DE3828696A1 - Elastomermodifizierte, kohlenstoffhaltige polyarylensulfidabmischungen - Google Patents

Elastomermodifizierte, kohlenstoffhaltige polyarylensulfidabmischungen

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Description

Die Erfindung betrifft leitfähige Abmischungen aus Polyarylensulfiden (PAS), vorzugsweise Polyphenylensulfid (PPS) mit Kautschuken, leitfähigem Ruß und Graphit.
Polyarylensulfide und ihre Herstellung sind bekannt, z. B. US-PS 33 54 129, EP-OS 1 71 021.
Polyarylensulfide mit Füllstoffen, z. B. leitfähigem Ruß, abzumischen ist ebenfalls bekannt (z. B. US-PS 3 54 129, JP-OS 1 61 960). Diese Abmischungen von Polyarylensulfiden mit leitfähigem Ruß zeichnen sich durch niedrige elektrische Widerstände aus. So konnte z. B. an gespritzten Platten aus Polyarylensulfid, die 30 Gew.-% leitfähigen Ruß enthielten, ein spezifischer Durchgangswiderstand von 300 Ohm · cm gemessen werden (JP-OS 1 61 960).
Eine weitere Verringerung der elektrischen Widerstände durch Erhöhung der Rußkonzentration ist prinzipiell möglich, in der Praxis jedoch nur aufwendig durchführbar.
Die nur mit leitfähigem Ruß erreichbaren elektrischen Widerstände sind für eine Vielzahl von technischen Anwendungen, z. B. Niederspannungsheizelemente (bis 42 V) zu hoch.
Ein weiterer Nachteil derartiger Abmischungen ist, daß zur Herstellung von gespritzten Formkörpern diesen Abmischungen Entformungshilfen zugesetzt werden sollen.
Durch die Zugabe von Entformungshilfen können aber die mechanischen Eigenschaften wie z. B. Zug- und Biegefestigkeit, Zähigkeit und Randfaserdehnung negativ beeinflußt werden.
Es wurde nun gefunden, daß Mischungen aus Polyarylensulfiden, vorzugsweise Polyphenylensulfid mit 1-60 Gew.-%, vorzugsweise 10-20 Gew.-% eines Kautschuks sehr niedrige elektrische Widerstände haben.
Gegenstand der Erfindung sind Abmischungen aus
a) 20-82 Gew.-% Polyarylensulfid, vorzugsweise Polyphenylsulfid,
b) 4-60 Gew.-% Leitruß,
c) 4-60 Gew.-% Graphit,
d) 1-60 Gew.-% thermoplastischem Kautschuk,
wobei die Summe der Gewichtsanteile der Komponenten a) + b) + c) + d) jeweils 100 Gew.-% ist.
Die geringe Ruß- und Graphit-Konzentration der Mischung hat erhebliche Vorteile z. B. bei der Herstellung dieser Abmischungen. Die Mischungen haben gute mechanische Kennwerte.
Erfindungsgemäß geeignete Ruße sind z. B. Gasruße, Furnaceruße, Flammruße. Sie haben mittlere Primärpartikelgrößen im Durchmesser von 5 bis 200 Nanometer (nm), vorzugsweise 10 bis 100 nm und insbesondere 15 bis 50 nm.
Die BET-Oberflächen der erfindungsgemäß geeigneten Ruße ist größer als 20 m²/g. Ihre Dibutylphthalat(DPB)- Adsorption ist größer als 40 ml/100 g Ruß.
Erfindungsgemäß geeignete Ruße sind beispielsweise handelsübliche Leitruße wie z. B. Cabot Black Pearl 2000®, Cabot Vulcan XC 72® und 72 R®, Cabot Vulcan P®, Phillips XE 2®, Ketjen Black EC 600®, feingemahlenes Koks, usw.
Erfindungsgemäß geeignete Graphite sind Graphitpulver, Graphitfasern oder Graphitstäube, die beispielsweise als Elektrodengraphit in einem breiten Kornspektrum mit Partikeldurchmessern bis zu 5 mm handelsüblich sind. Bevorzugt werden Graphitpulver mit mittlerer Teilchengröße (Durchmesser) bis zu 1 mm, bevorzugt bis 0,5 mm, verwendet.
Die erfindungsgemäßen Abmischungen können gegebenenfalls weitere übliche Füll- und Verstärkungsstoffe, beispielsweise Aramidfasern, Kohlefasern, Glasfasern oder andere anorganische Zusatzstoffe wie Talkum, Quarz, Glimmer, Kreide, Pigmente usw., die gegebenenfalls auf übliche Art vorbehandelt sein können, enthalten. Es können bis zu 200 Gew.-%, bezogen auf die Summe des Gewichts der Komponenten a) + b) + c) + d) zugesetzt werden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Abmischungen ist, daß zur Herstellung von gespritzten Formkörpern aus diesen Abmischungen keine der üblichen, beispielsweise wachsartigen Entformungshilfen zugegeben werden muß.
