FI98822C - Korkeajohtava muovimateriaali polyaniliinikompleksista ja sen valmistusmenetelmä - Google Patents

Description

- 98822

Korkeajohtava muovimateriaali polyaniliinikompleksista ja sen valmistusmenetelmä S Keksintö koskee sähköä johtavia komplekseja, menetelmiä niiden valmistamiseksi ja niiden käyttöä valmistettaessa sähköä korkeasti johtavia muovimateriaaleja. Keksintö koskee erityisesti kompleksia, joka muodostuu kahdesta komponentista, joiden täydellinen liukeneminen pyritään välttämään. Keksinnön mukaisessa kompleksissa on korkeasti johtava osa (A-osa) ja taustamateriaali (B-osa), joka on A-osaa heikommin johtava, mutta pa-10 remmin plastisoituva. Keksinnön mukaisessa kompleksissa A- ja B-osa yhdistetään siten, että rajapinnoilla tapahtuu rajoitettua liukenemista, jolloin kompleksissa yhdistyvät kummankin komponentin edut. Keksintö koskee myös kompleksin valmistusmenetelmää ja kompleksin käyttöä yhdessä polymeerimatriisin kanssa sähköä korkeasti johtavissa muovimateriaaleissa.

15 Sähköä johtavat polymeerit ovat tällä hetkellä suuren mielenkiinnon kohteena eri puolilla maailmaa. Näillä polymeereillä voidaan korvata metallijohteita ja puolijohteita useissa sovellutuksissa kuten akuissa, antureissa, kytkimissä, valokennoissa, piirilevyissä, lämpöelementeissä, antistaattisessa suojauksessa (ESD) ja sähkömagneettisissa häiriösuojai-20 missä (EMI). Sähköä johtavien polymeerien etuja metalleihin verrattuna ovat niiden keveys, korroosionkestävyys sekä halvemmat valmistus- ja työstömenetelmät.

Sähköä johtavat muovit voidaan karkeasti jakaa kahteen eri ryhmään: täytetyt sähköä johtavat muovit, joissa kerta- tai kestomuovihartsiin lisätään sähköä johtavaa täyteainetta, 25 esimerkiksi hiilimustaa tai nokea, hiilikuitua, metallijauhetta tms., ja sisäisesti sähköä johtavat muovit, jotka perustuvat hapetuksen, pelkistyksen tai protonoinnin (dooppauksen) avulla sähköä johtaviksi tehtyihin polymeereihin.

Täytettyjen sähköä johtavien muovien sähkönjohtavuus on riippuvainen sähköä johtavien 30 täyteainepartikkelien keskinäisistä kontakteista. Yleensä tarvitaan noin 10 - 50 p-% hyvin dispergoitua täyteainetta, jotta saataisiin aikaan hyvin johtavia komposiitteja. Tällaisissa johdekomposiiteissa on kuitenkin ongelmia; niiden mekaaniset ja muut ominaisuudet huononevat ratkaisevasti täyteainepitoisuuden kasvaessa ja polymeeripitoisuuden laskiessa, niiden sähkönjohtavuus on vaikeasti hallittavissa varsinkin puolijohdealueella ja niiden 98822 2 täyteaineen pysyvä ja homogeeninen dispergoituminen matriisimuoviin on vaikeaa.

Sisäisesti sähköä johtavia muoveja voidaan valmistaa orgaanisista polymeereistä, joissa on pitkiä konjugoituja kaksoissidosten ja heteroatomien muodostamia ketjuja. Polymeerit S saadaan sähköä johtaviksi muokkaamalla (by modifying) niiden kaksoissidoksissa ja heteroatomeissa olevia x- ja x-p-elektroni-systeemejä lisäämällä polymeeriin tiettyjä seostus- eli dooppausaineita. Polymeeriketjuun syntyy tällöin elektroniaukkoja tai ylimääräisiä elektroneja, jotka mahdollistavat sähkövirran kulun pitkin konjugoitua ketjua.

