EP0034273A2 - Verfahren zur Herstellung elektrisch leitfähiger Polyaromaten und deren Verwendung in der Elektrotechnik und zur antistatischen Ausrüstung von Kunststoffen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung elektrisch leitfähiger Polyaromaten und deren Verwendung in der Elektrotechnik und zur antistatischen Ausrüstung von Kunststoffen Download PDF

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EP0034273A2
EP0034273A2 EP81100583A EP81100583A EP0034273A2 EP 0034273 A2 EP0034273 A2 EP 0034273A2 EP 81100583 A EP81100583 A EP 81100583A EP 81100583 A EP81100583 A EP 81100583A EP 0034273 A2 EP0034273 A2 EP 0034273A2
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EP
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polyaromatics
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electrically conductive
electrical
electrotechnics
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EP81100583A
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EP0034273A3 (de
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Herbert Dr. Naarmann
Klaus Dr. Penzien
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BASF SE
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BASF SE
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    • 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
    • H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/12—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
    • H01B1/124—Intrinsically conductive polymers
    • H01B1/128—Intrinsically conductive polymers comprising six-membered aromatic rings in the main chain, e.g. polyanilines, polyphenylenes

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of electrically conductive polyaromatics with electrical conductivity values greater than 10 -2 S / cm and their use in the electrical industry for the production of solar cells, for the conversion and fixation of radiation and for the production of electrical and magnetic switches and for antistatic equipment of plastics.
  • the invention was based on the object of the effects known per se in the case of the polyphenylenes which are arranged in the form of rods according to the formula: to polycyclic hydrocarbons in which the ring systems are condensed or fused.
  • This object was achieved according to the invention by adding 0.5 to 5% by weight, based on the polyaromatics used, of sodium, potassium, rubidium, cesium or their amides to the polyaromatics with the exclusion of water moisture and oxygen.
  • Na, K, Rb, Cs or their amides in tetrahydrofuran, dimethoxyglycol, anthracene, naphthalene or 2-methylstyrene in each case in a molar ratio of 1: 1 to 1:50, preferably 1: 2 to 1: 3, are added.
  • Polyaromatics are understood to mean higher molecular weight products which do not have a linear structure and are - corresponding to the polyphenylenes linked in the para position, but rather so-called polycyclic aromatic hydrocarbons and contain fused benzene nuclei - in accordance with the information given by E. Clav "Aromatic hydrocarbons” II. Edition 1952, Springer Verlag, Heidelberg p. VI-II - and contain more than two benzene nuclei in a polycyclic system and molecular weights between 300 and 3000, preferably between 400 and 1500.
  • Preferred polycyclic hydrocarbons are: tetraphenylene, 1,2,7,8-dibenzperylene, bianthene, 3,4,8,9-dibenzopyrene, terylene, peropyrene, anthanthrene, zethrene, fluoranthene, 11,12-peri naphthylene fluoranthene, decacycles, naphtho [ 2 ', 7', 1,8] -anthrene, dihydro-triangulene.
  • the electrical conductivity values are measured in S / cm at 30 ° C. , the measurement itself is carried out according to the method of F. Beck, reports Bunsengesellschaft, Physikalische Chemie "68 (1964) pages 558 to 567.
  • the electrical conductivity values of the conductive polyaromatics according to the invention are greater than 10 -2 S / cm.
  • the additives are incorporated in the absence of moisture (water) and oxygen (air), so it is preferred to work in an argon atmosphere.
  • Auxiliary liquids such as tetrahydrofuran, dimethoxyglycol, anthracene, naphthalene or ⁇ -methylstyrene, each in a molar ratio of 1: 1 to 1:50, are preferably used, which are removed in vacuo after incorporation at temperatures below 30.degree.
  • the above molar ratio is preferably 1: 2 to 1: 3.
  • the additives mentioned allow electrical conductivity increases of several orders of magnitude to be achieved.
  • the output conductances of the polyaromatics were about 10 -13 S / m c, but provide after addition of the additives according to the invention conductivities greater than 10 -2 S / cm.
  • the electrically conductive polyaromatics produced according to the invention with electrical conductivities greater than 10 -2 S / cm are suitable for the antistatic finishing of plastics, for the production of solar cells, for the conversion and fixation of radiation as well as for the production of electrical and magnetic switches.
