AT297335B - Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitenden bzw. antistatischen Kunststoffen aus ungesättigten Polyesterharzen mit einem Zusatz von Graphit - Google Patents

Description

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   Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitenden bzw. antistatischen Kunststoffen aus ungesättigten Polyesterharzen mit einem Zusatz von Graphit 
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitenden und antistatischen Kunststoffen aus ungesättigten Polyesterharzen. 



   Es ist bekannt, dass die Kunststoffe im allgemeinen elektrisch isolierend wirken und zur elektrostatischen Aufladung neigen. Da diese Eigenschaft bei zahlreichen Anwendungen nachteilig ist, wurden schon mehrere Verfahren zur Herabsetzung der Neigung der Kunststoffe zur elektrostatischen Aufladung ausgearbeitet, aber keine dieser bekannten Verfahren führte zu völlig befriedigenden Ergebnissen. 



   Nach der USA-Patentschrift Nr. 2, 993,022 bzw. der brit. Patentschrift   Nr. 888, 161 wurde dieStruk-   tur der den Kunststoff bildenden Moleküle durch Einbau von elektrische Leitfähigkeit verleihenden Stoffen modifiziert. Dadurch konnte aber nur eine sehr geringe Leitfähigkeit des Kunststoffes erreicht werden, und es konnte nur die Neigung des Kunststoffes zur elektrostatischen Aufladung etwas vermindert werden. 



   Nach andern Vorschlägen hat man versucht, die Oberfläche der aus Kunststoffen hergestellten Gegenstände durch chemische Methoden (vgl. die brit. Patentschrift Nr. 1, 018,262 und die deutsche Auslegeschrift 1028 524) oder durch elektrochemische Verfahren (z. B. durch die Bildung von galvanischen Überzügen) elektrisch leitend oder antistatisch zu machen. Dadurch wurde aber nur der Oberfläche des Kunststoffes die gewünschte Eigenschaft verliehen, u. zw. durch das Auftragen einer fremden Schichte, 
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 a.Es wurde auch schon vorgeschlagen, die Kunststoffe mit verschiedenen elektrisch leitenden Stoffen zu kombinieren, um dadurch den Kunststoff leitfähig bzw. antistatisch zu machen (vgl. z. B. : R. Krause, GFK im Lokomotivbau,   II.   Internat. Tagung über glasfaserverstärkte Kunststoffe und Giessharze, Berlin 1967).

   Als elektrisch leitende Zusatzstoffe wurden meistens Metalle, Kohle, Russ oder Graphitpulver ver- 
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 Nr. 3,281, 624 und Nr. 2,624, 714). Durch diese Verfahren konnte die elektrische Leitfähigkeit der Kunststoffe tatsächlich erhöht werden. Da aber durch die Einverleibung der aus solchen leitenden Partikel bestehenden Füllstoffe eine erhebliche Anzahl von elektrisch leitenden Brücken im Kunststoff erzeugt werden, müsste man so grosse Mengen solcher Füllstoffe einverleiben, dass dadurch einerseits die Polykondensation bzw. Polymerisation des Kunststoffes gehemmt bzw. gestört und anderseits die Festigkeit u. a. physikalische und chemische Eigenschaften des Produktes nachteilig beeinflusst würden.

   Bei diesen Verfahren fungieren übrigens die einverleibten, elektrisch leitenden Partikel im Kunststoff nur als Füllstoffe, ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften bleiben auch im Kunststoff erhalten. 



   Es besteht also auch weiterhin das Bedürfnis, solche elektrisch leitende bzw. antistatische Kunststoffe herzustellen, welche eine so hohe elektrische Leitfähigkeit besitzen, dass sie in der elektrotechnischen   Praxi :   als elektrische Leiter angewendet werden können bzw. so antistatisch sind, dass sie auch an 

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 feuer-und explosionsgefährdeten Stellen gefahrlos verwendbar sind. Es ist ferner erwünscht, dass diese elektrisch leitenden bzw. antistatischen Kunststoffe auch gute Festigkeitseigenschaften, Korrosionsbe- ständigkeit sowie Stabilität gegen chemische und atmosphärische Einflüsse zeigen und in einfacher und wirtschaftlicher Weise herstellbar sein sollen. 



