindemittel dispergiert sind, das Ausmaß der Füllung und die Aggregationsphänomene der Partikel mit einem äußerst hohen Grad der Reproduzierbarkeit zu beherrschen. Tatsächlich ist das Funktionieren dieser dielektrischen Materialien an die Tatsache gebunden, daß die Kurve der dielektrischen und somit absorbierenden Eigenschaften sich im Bereich der Durchdringung (Stetigkeit einer dielektrischen Eigenschaft, Leitfähigkeit oder Dielektrizitätskonstante) befindet, wo geringe Veränderungen der Konzentration des Füllstoffs große Auswirkungen auf die untersuchte Eigenschaft ( oder ε) haben können (S-förmige Kurve).Moreover, compounds with electrical losses such as those in which conductive inorganic fillers such as carbon black, graphite or metal powder are dispersed in a binder require the degree of filling and the aggregation phenomena of the particles to be controlled with an extremely high degree of reproducibility. In fact, the functioning of these dielectric materials is linked to the fact that the curve of the dielectric and therefore absorbing properties is in the area of penetration (continuity of a dielectric property, conductivity or dielectric constant), where small changes in the concentration of the filler can have a major impact on the property (or ε) under study (S-shaped curve).
Die absorbierenden Verbundmaterialien von der Art mit anorganischem Füllstoff, der in einem Bindemittel dispergiert ist, werden durch Mischung eines Pulvers einer magnetischen oder dielektrischen Verbindung und eines Bindemittelpulvers und anschließendes Pressen der Mischung erhalten. Bei einer derartigen Technik liegt die Schwelle für die Durchdringung des Füllstoffs zwischen 30 und 40 Massen-%. Diese erhöhte Menge von Füllstoff ist für die Homogenität und damit für die Festigkeit des Materials schädlich und führt oft zu schweren Materialien, was diese von der Weltraumtechnik ausschließt.The absorbent composite materials of the type with inorganic filler dispersed in a binder are obtained by mixing a powder of a magnetic or dielectric compound and a binder powder and then pressing the mixture. In such a technique, the threshold for the penetration of the filler is between 30 and 40% by mass. This increased amount of filler is essential for the homogeneity and therefore for the Strength of the material is detrimental and often results in heavy materials, which excludes them from space technology.
Außerdem zeigen die mikrowellenabsorbierenden Materialien mit anorganischem dielektrischem Füllstoff eine verhältnismäßig schmale Bandbreite (Absorptionsbande), was ihren Anwendungsbereich weiter begrenzt.In addition, the microwave absorbing materials with inorganic dielectric filler show a relatively narrow bandwidth (absorption band), which further limits their application range.
Es gibt ferner elektrisch leitende organische Polymere, die eine Klasse von Materialien mit zahlreichen Anwendungen bilden, sowohl auf Grund ihrer elektronischen (gute elektrische Leitfähigkeit) wie ihrer elektrochemischen Eigenschaften (reversible Dotierung). Als bekannte elektrisch leitende organische Polymere kann man die Polyacetylene, die Polypyrrole und die Polyaniline anführen.There are also electrically conductive organic polymers, which form a class of materials with numerous applications, both due to their electronic (good electrical conductivity) and their electrochemical properties (reversible doping). Well-known electrically conductive organic polymers include polyacetylenes, polypyrroles and polyanilines.
Bis heute werden die leitenden Polymere im wesentlichen wegen ihrer elektrochemischen Eigenschaften in elektrochemischen Generatoren (Batterien) oder in elektrochromen Zellen benutzt.To date, conductive polymers are used primarily because of their electrochemical properties in electrochemical generators (batteries) or in electrochromic cells.
Diese elektrisch leitenden Polymere haben den Nachteil, daß ihnen die mechanische Beständigkeit fehlt und daß sie eine sehr hohe elektrische Leitfähigkeit von der Größenordnung 10 bis 100 X&supmin;¹.cm&supmin;¹ besitzen.These electrically conductive polymers have the disadvantage that they lack mechanical resistance and that they have a very high electrical conductivity of the order of 10 to 100 X⁻¹.cm⁻¹.
Daher wurden bis heute zahlreiche Untersuchungen unternommen, um zu versuchen, die mechanische Beständigkeit der elektrisch leitenden organischen Polymere zu verbessern; sie führten zur Herstellung von Verbundmaterialien, in denen man die mechanische Beständigkeit der Polymere verbessert, indem man sie mit einem anderen Material verbindet, das bessere mechanische Eigenschaften besitzt. Dieses Material kann aus einem Träger wie Papier bestehen, auf dem das elektrisch leitende Polymer aufgebracht ist, wie in dem Dokument: Journal of Electronic Materials, Bd. 13, Nr. 1, 1984, "Some properties of polypyrrole-paper composites" beschrieben.Therefore, to date, numerous studies have been carried out to try to improve the mechanical strength of electrically conductive organic polymers; these have led to the production of composite materials in which the mechanical strength of the polymers is improved by combining them with another material with better mechanical properties. This material can consist of a support such as paper on which the electrically conductive polymer is deposited, as described in the document: Journal of Electronic Materials, Vol. 13, No. 1, 1984, "Some properties of polypyrrole-paper composites".
Es ist auch möglich, das elektrisch leitende Polymer in einer isolierenden Matrix von Polyvinylchlorid (PVC), wie in dem Dokument US-A-4 617 353 beschrieben, oder von einem Styrol-Vinylsulfonat-, Styrol-Acrylsäure- oder Styrol-Butadien- Acrylsäure-Copolymeren, wie in dem Dokument FR-A-2 616 790 beschrieben, zu dispergieren.It is also possible to disperse the electrically conductive polymer in an insulating matrix of polyvinyl chloride (PVC) as described in document US-A-4 617 353 or of a styrene-vinylsulfonate, styrene-acrylic acid or styrene-butadiene-acrylic acid copolymer as described in document FR-A-2 616 790.
Aus dem Dokument EP-A-0 357 059 ist darüber hinaus bekannt, elektromagnetische Abschirmungen dadurch herzustellen, daß entweder ein isolierendes Polymer und ein Monomer aufgelöst werden oder ein isolierendes Polymer aufgebläht wird, dann die Anordnung Dämpfen eines für das Monomer oxydierenden Agens ausgesetzt wird. Man erhält so eine oberflächliche Abscheidung von leitendem Polymeren.From document EP-A-0 357 059 it is also known to produce electromagnetic shields by either dissolving an insulating polymer and a monomer or by expanding an insulating polymer and then exposing the arrangement to vapors of an agent which oxidizes the monomer. This results in a surface deposition of conductive polymer.
Die Erfindung hat ein Verfahren zur Herstellung eines neuen mikrowellenabsorbierenden Schirmes auf der Basis von elektronenleitendem Polymeren zum Gegenstand, das erlaubt, namentlich den obigen Nachteilen abzuhelfen. Insbesondere ist der erhaltene Schirm verhältnismäßig leicht, was seine Verwendung im Luftfahrtbereich erlaubt. Außerdem besitzt er eine viel weiter ausgedehnte Bandbreite als die konventionellen Schirme mit anorganischem leitendem Füllstoff, was seine Verwendung in den für die bisherige Technik nicht zugänglichen Bereichen erlaubt.The invention relates to a process for producing a new microwave-absorbing screen based on an electron-conducting polymer, which makes it possible to remedy the above-mentioned disadvantages. In particular, the screen obtained is relatively light, which allows it to be used in the aeronautical sector. In addition, it has a much wider bandwidth than conventional screens with an inorganic conductive filler, which allows it to be used in areas not accessible to the current technology.
Die Erfindung hat genauer ein Herstellungsverfahren für einen mikrowellenabsorbierenden Schirm zum Gegenstand, der mindestens eine Schicht eines elektronenleitenden organischen Polymeren, das mit einem Anion dotiert ist, und eines thermoplastischen elektrisch isolierenden organischen Polymeren umfaßt, die sich gegenseitig durchdringen, wobei das Verfahren darin besteht, für jede Schicht:More specifically, the invention relates to a process for manufacturing a microwave-absorbing screen comprising at least one layer of an electron-conducting organic polymer doped with an anion and of an electrically insulating thermoplastic organic polymer which penetrate each other, the process consisting in, for each layer:
a) - eine Lösung oder eine kolloidale Suspension des isolierenden organischen Polymeren in einem Lösungsmittel zu bilden, das mit der chemischen Reaktion der Gewinnung des dotierten leitenden Polymeren kompatibel ist, wobei diese Lösung oder Suspension einen oxydierenden anionischen Dotierungsstoff enthält;a) - forming a solution or a colloidal suspension of the insulating organic polymer in a solvent compatible with the chemical reaction for obtaining the doped conducting polymer, said solution or suspension containing an oxidising anionic dopant;
b) - der Lösung oder Suspension mindestens ein flüssiges Monomer hinzuzugeben, das durch Oxydation zu dem genannten leitenden dotierten Polymeren polymerisierbar ist, wobei dieses Monomer mindestens eine zyklische Kohlenstoffkette mit konjugierten Doppelbindungen enthält und im Verhältnis von 1 bis 30 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile des isolierenden Polymeren hinzugegeben wird;b) - adding to the solution or suspension at least one liquid monomer which can be polymerized by oxidation to give the said conductive doped polymer, said monomer containing at least one cyclic carbon chain with conjugated double bonds and being added in a ratio of 1 to 30 parts by weight per 100 parts by weight of the insulating polymer;
c) - die Anordnung bis zur vollständigen Oxydation des Monomeren reagieren zu lassen und so seine Polymerisation in situ zu erreichen;c) - the arrangement until complete oxidation of the monomers and thus achieve its polymerization in situ;
d) - das isolierende Polymer und das leitende Polymer zusammen auszufällen, um ein Pulver aus einer Durchdringung des isolierenden Polymeren mit dem leitenden Polymeren zu bilden, das eine elektrische Leitfähigkeit unter 0,15 S/cm besitzt;(d) - co-precipitating the insulating polymer and the conductive polymer to form a powder from a penetration of the insulating polymer with the conductive polymer having an electrical conductivity of less than 0.15 S/cm;
e) - dieses Pulver der Durchdringung zu formen, um eine dicke Schicht der Durchdringung von 1 bis 10 mm Dicke zu bilden.e) - to shape this penetration powder to form a thick penetration layer of 1 to 10 mm thickness.