10 Sisäisesti sähköä johtavien muovien etuna on niiden sähkönjohtavuuden helppo muunneltavuus dooppausaineen määrän eli ns. dooppaustason funktiona, mikä ilmenee erityisesti pienillä johtavuusalueilla. Täytetyillä sähköä johtavilla muoveilla matalien johtavuuksien saavuttaminen on sitä vastoin hankalaa. Esimerkkeinä nykyään tunnetuista sisäisesti sähköä johtavista polymeereistä mainittakoon polyasetyleeni, poly-p-fenyleeni, polypyrroli, 15 polytiofeeni johdannaisineen sekä polyaniliini johdannaisineen.

Päämenetelmät muovien työstämiseksi halutuiksi tuotteiksi kuten kappaleiksi, kuiduiksi, kalvoiksi jne. ovat: sulatyöstö ja liuostyöstö. Sulatyöstö on monipuolinen työstömenetelmä, kun taas liuostyöstö soveltuu lähinnä kuitujen ja kalvojen, mutta ei muotokappaleiden 20 valmistukseen. Useampien sisäisesti sähköä johtavien muovien työstämisessä ja dooppauk-sessa esiintyy kuitenkin ongelmia materiaalien käsiteltävyyden, stabiilisuuden, homogeenisuuden ym. suhteen.

Teknisesti ja kaupallisesti lupaava sisäisesti sähköä johtava polymeeri on erityisesti 25 polyaniliini johdannaisineen. Aniliinipolymeeri tai sen johdannainen rakentuu ani-liinimonomeereista tai sen johdannaisista, joissa typpiatomi on sitoutunut seuraavan yksikön bentseenirenkaan parahiileen. Polyaniliini voi esiintyä useissa muodoissa, joita ovat leukoemeraldiini-, protoemeraldiini-, emeraldiini-, nigraniliini- ja tolu-protoemeral-diinimuodot. Johdepolymeerisovellutuksiin käytetään yleensä emeraldiinimuotoa, jolla on 30 kaava li 98822 3 (-0^0- "-)-(“0-"0-m-),.x S jossa kaavassa x on noin 0,5.

Polyaniliinin dooppaus suoritetaan tunnetun tekniikan mukaisesti tavallisesti proottisilla hapoilla, joita ovat mm. HC1, H2S04, HN03, HC104, HBF4, HPF6, HF, fosforihapot, sul-fonihapot, pikriinihappo, n-nitrobentsoehappo, dikloorietikkahappo ja polymeerihapot. Edullisesti dooppaus suoritetaan sulfonihapolla ja edullisimmin dodekyylibentseenisul-10 fonihapolla (DBSA). Protonointi kohdistuu edellä esitetyn kaavan mukaisten aniliiniyksi- köiden imiinisiin typpiatomeihin, joita on siis noin 50% polyaniliinin emeraldine-base-muodon N-atomeista. Esimerkkejä alan julkaisuista ovat mm. US-patenttijulkaisut 3 963 498, 4 025 463 ja 4 983 322. Alan kiijallisuudessa käsitellään polyaniliinin dooppausta proottisilla hapoilla myös runsaasti.

15

Proottisella hapolla doopattu polyaniliini on osoittautunut erityisen käyttökelpoiseksi silloin, kun se on sisältänyt ylimäärin proottista happoa, kuten esimerkiksi aiemmin mainittua sulfonihappoa tai sen johdannaista, ts. happoa on seoksessa paitsi dooppausta varten niin myös seoksen plastisointia varten. Proottista happoa tällä tavoin ylimäärin käytettäessä 20 saadaan nimittäin aikaan doopatusta polyaniliinista sulatyöstettäväksi sopivaa materiaalia, koska proottisella hapolla on mainitut kaksi tehtävää seoksessa. Tällä tavoin proottista happoa ylimäärin käytettäessä seurauksena on doopattu polyaniliini, joka on pH-arvoltaan hapanta. Happamuus vaikeuttaa kuitenkin merkittävästi johdepolymeerin käyttöä useimmissa sovellutuksissa.

