NO774259L - Ledende polymerkomposisjoner og anordninger omfattende disse - Google Patents
Ledende polymerkomposisjoner og anordninger omfattende disseInfo
- Publication number
- NO774259L NO774259L NO774259A NO774259A NO774259L NO 774259 L NO774259 L NO 774259L NO 774259 A NO774259 A NO 774259A NO 774259 A NO774259 A NO 774259A NO 774259 L NO774259 L NO 774259L
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- mixture
- copolymer
- carbon black
- weight
- polymer
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 97
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims description 45
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 49
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 45
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 16
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 16
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 15
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 claims description 12
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 9
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 9
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims description 8
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N pent‐4‐en‐2‐one Natural products CC(=O)CC=C PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- JIGUQPWFLRLWPJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acrylate Chemical compound CCOC(=O)C=C JIGUQPWFLRLWPJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 7
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N Methyl acrylate Chemical compound COC(=O)C=C BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 claims description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 11
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 9
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N dibutyl phthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCC DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- LMYSNFBROWBKMB-UHFFFAOYSA-N 4-[2-(dipropylamino)ethyl]benzene-1,2-diol Chemical compound CCCN(CCC)CCC1=CC=C(O)C(O)=C1 LMYSNFBROWBKMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KUDUQBURMYMBIJ-UHFFFAOYSA-N 2-prop-2-enoyloxyethyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCCOC(=O)C=C KUDUQBURMYMBIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001441571 Hiodontidae Species 0.000 description 1
- 241000446313 Lamella Species 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 241000286209 Phasianidae Species 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OUUQCZGPVNCOIJ-UHFFFAOYSA-M Superoxide Chemical compound [O-][O] OUUQCZGPVNCOIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000003738 black carbon Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002322 conducting polymer Substances 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000003317 industrial substance Substances 0.000 description 1
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 1
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 102220094399 rs777971423 Human genes 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000013112 stability test Methods 0.000 description 1
- 239000003017 thermal stabilizer Substances 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
- H01C7/027—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient consisting of conducting or semi-conducting material dispersed in a non-conductive organic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
- H01B1/24—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising carbon-silicon compounds, carbon or silicon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
Description
Ledende polymerblandinger og apparater
inneholdende dem
Denne oppfinnelse angår ledende polymerblandinger, deres fremstilling og apparater i hvilke de benyttes.
Det er kjent at polymerer inklusive krystallinske polymerer, kan gjøres elektrisk ledende ved å dispergere passende mengder finfordelte fyllstoffer i dem. Noen slike blandinger oppviser hva som er kjent under betegnelsen PTK (positiv tempera-turkoeffisient)-oppførsel. Betegnelsen "PTK" er i det forgangne brukt på flere forskjellige måter, men i denne beskrivelse brukes uttrykkene "blanding som oppviser PTK-oppførsel"- og "PTK-oppførsel" for å betegne en blanding som har minst ett temperaturområde innenfor grensene -100°C og opp til 250°C, ved hvis begynnelse blandingen har en spesifikk motstand lavere enn 10.<5>ohm.cm og i hvilket blandingen har en R^-verdi på minst 2,5 eller en R10Q-verdi på minst 10 (og fortrinnsvis begge deler), og fortrinnsvis har en R^Q-verdi på minst 6, hvor R^ er forholdet mellom de spesifikke motstander i slutten og begynnelsen av 14°C temperaturområdet, R-^qq er forholdet mellom de spesifikke motstander ved slutten og begynnelsen av et 100°C område, og R^q er forholdet mellom de spesifikke motstander ved slutten og begynnelsen av et 30°C område. Uttrykket "PTK element" brukes her for å betegne et element sammensatt av en PTK blanding som definert ovenfor. En kurve som viser logaritmen av motstanden hos et PTK element målt mellom to elektroder i kontakt med elementet tegnet i forhold til temperaturen vil ofte oppvise en skarp forandring i helling over en del av det kritiske temperaturområde, og i slike tilfelle brukes betegnelsen "omsjaltningstemperatur"
(vanligvis forkortet til TQms) for å betegne temperaturen i skjæringspunktet for forlengelsene av de forholdsvis rette deler av en slik kurve, som ligger på hver sin side av den del som oppviser den skarpe forandring i helling i PTK blandingen i et
slikt PTK element sies heri å ha "en ny■* ttig ^ T oms ". Tomsbør fortrinnsvis være mellom 0 og 175°C, f.eks. 50 - 120°C.