In dem erhaltenen Schirm hat das leitende Polymer eine Konzentration, die zwischen 1 und 25 Gew.-% der Legierungsschicht liegt. Die Menge des in dem isolierenden Polymeren dispergierten leitenden Polymeren ist also sehr viel geringer als die in den Schirmen mit anorganischem Füllstoff benutzte Menge, was die Herstellung des Schirmes erleichtert und seine mechanischen Eigenschaften verbessert. Ferner ist es möglich, durch Variation dieser Menge des leitenden Polymeren die elektrische Leitfähigkeit des Schirms je nach der beabsichtigten Anwendung zu verändern.In the screen obtained, the conductive polymer has a concentration of between 1 and 25% by weight of the alloy layer. The amount of conductive polymer dispersed in the insulating polymer is therefore much lower than that used in screens with inorganic filler, which facilitates the manufacture of the screen and improves its mechanical properties. Furthermore, by varying this amount of conductive polymer, it is possible to change the electrical conductivity of the screen depending on the intended application.
Nach dem Schritt d) des Verfahrens der Erfindung erhält man ein Pulver von Verbundmaterial, das vollkommen homogen ist und direkt für die Herstellung des absorbierenden Schirmes verwendet werden kann, was ermöglicht, die Operationen der Mischung des leitenden Polymeren mit dem Pulver des isolierenden Polymeren nach der klassischen Technik absorbierender Schirme mit anorganischem Füllstoff zu vermeiden, einer Technik, die zu viel zu hohen Konzentrationen an leitender Phase führt.After step d) of the process of the invention, a powder of composite material is obtained which is perfectly homogeneous and can be used directly for the manufacture of the absorbent screen, which makes it possible to avoid the operations of mixing the conductive polymer with the powder of the insulating polymer according to the classic technique of absorbent screens with inorganic filler, a technique which leads to much too high concentrations of conductive phase.
Insbesondere liegt das isolierende Polymer in der Lösung oder Suspension in Form von Mikropartikeln vor, die eine mittlere Partikelgröße von 0,1 bis 1 um besitzen.In particular, the insulating polymer is present in the solution or suspension in the form of microparticles having an average particle size of 0.1 to 1 µm.
Die Emulsion oder Lösung, die im Lauf des Schrittes c) gebildet wird, wird durch Zugabe eines wie die primären Alkohole mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen als Co-Tensid wirkenden Agens, etwa Methanol, Ethanol, n-Propanol, n-Butanol usw., gebrochen. Nach Filtration, Spülen und Trocknung kann das erhaltene Pulver in der Kälte oder Wärme verdichtet werden, spritzgegossen oder extrudiert werden, um die absorbierende(n) Schicht(en) des Schirms zu bilden.The emulsion or solution formed during step c) is broken by adding a co-surfactant agent such as primary alcohols containing 1 to 10 carbon atoms, such as methanol, ethanol, n-propanol, n-butanol, etc. After filtration, rinsing and drying, the powder obtained can be cold or hot compacted, injection-molded or extruded to obtain the absorbent(s). to form layer(s) of the screen.
Das Spritzgießen ist eine verlockende Technik der Schichtenherstellung, die es erlaubt, verschiedene Formen in kurzer Zeit (1 bis 3 Minuten) zu erhalten, was erlaubt, etwaige Degradationen des Materials zu begrenzen.Injection molding is an attractive layered manufacturing technique that allows different shapes to be obtained in a short time (1 to 3 minutes), thus limiting any possible degradation of the material.
Die angewandten Drücke werden zwischen 1 und 300 MPa gewählt.The applied pressures are selected between 1 and 300 MPa.
Wenn man die Anzahl der Spülvorgänge und die Natur des zum Waschen benutzten Agens variiert, kann man ferner die Hochfrequenzeigenschaften des Schirms verändern.By varying the number of rinses and the nature of the agent used for washing, one can also change the high frequency properties of the screen.
Damit ein Schirm absorbierend ist, muß er eine niedrige elektrische Leitfähigkeit ε und eine genügend große Dicke e besitzen, so daß der Reflexionskoeffizient R die Gleichung For a screen to be absorbent, it must have a low electrical conductivity ε and a sufficiently large thickness e so that the reflection coefficient R satisfies the equation
erfüllt, worin Zs die Impedanz an der Oberfläche des absorbierenden Materials mit Zs = (u/e).tanh(-j(2πe/λ&sub0;) (εu)) ist (e ist die Dicke des Materials, λ&sub0; ist die einfallende Wellenlänge, j² ist die komplexe Zahl mit dem Wert -1 und µ ist die magnetische Permeabilität des Materials).where Zs is the impedance at the surface of the absorbing material with Zs = (u/e).tanh(-j(2πe/λ₀) (εu)) (e is the thickness of the material, λ₀ is the incident wavelength, j² is the complex number with value -1 and µ is the magnetic permeability of the material).
Dieser Ausdruck zeigt, daß dafür, daß R gegen 0 strebt, es nötig ist, daß Zs gegen 1-jo strebt. tanh(x) strebt jedoch gegen 0, wenn x gegen 0 strebt. Das erklärt, weshalb es günstig ist, das Verhältnis e/λ&sub0; nicht zu sehr absinken zu lassen, da sonst Zs gegen 0 strebt. Größenordnungen für e von 1 bis 10 mm werden allgemein für die betrachteten Mikrowellenfrequenzen zugelassen.This expression shows that for R to tend to 0, it is necessary that Zs tends to 1-jo. However, tanh(x) tends to 0 when x tends to 0. This explains why it is advantageous not to let the ratio e/λ0 fall too much, otherwise Zs tends to 0. Orders of magnitude for e of 1 to 10 mm are generally accepted for the microwave frequencies considered.
Außerdem zeigt diese Gleichung (sie gilt universell, welcher Frequenzbereich auch benutzt wird), daß eine Abstimmungsbedingung für die Absorption für beliebige Werte von (ε, m) nicht gefunden werden kann.Furthermore, this equation (which is universally valid, whatever frequency range is used) shows that a tuning condition for the absorption for arbitrary values of (ε, m) cannot be found.
Im Fall eines Materials mit dielektrischen Verlusten gibt es nur ein einziges Paar (ε', ε'') für ein gegebenes Verhältnis e/λ&sub0;, das zu einer Abstimmung des Schirmes führt. Im Falle einer elektrischen Abschirmung ist es also nötig, einerseits nur eine geringe Dicke des Materials (einige zehn um) und andererseits einen so hohen Wert der Leitfähigkeit wie nur möglich zu benutzen, denn man mißt nur das Verhältnis zwischen der transmittierten Energie und der einfallenden Energie.In the case of a material with dielectric losses, there is only one pair (ε', ε'') for a given ratio e/λ₀ that leads to a tuning of the screen. In the case of electrical shielding, it is therefore necessary to On the one hand, it is important to use only a small thickness of the material (a few tens of μm) and, on the other hand, to use as high a value of conductivity as possible, since only the ratio between the transmitted energy and the incident energy is measured.
Ein absorbierender Schirm hat also nichts zu tun mit einer elektromagnetischen Abschirmung, die leitend und von geringer Dicke sein muß, um die einfallende Welle zu reflektieren. Außerdem ist die Herstellung dieser Abschirmungen geringer Dicke mit der Herstellung von absorbierenden Schirmen großer Dicke nicht kompatibel.An absorbing screen therefore has nothing to do with an electromagnetic shield, which must be conductive and of small thickness in order to reflect the incident wave. Moreover, the manufacture of these shields of small thickness is not compatible with the manufacture of absorbing screens of large thickness.