25

Patenttijulkaisussa EP-582919 on esitetty eräs ratkaisu proottisella hapolla, edullisesti sulfonihapolla ja edullisimmin dodekyylibentseenisulfonihapolla doopattua polyaniliinia • sisältävän johdepolymeerin plastisoimiseksi. Tämän julkaisun mukaisessa menetelmässä käsitellään doopattua polyaniliinia sisältävää seosta metalliyhdisteellä. Edullisessa suoritus-30 muodossa doopattua polyaniliinia plastisoiva yhdiste muodostetaan siten, että metalliyh-diste, edullisemmin sinkkioksidi, saatetaan yhteen minkä tahansa hapon kanssa, joka happo muodostaa tämän metalliyhdisteen kanssa doopattua polyaniliinia plastisoivan yhdisteen. Happo on edullisesti sama kuin dooppaukseen käytettävä happo eli edullisesti dodekyyli- 98822 4 bentseenisulfonihappo (DBSA). Seos kuumennetaan ja muodostunut plastisoiva metal-liyhdiste kuivataan, jäähdytetään ja jauhetaan sekä saatetaan kosketuksiin doopatun poly-aniliinin kanssa. Doopatun polyaniliinin saattamiseksi käsiteltävään muotoon käytetään EP-patenttijulkaisussa 545729 (FI-915760) esitettyä lämpökäsittelyyn perustuvaa kiinteytys-5 menetelmää.

Edellä esitetyssä menetelmässä saadaan siis aikaan edullisimmin ZnO/DBSA-yhdisteen avulla vähemmän hapanta, sähköä johtavaa polyaniliinia, joka edelleen sekoitetaan vaadittavien mekaanisten ominr;suuksien saavuttamiseksi sopivaan matriisipolymeeriin, 10 kuten esimerkiksi polyeteeniin. Sinkkiyhdiste toimii siis tällaisessa seoksessa johdepoly-meerin ja matriisipolymeerin välisenä plastisointiaineena ja/tai kompatibilisaattorina.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan korkean sähkönjohtokyvyn muovi- materiaali. Muovimateriaali sisältää keksinnön mukaista kompleksia, joka muodostuu 15 kahdesta komponentista, joiden täydellinen liukeneminen toisiinsa pyritään välttämään.

Keksinnön mukaisessa kompleksissa on korkeasti johtava osa (A-osa) ja taustamateriaali (B-osa), joka on A-osaa heikommin johtava, mutta paremmin plastisoituva. Keksinnön ·» mukaisessa kompleksissa A- ja B-osa yhdistetään siten, että rajapinnoilla tapahtuu rajoitettua liukenemista, jolloin kompleksissa yhdistyvät kummankin komponentin edut. 20 Keksinnön mukainen kompleksi eroaa olemassa olevista peruskomplekseista siinä, että A-ja B-osien täydellinen liukeneminen vältetään. Esillä olevalle keksinnölle on siten tunnusomaista se, mitä esitetään itsenäisessä patenttivaatimuksessa 1.

Yllättäen havaittiin, että kun A-ja B-osien täydellinen liukeneminen vältetään, komponent-25 tien edut yhdistyvät synergisesti. Tämä on uutta ja yllättävää tunnettuun tekniikan tasoon nähden.

. Keksinnön mukaisessa sähköä johtavassa kompleksissa käytetään edullisesti kompleksin A- osana proottisella hapolla doopattua johdepolymeeria, jolla kompleksin ja siitä valmistetta-30 van tuotteen sähkön johtavuus saadaan korkeaksi.

On edullista käyttää doopattuna johdepolymeerina polyaniliinia, joka on doopattu funktionaalisella protonihapolla siten että aikaansaadaan doopatun johdepolymeerin sula- ja 98822 5 liuostyöstettävyys. Eräs erittäin edullinen funktionaalinen protonihappo polyaniliinin dooppaamiseen on dodekyylibentseenisulfonihappo.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä sekä A-osa että B-osa ovat sisäisesti sähköä johtavia 5 polymeerejä, jolloin saavutetaan merkittäviä etuja verrattuna tekniikan tason mukaisiin sähköä johtavilla metalli tms. partikkeleilla johtavaksi tehtyihin dispersioihin nähden.

