PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE60128150T2 27.12.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001370611
Titel ELEKTRISCH LEITFÄHIGE WÄRMEHÄRTENDE ZUSAMMENSETZUNG, HERSTELLUNGSVERFAHREN UND DARAUS GEWONNENE FORMKÖRPER
Anmelder General Electric Co., Schenectady, N.Y., US
Erfinder YEAGER, Gary William, Rexford, NY 12148, US;
CAVAZOS, Manuel, West Coxsackie, NY 12192, US;
GUO, Hua, Selkirk, NY 12158, US;
MERFELD, Glen David, New York 12211, US;
RUDE, John, New York 12019, US;
TEUTSCH, Erich Otto, Pittsfield, MA 01254, US;
ZARNOCH, Kenneth Paul, Scotia, NY 12302, US
Vertreter Luderschmidt, Schüler & Partner, 65189 Wiesbaden
DE-Aktenzeichen 60128150
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 14.12.2001
EP-Aktenzeichen 019962711
WO-Anmeldetag 14.12.2001
PCT-Aktenzeichen PCT/US01/48852
WO-Veröffentlichungsnummer 2002057365
WO-Veröffentlichungsdatum 25.07.2002
EP-Offenlegungsdatum 17.12.2003
EP date of grant 25.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.12.2007
IPC-Hauptklasse C08L 71/12(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse C08G 65/48(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   H01B 1/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Im Stand der Technik bekannte thermisch härtende Formzusammensetzungen sind allgemein thermisch härtende Harze, enthaltend anorganische Füller und/oder Fasern. Beim Erwärmen zeigen thermisch härtende Monomere anfänglich Viskositäten die gering genug sind, um Schmelzverarbeitung und Formen eines Gegenstandes aus der gefüllten Monomerzusammensetzung zu ermöglichen. Bei weiterer Erwärmung reagieren die thermisch härtenden Monomere und härten, um harte Harze mit hoher Steifheit zu bilden.

Obwohl leitfähige thermisch härtende Zusammensetzungen bekannt sind, ist ihre kommerzielle Anwendung eingeschränkt aufgrund von Nachteilen bei einer oder mehreren Eigenschaften, wie z.B. Härtungsgeschwindigkeit, Festigkeit, Steifheit, Wärmebeständigkeit, chemischer Beständigkeit und Leitfähigkeit.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG

Die oben beschriebenen Nachteile werden überwunden durch eine Zusammensetzung, aufweisend: einen funktionalisierten Polyarylenether, ein alkenylaromatisches Monomer, ein Acryloylmonomer und ein leitfähiges Mittel, wobei der funktionalisierte Polyarylenether ein verkappter Polyarylenether mit der Struktur Q(J-K)y ist, wobei Q der Rest eines einwertigen, zweiwertigen oder mehrwertigen Phenols ist, y 1 bis 100 ist, J Wiederholungseinheiten aufweist mit der Struktur

wobei R1-R4 jeweils unabhängig ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Halogen, primärem oder sekundärem C1-C12-Alkyl, C2-C12-Alkinyl, C2-C12-Alkinyl, C1-C12-Aminoalkyl, C1-C12-Hydroxyalkyl, Phenyl, C1-C12-Halogenalkyl, C1-C12-Hydrocarbonoxy und C2-C12-Halogenhydrocarbonoxy, wobei zumindest zwei Kohlenstoffatome die Halogen- und Sauerstoffatome trennen, m 1 bis etwa 200 ist und K eine Verkappungsgruppe ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
wobei R5 C1-C12-Alkyl ist, R6-R8 jeweils unabhängig ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, C1-C12-Alkyl, C2-C12-Alkenyl, C6-C18-Aryl, C7-C18 alkylsubstituiertem Aryl, C7-C18 arylsubstituiertem Alkyl, C2-C12-Alkoxycarbonyl, C7-C18-Aryloxycarbonyl, C8-C18 alkylsubstituiertem Aryloxycarbonyl, C8-C18 arylsubstituiertem Alkoxycarbonyl, Nitril, Formyl, Carboxylat, Imidat und Thiocarboxylat, R9-R13 jeweils unabhängig ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Halogen, C1-C12-Alkyl, Hydroxy und Amino und wobei Y eine zweiwertige Gruppe ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
wobei R14 und R15 jeweils unabhängig ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff und C1-C12-Alkyl.

Die Zusammensetzungen sind für eine Vielzahl von leitfähigen Gegenständen geeignet, einschließlich Komponenten für elektrochemische Zellen, wie z.B. bipolare Platten, die in Brennstoffzellen eingesetzt werden.

Andere Ausführungsformen, einschließlich eines Verfahrens zur Herstellung der Zusammensetzung, sind unten beschrieben.

EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Eine Ausführungsform ist eine leitfähige thermisch härtende Zusammensetzung, aufweisend einen funktionalisierten Polyarylenether, ein alkenylaromatisches Monomer, ein Acryloylmonomer und ein leitfähiges Mittel, wobei der funktionalisierte Polyarylenether ein verkappter Polyarylenether mit der Struktur Q(J-K)y ist, wobei Q der Rest eines einwertigen, zweiwertigen oder mehrwertigen Phenols ist, y 1 bis 100 ist, J Wiederholungseinheiten aufweist mit der Struktur

wobei R1-R4 jeweils unabhängig ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Halogen, primärem oder sekundärem C1-C12-Alkyl, C2-C12-Alkenyl, C2-C12-Alkinyl, C1-C12-Aminoalkyl, C1-C12-Hydroxyalkyl, Phenyl, C1-C12-Halogenalkyl, C1-C12-Hydrocarbonoxy und C2-C12-Halogenhydrocarbonoxy, wobei zumindest zwei Kohlenstoffatome die Halogen- und Sauerstoffatome trennen, m 1 bis etwa 200 ist und K eine Verkappungsgruppe ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
wobei R5 C1-C12-Alkyl ist, R6-R8 jeweils unabhängig ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, C1-C12-Alkyl, C2-C12-Alkenyl, C6-C18-Aryl, C7-C18 alkylsubstituiertem Aryl, C7-C18 arylsubstituiertem Alkyl, C2-C12-Alkoxycarbonyl, C7-C18-Aryloxycarbonyl, C8-C18 alkylsubstituiertem Aryloxycarbonyl, C8-C18 arylsubstituiertem Alkoxycarbonyl, Nitril, Formyl, Carboxylat, Imidat und Thiocarboxylat, R9-R13 jeweils unabhängig ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Halogen, C1-C12-Alkyl, Hydroxy und Amino und wobei Y eine zweiwertige Gruppe ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
wobei R14 und R15 jeweils unabhängig ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff und C1-C12-Alkyl.

Die vorliegenden Erfinder haben gefunden, dass diese Zusammensetzung eine hocherwünschte Kombination aus schneller Härtung, reduzierter Sauerstoffempfindlichkeit der Härtungsgeschwindigkeit, hoher Festigkeit, hoher Steifheit, hoher Wärmebeständigkeit, hoher Beständigkeit gegen Feuchtigkeitsabsorption und hoher Leitfähigkeit zur Verfügung stellt. Zumindest eine dieser Eigenschaften wird beeinträchtigt, wenn irgendeiner der Bestandteile weggelassen wird.

Die Zusammensetzung weist einen funktionalisierten Polyarylenether auf, der ein verkappter Polyarylenether oder ein ringfunktionalisierter Polyarylenether ist, von denen jeder unten definiert ist.

Der funktionalisierte Polyarylenether ist ein verkappter Polyarylenether. Ein verkappter Polyarylenether ist hier definiert als ein Polyarylenether, bei welchem zumindest 50%, vorzugsweise zumindest 75%, stärker bevorzugt zumindest 90%, noch stärker bevorzugt zumindest 95% und sogar noch stärker bevorzugt zumindest 99% der freien Hydroxylgruppen, die in dem korrespondierenden nicht verkappten Polyarylenether vorhanden sind, durch Reaktion mit einem Verkappungsmittel funktionalisiert wurden.

Der verkappte Polyarylenether wird dargestellt durch die Struktur Q(J-K)y wobei Q der Rest eines einwertigen, zweiwertigen oder mehrwertigen Phenols ist, vorzugsweise der Rest eines einwertigen oder zweiwertigen Phenols, stärker bevorzugt der Rest eines einwertigen Phenols, y 1 bis 100 ist, J Wiederholungseinheiten aufweist, welche die Struktur

haben, wobei m 1 bis etwa 200 ist, vorzugsweise 2 bis etwa 200, und R1-R4 jeweils unabhängig Wasserstoff, Halogen, primäres oder sekundäres C1-C12-Alkyl, C2-C12-Alkenyl, C2-C12-Alkinyl, C1-C12-Aminoalkyl, C1-C12-Hydroxyalkyl, Phenyl, C1-C12-Halogenalkyl, C1-C12-Hydrocarbonoxy, C2-C12-Halogenhydrocarbonoxy sind, wobei zumindest zwei Kohlenstoffatome die Halogen- und Sauerstoffatome voneinander trennen, oder Ähnliches, und K eine Verkappungsgruppe ist, hergestellt durch Reaktion einer phenolischen Hydroxylgruppe an dem Polyarylenether mit einem Verkappungsmittel. Die resultierende Verkappungsgruppe kann
oder Ähnliches sein, wobei R5 ein C1-C12-Alkyl oder Ähnliches ist, R6-R8 jeweils unabhängig Wasserstoff, C1-C12-Alkyl, C2-C12-Alkenyl, C6-C18-Aryl, C7-C18 alkylsubstituiertes Aryl, C7-C18 arylsubstituiertes Alkyl, C2-C12-Alkoxycarbonyl, C7-C18-Aryloxycarbonyl, C7-C18 alkylsubstituiertes Aryloxycarbonyl, C7-C18 arylsubstituiertes Alkoxycarbonyl, Nitril, Formyl, Carboxylat, Imidat, Thiocarboxylat oder Ähnliches sind, R9-R13 jeweils unabhängig Wasserstoff, Halogen, C1-C12-Alkyl, Hydroxy, Amino oder Ähnliches sind und wobei Y eine zweiwertige Gruppe ist, wie z.B.
oder Ähnliches, wobei R14 und R15 jeweils unabhängig Wasserstoff, C1-C12-Alkyl oder Ähnliches sind.

In einer Ausführungsform ist Q der Rest eines Phenols, einschließlich mehrwertigen Phenolen, und beinhaltet Reste der Struktur

wobei R1-R4 jeweils unabhängig Wasserstoff, Halogen, pirmäres oder sekundäres C1-C12-Alkyl, C1-C12-Alkenyl, C1-C12-Alkinyl, C1-C12-Aminoalkyl, C1-C12-Hydroxyalkyl, Phenyl, C1-C12-Halogenalkyl, C1-C12-Aminoalkyl, C1-C12-Hydrocarbonoxy, C1-C12-Halogenhydrocarbonoxy sind, wobei zumindest zwei Kohlenstoffatome die Halogen- und Sauerstoffatome trennen, oder Ähnliches, X Wasserstoff, C1-C12-Alkyl, C6-C18-Aryl, C7-C18 alkylsubstituiertes Aryl, C7-C18 arylsubstituiertes Alkyl oder jede der vorhergehenden Kohlenwasserstoffgruppen sein kann, die zumindest einen Substituenten enthält, wie z.B. Carbonsäure, Aldehyd, Alkohol, Aminoreste oder Ähnliches, X auch Schwefel, Sulfonyl, Sulfuryl, Sauerstoff oder eine andere solche Überbrückungsgruppe sein kann, die eine Wertigkeit von zwei oder mehr hat, um in verschiedenen Bis- oder höheren Polyphenolen zu resultieren, y und n jeweils unabhängig jeweils 1 bis 100 sind, vorzugsweise 1 bis 3 und stärker bevorzugt etwa 1 bis 2, in einer bevorzugten Ausführungsform ist y = n. Q kann auch ein Rest eines Diphenols sein, wie z.B. 2,2',6,6'-Tetramethyl-4,4'-diphenol.

In einer Ausführungsform wird der verkappte Polyarylenether durch Verkappen eines Polyarylenethers hergestellt, bestehend im Wesentlichen aus dem Polymerisationsprodukt von zumindest einem einwertigen Phenol mit der Struktur

wobei R1-R4 jeweils unabhängig Wasserstoff, Halogen, primäres oder sekundäres C1-C12-Alkyl, C2-C12-Alkenyl, C2-C12-Alkinyl, C1-C12-Aminoalkyl, C1-C12-Hydroxyalkyl, Phenyl, C1-C12-Halogenalkyl, C1-C12-Hydrocarbonoxy, C2-C12-Halogenhydrocarbonoxy sind, wobei zumindest zwei Kohlenstoffatome die Halogen- und Sauerstoffatome trennen, oder Ähnliches. Geeignete einwertige Phenole beinhalten solche, die in US-Patent Nr. 3 306 875 von Hay beschrieben sind, und hochbevorzugte einwertige Phenole beinhalten 2,6-Dimethylphenol und 2,3,6-Trimethylphenol. Der Polyarylenether kann ein Copolymer aus zumindest zwei einwertigen Phenolen sein, wie z.B. 2,6-Dimethylphenol und 2,3,6-Trimethylphenol.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der verkappte Polyarylenether zumindest eine Verkappungsgruppe mit der Struktur

auf, wobei R6-R8 jeweils unabhängig Wasserstoff, C1-C12-Alkyl, C2-C12-Alkenyl, C6-C18-Aryl, C7-C18 alkylsubstituiertes Aryl, C7-C18 arylsubstituiertes Alkyl, C2-C12-Alkoxycarbonyl, C7-C18-Aryloxycarbonyl, C7-C18 alkylsubstituiertes Aryloxycarbonyl, C7-C18 arylsubstituiertes Alkoxycarbonyl, Nitril, Formyl, Carboxylat, Imidat, Thiocarboxylat oder Ähnliches sind. Hochbevorzugte Verkappungsgruppen beinhalten Acrylat (R6 = R7 = R8 = Wasserstoff) und Methacrylat (R6 = Methyl, R7 = R8 = Wasserstoff).

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der verkappte Polyarylenether zumindest eine Verkappungsgruppe mit der Struktur

auf, wobei R5 C1-C12-Alkyl ist, vorzugsweise C1-C6-Alkyl, stärker bevorzugt Methyl, Ethyl oder Isopropyl. Die vorliegenden Erfinder haben überraschenderweise gefunden, dass die vorteilhaften Eigenschaften ihrer Erfindung sogar dann erreicht werden können, wenn dem verkappten Polyarylenether eine polymerisierbare Funktion, so wie z.B. eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung fehlt.

In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der verkappte Polyarylenether zumindest eine Verkappungsgruppe mit der Struktur

auf, wobei R9-R13 jeweils unabhängig Wasserstoff, Halogen, C1-C12-Alkyl, Hydroxy, Amino oder Ähnliches sind. Bevorzugte Verkappungsgruppen dieser Art beinhalten Salicylat (R9 = Hydroxy, R10-R13 = Wasserstoff).

In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der verkappte Polyarylenether zumindest eine Verkappungsgruppe mit der Struktur

auf, wobei A eine gesättigte oder ungesättigte zweiwertige C2-C12-Kohlenwasserstoffgruppe ist, so wie z.B. Ethylen, 1,2-Propylen, 1,3-Propylen, 2-Methyl-1,3-propylen, 2,2-Dimethyl-1,3-propylen, 1,2-Butylen, 1,3-Butylen, 1,4-Butylen, 2-Methyl-1,4-butylen, 2,2-Dimethyl-1,4-butylen, 2,3-Dimethyl-1,4-butylen, Vinylen (-CH=CH-), 1,2-Phenylen und Ähnliches. Diese verkappten Polyarylenetherharze können bequem hergestellt werden, z.B. durch Reaktion eines nicht verkappten Polyarylenethers mit einem cyclischen Anhydridverkappungsmittel. Solche cyclischen Anhydridverkappungsmittel beinhalten z.B. Maleinsäureanhydrid, Succinsäureanhydrid, Glutarsäureanhydrid, Adipinsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid und Ähnliches.