   Die Erfindung betrifft die Herstellung eines die erwähnten vorteilhaften Eigenschaften zeigenden, elektrisch leitenden bzw. antistatischen Kunststoffes aus ungesättigten Polyesterharzen mit einem Zu- satz von Graphit, bei welchem die oben erwähnten Nachteile der bisherigen derartigen Produkte nicht auftreten und welcher neben den erwünschten guten elektrischen Leitfähigkeitseigenschaften auch den bezüglich der Festigkeit, Wärme-,   Säure-und Korrosionsbeständigkeit   erhobenen Forderungen in jeder
Hinsicht gut entspricht. 



   Es wurde gefunden, dass solche vorteilhafte Produkte dadurch hergestellt werden können, dass man Graphitpulver mit einer polymerisierbaren und mit einem ungesättigten Polyesterharz copolymerisierbaren monomeren Verbindung (z. B. mit Styrol,   Acrylnitril,   Vinyltoluol oder Methylmethacrylat) anfeuchtet bzw. solvatiert, das auf diese Weise erhaltene breiartige Gemisch mit einem weiter polymerisierbaren ungesättigten Polyesterharz vermischt und das Gemisch in der bei Polyesterharzen üblichen Weise   aushärtet,   Es werden auf diese Weise Polymere erhalten, deren elektrische Leitfähigkeit von dem zwischen weiten Grenzen (etwa 5 bis 30   Gew. -0/0)   variierbaren Graphitgehalt   abhängt :

     die Leitfähigkeit des bei etwa 5 bis 10   Gew. -0/0   Graphitgehalt nur antistatischen Produktes erhöht sich mit steigendem Graphitgehalt und die 20 bis 25 Gew.-% Graphit enthaltenden Produkte sind schon als gut leitend zu bezeichnen. 



   Es ist dabei zu bemerken, dass die elektrischen Eigenschaften des Graphits in den erfindungsgemäss hergestellten Produkten wesentliche Änderungen zeigen : während der Temperaturkoeffizient des verwendeten Graphits im ursprünglichen Zustand negativ und in der Grössenordnung von   10-4   liegt, zeigen die erfindungsgemäss hergestellten, graphithaltigen polymeren Produkte positive und ausserordentlich hohe Temperaturkoeffizienten in der Grössenordnung von    10-2.

   Dieser   Umstand zeigt, dass der Graphit in den erfindungsgemäss hergestellten Kunststoffen nicht als ein leitender Füllstoff wirkt, sondern in die Struktur des polymeren Produktes eingebaut wird, wodurch schon mit verhältnismässig wenig Graphit hohe Leitfähigkeiten erreichtwerden können, und die physischen und chemischen   Eigenschaftendes fertigen Kunst-   stoffes durch den zugesetzten Graphit nicht verschlechtert werden. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren wird so durchgeführt, dass man feinkörniges Graphitpulver mit etwa derselben Menge des copolymerisierbaren Monomeren zu einem gleichmässigen Brei vermischt und diesen dann 12 bis 24 h ruhen lässt, dann den auf diese Weise solvatierten Graphitbrei mit dem ungesättigten Polyesterharz vermischt, u. zw. in solchen Mengenverhältnissen, dass das Gemisch - je nach der gewünschten elektrischen Leitfähigkeit des Produktes - etwa 10 bis 25   Gew. -0/0   Graphit   enthält.   Dem Polyesterharz werden   zweckmässig   vor dem Zumischen des Graphits Katalysatoren und gewünschtenfalls auch Polymerisationsaczeleratoren zugegeben. Als Katalysatoren werden die zum Polymerisieren der Polyesterharze üblichen Mittel, wie z. B. organische Peroxyde, und als Aczeleratoren z.