Keksinnön mukainen B-osa voi olla on sama johdepolymeeri kuin A-osassa, paitsi että B-osa on plastisoitu lisäämällä jotain sopivaa plastisoivaa ainetta, joka ei kuitenkaan hävitä 10 komponentin johtavuutta.

Kun A-osana on polyaniliini, joka on doopattu funktionaalisella protonihappolla kuten dodekyylibentseenisulfonihappolla on edullista käyttää sähköä johtavan kompleksin B-osana samalla proottisella hapolla doopatun polyaniliinin sekä sitä plastisoivasta proottisen 15 hapon ja metalliyhdisteen reaktiotuotetta.

Yleensä kompleksin A-osa on happamampaa kuin B-osa, jolloin on edullista, että B-osa on koostumukseltaan sellaista, että osat yhdistämällä saatava kompleksi on oleellisesti neutraalia ja siten soveltuu työstettäväksi eri työstökoneille ja soveltuu moninaisiin 20 käyttötarkoituksiin.

Sähköä johtavan kompleksin ominaisuudet ovat erityisen hyviä kun B-osa koostuu dode-kyylibentseenihapolla doopatusta polyaniliinista sekä dodekyylibentseenisulfonihapon ja sinkkiyhdisteen reaktiotuotteesta, joka on valmistettu patenttijulkaisun EP-582919 mukaan.

25 Tällöin kompleksin ja siitä valmistettavan muovituotteen johtavuus ja työstettävyys on parempi kuin aikaisemmin tunnetuissa koostumuksissa. Kun kompleksissa on mukana DBSA:n ja sinkkiyhdisteen reaktiotuotetta, voidaan polyaniliinia dooppaavan hapon * määrää pienentää ja näin saadaan aikaan vähemmän hapan kompleksi.

30 B-osana voidaan käyttää myös pelkästään sellaista yhdistettä, joka plastisoi A-osan johdepolymeeria. Kun A-osana on polyaniliini, joka on doopattu dodekyylibentseenisul-fonihappolla voidaan sähköä johtavan kompleksin B-osana käyttää dodekyylibentseenisulfonihapon ja metalliyhdisteen, edullisesti sinkkioksidin reaktiotuotetta, joka aikaansaa A- 98822 6 ja B-osien osittaisen liukenemisen keksinnön mukaisesti.

Keksinnön mukaiseen sähköä johtavaan kompleksiin voidaan myös lisätä kalsiumyhdistet-tä, edullisesti kalsiumkarbonaattia, ilman että sähköä johtavaan kompleksiin sähkön 5 johtavuus tai muut ominaisuudet merkittävästi huononevat. Tällöin on mahdollista saada aikaan kompleksia, joka on oleellisesti neutraalia. Oleellisesti neutraalia on muovimateriaali jonka pH on välillä noin 3-8, edullisesti pH on noin 4-7. Kuitenkin joissakin käyttötarkoituksissa voidaan käyttää pH-arvoltaan jopa alle 3 tai yli 8 olevia johtavia muoviseoksia.

10

Keksinnön mukaisen sähköä johtavan kompleksin A- ja B-osan painosuhde on 90:10 -30:70 tavanomaiseen käyttöön sopivana, joskin suurta johtavuutta vaativissa tai happamis-sa olosuhteissa A-osaa voi olla .myös enemmän ja vastaavasti voimakasta plastisointia vaativissa koostumuksissa tai käyttökohteissa B-osaa voi olla enemmän. A- ja B-osan 15 edullinen painosuhde on 80:20 - 60:40.

Keksintö koskee myös menetelmää sähköä johtavan kompleksin valmistamiseksi, jolloin ,y A- ja B-osa yhdistetään siten, että A-B-rajapinnalla tapahtuu rajoitettua liukenemista. Rajoitetun liukenemisen aikaansaamiseen riippuu kulloinkin käytetyistä raaka-aineista ja 20 olosuhteista.