PTK blandinger og elektriske apparater, spesielt hetelegemer har vært beskrevet i en mengde publikasjoner. Der kan f.eks. refereres til US patenter nr. 2.978.665, 3.243.753, 3.351.882, 3.412.358, 3.413.442, 3.591.526, 3.673.121, 3.793.716, 3.823.217, 3.858.144, 3.861.029, 3.914.363 og 4.017.715, Britisk patent nr. 1.409.695, Brit. J. Appl. Phys. Series 2, 2 569-576 (1969, Carley Read and Stow), Kautschuk und Gummi II WT, 138 -
148 (1958, de Meij), Polymer Engineering and Science, Nov. 1973, 13, nr. 6, 462 - 468 (J. Meyer), US Patent Office Defensive Publication nr. T905,OOl, German Offenlegungschriften nr. 2.543.314.1, 2.543.338.9, 2.543.346.9, 2.634.931.5, 2.634.943.6, 2.634.999.5, 2.635.000.5 og 2.655.543.1, and German Gebrauchsmuster 7.527.288. Der kan også henvises til US-patentsøknad.Serial nr. 601.424 (and the CIP thereof Serial nr. 790.977), 601.549 (and the CIP thereof Serial nr. 735.958), 601.550, 601.638, 601.639, 608.660, 638.440 (and the CIP thereof Serial nr. 775.882), 732.792, 750.149, 751.095 and 798.154.
Spesielt nyttige kjente PTK blandinger omfatter en ter-moplastisk, krystallinsk polymer med kjønrøk dispergert i samme, og slike blandinger er i stor utstrekning brukt i selv-reguleren-de båndhetelegemer. De polymerer som er blitt brukt inkluderer polyolefiner, som f.eks. polyethylen og copolymerer av olefiner og polare comonomerer, f. eks. ethylen/ethylacrylat copolymerer. Slike blandinger oppviser en hurtig økning i motstand over et område som begynner ved mykningspunktet hos polymeren og nar en nyt- . tig TQmsved eller nær polymerens krystallinske smeltepunkt; jo større polymerens krystallinitet, desto mindre er det temperaturområde over hvilket økningen i motstand foregår. Vanligvis er blandingen tverrbundet, fortrinnsvis ved bestråling ved romtemperatur for å forbedre dets stabilitet ved temperaturer ovenfor T . Kjønrøk varierer vidt i sin evne til å skjenke ledende
oms
egenskaper til polymerer hvormed de blandes og blandinger av polymerer og kjønrøkskvaliteter har vanligvis dårlige fysiske egenskaper når andelen av kjønrøk blir for høy, f.eks. over 30 til
50 %, avhengig av polymeren (gjennom hele denne beskrivelse angis der vektprosenter). Det er ikke overraskende at bare et begrenset antall kjønrøkskvaliteter er blitt brukt eller anbefalt brukt i ledende polymerblandinger, dvs. i blandinger hvis brukbarhet avhenger av deres elektriske egenskaper, spesielt når den ledende polymer utgjør endel av en krets, hvorigjennom strøm skal strømme. De kjønrøkskvaliteter som kommer på tale er generelt^de som er anerkjent for å gi høy ledningsevne til f.eks. acetylen-sort og forskjellig ovnssot såsom Vulcan XG-72 og Vulcan SC
(som begge markedsføres av Cabot-selskapet), og som erkarakterisert vedstørre overflater (målt ved nitrogehabsorpsjon) og høy struktur (målt som dibutylfthalatabsorpsjon). De sistnevnte to parametre brukes ofte for å karakterisere kjønrøkskvaliteter, og for detaljer angående hvordan de måles, kan der henvises til "Analysis of, Carbon Black" ved Schubert, Ford og Lyon, bind 8 i Encyclopedia of Industrial Chemical Analysis (1969), 179, utgitt av John Wiley & Son, New York. Betreffende detaljer av nomenkla-turen som brukes i kjønrøksindustrien henvises til ASTM standard D 1765-67. En annen karakteriserende egenskap hos en kjønrøk-er d-avstanden (den gjennomsnittlige avstand i piko-metere mellom angrensende gra.fitiske plan i kjønrøken) ; således har acetylen-sot en betydelig mindre d-avstand (mindre enn 3 60, og typisk ca. 355) enn andre kjønrøkskvaliteter. De d-avstander som oppgis her, er målt med elektronmikroskop. For ytterligere detaljer henvises til "Carbon Black" ved Donnet og Voet, utgitt av Marcel Dekker Inc., New York (1976).
Ledningsevnen hos en ledende polymer som inneholder kjønrøk kan økes ved glødning slik som beskrevet i.US patenter nr. 3.861.029 og 3.914.363, ved å gjøre bruk av denne fremgangsmåte til glødning er det mulig å fremstille PTK-blandinger som inneholder mindre enn 15 % kjønrøk, men som har tilfredsstillen-de opprinnelig ledningsevne f.eks. til bruk i båndhetelegemer.
