WO2010102731A1 - Mould consisting of carbon nanoparticle polymer blends having the gradient property of electric volume conductivity - Google Patents

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WO2010102731A1
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temperature
electrical conductivity
injection molding
polymer
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Sigurd Buchholz
Volker Michele
Leslaw Mleczko
Reiner Rudolf
Aurel Wolf
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Bayer Materialscience Ag
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Definitions

  • the invention is based on known methods for producing electrically conductive moldings by injection molding of thermoplastic polymers.
  • the invention relates to a process for the production of electrically conductive moldings having a gradient property of the electrical volume conductivity of a thermoplastic carbon nanoparticle polymer composite material, as well as moldings produced by this process.
  • Novel conductive fibers are the carbon nanotubes that are gaining in importance.
  • Under carbon nanotubes are understood in the prior art mainly cylindrical carbon tubes with a diameter between 1 and 500 nm and a length which is a multiple of the diameter. These tubes consist of one or more layers of ordered carbon atoms and have a different nucleus in morphology. These carbon nanotubes are for example also referred to as “carbon fibrils” or “hollow carbon fibers”.
  • Carbon nanotubes have long been known in the literature. Although Iijima, Nature 354, 56-58, 1991, is commonly referred to as the discoverer of nanotubes, these materials, particularly fibrous graphite materials having multiple layers of graphite, have been known since the 1970s and early '80s, respectively. Tates and Baker (GB 146993 OAl, 1977 and EP 56004 A2) described for the first time the deposition of very fine fibrous carbon from the catalytic decomposition of hydrocarbons. However, carbon filaments made from short-chain hydrocarbons are no closer to theirs
  • Typical structures of these carbon nanotubes are those of the cylinder type. In the cylindrical structures, a distinction is made between the single walled carbon nanotubes and the multiwalled carbon nanotubes. Common procedures too Their production includes, for example, arc discharge, laser ablation, chemical vapor deposition (CVD) and chemical vapor deposition (CCVD process).
  • CVD chemical vapor deposition
  • CCVD process chemical vapor deposition
  • the object of the invention was to produce moldings from a carbon nanotube polymer composite by injection molding so that they have the highest possible electrical conductivity at the surface.
  • the shaped bodies are produced by injection molding under the processing conditions according to the invention in such a way that they have a high electrical conductivity on the molded body surface and a decreasing electrical conductivity (conductivity gradient) in a layer near the surface perpendicular to the surface in the depth of the material , wherein the electrical conductivity or the electrical resistance at the surface at different points of the molding may be different and also different gradients can be set.
  • the invention relates to a process for the production of electrically conductive moldings by injection molding of thermoplastic polymers and carbon nanoparticles, wherein the moldings have a gradient of electrical resistance perpendicular to the surface in a near-surface layer, such that the electrical resistance increases perpendicular to the surface, in particular in one near-surface layer which corresponds to a quarter of the wall thickness at the location of the shaped body with the smallest wall thickness, preferably with a gradient corresponding to 2 orders of magnitude per millimeter, more preferably 3 orders of magnitude per millimeter.
  • the just sufficient minimum injection speed is determined such that in a series of experiments, the injection rate is reduced at constant other process parameters successively until the injection mold is no longer completely filled and the minimum injection speed at which the mold is straight could still be filled, is finally set.
  • melt temperature is adjusted by injection molding based on the base polymer or polymer mixture used at least 20 0 C and at most 160 0 C above the minimum processing temperature of the polymer or polymer mixture, and
  • Glass transition temperature amorphous thermoplastics or below the melting temperature (semi-crystalline thermoplastics) is adjusted so that the molding can be removed from the mold just without delay.
  • minimum processing temperature of a polymer in injection molding processing is understood as meaning the mass temperature of the polymer at which the polymer can barely be processed.
  • minimum processing temperature of a polymer in injection molding processing
  • Another object of the invention is an electrically conductive molded article of a thermoplastic carbon nanoparticle polymer composite material, characterized in that the shaped body is made by injection molding of thermoplastic polymers and carbon nanoparticles and has a gradient of electrical conductivity, such that the electrical conductivity at the surface is high and perpendicular to the surface decreases to a minimum, which is at least 0.1 millimeters below the surface and at most in the middle of the material.
  • an electrically conductive molded article of a thermoplastic carbon nanoparticle polymer composite material characterized in that the shaped article is produced by injection molding from thermoplastic polymers and carbon nanoparticles and has a gradient of electrical conductivity, such that the electrical conductivity at the surface is high and perpendicular to Surface area decreases to a minimum, at least 0.1 millimeters below the surface and maximum in the middle of the material is and by a factor of 100, preferably by a factor of 1000 lower electrical conductivity than the electrical conductivity at the surface.
  • an electrically conductive molded body made of a thermoplastic carbon nanoparticle polymer composite material, characterized in that the shaped body is made by injection molding of thermoplastic polymers and carbon nanoparticles and has a gradient of electrical conductivity, such that the electrical conductivity at the surface is high and vertical decreases to the surface, to a minimum with a
  • the surface resistance is in particular in the range from 10 ⁇ l ohms / sq to 10 ⁇ 10 ohms / sq.
  • graphite-like nanoparticles are preferably used in the process according to the invention.
  • the graphitic nanoparticles are particularly preferably single-layered or multi-layered graphite structures.
  • the single or multilayer graphite structures in the form of graphenes or carbon nanotubes or mixtures thereof.
  • Particularly preferred are carbon nanotubes.
  • the graphitic nanoparticles preferably have a diameter in the range of 1 to 500 nm, preferably a diameter in the range of 3 to 100 nm and particularly preferably a diameter of 5 to 50 nm.
  • CNT carbon nanotubes
  • carbon nanofibers in herringbone or platelet structure or else nanoscale graphites or graphenes, as described, for example, in US Pat. B. are accessible from highly expanded graphite.
  • multi-walled Koh korstoffnanorschreibchen are especially suitable.
  • the proportion of carbon nanoparticles in a preferred embodiment of the invention is from 0.2 to 15% by weight, preferably from 0.5 to 10% by weight, particularly preferably from 1 to 7% by weight, based on the mass of the molding ,
  • a further preferred embodiment of the new process is characterized in that the mold temperature of the molding tool according to c) in said in Table 1 Temperature range T We i kzeug - m i n up to 20 ° above the recommended mold temperature Twe RKZ eug- m a x ' for injection molding is set.
  • the invention further relates to novel molded articles made of a thermoplastic carbon nanoparticle polymer composite, which are produced by the method described above.
  • Such shaped bodies are also referred to below as "gradient moldings”.
  • These include, in particular, shaped bodies which have different electrical conductivities and different gradients of electrical conductivity at different locations.
  • Carbon nanotubes which can be used in the context of the invention are all single-walled or multi-walled carbon nanotubes of the cylinder type, scroll type or onion-like structure. Preference is given to using multi-walled carbon nanotubes of the cylinder type, scroll type or mixtures thereof.
  • Carbon nanotubes having a ratio of length to outer diameter of greater than 5, preferably greater than 100, are particularly preferably used.
  • the carbon nanotubes are particularly preferably used in the form of agglomerates, the agglomerates in particular having an average diameter in the range of 0.05 to 5 mm, preferably 0.1 to 2 mm, particularly preferably 0.2 to 1 mm.
  • the carbon nanotubes to be used have particularly preferably essentially an average diameter of 1 to 500 nm, preferably 3 to 100 nm, particularly preferably 5 to 50 nm.
  • CNT structures which consist of several graphene layers, which are combined into a stack and rolled up (multiscroll type).
  • These carbon nanotubes and carbon nanotube agglomerates thereof are, for example, the subject of the still unpublished German patent application with the official file reference 102007044031.8. Their content hereby becomes the disclosure content of the CNT and its manufacture Registration included.
  • This CNT structure is similar to the simple scroll type carbon nanotubes as the structure of multi-walled cylindrical monocarbon nanotubes (cylindrical MWNT) to the structure of single-wall cylindrical carbon nanotubes (cylindrical SWNT).
  • the individual graphene or graphite layers in these carbon nanotubes seen in cross-section, evidently run continuously from the center of the CNT to the outer edge without interruption. This can be z.
  • CCVD Catalytic Carbon Vapor Deposition
  • acetylene, methane, ethane, ethylene, butane, butene, butadiene, benzene and other carbon-containing reactants Preference is therefore given to using CNTs obtainable from catalytic processes.
  • the catalysts usually include metals, metal oxides or decomposable or reducible metal components.
  • the metals mentioned for the catalyst are Fe, Mo, Ni, V, Mn, Sn, Co, Cu and other subgroup elements.
  • the individual metals usually have a tendency to promote the formation of carbon nanotubes, according to the prior art, high yields and low levels of amorphous carbons are advantageously achieved with those metal catalysts based on a combination of the above-mentioned metals.
  • CNTs obtainable using mixed catalysts are therefore preferred to use.
  • Particularly advantageous catalyst systems for the production of CNTs are based on combinations of metals or metal compounds containing two or more elements from the series Fe, Co, Mn, Mo and Ni.
  • carbon nanotubes and the properties of the formed tubes are known to depend in a complex manner on the metal component used as a catalyst or a combination of several metal components, the catalyst support material optionally used and the interaction between catalyst and support, the educt gas and - partial pressure, an admixture of hydrogen or other gases, the reaction temperature and the residence time or the reactor used.
  • a particularly preferred method for the production of carbon nanotubes is known from WO 2006/050903 A2.
  • carbon nanotubes of various structures are produced, which can be removed from the process predominantly as carbon nanotube powder.
  • Carbon nanotubes which are more suitable for the invention are obtained by processes which are described in principle in the following references:
  • WO86 / 03455A1 describes the production of carbon filaments having a cylindrical structure with a constant diameter of 3.5 to 70 nm, an aspect ratio (length to diameter ratio) greater than 100 and a core region. These fibrils consist of many continuous layers of ordered carbon atoms arranged concentrically about the cylindrical axis of the fibrils. These cylindrical nanotubes were prepared by a CVD process from carbonaceous compounds by means of a metal-containing particle at a temperature between 850 0 C and 1200 0 C. From WO2007 / 093337A2 a method for the preparation of a catalyst is known, which is suitable for the production of conventional carbon nanotubes with a cylindrical structure. When using this catalyst in a fixed bed, higher yields of cylindrical carbon nanotubes with a diameter in the range of 5 to 30 nm are obtained.
  • multi-walled carbon nanotubes in the form of nested seamless cylindrical nanotubes or also in the form of the described scroll or onion structures, today takes place commercially in large quantities, predominantly using catalytic processes. These processes usually show a higher yield than the above-mentioned arc and other processes and today are typically carried out on the kg scale (several hundred kilo / day worldwide).
  • the MW carbon nanotubes produced in this way are generally much cheaper than the single-walled nanotubes and are therefore used, for example. used as a performance-enhancing additive in other materials.
  • thermoplastic polymers are suitable as thermoplastic polymers for the novel moldings and their production process.