Mit dem Verfahren der Erfindung ist es möglich, einen Vielschicht-Schirm herzustellen. In diesem Fall bildet man mehrere Schichten einer Durchdringung, indem man jedesmal die Schritte a) bis e) wiederholt und jedesmal die Art und/oder die Konzentration des Monomeren und/oder die Art des isolierenden Polymeren ändert, um Schichten mit unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit zu erhalten, und diese Schichten übereinanderlegt. Insbesondere kann man die folgenden Schritte ausführen: Herstellen eines ersten Pulvers gegebener Leitfähigkeit und Pressen dieses Pulvers in der Kälte, um die erste Schicht zu bilden, Herstellen eines zweiten Pulvers, wie vorher beschrieben, von anderer Leitfähigkeit als das erste, Ausbreiten dieses zweiten Pulvers auf der ersten Schicht, dann Pressen der Anordnung in der Kälte, und so fort.The method of the invention makes it possible to produce a multilayer screen. In this case, several layers of penetration are formed by repeating each time steps a) to e) and changing each time the type and/or concentration of the monomer and/or the type of insulating polymer to obtain layers with different electrical conductivities, and superimposing these layers. In particular, the following steps can be carried out: preparing a first powder of a given conductivity and cold-pressing this powder to form the first layer, preparing a second powder as previously described, of a different conductivity to the first, spreading this second powder on the first layer, then cold-pressing the assembly, and so on.
Es ist auch möglich, einen Vielschicht-Schirm mit elektrischem Leitfähigkeitsgradienten herzustellen. Anders gesagt umfaßt der Schirm mehrere übereinandergelegte Schichten mit unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit, wobei die elektrische Leitfähigkeit dieser Schichtenfolge von der ersten Schicht zur letzten Schicht hin abnimmt. Die unterste Schicht wird im allgemeinen von einer elektrisch leitenden Unterlage getragen, und die oberste Schicht ist im allgemeinen in Kontakt mit der Luft. Man erhält so eine Impedanzanpassung in der Dicke des Schirms, was seine Bandbreite (oder Absorptionsbande) weiter vergrößert.It is also possible to produce a multilayer screen with an electrical conductivity gradient. In other words, the screen comprises several superimposed layers with different electrical conductivities, the electrical conductivity of this sequence of layers decreasing from the first layer to the last. The bottom layer is generally supported by an electrically conductive base and the top layer is generally in contact with the air. This provides impedance matching in the thickness of the screen, which further increases its bandwidth (or absorption band).
Der leitende Träger kann eine Metallplatte, ein Gewebe von Kohlenstoffasern, ein metallisierter Polymerfilm oder schließlich ein leitender Anstrich sein. Im Fall des Anstrichs und des Gewebes beruht die Formbeständigkeit der Anordnung auf den Polymerschichten auf der Grundlage von leitendem Polymeren.The conductive support can be a metal plate, a fabric of carbon fibers, a metallized polymer film or finally a conductive paint. In the case of the paint and the fabric, the dimensional stability of the arrangement is based on the polymer layers based on conductive polymers.
Für Monomerkonzentrationen in der Lösung oder Suspension unter 1 Gewichtsteil auf 100 Gewichtsteile des isolierenden Polymeren (was Konzentrationen unter 1 Gew.-% des leitenden Polymeren in der Legierung entspricht) ist der Schirm für Mikrowellen transparent, und für Monomerkonzentrationen über 30 Gewichtsteile auf 100 Gewichtsteile des isolierenden Polymeren (was Konzentrationen über 25 Gew.-% des leitenden Polymeren in der Legierung entspricht) verschlechtern sich die Absorptionseigenschaften, und der Schirm spielt nun die Rolle eines Mikrowellenreflektors.For monomer concentrations in the solution or suspension below 1 part by weight per 100 parts by weight of the insulating polymer (corresponding to concentrations below 1 wt% of the conductive polymer in the alloy) the screen is transparent to microwaves, and for monomer concentrations above 30 parts by weight per 100 parts by weight of the insulating polymer (corresponding to concentrations above 25 wt% of the conductive polymer in the alloy) the absorption properties deteriorate and the screen now plays the role of a microwave reflector.
Es ist ferner im Gegensatz zu der bisherigen Technik möglich, die dielektrischen Eigenschaften des absorbierenden Schirms der Erfindung zu verändern, indem man die Menge des Dotierungsstoffes in der Lösung oder Suspension und damit den Dotierungsgrad des durch das Anion elektronenleitenden Polymeren variiert, indem man die Form des erhaltenen leitenden Polymeren verändert (verschiedene Art und verschiedene makromolekulare Struktur der Polymere) oder indem man für eine vorherbestimmte Konzentration des leitenden Polymeren in der absorbierenden Schicht seinen Oxydationsgrad variiert.Furthermore, in contrast to the previous technique, it is possible to vary the dielectric properties of the absorbing screen of the invention by varying the amount of dopant in the solution or suspension and thus the degree of doping of the electron-conducting polymer by the anion, by changing the shape of the conductive polymer obtained (different type and different macromolecular structure of the polymers) or by varying its degree of oxidation for a predetermined concentration of the conductive polymer in the absorbing layer.
Die in der Erfindung verwendbaren elektronenleitenden organischen Polymere können Copolymere oder Homopolymere sein, die ausgehend von einem oder mehreren Monomeren im flüssigen Medium und namentlich im wäßrigen Medium herstellbar sind.The electron-conducting organic polymers usable in the invention can be copolymers or homopolymers which can be prepared from one or more monomers in a liquid medium, and in particular in an aqueous medium.
Als Beispiele für derartige Polymere kann man die Polypyrrole, die Polyaniline und die Polythiophene anführen, die durch chemische Oxydation der entsprechenden Monomeren im Lösungsmittelmedium hergestellt werden. Zur Klarstellung wird bemerkt, daß die Bezeichnung "Polypyrrole" hier die Homopolymere und die Copolymere von Pyrrol und/oder von Pyrrolderivaten wie die in den Dokumenten FR-A-2 616 790 und EP-A-0 105 768 erwähnten Derivate bezeichnet.Examples of such polymers include polypyrroles, polyanilines and polythiophenes, which are prepared by chemical oxidation of the corresponding monomers in a solvent medium. For the avoidance of doubt, the term "polypyrroles" here designates homopolymers and copolymers of pyrrole and/or of pyrrole derivatives, such as the derivatives mentioned in documents FR-A-2 616 790 and EP-A-0 105 768.
Das entsprechende gilt für die Bezeichnungen "Polyaniline" und "Polythiophene".The same applies to the terms "polyanilines" and "polythiophenes".
Insbesondere enthält das Monomer ein Heteroatom in der zyklischen Kette, und es wird vorzugsweise unter Pyrrol, Thiophen, Bithiophen oder einem Alkyl-3-thiophen, das 1 bis 12 Kohlenstoffatome hat, gewählt.In particular, the monomer contains a heteroatom in the cyclic chain, and it is preferably chosen from pyrrole, thiophene, bithiophene or an alkyl-3-thiophene having 1 to 12 carbon atoms.
Die Schwelle für die Durchdringung des leitenden Polymeren in dem isolierenden Polymeren hängt ab von der Natur des leitenden Polymeren.The threshold for penetration of the conductive polymer into the insulating polymer depends on the nature of the conductive polymer.
Für die Gewinnung von Polypyrrol auf chemischem Wege benutzt man oxydierende Agenzien, um das Pyrrol in einer Lösung, deren Redoxpotential nahe bei dem von Pyrrol ist, zu polymerisieren.To obtain polypyrrole chemically, oxidizing agents are used to polymerize the pyrrole in a solution whose redox potential is close to that of pyrrole.
Als Beispiel für solche oxydierenden Agenzien kann man Eisen(III)perchlorat, Eisen(III)sulfat, Eisen- oder Kupferchlorid, das Doppelnitrat von Ammonium und Cer, Ammoniumpersulfat und Salze von organischen Kationen oder organischen Radikalkationen, beispielsweise Methyl-10-phenothiazinium-perchlorat, anführen.Examples of such oxidizing agents include iron(III) perchlorate, iron(III) sulfate, iron or copper chloride, the double nitrate of ammonium and cerium, ammonium persulfate and salts of organic cations or organic radical cations, for example methyl-10-phenothiazinium perchlorate.
Die benutzten Lösungsmittel können sehr verschieden sein. Man kann also Wasser, saure wäßrige Lösungen wie Schwefelsäure, Perchlorsäure und organische Lösungsmittel wie Acetonitril, Nitrobenzol, Chloroform und Dichlormethan benutzen. Man kann auch die in dem Dokument US-A-4 617 353 angeführten Lösungsmittel benutzen. Diese Lösungsmittel müssen mit der Polymerisationsreaktion des gewählten Monomeren kompatibel sein.The solvents used can be very different. It is therefore possible to use water, acidic aqueous solutions such as sulphuric acid, perchloric acid and organic solvents such as acetonitrile, nitrobenzene, chloroform and dichloromethane. It is also possible to use the solvents listed in the document US-A-4 617 353. These solvents must be compatible with the polymerisation reaction of the chosen monomer.