Formkörper aus den erfindungsgemäßen Abmischungen zeichnen sich durch ein deutlich besseres mechanisches Niveau, z. B. Zähigkeit, Randfaserdehnung, Biegefestigkeit, Elastizität usw. aus.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Abmischungen aus Polyarylensulfiden, leitfähigem Ruß, Graphit und thermoplastischem Kautschuk und gegebenenfalls anderen Füll- und Verstärkungsstoffen kann nach bekannten Compoundierungsverfahren, z. B. auf Einschnecken oder Mehrschneckenextrudern, z. B. ZSK-Maschinen oder geeigneten Knetern, z. B. Buss-Ko-Knetern, vorzugsweise auf Maschinen mit Entgasungseinrichtung oder über geeignete Agglomerationsverfahren, z. B. Palkmann- und/oder Condux-Agglomeratoren, erfolgen.
Außerdem ist es möglich, die erfindungsgemäßen Abmischungen als Pulverabmischungen herzustellen.
Pulvermischungen können z. B. auf Konusschnecken- Mischern, Taumel-Mischern, Turbinen-Mischern, Rhönrad- Mischern oder ähnlichen Mischern hergestellt werden.
Die erfindungsgemäßen Abmischungen können zu Formteilen, Halbzeugen, Folien oder Fasern verarbeitet werden.
Je nach den eingestellten elektrischen Widerständen und der Art der verwendeten Füll- und Verstärkungsstoffe, z. B. Metallfasern, Flakes oder Pulvern und/oder Kombinationen aus diesen können Formkörper aus den erfindungsgemäßen Abmischungen als elektrische Widerstandsheizelemente, als Ableiter elektrischer Ladungen (z. B. Schutz vor Elektrostatik) oder zur Abschirmung von elektromagnetichen Wellen eingesetzt werden.
Beispiele
1. Vergleich: Compound ohne thermoplastischen Kautschuk
Polyphenylensulfid hergestellt nach EP-OS 1 71 021
40,0 Gew.-%
Leitruß Cabot Vulcan XC 72® 20,0 Gew.-%
Graphit (Fa. Merck) 10,0 Gew.-%
Glimmer 30,0 Gew.-%
spez. Oberflächenwiderstand (nach DIN 53 596, VDE 0303, Teil 3, Potentialmethode) ρ S = 49,0 Ohm
spez. Durchgangswiderstand (nach DIN 53 596, VDE 0303, Teil 3, Potentialmethode) ρ D = 2,1 Ohm · cm
2. Polyphenylensulfid, hergestellt nach EP-OS 1 71 021 0 Gew.-%
Leitruß Cabot Vulcan CX 72® 10,0 Gew.-%
Graphit (Fa. Merck) 5,0 Gew.-%
Glasfasern 20,0 Gew.-%
Acrylkautschuk Paraloid KM 330 13,0 Gew.-%
spez. Oberflächenwiderstand (nach DIN 53 596, VDE 0303, Teil 3, Potentialmethoden ρ S = 65 Ohm
spez. Durchgangswiderstand (nach DIN 53 596, VDE 0303, Teil 3, Potentialmethoden ρ D = 3,7 Ohm · cm
3. Polyphenylensulfid, hergestellt nach EP-OS 1 71 021 64,0 Gew.-%
Leitruß Cabot Vulcan XC 72® 10,0 Gew.-%
Graphit (Fa. Merck) 5,0 Gew.-%
Glimmer 5,0 Gew.-%
Acrylkautschuk Paraloid KM 330® 16,0 Gew.-%
spez. Oberflächenwiderstand (nach DIN 53 596, VDE 0303, Teil 3, Potentialmethode) ρ S 92 Ohm
spez. Durchgangswiderstand (nach DIN 53 596) ρ D 37 Ohm · cm
Mechanische Kennwerte

Claims (5)

1. Leitfähige Abmischungen aus a) 20-82 Gew.-% Polyarylensulfid,
b) 4-60 Gew.-% Leitruß,
c) 4-60 Gew.-% Graphit,
d) 5-60 Gew.-% Kautschuk,wobei die Summe der Gewichtsanteile der einzelnen Komponente a) + b) + c) + d) 100 Gew.-% ist und gegebenenfalls weitere übliche Füll- und Verstärkungsstoffe.
2. Mischungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyarylensulfid Polyphenylensulfid eingesetzt wird.
3. Abmischungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kautschuk ein Acrylkautschuk eingesetzt wird.
4. Abmischungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Füllstoff Metallfasern, -flakes oder -pulver enthalten.
5. Verwendung der Abmischungen nach Anspruch 1 zur Herstellung von Formkörpern, Fasern, Folien.
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