Yksinkertaisin menettely A-ja B-osien yhdistämiseksi on sekoittaa niitä jossakin muoviteollisuudessa yleisesti käytetyssä sekoituslaitteessa käyttäen apuna erilaisia sekoittimia, vaivaimia tms. Edullisessa suoritusmuodossa sekoitus suoritetaan käyttäen apuna ruu-25 visekoitinta. Oleellista on, että käytetty sekoitusteho on riittävä aikaansaamaan sähköä johtavan kompleksin eri osien sekoittumisen, mutta että sekoittuminen ei kuitenkaan johda täysin homogeeniseen seokseen, jossa eri osat ovat täydellisesti liuenneet.

(

Edullisesti sähköä johtavan kompleksin osien yhdistäminen suoritetaan lämpötilassa 100 -30 200 °C:ssa, edullisimmin lämpötilassa 130 - 170 °C:ssa.

Polymeerikompleksin kiinteytys suoritetaan edullisesti esimerkiksi ajamalla seos ruu-visekoittimen läpi yhdessä tai useammassa lämmitysjaksossa, lämpötilojen ollessa noin 50

II

98822 7 - 400°C, edullisemmin 80 - 300°C ja kaikkein edullisemmin 100 - 200°C. Kiinteytyksessä käytetään suoritusteknisesti samaa toimintatapaa kuin on esitetty patenttijulkaisuissa EP-545729 ja EP-582919 (FI-915760 ja FI-923580).

5 Keksintö koskee edelleen sähköä korkeasti johtava muovimateriaalia, jolle on tunnusomaista, että se käsittää sähköä johtavan kompleksin (A:B) ja polymeerimatriisin.

Esillä olevan keksinnön mukainen johdepolymeerikompleksi on mahdollista niin haluttaessa sekoittaa eristävään polymeerimatriisimateriaaliin sähköä johtavan muoviseoksen 10 aikaansaamiseksi. Tällainen matriisimateriaali voi olla kertamuovi, termoplastinen kesto-muovi tai elastomeerinen polymeeri. Matriisimateriaalin tulee olla johdepolymeerin kanssa yhteensopivaa sekä edullisesti sulatyöstettävissä samoilla lämpötila-alueilla kuin johdepoly-meeri itse. Edullisesti matriisipolymeeri on termoplastinen olefiineihin, styreeniin, vinyyli-polymeereihin tai akryylipolymeereihin perustuva homo- tai kopolymeeri tai niiden seos 15 tai termoplastinen kondensaatiopolymeeri. Yleisimmin käytetyistä matriisipolymeereista mainittakoon esimerkiksi polyeteenit, polypropeeni, PVC, styreenibutadieeni, polyesterit, polyamidit, ABS (akryylinitriili-butadieeni-styreeni) ja polykarbonaatit.

Sekä tekniseltä että taloudelliselta kannalta on edullista pyrkiä saamaan johdepolymeerima-20 teriaalin osuus muoviseoksessa mahdollisimman pieneksi. Johdepolymeerimateriaali on kallista ja toisaalta koko muoviseoksen mekaaniset ominaisuudet saadaan paremmiksi, jos johdepolymeerimateriaalin osuus seoksessa on mahdollisimman pieni. Johdepolymeerima-teriaalin osuus muoviseoksessa voi olla välillä noin 1-50 p-%, edullisemmin noin 1-25 p-% ja kaikkein edullisimmin 5-15 p-%. Johtavan polymeerimateriaalin ja matriisima-25 teriaalien muoviseosten osalta viitataan lisäksi aiemmin mainittuun patenttijulkaisuun EP-582919 (FI-923580).

1 Sähköä johtavan muovimateriaalin ainesosat voidaan sekoittaa keskenään käyttäen apuna erilaisia sekoittimia, vaivaimia tms. Edullisessa suoritusmuodossa sekoitus suoritetaan 30 käyttäen apuna ruuvisekoitinta.