Et alvorlig problem som oppstår med ledende polymerer, spesielt ved dem som oppviser PTK-oppførsel, er mangel på spenningsstabilitet, dvs. en tendens hos den spesifikke motstand til å stige irreversibelt når blandingen underkastes spenninger stør-re enn ca. 110 volt, f.eks. 220 eller 480 volt, generelt med en hastighet som er avhengig av spenningen. Dette problem er spesielt alvorlig med hetelegemer, fordi stigningen i motstand re-sulterer i et tilsvarende tap i kraftydelse. Selvom spennings-ustabilitet er et alvorlig problem, ser det ikke ut til at dette er blitt anerkjent i tidligere kjent arbeide. US patentsøknad nr. 601.550 (og det tilsvarende tyske Offenlegungsschrift nr. 2.634.931) beskjeftiger seg med å forbedre spenningsstabiliteten hos PTK blandinger omfattende kjønrøk dispergert i en polymer inneholdende fluor, f.eks. polyvinylidenfluorid, ved å tverrbinde. blandingen med en umettet monomer. Men denne utvei gir ikke forbedret spenningsstabilitet med andre polymerer.
Man har nu oppdaget at forbedret spenningsstabilitet utvises av en ledende polymerblanding som omfatter: a) minst én krystallinsk copolymer som hovedsakelig består av enheter som stammer fra minst et oléfin og minst 10 vekt% basert på copolymeren av enheter avledet av minst én olefinisk umettet comoncmer inneholdende en polar gruppe, og b) dispergert i den nevnte copolymer en ledende kjønrøk med en partikkelstørrelse større enn 18 millimikron og en d-avstand
større enn 3 60 og et overflateareal (A) som er mindre enn
hvor S er DPB adsorpsjonen hos kjønrøken.
I ett synspunkt gir den foreliggende oppfinnelse en ledende polymerblanding seir. omfatter a) minst en krystallinsk copolymer som definert ovenfor, og b) en ledende kjønrøk som definert ovenfor, under forutsetning
av at
(1) hvis den krystallinske copolymer (i) har en smelteindeks på mer enn 20 og (ii) er i hovedsak den eneste polymeriske komponent i blandingen, så har blandingen en spesifikk motstand på mer enn 80 ohm. cm ve- 25°C, og (2) hvis (i) i den krystallinske copolymer har en smelteindeks på mer enn 20, (ii) blandingen omfatter 65 til 85 vekt% polyethylen, (iii)innholdet (L) av kjønrøk er mindre enn 15 vekt% av blandingen og (iv) den spesifikke motstand (R) hos blandingen ved 25°C i ohm.cm er slik at
så har blandingen en gelfraksjon på minst 0,6.
De smelteindekser som der henvises til her, er uttrykt
i g/10 min.
Oppfinnelsens blandinger kna inneholde andre polymerer, fortrinnsvis krystallinske polymerer i tillegg til den krystallinske copolymer som er beskrevet ovenfor. Fortrinnsvis er den kjønrøkholdige copolymer dispergert i en annen copolymer som tjener som bindemiddel til den samme, dvs. som danner en kontinuerlig fase i blandingen. Den annen polymer er fortrinnsvis i hovedsak fri for kjønrøk, men kan inneholde en relativt liten an-del kjønrøk, f.eks. på grunn av vandring fra copolymeren slik at motstandstemperaturegenskapene til blandingen domineres av den kjønrøkholdige copolymer.
Oppfinnelsens blandinger oppviser fortrinnsvis nyttig TPK-oppførsel, og vil da vanligvis ha en nyttig ^ Qms som helst bør være fra 0 til 120°C. Blandingene er fortrinnsvis tverrbundne, og ofte er det foretrukket at gel-fraksjonen av blandingen er minst 0,6. Generelt er det ønskverdig at blandingen skal ha en spesifikk motstand på minst 80 ohm.cm.
Oppfinnelsen er illustrert i de vedføyede tegninger, hvor figuren viser i området tilvenstre for den kontinuerlige linje relasjonen mellom overflatearealet og DBP absorpsjonen til den type kjønrøk som er definert ovenfor, og til de spesifikke kjønrøkskvaliteter benyttet i eksemplene og de sammenlignende eksempler gitt nedenfor..
Copolymeren (a) bør være en krystallinsk copolymer som består i hovedsak av enheter avledet fra minst ett olefin, fortrinnsvis ethylen, og minst 10 vekt% basert på. vekten av copolymeren av enheter avledet fra minst én olefinisk umettet comonomer som inneholder en polar gruppe, fortrinnsvis en acrylatester som f.eks. methylacrylat eller ethylacrylat eller vinylacetat eller acrylsyre eller methacrylsyre. Betegnelsen "krystallinsk" brukes her i den forstand at polymeren har krystallinitet på minst 1 %, fortrinnsvis minst 3 %, spesielt minst 10 %. Å øke innholdet av polar monomer fører til redusert krystallinitet, og innholdet av polar comonomer er fortrinnsvis ikke mer enn 30 %. Copolymerens smelteindeks er fortrinnsvis mindre enn 20, spesielt
. mindre enn 10. Jo høyere smelteindeksen er, desto mer ønskver-. dig er det at blandingen skal være tverrbundet til et relativt
høyt nivå, spesielt når blandingen er fremstillet efter en fremgangsmåte i hvilken gløding brukes for å redusere blandingens spesifikke motstand. Blandingen skal således fortrinnsvis ha en gel-fraksjon på minst 0,6 når copolymeren har et smelteindekstall på mer enn 20, og blandingen er blitt glødet slik at
hvor L er innholdet av kjønrøk i vekt% basert på blandingens vekt og R er blandingens spesifikke motstand i ohm.cm ved 25°C.