  • PC polycarbonate
  • a significant advantage of the invention is that completely different types of gradient moldings with different electrical conductivity at the surface and different conductivity gradient can be generated procedurally only by adjusting the process parameters in the injection molding by the inventive method. In this way it is possible to adapt in a simple manner functional components with different electrical conductivities targeted to specific applications. Functional components with different electrical properties in the depth of the material, in which the electrical conductivity increases again after passing through the minimum and in the middle of the molding may well be higher than at the surface, are increasingly used in various high technology areas.
  • the moldings according to the invention find particular use for the production of antistatic or electrically conductive housings, eg for domestic and electrical appliances or for components of motor vehicles, for which a high surface conductivity is of great importance.
  • Fig.l a molded part produced by injection molding in the form of a round plate, wherein the surface resistance in the z-direction is variable
  • Fig. 1 shows an example of a section through a round plate (diameter 80 mm and thickness 2 mm) perpendicular to the surface and the corresponding resistance profile in the cutting plane. From the resistance profile shown schematically in Fig. 1, it can be seen that in the first case, the electrical resistance in the z-direction (i.e., across the thickness of the disk) is variable and increases towards the disk center. In known from the prior art moldings with electrically conductive carbon particles, the resistance remains almost constant.
  • the electrical surface resistance is then measured as shown in Fig. 2.
  • Injection speed refers to the feed rate of the injection molding screw.
  • the set injection speed is only the screw speed and not the effective mass velocity in the runner or in the cavity.
  • An injection rate of 40 mm / s corresponds to a value commonly used for the produced round plate geometry.
  • Back pressure refers to the pressure of the hydraulic system, which counteracts the metering of the granulate behind the screw. The back pressure is measured by means of a pressure sensor in the hydraulics.
  • SchneckennavzahF denotes the speed of the injection screw.
  • 'Melt temperature' refers to the temperature of the carbon nanotube polymer composite melt. It is measured at the end of the injection screw in front of the runner by means of a built-in injection molding cylinder thermocouple.
  • 'Tool temperature' refers to the temperature of the injection molding cavity. It is measured on the inner wall of the cavity by means of a thermocouple.
  • PC polycarbonate
  • Makrolon ® 2805 commercial product: Makrolon ® 2805, manufacturer Bayer MaterialScience AG
  • 5 wt .-% carbon nanotubes German patent application with the official file number 102007044031.8, manufacturer Bayer MaterialScience AG
  • Arburg type: Allrounder 370 S 800-150, clamping force 800 kN
  • the electrical surface resistance is then measured as shown in Fig. 2.
  • Injection speed refers to the feed rate of the injection molding screw.
  • the set injection speed is only the screw speed and not the effective mass velocity in the runner or in the cavity.
  • a minimum injection speed a value of 10 mm / s was determined as follows. In a series of experiments, the injection rate was reduced successively at constant other process parameters until the injection mold was no longer completely filled. The injection speed, at which the mold could just be filled, thus represents the minimum injection speed. The minimum injection speed depends in principle on the geometry of the injection molding cavity and the viscosity of the melt.
  • Back pressure refers to the pressure of the hydraulic system, which counteracts the metering of the granulate behind the screw. The back pressure is measured by means of a pressure sensor in the hydraulics.
  • 'Screw speed' refers to the speed of the injection screw.
  • 'Melt temperature' refers to the temperature of the carbon nanotube polymer compound melt. It is measured at the end of the injection screw in front of the runner by means of a built-in injection molding cylinder thermocouple.
  • 'Tool temperature' refers to the temperature of the injection molding cavity. It is measured on the inner wall of the cavity by means of a thermocouple.

Abstract

A method for producing electrically conductive moulds having the gradient property of electric volume conductivity from a thermoplastic carbon nanoparticle polymer composite is described, and moulds produced according to said method.

Description

Formkörper aus Kohlenstoffnanoteilchen-Polymermischungen mit Gradienteneigenschaft der elektrischen Volumenleitfähigkeit Shaped bodies of carbon nanoparticle polymer blends with gradient properties of the electrical volume conductivity
Die Erfindung geht aus von bekannten Verfahren zum Herstellen elektrisch leitfähiger Formkörper durch Spritzgießen thermoplastischer Polymerer. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung elektrisch leitfähiger Formkörper mit Gradienteneigenschaft der elektrischen Volumenleitfähigkeit aus einem thermoplastischen Kohlenstoffhanoteilchen-Polymerverbund- werkstoff, sowie Formkörper, die nach diesem Verfahren hergestellt sind.The invention is based on known methods for producing electrically conductive moldings by injection molding of thermoplastic polymers. The invention relates to a process for the production of electrically conductive moldings having a gradient property of the electrical volume conductivity of a thermoplastic carbon nanoparticle polymer composite material, as well as moldings produced by this process.
Die Herstellung von elektrisch leitfähigen Polymerverbundwerkstoffen ist grundsätzlich bekannt und z. B. beschrieben in WO 2005014259. Ferner wird in DE 10336473 ein Verfahren zur Einbringung von leitfähigen Fasern in einen polymeren Werkstoff mit Hilfe von Extrudern beschrieben.The production of electrically conductive polymer composites is basically known and z. For example, DE 10336473 describes a process for introducing conductive fibers into a polymeric material by means of extruders.
Neuartige leitfähige Fasern sind die Kohlenstoffnanoröhrchen, die zunehmende Bedeutung erlangen. Unter Kohlenstoffnanoröhrchen werden nach dem Stand der Technik hauptsächlich zylinderförmige Kohlenstoffröhren mit einem Durchmesser zwischen 1 und 500 nm verstanden und einer Länge, die ein Vielfaches des Durchmessers beträgt. Diese Röhrchen bestehen aus einer oder mehreren Lagen geordneter Kohlenstoffatome und weisen einen in der Morphologie unterschiedlichen Kern auf. Diese Kohlenstoffnanoröhrchen werden beispielsweise auch als „carbon fibrils" oder „hollow carbon fibres" bezeichnet.Novel conductive fibers are the carbon nanotubes that are gaining in importance. Under carbon nanotubes are understood in the prior art mainly cylindrical carbon tubes with a diameter between 1 and 500 nm and a length which is a multiple of the diameter. These tubes consist of one or more layers of ordered carbon atoms and have a different nucleus in morphology. These carbon nanotubes are for example also referred to as "carbon fibrils" or "hollow carbon fibers".
In der Fachliteratur sind Kohlenstoffnanoröhrchen seit langem bekannt. Obwohl Iijima, Nature 354, 56-58, 1991, allgemein als Entdecker der Nanotubes bezeichnet wird, sind diese Materialien, insbesondere faserförmige Graphitmaterialien mit mehreren Graphitschichten, schon seit den 70er bzw. frühen 80er Jahren bekannt. Tates und Baker (GB 146993 OAl, 1977 und EP 56004 A2) beschrieben erstmals die Abscheidung von sehr feinem faserförmigen Kohlenstoff aus der katalytischen Zersetzung von Kohlenwasserstoffen. Allerdings werden die auf Basis kurzkettiger Kohlenwasserstoffe hergestellten Kohlenstofffilamente nicht näher in Bezug auf ihrenCarbon nanotubes have long been known in the literature. Although Iijima, Nature 354, 56-58, 1991, is commonly referred to as the discoverer of nanotubes, these materials, particularly fibrous graphite materials having multiple layers of graphite, have been known since the 1970s and early '80s, respectively. Tates and Baker (GB 146993 OAl, 1977 and EP 56004 A2) described for the first time the deposition of very fine fibrous carbon from the catalytic decomposition of hydrocarbons. However, carbon filaments made from short-chain hydrocarbons are no closer to theirs
Durchmesser charakterisiert.Diameter characterized.
Übliche Strukturen dieser Kohlenstoffnanoröhrchen sind solche vom Zylinder Typ. Bei den zylindrischen Strukturen unterscheidet man zwischen den einwandigen Monokohlenstoffnanoröhrchen (Single Wall Carbon Nano Tubes) und den mehrwandigen zylindrischen Kohlenstoffnanoröhrchen (Multi Wall Carbon Nano Tubes). Gängige Verfahren zu ihrer Herstellung sind z.B. Lichtbogenverfahren (arc discharge), Laser Ablation (laser ablation), Chemische Abscheidung aus der Dampfphase (CVD process) und Katalytisch Chemische Abscheidung aus der Dampfphase (CCVD process).Typical structures of these carbon nanotubes are those of the cylinder type. In the cylindrical structures, a distinction is made between the single walled carbon nanotubes and the multiwalled carbon nanotubes. Common procedures too Their production includes, for example, arc discharge, laser ablation, chemical vapor deposition (CVD) and chemical vapor deposition (CCVD process).
Aus Iijima, Nature 354, 1991, 56-8 ist die Bildung von Kohlenstoffröhrchen im Lichtbogenverfahren bekannt, die aus zwei oder mehr Graphenlagen bestehen und zu einem nahtlos geschlossen Zylinder aufgerollt und ineinander geschachtelt sind. Abhängig vom Aufrollvektor sind chirale und achirale Anordnungen der Kohlenstoffatome im Verhältnis zu der Längsachse der Kohlenstofffaser möglich.From Iijima, Nature 354, 1991, 56-8, the formation of carbon tubes in the arc process is known, consisting of two or more graphene layers and rolled up into a seamlessly closed cylinder and nested together. Depending on the roll-up vector, chiral and achiral arrangements of the carbon atoms relative to the longitudinal axis of the carbon fiber are possible.
Strukturen von Kohlenstoffröhrchen, bei denen eine einzelne zusammenhängende Graphenlage (sogenannter scroll type) oder unterbrochene Graphenlage (sogenannter onion type) die Basis für den Aufbau der Nanoröhre ist, wurden erstmals von Bacon et al., J. Appl. Phys. 34, 1960, 283-90, beschrieben. Die Struktur wird als Scroll Type bezeichnet. Später wurden entsprechende Strukturen auch von Zhou et al., Science, 263, 1994, 1744-47 und von Lavin et al., Carbon 40, 2002, 1123-30 gefunden.Structures of carbon tubes in which a single contiguous graphene layer (so called scroll type) or interrupted graphene layer (so-called onion type) is the basis for the construction of the nanotube were first reported by Bacon et al., J. Appl. Phys. 34, 1960, 283-90. The structure is called Scroll Type. Later, corresponding structures were also found by Zhou et al., Science, 263, 1994, 1744-47 and by Lavin et al., Carbon 40, 2002, 1123-30.