Vorzugsweise benutzt man für die Polymerisation von Pyrrol oder Anilin Wasser oder saure wäßrige Lösungen, und für die Polymerisation des Thiophens, Bithiophens und der Alkyl-3thiophene benutzt man Acetonitril, Chloroform oder Nitrobenzol.Preferably, water or acidic aqueous solutions are used for the polymerization of pyrrole or aniline, and acetonitrile, chloroform or nitrobenzene are used for the polymerization of thiophene, bithiophene and alkyl-3thiophenes.
Nach der Erfindung kann das elektrisch leitende organische Polymer ebenso ein stickstoffhaltiges Polymer wie die in FR-A-2 588 007 beschriebenen Polymere sein, die in gleicher Weise durch Oxydation auf chemischem Wege, vorzugsweise in einem sauren Medium, das Fluoridionen enthält, herstellt werden können.According to the invention, the electrically conductive organic polymer can also be a nitrogen-containing polymer such as the polymers described in FR-A-2 588 007, which can be prepared in the same way by oxidation by chemical means, preferably in an acidic medium containing fluoride ions.
Die elektrisch leitenden organischen Polymere sind im Gegensatz zu denen mit anorganischen Füllstoffen kompatibel zu allen üblichen Thermoplasten. Sie können also durch die klassischen Techniken des Pressens, des Spritzgießens, des Extrudierens usw. verarbeitet werden, was die Herstellungskosten minimiert. Außerdem haben diese elektronenleitenden Polymere eine hohe Fähigkeit der Filmbildung, was die Herstellung von blättrigen Strukturen aus mehreren Schichten gestattet.In contrast to those with inorganic fillers, the electrically conductive organic polymers are compatible with all common thermoplastics. They can therefore be processed using the classic techniques of pressing, injection molding, extrusion etc., which minimizes the manufacturing costs. In addition, these electron-conducting polymers have a high film-forming ability, which allows the production of multi-layered sheet structures.
Die in der Erfindung verwendbaren isolierenden Polymere müssen gute thermomechanische Eigenschaften besitzen und müssen, beispielsweise in Wasser, emulgierbar sein, denn man führt die Polymerisationsreaktion des elektronenleitenden Polymeren im wäßrigen Medium aus. Diese isolierenden Polymere können Homopolymere oder Copolymere sein.The insulating polymers usable in the invention must have good thermomechanical properties and must be emulsifiable, for example in water, since the polymerization reaction of the electronically conductive polymer is carried out in an aqueous medium. These insulating polymers can be homopolymers or copolymers.
Als Beispiel für isolierende Polymere kann man Polytetrafluorethylen (PTFE), allgemein als Teflon bezeichnet, Polyvinylidenfluorid (PVDF) und Polyvinylidenchlorid (PVDC) anführen, die in der Mehrzahl der organischen Lösungsmittel unlöslich sind und die in Wasser in Form sehr kleiner Partikel oder als Emulsion suspendiert werden können.Examples of insulating polymers include polytetrafluoroethylene (PTFE), commonly known as Teflon, polyvinylidene fluoride (PVDF) and polyvinylidene chloride (PVDC), which are insoluble in most organic solvents and can be suspended in water in the form of very small particles or as an emulsion.
Man kann auch Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol, Polyvinylchlorid (PVC), Polycarbonate, Polyphenylenoxide, Polysulfone und alle in dem Dokument US-A-4 617 353 angeführten isolierenden Polymere verwenden, die in der Mehrzahl der organischen Lösungsmittel löslich sind.It is also possible to use polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene, polyvinyl chloride (PVC), polycarbonates, polyphenylene oxides, polysulfones and all the insulating polymers listed in document US-A-4 617 353, which are soluble in most organic solvents.
Eine dritte Familie von Polymeren wie die üblichen Elastomer-Latices (Chloropren, Styrol-Butadien, Copolymer aus Isobutylen und Isopren, natürlicher Kautschuk, Butadien-Acrylnitril, ...), die zugleich in den üblichen Lösungsmitteln löslich sind und in Wasser emulgierbar sind, kann verwendet werden.A third family of polymers such as the usual elastomer latices (chloroprene, styrene-butadiene, copolymer of isobutylene and isoprene, natural rubber, butadiene-acrylonitrile, ...), which are both soluble in the usual solvents and emulsifiable in water, can be used.
Vorzugsweise ist das isolierende Polymer ein perhalogeniertes Polymer, insbesondere ein perfluoriertes und/oder perchloriertes Polymer.Preferably, the insulating polymer is a perhalogenated polymer, in particular a perfluorinated and/or perchlorinated polymer.
Die Herstellung eines mikrowellenabsorbierenden Einschicht-Schirms nach der Erfindung besteht darin, ein Monomer, das mindestens eine zyklische Kohlenstoffkette mit konjugierten Doppelbindungen enthält, mit einem Oxydationsmittel in einer Suspension von Mikropartikeln des isolierenden Polymeren reagieren zu lassen.The manufacture of a microwave-absorbing monolayer screen according to the invention consists in reacting a monomer containing at least one cyclic carbon chain with conjugated double bonds with an oxidizing agent in a suspension of microparticles of the insulating polymer.
Andere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden besser bei der nachfolgenden Beschreibung hervortreten, die zur Erläuterung, nicht zur Begrenzung gegeben wird, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. Darin stelltOther characteristics and advantages of the invention will become more apparent from the following description, which is given by way of illustration and not by way of limitation, with reference to the accompanying drawings.
- Fig. 1 die Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit ( ), ausgedrückt in X&supmin;¹.cm&supmin;¹, in Abhängigkeit von der Konzentration an mit Perchlorationen dotiertem Polypyrrol (PoPy), ausgedrückt in Gew.-%, in Polytetrafluorethylen dar;- Fig. 1 shows the variation of the electrical conductivity ( ), expressed in X⁻¹.cm⁻¹, as a function of the concentration of polypyrrole doped with perchlorate ions (PoPy), expressed in % by weight, in polytetrafluoroethylene;
- Fig. 2 stellt die Veränderungen des Reflexionskoeffizienten R, ausgedrückt in dB, eines absorbierenden Schirmes in Abhängigkeit von der in GHz ausgedrückten Frequenz F der einfallenden Welle dar: die Kurve a bezieht sich auf einen nach der Erfindung erhaltenen Schirm, der aus einer Schicht von ungefähr 5 mm Polypyrrol-Teflon mit 5,57 Gew.-% Polypyrrol besteht, die Kurve b bezieht sich auf einen absorbierenden Schirm nach der bisherigen Technik von ungefähr 5 mm Dicke, bestehend aus einer Mischung von Epoxyharz und 30 Gew.-% Ruß, und die Kurve c auf einen absorbierenden Schirm nach der bisherigen Technik von ungefähr 5 mm Dicke, der aus einer Mischung von Polychloropren und Ferrit-Spinell mit 70 Gew.-% Ferrit besteht;- Fig. 2 represents the variations in the reflection coefficient R, expressed in dB, of an absorbing screen as a function of the frequency F of the incident wave, expressed in GHz: curve a relates to a screen obtained according to the invention, consisting of a layer of approximately 5 mm of polypyrrole-Teflon containing 5.57% by weight of polypyrrole, curve b relates to an absorbing screen according to the prior art, approximately 5 mm thick, consisting of a mixture of epoxy resin and 30% by weight of carbon black, and curve c relates to an absorbing screen according to the prior art, approximately 5 mm thick, consisting of a mixture of polychloroprene and ferrite-spinel containing 70% by weight of ferrite;
- die Fig. 3 stellt einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen absorbierenden Vielschicht-Schirm dar;- Figure 3 represents an absorbent multilayer screen obtained by the process according to the invention;
- die Fig. 4 stellt die Veränderungen des Reflexionskoeffizienten R, ausgedrückt in dB, eines nach der Erfindung erhaltenen absorbierenden Vielschicht-Schirmes in Abhängigkeit von der Frequenz F der einfallenden Welle, ausgedrückt in GHz, dar;- Figure 4 represents the variations in the reflection coefficient R, expressed in dB, of an absorbent multilayer screen obtained according to the invention as a function of the frequency F of the incident wave, expressed in GHz;
- die Fig. 5 und 6 geben die Veränderungen von ε' und ε'' in Abhängigkeit von der Frequenz F der einfallenden Welle (GHz) für zwei verschiedene Herstellungsarten (Pressen und Spritzgießen) eines gleichen Schirmes, und- Fig. 5 and 6 show the variations of ε' and ε'' as a function of the frequency F of the incident wave (GHz) for two different manufacturing methods (pressing and injection molding) of the same screen, and
- die Fig. 7 und 8 geben die Veränderungen des Reflexionskoeffizienten R(dB) in Abhängigkeit von der Frequenz F der einfallenden Welle (GHz) für die beiden den Fig. 5 und 6 entsprechenden Herstellungsarten.- Fig. 7 and 8 show the variations of the reflection coefficient R(dB) as a function of the frequency F of the incident wave (GHz) for the two manufacturing methods corresponding to Fig. 5 and 6.