  • the addition of the strong Lewis bases to the polyaromatic forms so-called n-conductors.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung leitfähigen Polyaromaten mit elektrischen Leitfähigkeitswerten größer als 10-2S/cm, wobei man Polyaromaten unter Auschluß von Wasserfeuchtigkeit und von Sauerstoff 0,5 bis 5 Gew.% an Natrium, Kalium, Rubidium, Cäsium oder deren Amiden, bevorzugt in Hitfsflüssigkeiten, wie Tetrahydrofuran, Dimethoxyglykol, Anthazen, Naphthalin oder 2-Methylstyrol zugesetzt werden. Die erhaltenen leitfähigen Polyaromaten können zur Herstellung von Sonnenzellen, zur Umwandlung und Fixierung von Strahlung, zur Herstellung elektrischer und magnetischerSchalter und zur antistatischen Ausrüstung von Kunststoffen verwendet werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitfähigen Polyaromaten mit elektrischen Leitfähigkeitswerten größer als 10-2S/cm und deren Verwendung in der Elektroindustrie zur Herstellung von Sonnenzellen, zur Umwandlung und Fixierung von Strahlung und zur Herstellung elektrischer und magnetischer Schalter sowie zur antistatischen Ausrüstung von Kunststoffen.
  • Es ist bereits bekannt, Polyphenylene durch oxidative Kupplung entsprechend der Literatur: "Macromolecular Syntheses Collectiven, Vol. 1, (1979) Seiten 109 bis 110, Verlag John Wiley & Sons und "Naturwissenschaften" 56 (1969) Seiten 308 bis 313 herzustellen. Außerdem ist die Herstellung von Polyphenylenen durch stufenweise Polykondensation nach R. Gehm und W. Kern aus "Makromolekulare Chemie" 7 (1951) Seiten 46 61 bekannt, wobei besonders einheitliche para-verkettete-methylsubstituierte Derivate erhalten werden, die nicht zusätzlich durch ortho-oder meta-verknüpfte Polymere verunreinigt sind.
  • Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die an sich bekannten Effekte bei den Polyphenylenen, die stäbchenförmig angeordnet sind entsprechend der Formel:
    Figure imgb0001
    auf polycyclische Kohlenwasserstoffe, bei denen die Ringsysteme kondensiert oder anelliert sind, zu übertragen. Fre/BL
  • Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man den Polyaromaten unter Ausschluß von Wasserfeuchtigkeit und von Sauerstoff, 0,5 bis 5 Gew.%, bezogen auf den eingesetzten Polyaromaten, an Natrium, Kalium, Rubidium, Cäsium oder deren Amiden zugesetzt werden. Nach bevorzugter Verfahrensweise wird Na, K, Rb, Cs oder deren Amiden in Tetrahydrofuran, Dimethoxyglykol, Anthrazen, Naphthalin oder 2-Methylstyrol, jeweils im Molverhältnis 1:1 bis 1:50, vorzugsweise 1:2 bis 1:3, zugesetzt.
  • Unter Polyaromaten werden höhermolekulare Produkte verstanden, die nicht linear aufgebaut und - entsprechend den in para-Stellung verknüpften Polyphenylenen-, sondern sog. polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe sind und anellierte Benzolkerne enthalten - entsprechend den Angaben E. Clav "Aromatische Kohlenwasserstoffe" II. Auflage 1952, Springer Verlag, Heidelberg S. VI-II - und mehr als zwei Benzolkerne in polycyclischen System enthalten und Molgewichte zwischen 300 und 3000, vorzugsweise zwischen 400 und 1500 enthalten.
  • Bevorzugte polycyclische Kohlenwasserstoffe sind: Tetraphenylen, 1,2,7,8-Dibenzperylen, Bianthen, 3,4,8,9-Dibenzpyren, Terylen, Peropyren, Anthanthren, Zethren, Fluoranthen, 11,12-peri Naphthylenfluoranthen, Dekacyclen, Naphtho[2',7',1,8]-anthren, Dihydro-triangulen.
  • Die Synthese des oben aufgeführten polycyclischen Kohlenwasserstoffs ist in dem cit. Buch von E. Clav angegeben.