Es besteht keine besondere Einschränkung für das Verfahren, durch welches der verkappte Polyarylenether hergestellt wird. Der verkappte Polyarylenether kann durch die Reaktion eines nicht verkappten Polyarylenethers mit einem Verkappungsmittel hergestellt werden. Verkappungsmittel beinhalten Verbindungen, die in der Literatur dafür bekannt sind, dass sie mit phenolischen Gruppen reagieren. Solche Verbindungen beinhalten sowohl Monomere als auch Polymere, enthaltend z.B. Anhydrid-, Säurechlorid-, Epoxy-, Carbonat-, Ester-, Isocyanat-, Cyanatester- oder Alkylhalogenidreste. Verkappungsmittel sind nicht auf organische Verbindungen eingeschränkt, z.B. sind Verkappungsmittel auf Phosphor- und Schwefelbasis ebenfalls enthalten. Beispiele für Verkappungsmittel beinhalten z.B. Essigsäureanhydrid, Bernsteinsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid, Salicylsäureanhydrid, Polyester, aufweisend Salicylateinheiten, Homopolyester aus Salicylsäure, Acrylsäureanhydrid, Methacrylsäureanhydrid, Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat, Acetylchlorid, Benzoylchlorid, Diphenylcarbonate, wie z.B. Di(4-nitrophenyl)carbonat, Acryloylester, Methacryloylester, Acetylester, Phenylisocyanat, 3-Isopropenyl-alpha,alpha-dimethylphenylisocyanat, Cyanatobenzol, 2,2-Bis(4-cyanatophenyl)propan, 3-(alpha-Chlormethyl)styrol, 4-(alpha-Chlormethyl)styrol, Allylbromid und Ähnliches, Carbonat und substituierte Derivate davon, sowie Mischungen davon. Diese und andere Verfahren zur Bildung von verkappten Polyarylenethern werden z.B. in US-Patent Nrn. 3 375 228 von Holoch et al., 4 148 843 von Goossens, 4 562 243, 4 663 402, 4 665 137 und 5 091 480 von Percec et al., 5 071 922, 5 079 268, 5 304 600 und 5 310 820 von Nelissen et al., 5 338 796 von Vianello et al. und Europäisches Patent Nr. 261 574 B1 von Peters et al. beschrieben.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann der verkappte Polyarylenether durch Reaktion eines nicht verkappten Polyarylenethers mit einem Anhydrid in einem alkenylaromatischem Monomer als Lösungsmittel verkappt werden. Dieser Ansatz hat den Vorteil des Erzeugens des verkappten Polyarylenethers in einer Form, die sofort mit anderen Bestandteilen vermischt werden kann, um eine härtbare Zusammensetzung zu bilden. Bei Verwendung dieses Verfahrens ist keine Isolierung des verkappten Polyarylenethers oder Entfernung von unerwünschten Lösungsmitteln oder Reagenzien erforderlich.

Ein Verkappungskatalysator kann in der Reaktion eines nicht verkappten Polyarylenethers mit einem Anhydrid eingesetzt werden. Beispiele für solche Verbindungen beinhalten solche, die im Stand der Technik dafür bekannt sind, dass sie dazu fähig sind, Kondensation von Phenolen mit den oben beschriebenen Verkappungsmitteln zu katalysieren. Geeignete Materialien sind basische Verbindungen, einschließlich z.B. basische Hydroxidsalzverbindungen, wie z.B. Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Tetraalkylammoniumhydroxide und Ähnliches, tertiäre Alkylamine, wie z.B. Tributylamin, Triethylamin, Dimethylbenzylamin, Dimethylbutylamin und Ähnliches, tertiäre gemischte Alkyl-Arylamine und substituierte Derivate davon, wie z.B. N,N-Dimethylanilin, heterocyclische Amine, wie z.B. Imidazole, Pyridine und substituierte Derivate davon, wie z.B. 2-Methylimidazol, 2-Vinylimidazol, 4-(Dimethylamino)pyridin, 4-(1-Pyrrolino)pyridin, 4-(1-Piperidino)pyridin, 2-Vinylpyridin, 3-Vinylpyridin, 4-Vinylpyridin und Ähnliches. Ebenfalls geeignet sind organmetallische Salze, so wie z.B. Zinn- und Zink-Salze, die dafür bekannt sind, die Kondensation von z.B. Isocyanaten oder Cyanatestern mit Phenolen zu katalysieren. Die diesbezüglich geeigneten organometallischen Salze sind im Stand der Technik aus einer Vielzahl von Veröffentlichungen und Patenten, die dem Fachmann wohl bekannt sind, bekannt.

Der funktionalisierte Polyarylenether kann ein ringfunktionalisierter Polyarylenether sein. Ein ringfunktionalisierter Polyarylenether ist hier als ein Polyarylenether definiert, der Wiederholungseinheiten der Formel

aufweist, wobei jedes L1-L4 unabhängig Wasserstoff, eine Alkenylgruppe oder eine Alkinylgruppe ist, wobei die Alkenylgruppe dargestellt wird durch
wobei L5-L7 unabhängig Wasserstoff oder Methyl sind und a eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, wobei die Alkinylgruppe dargestellt wird durch
wobei L8 Wasserstoff, Methyl oder Ethyl ist und b eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist und wobei etwa 0,02 Mol-% bis etwa 25 Mol-% der gesamten L1-L4-Substituenten in dem ringfunktionalisierten Polyarylenether Alkenyl- und/oder Alkinylgruppen sind. Innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, zumindest etwa 0,1 Mol-%, stärker bevorzugt zumindest etwa 0,5 Mol-% Alkenyl- und/oder Alkinylgruppen zu haben. Ebenfalls innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, bis zu etwa 15 Mol-%, stärker bevorzugt bis zu etwa 10 Mol-% Alkenyl- und/oder Alkinylgruppen zu haben.

Der ringfunktionalisierte Polyarylenether kann gemäß bekannten Verfahren hergestellt werden. Zum Beispiel kann ein nicht funktionalisierter Polyarylenether, wie z.B. Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylenether), mit einem Reagenz metallisiert werden, wie z.B. n-Butyllithium, und anschließend mit einem Alkenylhalogenid, wie z.B. Allylbromid, und/oder einem Alkinylhalogenid, wie z.B. Propargylbromid, zur Reaktion gebracht werden. Dieses und andere Verfahren zur Herstellung von ringfunktionalisierten Polyarylenetherharzen sind z.B. in US-Patent Nr. 4 923 932 von Katayose et al. beschrieben.

Man wird verstehen, dass die hier als „nicht verkappt" oder „nicht funktionalisiert" beschriebenen Polyarylenether Wiederholungseinheiten der Formel

aufweisen, wobei für jede Struktureinheit jedes Z1 unabhängig Wasserstoff, Halogen, primäres oder sekundäres C1-C12-Alkyl, C1-C12-Aminoalkyl, C1-C12-Hydroxyalkyl, Phenyl, C1-C12-Halogenalkyl, C1-C12-Hydrocarbonoxy, C1-C12-Halogenhydrocarbonoxy ist, wobei zumindest zwei Kohlenstoffatome die Halogen- und Sauerstoffatome trennen, oder Ähnliches, und jedes Z2 unabhängig Halogen, primäres oder sekundäres C1-C12-Alkyl, C1-C12-Aminoalkyl, C1-C12-Hydroxyalkyl, Phenyl, C1-C12-Halogenalkyl, C1-C12-Hydrocarbonoxy, C1-C12-Halogenhydrocarbonoxy ist, wobei zumindest zwei Kohlenstoffatome die Halogen- und Sauerstoffatome trennen, oder Ähnliches. Vorzugsweise ist jedes Z1 C1-C4-Alkyl und jedes Z2 ist Wasserstoff oder Methyl.

Es gibt keine besondere Einschränkung für das Molekulargewicht oder die intrinsische Viskosität des funktionalisierten Polyarylenethers. In einer Ausführungsform kann die Zusammensetzung einen funktionalisierten Polyarylenether aufweisen, der ein zahlenmittleres Molekulargewicht von bis zu etwa 10.000 Atommasseneinheiten (AMU), vorzugsweise bis zu etwa 5.000 AMU, stärker bevorzugt bis zu etwa 3.000 AMU hat. Ein solcher funktionalisierter Polyarylenether kann geeignet sein bei der Herstellung und der Verarbeitung der Zusammensetzung, indem seine Viskosität reduziert wird. In einer weiteren Ausführungsform kann die Zusammensetzung einen funktionalisierten Polyarylenether mit einer intrinsischen Viskosität von etwa 0,15 bis etwa 0,30 Dezilitern pro Gramm (dl/g), vorzugsweise etwa 0,20 bis etwa 0,30 dl/g, gemessen in Chloroform bei 25°C, aufweisen. Allgemein wird die intrinsische Viskosität eines funktionalisierten Polyarylenethers insignifikant von der intrinsischen Viskosität des korrespondierenden nicht funktionalisierten Polyarylenethers abweichen. Insbesondere ist die intrinsische Viskosität eines funktionalisierten Polyarylenethers allgemein innerhalb von 10% derjenigen des nicht funktionalisierten Polyarylenethers. Diese intrinsischen Viskositäten können ungefähr zu zahlenmittleren Molekulargewichten von etwa 5.000 bis etwa 25.000 AMU korrespondieren. Innerhalb dieses Bereiches kann ein zahlenmittleres Molekulargewicht von zumindest etwa 8.000 AMU bevorzugt sein und ein zahlenmittleres Molekulargewicht von zumindest etwa 10.000 AMU kann stärker bevorzugt sein. Ebenfalls innerhalb dieses Bereiches kann ein zahlenmittleres Molekulargewicht von bis zu etwa 20.000 AMU bevorzugt sein. Ein solcher funktionalisierter Polyarylenether kann die Zusammensetzung mit einer erwünschten Balance aus Festigkeit und Verarbeitbarkeit ausstatten. Es wird ausdrücklich in Erwägung gezogen, Elends aus zumindest zwei funktionalisierten Polyarylenethern mit verschiedenen Molekulargewichten und intrinsischen Viskositäten einzusetzen.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der funktionalisierte Polyarylenether im Wesentlichen frei von Aminosubstituenten, einschließlich Alkylamino- und Dialkylaminosubstituenten, wobei im Wesentlichen frei bedeutet, dass der funktionalisierte Polyarylenether weniger als etwa 300 Mikrogramm, vorzugsweise weniger als etwa 100 Mikrogramm atomaren Stickstoff pro Gramm funktionalisiertem Polyarylenether enthält. Obwohl viele Polyarylenether durch Verfahren hergestellt werden, die in dem Einbringen von Aminosubstituenten resultieren, haben die vorliegenden Erfinder gefunden, dass thermische Härtungsgeschwindigkeiten erhöht werden, wenn der funktionalisierte Polyarylenether im Wesentlichen frei von Aminosubstituenten ist. Polyarylenether, die im Wesentlichen frei von Aminosubstituenten sind, können direkt synthetisiert werden oder durch Erwärmen von aminosubstituierten Polyarylenethern auf zumindest etwa 200°C erzeugt werden. Alternativ kann erwünscht sein, wenn der funktionalisierte Polyarylenether Aminosubstituenten enthält, die Zusammensetzung bei einer Temperatur von weniger als etwa 200°C zu härten.

Die Zusammensetzung kann einen Elend aus zumindest zwei funktionalisierten Polyarylenethern aufweisen. Solche Elends können hergestellt werden aus individuell hergestellten und isoliert funktionalisierten Polyarylenethern. Alternativ können solche Elends hergestellt werden, indem ein einzelner Polyarylenether mit zumindest zwei Funktionalisierungsmitteln zur Reaktion gebracht wird. Zum Beispiel kann ein Polyarylenether mit zwei Verkappungsmitteln zur Reaktion gebracht werden, oder ein Polyarylenether kann metallisiert und mit zwei ungesättigten Alkylierungsmitteln zur Reaktion gebracht werden. In einer weiteren Alternative kann eine Mischung aus zumindest zwei Polyarylenetherharzen mit einem einzelnen Funktionalisierungsmittel zur Reaktion gebracht werden.

Die Zusammensetzung kann den funktionalisierten Polyarylenether in einer Menge von etwa 1 Gewichtsteil bis etwa 70 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Gesamtmenge des funktionalisierten Polyarylenethers, des alkenylaromatischen Monomeren und des Acryloylmonomeren aufweisen. Innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, eine Menge an funktionalisiertem Polyarylenether von zumindest etwa 10 Gewichtsteilen, stärker bevorzugt zumindest etwa 15 Gewichtsteilen zu verwenden. Ebenfalls innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, eine Menge an funktionalisiertem Polyarylenether von bis zu etwa 50 Gewichtsteilen, stärker bevorzugt bis zu etwa 40 Gewichtsteilen zu verwenden.

Die Zusammensetzung weist weiterhin ein alkenylaromatisches Monomer auf. Das alkenylaromatische Monomer kann die Struktur

haben, wobei jedes R16 unabhängig Wasserstoff, C1-C12-Alkyl, C2-C12-Alkenyl, C2-C12-Alkinyl, C6-C18-Aryl oder Ähnliches ist, jedes R17 unabhängig Wasserstoff, C1-C12-Alkyl, C1-C12-Alkoxyl, C6-C18-Aryl oder Ähnliches ist, p 1 bis 4 ist und q 0 bis 5 ist. Wenn p = 1 wird das alkenylaromatische Monomer ein monofunktionelles alkenylaromatisches Monomer genannt, wenn p = 2-4 wird das alkenylaromatische Monomer ein polyfunktionelles alkenylaromatisches Monomer genannt. Geeignete alkenylaromatische Monomere beinhalten Styrol, alpha-Methylstyrol, alpha-Ethylstyrol, alpha-Isopropylstyrol, alpha-tertiär-Butylstyrol, alpha-Phenylstyrol und Ähnliches, halogenierte Styrole, wie z.B. Chlorstyrol, Dichlorstyrol, Trichlorstyrol, Bromstyrol, Dibromstyrol, Tribromstyrol, Fluorstyrol, Difluorstyrol, Trifluorstyrol, Tetrafluorstyrol, Pentafluorstyrol und Ähnliches, halogenierte Alkylstyrole, wie z.B. Chlormethylstyrol und Ähnliches, Alkoxystyrole, wie z.B. Methoxystyrol, Ethoxystyrol und Ähnliches, polyfunktionelle alkenylaromatische Monomere, wie z.B. 1,2-Divinylbenzol, 1,3-Divinylbenzol, 1,4-Divinylbenzol, Trivinylbenzole, 1,3-Diisopropenylbenzol, 1,4-Diisopropenylbenzol und Ähnliches, sowie Mischungen aus zumindest einem der vorhergehenden alkenylaromatischen Monomere. In den vorhergehenden substituierten Styrolen, für welche keine Substituentenposition spezifiziert ist, können die Substituenten jede freie Position an dem aromatischen Ring einnehmen.

Bevorzugte alkenylaromatische Monomere beinhalten Styrol, alpha-Methylstyrol, 2-Methylstyrol, 3-Methylstyrol, 4-Methylstyrol, 2-t-Butylstyrol, 3-t-Butylstyrol, 4-t-Butylstyrol, 1,3-Divinylbenzol, 1,4-Divinylbenzol, 1,3-Diisopropenylbenzol, 1,4-Diisopropenylbenzol und Ähnliches, sowie Mischungen, aufweisend zumindest eines der vorhergehenden alkenylaromatischen Monomere. Bevorzugte alkenylaromatische Monomere beinhalten weiterhin Styrole mit von 1-5 Halogensubstituenten am aromatischen Ring und Mischungen, aufweisend zumindest ein solches halogeniertes Styrol.

Die Zusammensetzung kann das alkenylaromatische Monomer in einer Menge von etwa 30 bis etwa 98 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile der Gesamtmenge des funktionalisierten Polyarylenethers, des alkenylaromatischen Monomeren und des Acryloylmonomeren aufweisen. Innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, eine Menge an alkenylaromatischem Monomer von zumindest etwa 40 Gewichtsteilen, stärker bevorzugt zumindest etwa 50 Gewichtsteilen zu verwenden. Ebenfalls innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, eine Menge an alkenylaromatischem Monomer von bis zu etwa 90 Gewichtsteilen, stärker bevorzugt bis zu etwa 80 Gewichtsteilen, noch stärker bevorzugt bis zu etwa 70 Gewichtsteilen zu verwenden.

Die Zusammensetzung weist weiterhin ein Acryloylmonomer auf. Das Acryloylmonomer weist zumindest eine Acryloyleinheit mit der Struktur

auf, wobei R18 und R19 jeweils unabhängig Wasserstoff, C1-C12-Alkyl oder Ähnliches sind, und wobei R18 und R19 sich entweder cis oder trans bezüglich der Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung befinden können. Vorzugsweise sind R18 und R19 jeweils unabhängig Wasserstoff oder Methyl. In einer Ausführungsform weist das Acryloylmonomer zumindest zwei Acryloyleinheiten auf, welche die oben angegebene Struktur haben, und wird ein polyfunktionelles Acryloylmonomer genannt. In einer weiteren Ausführungsform weist das Acryloylmonomer zumindest drei Acryloyleinheiten mit der oben angegebenen Struktur auf.