Die Fig. 1 stellt die Veränderung der Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der Konzentration (Massen-%) an mit ClO&sub4;&supmin;- Ionen dotiertem Polypyrrol eines Einschicht-Schirmes nach der Erfindung dar, wobei das isolierende Polymer Polytetrafluorethylen ist.Fig. 1 shows the change in conductivity as a function of the concentration (mass %) of polypyrrole doped with ClO₄⊃min; ions of a single-layer screen according to the invention, where the insulating polymer is polytetrafluoroethylene is.
Die Schwelle für die Durchdringung des Polypyrrols in einem erfindungsgemäßen Schirm ist niedriger als 2 Massen-%. Diese Eigenschaft ist überaus charakteristisch für Materialien, bei denen das Wachstum der leitenden Phase in situ erfolgt, im Gegensatz zu den durch einfache Mischung eines leitenden Pulvers in einer isolierenden Phase erhaltenen Materialien, für die die Schwelle für die Durchdringung bei 30 bis 40 Massen-% liegt.The penetration threshold of the polypyrrole in a screen according to the invention is lower than 2% by mass. This property is very characteristic of materials in which the growth of the conductive phase takes place in situ, in contrast to materials obtained by simply mixing a conductive powder in an insulating phase, for which the penetration threshold is 30 to 40% by mass.
Diese Kurve zeigt, daß man Proben erhalten kann, deren elektrische Leitfähigkeit in einem Wertebereich unterhalb von 1 X&supmin;¹.cm&supmin;¹ veränderbar ist, was eine Benutzung bei Höchstfreguenz gestattet. Sie zeigt ferner, daß eine Leitfähigkeit kleiner als 1 X&supmin;¹.cm&supmin;¹ erhalten wird für eine Polypyrrolkonzentration kleiner als 10 Gew.-%, wobei das Polypyrrol mit ClO&sub4;&supmin;-Ionen in einer Konzentration von ungefähr 33 Mol-% dotiert ist.This curve shows that samples can be obtained whose electrical conductivity can be varied in a range of values below 1 X⁻¹.cm⁻¹, which allows use at very high frequencies. It also shows that a conductivity of less than 1 X⁻¹.cm⁻¹ is obtained for a polypyrrole concentration of less than 10% by weight, the polypyrrole being doped with ClO₄⁻ ions at a concentration of approximately 33 mol%.
Die Kurve a der Fig. 2 stellt die Veränderungen des Reflexionskoeffizienten R in Abhängigkeit von der einfallenden Frequenz F für einen absorbierenden Schirm nach der Erfindung dar, der aus einer Platte von ungefähr 5 mm Dicke einer Polypyrrol-Teflon-Legierung mit 5,57 Gew.-% Polypyrrol, das mit 33 Mol-% ClO&sub4;&supmin;-Ionen dotiert ist, besteht.Curve a of Figure 2 represents the variations of the reflection coefficient R as a function of the incident frequency F for an absorbing screen according to the invention consisting of a plate of approximately 5 mm thickness of a polypyrrole-Teflon alloy containing 5.57% by weight of polypyrrole doped with 33 mol% of ClO₄⊃min; ions.
Die Kurve b stellt die Veränderungen des Reflexionskoeffizienten in Abhängigkeit von der einfallenden Frequenz für ein dielektrisches Verbundmaterial von ungefähr 5 mm dar, das aus einer Mischung von Epoxyharz und Ruß mit 30 Gew.-% Ruß besteht.Curve b represents the variations of the reflection coefficient as a function of the incident frequency for a dielectric composite material of approximately 5 mm consisting of a mixture of epoxy resin and carbon black containing 30 wt% carbon black.
Die Kurve c stellt die Veränderungen des Reflexionskoeffizienten in Abhängigkeit von der Frequenz eines magnetischen Verbundmaterials von ungefähr 5 mm dar, das aus einer Mischung von Polychloropren und Ferrit-Spinell mit 30 Vol.-% Ferrit- Spinell besteht.Curve c represents the variations of the reflection coefficient as a function of frequency of a magnetic composite material of approximately 5 mm consisting of a mixture of polychloroprene and ferrite spinel containing 30 vol% ferrite spinel.
Man stellt an Hand dieser Kurven fest, daß der absorbierende Schirm der Erfindung Bandbreiteeigenschaften besitzt, die nahe denen des magnetischen Materials liegen, was für ein dielektrisches Material a priori überraschend erscheinen kann. Ein derartiges Verhalten erklärt sich aus der Natur der Frequenzabhängigkeit der Dielektrizitätskonstante, die in dem Fall der leitenden Polymeren einen stärkeren Abfall als bei den anorganischen Verbindungen zeigt. Dies bringt eine Verbreiterung der Bandbreite mit sich, wie dies klar aus den Kurven a und b hervorgeht.It can be seen from these curves that the absorbing screen of the invention has bandwidth characteristics close to those of the magnetic material, which may seem surprising a priori for a dielectric material. Such behavior is explained by the nature of the Frequency dependence of the dielectric constant, which shows a greater decrease in the case of conductive polymers than in the case of inorganic compounds. This results in a broadening of the bandwidth, as can be clearly seen from curves a and b.
Diese Verbreiterung der Bandbreite erlaubt eine Ausdehnung des Anwendungsgebietes der absorbierenden Schirme gemäß der Erfindung gegenüber denen der bisherigen Technik.This broadening of the bandwidth allows an extension of the application area of the absorbing screens according to the invention compared to those of the previous technology.
Nachfolgend werden Herstellungsbeispiele für einen absorbierenden Einschicht-Schirm auf der Basis von dotiertem Polypyrrol gemäß der Erfindung gegeben.Examples of the manufacture of an absorbent single-layer screen based on doped polypyrrole according to the invention are given below.
Absorbierender Schirm auf der Basis von Polypyrrol und von Polytetrafluorethylen.Absorbent screen based on polypyrrole and polytetrafluoroethylene.
Man bereitet zunächst 500 ml einer Lösung aus destilliertem Wasser, enthaltend 0,2 mol/l Eisen(III)perchlorat, das als Oxydationsmittel für die Polymerisation dient. Man fügt dann zu dieser Lösung 84 g einer wäßrigen Suspension von Polytetrafluorethylen (PTFE) der mittleren Partikelgröße 0,3 um und von 60 Gew.-% hinzu. Die erhaltene Lösung hat also eine PTFE-Konzentration von 8,6 Gew.-% und wird mittels Durchleiten von Argon vom Sauerstoff befreit.First, 500 ml of a solution of distilled water containing 0.2 mol/l of iron(III) perchlorate, which serves as an oxidizing agent for the polymerization, are prepared. Then, 84 g of an aqueous suspension of polytetrafluoroethylene (PTFE) with an average particle size of 0.3 μm and 60% by weight are added to this solution. The solution obtained therefore has a PTFE concentration of 8.6% by weight and is freed from oxygen by passing argon through it.
Anschließend fügt man ihr unter kräftigem Rühren 1,95 ml Pyrrol zu, d.h. 3,7 Gewichtsteile Pyrrol auf 100 Gewichtsteile trockenes Teflon.Then add 1.95 ml of pyrrole, i.e. 3.7 parts by weight of pyrrole to 100 parts by weight of dry Teflon, while stirring vigorously.
Man läßt die Polymerisation des Pyrrols in Gegenwart von PTFE während einer Stunde unter Argon gemäß der folgenden Reaktion ablaufen:The polymerization of the pyrrole is allowed to proceed in the presence of PTFE for one hour under argon according to the following reaction:
C&sub4;H&sub5;N + 2,3FeIII(ClO&sub4;)&sub3; + kPTFEC₄H₅N + 2.3FeIII(ClO₄)₃ + kPTFE
T &lsqbstr;C&sub4;H&sub3;N 0,3ClO&sub4;/kPTFE&rsqbstr; + 2HClO&sub4; + 2,3FeII(ClO&sub4;)&sub2; ,T&lsqbstr;C&sub4;H&sub3;N 0.3ClO&sub4;/kPTFE&rsqbstr; + 2HClO4; + 2.3FeII(ClO₄)₂ ,
wo k die molare PTFE-Konzentration in dem Verbundmaterial bedeutet. Dies ergibt einen schwarzen pulverförmigen Niederschlag, der durch Zugabe von 500 ml Ethanol zum Reaktionsmedium erhalten wird.where k is the molar PTFE concentration in the composite material. This results in a black powdery precipitate, which is obtained by adding 500 ml of ethanol to the reaction medium.
Man filtriert nun das erhaltene pulverförmige Produkt, spült es mit einer Wasser-Ethanol-Mischung 50/50 und trocknet es dann im Trockenschrank bei 40ºC. Anschließend formt man durch Pressen des trockenen Pulvers in der Kälte unter einem Druck von 100 MPa eine homogene Platte von ungefähr 300 mm² Oberfläche und 5 mm Dicke.The resulting powdered product is then filtered, rinse it with a 50/50 water-ethanol mixture and then dry it in a drying oven at 40ºC. Then, by pressing the dry powder in the cold under a pressure of 100 MPa, a homogeneous plate with a surface area of approximately 300 mm² and a thickness of 5 mm is formed.