Die Aufgabe der Erfindung bestand darin, Formkörper aus einem Kohlenstoffnanoröhrchen- Polymerverbundwerkstoff mittels Spritzgiessverarbeitung so herzustellen, dass sie eine möglichst hohe elektrische Leitfähigkeit an der Oberfläche aufweisen.The object of the invention was to produce moldings from a carbon nanotube polymer composite by injection molding so that they have the highest possible electrical conductivity at the surface.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Formkörper unter den erfϊndungsgemäßen Verarbeitungsbedingungen derart durch Spritzgießen hergestellt werden, dass sie eine hohe elektrische Leitfähigkeit an der Formkörperoberfläche aufweisen und eine abnehmende elektrische Leitfähigkeit (Leitfähigkeitsgradient) in einer oberflächennahen Schicht senkrecht zur Oberfläche in die Tiefe des Werkstoffs, wobei die elektrische Leitfähigkeit oder der elektrische Widerstand an der Oberfläche an verschiedenen Stellen des Formteils verschieden sein kann und sich auch verschiedene Gradienten einstellen können.This object is achieved according to the invention in that the shaped bodies are produced by injection molding under the processing conditions according to the invention in such a way that they have a high electrical conductivity on the molded body surface and a decreasing electrical conductivity (conductivity gradient) in a layer near the surface perpendicular to the surface in the depth of the material , wherein the electrical conductivity or the electrical resistance at the surface at different points of the molding may be different and also different gradients can be set.
Es wurde gefunden, dass insbesondere bei CNT-Polymerverbundwerkstoffen, nicht wie dies von konventionellen Gradientenwerkstoffen her bekannt ist, die unterschiedlichen Eigenschaften durch eine inhomogene Verteilung der Füll- und Verstärkungsstoffe in der Matrix oder mehrschichtigen Aufbau der Formkörper erzielt werden, sondern durch eine spezielle Kombination der Spritzgussparameter Einspritzgeschwindigkeit, Masse- und Werkzeugtemperatur erreicht werden. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitfahigen Formkörpern durch Spritzgießen aus thermoplastischen Polymeren und Kohlenstoffhanoteilchen, wobei die Formkörper einen Gradient des elektrischen Widerstands senkrecht zur Oberfläche in einer oberflächennahen Schicht aufweisen, derart dass der elektrische Widerstand senkrecht zur Oberfläche zunimmt, insbesondere in einer oberflächennahen Schicht, die an der Stelle des Formkörpers mit der kleinsten Wanddicke einem Viertel der Wanddicke entspricht, bevorzugt mit einem Gradienten entsprechend 2 Zehnerpotenzen pro Millimeter, besonders bevorzugt 3 Zehnerpotenzen pro Millimeter.It has been found that, in particular with CNT polymer composites, not as is known from conventional gradient materials, the different properties are achieved by an inhomogeneous distribution of the fillers and reinforcing materials in the matrix or multilayer structure of the molded bodies, but by a special combination of the Injection molding parameters injection speed, mass and tool temperature can be achieved. The invention relates to a process for the production of electrically conductive moldings by injection molding of thermoplastic polymers and carbon nanoparticles, wherein the moldings have a gradient of electrical resistance perpendicular to the surface in a near-surface layer, such that the electrical resistance increases perpendicular to the surface, in particular in one near-surface layer which corresponds to a quarter of the wall thickness at the location of the shaped body with the smallest wall thickness, preferably with a gradient corresponding to 2 orders of magnitude per millimeter, more preferably 3 orders of magnitude per millimeter.
Besonders bevorzugt ist ein Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dassParticularly preferred is a method, characterized in that
a) zunächst zur Füllung der Kavität eines Formwerkzeugs die gerade noch ausreichende minimale Einspritzgeschwindigkeit derart ermittelt wird, dass in einer Versuchsreihe die Einspritzgeschwindigkeit bei konstanten sonstigen Prozessparametern sukzessive erniedrigt wird bis die Spritzgussform nicht mehr vollständig gefüllt wird und die minimale Einspritzgeschwindigkeit, bei der die Form gerade noch gefüllt werden konnte, letztendlich eingestellt wird.a) initially to fill the cavity of a mold, the just sufficient minimum injection speed is determined such that in a series of experiments, the injection rate is reduced at constant other process parameters successively until the injection mold is no longer completely filled and the minimum injection speed at which the mold is straight could still be filled, is finally set.
b) die Massetemperatur im Spritzguss bezogen auf das verwendete Basispolymer oder Polymergemisch mindestens 200C und maximal 1600C oberhalb der minimalen Verarbeitungstemperatur des Polymers bzw. Polymergemischs eingestellt wird undb) the melt temperature is adjusted by injection molding based on the base polymer or polymer mixture used at least 20 0 C and at most 160 0 C above the minimum processing temperature of the polymer or polymer mixture, and
c) die Werkzeugtemperatur des Formwerkzeuges im Spritzguss bezogen auf das verwendete Polymer bzw. Polymergemisch unterhalb derc) the mold temperature of the molding tool in the injection molding based on the polymer or polymer mixture used below the
Glasübergangstemperatur (bei amorphen Thermoplasten) oder unterhalb der Schmelztemperatur (bei teilkristallinen Thermoplasten) eingestellt wird, so dass der Formkörper gerade noch ohne Verzug entformt werden kann.Glass transition temperature (amorphous thermoplastics) or below the melting temperature (semi-crystalline thermoplastics) is adjusted so that the molding can be removed from the mold just without delay.
Unter minimaler Verarbeitungstemperatur eines Polymers in der Spritzgiessverarbeitung wird diejenige Masse-Temperatur des Polymers verstanden, bei der sich das Polymer gerade noch hinreichend verarbeiten lässt. In dem Buch "Werkstoff-Führer Kunststoffe" (Autoren: Hellerich, Harsch, Haenle; Hanser Verlag, 9. Auflage, 2004, ISBN 3-446-22559-5) werden für eine Vielzahl von Polymeren typische Massetemperaturen (Verarbeitungstemperaturen) und Werkzeugtemperaturen für die Verarbeitung im Spritzguss genannt (vgl. Tabelle 1). Tabelle 1The term "minimum processing temperature" of a polymer in injection molding processing is understood as meaning the mass temperature of the polymer at which the polymer can barely be processed. In the book "Material Guide Plastics" (authors: Hellerich, Harsch, Haenle, Hanser Verlag, 9th edition, 2004, ISBN 3-446-22559-5) for a variety of polymers typical melt temperatures (processing temperatures) and mold temperatures for the processing by injection molding (see Table 1). Table 1
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Die Zahlenangaben in Klammern gelten für wärmeformbeständige Typen.The numbers in brackets are for heat-resistant types.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein elektrisch leitfähiger Formkörper aus einem thermoplastischen Kohlenstoffnanoteilchen-Polymerverbundwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper durch Spritzgießen aus thermoplastischen Polymeren und Kohlenstoffnanoteilchen hergestellt ist und einen Gradient der elektrischen Leitfähigkeit besitzt, derart, dass die elektrische Leitfähigkeit an der Oberfläche hoch ist und senkrecht zur Oberfläche abnimmt bis auf ein Minimum, das mindestens 0,1 Millimeter unterhalb der Oberfläche und maximal in der Mitte des Werkstoffes liegt.Another object of the invention is an electrically conductive molded article of a thermoplastic carbon nanoparticle polymer composite material, characterized in that the shaped body is made by injection molding of thermoplastic polymers and carbon nanoparticles and has a gradient of electrical conductivity, such that the electrical conductivity at the surface is high and perpendicular to the surface decreases to a minimum, which is at least 0.1 millimeters below the surface and at most in the middle of the material.
Bevorzugt ist ein elektrisch leitfähiger Formkörper aus einem thermoplastischen Kohlenstoffnanoteilchen-Polymerverbundwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper durch Spritzgießen aus thermoplastischen Polymeren und Kohlenstoffnanoteilchen hergestellt ist und einen Gradient der elektrischen Leitfähigkeit besitzt, derart, dass die elektrische Leitfähigkeit an der Oberfläche hoch ist und senkrecht zur Oberfläche abnimmt bis auf ein Minimum, das mindestens 0,1 Millimeter unterhalb der Oberfläche und maximal in der Mitte des Werkstoffes liegt und eine um den Faktor 100, bevorzugt um den Faktor 1000 geringere elektrische Leitfähigkeit besitzt als die elektrische Leitfähigkeit an der Oberfläche.Preference is given to an electrically conductive molded article of a thermoplastic carbon nanoparticle polymer composite material, characterized in that the shaped article is produced by injection molding from thermoplastic polymers and carbon nanoparticles and has a gradient of electrical conductivity, such that the electrical conductivity at the surface is high and perpendicular to Surface area decreases to a minimum, at least 0.1 millimeters below the surface and maximum in the middle of the material is and by a factor of 100, preferably by a factor of 1000 lower electrical conductivity than the electrical conductivity at the surface.
Besonders bevorzugt ist ein elektrisch leitfähiger Formkörper aus einem thermoplastischen Kohlenstoffhanoteilchen-Polymerverbundwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper durch Spritzgießen aus thermoplastischen Polymeren und Kohlenstoffnanoteilchen hergestellt ist und einen Gradient der elektrischen Leitfähigkeit besitzt, derart, dass die elektrische Leitfähigkeit an der Oberfläche hoch ist und senkrecht zur Oberfläche abnimmt, bis auf ein Minimum mit einemParticularly preferred is an electrically conductive molded body made of a thermoplastic carbon nanoparticle polymer composite material, characterized in that the shaped body is made by injection molding of thermoplastic polymers and carbon nanoparticles and has a gradient of electrical conductivity, such that the electrical conductivity at the surface is high and vertical decreases to the surface, to a minimum with a
Gradienten, der einer Abnahme der elektrischen Leitfähigkeit um 2 Zehnerpotenzen pro Millimeter, bevorzugt von 3 Zehnerpotenzen pro Millimeter entspricht.Gradients corresponding to a decrease in electrical conductivity by 2 orders of magnitude per millimeter, preferably 3 orders of magnitude per millimeter.
Der Oberflächenwiderstand liegt bei den hier beschriebenen Formkörpern insbesondere im Bereich von 10Al Ohm/sq bis 10Λ10 Ohm/sq.In the case of the moldings described here, the surface resistance is in particular in the range from 10 Å l ohms / sq to 10 Λ 10 ohms / sq.
Als Kohlenstoffnanoteilchen werden im erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt graphitartige Nanoteilchen eingesetzt.As carbon nanoparticles, graphite-like nanoparticles are preferably used in the process according to the invention.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei den graphitartigen Nanoteilchen um ein- oder mehrlagige Graphitstrukturen.The graphitic nanoparticles are particularly preferably single-layered or multi-layered graphite structures.
Insbesondere bevorzugt liegen die ein- oder mehrlagigen Graphitstrukturen in Form von Graphenen oder Kohlenstoffnanoröhrchen oder deren Gemischen vor. Besonders bevorzugt sind Kohlenstoffnanoröhrchen.Particularly preferred are the single or multilayer graphite structures in the form of graphenes or carbon nanotubes or mixtures thereof. Particularly preferred are carbon nanotubes.
Die graphitartigen Nanoteilchen haben bevorzugt einen Durchmesser im Bereich von 1 bis 500 nm, bevorzugt einen Durchmesser im Bereich von 3 bis 100 nm und besonders bevorzugt einen Durchmesser von 5 bis 50 nm.The graphitic nanoparticles preferably have a diameter in the range of 1 to 500 nm, preferably a diameter in the range of 3 to 100 nm and particularly preferably a diameter of 5 to 50 nm.