In einer Ausführungsform weist das Acryloylmonomer zumindest eine Acryloyleinheit mit der Struktur

auf, wobei R20-R22 jeweils unabhängig Wasserstoff, C1-C12-Alkyl, C2-C12-Alkenyl, C8-C18-Aryl, C7-C18 alkylsubstituiertes Aryl, C7-C18 arylsubstituiertes Alkyl, C2-C12-Alkoxycarbonyl, C7-C18-Aryloxycarbonyl, C8-C18 alkylsubstituiertes Aryloxycarbonyl, C8-C18 arylsubstituiertes Alkoxycarbonyl, Nitril, Formyl, Carboxylat, Imidat, Thiocarboxylat oder Ähnliches sind. Vorzugsweise sind R20-R22 jeweils unabhängig Wasserstoff oder Methyl. In einer Ausführungsform weist das Acryloylmonomer zumindest zwei Acryloyleinheiten mit der oben angegebenen Struktur auf. In einer weiteren Ausführungsform weist das Acryloylmonomer zumindest drei Acryloyleinheiten mit der oben angegebenen Struktur auf.

Geeignete Acryloylmonomere beinhalten z.B. Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, Isopropyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat, Isobutyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 3-Hydroxypropyl(meth)acrylat, Hydroxybutyl(meth)acrylat, Glycidyl(meth)acrylat, 2,2-Dimethyl-3-hydroxypropyl-2,2-dimethyl-3-hydroxypropenoat, Isobornyl(meth)acrylat, Tetrahydrofurfuryl(meth)acrylat, 3,4-Epoxycyclohexylmethyl(meth)acrylat und Ähnliches, halogenierte (Meth)acrylate, wie z.B. Pentabrombenzyl(meth)acrylat und Ähnliches, sowie Acrylsäure- oder Methacrylsäureamide, wie z.B. (Meth)acrylamid, Diaceton(meth)acrylamid, N-(2-Hydroxyethyl)(meth)acrylamid, N-Methyl(meth)acrylamid, N-Ethyl(meth)acrylamid, N,N-Dimethyl(meth)acrylamid, N,N-Dimethylaminopropyl(meth)acrylamid, N,N-Dimethylaminopropyl(meth)acrylamid, N,N-Dimethylaminoethyl(meth)acrylamid und Ähnliches, sowie Mischungen, aufweisend zumindest eines der vorhergehenden Acryloylmonomere. Man wird verstehen, dass die Vorsilbe (Meth)acryl- sowohl Acryl- als auch Methacryl- bedeutet.

Geeignete Acryloylmonomere können weiterhin vinylfunktionalisierte Anhydride enthalten, wie z.B. Maleinsäureanhydrid, und Epoxyacrylate, wie z.B. die Epoxyacrylat, verkauft von Sartomer Company unter den Markennamen CN 120 AC 16 und CN 118, epoxidiertes Sojabohnenöl-Acrylat CN 111, Epoxyacrylat CN 104, Epoxyacrylat CN 120, niedrigviskoses Epoxyacrylat CN 121, Epoxyacrylat CN 124, modifiziertes Epoxyacrylat CN 136, modifiziertes Epoxyacrylat CN 115, modifiziertes Epoxyacrylat CN 116, modifiziertes Epoxyacrylat CN 117, modifiziertes Epoxyacrylat CN 119, aminmodifiziertes Epoxyacrylat CN 2100, fettsäuremodifiziertes Epoxyacrylat CN 2101, Epoxyacrylat CN 104 B80, Epoxyacrylat CN 120 B60, Epoxyacrylat CN 120 B80, Epoxyacrylat CN 120 M50, Epoxyacrylat CN 104 A80, Epoxyacrylat CN 120 A60, Epoxyacrylat CN 120 A75, Epoxyacrylat CN 120 C60, Epoxyacrylat CN 120 C80, Epoxyacrylat CN 120 E50, Epoxyacrylat CN 120 D80, Epoxyacrylat mit Styrol CN 120 S80, Epoxy-Novolak-Acrylat CN 112 C60, Epoxymethacrylat CN 151 und Ähnliches.

Geeignete Acryloylmonomere können weiterhin (Meth)acrylsäure, Crotonsäure, Itaconsäure, Maleinsäure, Fumarsäure und Ähnliches enthalten, Monoester zwischen einem Polyetherpolyol (z.B. Polyethylenglykol, Polypropylenglykol oder Polybutylenglykol) und einer ungesättigten Carbonsäure (z.B. (Meth)acrylsäure), Monoether zwischen einem Polyetherpolyol (z.B. Polyethylenglykol, Polypropylenglykol oder Polybutylenglykol) und einem Hydroxylgruppen enthaltenden ungesättigten Monomer (z.B. 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat), Addukte zwischen einer alpha,beta-ungesättigten Carbonsäure und einer Monoepoxyverbindung (z.B. CARDURA® E10 von Shell Japan Ltd.) oder einem alpha-Olefinepoxid, Addukte zwischen Glycidyl(meth)acrylat und einer einbasigen Säure (z.B. Essigsäure, Propionsäure, p-t-Butylbenzoesäure oder einer Fettsäure), Monoester oder Diester zwischen einer Säureanhydridgruppe enthaltenden ungesättigten Verbindung (z.B. Maleinsäureanhydrid oder Itaconsäureanhydrid) und einem Glykol (z.B. Ethylenglykol, 1,6-Hexandiol oder Neopentylglykol), Hydroxyalkylvinylether, wie z.B. Hydroxyethylvinylether und Ähliches, Chlor- und Hydroxylgruppen enthaltende Monomere, wie z.B. 3-Chlor-2-hydroxypropyl(meth)acrylat und Ähnliches, C2-C18-Alkoxyalkylester von (Meth)acrylsäure, wie z.B. Methoxybutyl(meth)acrylat, Ethoxybutyl(meth)acrylat und Ähnliches, Kohlenwasserstoffring enthaltende Acrylatmonomere, wie z.B. Phenyl(meth)acrylat, Phenylethyl(meth)acrylat, Phenylpropyl(meth)acrylat, Benzyl(meth)acrylat, Phenoxyethyl(meth)acrylat, Cyclohexyl(meth)acrylat, 2-Acryloyloxyethylhydrogenphthalat, 2-Acryloyloxypropylhyrogenphthalat, 2-Acryloyloxypropylhexahydrogenphthalat, 2-Acryloyloxypropyltetrahydrogenphthalat, einen Ester zwischen p-t-Butylbenzoesäure und Hydroxyethyl(meth)acrylat, Dicyclopentyl(meth)acrylat und Ähnliches, sowie Mischungen, aufweisend zumindest eines der vorhergehenden Acryloylmonomere.

Andere geeignete Acryloylmonomere beinhalten z.B. alkoxyliertes Nonylphenolacrylat, alkoxyliertes Tetrahydrofurfurylacrylat, Allylmethacrylat, Caprolactonacrylat, 2-(2-Ethoxyethoxy)ethylacrylat, (ethoxyliertes) 2-Hydroxyethylmethacrylat, (ethoxyliertes) 5-Hydroxyethylmethacrylat, (ethoxyliertes) 10-Hydroxyethylmethacrylat, (ethoxyliertes) 4-Nonylphenolacrylat, (ethoxyliertes) 4-Nonylphenolmethacrylat, Glycidylmethacrylat, Isobornylacrylat, Isobornylmethacrylat, Isodecylacrylat, Isodecylmethacrylat, Isooctylacrylat, Laurylacrylat, Laurylmethacrylat, Methoxypolyethylenglykolmonomethacrylat (zahlenmittleres Molekulargewicht Mn des PEG-Teils = 350 g/mol), Methoxypolyethylenglykolmonomethacrylat (Mn des PEG-Teils = 550 g/mol), 2-Phenoxyethylacrylat, 2-Phenoxyethylmethacrylat, Polypropylenglykolmonomethacrylat, propoxyliertes 2-Allylmethacrylat, Stearylacrylat, Stearylmethacrylat, Tetrahydrofurfurylacrylat, Tetrahydrofurfurylmethacrylat, Tridecylacrylat, Tridecylmethacrylate und Ähnliches, sowie Mischungen, aufweisend zumindest eines der vorhergehenden Acryloylmonomere.

Geeignete Acryloylmonomere können weiterhin z.B. ungesättigte Polyesterharze enthalten, die das Polykondensationsreaktionsprodukt von einem oder mehreren zweiwertigen Alkoholen und einer oder mehreren ethylenisch ungesättigten Polycarbonsäuren sind. Mit Polycarbonsäure sind Polycarbon- oder Dicarbonsäuren oder -anhydride, Polycarbon- oder Dicarbonsäurehalogenide und Polycarbon- oder Dicarbonsäureester gemeint. Zum Beispiel können geeignete ungesättigte Polycarbonsäuren und die korrespondierenden Anhydride und die Säurehalogenide, die polymerisierbare Kohlenstoff-zu-Kohlenstoff-Doppelbindungen enthalten, Maleinsäureanhydrid, Maleinsäure und Fumarsäure einschließen. Ein kleinerer Anteil der ungesättigten Säure, bis zu etwa 40 Mol-%, kann durch Dicarbonsäure oder Polycarbonsäure ersetzt werden, die keine polymerisierbare Kohlenstoff-zu-Kohlenstoff-Bindung enthält. Beispiele davon beinhalten die Säuren (und korrespondierende Anhydride und Säurehalogenide): Orthophthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Succinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Methylsuccinsäure und Ähnliches. Zweiwertige Alkohole, die bei der Herstellung der Polyester geeignet sind, beinhalten z.B. 1,2-Propandiol (hier im Folgenden als Propylenglykol bezeichnet), Dipropylenglykol, Diethylenglykol, 1,3-Butandiol, Ethylenglykol, Glycerin und Ähnliches. Beispiele für geeignete ungesättigte Polyester sind die Polykondensationsprodukte von (1) Propylenglykol und Malein- und/oder Fumarsäuren, (2) 1,3-Butandiol und Malein- und/oder Fumarsäuren, (3) Kombinationen aus Ethylen- und Propylenglykolen (ungefährt 50 Mol-% oder weniger Ethylenglykol) und Malein- und/oder Fumarsäuren, (4) Propylenglykol, Malein- und/oder Fumarsäuren und Dicyclopentadien, reagiert mit Wasser, und Ähnliches, sowie Mischungen, aufweisend zumindest eines der vorhergehenden Acryloylmonomere. Zusätzlich zu den oben beschriebenen Polyestern, können Dicyclopentadien modifizierte ungesättigte Polyesterharze, wie z.B. solche, die in US-Patent Nr. 3 883 612 von Pratt et al. beschrieben sind, verwendet werden. Das Molekulargewicht des polymerisierbaren ungesättigten Polyesters kann über einen beachtlichen Bereich variieren, üblicherweise geeignete Polyester haben jedoch ein zahlenmittleres Molekulargewicht von etwa 300 AMU bis etwa 5.000 AMU und stärker bevorzugt etwa 500 AMU bis etwa 5.000 AMU.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Acryloylmonomer Verbindungen enthalten, die mehr als eine Acrylateinheit pro Molekül haben. Anschauliche Beispiele beinhalten Verbindungen, die durch Kondensation einer Acryl- oder Methacrylsäure mit einem Di-Epoxid, wie z.B. Bisphenol-A-diglycidylether, Butandioldiglycidylether oder Neopenylenglykoldimethacrylat hergestellt wurden. Spezifische Beispiele beinhalten 1,4-Butandioldiglycidyletherdi(meth)acrylat, Bisphenol-A-diglycidyletherdimethacrylat und Neopentylglykoldiglycidyletherdi(meth)acrylat und Ähnliches. Ebenfalls als Acryloylmonomere enthalten sind die Kondensate von reaktiven Acrylat- oder Methacrylatverbindungen mit Alkoholen oder Aminen, um die resultierenden polyfunktionellen Acrylate oder polyfunktionellen Acrylamide zu bilden. Beispiele beinhalten N,N-Bis(2-hydroxyethyl)(meth)acrylamid, Methylenbis((meth)acrylamid), 1,6-Hexamethylenbis((meth)acrylamid), Diethylentriamintris((meth)acrylamid), Bis(gamma-((meth)acrylamid)propoxy)ethan, Beta(meth)acrylamid, Ethylacrylat, Ethylenglykoldi(meth)acrylat, Diethylenglykoldi(meth)acrylat, Tetraethylenglykoldi(meth)acrylat, Glycerindi(meth)acrylat, Glycerintri(meth)acrylat, 1,3-Propylenglykoldi(meth)acrylat, Dipropylenglykoldi(meth)acrylat, 1,4-Butandioldi(meth)acrylat, 1,2,4-Butantrioltri(meth)acrylat, 1,6-Hexandioldi(meth)acrylat, 1,4-Cyclohexandioldi(meth)acrylat, 1,4-Benzoldioldi(meth)acrylat, Pentaerythrittetra(meth)acrylat, 1,5-Pentandioldi(meth)acrylat, Trimethylolpropandi(meth)acrylat, Trimethylolpropantri(meth)acrylat, 1,3,5-Triacryloylhexahydro-1,3,5-triazin, 2,2-Bis(4-(2-(meth)acryloxyethoxy)phenyl)propan, 2,2-Bis(4-(2-(meth)acryloxyethoxy)-3,5-dibromphenyl)propan, 2,2-Bis((4-(meth)acryloxy)phenyl)propan, 2,2-Bis((4-(meth)acryloxy)-3,5-dibromphenyl)propan und Ähnliches, sowie Mischungen, aufweisend zumindest eines der vorhergehenden Acryloylmonomere.

Zusätzlich zu den oben beschriebenen Acryloylmonomeren können die Acryloylmonomere alkoxylierte difunktionelle Monomere enthalten, wie z.B. alkoxyliertes Diacrylat (verkauft als CD 802 von Sartomer Co.), alkoxyliertes aliphatisches Diacrylat, alkoxyliertes Cyclohexandimethanoldiacrylat, alkoxyliertes Cyclohexandimethanoldiacrylat, alkoxyliertes Cyclohexandimethanoldiacrylat, alkoxyliertes Hexandioldiacrylat, alkoxyliertes Hexandioldiacrylat, alkoxyliertes Hexandioldiacrylat, 1,4-Butandioldiacrylat, 1,4-Butandioldimethacrylat, 1,3-Butylenglykoldiacrylat, 1,3-Butylenglykoldimethacrylat, Cyclohexandimethanoldiacrylat, Cyclohexandimethanoldimethacrylat, Diethylenglykoldiacrylat, Diethylenglykoldimethacrylat, Dipropylenglykoldiacrylat, (3-ethoxyliertes) Bisphenol-A-diacrylat (man wird verstehen, dass die Zahl, die der Bezeichnung ethoxyliert voransteht, eine mittlere Zahl an Ethoxygruppen in den ethoxylierten Ketten betrifft, die an jeden Sauerstoff von Bisphenol A angeheftet sind), (4-ethoxyliertes) Bisphenol-A-diacrylat, (10-ethoxyliertes) Bisphenol-A-diacrylat, (30-ethoxyliertes) Bisphenol-A-diacrylat, (2-ethoxyliertes) Bisphenol-A-dimethacrylat, (4-ethoxyliertes) Bisphenol-A-dimethacrylat, (6-ethoxyliertes) Bisphenol-A-diacrylat, (8-ethoxyliertes) Bisphenol-A-diacrylat, (10-ethoxyliertes) Bisphenol-A-dimethacrylat, (30-ethoxyliertes) Bisphenol-A-dimethacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat, 1,6-Hexandioldi(meth)acrylat, Neopentylglykoldi(meth)acrylat, Polyethylenglykol-(Mn = 200-600) di(meth)acrylat, Tetraethylenglykoldi(meth)acrylat, Triethylenglykoldi(meth)acrylat, Tripropylenglykoldi(meth)acrylat und Ähnliches, alkoxylierte trifunktionelle Monomere, wie z.B. hoch (5,5 propoxyliertes) Glyceryltri(meth)acrylat, (3-ethoxyliertes) Trimethylolpropantri(meth)acrylat, (6-ethoxyliertes) Trimethylolpropantri(meth)acrylat, (15-ethoxyliertes) Trimethylolpropantri(meth)acrylat, (9-ethoxyliertes) Trimethylolpropantri(meth)acrylat, (20-ethoxyliertes) Trimethylolpropantri(meth)acrylat, Pentaerythrittri(meth)acrylat, (3-propoxyliertes) Glyceryltri(meth)acrylat, (3-propoxyliertes) Trimethylolpropantri(meth)acrylat, (6-propoxyliertes) Trimethylolpropantri(meth)acrylat, festes Tris(2-hydroxyethyl)isocyanurattri(meth)acrylat, flüssiges Tris(2-hydroxyethyl)isocyanurattri(meth)acrylat und Ähnliches, sowie tetrafunktionelle und pentafunktionelle Monomere, wie z.B. Dipentaerythritpenta(meth)acrylat, Di(trimethylolpropan)tetra(meth)acrylat, (4-ethoxyliertes) Pentaerythrittetra(meth)acrylat, Dipentaerythritpenta(meth)acrylatester, Pentaerythrittetra(meth)acrylat und Ähnliches, sowie Mischungen, aufweisend zumindest eines der vorhergehenden Acryloylmonomere.