Die quantitative chemische Analyse des erhaltenen Schirmes gibt einen Stickstoffgehalt von 1,2% und einen Fluorgehalt von 65,6%, d.h. eine Polypyrrolkonzentration von 5,57 Massen-% in der Legierung. Die Veränderungen seines Reflexionskoeffizienten in Abhängigkeit von der Frequenz sind die der Kurve a der Fig. 2.The quantitative chemical analysis of the screen obtained gives a nitrogen content of 1.2% and a fluorine content of 65.6%, i.e. a polypyrrole concentration of 5.57% by mass in the alloy. The variations of its reflection coefficient as a function of frequency are those of curve a in Fig. 2.
Die elektrische Leitfähigkeit dieses Schirms beträgt 6,5.10&supmin;&sup5; X&supmin;¹.cm&supmin;¹, und der Real- und Imaginärteil ε' und ε'' bei 4 GHz haben die Werte 10,0 bzw 8,0.The electrical conductivity of this shield is 6.5.10⁻⁵ X⁻¹.cm⁻¹, and the real and imaginary parts ε' and ε'' at 4 GHz have the values 10.0 and 8.0 respectively.
Die Messung der Leitfähigkeit erfolgte an einer Scheibe von 50 mm Durchmesser und 3 mm Dicke, die durch Pressen des trockenen Pulvers in der Kälte oberhalb von 100 MPa gewonnen und dann durch Bedampfen mit Gold metallisiert wurde, zwischen den beiden Oberflächen mit Hilfe eines Elektrometers Keithley 617. Diese Messung war vollkommen reproduzierbar.The conductivity was measured on a disk 50 mm in diameter and 3 mm thick, obtained by pressing the dry powder in the cold above 100 MPa and then metallized by vapor deposition of gold between the two surfaces using a Keithley 617 electrometer. This measurement was perfectly reproducible.
Sechs Einschicht-Schirme wurden wie in Beispiel 1 für verschiedene Mengen von Polypyrrol hergestellt. Die nachfolgende Tab. I gibt die elektrische Leitfähigkeit und die Hochfrequenzeigenschaften der erhaltenen Schirme, insbesondere die Real- und Imaginärteile ε', ε'' ihrer Dielektrizitätskonstante, in Abhängigkeit von der Polypyrrolkonzentration im Schirm, angegeben in Massen-%, und von der Pyrrolmenge in der Lösung, angegeben in Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile Teflon. Diese Tabelle gibt ferner die Dicke für die Abstimmung dieser Schirme in Abhängigkeit von der Frequenz. Die Polypyrrolkonzentration in der Legierung ist für einen Dotierungsgrad mit Perchlorationen von ungefähr 33 Mol-% gegeben.Six single-layer screens were prepared as in Example 1 for different amounts of polypyrrole. Table I below gives the electrical conductivity and the high-frequency properties of the screens obtained, in particular the real and imaginary parts ε', ε'' of their dielectric constant, as a function of the polypyrrole concentration in the screen, given in mass%, and of the amount of pyrrole in the solution, given in parts by weight per 100 parts by weight of Teflon. This table also gives the thickness for tuning these screens as a function of frequency. The polypyrrole concentration in the alloy is given for a doping level with perchlorate ions of approximately 33 mol%.
Man wird feststellen, daß der Massenanteil an Polypyrrol in der Legierung auf Grund der Fixierung eines ClO&sub4;&supmin; auf vier Pyrrole immer größer ist als der anfängliche Pyrrolgehalt in der Lösung.It will be noted that the mass fraction of polypyrrole in the alloy is always greater than the initial pyrrole content in the solution due to the fixation of one ClO₄⊃min; on four pyrroles.
Die Messung der Leitfähigkeit erfolgte wie in Beispiel 1, die Polypyrrolkonzentration wurde aus dem Verhältnis des Stickstoffgehalts der egierung zum Stickstoffgehalt von Pyrrol bestimmt.The conductivity was measured as in Example 1, The polypyrrole concentration was determined from the ratio of the nitrogen content of the alloy to the nitrogen content of pyrrole.
Die Untersuchung dieser Tab. I erlaubt, die folgenden Schlüsse zu ziehen:The study of this Table I allows us to draw the following conclusions:
- Im Gegensatz zu den mit Ruß erhaltenen Ergebnissen führt diese Art der Synthese zu einer ausgezeichneten Gleichartigkeit sowohl innerhalb desselben Loses (Lose 2 und 3) als auch bei zwei verschiedenen Losen (Lose 4 und 5). Diese Eigenschaft ist besonders bemerkenswert, da die Reproduzierbarkeit in ε von der Größenordnung von einigen Prozent zwischen zwei Losen ist.- In contrast to the results obtained with carbon black, this type of synthesis leads to excellent uniformity both within the same batch (batches 2 and 3) and between two different batches (batches 4 and 5). This property is particularly remarkable since the reproducibility in ε is of the order of a few percent between two batches.
- Die Bedingungen beim Spülen erlauben, die Hochfrequenzeigenschaften für eine gegebene Zusammensetzung in äußerst feiner Weise zu verändern (Lose 5 bis 7).- The rinsing conditions allow the high frequency properties to be modified in an extremely fine manner for a given composition (lots 5 to 7).
Wie in Beispiel 1 wurden absorbierende Filme auf der Basis von Polypyrrol hergestellt, deren wie vorher ermittelte Hochfrequenzeigenschaften und elektrische Leitfähigkeiten in der Tabelle angegeben sind.As in Example 1, absorbent films based on polypyrrole were prepared, the high-frequency properties and electrical conductivities of which, as previously determined, are given in the table.
Diese absorbierenden Schichten können nur in Vielschicht- Schirmen verwendet werden; da im Gegensatz zu den Beispielen 1 bis 7 ε'' größer als ε' ist, gibt es keine Dicke mit Abstimmung.These absorbing layers can only be used in multilayer screens; since, in contrast to examples 1 to 7, ε'' is larger than ε', there is no thickness tuning.
Diese Beispiele erlauben ferner zu zeigen, daß die beschriebene Arbeitsweise zu einer Ähnlichkeit der Eigenschaften führt, wenn man die synthetisierten Mengen verfünffacht (Proben 8 und 9).These examples also show that the procedure described leads to a similarity of properties when the quantities synthesized are increased fivefold (samples 8 and 9).
Herstellung eines absorbierenden Schirms auf der Basis von mit wasserfreiem FeCl&sub3; dotiertem Polypyrrol und von PVC.Preparation of an absorbent screen based on polypyrrole doped with anhydrous FeCl3 and PVC.
Man bereitet zunächst eine Lösung von 100 ml Nitrobenzol, die 5 g PVC mit hohem Molekulargewicht enthält. Man fügt 6 g wasserfreies FeCl&sub3; zu der Lösung hinzu, die zehn Minuten lang gerührt wird. Man gibt 0,4 ml Pyrrol zu der Mischung, was zu einer sofortigen Polymerisation des Pyrrols führt. Die Polymerisation wird während 45 Minuten unter Stickstoffstrom fortgesetzt.First, prepare a solution of 100 ml of nitrobenzene containing 5 g of high molecular weight PVC. Add 6 g of anhydrous FeCl3 to the solution and stir for 10 minutes. Add 0.4 ml of pyrrole to the mixture, which leads to immediate polymerization of the pyrrole. Continue polymerization for 45 minutes under a nitrogen flow.
Die erhaltene Reaktionsmischung wird dann Tropfen für Tropfen in 1000 ml Ethanol gegossen. Zunächst erfolgt eine Ausfällung der Polypyrrol-PVC-Legierung, die anschließend filtriert und mit Ethanol über einer Fritte gespült wird. Das Pulver wird unter Vakuum getrocknet und durch Pressen in der Kälte verarbeitet. Die Polypyrrolkonzentration in dem erhaltenen Produkt beträgt ungefähr 8 Gew.-%.The resulting reaction mixture is then added dropwise for Drops are poured into 1000 ml of ethanol. First, the polypyrrole-PVC alloy precipitates, which is then filtered and rinsed with ethanol over a frit. The powder is dried under vacuum and processed by cold pressing. The polypyrrole concentration in the product obtained is approximately 8% by weight.
Die Hochfrequenz-Charakterisierungsmessungen ergeben die folgenden Werte:The high frequency characterization measurements yield the following values:
- f = 130 MHz: ε = 6,5 - j 8,8- f = 130 MHz: ε = 6.5 - j8.8
- f = 1 GHz: ε = 4,5 - j 1, 9- f = 1 GHz: ε = 4.5 - j1.9
- f = 4 GHz: ε = 3, 9 - j 0, 8- f = 4 GHz: ε = 3.9 - j0.8
- f = 10 GHz: ε = 3,7 - j 0,4.- f = 10 GHz: ε = 3.7 - j 0.4.