Besonders eignen sich für die Herstellung der neuen Formkörper ein- oder mehrlagige, einwandige oder mehrwandige Kohlenstoffnanoröhrchen (CNT), Kohlenstoffnanofasern in Fischgrat- oder Platelet-Struktur oder auch nanoskalige Graphite oder Graphene, wie sie z. B. aus stark expandierten Graphiten zugänglich sind. Ganz besonders geeignet sind mehrwandige Koh lenstoffnanoröhrchen .Particularly suitable for the production of new moldings are single or multilayered, single-walled or multi-walled carbon nanotubes (CNT), carbon nanofibers in herringbone or platelet structure or else nanoscale graphites or graphenes, as described, for example, in US Pat. B. are accessible from highly expanded graphite. Especially suitable are multi-walled Koh korstoffnanoröhrchen.
Der Anteil der Kohlenstoffnanoteilchen beträgt in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung von 0,2 bis 15 Gew.-%, bevorzugt von 0,5 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt von 1 bis 7 Gew.- % bezogen auf die Masse des Formkörpers. Eine weitere bevorzugte Ausführung des neuen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugtemperatur des Formwerkzeuges nach c) in dem in Tabelle 1 genannten Temperaturbereich TWeikzeug-min bis maximal 20° oberhalb der empfohlenen Werkzeugtemperatur Twerkzeug-max« für die Spritzgiessverarbeitung eingestellt wird.The proportion of carbon nanoparticles in a preferred embodiment of the invention is from 0.2 to 15% by weight, preferably from 0.5 to 10% by weight, particularly preferably from 1 to 7% by weight, based on the mass of the molding , A further preferred embodiment of the new process is characterized in that the mold temperature of the molding tool according to c) in said in Table 1 Temperature range T We i kzeug - m i n up to 20 ° above the recommended mold temperature Twe RKZ eug- m a x ' for injection molding is set.
Gegenstand der Erfindung sind ferner neue Formkörper aus einem thermoplastischen Kohlenstoffnanoteilchen-Polymerverbundwerkstoff, die nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Solche Formkörper werden im Folgenden kurz auch als „Gradienten- Formteile" bezeichnet.The invention further relates to novel molded articles made of a thermoplastic carbon nanoparticle polymer composite, which are produced by the method described above. Such shaped bodies are also referred to below as "gradient moldings".
Dazu gehören insbesondere Formkörper, die an verschiedenen Stellen unterschiedliche elektrische Leitfähigkeiten und unterschiedliche Gradienten der elektrischen Leitfähigkeit aufweisen.These include, in particular, shaped bodies which have different electrical conductivities and different gradients of electrical conductivity at different locations.
Kohlenstoffnanoröhrchen, die im Sinne der Erfindung einsetzbar sind, sind alle einwandigen oder mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhrchen vom Zylinder Typ, Scroll Typ oder mit zwiebelartiger Struktur. Bevorzugt sind mehrwandige Kohlenstoffnanoröhrchen vom Zylinder Typ, Scroll Typ oder deren Mischungen einzusetzen.Carbon nanotubes which can be used in the context of the invention are all single-walled or multi-walled carbon nanotubes of the cylinder type, scroll type or onion-like structure. Preference is given to using multi-walled carbon nanotubes of the cylinder type, scroll type or mixtures thereof.
Besonders bevorzugt werden Kohlenstoffnanoröhrchen mit einem Verhältnis von Länge zu Außendurchmesser von größer 5, bevorzugt größer 100 verwendet.Carbon nanotubes having a ratio of length to outer diameter of greater than 5, preferably greater than 100, are particularly preferably used.
Die Kohlenstoffnanoröhrchen werden besonders bevorzugt in Form von Agglomeraten eingesetzt, wobei die Agglomerate insbesondere einen mittleren Durchmesser im Bereich von 0,05 bis 5 mm, bevorzugt 0,1 bis 2 mm, besonders bevorzugt 0,2 - 1 mm haben.The carbon nanotubes are particularly preferably used in the form of agglomerates, the agglomerates in particular having an average diameter in the range of 0.05 to 5 mm, preferably 0.1 to 2 mm, particularly preferably 0.2 to 1 mm.
Die einzusetzenden Kohlenstoffnanoröhrchen weisen besonders bevorzugt im wesentlichen einen mittleren Durchmesser von 1 bis 500 nm, bevorzugt 3 bis 100 nm, besonders bevorzugt 5 bis 50 nm auf.The carbon nanotubes to be used have particularly preferably essentially an average diameter of 1 to 500 nm, preferably 3 to 100 nm, particularly preferably 5 to 50 nm.
Im Unterschied zu den eingangs erwähnten bekannten CNTs vom Scroll Typ mit nur einer durchgehenden oder unterbrochenen Graphenlage sind von der Anmelderin auch CNT-Strukturen gefunden worden, die aus mehreren Graphenlagen bestehen, die zu einem Stapel zusammengefasst und aufgerollt vorliegen (Multiscroll Type). Diese Kohlenstoffnanoröhrchen und Kohlenstoffnanoröhrchenagglomerate hieraus sind beispielweise Gegenstand der noch unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 102007044031.8. Deren Inhalt wird hiermit bezüglich der CNT und ihrer Herstellung zum Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung mit aufgenommen. Diese CNT-Struktur verhält sich zu den Kohlenstoffnanoröhrchen vom einfachen Scroll Typ vergleichsweise wie die Struktur mehrwandiger zylindrischer Monokohlenstoffnanoröhrchen (cylindrical MWNT) zur Struktur der einwandigen zylindrischen Kohlenstoffnanoröhrchen (cylindrical SWNT).In contrast to the initially mentioned known CNTs of the scroll type with only one continuous or interrupted graphene layer, the Applicant has also found CNT structures which consist of several graphene layers, which are combined into a stack and rolled up (multiscroll type). These carbon nanotubes and carbon nanotube agglomerates thereof are, for example, the subject of the still unpublished German patent application with the official file reference 102007044031.8. Their content hereby becomes the disclosure content of the CNT and its manufacture Registration included. This CNT structure is similar to the simple scroll type carbon nanotubes as the structure of multi-walled cylindrical monocarbon nanotubes (cylindrical MWNT) to the structure of single-wall cylindrical carbon nanotubes (cylindrical SWNT).
Anders als bei den zwiebelartigen Strukturen (onion type structure) verlaufen die einzelnen Graphen- bzw. Graphitschichten in diesen Kohlenstoffnanoröhrchen im Querschnitt gesehen offenbar durchgehend vom Zentrum der CNT bis zum äußeren Rand ohne Unterbrechung. Dies kann z. B. eine verbesserte und schnellere Interkalierung anderer Materialien im Röhrchengerüst ermöglichen, da mehr offene Ränder als Eintrittszone der Interkalate zur Verfügung stehen im Vergleich zu CNTs mit einfacher Scrollstruktur (Carbon 34, 1996, 1301-3) oder CNTs mit zwiebel-artiger Struktur (Science 263, 1994, 1744-7).Unlike the onion-type structures, the individual graphene or graphite layers in these carbon nanotubes, seen in cross-section, evidently run continuously from the center of the CNT to the outer edge without interruption. This can be z. For example, it will be possible to provide improved and faster intercalation of other materials in the tube framework, as more open edges than the entry zone of the intercalates are available compared to single scroll CNTs (Carbon 34, 1996, 1301-3) or onion-like CNTs (Science 263, 1994, 1744-7).
Die heute bekannten Methoden zur Herstellung von Carbon Nanotubes umfassen Lichtbogen-, Laserablations- und katalytische Verfahren. Bei vielen dieser Verfahren werden Ruß, amorpher Kohlenstoff und Fasern mit hohem Durchmesser als Nebenprodukte gebildet. Bei den katalytischen Verfahren kann zwischen der Abscheidung an geträgerten Katalysatorpartikeln und der Abscheidung an in-situ gebildeten Metallzentren mit Durchmessern im Nanometerbereich (sogenannte F low- Verfahren) unterschieden werden. Bei der Herstellung über die katalytische Abscheidung von Kohlenstoff aus bei Reaktionsbedingungen gasförmigen Kohlenwasserstoffen (im folgenden CCVD; Catalytic Carbon Vapour Deposition) werden als mögliche Kohlenstoffspender Acetylen, Methan, Ethan, Ethylen, Butan, Buten, Butadien, Benzol und weitere, Kohlenstoff enthaltende Edukte genannt. Bevorzugt werden daher CNTs erhältlich aus katalytischen Verfahren eingesetzt.The methods known today for the production of carbon nanotubes include arc, laser ablation and catalytic processes. In many of these processes, carbon black, amorphous carbon and high diameter fibers are by-produced. In the catalytic process, a distinction can be made between the deposition on supported catalyst particles and the deposition on in-situ formed metal centers with diameters in the nanometer range (so-called F low processes). In the production via the catalytic deposition of carbon at reaction conditions gaseous hydrocarbons (hereinafter CCVD, Catalytic Carbon Vapor Deposition) are given as possible carbon donors acetylene, methane, ethane, ethylene, butane, butene, butadiene, benzene and other carbon-containing reactants , Preference is therefore given to using CNTs obtainable from catalytic processes.
Die Katalysatoren beinhalten in der Regel Metalle, Metalloxide oder zersetzbare bzw. reduzierbare Metallkomponenten. Beispielsweise sind im Stand der Technik als Metalle für den Katalysator Fe, Mo, Ni, V, Mn, Sn, Co, Cu und weitere Nebengruppenelemente genannt. Die einzelnen Metalle haben meist zwar eine Tendenz, die Bildung von Kohlenstoffnanoröhrchen zu unterstützen, allerdings werden laut Stand der Technik hohe Ausbeuten und geringe Anteile amorpher Kohlenstoffe vorteilhaft mit solchen Metallkatalysatoren erreicht, die auf einer Kombination der oben genannten Metalle basieren. CNTs erhältlich unter Verwendung von Mischkatalysatoren sind folglich bevorzugt einzusetzen. Besonders vorteilhafte Katalysatorsysteme zur Herstellung von CNTs basieren auf Kombinationen von Metallen oder Metallverbindungen, die zwei oder mehr Elemente aus der Reihe Fe, Co, Mn, Mo und Ni enthalten.The catalysts usually include metals, metal oxides or decomposable or reducible metal components. For example, in the prior art, the metals mentioned for the catalyst are Fe, Mo, Ni, V, Mn, Sn, Co, Cu and other subgroup elements. Although the individual metals usually have a tendency to promote the formation of carbon nanotubes, according to the prior art, high yields and low levels of amorphous carbons are advantageously achieved with those metal catalysts based on a combination of the above-mentioned metals. CNTs obtainable using mixed catalysts are therefore preferred to use. Particularly advantageous catalyst systems for the production of CNTs are based on combinations of metals or metal compounds containing two or more elements from the series Fe, Co, Mn, Mo and Ni.