Geeignete Acryloylmonomere können weiterhin trifunktionelle Urethan(meth)acrylate enthalten, wie z.B. die trifunktionellen Urethan(meth)acrylate, die von Sartomer Company unter den Produktnamen CN 929, CN 945 A60, CN 945 B85, CN 959, CN 962, CN 964, CN 965, CN 968, CN 980, CN 981, CN 983, CN 984, CN 944 B85, CN 953 B70, CN 963 B80, CN 964 B85, CN 966 B85, CN 981 B88, CN 982 B88, CN 983 B88, CN 985 B88, CN 961 H81, CN 966 H90, CN 982 P90, CN 963 A80, CN 964 A85, CN 965 A80, CN 966 A80, CN 981 A75, CN 982 A75, CN 980 M50, CN 961 E75, CN 963 E75, CN 963 E80, CN 964 E75, CN 982 E75, CN 963 J85, CN 966 J75, CN 966 I80, CN 966 R60 und CN 964 H90 verkauft werden, hexafunktionelle Urethan(meth)acrylate, wie z.B. die hexafunktionelle Urethan(meth)acrylate, die von Sartomer Company unter dem Produktnamen CN 975 verkauft werden, und Urethan(meht)acrylate, wie z.B. die Urethan(meth)acrylate, die von Sartomer Company unter den Produktnamen CN 972, CN 2901, CN 2902, CN 978, CN 999, CN 970 H75, CN 973 H85, CN 970 A60, CN 971 A80, CN 973 A80, CN 977 C70, CN 970 E60, CN 973 J75 und CN 1963 verkauft werden und Ähnliches, sowie Mischungen, aufweisend zumindest eines der vorhergehenden Acryloylmonomere.

Geeignete Acryloylmonomere können weiterhin niedrigviskose Oligomere enthalten, wie z.B. die niedrigviskosen Oligomere, die von Sartomer Company unter den Produktnummern CN 130, CN 131, CN 135 und CN 137 verkauft werden, Polyesteracrylat-Oligomere, wie z.B. die Polyesteracrylat-Oligomere, die von Sartomer Company unter den Produktnamen Polyesteracrylat CN 293, CN 292 und CN 2200 und chloriertes Polyesteracrylat CN 2201 verkauft werden, haftverbessernde Oligomere, wie z.B. die haftverbessernden Oligomere, die von Sartomer Company unter der Produktnummer CN 704 verkauft werden, Polybutadiendimethacrylate, wie z.B. die Polybutadiendimethacrylate, die von Sartomer Company unter den Produktnummern CN 301 und CN 303 verkauft werden, Polybutadienurethandiacrylat CN 302 und Poflybutadiendimethacrylat CN 303, spezielle Oligomere, wie z.B. die speziellen Oligomere, die von Sartomer Company unter dem Markennamen SARBOX® verkauft werden, wie z.B. aromatische Säuremethacrylathalbester in EEP-Ester-Lösungsmittel SB 401, SB 404 und SB 405, aromatischer Säuremethacrylathalbester in PM, Alkohol/EEP-Ester-Lösungsmittel SB 402, aromatischer Säuremethacrylathalbester in PM, Alkohol-Lösungsmittel SB 400, aromatischer Säureacrylathalbester in SR 339 SB 520 M35, aromatischer Säureacrylathalbester in SR454 SB 520 E35, aromatischer Säuremethacrylathalbester in SR306 SB 520 A20, aromatischer Säuremethacrylathalbester in SR344 SB 500 K60, aromatischer Säuremethacrylathalbester in SR454 SB 500 E50 und aromatischer Säuremethacrylathalbester in SR454 SB 510 E35, Acrylate, einschließlich niedrigviskosem Triacrylatoligomer CN 132, niedrigviskosem Triacrylatoligomer CN 133, niedrigviskosem Monoacrylatoligomer CN 152, Urethanacrylat CN 959, Polyesteracrylat CN 293, Urethanacrylat CN 968, Urethanacrylat CN 2901, Urethanacrylat CN 2902, Urethanacrylat CN 999, niedrigviskosem aliphatischem Monoacrylat CN 135, niedrigviskosem aliphatischem Monoacrylat CN 137, aminmodifiziertem Epoxyacrylat CN 2100, fettsäuremodifiziertem Epoxyacrylat CN 2101, Polyesteracrylat CN 2200, chloriertem Polyesteracrylat CN 2201, acrylierter Acrylsäure CN 2800, Epoxyacrylat CN 120 AC16, Polybutadienurethandiacrylat CN 302, Polybutadiendimethacrylat CN 303, (meth)acrylatfunktionellem Monomer P-Cure 300 und (meth)acrylatfunktionellem Monomer P-Cure 301, funktionellen Acrylsäureoligomeren, wie z.B. den funktionellen Acrylsäureoligomeren, die von Sartomer Company unter dem Markennamen SARCRYL® als SARCRYL® funktionelles AcrylsäureSarcryl CN 816, SARCRYL® funktionelles AcrylsäureSarcryl CN 817, SARCRYL® funktionelles AcrylsäureSarcryl CN 818, aminmodifiziertes Polyetheracrylat CN 501, aminmodifiziertes Polyetheracrylat CN 502, aminmodifiziertes Polyetheracrylat CN 550, aminmodifiziertes Polyetheracrylat CN 551 verkauft werden, alkoxylierte trifunktionelle Acrylatester, wie z.B. SR 9008, verkauft von Sartomer Co., Metalldiacrylat SR 9016 und Metalldiacrylate, wie z.B. Zinkdiacrylat, Lithiumdiacrylat, Natriumdiacrylat, Magnesiumdiacrylat, Kalziumdiacrylat, Aluminiumdiacrylat, monofunktionellen Säureester CD 9050, trifunktionellen Säureester CD 9051 und CD 9052, trifunktionellen Acrylatester SR 9012 und trifunktionellen Methacrylatester SR 9009 und SR 9011 und Ähnliches, sowie Mischungen, aufweisend zumindest eines der vorhergehenden Acryloylmonomere.

Stark bevorzugte Acryloylmonomere beinhalten Trimethylolpropantri(meth)acrylat, 1,6-Hexandioldi(meth)acrylat, Ethylenglykoldi(meth)acrylat, Propylenglykoldi(meth)acrylat, Cyclohexandimethanoldi(meth)acrylat, Butandioldi(meth)acrylat, Diethylenglykoldi(meth)acrylat, Triethylenglykoldi(meth)acrylat, Isobornyl(meth)acrylat, Cyclohexyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat, Methyl(meth)acrylat, Dibutylfumarat, Dibutylmaleat, Glycidyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat, Hexyl(meth)acrylat, Lauryl(meth)acrylat, Stearyl(meth)acrylat, Decyl(meth)acrylat, Octyl(meth)acrylat und Ähnliches, sowie Mischungen, aufweisend zumindest eines der vorhergehenden Acryloylmonomere.

In einer Ausführungsform weist das Acryloylmonomer ein Acryloylmonomer auf, das ein zahlenmittleres Molekulargewicht von weniger als etwa 1.000 AMU hat und ein Acryloylmonomer mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von mehr als etwa 2.500 AMU, stärker bevorzugt weist das Acryloylmonomer ein Acryloylmonomer mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von weniger als etwa 500 AMU auf und ein Acryloylmonomer mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von mehr als etwa 3.000 AMU.

Die Zusammensetzung kann das Acryloylmonomer in einer Menge von etwa 15 bis etwa 69 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile der Gesamtmenge des funktionalisierten Polyarylenethers, des alkenylaromatischen Monomeren und des Acryloylmonomeren enthalten. Innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, eine Menge an Acryloylmonomer von zumindest etwa 5 Gewichtsteilen, stärker bevorzugt zumindest etwa 15 Gewichtsteilen zu verwenden. Ebenfalls innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, eine Menge an Acryloylmonomer von bis zu etwa 60 Gewichtsteilen, stärker bevorzugt bis zu etwa 40 Gewichsteilen, noch stärker bevorzugt bis zu etwa 30 Gewichtsteilen zu verwenden.

Die Zusammensetzung weist weiterhin ein elektrisch leitfähiges Mittel auf, hier im Folgenden als leitfähiges Mittel bezeichnet. Geeignete leitfähige Mittel beinhalten Graphit, leitfähigen Ruß, leitfähige Kohlefasern, Metallfasern, Metallteilchen, Teilchen von intrinsisch leitfähigen Polymeren und Ähnliches. Geeignete leitfähige Kohlefasern beinhalten solche, die eine Länge von etwa 0,25 Inch und einen Durchmesser von etwa 7 Mikrometern haben. Geeignete leitfähige Kohlefasern beinhalten auch Agglomerate von Fasern mit einem Langenverhältnis von zumindest 5 und einem mittleren Durchmesser von etwa 3,5 bis etwa 500 Nanometern, wie zum Beispiel in US-Patent Nrn. 4 565 684 und 5 024 818 von Tibbetts et al., 4 572 813 von Arakawa, 4 663 230 und 5 165 909 von Tennent, 4 816 289 von Komatsu et al., 4 876 078 von Arakawa et al., 5 589 152 von Tennent et al., und 5 591 382 von Nahass et al. beschrieben. Geeignete Graphitteilchen können eine mittlere Teilchengröße von etwa 20 bis etwa 1.000 Nanometern und einen Oberflächenbereich von etwa 1 bis etwa 100 m2/g haben. Beispiele für geeignete Ruße beinhalten Teilchen aus Kohlenstoff mit einem mittleren primären Teilchendurchmesser von weniger als etwa 125 Nanometern, stärker bevorzugt weniger als etwa 60 Nanometern. Der Ruß wird vorzugsweise als ein Aggregat oder Agglomerat aus Primärteilchen verwendet, wobei das Aggregat oder Agglomerat typischerweise eine Größe von etwa 5 bis etwa 10 Mal derjenigen der primären Teilchengröße hat. Größere Agglomerate, Kügelchen oder Pellets von Kohlenstoffteilchen können ebenfalls als ein Ausgangsmaterial für die Herstellung der Zusammensetzung verwendet werden, solange sie während der Herstellung oder Verarbeitung der Zusammensetzung ausreichend dispergieren, um eine mittlere Größe in der gehärteten Zusammensetzung von weniger als etwa 10 Mikron, stärker bevorzugt weniger als etwa 5 Mikron und noch stärker bevorzugt weniger als etwa 1,25 Mikron erreichen. Geeignete intrinsisch leitfähige Polymere beinhalten Polyanilin, Polypyrrole, Polyphenylen, Polyacetylene und Ähnliches.

Die Menge an leitfähigem Mittel wird gemäß der Identität des leitfähigen Mittels und den Leitfähigkeitserfordernissen des Gegenstandes, der die Zusammensetzung aufweist, variieren. Die Auswahl einer Menge eines leitfähigen Mittels kann durch den Fachmann vorgenommen werden. Zum Beispiel kann, wenn das leitfähige Mittel Graphit ist und die Zusammensetzung verwendet wird, um eine bipolare Platte für eine Brennstoffzelle zu bilden, das leitfähige Mittel in einer Menge von etwa 5 Gew.-% bis etwa 95 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vorhanden sein. Innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, eine Graphitmenge von zumindest etwa 10 Gew.-%, stärker bevorzugt zumindest etwa 20 Gew.-%, noch stärker bevorzugt zumindest etwa 30 Gew.-% zu verwenden. Ebenfalls innerhalb dieses Bereichs kann es bevorzugt sein, eine Graphitmenge von bis zu etwa 90 Gew.-%, stärker bevorzugt bis zu etwa 80 Gew.-%, noch stärker bevorzugt bis zu etwa 70 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung zu verwenden. Als ein weiteres Beispiel können, wenn die Zusammensetzung verwendet wird, um eine bipolare Platte zu bilden und das leitfähige Mittel leitfähige Kohlenstofffasern mit einem Längenverhältnis von zumindest 5 und einem mittleren Durchmesser von etwa 3,5 bis etwa 500 Nanometern sind, die Kohlenstofffasern in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vorhanden sein. Innerhalb dieses Bereiches kann eine Kohlenfasermenge von zumindest etwa 1 Gew.-% bevorzugt sein. Ebenfalls innerhalb dieses Bereiches kann eine Kohlenfasermenge von bis zu etwa 5 Gew.-% bevorzugt sein.

Es wird ausdrücklich in Erwägung gezogen, zumindest einen Teil des leitfähigen Mittels in der Form der gehärteten, gemahlenen Zusammensetzung zur Verfügung zu stellen. Zum Beispiel kann ein Gegenstand, bestehend aus der gehärteten Zusammensetzung, mit 80 Gew.-% Graphit recycliert werden, indem er zu einem Pulver zermahlen und das Pulver verwendet wird, um zumindest einen Teil des Graphits bei der Herstellung eines neuen Batches der härtbaren Zusasmmensetzung zur Verfügung zu stellen.

Die Zusammensetzung kann wahlweise weiterhin ein mehrwertiges Metallion aufweisen. Geeignete mehrwertige Metallionen beinhalten solche in den Gruppen IIA, IIIA und IB-VIIIB des Periodensystems. Bevorzugte mehrwertige Ionen beinhalten Ionen aus Magnesium, Kalzium, Zink und Aluminium. Die mehrwertigen Metallionen können z.B. als Salze von Gegenionen vorhanden sein, einschließlich Halogeniden, Hydroxiden, Oxiden und Ähnlichem. Wenn vorhanden, kann das mehrwertige Metallion in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 5 Gewichtsteilen pro 100 Gesamtteile des funktionalisierten Polyarylenethers, des alkenylaromatischen Monomeren und des Acryloylmonomeren verwendet werden.

Die Zusammensetzung kann wahlweise weiterhin einen Härtungskatalysator aufweisen, um die Härtungsgeschwindigkeit der ungesättigten Komponenten zu erhöhen. Härtungskatalysatoren, auch als Initiatoren bezeichnet, sind im Stand der Technik wohl bekannt und werden verwendet, um die Polymerisation, Härtung oder Vernetzung von jedem aus einer Vielzahl von Kunststoffen und Duroplasten, einschließlich ungesättigtem Polyester, Vinylester und Allylduroplasten, zu initiieren. Nicht einschränkende Beispiele für Härtungskatalysatoren sind solche, die in „Plastic Additives Handbook, 4th Edition" R. Gachter und H. Muller (Hrsg.), P. P. Klemchuck (Mithrsg.) Hansen Publishers, New York 1993, und in US-Patent-Nrn. 5 407 972 von Smith et al. und 5 218 030 von Katayose et al. beschrieben sind. Der Härtungskatalysator für den ungesättigten Teil des Duroplasten kann jede Verbindung enthalten, die dazu fähig ist, bei erhöhten Temperaturen Radikale zu erzeugen. Solche Härtungskatalysatoren können Radikalinitiatoren sowohl auf Peroxid- als auch Nichtperoxid-Basis beinhalten. Beispiele für geeignete Peroxid-Initiatoren beinhalten z.B. Benzoylperoxid, Dicumylperoxid, Methylethylketonperoxid, Laurylperoxid, Cyclohexanonperoxid, t-Butylhydroperoxid, t-Butylbenzolhydroperoxid, t-Butylperoctoat, 2,5-Dimethylhexan-2,5-dihydroperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)-hex-3-in, Di-t-butylperoxid, t-Butylcumylperoxid, alpha,alpha'-Bis(t-butylperoxy-m-isopropyl)benzol, 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan, Dicumylperoxid, Di-t-butylperoxyisophthalat, t-Butylperoxybenzoat, 2,2-Bis(t-butylperoxy)butan, 2,2-Bis(t-butylperoxy)octan, 2,5-Dimethyl-2,5-di(benzoylperoxy)hexan, Di(trimethylsilyl)peroxid, Trimethylsilylphenyltriphenylsilylperoxid und Ähnliches, sowie Mischungen, aufweisend zumindest einen der vorhergehenden Katalysatoren. Typische Nichtperoxid-Initiatoren beinhalten zum Beispiel 2,3-Dimethyl-2,3-diphenylbutan, 2,3-Trimethylsilyloxy-2,3-diphenylbutan und Ähnliches, sowie Mischungen, aufweisend zumindest einen der vorhergehenden Härtungskatalysatoren. Der Härtungskatalysator für den ungesättigten Teil des Duroplasten kann weiterhin jede Verbindung enthalten, die dazu fähig ist, anionische Polymerisation von ungesättigten Komponenten zu initiieren. Solche anionischen Polymerisationskatalysatoren beinhalten zum Beispiel Alkalimetallamide, wie zum Beispiel Natriumamid (NaNH2) und Lithiumdiethylamid (LiN(C2H5)2), Alkalimetall- und Ammoniumsalze von C1-C10-Alkoxiden, Alkalimetall- und Ammoniumhydroxide, Alkalimetallcyanide, organometallische Verbindungen, wie zum Beispiel die Alkyllithiumverbindung n-Butyllithium und das Grignard-Reagenz Phenylmagnesiumbromid und Ähnliches, sowie Kombinationen, aufweisend zumindest einen der vorhergehenden anionischen Polymerisationskatalysatoren.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Härtungskatalysator t-Butylperoxybenzoat oder Methylethylketonperoxid aufweisen. Der Härtungskatalysator kann Härtung bei einer Temperatur von etwa 0°C bis etwa 200°C vorantreiben.