  • Die elektrischen Leitfähigkeitswerte werden in S/cm bei 300 C gemessen, die Messung selbst erfolgt nach der Methode von F. Beck, Berichte Bunsengesellschaft, Physikalische Chemie" 68 (1964) Seiten 558 bis 567. Die elektrischen Leitfähigkeitswerte der erfindungsgemäßen leitfähigen Polyaromaten ist größer als 10-2 S/cm.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird den Polyaromaten unter Ausschluß von Wasserfeuchtigkeit und von Sauerstoff 0,5 bis 5 Gew.%, bezogen auf das eingesetzte Polyphenylen, an Natrium, Kalium, Rubidium, Cäsium oder deren Amide zugesetzt. Unter Amiden werden dabei die Ammoniakderivate, wie Natriumamid, verstanden.
  • Das Einarbeiten der Zusätze erfolgt unter Ausschluß von Feuchtigkeit (Wasser) sowie Sauerstoff (Luft), es wird daher vorzugsweise unter Argonatmosphäre gearbeitet. Vorzugsweise werden Hilfsflüssigkeiten wie Tetrahydrofuran, Dimethoxyglykol, Anthrazen, Naphthalin oder α-Methylstyrol, jeweils im Molverhältnis 1:1 bis 1:50 eingesetzt, die nach dem Einarbeiten bei Temperaturen unter 30°C im Vakuum abgezogen werden. Das obige Molverhältnis ist bevorzugt 1:2 bis 1:3.
  • Durch die genannten Zusätze können elektrische Leitfähigkeitsanstiege von einigen Größenordnungen erreicht werden. Die Ausgangsleitfähigkeiten der Polyaromaten betrugen ca. 10 -13 S/cm, liefern aber nach der Zugabe der erfindungsgemäßen Zusätze Leitfähigkeiten größer als 10-2 S/cm.
  • Die erfindungsgemäß hergestellten elektrisch leitfähigen Polyaromaten mit elektrischen Leitfähigkeiten größer als 10-2 S/cm sind zur antistatischen Ausrüstung von Kunststoffen, zur Herstellung von Sonnenzellen, zur Umwandlung und Fixierung von Strahlung sowie zur Herstellung elektrischer und magnetischer Schalter geeignet. Durch die Zusätze der starken Lewis-Basen zum Polyaromaten entstehen sog. n-Leiter.
  • Die in den folgenden Beispielen genannten Teile sind Gewichtsteile, bzw. bei den Zusatzstoffen Molprozent. └ ┘
    • Beispiele 1 bis 7
  • 10 Teile eines Polyaromaten werden unter Argonatmosphäre und Ausschluß von Feuchtigkeit mit dem jeweiligen Zusatzmittel versetzt, die Messung der elektr. Leitfähigkeit erfolgt nach F. Beck, "Ber. Bunsengesellschaft, Phys. Chem." 68, 558 bis 567 (1964).
    Figure imgb0002

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitfähigen Polyaromaten mit elektrischen Leitfähigkeitswerten größer als 10-2S/cm, dadurch gekennzeichnet, daß den Polyaromaten unter Ausschluß von Wasserfeuchtigkeit und von Sauerstoff 0,5 bis 5 Gew.%, bezogen auf den eingesetzten Polyaromaten, an Natrium, Kalium, Rubidium, Cäsium oder deren Amiden zugesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Na, K, Rb, Cs oder deren Amide in Tetrahydrofuran, Dimethoxyglykol, Anthazen, Naphthalin oder 2-Methylstyrol jeweils im Molverhältnis 1:1 bis 1:5, vorzugsweise 1:2 bis 1:3 zugesetzt wird.
3. Verwendung der nach Anspruch 1 hergestellten leitfähigen Polyaromaten in der Elektrotechnik zur Herstellung von Sonnenzellen, zur Umwandlung und Fixierung von Strahlung und zur Herstellung elektrischer und magnetischer Schalter.
4. Verwendung der nach Anspruch 1 hergestellten leitfähigen Polyaromaten zur antistatischen Ausrüstung von Kunststoffen.
EP81100583A 1980-02-13 1981-01-28 Verfahren zur Herstellung elektrisch leitfähiger Polyaromaten und deren Verwendung in der Elektrotechnik und zur antistatischen Ausrüstung von Kunststoffen Withdrawn EP0034273A3 (de)

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