Når blandingen inneholder en polymer som tjener som bindemiddel for den copolymer som holder kjønrøk, dvs. til dis-pergering av kjønrøken i copolymeren, bør bindemiddelpolymeren fortrinnsvis ha et høyere mykningspunkt enn copolymeren. Fortrinnsvis bør bindemiddelpolymeren ha en begrenset forenelighet med copolymeren slik at vandring av kjønrøk over til bindemiddelpolymeren blir minimal. Spesielt velegnede bindemiddelpolymerer er krystallinske polymerer, som i hovedsak består av enheter avledet fra én eller flere olefiner, f.eks. HD.- ellerLD-polyethylen. Andre polymerer som kan benyttes er krystallinske polymerer som omfatter 50 - 100, fortrinnsvis 80 - 100, vekt% -CH2CF2-eller -CI^CHCl- enheter oq i blandinger som ikke qlødes, pol<y>me-rer som inneholder minst 50, fortrinnsvis minst 80 vekt% enheter avledet fra én eller flere olefiner sammen med passende comonomerer.
Egnede kjønrøkskvaliteter til bruk i oppfinnelsen inkluderer sådanne valgt fra ovnsot, termisk sot eller kanalsot. Innholdet av kjønrøk er fortrinnsvis 5-25 vekt% av blandingen. Innholdet kan være forholdsvis lavt, f.eks. ikke mer enn 12 eller 15 %, i hvilket tilfelle det er å foretrekke at blandingen glødes før noen som helst tverrbinding skjer ved en temperatur over smeltepunktet til copolymeren, og fortrinnsvis over smeltepunktet til den høyest-smeltende polymer i blandingen for å min-ske den spesifikke motstand. Typisk skal blandingen glødes slik
hvor L og R er som ovenfor angitt. Alternativt kan innholdet av kjønrøk være relativt høyt, f.eks. over 15 %, i hvilket tilfelle gløding før tverrbinding kan være unødvendig eller bare utføres under en begrense t tid slik at ved glødingens slutt
I slike blandinger er kjønrøkens partikkelstørrelse fortrinnsvis større enn 30 millimikron. Det er ofte fordelaktig, enten blandingen er blitt glødet før tverrbindingen eller ikke, å varme den tverrbundne blanding en kort tid ved en temperatur over dens smeltepunkt.
Tverrbinding av blandingene utføres efter at de er blitt formet, f.eks. ved smelte-ekstrudering, og den kan gjennom-føres med hvilken som helst metode som er kjent i faget, fortrinnsvis med hjelp av ioniserende bestråling eller et organisk super-oxyd. Fortrinnsvis bør blandingen•tverrbindes minst til en grad lik den som bringes tilveie ved utsettelse for ioniserende bestråling til en dose på minst 0,76 M megarad, hvor M er smelteindeks for copolymeren, f.eks. til en gel-fraksjon på minst 0,6.'
Oppfinnelsens blandinger kan inneholde andre ingredien-ser som er konvensjonelle i faget, f.eks. antioxydanter, brann-hindrende midler, uorganiske fyllstoffer, termiske stabilisatorer, hjelpemidler til prosessen og stoffer som forårsaker tverrbinding eller rester av slike stoffer efter behandlingen. Tilsetning av
en prorad (en umettet forbindelse som understøtter tverrbinding ved bestråling) er ofte til nytte for å forbedre stabiliteten, spesielt ved uglødede produkter; egnede mengder prorad er mindre enn 10 %, fortrinnsvis 3 - 6 %.
De av oppfinnelsens blandinger hvor den eneste polymere komponent er copolymeren (a) kan.fremstilles ved å blande in-grediensene i konvensjonelt blandeutstyr ved en temperatur over copolymerens smeltepunkt, efterfulgt av gløding og tverrbinding efter ønske. Alternativt kan man først fremstille en hovedmengde som inneholder kjønrøken og en del av copolymeren, og siden kan denne hovedmengde blandes med resten av copolymeren. På lignende måte, når blandingen inneholder en bindingsmiddel-polymer i hvilken den kjønrøkholdige copolymer er fordelt, kan slike blandinger fremstilles ved å blande bindemiddelpolymeren og en hovedmengde av kjønrøk i copolymeren efterfulgt av gløding og tverrbinding efter ønske. Hovedmengden bør fortrinnsvis inneholde 20 - 50 %, f.eks. 30 - 50 %, kjønrøk.