Keksintö koskee myös lisäksi sähköä johtavan kompleksin käyttöä sähköä korkeasti johtavassa muovimateriaalissa.

98822 8

Seuraavissa esimerkeissä kuvataan tarkemmin keksinnön mukaisten sähköä johtavien kompleksien ja muovimateriaalien valmistusta sekä niiden ominaisuuksia tarkemmin.

Esimerkeissä käytetyt materiaalit ja olosuhteet: 5

Kokeissa käytettiin johdepolymeerina polyaniliinin emeraldine base muotoa, joka valmistettiin julkaisussa Y. Cao, A. Andreatta, AJ. Heeger & P. Smith, Polymer, 30(1989), 2305 esitetyn menetelmän mukaan. Tästä menetelmästä poiketen polymeroinnissa käytettiin rikkihappoa suolahapon sijaan.

10

Polyaniliinin dooppausaineena (vastaionina) käytettiin dodekyylibentseenisulfonihapon (DBSA) kauppalaatua Sulfosoft.

PANI/DBSA kompleksi: 15 Tämä kompleksi sisältää polyaniliinia ja DBSA:ta painosuhteessa 1:4. Aineosien yhdistämisessä ja kiinteyttämisessä käytettiin kiinteytysruuvia.

t %

Peruskompleksi-I valmistuksessa käytettiin seuraavia aineosia (paino-%): polyaniliini EB 8,6 20 DBSA (Sulfosoft) 81,7

ZnO 8,5 CäCOj 1,2

Kompleksin aineosien valmistuksessa ja niiden yhdistämisessä käytettiin muunnettua 25 ruiskupuristuskonetta, joka on kuvattu patentissa FI-89775. Kompleksin osien yhdistämisessä koneen käyttölämpötila oli 150 °C, ruuvin kierrosluku oli 50 rpm.

SEBS (styreeni-etyleeni-butyleeni-styreeni-kopolymeeri): Kraton G1651 30 Polyeteeni (HDPE): NCPE 3415 Sähköäjohtava kompleksin ja matriisipolymeerin sekoittamisessa käytettiin edellä kuvattua laitetta. SEBS-seoksen sekoitus tapahtui lämpötilassa 170 °C, kierrosluvulla 50 rpm, 3

II

98822 9 syklissä. HDPE-seoksen sekoitus tapahtui lämpötilassa 150 °C, kierrosluvulla 50 rpm, 3 syklissä.

Esimerkki 1 5 Keksinnön mukainen sähköä johtava kompleksi valmistettiin yhdistämällä PANI/DBSA-kompleksia (A-osa) ja peruskompleksia-I (B-osa) painosuhteessa 60:40. Sitten saatu kompleksia sekoitettiin 30 % SEBS:iin, jolloin saatiin muovimateriaali, jonka johtavuus oli 1,9 S/cm. Kompleksin pH < 3.

10 Esimerkki 2 Tässä esimerkissä käytettiin B-osana sinkkioksidin ja dodekyylibentseenisulfonihapon moolisuhteessa 1:2 tehtyä seosta A-ja B-osa yhdistettiin painosuhteessa 77,5:22,5, minkä jälkeen kompleksi yhdistettiin SEBS:iin. Saadun materiaalin johtavuus on 5,0 S/cm ja pH < 3.

15

Esimerkki 3 PANI/DBSA-kompleksia (A-osa) ja peruskompleksi-I:tä (B-osa) sekoitettiin taulukossa •t esitetyissä suhteissa ja sen jälkeen sekoitettiin SEBSriin (30 % kompleksia). Näin valmistetun muovimateriaalin sähkönjohtavuudet on esitetty seuraavassa taulukossa 1.