Wenn vorhanden, kann der Härtungskatalysator in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 10 Gewichtsteilen pro 100 Gesamtteile des funktionalisierten Polyarylenethers, des alkylaromatischen Monomeren und des Acryloylmonomeren verwendet werden. Innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, eine Menge an Härtungskatalysator von zumindest etwa 0,5 Gewichtsteilen, stärker bevorzugt zumindest etwa 1 Gewichtsteil, zu verwenden. Ebenfalls innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, eine Menge an Härtungskatalysator von bis zu etwa 5 Gewichtsteilen, stärker bevorzugt bis zu etwa 3 Gewichtsteilen zu verwenden.

Die Zusammensetzung kann wahlweise weiterhin einen Härtungsbeschleuniger aufweisen, um die Gelzeit zu verringern. Geeignete Härtungsbeschleuniger beinhalten Übergangsmetallsalze und -komplexe, wie z.B. Kobaltnaphthanat, und organische Basen, wie z.B. N,N-Dimethylanilin (DMA) und N,N-Diethylanilin (DEA). Vorzugsweise werden Kobaltnaphthanat und DMA in Kombination verwendet. Wenn vorhanden, kann der Beschleuniger in einer Menge von etwa 0,05 bis etwa 3 Teilen pro 100 Gesamtteile des funktionalisierten Polyarylenethers, des alkenylaromatischen Monomeren und des Acryloylmonomeren verwendet werden.

Wenn die Zusammensetzung unter Verwendung von Ultraviolettlicht gehärtet wird, kann sie weiterhin einen Photoinitiator aufweisen, so wie zum Beispiel die Photoinitiatoren, die in US-Patent Nr. 5 407 972 beschrieben sind, einschließlich zum Beispiel Ethylbenzoinether, Isopropylbenzoinether, Butylbenzoinether, Isobutylbenzoinether, alpha,alpha-Diethoxyacetophenon, alpha,alpha-Dimethoxy-alpha-phenylacetophenon, Diethoxyphenylacetophenon, 4,4'-Dicarboethoxybenzoinethylether, Benzoinphenylether, alpha-Methylbenzoinethylether, alpha-Methylolbenzoinmethylether, Trichloracetophenon und Ähnliches, sowie Mischungen, aufweisend zumindest einen der vorhergehenden Photoinitiatoren.

Die Zusammensetzung kann weiterhin Additive aufweisen, die im Stand der Technik bekannt sind, einschließlich zum Beispiel Flammhemmer, Gleitmittel, einschließlich interne und externe Entformungsmittel, Antioxidantien, thermische Stabilisatoren, Ultraviolettstabilisatoren, Pigmente, Farbstoffe und Färbemittel, Antistatikmittel, Füller, einschließlich faserige Füller und polymere Füller, Glasmittel, Rheologiemodifizierer und Ähnliches.

Flammhemmer beinhalten zum Beispiel bromierte flammhemmende Verbindungen. Bevorzugte bromierte flammhemmende Verbindungen beinhalten zum Beispiel bromierte Diphenylether, die in ihren Bromierungsgehalten von 2-10 Brom pro Molekül variieren, so wie zum Beispiel Tetrabromdiphenyloxid, Pentabromdiphenyloxid, Octabromdiphenyloxid und Decabromdiphenyloxid. Andere bromierte Derivate beinhalten Tetradecabromdiphenoxybenzol, Tetrabromcyclooctan, 2,4,6-Tribromnphenylmaleimid, Phenyl-1,2,3,4-tetrabromphthalimid, 2,4,6-Tribromphenyl-1,2,3,4-tetrabromphthalimid, 1,4-Phenylen-bis(1,2,3,4-tetrabromphthalimid), 1,3-Phenylen-bis(1,2,3,4-tetrabromphthalimid), Hexabromcyclododecan, 4-Bromphenyl-(1,2,3,4-tetrabromtetrabromphthalimid), Pentabrombenzylacrylat, 1,6-Bis(1,2,3,4-tetrabromphthalimido)hexan, 1,2-Bis(1,2,3,4-tetrabromphthalimido)ethan, Dibromethyldibromcyclohexan, Hexabromcyclododecan, Tetrabrombisphenol A, Bis(2,3-dibrompropylether), Tetrabromphthalsäureanhydrid, Diels-Alder-Addukte von chlorierten Cyclopentadienen und Dienderivaten, wie zum Beispiel Cyclooctadien, Dechloran, 1,3,5-Tris(2,4,6-tribromphenoxy)triazin, polybromierte Diphenylether, Poly(2,6-dibromphenylenether), bromierte Styrolmonomere, wie zum Beispiel Dibromstyrol, bromiertes Polycarbonat, Bis(tribromphenoxy)ethan, perbromiertes Dibenzyl, Dibromethylcyclohexan, Decabromdiphenyloxid, bromiertes Polystyrol, bromiertes Cyclododecan, bromierten Bisphenol A-diglycidylether und Oligomere davon, bromierten Hydroxyethylether. Bevorzugte phosphorenthaltende Flammhemmer beinhalten zum Beispiel C6-C100 aromatische, C6-C100 aliphatische oder C6-C100 gemischt aromatisch-aliphatische Phosphatester, so wie zum Beispiel Triphenylphosphat, Trikresylphosphat, Triethylphosphat, Dimethylmethylphosphonat und Aluminium- und Zinksalze davon, Tris(2-allylphenyl)phosphat, Isopropylphenyldiphenylphosphat, Tris(2-methoxy-4-allylphenyl)phosphat, Tris(2-propenylphenyl)phosphat, Tris(4-vinylphenyl)phosphat, Bis(diphenylphosphatester) von Bisphenolen, einschließlich Bisphenol A und Resorcin und Hydrochinon, Bis(diphenylphosphoramid)e von Diaminen, wie zum Beispiel 1,6-Hexandiamin und Piperidin und alkylierte oder substituierte Derivate davon. Andere geeignete Flammhemmer beinhalten Melamin, Cyclophosphazene, wie zum Beispiel Hexaamino- und Hexaphenylcyclophosphazene und Derivate davon, Aluminiumtrihydrat, Zinkborat, Borax, Zinnoxid, Zinkhydroxystannat, Zinkstannat, Magnesiumhydroxid und Hydromagnesit, Huntit, Molybdäntrioxid, Zinkmolybdat, Kalziummolybdat, Ammoniummolybdat, Eisen(II)-oxide, Ferrocen, Trischlorethylphosphat, Dialkylvinylphosphonate, wie zum Beispiel Diethylvinylphosphonat, Ammoniumpolyphosphat, Melaminphosphonate, Harnstoff, roter Phosphor, phosphorylierter Polyvinylalkohol und Ähnliches. Wenn bromierte Flammhemmer verwendet werden, ist es bevorzugt, dass der Bromgehalt des bromierten Flammhemmers größer als 45 Gew.-% ist, stärker bevorzugt größer als 60 Gew.-%, noch stärker bevorzugt größer als 70 Gew.-%. Der hohe Bromgehalt des Flammhemmers ermöglicht einem, eine UL-94-Entflammbarkeit zu erreichen und gleichzeitig den hohen Polyarylenethergehalt und optimale dielektrische Eigenschaften aufrecht zu erhalten.

Gleitmittel können Fettalkohole und ihre Dicarbonsäureester beinhalten, einschließlich Cetyl-, Stearyl- und Tallölalkohol, Distearyladipat, Distearylphthalat, Fettsäurester von Glycerin und anderen kurzkettigen Alkoholen, einschließlich Glycerinmonooleat, Glycerinmonostearat, Glycerin-12-hydroxystearat, Glycerintristearat, Trimethylolpropantristearat, Pentaerythrittetrastearat, Butylstearat, Isobutylstearat, Stearinsäuren, 12-Hydroxystearinsäure, Oleinsäureamid, Erucamid, Bis(stearoyl)ethylendiamin, Kalziumstearat, Zinkstearat, neutrales Bleistearat, dibasiges Bleistearat, Stearinsäurekomplexester, Oleinsäurekomplexester, Kalziumseife enthaltende Komplexester, Fettalkoholfettsäureester, einschließlich Isotridecylstearat, Cetylpalmitat, Stearylstearat, Behenylbehenat, Montansäure, Montansäureethylenglykolestern, Montansäureglycerinestern, Montansäurepentaerythritestern, Kalziumseife enthaltenden Montansäureestern, Kalziummontanat, Natriummontanat, lineares oder verzweigtes Polyethylen, teilweise verseiftes Polyethylenwachs, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, kristallines Polyethylenwachs, natürliches oder synthetisches Paraffin, einschließlich vollständig raffiniertes Wachs, gehärtetes Paraffinwachs, synthetisches Paraffinwachs, Mikrowachs und flüssiges Paraffin, Fluorpolymere, einschließlich Polytetrafluorethylenwachs, und Copolymere mit Vinylidenfluorid.

Die Zusammensetzung kann weiterhin einen oder mehrere Füller aufweisen, einschließlich Füller mit geringem Seitenverhältnis, faserige Füller und polymere Füller. Beispiele für solche Füller, die im Stand der Technik wohl bekannt sind, beinhalten solche, die „Plastic Additives Handbook, 4th Edition" R. Gachter und H. Muller (Hrsg.), P. P. Klemchuck (Mithrsg.) Hansen Publishers, New York 1993, beschrieben sind. Nicht einschränkende Beispiele für Füller beinhalten Siliziumoxidpulver, wie zum Beispiel Quarzglas und kristallines Siliziumoxid, Bornitridpulver und Borsilikatpulver, um gehärtete Produkte mit niedriger Dielektrizitätskonstante und niedrigem Dielektrizitätsverlusttangens zu erhalten, die oben erwähnten Pulver, sowie Aluminiumoxid und Magnesiumoxid (oder Magnesia) für Hochtemperaturleitfähigkeit und Füller, wie zum Beispiel Wollastonit, einschließlich oberflächenbehandeltem Wollastonit, Kalziumsulfat (als sein Anhydrid, Dihydrat oder Trihydrat), Kalziumcarbonat, einschließlich Kreide, Kalkstein, Marmor und synthetische gefällte Kalziumcarbonate, allgemein in der Form von feinteilig gemahlenem, welches oftmals 98+% CaCO3 aufweist, wobei der Rest andere Anorganika sind, wie zum Beispiel Magnesiumcarbonat, Eisenoxid und Aluminiumsilikate, oberflächenbehandelte Kalziumcarbonate, Talk, einschließlich faserförmigen, modularem, nadelförmigem und lamellarem Talk, Glaskugeln, sowohl hohl als auch fest, sowie oberflächenbehandelte Glaskugeln, typischerweise mit Kopplungsmitteln, wie zum Beispiel Silankopplungsmitteln und/oder enthaltend eine leitfähige Beschichtung, sowie Kaolin, einschließlich hartem, weichem, kalziniertem Kaolin und Kaolin, aufweisend verschiedene Beschichtungen, die im Stand der Technik dafür bekannt sind, um die Dispersion in und die Kompatibilität mit dem duroplastischen Harz zu vereinfachen, Glimmer, einschließlich metallisiertem Glimmer und Glimmer, der mit Aminosilan- oder Acryloylsilan-Beschichtungen oberflächenbehandelt ist, um den kompoundierten Elends gute physikalische Eigenschaften zu verleihen, Feldspat und Nephelinsyenit, Silikatkugeln, Flugstaub, Cenosphären, Fillit, Aluminiumsilikat (Armosphären), einschließlich silanisiertem und metallisiertem Aluminiumsilikat, natürlichem Siliziumoxidsand, Quarz, Quarzit, Perlit, Tripoli, Kieselgur, synthetischem Siliziumoxid, einschließlich solchem mit verschiedenen Silanbeschichtungen und Ähnliches.

Die oben genannten Füller können in metallisierten oder silanbeschichteten Formen verwendet werden, um die Kompatibilität und die Haftung mit dem duroplastischen Elend zu verbessern.

Andere Mineralfüller beinhalten Siliziumcarbid, um die abrasive Wirkung der Polymere zu erhöhen, Molybdensulfid, um die Schmierfähigkeit zu verbessern, Zinksulfid, um eine weiße Färbung zu verleihen, Aluminiumsilikat (Mullit), synthetisches Kalziumsilikat und Zirkonsilikat, um Gleiteigenschaften zu verbessern, Bariumtitanat, um dielektrische Eigenschaften zu erhöhen, Bariumferrit, um magnetisierte Polymere herzustellen und Bariumsulfat und Schwerspat.

Andere Füller beinhalten Metall und Metalloxide, einschließlich feinteiligem oder faserigem Aluminium, Bronze, Zink, Kupfer und Nickel, um zum Beispiel thermische, elektrische Leitfähigkeit oder Beständigkeit gegen Neutronen- oder Gammastrahlen zu verbessern. Aluminiumhydroxid kann eingebracht werden, um die Entflammbarkeit eines Polymerharzes zu verbessern.

Andere Füller beinhalten flockige Füller und Verstärkungen, wie zum Beispiel Glasflocken, flockiges Siliziumcarbid, Aluminiumdiborid, Aluminiumflocken und Stahlflocken.

Faserige Füller beinhalten kurze anorganische Fasern, einschließlich bearbeiteten Mineralfasern, wie zum Beispiel solchen, die aus Elends erhalten werden, aufweisend zumindest eines aus Aluminiumsilikaten, Aluminiumoxiden, Magnesiumoxiden und Kalziumsulfat-Hemihydrat.

Andere faserige Füller beinhalten natürliche Füller und Verstärkungen, wie zum Beispiel Holzmehl, erhalten durch Pulverisieren von Holz, und faserige Produkte, wie zum Beispiel Zellulose, Baumwolle, Sisal, Jute, Stärke, Korkmehl, Lignin, gemahlene Nussschalen, Mais, Reiskornhülsen.

Andere faserige Füller beinhalten synthetische verstärkende Fasern, einschließlich Polyester, wie zum Beispiel Polyethylenterephthalat, Polyvinylalkohol und hochfeste Fasern mit hoher thermischer Stabilität, einschließlich Basaltfasern, Kohlenstofffasern, aromatischen Polyamidfasern, Polybenzimidazol, Polyimidfasern, wie zum Beispiel Polyimid 2080 und PBZ-Faser (beides Produkte von Dow Chemical Company, Midland, Michigan USA) und Polyphenylensulfidfasern, Polyetheretherketonfasern, Borfasern, keramische Fasern, wie zum Beispiel Siliziumcarbid, und Fasern aus gemischten Oxiden von Aluminium, Bor und Silizium, verkauft unter dem Markennamen NEXTEL® von 3M Co., St. Paul, MN, USA.

Ebenfalls eingeschlossen unter faserigen Füllern sind Einkristallfasern oder „Whiskers", einschließlich Siliziumcarbid, Aluminiumoxid, Borcarbid, Kohlenstoff, Eisen, Nickel, Kupfer.

Ebenfalls eingeschlossen unter faserigen Füllern sind Glasfasern, einschließlich textilen Glasfasern, wie zum Beispiel E-, A-, C-, ECR-, R-, S-, D- und NE-Gläsern und Quarz.

Wenn vorhanden können die Füller, einschließlich faserigen Füllern, in einer Menge von etwa 0,005 bis etwa 1.000 Teilen, vorzugsweise etwa 1 bis etwa 500 Teilen, stärker bevorzugt etwa 10 bis etwa 250 Teilen, noch stärker bevorzugt etwa 50 bis etwa 200 Teilen pro 100 Gesamtteile des funktionalisierten Polyarylenethers, des alkenylaromatischen Monomeren und des Acryloylmonomeren verwendet werden.

Diese zuvor genannten Füller können zu dem thermisch härtenden Harz ohne jegliche Behandlung oder nach Oberflächenbehandlung, allgemein mit einem Haftverbesserer, zugegeben werden.