Oppfinnelsen omfatter elektriske apparatér som består av et element sammensatt av en av oppfinnelsens blandinger og minst to elektroder tilpasset for å kunne tilkobles en elektrisk strømkilde, slik at strøm kan flyte gjennom elementet. En sort slike apparater omfatter et par laminære elektroder som har et sådant element i form av en lamell mellom seg. En annen sort slike apparater omfatter et langstrakt element av oppfinnelsens blanding, minst to i lengderetningen orienterte elektroder innbakt i det nevnte element parallelt med hverandre og et ytre hyl-ster av en beskyttende og isolerende blanding.
Oppfinnelsen illustreres av de efterfølgende eksempler:
Eksempler
I de eksempler som følger nedenfor ble forsøksprøvene fremstillet i overensstemmelse med den fremgangsmåte som beskri-ves nedenfor forsåvidt intet annet sies. Bestanddelene til hovedmengden ble valset sammen i et valseverk med to valser 10 til 30°C over polymerens smeltepunkt. Der hvor tilsetningsmidler ble brukt, ble de tilsatt før kjønrøken. Det foretrukne område for kjønrøkskorisentrasjonen i hovedmengden er 30 til 50 %, og de fleste av de blandinger som ble fremstillet lå i dette område, selv om der for noen blandinger ble brukt proporsjoner så lavt som 20 eller så høyt som 70 %. Hovedmengden av kjønrøk ble valset 5 minutter, tatt ut av møllen og enten kjølt til romtemperatur for senere bruk eller omgående blandet med bindemiddelpolymeren for å danne denne endelige blanding. For å fremstille den endelige blanding ble denønskede del av hovedmengden smeltet i en 2-val-se mølle ved en temperatur 10 - 30°C høyere enn smeltetempera-turen til polymeren i den sluttelige blanding som har den høyes-te smeltetemperatur. De gjenstående bestanddeler, inklusive den annen polymer eller de andre polymerer ble omgående tilsatt til
•hovedmengden, og blandingen ble blandet i fem minutter. Hovedmengden ble valgt slik at man oppnådde en motstand på ca. 10 kg ohm i forsøksprøvene. De endelige blandinger ble presset hydrau-lisk til plater på 15 x 15 x 0,06 cm ved 2800 kg/cm og en temperatur på minst 175°C. Av disse plater klippet man prøver på
2,5 x 3,75 cm, og strimler av ledende sølvmaling ble malt på hver ende av den lengste dimensjon for å begrense et forsøksareal på 2,5 x 2,5 cm.
Der hvor det er angitt ble disse prøver, før de ble tverrbundet, glødet ved 150 - 160°C (200°C for polypropylen) cyc-lisk i perioder opp til 2 timer efterfulgt av kjøling, til romtemperatur inntil et minimum motstandsnivå oppnåddes. (Vanligvis var to eller tre glødeopersjoner tilstrekkelig). Vanligvis ble prøvene tverrbundet ved bestråling; dosene varierte fra 6 til 50 Mrad, og de fleste prøver mottok 12 Mrad.
Spenningsstabiliteten ble bedømt ved å måle romtempera-turmotstanden hos prøven før (Ri) og efter (Rf) prøven ble under-kastet en driftsperiode ved høy spenningspåkjenning. I de fleste tilfelle innebar dette å drive hetelegemet i 72 timer ved 480 volt i fri luft for derpå å sjalte bort strømkilden og kjøle til romtemperatur før man målte påny. Spenningsstabiliteten uttryk-kes som forholdet mellom initialmotstand og sluttmotstand (Ri/Rf).
Eksempel 1
Det må bemerkes at den del av hovedmengden (og dermed kullstoff) som trenges for å oppnå det ønskede motstandsnivå på 10 kg ohm er noe avhengig av fremstillingsforholdene og typen av kjønrøk. For å illustrere dette fremstillet man blandinger som inneholde Sterling SO, Vulcan XC-72 og Black Pearls 880 på den beskrevne måte, og man brukte en 0,45 kg Banbury blander i stedet for en 2-valsers mølle; temperatur og tider var like i hvert eks-periment. Polymeren i hovedmengden var en ethylen (18 %) ethylacrylat copolymer (DPD6169), og bindemiddelpolymeren var et LD polyethylen (Alathon 34). Carbonkonsentrasjonen i hovedmengden var i alle tilfelle 36 %. Tabell 1 viser prosent hovedmengde i den endelige blanding (% MB) og prosent kjønrøk i den endelige blanding (% CB).
Eksempel 2
Flere kjønrøkskvaliteter ble blandet med DPD 6169 for
å gi hovedmengder som så ble blandet medAlathon 34 som bindemid-delpolymer i nødvendig mengde for å oppnå et motstandsnivå i sluttproduktet på 10 kg ohm. Samtlige prøver ble bestrålt med
en dose på 12 Mrad, og de fleste ble glødet før bestrålingen.