Die Bildung von Kohlenstoffnanoröhrchen und die Eigenschaften der gebildeten Röhrchen hängen erfahrungsgemäß in komplexer Weise von der als Katalysator verwendeten Metallkomponente oder einer Kombination mehrerer Metallkomponenten, dem gegebenenfalls verwendeten Katalysatorträgermaterial und der Wechselwirkung zwischen Katalysator und Träger, dem Eduktgas und — partialdruck, einer Beimischung von Wasserstoff oder weiteren Gasen, der Reaktionstemperatur und der Verweilzeit bzw. dem verwendeten Reaktor ab.The formation of carbon nanotubes and the properties of the formed tubes are known to depend in a complex manner on the metal component used as a catalyst or a combination of several metal components, the catalyst support material optionally used and the interaction between catalyst and support, the educt gas and - partial pressure, an admixture of hydrogen or other gases, the reaction temperature and the residence time or the reactor used.
Ein besonders bevorzugt einzusetzendes Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoffnanoröhrchen ist aus der WO 2006/050903 A2 bekannt.A particularly preferred method for the production of carbon nanotubes is known from WO 2006/050903 A2.
In den bis hier genannten unterschiedlichen Verfahren unter Einsatz verschiedener Katalysatorsysteme werden Kohlenstoffnanoröhrchen verschiedener Strukturen hergestellt, die aus dem Prozess überwiegend als Kohlenstoffnanoröhrchenpulver entnommen werden können.In the various methods mentioned so far using various catalyst systems, carbon nanotubes of various structures are produced, which can be removed from the process predominantly as carbon nanotube powder.
Für die Erfindung weiter bevorzugt geeignete Kohlenstoffnanoröhrchen werden nach Verfahren erhalten, die grundsätzlich in den nachstehenden Literaturstellen beschrieben sind:Carbon nanotubes which are more suitable for the invention are obtained by processes which are described in principle in the following references:
Die Herstellung von Kohlenstoffnanoröhrchen mit Durchmessern kleiner 100 nm ist erstmals in EP 205 556 Bl beschrieben. Für die Herstellung werden hier leichte (d. h. kurz- und mittelkettige aliphatische oder ein- oder zweikernige aromatische) Kohlenwasserstoffe und ein auf Eisen basierender Katalysator eingesetzt, an dem Kohlenstoffträgerverbindungen bei einer Temperatur oberhalb von 800-9000C zersetzt werden.The production of carbon nanotubes with diameters smaller than 100 nm is described for the first time in EP 205 556 Bl. For the preparation here light (ie, short- and medium-chain aliphatic or mononuclear or dinuclear aromatic) hydrocarbons and an iron-based catalyst are used, are decomposed at the carbon carrier compounds at a temperature above 800-900 0 C.
Die WO86/03455A1, beschreibt die Herstellung von Kohlenstofffilamenten, die eine zylindrische Struktur mit einem konstanten Durchmesser von 3.5 bis 70 nm aufweisen, einem Aspektverhältnis (Verhältnis von Länge zu Durchmesser) von größer 100 und einer Kernregion. Diese Fibrillen bestehen aus vielen, durchgängigen Lagen geordneter Kohlenstoffatome, die konzentrisch um die zylindrische Achse der Fibrillen angeordnet sind. Diese zylinderartigen Nanotubes wurden nach einem CVD Prozess aus kohlenstoffhaltigen Verbindungen mittels eines metallhaltigen Partikels bei einer Temperatur zwischen 8500C und 1200 0C hergestellt. Aus der WO2007/093337A2 ist noch ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators bekannt geworden, der für die Herstellung von konventionellen Carbon Nanotubes mit zylindrischer Struktur geeignet ist. Bei Verwendung dieses Katalysators in einem Festbett werden höhere Ausbeuten von zylindrischen Kohlenstoffhanoröhrchen mit einem Durchmesser im Bereich von 5 bis 30 nm gewonnen.WO86 / 03455A1 describes the production of carbon filaments having a cylindrical structure with a constant diameter of 3.5 to 70 nm, an aspect ratio (length to diameter ratio) greater than 100 and a core region. These fibrils consist of many continuous layers of ordered carbon atoms arranged concentrically about the cylindrical axis of the fibrils. These cylindrical nanotubes were prepared by a CVD process from carbonaceous compounds by means of a metal-containing particle at a temperature between 850 0 C and 1200 0 C. From WO2007 / 093337A2 a method for the preparation of a catalyst is known, which is suitable for the production of conventional carbon nanotubes with a cylindrical structure. When using this catalyst in a fixed bed, higher yields of cylindrical carbon nanotubes with a diameter in the range of 5 to 30 nm are obtained.
Ein völlig anderer Weg zur Herstellung zylindrischer Kohlenstoffnanoröhrchen wurde von Oberlin, Endo und Koyam beschrieben (Carbon 14, 1976, 133). Dabei werden aromatische Kohlenwasserstoffe, z.B. Benzen, an einem Metallkatalysator umgesetzt. Die entstandene Kohlenstoffröhre zeigt einen gut definierten, graphitischen hohlen Kern der ungefähr den Durchmesser des Katalysatorpartikels hat, auf dem sich weiterer weniger graphitisch geordneter Kohlenstoff befindet. Die gesamte Röhre kann durch Behandlung bei hoher Temperatur ( 25000C - 30000C) graphitisiert werden.An entirely different way of producing cylindrical carbon nanotubes has been described by Oberlin, Endo and Koyam (Carbon 14, 1976, 133). In this case, aromatic hydrocarbons, such as benzene, are reacted on a metal catalyst. The resulting carbon tube shows a well-defined, graphitic, hollow core about the diameter of the catalyst particle on which there is further less graphitic ordered carbon. The entire tube can be graphitized by treatment at high temperature (2500 ° C - 3000 ° C).
Die meisten der oben genannten Verfahren (mit Lichtbogen, Sprühpyrolyse bzw. CVD) werden heute zur Herstellung von Carbon Nanotubes genutzt. Die Herstellung einwandiger zylindrischer Kohlenstoffnanoröhrchen ist jedoch apparativ sehr aufwendig und verläuft nach den bekannten Verfahren mit sehr geringer Bildungsgeschwindigkeit und oft auch mit vielen Nebenreaktionen, die zu einem hohen Anteil an unerwünschten Verunreinigungen führen, d.h. die Ausbeute solcher Verfahren ist vergleichsweise gering. Deshalb ist die Herstellung derartiger Carbon Nanotubes auch heute noch extrem technisch aufwendig und sie kommen daher vor allem für hoch spezialisierte Anwendungen in geringen Mengen zum Einsatz. Ihre Anwendung ist jedoch für die Erfindung denkbar, aber weniger bevorzugt als die Anwendung von mehrwandigen CNTs vom Zylinder- oder Scrolltyp.Most of the above processes (with arc, spray pyrolysis or CVD) are used today for the production of carbon nanotubes. The production of single-walled cylindrical carbon nanotubes, however, is very complex in terms of apparatus and proceeds according to the known processes with very low formation rate and often also with many secondary reactions which lead to a high proportion of undesired impurities, i. the yield of such processes is comparatively low. Therefore, the production of such carbon nanotubes is still extremely technically complicated today and they are therefore used mainly for highly specialized applications in small quantities. Their application, however, is conceivable for the invention, but less preferred than the use of multi-wall CNTs of the cylinder or scroll type.
Die Herstellung von mehrwandigen Carbon Nanotubes, in Form von ineinander geschachtelten nahtlosen zylindrischen Nanotubes oder auch in Form der beschriebenen Scroll- oder Onion- Strukturen erfolgt heute kommerziell in größeren Mengen überwiegend unter Verwendung katalytischer Verfahren. Diese Verfahren zeigen üblicherweise eine höhere Ausbeute als die oben genannten Lichtbogen- und andere Verfahren und werden heute typischerweise im kg-Maßstab (einige hundert kilo/Tag weltweit) durchgeführt. Die so hergestellten MW-Carbon Nanotubes sind in der Regel um einiges kostengünstiger als die einwandigen Nanotubes und werden deshalb z.B. als Leistung steigerndes Additiv in anderen Werkstoffen eingesetzt.The production of multi-walled carbon nanotubes, in the form of nested seamless cylindrical nanotubes or also in the form of the described scroll or onion structures, today takes place commercially in large quantities, predominantly using catalytic processes. These processes usually show a higher yield than the above-mentioned arc and other processes and today are typically carried out on the kg scale (several hundred kilo / day worldwide). The MW carbon nanotubes produced in this way are generally much cheaper than the single-walled nanotubes and are therefore used, for example. used as a performance-enhancing additive in other materials.
Als thermoplastische Polymere für die neuen Formkörper und ihr Herstellungsverfahren kommen grundsätzlich alle bekannten thermoplastischen Polymere in Frage. Bevorzugt basieren die Formkörper auf den thermoplastischen Polymeren der Reihe: Polycarbonat (PC), Polyamid (PA), insbesondere Polyamid 6, 66 oder 12 (PA 6, PA 66, PA 12), Polystyrol (PS), PoIy (Styrol- Acrylnitril) (SAN), Acrylnitril-Butadien-Styrol Blockcopolymere (ABS), Polyacrylat, insbesondere Polymethyl(meth)acrylat (PMMA), Poly(oxymethylen) POM, Polyvinylchlorid (PVC), Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT) Polyalkylene, insbesondere Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP), Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylenether (PPE), Polyphenylensulfid (PPS), Polyurethan (TPU). Zwei oder mehr der vorgenannten Polymere können insbesondere auch als Gemisch oder Blend im Formkörper vorliegen. Besonders bevorzugt sind Blends aus Polycarbonat (PC) mit ABS oder PBT sowie Blends aus Polyphenylenether (PPE) und PA.In principle, all known thermoplastic polymers are suitable as thermoplastic polymers for the novel moldings and their production process. Preferably, the Moldings on the thermoplastic polymers of the series: polycarbonate (PC), polyamide (PA), in particular polyamide 6, 66 or 12 (PA 6, PA 66, PA 12), polystyrene (PS), poly (styrene-acrylonitrile) (SAN) , Acrylonitrile-butadiene-styrene block copolymers (ABS), polyacrylate, in particular polymethyl (meth) acrylate (PMMA), poly (oxymethylene) POM, polyvinyl chloride (PVC), polyesters, in particular polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT) polyalkylenes, in particular polyethylene (PE) and polypropylene (PP), polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene ether (PPE), polyphenylene sulphide (PPS), polyurethane (TPU). Two or more of the abovementioned polymers can also be present in particular as a mixture or blend in the molding. Particularly preferred are blends of polycarbonate (PC) with ABS or PBT and blends of polyphenylene ether (PPE) and PA.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren ganz verschiedene Typen von Gradienten-Formteilen mit unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit an der Oberfläche und unterschiedlichem Leitfähigkeitsgradient verfahrenstechnisch lediglich durch Einstellung der Verfahrensparameter bei der Spritzgießverarbeitung erzeugt werden können. Auf diese Weise ist es möglich, in einfacher Weise funktionelle Bauteile mit unterschiedlichen elektrischen Leitfähigkeiten gezielt an spezielle Anwendungsfälle anzupassen. Funktionelle Bauteile mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften in der Tiefe des Materials, in der die elektrische Leitfähigkeit nach Durchschreiten des Minimums auch wieder ansteigt und in der Mitte des Formkörpers durchaus auch höher sein kann als an der Oberfläche, finden zunehmend Einsatz in verschiedenen Hochtechnologie-Bereichen.A significant advantage of the invention is that completely different types of gradient moldings with different electrical conductivity at the surface and different conductivity gradient can be generated procedurally only by adjusting the process parameters in the injection molding by the inventive method. In this way it is possible to adapt in a simple manner functional components with different electrical conductivities targeted to specific applications. Functional components with different electrical properties in the depth of the material, in which the electrical conductivity increases again after passing through the minimum and in the middle of the molding may well be higher than at the surface, are increasingly used in various high technology areas.