20 98822 10

Taulukko 1 PΑΝΙ/DBSA-kompleksin osuus johtavuus kokonaiskompleksista - S/cm 0 ~ 0,015 5 0,2 0,15 0,4 0,35 0,6 2,0 0,8 1,7 1,0 0,0027 10

Edellä olevasta taulukosta käy hyvin ilmi, että sähkönjohtavuus on parhaimmillaan, kun PANI/DBSA-kompleksin (A-osa) ja peruskompleksi-I:n (B-osa) painosuhde on rajoissa 50 : 50 - 80 : 20, suurimmillaan panosuhteessa noin 60 : 40.

9 15 Esimerkki 4 Tässä esimerkissä valmistettiin HDPE-seos, jonka A- ja B-osan pitoisuus oli sama kuin esimerkissä 2. Tällaisen HDPE-seoksen johtavuus on 0,44 S/cm.

Esimerkki 5 20 Tässä esimerkissä toimittiin kuten esimerkissä 2, paitsi että 20 % B-osasta korvattiin CaC03:lla. Kompleksin A-osan ja B-osan suhde oli 65:35. Saadun tuotteen johtavuus oli 1 S/cm ja pH oli 6,3.

Seuraavissa vertailuesimerkeissä on havainnollistettu esillä olevan keksinnön mukaisen 25 sähköä johtavan kompleksin ja polymeerimatriisin muodostamien muovimateriaalien yllättävän suuria sähkönjohtavuuksia verrattuna muovimateriaaleihin, joissa on käytetty vain toista kompleksin osaa (A-osaa tai B-osaa) tai muuta sähköä johtavaa kompleksia.

Vertailuesimerkki 1 30 30 % pelkkää PANI/DBSA-kompleksia sekoitettiin SEBS:ään. Saadun SEBS-seoksen

II

98822 11 sähkönjohtavuus oli 0,30 S/cm.

Vertailuesimerkki 2 30 % pelkkää peruskompleksi-I:tä sekoitettiin SEBS:ään. Saadun SEBS-seoksen sähkön-5 johtavuus oli 0,015 S/cm.

Vertailuesimerkki 3

Nettoreseptin edellyttämät määrät polyaniliinia, ZnO:ta, dodekyylibentseenisulfonihappoa ja CaC03:a sekoitettiin em. laitteella 150 °C:ssa kierrosnopeuden ollessa 50 rpm mahdol-10 lisimman homogeeniseksi kompleksiksi. Saatua sähköä johtavaa kompleksia sekoitettiin SEBS:iin (30:70) kuten esimerkissä 1. Seoksen johtavuudeksi mitattiin 0,070 S/cm.

Vertailuesimerkki 4 30 % pelkkää PANI/DBSA-kompleksia sekoitettiin HDPE:hen. Saadun HDPE-seoksen 15 sähkönjohtavuus on 0,0027 S/cm.

Vertailuesimerkki 5

Kaupallista laatua olevasta p-tolueenisulfonihapolla doopatusta polyaniliinista, VERSIOON™ , valmistettiin seos suhteessa 30:70 käyttäen matriisimuovina SEBS:iä. Saadun 20 seoksen johtavuus oli vain 3,8 x 10"5 S/cm.

Vertailuesimerkki 6

Vertailuesimerkin 5 mukainen koe toistettiin käyttäen keksinnön mukaista menetelmää. Esimerkissä valmistettiin kompleksi VERSICON™:ista ja peruskompleksi-I:stä painosuh-25 teessä 40:60. Kompleksi sekoitettiin matriisimuoviin suhteessa 30:70 käyttäen matriisimuovina SEBS:iä. Näin saadun muovimateriaalin johtavuus oli 0,083 S/cm.

Seuraavassa taulukossa 2 on esitetty yhteenvetona edellä olevien esimerkkien ja vertai-luesimerkkien muovimateriaalien sähkönjohtavuudet.

30 12 98822

Taulukko 2

Esim. A B polymeerimat- Johtavuus painosuhde painosuhde riisi S/cm 1 60 40 SEBS 1,9 2 77,5 22,5 SEBS 5,0 5 3* 60 40 SEBS 2,0 4 77,5 22,5 HDPE 0,44 5 65 35 SEBS 1 vert. 1 100 - SEBS 0,30 veri. 2 - 100 SEBS 0,15 10 veri. 3 - - SEBS 0,070 vert. 4 1 - HDPE 0,0027 veri. 5 100* - SEBS 3,8*10'5 veri. 6 40* 60 SEBS 0,083 % Esimerkistä 3 on esitetty paras tulos.