De kjønrøkskvaliteter som ble brukt er angitt i tabell
2 nedenfor som gir handelsnavn, ASTM kode, partikkelstørrelse i millimikron (D), overflateareal målt ved nitrogenabsorpsjon i m 2 /g (A) og dibutylfthalåtabsorpsjonen i cl 3/100 g . Tabell 2 viser også prosent kjønrøk i de forskjellige prøver, og resulta-tene av stabilitetsforsøkene på disse prøver. I tabell II er de prøver som er merket C sammenligningsprøver.
Lignende forsøk som dem beskrevet i eksempel 2 ble ut-ført med bruk av forskjellige polymerer i stedet for DPD 6169 og/ eller Alathon 34. Prøvene er satt opp i tabell III nedenfor.
Tabell III
Copolymer i Handelsnavn Polymer Handelsnavn Bemerknin-hoveddel og smelteindeks i slutt- og smelte- ger
blanding indeks
Ethylen 18%) DPDA 6181 Poly- Alathon 34 Lign. resul ethylacrylat M.I. 2,2 ethylen M.I.-3 tat til ta-0,93 bell II tetthet
Ethylen(18%) DPDA 9169 som som ethylacrylat M.I. 20 ovenfor ovenfor
Ethylen(6,6%) DPD 7365....Dårlig ethylacrylat M.I. 8 spenningsstabilitet med de fleste kjønrøksor-ter Ethylen(5,5%) DPD 7070 ethylacrylat M.I. 8
Ethylen(18%)Alathon 3175 " " Meget lik vinylacetat M.I. 8 tabell II Ethylen(28%) Alathon 3172 " vinylacetat M.I. 6
Ethylen (30%)Vistalon 702 " " Dårlig spen-propylen Mooney vise. 30 ningsstabi-litet med de fleste kjøn-røker Polyethylen DYNHPoly- Alathon 7030
0,93 tetthet M.I. 2 ethylen M.I. 3
0,96
tetthet
Ethylen(18%) DPD 6169 Ethylen DPD 7365 Res. lign. ethylacrylat M.I. 6 (6,6%) M.I. 8 tab. II,litt ethyl- forskj . i acrylat foretrukket område Polyethylen DYNH Polypropy- Prof ax Dårlig spen-0,93 tetthet M.I. 2 len (High 8263 ningsstabi-Impact) litet med de fleste kjøn-røkskval. Ethylen(18%) DPD 6169Vinylidindi- Res. meget ethylenacrylatM.I. 6 fluorid co- lik dem. i
polymer tabell II som ovenfor som over ingen - "
Claims (14)
1. Ledende polymer blanding som omfatter en copolymer av et olefin og en polar comonomer og, dispergert i nevnte copolymer, en ledende kjønrøk, karakterisert ved at den omfatter (a) minst én krystallinsk copolymer som består hovedsakelig av enheter avledet fra minst ett olefin og minst 10 vekt%, basert på copolymeren, av enheter avledet fra minst én olefinisk umettet comonomer inneholdende en polar gruppe, og (b) dispergert i nevnte copolymer en ledende kjønrøk med partik-kelstørrelse større enn 18. millimikron, en d-avstand større enn 360, og et overflateareal (A) som er mindre enn
hvor S er DBP adsorpsjonen av kjønrøk forutsatt at.
(1) hvis den krystallinske copolymer (i) har en smelteindeks på mer enn 20 og (ii) er hovedsakelig den eneste polymere komponent i blandingen, har blandingen en spesifikk motstand på mer enn 80 ohm.cm ved 25°C; og
(2) hvis (i) den krystallinske copolymer har en smelteindeks på mer enn 20, (ii) omfatter blandingen 65 - 85 vekt% polyethylen, (iii) innholdet (L) av kjønrøk er mindre enn 15 vekt% av blandingen, og (iv) den spesifikke motstand (R) hos blandingen ved 25°C i ohm.cm er slik at 2L + 5 log^Q R < 45, har blandingen en gelfraksjon på minst 0,6.
2. Blanding ifølge krav 1, karakterisert ved at den også omfatter minst én krystallinsk polymer (c) som har et.
mykningspunkt høyere enn copolymeren (a), som hovedsakelig består av enheter avledet fra et eller flere olefiner, eller som inneholder minst 50 vekt% -CH2 CF2 - enheter eller -CH2 CHCl- enheter, og som utgjør en kontinuerlig fase i blandingen.
3. Blanding ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at copolymeren (a) har en smelteindeks mindre enn 20.
4. Blanding ifølge hvilket.som helst av de foregående krav, karakterisert ved at copolymeren (a) er en copolymer av ethylen og én eller flere av methylacrylat, ethylacrylat og vinylacetat.