Die erfindungsgemäßen Formkörper finden insbesondere Verwendung zur Herstellung von antistatischen oder elektrisch leitenden Gehäusen, z.B. für Haushalts- und Elektrogeräte oder für Bauteile von Kraftfahrzeugen, für die eine hohe Oberflächenleitfähigkeit von großer Wichtigkeit ist. The moldings according to the invention find particular use for the production of antistatic or electrically conductive housings, eg for domestic and electrical appliances or for components of motor vehicles, for which a high surface conductivity is of great importance.
BeispieleExamples
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention will be explained in more detail below with reference to the figures. Show it:
Fig.l ein durch Spritzguss hergestelltes Formteil in Gestalt einer Rundplatte, bei der der Oberflächenwiderstand in z-Richtung variabel istFig.l a molded part produced by injection molding in the form of a round plate, wherein the surface resistance in the z-direction is variable
Fig. 2 eine Messanordnung zur Bestimmung des elektrischen Oberflächenwiderstandes der CNT-Polymerverbundwerkstoffe2 shows a measuring arrangement for determining the surface electrical resistance of the CNT polymer composites
Die Fig. 1 zeigt beispielhaft einen Schnitt durch eine Rundplatte (Durchmesser 80 mm und Dicke 2 mm) senkrecht zur Oberfläche und den entsprechenden Widerstandsverlauf in der Schnittebene. Aus dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Widerstandsverlauf ist zu erkennen, dass im ersten Fall der elektrische Widerstand in z-Richtung (d.h. über die Dicke der Scheibe) variabel ist und zur Scheibenmitte hin zunimmt. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Formteilen mit elektrisch leitenden Kohlenstoffteilchen bleibt der Widerstand nahezu konstant.Fig. 1 shows an example of a section through a round plate (diameter 80 mm and thickness 2 mm) perpendicular to the surface and the corresponding resistance profile in the cutting plane. From the resistance profile shown schematically in Fig. 1, it can be seen that in the first case, the electrical resistance in the z-direction (i.e., across the thickness of the disk) is variable and increases towards the disk center. In known from the prior art moldings with electrically conductive carbon particles, the resistance remains almost constant.
Die Messung des Oberflächenwiderstandes erfolgte wie in Fig. 2 dargestellt.The measurement of the surface resistance was as shown in Fig. 2.
Auf den mit Hilfe der Spritzgusstechnik hergestellten kreisförmigen Probekörper 1 mit einem Durchmesser von 80 mm und einer Dicke von 2 mm werden zwei Leitsilberstreifen 2, 3 aufgebracht, deren Länge B mit ihrem Abstand L übereinstimmt, so dass eine quadratische Fläche sq (Square) vermessen wird. Anschließend werden die Elektroden eines Widerstandsmessgerätes 4 auf die Leitsilberstreifen 2, 3 gepresst und der Widerstandswert am Messgerät 4 abgelesen. Als Messspannung wurde bei Widerständen bis 3xlO7 Ohm/sq 9 Volt verwendet und ab 3xlO7 Ohm/sq 100 Volt.On the manufactured using the injection molding technique circular specimen 1 with a diameter of 80 mm and a thickness of 2 mm two Leitsilberstreifen 2, 3 are applied, whose length B coincides with their distance L, so that a square area sq (Square) is measured , Subsequently, the electrodes of a resistance measuring device 4 are pressed onto the conductive silver strips 2, 3 and the resistance value is read off on the measuring device 4. For measuring voltages up to 3xlO 7 ohms / sq 9 volts were used for resistors and from 3xlO 7 ohms / sq 100 volts.
Zur Messung des Oberflächenwiderstandes über der Probekörperdicke wurde der Probekörper 1 jeweils in Stufen planparallel zur Oberfläche um a= 0,04 mm bzw. um a= 0,5 mm abgeschliffen, die beiden Leitsilberstreifen 2, 3 jeweils erneut aufgebracht und wie oben beschrieben der Widerstand gemessen.To measure the surface resistance over the specimen thickness of the specimen 1 was ground plane-parallel to the surface by a = 0.04 mm or a = 0.5 mm, the two Leitsilberstreifen 2, 3 each applied again and as described above, the resistance measured.
Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)Example 1 (comparative example)
Es werden Rundplatten mit 80 mm Durchmesser und 2 mm Dicke aus einem Verbundwerkstoff aus Polycarbonat (PC) (Handelsprodukt: Makrolon® 2805, Hersteller Bayer Material Science AG) mit 5 Gew.-% Kohlenstoffnanoröhrchen (Deutsche Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 102007044031.8, Hersteller Bayer MaterialScience AG ) durch Spritzguss hergestellt auf einer Spritzgussmaschine von Fa. Arburg (Typ: Allrounder 370 S 800-150; Schließkraft 800 kN).There are round plates with 80 mm diameter and 2 mm thickness of a composite material of polycarbonate (PC) (commercial product: Makrolon ® 2805, manufacturer Bayer Material Science AG) with 5 wt .-% carbon nanotubes (German patent application with the official Reference 102007044031.8, manufacturer Bayer MaterialScience AG) produced by injection molding on an injection molding machine from Arburg (type: Allrounder 370 S 800-150, clamping force 800 kN).
An den spritzgegossenen Rundplatten wird anschließend der elektrische Oberflächenwiderstand wie in Fig. 2 dargestellt gemessen.At the injection-molded round plates, the electrical surface resistance is then measured as shown in Fig. 2.
Die Spritzgussparameter und gemessenen Oberflächenwiderstände sind in der folgenden Tabelle 2 dargestellt.The injection molding parameters and measured surface resistances are shown in Table 2 below.
Einspritzgeschwindigkeit bezeichnet dabei die Vorschubbewegungsgeschwindigkeit der Spritzgussschnecke. Die eingestellte Einspritzgeschwindigkeit ist nur die Schneckengeschwindigkeit und nicht die effektive Massegeschwindigkeit im Angusskanal oder in der Kavität. Eine Einspritzgeschwindigkeit von 40 mm/s entspricht dabei einem für die hergestellte Rundplattengeometrie üblicherweise verwendeten Wert. Staudruck bezeichnet den Druck der Hydraulik, der hinter der Schnecke dem Aufdosieren des Granulates entgegen wirkt. Der Staudruck wird mittels eines Drucksensors in der Hydraulik gemessen.Injection speed refers to the feed rate of the injection molding screw. The set injection speed is only the screw speed and not the effective mass velocity in the runner or in the cavity. An injection rate of 40 mm / s corresponds to a value commonly used for the produced round plate geometry. Back pressure refers to the pressure of the hydraulic system, which counteracts the metering of the granulate behind the screw. The back pressure is measured by means of a pressure sensor in the hydraulics.
,SchneckendrehzahF bezeichnet die Drehzahl der Spritzgussschnecke. , Massetemperatur' bezeichnet die Temperatur der Kohlenstoffhanoröhrchen-Polymerverbundwerkstoff Schmelze. Sie wird am Ende der Spritzgussschnecke vor dem Angusskanal mittels eines in den Spritzgusszylinder eingebauten Thermoelementes gemessen., SchneckendrehzahF denotes the speed of the injection screw. 'Melt temperature' refers to the temperature of the carbon nanotube polymer composite melt. It is measured at the end of the injection screw in front of the runner by means of a built-in injection molding cylinder thermocouple.
, Werkzeugtemperatur' bezeichnet die Temperatur der Spritzgusskavität. Sie wird an der Innenwand der Kavität mittels eines Thermoelementes gemessen.'Tool temperature' refers to the temperature of the injection molding cavity. It is measured on the inner wall of the cavity by means of a thermocouple.
Tabelle 2Table 2
Vers -Nr Einspπtz- Staudruc Schnecken Masse- WerkzeugAbstand a zur Oberflächenwiderstan geschwindigkeit k -drehzahl temperatu temperatur Formkörperoberfläch d r e mm/s bar l/min 0C 0C mm Ohm/sqVers -No Single-point screw worm Mass tool distance a to the surface resistance speed k -speed temperature temperature mold surface surface area mm / s bar l / min 0 C 0 C mm Ohm / sq
1 (PC382 1- 40 150 150 300 90 0 2,69 x lO6 1 (PC382 1-40 150 150 300 90 0 2.69 × 10 6
1) 21) 2
(PC382 1- 40 150 150 300 90 0,04 1,44 x lO7 (PC382 1-40 150 150 300 90 0.04 1.44 x 10 7
2) 32) 3
(PC382 1- 40 150 150 300 90 0,5 9,5 x 106 (PC382 1-40 150 150 300 90 0.5 9.5 x 10 6
3) Es ist zu erkennen, dass bei Versuch 1 bis 3 (Standard-Einspritzgeschwindigkeit, Masse- und Werkzeugtemperatur im Bereich der Empfehlung aus Tabelle 1) der Oberflächenwiderstand über der Formteildicke nahezu konstant ist.3) It can be seen that in tests 1 to 3 (standard injection speed, mass and tool temperature in the range of the recommendation from Table 1) the surface resistance is almost constant over the molded part thickness.
Beispiel 2 (Erfindungsgemäßes Verfahren)Example 2 (Method according to the invention)
Es werden Rundplatten mit 80 mm Durchmesser und 2 mm Dicke aus einem Verbundwerkstoff aus Polycarbonat (PC) (Handelsprodukt: Makrolon® 2805, Hersteller Bayer MaterialScience AG) mit 5 Gew.-% Kohlenstoffnanoröhrchen (Deutsche Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 102007044031.8, Hersteller Bayer MaterialScience AG) durch Spritzguss hergestellt auf einer Spritzgussmaschine von Fa. Arburg (Typ: Allrounder 370 S 800-150; Schließkraft 800 kN).There are round plates with 80 mm diameter and 2 mm thickness of a composite material of polycarbonate (PC) (commercial product: Makrolon ® 2805, manufacturer Bayer MaterialScience AG) with 5 wt .-% carbon nanotubes (German patent application with the official file number 102007044031.8, manufacturer Bayer MaterialScience AG) produced by injection molding on an injection molding machine from Arburg (type: Allrounder 370 S 800-150, clamping force 800 kN).