Die Formulierung kann auch Haftverbesserer enthalten, um die Haftung des thermisch härtenden Harzes auf den Füller oder auf eine externe Beschichtung oder Substrat zu verbessern. Ebenfalls möglich ist Behandlung der zuvor genannten anorganischen Füller mit Haftverbesserer, um die Haftung zu verbessern. Haftverbesserer beinhalten Chromkomplexe, Silane, Titanate, Zirkoaluminate, Propylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymere, reaktive Zelluloseester und Ähnliches. Chromkomplexe beinhalten solche, die von DuPont unter dem Markennamen VOLAN® verkauft werden. Silane beinhalten Moleküle, welche die allgemeine Struktur (RO)(4-n)SiYn haben, wobei n = 1-3, R eine Alkyl- oder Arylgruppe ist und Y eine reaktive funktionelle Gruppe ist, welche die Bildung einer Bindung mit einem Polymermolekül ermöglichen kann. Besonders geeignete Beispiele für Kopplungsmittel sind solche, welche die Struktur (RO)3SiY haben. Typische Beispiele beinhalten Vinyltriethoxysilan, Vinyltris(2-methoxy)silan, g-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, g-Aminopropyltriethoxysilan, g-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, g-Mercaptopropyltrimethoxysilan. Titanate beinhalten solche, die von S. J. Monte et al. in Ann. Chem. Tech Conf. SPI (1980), Ann. Tech Conf. Reinforced Plastics and Composite inst. SPI 1979, Section 16E, New Orleans, und S. J. Monte, Mod. Plastics Int. 14 (1984) 6 S. 2 entwickelt wurden. Zirkoaluminate beinhalten solche, die von L. B. Cohen in Plastics Engineering 39 (1983) 11, S. 29 beschrieben wurden. Die Haftverbesserer können in dem thermisch härtenden Harz selbst enthalten sein oder auf irgendeinen der oben beschriebenen Füller beschichtet werden, um die Haftung zwischen dem Füller und dem thermisch härtenden Harz zu verbessern. Zum Beispiel können solche Verbesserer verwendet werden, um eine Silikatfaser oder Füller zu beschichten, um Haftung der Harzmatrix zu verbessern.

Polymere Füller, einschließlich Thermoplasten, Kautschuken, Elastomeren und Ähnlichem, können ebenfalls verwendet werden. Beispiele für Thermoplaste beinhalten pulverige technische Harze, wie zum Beispiel Polycarbonat, thermoplastischen Polyester, Polyestercarbonat, Polyphenylenether, Polysulfon, Polyethersulfon, Polystyrol, einschließlich syndiotaktisches Polystyrol, Polyethersulfid und Polyacrylat, pulverige Polyolefine, wie zum Beispiel Polyethylen, Polypropylen und Poly-4-methylpenten-1, Fluorkunststoffe, wie zum Beispiel Polytetrafluorethylen, Tetrafluorethylen-Propylen-Copolymer, chloriertes Polyethylen, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Polyacrylate, wie zum Beispiel Polybutylacrylat, Poly(2-hexylacrylat), Kern-Schale-Schlagmodifizierer, wie zum Beispiel Polymethylmethacrylat-Polybutylacrylat, Poly(acrylnitril-butadien-styrol), Poly(styrol-acrylnitril)-Copolymere, Poly(methacrylat-butadien-styrol)-Terpolymere, Polyphenylenether, Ethylen-Propylen-Kautschuke, einschließlich dienmodifizierten Ethylen-Propylen-Kautschuken und Butadien/Styrol-Blockcopolymeren. Polymere Füller können auch organische Füller enthalten, wie zum Beispiel Kautschuke, einschließlich Acrylat-Butadien-Kautschuk, Copolymere aus Ethylacrylat (oder anderen Acrylaten) und einer kleinen Menge eines Monomeren, welches die Vulkanisierung vereinfacht (Acrylkautschuk), Terpolymer aus Tetrafluorethylen, Trifluornitrosomethan und Nitrosoperfluorbuttersäure (Nitrosokautschuk), Ethylacrylat-Acrylnitril-Copolymer (Acrylatkautschuk), Alkylensulfidkautschuk, Urethankautschuk, basierend auf Polyester, Butadienkautschuk (Polybutadien), Brombutylkautschuk, Chlorbutylkautschuk, Polychlortrifluorethylen (Fluorkautschuk), Chlorpolyethylen, Epichlorhydrin-Homopolymerkautschuk (Polychlormethyloxiran), Chloroprenkautschuk (Polychloropren), Chlorsulfonylpolyethylen, Ethylen-Ethylacrylat-Copolymer (z.B. solche, die von DuPont unter dem Markennamen VAMAC® verkauft werden), Copolymer aus Ethylenoxid (Oxiran) und Chlormethyloxiran (Epichlorhydrinkautschuk), epoxidierten natürlichen Kautschuk, Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer, Ethylen-Propylen-Copolymer, Urethankautschuk, basierend auf Polyether, Epichlorhydrin-Ethylenoxid-Terpolymer, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, Methylsilikonkautschuk mit Fluorgruppen, Kautschuk mit Fluor- oder Fluoralkyl- oder Fluoralkoxy-Substituentengruppen auf der Polymerkette, Copolymer aus Propylenoxid und Allylglycidylether, hydrierten Nitrilkautschuk, Isobutylen-Isopren-Kautschuk (Butylkautschuk), Polyisobuten, synthetischen Isoprenkautschuk, flüssigen Silikonkautschuk, Methylsilikonkautschuk und Acrylnitril-Butadien-Kautschuk. Polymere Füller beinhalten weiterhin funktionalisiertes Polybutadien und Polybutadien-Acrylnitril-Kautschuke, einschließlich solchen, die unter dem Markennamen HYCAR® von B. F. Goodrich Company verkauft werden, einschließlich carboxyfunktionalisierten Polybutadienkautschuken, wie z.B. HYCAR® 2000X162CTB (Carboxyläquivalente = 0,045, Mn = 4.200, Carboxyläquivalente pro Kette 1,9), HYCAR® CS 8596 (Carboxyläquivalente = 0,032, Mn = 6250, Carboxyläquivalente/Kette = ungefähr 2) und carboxyterminierte Poly(butadien-co-acrylnitril)kautschuke, wie z.B. HYCAR® 1300X31CTBN (Acrylnitrilgehalt = 10%, Carboxyläquivalente = 0,050, Mn = 3.800, Carboxyläquivalente/Kette = 1,9), HYCAR® 1300X8CTBN (Acrylnitrilgehalt = 18%, Carboxyläquivalente = 0,052, Mn = 3.550, Carboxyläquivalente/Kette = 1,8), HYCAR® 1300X13CTBN (Acrylnitrilgehalt = 26%, Carboxyläquivalente = 0,057, Mn = 3.150, Carboxyläquivalente/Kette = 1,8), HYCAR® 1300X9CTBNX (Acrylnitrilgehalt = 18, Carboxyläquivalente = 0,067, Mn = 3.600, Carboxyläquivalente/Kette = 2,4), HYCAR® 1300X18CTBNX (Acrylnitrilgehalt = 21,5, Carboxyläquivalente = 0,070, Mn = 3.400, Carboxyläquivalente/Kette = 2,4), vinyl- und carboxyfunktionalisierte Poly(butadien-acrylnitril)kautschuke, einschließlich HYCAR® 1300X33VTBNX (Acrylnitrilgehalt = 18%, Carboxyläquivalente pro 100 Kautschuk = 0,009 Maximum), HYCAR® 1300X43VTBNX (Acrylnitrilgehalt = 21,5%, Carboxyläquivalente pro 100 Kautschuk = 0,009 Maximum), epoxyterminierten Poly(butadien-acrylnitril)kautschuk HYCAR® 1300X40ETBN (Carboxyläquivalente pro Kette = 0,027 Maximum, 50%ige Lösung in Styrol), aminterminierte Poly(butadien-acrylnitril)kautschuke, wie z.B. HYCAR® 1300X21ATBN (Acrylnitrilgehalt = 10%), 1300X16ATBN (Acrylnitrilgehalt = 18%), HYCAR® 1300X45ATBN (Acrylnitrilgehalt = 18%), 1300X35ATBN (Acrylnitrilgehalt = 26%), HYCAR® 1300X42ATBN (Acrylnitrilgehalt = 18%). Ebenfalls eingeschlossen sind die funktionalisierten Polybutadiene und statistischen Poly(butadien-styrol)copolymere, die von Ricon Resins Inc. unter den Markennamen RICON®-, RICACRYL®- und RICOBOND®-Harze verkauft werden. Diese beinhalten Butadiene, die einen geringen Vinylgehalt enthalten, wie z.B. RICON® 130, 131, 134, 142, Polybutadiene, die einen hohen Vinylgehalt enthalten, wie z.B. RICON® 150, 152, 153, 154, 156, 157 und P30D, ebenso statistische Copolymere aus Styrol und Butadien, einschließlich RICON® 100, 181, 184 und maleinsäureanhydridgepfropfte Polybutadiene und die Alkoholkondensate, die daraus erhalten werden, wie z.B. RICON® 130MA8, RICON® MA13, RICON® 130MA20, RICON® 131MAS, RICON® 131MA10, RICON® MA17, RICON® MA20, RICON® 184MA6 und RICON® 156MA17. Ebenfalls eingeschlossen sind Polybutadiene, die verwendet werden können, um die Haftung zu verbessern, einschließlich RICOBOND® 1031, RICOBOND® 1731, RICOBOND® 2031, RICACRYL® 3500, RICOBOND® 1756, RICACRYL® 3500. Ebenfalls eingeschlossen sind die Polybutadiene RICON® 104 (25% Polybutadien in Heptan), RICON® 257 (35% Polybutadien in Styrol) und RICON® 257 (35% Polybutadien in Styrol). Ebenfalls eingeschlossen sind (meth)acrylsäurefunktionalisiertes RICACRYL® 3100, RICACRYL® 3500 und RICACRYL® 3801. Ebenfalls eingeschlossen sind Pulverdispersionen von funktionellen Polybutadienderivaten, einschließlich z.B. RICON® 150D, 152D, 153D, 154D, P30D, RICOBOND® 1731HS und RICOBOND® 1756HS. Polymere Füller beinhalten weiterhin Acrylnitril-Chloropren-Kautschuk, Acrylnitril-Isopren-Kautschuk, Isoprenkautschuk, Polyglykolether, Vinylpyridin-Butadien-Kautschuk, Polyethylen und Methylsilikonkautschuk mit Phenylgruppen. Polymere Füller können auch Polyfluoralkoxyphosphazen, Polynorbornen, Propylenoxidkautschuk, Polypropylen, Vinylpyridin-Styrol-Butadien-Kautschuk, Urethankautschuke, Methylsilikonkautschuk mit Phenyl- und Vinylgruppen, Styrol-Butadien-Kautschuk, Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymer (thermoplastisches Elastomer), Styrol-Chloropren-Kautschuk, polysiloxanbehandeltes EPDM, Styrol-Isopren-Kautschuk, Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymer (thermoplastisches Elastomer), Polythioglykolether, Tetrafluorethylen, Polysulfidkautschuke, trans-Polyoctenamer, trans-Polypentenamer, thermoplastische Elastomere, thermoplastische Polyolefine, thermoplastische Polyurethane, Methylsilikonkautschuk mit Vinylgruppen, vernetzbares Polyethylen, Emulsionspolymer, Lösungspolymer, ölgestreckten Kautschuk, Poly(vinylchlorid-co-vinylacetat-co-acrylsäure), Poly(ethylen-co-vinylacetat-co-acrylsäure) beinhalten.

Ebenfalls unter polymeren Füllern enthalten sind elektrisch leitfähige Polymere, wie z.B. Polypyrrol, Polyanilin, Polyphenylen, Polyacetylen und substituierte Derivate davon, einschließlich Derivaten, die mit C1-C25-Alkyl, C1-C25-Alkoxy, C2-C25-Alkylcarbonyl, C2-C25-Alkylcarbonyloxy, C6-C25-Aryl, C6-C25-Aryloxy, C7-C25-Arylcarbonyl und C7-C25-Arylcarbonyloxy substituiert sind.

Wenn vorhanden kann der polymere Füller in Mengen von etwa 0,005 bis etwa 200 Teilen, vorzugsweise etwa 2 bis etwa 30 Teilen, stärker bevorzugt etwa 3 bis etwa 25 Teilen, noch stärker bevorzugt etwa 10 bis etwa 20 Teilen pro 100 Gesamtteile des funktionalisierten Polyarylenethers des alkenylaromatischen Monomeren und des Acryloylmonomeren verwendet werden.

Additive können auch Glasmittel beinhalten, wie z.B. Azoverbindungen, wie Diazoaminobenzol, Azobisisobutyronitril, Azodicarbonamid, Azodicarbonsäure, Benzolsulfonylhydrazid, Benzol-1,3-disulfonylhydrazid, Diphenyloxid-4,4'-disulfonylhydrazid, p-Toluolsulfonsäurehydrazid, N,N'-Dinitrosopentamethylentetramin, N,N-Dimethyl-N,N'-Dinitrosophthalimid und Natriumcarbonatblends mit sauren Verbindungen, wie z.B. Weinsäure und Ähnliches enthalten.

Additive beinhalten weiterhin Rheologiemodifizierer, die wirken können, um das Molekulargewicht zu erhöhen, wie z.B. durch Kettenverlängerung des Harzprepolymeren. Geeignete Modifizierer beinhalten Gruppe II-Oxide und -Hydroxide, wie z.B. Kalzium- oder Magnesiumoxid, Carbodiamide, Aziridine und Polyisocyanate. Es wird angenommen, dass die vorhergehenden Modifizierer chemisch wirken, indem sie an Carboxy- oder Hydroxystellen in das Polymerrückgrat coreagieren. Andere geeignete Modifzierer beinhalten Polytetrafluorethylen (PTFE), Perfluorpolyether (PFPE) und Polyethylen. Diese Modifizierer können wirken, um Scherung zu reduzieren und somit Fluss in der Zusammensetzung während des Formens zu verbessern. Quarzstaub ist ein Beispiel für eine Substanz, die mechanisch wirken kann, um die Formviskosität zu erhöhen und die daher ein geeigneter Rheologiemodifizierer ist. Kombinationen aus zwei oder mehreren Rheologiemodifizierern können für optimale Eigenschaften erwünscht sein. Sie können verwendet werden, um die Harzstruktur zu modifizieren, um Phasentrennung des Harzes von dem leitfähigen Füller zu verhindern.

Die Rheologiemodifizierer können in einer Menge verwendet werden die wirksam ist, um Phasentrennung während des Formens zu verhindern. Eine geeignete Menge an Gruppe II-Oxiden (einschließlich Gruppe II-Hydroxiden und Mischungen aus diesen Verbindungen) ist etwa 0,1 bis etwa 2 Gewichtsprozent, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, zumindest etwa 0,2 Gew.-%, stärker bevorzugt zumindest etwa 0,3 Gew.-% zu verwenden. Ebenfalls innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, bis zu etwa 1 Gew.-%, stärker bevorzugt bis zu etwa 0,8 Gew.-%, noch stärker bevorzugt bis zu etwa 0,7 Gew.-% zu verwenden.

Wünschenswerte Mengen an Gruppe II-Oxiden können auch als von etwa 0,5 bis etwa 4,0 Teile pro 100 Gewicht des Harzes (phr) ausgedrückt werden. Innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, die Gruppe II-Oxide in einer Menge von zumindest etwa 1,0 phr, stärker bevorzugt von zumindest etwa 1,5 phr zu verwenden. Ebenfalls innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, die Gruppe II-Oxide in einer Menge von bis zu etwa 3,0 phr, stärker bevorzugt bis zu etwa 2,5 phr zu verwenden.

Spezifische bevorzugte Gruppe II-Oxide beinhalten Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Kalziumoxid und Mischungen davon. Beispiele für ein geeignetes Magnesiumoxidadditiv ist 99% reines Magnesiumoxid, verkauft unter dem Markennamen ELASTOMAG® von Morton Thiokol, Inc. in Danvers, Mass. Andere Beispiele beinhalten eine Magnesiumoxiddispersion, verkauft unter dem Markennamen PG-9033 von Plasticolors, und eine Magnesiumhydroxiddispersion, ebenfalls verkauft von Plasticolors, unter dem Markennamen PG-91146. Ein weiteres geeignetes Magnesiumhydroxid ist Barcroft, welches eine gepulverte Version ist.