5. Blanding ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den har en gelfraksjon på minst 0,6.
6. Blanding ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den inneholder mindre enn 15 vekt% kjønrøk, og hvor formel
7. Blanding ifølge hvilket som helst av krav 1-5, karakterisert ved at den inneholder minst 15 vekt% kjønrøk.
8. Blanding, ifølge krav 7, karakterisert ved at kjønrøken har en partikkelstørrelse på minst 30 millimikron.
9. Blanding ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den har en nyttig Toms på.0 - 2 ^ oms J-175°C.
10. Fremgangsmåte til fremstilling av en ledende polymerblanding ifølge hvilket som helst av de foregående krav, som inneholder en polymer (c) som beskrevet i krav 2, karakterisert ved at
(1) kjønrøken dispergeres i copolymeren (a), og
(2) den erholdte dispersjon fra trinn (1) blandes med med polymeren (c).
11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at blandingen erholdt i trinn (2) inneholder mindre enn 15 vekt% kjønrøk og glødes ved en temperatur over smeltepunktet til den høyest smeltende polymer i blandingen for en tidsperiode slik at formel
hvor R er innholdet av kjønrøk i vekt% av blandingen, og Rer den spesifikke motstand av den glødede blanding ved 25°C i ohm.cm.
12. Fremgangsmåte ifølge krav 10 eller 11, karakterisert ved at blandingen, efter eventuell gløding, tverr-bindes ved utsettelse for ioniserende stråling til en dose på minst 0,75 M megarad, hvor M er smelteindeks for copolymeren (a).
13. Elektrisk apparat omfattende et element bestående av en ledende polymer blanding og minst to elektroder avpasset til å kunne ansluttes til en elektrisk strømkilde slik at strøm kan passere gjennom elementet, karakterisert ved at den ledende polymerblanding er som krevet i hvilket som helst av krav 1-9.
14. Apparat ifølge krav 13, karakterisert ved at det omfatter
(1) et langstrakt element av den nevnte blanding som har en nyttig T oms på 0 - 120°C,
(2) minst to på langs rettede elektroder innbakt i det nevnte element parallelt med hverandre,, og
(3) et ytre skikt av en beskyttende og isolerende blanding.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US75109576A | 1976-12-16 | 1976-12-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO774259L true NO774259L (no) | 1978-06-19 |
Family
ID=25020462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO774259A NO774259L (no) | 1976-12-16 | 1977-12-12 | Ledende polymerkomposisjoner og anordninger omfattende disse |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS53102356A (no) |
| AU (1) | AU520815B2 (no) |
| BE (1) | BE861777A (no) |
| CA (1) | CA1104808A (no) |
| DE (2) | DE7737676U1 (no) |
| FR (1) | FR2374357A1 (no) |
| GB (1) | GB1597007A (no) |
| NL (1) | NL7713801A (no) |
| NO (1) | NO774259L (no) |
| SE (1) | SE435003B (no) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4200973A (en) * | 1978-08-10 | 1980-05-06 | Samuel Moore And Company | Method of making self-temperature regulating electrical heating cable |
| US4238812A (en) * | 1978-12-01 | 1980-12-09 | Raychem Corporation | Circuit protection devices comprising PTC elements |
| US4255698A (en) * | 1979-01-26 | 1981-03-10 | Raychem Corporation | Protection of batteries |
| CA1168432A (en) * | 1980-04-21 | 1984-06-05 | Alan J. Gotcher | Conductive polymer compositions |
| CA1168433A (en) * | 1980-05-19 | 1984-06-05 | Umesh K. Sopory | Ptc conductive polymers and devices comprising them |
| US4591700A (en) * | 1980-05-19 | 1986-05-27 | Raychem Corporation | PTC compositions |
| EP0250776B1 (en) | 1983-06-30 | 1992-06-10 | RAYCHEM CORPORATION (a Delaware corporation) | Method for detecting and obtaining information about changes in variables |
| JPS60163969A (ja) * | 1984-02-03 | 1985-08-26 | Toshiba Corp | Ｐｔｃ特性を有する有機導電性組成物 |
| JPS62119272A (ja) * | 1985-11-19 | 1987-05-30 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | 樹脂抵抗体 |
| US4818439A (en) * | 1986-01-30 | 1989-04-04 | Sunbeam Corporation | PTC compositions containing low molecular weight polymer molecules for reduced annealing |
| BG41887A1 (en) * | 1985-12-24 | 1987-09-15 | Krstev | Electric resistance matter |