Man verfügt also in diesem Fall über ein Material, das bis zu 10 GHz einen absorbierenden Charakter und für elektromagnetische Wellen von 10 GHz an einen transparenten Charakter besitzt.In this case, we have a material that has an absorbent character up to 10 GHz and a transparent character for electromagnetic waves from 10 GHz onwards.
Man kann selbstverständlich die Polypyrrolkonzentration in der Mischung erhöhen und höhere Werte der Dielektrizitätskonstante erhalten.One can of course increase the polypyrrole concentration in the mixture and obtain higher values of the dielectric constant.
Der mikrowellenabsorbierende Schirm nach der Erfindung kann ein Einschicht-Schirm, wie in den Beispielen 1 bis 7 und 10 beschrieben, oder ein Vielschicht-Schirm sein, wie in Fig. 3 dargestellt. Dieser Vielschicht-Schirm umfaßt, gegebenenfalls auf einem leitenden Träger 12, mehrere übereinanderliegende Schichten 1, 2, 3, ..., n, deren elektrische Leitfähigkeit von der Schicht 1 zur Schicht n hin abfällt.The microwave-absorbing screen according to the invention can be a single-layer screen, as described in Examples 1 to 7 and 10, or a multilayer screen, as shown in Fig. 3. This multilayer screen comprises, optionally on a conductive carrier 12, several superimposed layers 1, 2, 3, ..., n, the electrical conductivity of which decreases from layer 1 to layer n.
Das folgende Beispiel betrifft einen derartigen Vielschicht-Schirm.The following example concerns such a multi-layer screen.
Die unterste oder erste Schicht kann aus einer Schicht von 2 mm Dicke nach Beispiel 8 bestehen, die zweite Schicht kann aus einer Schicht von 1,3 mm Dicke nach Beispiel 4 bestehen, und die dritte Schicht kann aus einer Schicht von 2,7 mm Dicke nach Beispiel 10 bestehen.The bottom or first layer may consist of a layer of 2 mm thickness according to Example 8, the second layer may consist of a layer of 1.3 mm thickness according to Example 4, and the third layer may consist of a layer of 2.7 mm thickness according to Example 10.
Die Kurven d, e und f der Fig. 4 beziehen sich auf die Abhängigkeit des Reflexionskoeffizienten R (ausgedrückt in dB) von der Frequenz F (ausgedrückt in GHz) für die erste, zweite bzw. die dritte Schicht allein, und die Kurve g bezieht sich auf diese Abhängigkeit für den Vielschicht-Schirm, der aus diesen drei Schichten besteht. Eine derartige Schichtenfolge liefert einen Schirm, der zwischen 4,8 und 20 GHz eine Dämpfung von -10 dB ergibt.Curves d, e and f of Fig. 4 refer to the dependence of the reflection coefficient R (expressed in dB) on the frequency F (expressed in GHz) for the first, second and third layers alone, respectively, and curve g refers This dependency applies to the multilayer shield consisting of these three layers. Such a layer sequence produces a shield that provides an attenuation of -10 dB between 4.8 and 20 GHz.
Ganz allgemein ist die Zahl der Schichten und die Dicke jeder Schicht von der beabsichtigten Anwendung abhängig, die Gesamtdicke des Schirms kann von 1 bis 10 mm variieren.In general, the number of layers and the thickness of each layer depends on the intended application, the total thickness of the screen can vary from 1 to 10 mm.
Absorbierender Schirm auf der Basis von Polycarbonat und von Polypyrrol.Absorbent screen based on polycarbonate and polypyrrole.
200 g Polycarbonat werden bei Umgebungstemperatur in 5 l Chloroform gelöst. Das Oxydationsmittel (324 g wasserfreies Eisen(III)chlorid) wird, aufgelöst in Ethylether, zur vorhergehenden Mischung hinzugegeben. Das Pyrrol (60 ml) wird dann auf einmal in den Reaktor gegeben. Die erhaltene Lösung enthält 29 Gewichtsteile Pyrrol auf 100 Gewichtsteile Polycarbonat.200 g of polycarbonate are dissolved in 5 l of chloroform at ambient temperature. The oxidizing agent (324 g of anhydrous ferric chloride) is added to the previous mixture, dissolved in ethyl ether. The pyrrole (60 ml) is then added all at once to the reactor. The solution obtained contains 29 parts by weight of pyrrole per 100 parts by weight of polycarbonate.
Die Polymerisation des Pyrrols erfolgt unter inerter Atmosphäre während 1 Stunde unter Rühren.The polymerization of the pyrrole takes place under an inert atmosphere for 1 hour with stirring.
Die Ausfällung erfolgt in 30 l Methanol bei einem Zufluß von 50 ml/min. Nach Filtration und Waschen mit Methanol wird das Pulver unter Vakuum bei 20ºC getrocknet. Das Pulver besitzt eine Partikelgröße von 120 um und eine Leitfähigkeit von 3,4.10&supmin;² X&supmin;¹.cm&supmin;¹ bei Umgebungstemperatur.Precipitation is carried out in 30 l of methanol at a flow rate of 50 ml/min. After filtration and washing with methanol, the powder is dried under vacuum at 20ºC. The powder has a particle size of 120 µm and a conductivity of 3.4.10-2 X-1.cm-1 at ambient temperature.
Die Hochfrequenzmessungen, die an dem bei 200ºC unter 18.10&sup7; Pa (1800 bar) während 50 Minuten gepreßten Pulver ausgeführt wurden, geben bei 4 GHz für ε den Wert 23-j 47.The high frequency measurements carried out on the powder pressed at 200ºC under 18.10⁷ Pa (1800 bar) for 50 minutes give the value ε of 23-j 47 at 4 GHz.
Absorbierender Schirm auf der Basis von PVC und von Polypyrrol, das mit FeCl&sub3;-Hexahydrat dotiert ist.Absorbent screen based on PVC and polypyrrole doped with FeCl₃ hexahydrate.
200 g pulverförmiges PVC werden in 5 l Nitrobenzol bei Umgebungstemperatur gelöst. 300 g FeCl&sub3; 6H&sub2;O werden der Mischung unter Rühren zugefügt.200 g of powdered PVC are dissolved in 5 l of nitrobenzene at ambient temperature. 300 g of FeCl₃ 6H₂O are added to the mixture while stirring.
Sobald die Lösung klar geworden ist, werden 32 ml Pyrrol (d.h. 15,4 Gewichtsteile Pyrrol auf 100 Gewichtsteile PVC) auf einmal in den Reaktor hinzugegeben, worauf die Reaktion unter Rühren während 1 Stunde abläuft.Once the solution has become clear, 32 ml of pyrrole (i.e. 15.4 parts by weight of pyrrole per 100 parts by weight of PVC) are added at once to the reactor and the reaction is allowed to proceed with stirring for 1 hour.
Die Mischung wird dann in einen zweiten Reaktor überführt, der 30 l Ethanol enthält. Die Überführung erfolgt mit einem Zufluß von 50 ml/min unter kräftigem Rühren, was es erlaubt, die Dimension der im Verlauf der Ausfällung gebildeten Partikel zu kontrollieren.The mixture is then transferred to a second reactor, containing 30 l of ethanol. The transfer is carried out at a flow rate of 50 ml/min under vigorous stirring, which allows the size of the particles formed during the precipitation to be controlled.
Die Mischung wird dann unter Druck auf einen Filter überführt und mit Ethanol gespült, bis man eine farblose Spülflüssigkeit erhält.The mixture is then transferred to a filter under pressure and rinsed with ethanol until a colorless rinsing liquid is obtained.
Das Pulver wird unter Vakuum bei 20ºC getrocknet, dann zerkleinert, um ein leichtbewegliches Pulver zu erhalten, das aus Kugeln des Durchmessers 150 um, die eine Durchdringung von Polypyrrolkörnern in die PVC-Kugeln zeigen, besteht.The powder is dried under vacuum at 20ºC, then crushed to obtain a mobile powder consisting of spheres of 150 µm diameter showing penetration of polypyrrole grains into the PVC spheres.
Um ein Pulver zu erhalten, das optimale Anwendungseigenschaften zeigt, wird dieses mit Hilfe eines kommerziellen Antioxydationsmittels (2 %) Irgastab M 70 von Ciba Geigy (zinnorganische Verbindung) stabilisiert, und es enthält ein kommerzielles Verarbeitungshilfsmittel, Paraloid 4M 355 von Rohm & Haas, das es erlaubt, die Viskosität im geschmolzenen Zustand abzusenken (4 %). Die gemessene Konzentration von Polypyrrol in der Legierung ist 10 Vol.-%.To obtain a powder that has optimal application properties, it is stabilized using a commercial antioxidant (2%), Irgastab M 70 from Ciba Geigy (organotin compound), and it contains a commercial processing aid, Paraloid 4M 355 from Rohm & Haas, which allows to lower the viscosity in the molten state (4%). The measured concentration of polypyrrole in the alloy is 10 vol.%.
Zwei Arten der Anwendung wurden untersucht, und es wurde vollkommen verschiedenes Hochfrequenzverhalten aufgezeigt.Two types of application were investigated and completely different high frequency behavior was demonstrated.