Beispiele für Aziridinverbindungen beinhalten z.B. polyfunktionelle Aziridine, verkauft von EIT, Inc., unter der Markenbezeichnung XAMA®, einschließlich z.B. XAMA®-2, welches als Trimethylolpropan-tris(beta-(N-aziridinyl)proprionat) identifiziert wird und XAMA®-7, welches als Pentaerythrit-tris(beta-(aziridinyl)proprionat) identifiziert wird, ein Produkt von Sybron Chemicals unter dem Markennamen IONAC®, welches PFAZ-322 einschließt, identifiziert als ein trifunktionelles Aziridin, und einschließlich CX-100, einem Produkt von Zeneca Resins, identifiziert als ein polyfunktionelles Aziridin. Eine geeignete Menge an Aziridin und/oder Polyisocyanatmodifizierer ist etwa 1 bis etwa 15 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, eine Aziridin- und/oder Polyisocyanatmodifizierermenge von zumindest etwa 3 Gew.-%, stärker bevorzugt zumindest etwa 3 Gew.-% zu verwenden. Ebenfalls innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, eine Aziridin- und/oder Polyisocyanatmodifizierermenge von bis zu etwa 10 Gew.-%, stärker bevorzugt bis zu etwa 9 Gew.-%, noch stärker bevorzugt bis zu etwa 8 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, zu verwenden.

Die Aziridin- und/oder Polyisocyanatmodifizierermenge kann auch ausgedrückt werden als von etwa 0,5 bis etwa 20 phr. Innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, eine Aziridin- und/oder Polyisocyanatmodifizierermenge von zumindest etwa 1 phr, stärker bevorzugt zumindest etwa 2 phr zu verwenden. Innerhalb dieses Bereiches kann es auch bevorzugt sein, eine Aziridin- und/oder Polyisocyanatmodifizierermenge von bis zu etwa 17 phr, stärker bevorzugt bis zu etwa 15 phr zu verwenden.

Geeignete Polyisocyanate sind zum Beispiel in US-Patent Nr. 5 268 400 beschrieben. Ein spezifisches Diisocyanat, das verwendet werden kann, ist Diphenylmethandiisocyanat, wie z.B. jenes, das von ICI Americas of West Deptford, N. J., unter dem Markennamen RUBINATE® R MF-1780 verkauft wird. Zusätzlich ist ein geeignetes Diisocyanat LUPRANATE® MP 102, lösungsmittelfreies urethanmodifiziertes Diphenylmethandiisocyanat von BASF.

Geeignete Mengen an Polytetrafluorethylen (PTFE) und/oder Perfluorpolyether (PFPE) können etwa 0,5 bis etwa 2 Gew.-% sein, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, eine Menge von zumindest etwa 0,6 Gew.-%, stärker bevorzugt zumindest etwa 0,7 Gew.-% zu verwenden. Ebenfalls innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, bis zu etwa 1,8 Gew.-%, stärker bevorzugt bis zu etwa 1,3 Gew.-% zu verwenden.

Die Menge an PTFE und/oder PFPE kann auch ausgedrückt werden als etwa 0,5 bis etwa 20 phr. Innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, zumindest etwa 3 phr, stärker bevorzugt zumindest etwa 5 phr zu verwenden. Ebenfalls innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, bis zu etwa 15 phr, stärker bevorzugt bis zu etwa 12 phr zu verwenden.

Ein geeignetes feines PTFE-Teilchenpulver (mit einer mittleren Teilchengröße durch Coulter-Zähler von weniger als Mikron) wird unter dem Markennamen Marzon #5 von Marshall Products Company aus West Chester Pa verkauft.

Geeignete Polyethylene beinhalten lineare Polyethylene niedriger Dichte, wie z.B. jenes, das von Equistar aus Houston Tex. unter dem Markennamen FN 510 verkauft wird. Eine geeignete Menge an Polyethylen ist etwa 3 bis etwa 20 phr. Innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, eine Polyethylenmenge von zumindest etwa 4 phr, stärker bevorzugt zumindest etwa 5 phr zu verwenden. Ebenfalls innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, eine Polyethylenmenge von bis zu etwa 17 phr, stärker bevorzugt bis zu etwa 15 phr zu verwenden.

Quarzstaub kann zu etwa 0,5 bis etwa 20 phr verwendet werden. Innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, zumindest etwa 1 phr zu verwenden. Ebenfalls innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, bis zu etwa 10 phr zu verwenden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zusammensetzung im Wesentlichen frei von Wasser, was bedeutet, dass die Zusammensetzung Wasser in einer Menge von weniger als etwa 1 Gew.-%, vorzugsweise weniger als etwa 0,5 Gew.-%, stärker bevorzugt weniger als etwa 0,1 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, aufweist.

Es gibt keine besondere Einschränkung für das Verfahren, durch welches die Zusammensetzung hergestellt wird. Die Zusammensetzung kann hergestellt werden durch Bilden einer innigen Mischung des funktionalisierten Polyarylenethers, des alkenylaromatischen Monomeren, des Acryloylmonomeren und des leitfähigen Mittels. Wenn der funktionalisierte Polyarylenether ein verkappter Polyarylenether ist, kann die Zusammensetzung direkt aus einem unverkappten Polyarylenether hergestellt werden, indem der unverkappte Polyarylenether in einem Anteil des alkenylaromatischen Monomeren gelöst wird, ein Verkappungsmittel zugegeben wird, um den verkappten Polyarylenether in der Gegenwart des alkenylaromatischen Monomeren zu bilden, und das Acryloylmonomer, das leitfähige Mittel und jeder andere Bestandteil zugegeben wird, um die thermisch härtende Zusammensetzung zu bilden. Die Zusammensetzung kann auch gebildet werden durch Dispergieren von feinteiligem funktionalisiertem Polyarylenether in den anderen Bestandteilen, wobei das Feinteilige (d.h. Pulver) vorzugsweise eine Teilchengröße von etwa 0,5 bis etwa 300 Mikrometer hat.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Zusammensetzung gebildet werden durch Vermischen des funktionalisierten Polyarylenethers, des alkenylaromatischen Monomeren, des Acryloylmonomeren und des leitfähigen Mittels mit einer Mischenergie von weniger als etwa 50 Kilojoule pro Liter (kJ/l), wobei die Volumenabmessung, ausgedrückt in Litern, sich auf das Volumen der zu mischenden Zusammensetzung bezieht. Es wurde gefunden, dass die Balance der physikalischen und elektrischen Eigenschaften der härtbaren Zusammensetzung empfindlich für die Art und Weise ist, in welcher die Bestandteile in der härtbaren Zusammensetzung vermischt werden. Insbesondere wurde gefunden, dass typische Hochenergie-Hochscherverfahren, die aufgrund ihrer Wirksamkeit auf die mechanischen Eigenschaften der gehärteten Zusammensetzung bevorzugt werden, eine unerwünschte Reduktion in der elektrischen Leitfähigkeit verursachen können. Es wurde gefunden, dass eine wünschenswerte Balance von mechanischen und elektrischen Eigenschaften erhalten werden kann, wenn die härtbare Zusammensetzung mit einer Mischenergie von weniger als etwa 50 kJ/l, vorzugsweise weniger als etwa 35 kJ/l stärker bevorzugt weniger als etwa 30 kJ/l vermischt wird. Um die mechanischen Eigenschaften der Zusammensetzungen nicht unnötig zu beeinträchtigen kann es bevorzugt sein, die Bestandteile der härtbaren Zusammensetzung mit einer Mischenergie von zumindest etwa 0,025 kJ/l, stärker bevorzugt zumindest etwa 0,25 kJ/l, noch stärker bevorzugt zumindest etwa 2,5 kJ/l zu vermischen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Verfahren das Verblenden des funktionalisierten Polyarylenethers, des alkenylaromatischen Monomeren, des Acryloylmonomeren und des leitfähigen Mittels mit einer Mischleistung von weniger als etwa 750 Watt/Liter (W/l), vorzugsweise weniger als etwa 500 W/l, stärker bevorzugt weniger als etwa 450 W/l auf. Um die mechanischen Eigenschaften der Zusammensetzung nicht unnötig zu beeinträchtigen, kann es bevorzugt sein, die Bestandteile der härtbaren Zusammensetzung mit einer Mischleistung von zumindest etwa 5 W/l HP/Liter, stärker bevorzugt mit zumindest etwa 50 W/l, noch stärker bevorzugt zumindest etwa 100 W/l zu vermischen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Verfahren das Vermischen des funktionalisierten Polyarylenethers, des alkenylaromatischen Monomeren, des Acryloylmonomeren und des leitfähigen Mittels mit einer Blattspitzengeschwindigkeit von weniger als etwa 35 Metern/Sek. (m/s), vorzugsweise weniger als etwa 25 m/s, stärker bevorzugt weniger als etwa 15 m/s auf. Um die mechanischen Eigenschaften der Zusammensetzung nicht unnötig zu beeinträchtigen kann es bevorzugt sein, die Bestandteile der härtbaren Zusammensetzung mit einer Blattspitzenschergeschwindigkeit von zumindest etwa 0,05 m/s, stärker bevorzugt zumindest etwa 0,15 m/s, noch stärker bevorzugt zumindest etwa 0,5 m/s zu vermischen. Die Blattspitzengeschwindigkeit eines Mischers ist die maximale Geschwindigkeit in jedem Teil des Mischers, der die Zusammensetzung kontaktiert.

Es gibt keine besondere Einschränkung auf das Verfahren oder die Apparatur, die verwendet wird, um die Bestandteile der härtbaren Zusammensetzungen zu vermischen. Geeignete Innenmischverfahren beinhalten Teigkneten, Banburymischen, Heliconmischen, Henschelmischen, Pflugmischen, Rührkesselmischen und Ähnliches, sowie Kombinationen, aufweisend zumindest eines der vorhergehenden Verfahren, welche dem Fachmann bekannt sind. Bevorzugte Mischverfahren beinhalten Teigkneten, Henschelmischen und Ähnliches und Kombinationen, aufweisend zumindest eines der vorhergehenden Verfahren.

Es gibt keine besondere Einschränkung für das Verfahren, durch welches die Zusammensetzung gehärtet werden kann. Die Zusammensetzung kann z.B. thermisch gehärtet werden oder durch Verwendung von Bestrahlungstechniken, einschließlich UV-Strahlung und Elektronenstrahlbestrahlung. Wenn Wärmehärtung verwendet wird, kann die ausgewählte Temperatur etwa 80° bis etwa 300°C sein. Innerhalb dieses Bereiches kann eine Temperatur von zumindest etwa 120°C bevorzugt sein. Ebenfalls innerhalb dieses Bereiches kann eine Temperatur bis zu etwa 240°C bevorzugt sein. Die Heizperiode kann etwa 30 Sekunden bis etwa 24 Stunden sein. Innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, eine Heizzeit von zumindest etwa 1 Minute, stärker bevorzugt zumindest etwa 2 Minuten zu verwenden. Ebenfalls innerhalb dieses Bereiches kann es bevorzugt sein, eine Heizzeit von bis zu etwa 10 Stunden, stärker bevorzugt etwa 5 Stunden, noch stärker bevorzugt bis zu etwa 3 Stunden zu verwenden. Eine solche Härtung kann stufenweise erfolgen, um ein teilweise gehärtetes und oftmals klebefreies Harz herzustellen, das dann vollständig durch Erwärmen für längere Zeiträume oder Temperaturen innerhalb der zuvor genannten Bereiche gehärtet wird.

Die gehärtete Zusammensetzung kann vorzugsweise eine Glasübergangstemperatur von zumindest etwa 100°C, stärker bevorzugt 120°C, noch stärker bevorzugt zumindest etwa 130°C, noch stärker bevorzugt zumindest etwa 140°C zeigen.

Die gehärtete Zusammensetzung kann vorzugsweise eine Volumenleitfähigkeit, gemessen wie in den Beispielen unten beschrieben, von zumindest etwa 5 S/cm, stärker bevorzugt zumindest etwa 20 S/cm, noch stärker bevorzugt zumindest etwa 30 S/cm, noch stärker bevorzugt zumindest etwa 40 S/cm zeigen.

Die gehärtete Zusammensetzung kann vorzugsweise eine Oberflächenleitfähigkeit, gemessen wie in den Beispielen unten beschrieben, von zumindest etwa 20 S/cm, stärker bevorzugt zumindest etwa 50 S/cm, noch stärker bevorzugt zumindest etwa 80 S/cm, noch stärker bevorzugt zumindest etwa 110 S/cm zeigen.

Die gehärtete Zusammensetzung kann vorzugsweise einen thermischen Expansionskoeffizienten (CTE) unterhalb ihrer Glasübergangstemperatur von nicht mehr als etwa 30 Mikrometern/Meter-°C (&mgr;m/m-°C) zeigen, stärker bevorzugt nicht größer als etwa 25 &mgr;m/m-°C, noch stärker bevorzugt nicht größer als etwa 20 &mgr;m/m-°C.

Die gehärtete Zusammensetzung kann vorzugsweise eine Biegefestigkeit, gemessen bei 23°C gemäß ASTM D6272, von zumindest etwa 4.000 psi, vorzugsweise zumindest etwa 5.000 psi zeigen.

Die gehärtete Zusammensetzung kann vorzugsweise einen Biegemodul, gemessen bei 23°C gemäß ASTM D6272, von zumindest etwa 1.000 kpsi, stärker bevorzugt zumindest etwa 1.200 kpsi, noch stärker bevorzugt zumindest etwa 1.500 kpsi zeigen.

Die gehärtete Zusammensetzung kann vorzugsweise eine gekerbte und ungekerbte Izodschlagfestigkeit, gemessen bei 23°C gemäß ASTM D256, von zumindest etwa 0,25 ft-lb/in, stärker bevorzugt zumindest etwa 0,50 ft-lb/in, noch stärker bevorzugt zumindest etwa 0,75 ft-lb/in zeigen.

Die gehärtete Zusammensetzung kann vorzugsweise eine Zugfestigkeit, gemessen bei 23°C gemäß ASTM D638, von zumindest etwa 4.000 psi, stärker bevorzugt zumindest etwa 5.000 psi, noch stärker bevorzugt zumindest etwa 6.000 psi zeigen.

Die gehärtete Zusammensetzung kann vorzugsweise einen Zugmodul, gemessen bei 23°C gemäß ASTM D638, von zumindest etwa 1,5 × 106 psi, stärker bevorzugt zumindest etwa 2 × 106 psi zeigen.

Es gibt keine besondere Einschränkung bezüglich Techniken, die verwendet werden, um Gegenstände, welche die Zusammensetzung aufweisen, herzustellen. Verfahren, die geeignet sind für die Verarbeitung der Zusammensetzung beinhalten solche, die im Stand der Technik allgemein für die Verarbeitung von duroplastischen Harzen bekannt sind. Solche Verfahren wurden in „Polyesters and Their Applications" von Bjorksten Research Laboratories, Johan Bjorksten (pres.) Henry Tovey (Ch. Lit. Ass.), Betty Harker (Ad. Ass.), James Henning (Ad. Ass.), Reinhold Publishing Corporation, New York, 1956, "Uses of Epoxy Resins", W. G. Potter, Newnes-Buttersworth, London 1975, "Chemistry and Technology of Cyanat Ester Resins" von I. Hamerton, Blakie Academic Publishing an Imprint of Chapman Hall, beschrieben. Verarbeitungstechniken beinhalten Gießen, einschließlich zum Beispiel zentrifugales oder statisches Gießen, Kontaktformen, einschließlich Zylinderkontaktformen, Formpressen, Blattpressen, Masseformen, Laminierung, einschließlich feuchtem oder trockenem Einlegen und Sprüheinlegen, Harztransferformen, einschließlich vakuumunterstütztem Harztransferformen und chemisch unterstützem Harztransferformen, Spritzgießen, einschließlich Reaktionsspritzgießen (RIM), Atmosphärendruckformen (APM), offenes Formgießen, Seeman's Composite Resin Infusion Manufacturing Processing (SCRIMP), Zieh-Strangpressen, Bildung zu hochfesten Komposits, offenes Formen oder kontinuierliche Kombination aus Harz und Glas, sowie Filamentwickeln, einschließlich zylindrischem Filamentwickeln.