15 * VERSIOON™)

Edellä olevasta taulukosta 2 käy selvästi ilmi, että käytettäessä esillä olevan keksinnön mukaista kompleksia, jossa A-osan ja B-osan täydellinen liukeneminen on vältetty, saadaan muovimateriaaliin paljon korkeampi sähkönjohtokyky.

20

Alan ammattimies ymmärtää, että keksintö ei rajoitu edellä esimerkeissä esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan keksintö kattaa kaiken sen, mitä oheisissa patenttivaatimuksissa on esitetty keksintöön kuuluvaksi.

Il

Claims (16)

98822

1. Sähköäjohtava kompleksi, joka käsittää korkeasti johtavan funktionaalisella proottisella 5 hapolla doopattun polyaniliinin (A-osan) ja sitä heikommin johtavan taustamateriaalin (B- osa), tunnettu siitä, että B-osa on plastisoitu johdepolymeeri ja että A- ja B-osa eivät ole täydellisesti liuenneet.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sähköä johtava kompleksi, tunnettu siitä, että A-B-10 rajapinnalla tapahtuu osittaista liukenemista.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen sähköäjohtava kompleksi, tunnettu siitä, että A-osa on dodekyylibentseensulfonihappolla doopattu polyaniliini (PANI-DBSA).

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen sähköäjohtava kompleksi, tunnettu siitä, että myös B-osa on polyaniliini.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen sähköäjohtava kompleksi, tunnettu siitä, että B-osa on A-osaa plastisoiva aine. 20

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen sähköä johtava kompleksi, tunnettu siitä, että B-osa muodostuu proottisella hapolla doopatusta polyaniliinista sekä sitä plastisoivasta proottisen hapon ja metalliyhdisteen reaktiotuotteesta.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen sähköä johtava kompleksi, tunnettu siitä, että B-osa muodostuu dodekyylibentseenisulfonihappolla doopatusta polyaniliinista sekä dodekyyli-bentseenisulfonihappon ja sinkkiyhdisteen reaktiotuotteesta.

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen sähköä johtava kompleksi, tunnettu siitä, että B-osa 30 muodostuu dodekyylibentseenisulfonihappon ja sinkkiyhdisteen reaktiotuotteesta.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 6-8 mukainen sähköä johtava kompleksi, tunnettu siitä, että B-osa sisältää myös kalsiumyhdistettä, edullisesti kalsiumkarbonaattia. m 98822

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen sähköä johtava kompleksi, tunnettu siitä, että A- ja B-osan painosuhde on 90:10 - 30:70, edullisesti 80:20 - 60:40.

11. Menetelmä patenttivaatimuksen 1 mukaisen sähköä johtavan kompleksin valmistami-5 seksi, tunnettu siitä, että korkeasti johtava osa (A-osa) ja sitä heikommin johtava taustamateriaali (B-osa) yhdistetään siten, että A-B-rajapinnalla tapahtuu rajoitettua liukenemista.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yhdistäminen 10 suoritetaan lämpötilassa 100 - 200 °C:ssa, edullisesti lämpötilassa 130 - 170 °C:ssa.

13. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että A- ja B-osat yhdistetään painosuhteessa 90:10 - 30:70, edullisesti painosuhteessa 80:20 - 60:40. 15

14. Sähköä korkeasti johtava muovimateriaali, tunnettu siitä, että se käsittää patenttivaatimuksen 1 mukaisen sähköä johtavan kompleksin ja polymeerimatriisin.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen sähköä korkeasti johtava muovimateriaali, tunnettu 20 siitä, että polymeerimatriisi on termoplasti.

16. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen sähköä johtavan kompleksin käyttö sähköä korkeasti johtavassa muovimateriaalissa. Il a 98822