| JPH02504333A (ja) * | 1986-01-14 | 1990-12-06 | レイケム・コーポレイション | 導電性ポリマー組成物 |
| FR2603133B1 (fr) * | 1986-08-21 | 1990-04-06 | Electricite De France | Element chauffant autoregulant et son procede de preparation |
| US5106538A (en) * | 1987-07-21 | 1992-04-21 | Raychem Corporation | Conductive polymer composition |
| ES2259216T3 (es) * | 1997-12-08 | 2006-09-16 | Acome Societe Cooperative De Travailleurs | Hilo electrico con aislante delgado a base de polibutilentereftalato. |
| DE102016222240B4 (de) | 2016-11-14 | 2019-02-07 | Contitech Schlauch Gmbh | Beheizbarer Hohlkörper, insbesondere beheizbarer Schlauch |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB931999A (en) * | 1961-01-05 | 1963-07-24 | Union Carbide Corp | Improvements in or relating to semi-conductive polymer compositions |
| FR1332065A (no) * | 1961-06-13 | 1963-12-16 | ||
| US3673121A (en) * | 1970-01-27 | 1972-06-27 | Texas Instruments Inc | Process for making conductive polymers and resulting compositions |
| US3861029A (en) * | 1972-09-08 | 1975-01-21 | Raychem Corp | Method of making heater cable |
| BE804627A (fr) * | 1972-09-08 | 1974-03-07 | Raychem Corp | Produits manufactures extrudes conducteurs autolimitants et procedes pour les fabriquer |
| FR2321751A1 (fr) * | 1975-08-04 | 1977-03-18 | Raychem Corp | Perfectionnement aux compositions a coefficient de temperature positif |
-
1977
- 1977-12-07 GB GB50917/77A patent/GB1597007A/en not_active Expired
- 1977-12-09 AU AU31393/77A patent/AU520815B2/en not_active Expired
- 1977-12-10 DE DE7737676U patent/DE7737676U1/de not_active Expired
- 1977-12-10 DE DE19772755076 patent/DE2755076A1/de not_active Ceased
- 1977-12-12 NO NO774259A patent/NO774259L/no unknown
- 1977-12-12 BE BE183390A patent/BE861777A/xx not_active IP Right Cessation
- 1977-12-13 SE SE7714127A patent/SE435003B/xx not_active IP Right Cessation
- 1977-12-13 FR FR7737496A patent/FR2374357A1/fr active Granted
- 1977-12-13 NL NL7713801A patent/NL7713801A/xx not_active Application Discontinuation
- 1977-12-15 JP JP15115177A patent/JPS53102356A/ja active Pending
- 1977-12-15 CA CA293,136A patent/CA1104808A/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53102356A (en) | 1978-09-06 |
| SE435003B (sv) | 1984-08-27 |
| AU520815B2 (en) | 1982-03-04 |
| SE7714127L (sv) | 1978-06-17 |
| CA1104808A (en) | 1981-07-14 |
| FR2374357B1 (no) | 1984-08-17 |
| GB1597007A (en) | 1981-09-03 |
| NL7713801A (nl) | 1978-06-20 |
| DE7737676U1 (de) | 1983-09-08 |
| DE2755076A1 (de) | 1978-06-29 |
| AU3139377A (en) | 1979-06-14 |
| FR2374357A1 (fr) | 1978-07-13 |
| BE861777A (fr) | 1978-06-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4388607A (en) | Conductive polymer compositions, and to devices comprising such compositions | |
| NO774259L (no) | Ledende polymerkomposisjoner og anordninger omfattende disse | |
| US4304987A (en) | Electrical devices comprising conductive polymer compositions | |
| US4775778A (en) | PTC compositions and devices comprising them | |
| US4935156A (en) | Conductive polymer compositions | |
| CN1070889C (zh) | 导电聚合物组合物 | |
| JPS643322B2 (no) | ||
| GB1604735A (en) | Ptc compositions and devices comprising them | |
| JPS5818722B2 (ja) | 自己調節性電気物品およびその製造方法 | |
| US7544311B2 (en) | Positive temperature coefficient polymer composition and circuit protection device made therefrom | |
| JPH0159683B2 (no) | ||
| GB1595198A (en) | Ptc compositions and devices comprising them | |
| JP3558771B2 (ja) | 正の温度係数組成物 | |
| US20060081821A1 (en) | Positive temperature coefficient (PTC) polymer composition and resettable fuse made therefrom | |
| JPS6135223B2 (no) | ||
| JP3813611B2 (ja) | Ｐｔｃ特性を有する導電性重合体、この重合体のｐｔｃ特性を制御する方法およびこの重合体を用いた電子デバイス | |
| CA1115045A (en) | Ptc compositions | |
| EP0074281B1 (en) | Heating diesel fuel | |
| JP4729800B2 (ja) | 正抵抗温度特性抵抗体 | |
| CN101930819A (zh) | 二次电池过温过流防护用正温度系数热敏电阻器 | |
| US10790074B1 (en) | PTC circuit protection device | |
| GB2033707A (en) | Conductive polymer compositions of an electrical device | |
| JPH06500662A (ja) | 導電性ポリマーデバイス | |
| CA1104807A (en) | Ptc compositions and devices comprising them | |
| JPH032454B2 (no) |