   B. organische Schwermetallsalze, wie Kobaltnaphthenat   usw.,   verwendet. Dann wird das Gemisch in der üblichen Weise polymerisiert ; bei Verwendung von Polymerisationsaczeleratoren kann die Polymerisation bei Zimmertemperatur durchgeführt werden, sonst ist es   zweckmässig,   das Gemisch zu erwärmen. 



   Bei der Aufarbeitung des graphithaltigen Gemisches kann man-auch-weitere übliche Zusatzstoffe z. B. zur Erhöhung der Festigkeit der herzustellenden Kunststoffe geeignete Zusatzstoffe zugeben. So kann man Glasfasern oder andere Verstärker in das Gemisch einarbeiten. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren wird durch die nachstehenden Beispiele veranschaulicht :
Beispiel1 :14gfeinkörnigesGraphitpulvermit94%Kohlenstoffgehaltwerdenmit14gStyrol in einem Porzellanmörser zu einem gleichmässigen Brei verrieben. Der erhaltene Brei wird mindestens 
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 gelassen.lösung mit 1% Kobaltgehalt zugesetzt. Das Gemisch erhärtet bei Zimmertemperatur etwa in 30 min. Es wird auf diese Weise ein antistatischer Kunststoff erhalten, dessen spezifischer elektrischer Widerstand etwa   107 Ohm   cm ist und der einen positiven Temperaturkoeffizient in   der Grössenordnung   von   10-2   hat. 



  Die sonstigen Eigenschaften des Produktes sind im wesentlichen gleich denen eines aus demselben Polyesterharz ohne Graphitzusatz auf ähnliche Weise hergestellten Kunststoffes ; das Produkt kann nach den gleichen technologischen Verfahren verarbeitet werden. 



     Beispiel 2 :   26 g feinkörniges Graphitpulver mit   94%   Kohlenstoffgehalt werden mit 24 g Styrol in einem Porzellanmörser zu einem gleichmässigen Brei verrieben. Der erhaltene Brei wird mindestens 

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 12h ruhen gelassen. Zu 74g Polyesterharz von mittlerer Viskosität und mittlerer Aktivität werden   l,   48 g Methyläthylketonperoxyd (in   50%igerLösung inDimethylphthalat)   und 0,74 g   10% igue   Kobaltnaphthenatlösung mit   10/0   Kobaltgehalt zugesetzt. Das Gemisch erhärtet bei Zimmertemperatur etwa in 30 min.

   Es wird auf diese Weise ein antistatischer Kunststoff erhalten, dessen spezifischer elektrischer Widerstand etwa 3, 5 X 10 Ohm cm ist und der einen positiven Temperaturkoeffizienten in der Grössenordnung von   10-2   hat. Die sonstigen Eigenschaften des Produktes sind im wesentlichen gleich mit denen eines aus demselben Polyesterharz ohne Graphitzusatz auf ähnliche Weise hergestellten Kunststoffes ; das Produkt kann nach den gleichen technologischen Verfahren verarbeitet werden. 



    PATENTANSPRÜCHE :'    
1. Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitenden bzw. antistatischen Kunststoffen aus ungesättigten Polyesterharzen mit einem Zusatz von Graphit, dadurch gekennzeichnet, dass man Graphitpulver mit einer mit ungesättigten Polyesterharzen copolymerisierbaren monomeren Verbindung (z. B. Styrol, Acrylnitril, Vinyltoluol oder Methylmethacrylat) anfeuchtet bzw. solvatiert, das erhaltene breiartige Gemisch mit einem ungesättigten Polyesterharz vermischt und das Gemisch in der bei Polyesterharzen üblichen Weise aushärtet.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass man das Polymerisationsgemisch unter Zugabe von Aczeleratoren und Katalysatoren bei Zimmertemperatur aushärtet.

   Druckschriften, die das Patentamt zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik in Betracht gezogen hat : US - PS 2624714