Das Pulver wird in eine Form eingeführt, die vorher auf 170ºC erhitzt wurde, eine Form von Dimensionen, die es gestatten, nach der Abkühlung einen koaxialen, mit dem verwendeten Meßsystem kompatiblen Prüfkörper heraus zunehmen.The powder is introduced into a mould previously heated to 170ºC, a mould of dimensions which allow, after cooling, to extract a coaxial test piece compatible with the measuring system used.
Die Form wird anschließend mit einer Druckanstiegsgeschwindigkeit von 3,8.10&sup7; Pa/min bis zu einem Maximaldruck von 18.10&sup7; Pa (1800 bar) unter Druck gesetzt. Der Druck wird nun während 3 Minuten aufrechterhalten, anschließend wird die Form zur Abkühlung aus der Maschine genommen. Die Probe ist dann zur Hochfrequenzmessung bereit.The mold is then pressurized at a pressure increase rate of 3.8 x 10⁷ Pa/min to a maximum pressure of 18 x 10⁷ Pa (1800 bar). The pressure is then maintained for 3 minutes, after which the mold is removed from the machine to cool. The sample is then ready for high frequency measurement.
Das Pulver wird in den Trichter einer Spritzgußpresse eingeführt, wobei die Temperatur der Schraube zwischen 150 und 180ºC bereichsgeregelt wird und die Form auf 60ºC vorgeheizt ist. Der Formungsdruck ist von der Größenordnung 1,2.10&sup8; Pa mit einer Gesamtzeit für den Zyklus von 3 Minuten.The powder is introduced into the hopper of an injection molding press with the screw temperature ranged between 150 and 180ºC and the mold preheated to 60ºC. The molding pressure is of the order of 1.2.10⁸ Pa with a total cycle time of 3 minutes.
In der nachfolgenden Tab. II sind die erhaltenen Eigenschaften für eine nach den Beispielen 13 und 14 gepreßte oder spritzgegossene Legierung angegeben.The properties obtained for an alloy pressed or injection-molded according to Examples 13 and 14 are given in Table II below.
Die Fig. 5 und 6 beziehen sich auf den Schirm der Fig. 13 bzw. 14. Die Kurven h und j der Fig. 5 und 6 geben die Frequenzabhängigkeit von ε', die Kurven i und k der Fig. 5 und 6 geben die Frequenzabhängigkeit von ε'' wieder.Fig. 5 and 6 refer to the screen of Fig. 13 and 14 respectively. Curves h and j of Fig. 5 and 6 give the frequency dependence of ε', curves i and k of Fig. 5 and 6 give the frequency dependence of ε''.
Die im Zeitpunkt der Synthese erzeugte Mikrostruktur ist nicht zerstört (man findet diejenige von Polypyrrol-Teflon wieder), denn man beobachtet ein klassisches Verhalten, d.h. eine Veränderung von ε'' mit der Frequenz F nach dem Gesetz ε'' = ( &sub0;/ε&sub0;)(2πF)-S, wo &sub0; die statische Leitfähigkeit des Materials ist und ε&sub0; die Dielektrizitätskonstante des Vakuums ist (wobei der Exponent S hier den Wert -0,48 hat).The microstructure created at the time of synthesis is not destroyed (one finds that of polypyrrole-Teflon) because a classical behavior is observed, i.e. a variation of ε'' with frequency F according to the law ε'' = ( 0 / ε 0 )(2 π F)-S, where 0 is the static conductivity of the material and ε 0 is the dielectric constant of the vacuum (the exponent S here has the value -0.48).
Parallel zu einer globalen Verminderung des Wertes von ε' (Kurve j), die einer leichten Degradation der Legierung im Verlauf des Spritzgießens zugeschrieben werden kann, bemerkt man das Auftreten eines neuen Phänomens. Bei 5 GHz ist eine dielektrische Relaxation vorhanden. Diese ist anscheinend einer Veränderung der Mikrostruktur des Materials zuzuschreiben. Die im Lauf des Wachstumsprozesses gebildeten Aggregate werden zerstört, und Polystyrolkörner ordnen sich um, um mit einer kleineren als der in Beispiel 13 erhaltenen Dimension zu durchdringen.In parallel with an overall reduction in the value of ε' (curve j), which can be attributed to a slight degradation of the alloy during the injection molding, the appearance of a new phenomenon is noted. At 5 GHz, a dielectric relaxation is present. This is apparently due to a change in the microstructure of the material. The aggregates formed during the growth process are destroyed and polystyrene grains rearrange themselves to penetrate with a dimension smaller than that obtained in Example 13.
Man verfügt also mit ein und demselben Legierungstyp PVC- Polypyrrol über zwei Familien von Materialien, deren Eigenschaften ausschließlich mit der Art der Verarbeitung zusammenhängen.With one and the same type of PVC-polypyrrole alloy, we therefore have two families of materials whose properties are exclusively related to the type of processing.
Die Kurven der Fig. 7 und 8 geben die Veränderung des Reflexionskoeffizienten R (in dB) in Abhängigkeit von der Frequenz der einfallenden Welle (in GHz) für die Schirme der Beispiele 13 bzw. 14 und für verschiedene Dicken. Die Kurven l und q betreffen Schichten von 1 mm, die Kurven m und r Schichten von 3 mm, die Kurven o und t Schichten von 4 mm und die Kurven p und u Schichten von 5 mm.The curves in Fig. 7 and 8 show the variation of the reflection coefficient R (in dB) as a function of the frequency of the incident wave (in GHz) for the screens of Examples 13 and 14 respectively and for different thicknesses. Curves l and q relate to layers of 1 mm, curves m and r to layers of 3 mm, curves o and t to layers of 4 mm and curves p and u to layers of 5 mm.
Man stellt fest, daß das gepreßte Material (Fig. 7) in einer Einzelschicht schwierig abstimmbar ist; ein derartiges Material bietet einen Vorteil hauptsächlich in einer Struktur mit Leitfähigkeitsgradient mit einer Dreischicht-Struktur von der Art:It can be seen that the pressed material (Fig. 7) in a single layer is difficult to tune; such a material offers an advantage mainly in a conductivity gradient structure with a three-layer structure of the type:
- innere Schicht mit ε'< ε'' im gesamten Frequenzbereich,- inner layer with ε'< ε'' in the entire frequency range,
- mittlere Schicht mit ε'> ε'' in einem Teil des Frequenzbereichs wie in Beispiel 13 (Fig. 5),- middle layer with ε'> ε'' in a part of the frequency range as in Example 13 (Fig. 5),
- äußere Schicht von flacher Art, transparent, aus dem isolierenden Polymeren der Legierung (hier aus PVC, für das ε einen Wert von 2,7 hat).- outer layer of flat type, transparent, made of the insulating polymer of the alloy (here PVC, for which ε has a value of 2.7).
Das spritzgegossene Material (Beispiel 14) zeigt ein überaus bemerkenswertes Verhalten, da es einerseits in einem sehr großen Frequenzbereich (4-16 GHz) in Resonanz bleibt, was in einem großen Dickenbereich die Verwendung in einer Einzelschicht gestattet, und da es andererseits sehr große Bandbreiten besitzt (35% bei 10 dB), wobei einige dB bis 20 GHz erhalten bleiben (Fig. 8). Tatsächlich bemerkt man, daß ein klassischer Absorber einen verhältnismäßig symmetrischen Absorptionspeak zeigt, während das spritzgegossene Material, beispielsweise mit 2 mm Dicke (Kurve r), eine Flanke zeigt, die -6 dB nicht überschreitet, wodurch es in Anwendungen vorteilhaft ist, die es in Verbindung mit isolierenden, in diesem Frequenzbereich nicht mehr funktionierenden Schichten bringen. TABELLE I Konzentration an Polypyrrol (in Massen-%) Pyrrol (in Gewichtsteilen) Los Nr. Synthetisierte Menge Abstimmungsdicke (mm) Bemerkungen Gleichartigkeit eines Loses einmal gespült zweimal dreimal TABELLE II FREQUENZ (GHz) GEPRESSTES MATERIAL (Beispiel 13) SPRITZGEGOSSENES MATERIAL (Beispiel 14)The injection-molded material (Example 14) shows a very remarkable behavior because, on the one hand, it remains in resonance over a very wide frequency range (4-16 GHz), which allows it to be used in a single layer over a wide range of thicknesses, and, on the other hand, it has very wide bandwidths (35% at 10 dB), while maintaining a few dB up to 20 GHz (Fig. 8). In fact, it is observed that a conventional absorber shows a relatively symmetrical absorption peak, whereas the injection-molded material, for example with a thickness of 2 mm (curve r), shows a slope that does not exceed -6 dB, which makes it advantageous in applications that combine it with insulating layers that no longer function in this frequency range. TABLE I Concentration of polypyrrole (in mass %) Pyrrole (in parts by weight) Lot No. Synthesized quantity Matching thickness (mm) Remarks Similarity of a lot rinsed once twice three times TABLE II FREQUENCY (GHz) PRESSED MATERIAL (Example 13) INJECTION MOLDED MATERIAL (Example 14)
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