An den spritzgegossenen Rundplatten wird anschließend der elektrische Oberflächenwiderstand wie in Fig. 2 dargestellt gemessen.At the injection-molded round plates, the electrical surface resistance is then measured as shown in Fig. 2.
Die Spritzgussparameter und gemessenen Oberflächenwiderstände sind in der folgenden Tabelle 3 dargestellt.The injection molding parameters and measured surface resistances are shown in Table 3 below.
Einspritzgeschwindigkeit bezeichnet dabei die Vorschubbewegungsgeschwindigkeit der Spritzgussschnecke. Die eingestellte Einspritzgeschwindigkeit ist nur die Schneckengeschwindigkeit und nicht die effektive Massegeschwindigkeit im Angusskanal oder in der Kavität. Als minimale Einspritzgeschwindigkeit wurde ein Wert von 10 mm/s wie folgt ermittelt, m einer Versuchsreihe wurde die Einspritzgeschwindigkeit bei konstanten sonstigen Prozessparametern sukzessive erniedrigt bis die Spritzgussform nicht mehr vollständig gefüllt war. Die Einspritzgeschwindigkeit, bei der die Form gerade noch gefüllt werden konnte, stellt somit die minimale Einspritzgeschwindigkeit dar. Die minimale Einspritzgeschwindigkeit ist prinzipiell von der Geometrie der Spritzgusskavität und der Viskosität der Schmelze abhängig. Staudruck bezeichnet den Druck der Hydraulik, der hinter der Schnecke dem Aufdosieren des Granulates entgegen wirkt. Der Staudruck wird mittels eines Drucksensors in der Hydraulik gemessen.Injection speed refers to the feed rate of the injection molding screw. The set injection speed is only the screw speed and not the effective mass velocity in the runner or in the cavity. As a minimum injection speed, a value of 10 mm / s was determined as follows. In a series of experiments, the injection rate was reduced successively at constant other process parameters until the injection mold was no longer completely filled. The injection speed, at which the mold could just be filled, thus represents the minimum injection speed. The minimum injection speed depends in principle on the geometry of the injection molding cavity and the viscosity of the melt. Back pressure refers to the pressure of the hydraulic system, which counteracts the metering of the granulate behind the screw. The back pressure is measured by means of a pressure sensor in the hydraulics.
, Schneckendrehzahl ' bezeichnet die Drehzahl der Spritzgussschnecke. ,Massetemperatur' bezeichnet die Temperatur der Kohlenstoffnanoröhrchen-Polyrnerverbundwerkstoff Schmelze. Sie wird am Ende der Spritzgussschnecke vor dem Angusskanal mittels eines in den Spritzgusszylinder eingebauten Thermoelementes gemessen. , Werkzeugtemperatur' bezeichnet die Temperatur der Spritzgusskavität. Sie wird an der Innenwand der Kavität mittels eines Thermoelementes gemessen.'Screw speed' refers to the speed of the injection screw. 'Melt temperature' refers to the temperature of the carbon nanotube polymer compound melt. It is measured at the end of the injection screw in front of the runner by means of a built-in injection molding cylinder thermocouple. 'Tool temperature' refers to the temperature of the injection molding cavity. It is measured on the inner wall of the cavity by means of a thermocouple.
Tabelle 3Table 3
Vers -Nr Einspπtz- Staudruc SchneckenMasse- WerkzeugAbstand a zur Oberflächenwiderstan geschwindigkei k drehzahl temperatu temperatur Formkörperoberfläch d t r e mm/s bar l/min 0C 0C mm Ohm/sqVers -No Single-point screw wormMass tool distance a to the surface resistivity temp. Temp. Temperature Shaped body surface dtre mm / s bar l / min 0 C 0 C mm Ohm / sq
4 (PC382 8- 10 150 150 340 120 0 4,49 x 103 4 (PC382 8-10 150 150 340 120 0 4.49 x 10 3
D 5D 5
(PC382 8- 10 150 150 340 120 0,04 1,45 x 104 (PC382 8-10 150 150 340 120 0.04 1.45 x 10 4
2) 62) 6
(PC382 8- 10 150 150 340 120 0,5 1,2 x lO9 (PC382 8-10 10 150 150 340 120 0.5 1.2 x 10 9
3)3)
Es ist zu erkennen, dass bei Versuch 4 bis 5 (niedrigste mögliche Einspritzgeschwindigkeit, Massetemperatur 20 0C oberhalb des in Tabelle 1 empfohlenen Bereichs und Werkzeugtemperatur an der oberen Grenze des in Tabelle 1 empfohlenen Bereichs) der Oberflächenwiderstand von der Formteiloberfläche zur Formteilmitte hin deutlich ansteigt. It can be seen that in test 4 to 5 (lowest possible injection speed, material temperature 20 0 C above the recommended in Table 1 range, and mold temperature at the upper limit of the recommended in Table 1 range) increases, the surface resistance of the molding surface for molding middle significantly ,

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektrisch leitfähiger Formköφer aus einem thermoplastischen Kohlenstoffnanoteilchen- Polymerverbundwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Formköφer durch Spritzgießen aus thermoplastischen Polymeren und Kohienstoffnanoteilchen hergestellt ist und einen Gradient der elektrischen Leitfähigkeit besitzt, derart, dass die elektrische Leitfähigkeit an der Oberfläche hoch ist und senkrecht zur Oberfläche abnimmt bis auf ein Minimum, das mindestens 0,1 Millimeter unterhalb der Oberfläche und maximal in der Mitte des Werkstoffes liegt.1. Electrically conductive molded body made of a thermoplastic carbon nanoparticle polymer composite material, characterized in that the molded body is made by injection molding of thermoplastic polymers and Kohienstoffnanoteilchen and has a gradient of electrical conductivity, such that the electrical conductivity at the surface is high and perpendicular to the surface decreases to a minimum, which is at least 0.1 millimeters below the surface and at most in the middle of the material.
2. Elektrisch leitfähiger Formköφer aus einem thermoplastischen Kohlenstoffnanoteilchen- Polymerverbundwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Formköφer durch Spritzgießen aus thermoplastischen Polymeren und Kohienstoffnanoteilchen hergestellt ist und einen Gradient der elektrischen Leitfähigkeit besitzt, derart, dass die elektrische Leitfähigkeit an der Oberfläche hoch ist und senkrecht zur Oberfläche abnimmt bis auf ein2. Electrically conductive molded body made of a thermoplastic carbon nanoparticle polymer composite material, characterized in that the molded body is produced by injection molding of thermoplastic polymers and Kohienstoffnanoteilchen and has a gradient of electrical conductivity, such that the electrical conductivity at the surface is high and perpendicular to the surface decreases to one
Minimum, das mindestens 0,1 Millimeter unterhalb der Oberfläche und maximal in der Mitte des Werkstoffes liegt und eine um den Faktor 100, bevorzugt um den Faktor 1000 geringere elektrische Leitfähigkeit besitzt als die elektrische Leitfähigkeit an der Oberfläche.Minimum, which is at least 0.1 millimeters below the surface and at most in the middle of the material and a smaller by a factor of 100, preferably by a factor of 1000 lower electrical conductivity than the electrical conductivity at the surface.
3. Elektrisch leitfähiger Formköφer aus einem thermoplastischen Kohlenstoffnanoteilchen- Polymerverbundwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Formköφer durch Spritzgießen aus thermoplastischen Polymeren und Kohienstoffnanoteilchen hergestellt ist und einen Gradient der elektrischen Leitfähigkeit besitzt, derart, dass die elektrische Leitfähigkeit an der Oberfläche hoch ist und senkrecht zur Oberfläche abnimmt bis auf ein3. Electrically conductive molded body made of a thermoplastic carbon nanoparticle polymer composite material, characterized in that the molded body is produced by injection molding of thermoplastic polymers and Kohienstoffnanoteilchen and has a gradient of electrical conductivity, such that the electrical conductivity at the surface is high and perpendicular to the surface decreases to one
Minimum mit einem Gradienten, der einer Abnahme der elektrischen Leitfähigkeit um 2 Zehneφotenzen pro Millimeter, bevorzugt von 3 Zehneφotenzen pro Millimeter entspricht.Minimum with a gradient corresponding to a decrease of the electrical conductivity by 2 toe powers per millimeter, preferably of 3 tens of thousands per millimeter.
4. Formköφer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Polymer ausgewählt ist aus der Reihe: Polycarbonat (PC), Polyamid (PA), insbesondere Polyamid 6, 66 oder 12 (PA 6, PA 66, PA 12), Polystyrol (PS), PoIy (Styrol-Acrylnitril) (SAN), Acrylnitril-Butadien-Styrol Blockcopolymere (ABS), Polyacrylat, insbesondere Polymethyl(meth)acrylat (PMMA), Poly(oxymethylen) POM, Polyvinylchlorid (PVC), Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT),4. molded body according to claim 1, characterized in that the thermoplastic polymer is selected from the series: polycarbonate (PC), polyamide (PA), in particular polyamide 6, 66 or 12 (PA 6, PA 66, PA 12), polystyrene ( PS), poly (styrene-acrylonitrile) (SAN), acrylonitrile-butadiene-styrene block copolymers (ABS), polyacrylate, in particular polymethyl (meth) acrylate (PMMA), poly (oxymethylene) POM, polyvinyl chloride (PVC), polyesters, in particular polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT),
Polyalkylene, insbesondere Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP), Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylenether (PPE), Polyphenylensulfid (PPS), Polyurethan (TPU) oder Blends davon, die mindestens zwei der aufgezählten Polymere enthalten, insbesondere Blends aus Polycarbonat (PC) mit ABS oder PBT sowie Blends aus Polyphenylenether (PPE) und PA.Polyalkylenes, in particular polyethylene (PE) and polypropylene (PP), polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene ether (PPE), polyphenylene sulfide (PPS), polyurethane (TPU) or blends thereof containing at least two of the enumerated polymers, especially blends of polycarbonate (PC) with ABS or PBT and blends of polyphenylene ether (PPE) and PA ,
5. Formkörper nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoffhanoteilchen graphitartige Nanoteilchen sind.5. Shaped body according to claim 1 to 4, characterized in that the carbon nanoparticles are graphite-like nanoparticles.
6. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Kohlenstoffnanoteilchen um ein- oder mehrlagige Graphitstrukturen handelt.6. Shaped body according to one of claims 1 to 5, characterized in that the carbon nanoparticles are single or multilayer graphite structures.
7. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den ein- oder mehrlagigen Graphitstrukturen um Graphene oder Kohlenstoffnanoröhrchen oder deren Gemische handelt.7. Shaped body according to one of claims 1 to 6, characterized in that it is the single or multilayer graphite structures to graphene or carbon nanotubes or mixtures thereof.
8. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoffhanoteilchen ein oder mehrwandige, insbesondere mehrwandige Kohlenstoffnanoröhrchen sind.8. Shaped body according to one of claims 1 to 7, characterized in that the carbon nanoparticles are one or more-walled, in particular multi-walled carbon nanotubes.
9. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoffnanoteilchen einen Durchmesser im Bereich von 1 bis 500 nm, bevorzugt einen Durchmesser im Bereich von 3 bis 100 nm und besonders bevorzugt einen Durchmesser von 5-50 nm haben.9. Shaped body according to one of claims 1 to 8, characterized in that the carbon nanoparticles have a diameter in the range of 1 to 500 nm, preferably a diameter in the range of 3 to 100 nm and more preferably have a diameter of 5-50 nm.
10. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoffnanoteilchen in einem Anteil von 0,2 bis 15 Gew.-%, bevorzugt von 0,5 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt von 1 bis 7 Gew.-% bezogen auf die Masse des Formkörpers vorliegen.10. Shaped body according to one of claims 1 to 9, characterized in that the carbon nanoparticles in a proportion of 0.2 to 15 wt .-%, preferably from 0.5 to 10 wt .-%, particularly preferably from 1 to 7 wt .-% based on the mass of the molding present.
11. Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitfähigen Formkörpern, insbesondere einem Formkörper, durch Spritzgießen aus thermoplastischen Polymeren und Kohlenstoffnanoteilchen, wobei die Formkörper einen Gradient des elektrischen Widerstands senkrecht zur Oberfläche in einer oberflächennahen Schicht aufweisen, derart dass der elektrische Widerstand senkrecht zur Oberfläche zunimmt, insbesondere in einer oberflächennahen Schicht, die an der Stelle des Formkörpers mit der kleinsten Wanddicke einem Viertel der Wanddicke entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass a) zunächst zur Füllung der Kavität eines Formwerkzeugs die gerade noch ausreichende minimale Einspritzgeschwindigkeit derart ermittelt wird, dass in einer Versuchsreihe die Einspritzgeschwindigkeit bei konstanten sonstigen Prozessparametern sukzessive erniedrigt wird bis die Spritzgussform nicht mehr vollständig gefüllt wird und die minimale Einspritzgeschwindigkeit, bei der die Form gerade noch gefüllt werden konnte, letztendlich eingestellt wird,11. A process for the production of electrically conductive moldings, in particular a molding, by injection molding of thermoplastic polymers and carbon nanoparticles, wherein the moldings have a gradient of electrical resistance perpendicular to the surface in a near-surface layer, such that the electrical resistance increases perpendicular to the surface, in particular in a near-surface layer which corresponds to a quarter of the wall thickness at the location of the shaped body with the smallest wall thickness, characterized in that a) initially to fill the cavity of a mold, the just sufficient minimum injection speed is determined such that in a series of experiments, the injection rate is lowered at constant other process parameters successively until the injection mold is no longer completely filled and the minimum injection speed at which the shape is just could still be filled, ultimately being discontinued
b) die Massetemperatur im Spritzguss bezogen auf das verwendete Basispolymer oder Polymergemisch mindestens 200C und maximal 1600C oberhalb der minimalen Verarbeitungstemperatur des Polymers bzw. Polymergemischs eingestellt wird undb) the melt temperature is adjusted by injection molding based on the base polymer or polymer mixture used at least 20 0 C and at most 160 0 C above the minimum processing temperature of the polymer or polymer mixture, and
c) die Werkzeugtemperatur des Formwerkzeuges im Spritzguss bezogen auf das verwendete Polymer bzw. Polymergemisch unterhalb der Glasübergangstemperatur (bei amorphen Thermoplasten) oder unterhalb der Schmelztemperatur (bei teilkristallinen Thermoplasten) eingestellt wird, so dass der Formkörper gerade noch ohne Verzug entformt werden kann.c) the mold temperature of the mold is adjusted by injection molding based on the polymer or polymer mixture used below the glass transition temperature (amorphous thermoplastics) or below the melting temperature (in semi-crystalline thermoplastics), so that the molding can be removed from the mold just without delay.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Massetemperatur nach b) im Bereich zwischen der um 200C erniedrigten und der um 1000C erhöhten maximalen Temperatur der in der folgenden Tabelle 1 für ausgewählte Polymere wiedergegebenen Temperatur TMasse.max eingestellt wird. Tabelle 1:12. The method according to claim 11, characterized in that the melt temperature b) in the range between the lowered by 20 0 C and increased by 100 0 C maximum temperature of reproduced in the following Table 1 for selected polymers temperature T mass . max is set. Table 1:
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13 , Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugtemperatur des Formwerkzeuges nach c) im Temperaturbereich TWerkzeug-min bis maximal 20° oberhalb der in Tabelle 1 für ausgewählte Polymere wiedergegebenen empfohlenen Werkzeugtemperatur TWerkzeug-max» eingestellt wird.13, Method according to claim 11, characterized in that the tool temperature of the mold according to c) in the temperature range T tool min to a maximum of 20 ° above the reproduced in Table 1 for selected polymers recommended tool temperature T We rkze u g- max »is set.
14. Einsatz des Verfahrens nach Anspruch 12 oder 13 zur Herstellung von elektrisch leitenden Gehäusen, z.B. für Haushalts- und Elektrogeräte oder für Bauteile von Kraftfahrzeugen. 14. Use of the method according to claim 12 or 13 for the production of electrically conductive housings, e.g. for household and electrical appliances or for components of motor vehicles.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2548657A1 (en) 2011-07-22 2013-01-23 International Automotive Components Group GmbH Coated plastic part and method of producing a coated plastic part
US10049784B2 (en) * 2015-10-07 2018-08-14 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Nanocomposite films with conducting and insulating surfaces
CN113306059A (en) * 2021-05-31 2021-08-27 四川大学 Terahertz modulation material with gradient modulation amplitude and preparation method thereof

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI459245B (en) * 2010-12-30 2014-11-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Touch pen
DE202011004899U1 (en) * 2011-04-05 2012-07-09 Peguform Gmbh Motor vehicle interior trim component made of plastic
DE102014202942A1 (en) * 2014-02-18 2015-08-20 Siemens Aktiengesellschaft Contacting arrangement with mutually movably mounted contact elements
EP3364423B1 (en) * 2017-02-16 2020-04-01 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Electric coating with a particle gradient, in particular for medical devices

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1469930A (en) 1974-10-11 1977-04-06 Atomic Energy Authority Uk Carbon filaments
EP0056004A2 (en) 1981-01-05 1982-07-14 Exxon Research And Engineering Company Production of carbon filaments in the presence of iron monoxide
WO1986003455A1 (en) 1984-12-06 1986-06-19 Hyperion Catalysis International, Inc. Carbon fibrils, method for producing same, and compositions containing same
US5643502A (en) * 1993-03-31 1997-07-01 Hyperion Catalysis International High strength conductive polymers containing carbon fibrils
US20040131841A1 (en) * 2002-11-29 2004-07-08 Atsushi Koide Conductive resin molded product having insulating skin and method for forming the same
WO2005014259A1 (en) 2003-08-06 2005-02-17 University Of Delaware Nanotube-reinforced polymer composites
DE10336473A1 (en) 2003-08-08 2005-03-03 Degussa Ag Molding composition and moldings used for dissipating electric charge, e.g. antistatic packaging, structural part in zone protected from explosion or electromagnetic screening, contains electroconductive cellulose fibers in polymer matrix
WO2006050903A2 (en) 2004-11-13 2006-05-18 Bayer Materialscience Ag Catalyst for producing carbon nanotubes by means of the decomposition of gaseous carbon compounds on a heterogeneous catalyst
WO2007093337A2 (en) 2006-02-16 2007-08-23 Bayer Materialscience Ag Process for continuously preparing catalysts

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007044031A1 (en) 2007-09-14 2009-03-19 Bayer Materialscience Ag Carbon nanotube powder, carbon nanotubes and methods of making same

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1469930A (en) 1974-10-11 1977-04-06 Atomic Energy Authority Uk Carbon filaments
EP0056004A2 (en) 1981-01-05 1982-07-14 Exxon Research And Engineering Company Production of carbon filaments in the presence of iron monoxide
WO1986003455A1 (en) 1984-12-06 1986-06-19 Hyperion Catalysis International, Inc. Carbon fibrils, method for producing same, and compositions containing same
EP0205556B1 (en) 1984-12-06 1995-05-10 Hyperion Catalysis International, Inc. Carbon fibrils, method for producing same, and compositions containing same
US5643502A (en) * 1993-03-31 1997-07-01 Hyperion Catalysis International High strength conductive polymers containing carbon fibrils
US20040131841A1 (en) * 2002-11-29 2004-07-08 Atsushi Koide Conductive resin molded product having insulating skin and method for forming the same
WO2005014259A1 (en) 2003-08-06 2005-02-17 University Of Delaware Nanotube-reinforced polymer composites
DE10336473A1 (en) 2003-08-08 2005-03-03 Degussa Ag Molding composition and moldings used for dissipating electric charge, e.g. antistatic packaging, structural part in zone protected from explosion or electromagnetic screening, contains electroconductive cellulose fibers in polymer matrix
WO2006050903A2 (en) 2004-11-13 2006-05-18 Bayer Materialscience Ag Catalyst for producing carbon nanotubes by means of the decomposition of gaseous carbon compounds on a heterogeneous catalyst
WO2007093337A2 (en) 2006-02-16 2007-08-23 Bayer Materialscience Ag Process for continuously preparing catalysts

Non-Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AUS LIJIMA, NATURE, vol. 354, 1991, pages 56 - 8
BACON ET AL., J. APPL. PHYS., vol. 34, 1960, pages 283 - 90
CARBON, vol. 14, 1976, pages 133
CARBON, vol. 34, 1996, pages 1301 - 3
HELLERICH; HARSCH; HAENLE: "Werkstoff-Führer Kunststoffe, 9. Auflage,", 2004, HANSER VERLAG
LAVIN ET AL., CARBON, vol. 40, 2002, pages 1123 - 30
OBWOHL LIJIMA, NATURE, vol. 354, 1991, pages 56 - 58
SCIENCE, vol. 263, 1994, pages 1744 - 7
VILLMOW ET AL: "Influence of injection molding parameters on the electrical resistivity of polycarbonate filled with multi-walled carbon nanotubes", COMPOSITES SCIENCE AND TECHNOLOGY, ELSEVIER, UK LNKD- DOI:10.1016/J.COMPSCITECH.2007.08.031, vol. 68, no. 3-4, 30 January 2008 (2008-01-30), pages 777 - 789, XP022441100, ISSN: 0266-3538 *
ZHOU ET AL., SCIENCE, vol. 263, 1994, pages 1744 - 47

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2548657A1 (en) 2011-07-22 2013-01-23 International Automotive Components Group GmbH Coated plastic part and method of producing a coated plastic part
US10049784B2 (en) * 2015-10-07 2018-08-14 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Nanocomposite films with conducting and insulating surfaces
CN113306059A (en) * 2021-05-31 2021-08-27 四川大学 Terahertz modulation material with gradient modulation amplitude and preparation method thereof

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