Die Zusammensetzung ist geeignet für eine Verwendung in einer Vielzahl von Gegenständen, die hohe Leitfähigkeit erfordern. Die Zusammensetzung kann zum Beispiel dafür verwendet werden, Bestandteile einer elektrochemischen Zelle zu bilden. Eine bevorzugte Verwendung der Zusammensetzung ist in bipolaren Platten für die Verwendung in Brennstoffzellen. Die bipolare Platte kann durch jeden geeigneten Prozess hergestellt werden, wird jedoch vorzugsweise hergestellt durch Spritzgießen oder Formpressen der Zusammensetzung in die gewünschte Form und Größe und dann kombinieren der porösen leitfähigen Schichten mit der geformten Schicht durch Formpressen eines Multischichtkomposits der Formschicht, die sich zwischen zwei Lagen aus dem porösen leitfähigen Material befindet. Alternativ können Blätter eines gefüllten thermoplastischen Materials zwischen Schichten des porösen leitfähigen Materials formgepresst werden. In einer dritten Ausführungsform kann ein gefülltes thermoplastisches Material zwischen zwei Schichten des porösen leitfähigen Materials in eine Form eingespritzt werden und dann wird der erhaltene Komposit formgepresst. Details von diesem und anderen Verfahren können zum Beispiel in US-Patent Nrn. 6 103 413 von Hinton et al., 6 251 308 B1 von Butler und 6 248 467 B1 von Wilson et al. und in der internationalen Patentanmeldung Nr. WO 99/19389 gefunden werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Zusammensetzung vor dem Formpressen zu einer gewünschten Form vorgeformt werden. Zunächst wird die Zusammensetzung vermischt, um gleichförmige Verteilung des leitfähigen Mittels zu erreichen. Als zweites wird das vermischte Material in eine kleine Vorform eingebracht, in welcher die Zusammensetzung bei einer Temperatur unterhalb der Härtungstemperatur des Duroplasten verdichtet wird, eingeschlossene Luft aus der Form entweichen lassen wird und die Zusammensetzung verdichtet wird, während ein Druck auf die Form aufgebracht wird. Als drittes wird das gepackte Material aus der Form in der Form eines Gegenstandes aus gepacktem Material entfernt. Als viertes wird das Material in vorkomprimierter Form auf die Innenseite der Pressform gebracht und in normaler Formpressart verarbeitet.

Die Erfindung wird durch die vorliegenden nicht einschränkenden Beispiele weiter veranschaulicht.

ALLGEMEINES EXPERIMENTELLES

Für die folgenden Beispiele wird Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylenether) (PPE) von General Electric Company erhalten. Kalziumcarbonat wird von Omya Corporation erhalten, verkauft unter dem Markennamen OMYACARB® 5. Glas, entweder als kontinuierliche Glasmatte oder geschnittene S-Inch-Fasern, wird von Owens Corning Fiberglass Corporation erhalten. Alle Reagenzien werden von Aldrich Chemical Company erhalten, sofern nicht anders angegeben. Gelpermeationschromatographie (GPC) wird ausgeführt unter Verwendung eines Waters-Gelpermeations-Chromatographen mit einer Bank von PHENOMENEX® Phenogel 105, 104 und 500 Angstrom-Säulen. Eine Polymerlösung (100 ml, ungefähr 0,3 Gew.-%) wird eingespritzt und das Polymer von der Säule unter Verwendung eines Chloroformlösungsmittels, enthaltend 0,5% Ethanol, bei einer Fließgeschwindigkeit von 1,5 ml/min eluiert. Die Elution wird unter Verwendung eins UV-Detektorsatzes bei 254 nm überwacht. Die Säulen werden unter Verwendung von Polystyrolstandards (2.030 bis 860.000 g/mol) kalibriert. 1H-NMR-Spektren werden auf einem GE QE-300 MHz NMR-Spektrometer unter Verwendung von CDCl3-Lösungsmittel und einem inneren Tetramethylsilan (TMS)-Standard gesammelt. Methacrylsäureendverkappungskonzentration ([MAA]) wird durch 1H-NMR-Analyse durch Vergleich der Integrale der Methacrylsäurevinylwasserstoffe zu jenen der aromatischen Wasserstoffe der PPE-Wiederholungseinheit bestimmt. 31P-NMR-Spektren werden auf einen GE GN-500 MHz-Spektrometer aufgenommen, wobei die Hydroxylendgruppenkonzentration ([OH]), wie von P. Chan, D. S. Argyropolis, D. M. White, G. W. Yeager und A. S. Hay, Macromolecules, 1994, Band 27, Seiten 6371 ff. beschrieben, ausgeführt wird. Intrinsische Viskositäts (IV)-Messungen werden bei 25°C mit Chloroformlösungen unter Verwendung eines Ubbelohde-Viskosimeters ausgeführt.

Harztransferformproben werden hergestellt unter Verwendung eines Radius FlowWare RTM 2100 Injector und das Harz wird in eine 10'' × 10'' × 0,125''-Plattenform unter 200 Pfund pro Quadratinch (psi) Druck eingespritzt. Die Glasübergangstemperaturen (Tg) und thermischen Expansionskoeffizienten (CTE) werden gemäß ASTM D6341 bestimmt. Der Beginn der Zersetzungstemperaturen in Stickstoff und Luft wird durch thermogravimetrische Analyse (TGA) gemessen, indem Harzproben in der Größe von ungefähr 3 mm3 in eine Platinpfanne gebracht werden und der Test unter Verwendung eines TA Instruments TGA2950-Durchgangs bei Atmosphärendruck unter einem konstanten Fluss (60 ml/min) von Stickstoff oder Luft ausgeführt wird. Die Temperatur wird mit 20°C/min von 30 bis 700°C gesteigert.

Biegemodul und Biegefestigkeitswerte werden gemäß ASTM D6272 gemessen.

HERSTELLUNGSBEISPIELE 1-3

Zu einer Lösung von 3 l Toluol in einem 5-Liter-3-Halsrundkolben werden 1.500 g Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylenether)harz (intrinsische Viskosität = 0,15 dl/g), 153 g (1,0 mol) Methacrylsäureanhydrid und 121 g (1,0 mol) Dimethylaminopyridin zugegeben. Die Lösung wird über Nacht zum Rückfluss erhitzt. Das gewünschte Produkt wird in Methanol. gefällt und durch Filtration isoliert. Das erhaltene Produkt wird bei 80°C über Nacht im Vakuum getrocknet. Die Ausbeute des Produkts beträgt 1.333 g. 31P-NMR (CDCl3, 2,3-Dioxaphospholan). Keine nachweisbaren PPE-OH-Gruppen (< 5 &mgr;mol/g). 1H-NMR (CDCl3, TMS): 2,07 (s, 6H, PPE-CH3), 2,18 (s, 3H, Methacrylat-CH3), 5,74 (s, 2H, Methycrylat-CH2), 6,46 (s, 2H PPE-Ar-H), 7,08 (m, 3H, PPE-Schwanzendgruppe).

Unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens werden drei verschieden molekulargewichtige Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylenether)harze mit Methacrylsäureanhydrid methacrylatverkappt (kurz MAA-verkapptes PPE). Die Eigenschaften der Harze sind unten in Tabelle 1 aufgetragen.

Tabelle 1

  • ND = nicht nachweisbar (< 5 &mgr;mol/g)

HERSTELLUNGSBEISPIEL 4

Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines polysalicylatverkappten 0,25 IV-PPE-Harz/Styrol-Blends. Unter Verwendung der Prozeduren nach Beispiel 3 aus US-Patent Nr. 4 760 118 von White et al. wird ein polysalicylatverkappter Polyphenylenether aus Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylenether) mit einer intrinsischen Viskosität von 0,25 dl/g und 10 Gew.-% Polysalicylat (basierend auf PPE) hergestellt. Das verkappte PPE-Produkt wird in Styrol als eine 35 gew.-%ige Lösung zur Verwendung als Herstellungsbeispiel 4 gelöst.

HERSTELLUNGSBEISPIEL 5

Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung von methacrylatverkapptem 0,15 IV-PPE-Harz/Styrol-Blend.

Ein 22 Liter-3-Hals-Rundkolben wird mit 8 kg (17,6 lbs) Styrolmonomer (Ashland Chemical, Charge # 074B00508) beladen. Die Lösung wird unter konstantem Rühren auf 85°C erwärmt. Während dieser Zeit werden 8 kg (17,06 lbs) Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylenether) mit einer intrinsischen Viskosität von 0,15 dl/g zugegeben. Nachdem die Zugabe vollständig ist, wird die Mischung bei 85°C für ungefähr eine Stunde gerührt, bis das Harz aufgelöst ist. Die Reaktionsmischung wird dann mit 936,2 g N,N-Dimethylaminopyridin (DMAP, Avocado Labs, Inc.) und 958 g (925 ml, d = 1,035 g/ml) Methacrylsäureanhydrid (Monomer-Polymer Dajac Labs) behandelt und dann für 300 Minuten auf 85°C erwärmt. Die Reaktionsmischung wird dann abgekühlt und die Harzmischung in einen 5 Gallonen Behälter entleert. Eine kleine Probe wird in Methanol gefällt und zur Analyse überführt. Sowohl die gefällte Probe als auch die PPE/Styrol-Mischung werden analysiert. Gefällte PPE-Probe: 31P-NMR (CDCl3, 2,3-Dioxaphospholan/pyridinfunktionalisiert): &dgr; = 128,30 ppm (BPA interner Standard, Konzentration = 1.000 ppm), &dgr; = 129,53 ppm (restliches Methacrylat CO2H/CO2 , Konzentration = 339 ppm), keine nachweisbaren PPE-OH-Gruppen (< 5 &mgr;mol/g). GPC: PPE-Retentionszeit = 22,97 Minuten, Mw = 10.906, Mn = 6.842, Mw/Mn = 1,4, DSC: 167,4°C, TGA% Rest bei 700°C = 28,8%, Gewichtsverlust bei 400°C = 2,1%, Zersetzungsbeginn = 459,7°C, 1H-NMR (CDCl3, TMS): 1H-NMR (CDCl3, TMS): 2,07 (s, 6H, PPE-CH3), 2,18 (s, 3H, Methacrylat-CH3), 5,74 (s, 2H, Methacrylat-CH2), 6,46 (s, 2H PPE-Ar-H), 7,08 (m, PPE-Schwanzendgruppe).

PPE/Styrol-Mischung: 31P-NMR (CDCl3, 2,3-Dioxyphospholan/Pyridinfunktionalisierung): &dgr; = 128,30 ppm (BPA interner Standard, Konzentration = 1.000 ppm), &dgr; = 129,52 ppm (restliches Methacrylat CO2H/CO2, Konzentration 20.978 ppm), breite Resonanz bei 130,7-131,5 (nicht identifiziert, nicht in der gefällten Probe beobachtet, Konzentration = 4.284 ppm), 128,50 ppm (nicht identifiziert, nicht in der gefällten Probe beobachtet, Konzentration = 461 ppm). Keine nachweisbaren PPE-OH-Gruppen (< 5 &mgr;mol/g. GPC: PPE-Retentionszeit = 23,00 Minuten, Mw = 10.736, Mn = 6.818, MP = 8.316, Mz = 17.055, Mw/Mn = 1,6, Styrolretentionszeit = 30,32 Minuten.

HERSTELLUNGSBEISPIELE 6-9

Herstellungsbeispiel 6 beschreibt die Herstellung von methacrylatverkapptem 0,12 IV-PPE-Harz/Styrol-Blend.

Ein 100 Gallonen rostfreier Stahlreaktor wird mit 68,03 kg (150 lbs) Styrolmonomer beladen (Ashland Chemical, Charge # 074B00508). Die Lösung wird unter eine Stickstoffdecke über 75 Minuten von 39-79°C erwärmt. Während dieser Zeit werden 68,03 kg (150 lbs) Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylenether) mit einer intrinsischen Viskosität von 0,12 dl/g zugegeben. Nachdem die Zugabe vollständig ist, wird die Reaktionsmischung bei 74-85°C 85 Minuten gerührt, um Auflösen des PPE-Harzes sicherzustellen. Die Reaktionsmischung wird dann mit 936,2 g N,N-Dimethylaminopyridin (DMAP, Avocado Labs, Inc.) behandelt. Nach 20 Minuten werden 8,156 kg (7,88 Liter, d = 1,035 g/ml) Methacrylsäureanhydrid zugegeben (Monomer-Polymer Dajac Labs). Die Reaktionsmischung wird für 305 Minuten auf 85°C erwärmt. Die Reaktion wird dann auf ungefähr 50°C abgekühlt und die Harzmischung in zehn 5 Gallonen Behälter entleert. Ausbeute: 143,35 kg (145,15 kg theoretisch, 99%) der Harzlösung. GPC: PPE-Retentionszeit = 23,65 Minuten, Mw = 7.532, Mn = 5.390, Mw/Mn = 1,4, Retentionszeit des restlichen Styrols = 29,82 Minuten. DSC: Tg = 141,3°C, TGA% Rückstand bei 700°C = 25,0%, Gewichtsverlust bei 400°C = 5,2%, Beginn der Zersetzung = 450,8°C.

PPE/Styrol-Mischung: 31P-NMR (CDCl3, 2,3-Dioxaphospholan/Pyridinfunktionalisierung): &dgr; = 128,30 ppm (BPA interner Standard, Konzentration = 1.000 ppm), &dgr; = 129,53 ppm (restliches Methacrylat CO2H/CO2, Konzentration = 6.571 ppm), breite Resonanz bei 130,7-131,5 (nicht identifiziert, in der gefällten Probe nicht beobachtet, Konzentration = 692 ppm), &dgr; = 128,50 ppm (nicht identifiziert, in der gefällten Probe nicht beobachtet, Konzentration = 437 ppm). Keine nachweisbaren PPE-OH-Gruppen (< 5 &mgr;mol/g). GPC: PPE-Retentionszeit = 23,67 Minuten, Mw = 7.442, Mn = 5.355, MP = 5.653, Mz = 11.113, Mw/Mn = 1,4, Styrolretentionszeit = 30,30 Minuten.

Unter Verwendung der oben beschriebenen Prozedur werden vier Poly(2,6-dimethylphenylether)harze mit verschiedenem Molekulargewicht mit Methacrylsäureanhydrid (kurz: MAA-verkapptes PPE) oder Acrylsäureanhydrid (AA-verkapptes PPE) verkappt. Die Eigenschaften der Harze sind unten in Tabelle 2 aufgeführt. Gewichtsmittleres Molekulargewicht (Mw) und zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) werden durch Gelpermeationschromatographie bestimmt.

Tabelle 2

  • MAA = Methacrylsäureanhydrid
  • AA = Essigsäureanhydrid
  • ND = nicht nachweisbar (< 5 &mgr;mol/g)

BEISPIELE 1-12

Materialien: Die Herstellung von methacrylat- und salicylatverkappten Polyphenylenethern ist oben beschrieben. Trimethylpropantriacrylat und Trimethylpropantrimethacrylat werden von Sartomer Chemical Co. erhalten, Styrol und t-Butylperoxybenzoat sind von Aldrich Chemical Co., die Graphite A (Qualität 4012) und B (Qualität 3243) werden von Asbury Graphite Mills, Inc., erhalten, Graphit C (TIMREX® KS5-65TT) wird von Timrex Ltd. erhalten.

Unter Verwendung der Bestandteile und Mengen wie in Tabelle 3 spezifiziert, werden die verkappte Polyphenylenetherlösung in Styrol, das polyfunktionelle Acrylatcomonomer und zusätzliches Styrol (falls erforderlich) vermischt und auf ungefähr 70°C erwärmt, um eine homogene Lösung zu bilden. Die Lösung wird dann mit Graphit handvermischt, um einen feinteiligen Feststoff zu bilden. Ein Prototyp eines bipolaren Plattenwerkzeugs wird auf 295°F erwärmt und mit einem Fluorkohlenstoffentformungsmittel eingesprüht. Ungefähr 70 Gramm der Harz/Graphit-Mischung werden in das Werkzeug gegossen und die Mischung wird unter den Bedingungen wie in Tabelle 3 gezeigt formgepresst, um Teile zu ergeben, die wie folgt getestet werden. Das Aussehen wird bewertet basierend darauf, ob die Probe aus dem Werkzeug ohne Zerbrechen entnommen werden kann oder nicht und ob signifikante Mengen an Blasenbildung oder Delaminierung in dem Formteil beobachtet werden. Wenn keine dieser Situationen vorliegt, wird das Aussehen als gut bezeichnet. Glasübergangstemperatur (Tg) und thermischer Expansionskoeffizient (CTE), sowohl oberhalb als auch unterhalb Tg, werden gemäß ASTM E 1545 gemessen.

Die Oberflächenleitfähigkeit (in der Ebene) wird gemäß ASTM F 1529 in fünf Bereichen entlang der Formoberfläche jeder Platte bestimmt. Leitfähigkeitstests unter Verwendung dieses Vierpunktverfahrens werden erreicht, indem ein Strom durch die Proben geschickt wird und der Spannungsverlust quer über die vorherbestimmte Länge der Probe gemessen wird. Die Prozedur beginnt mit dem Absenken des Vierpunkttestühlers auf die Probe. Bin Strom von 10 Milliampere wird auf die äußersten zwei Zacken des Testkopfes aufgebracht, während die inneren beiden Zacken die Spannung quer über die Probenoberfläche messen. Messungen werden an fünf Stellen auf jeder Probe genommen, wobei sich jede Position zumindest eine Fühlerbreite weg von der Kante der Probe befindet.

Unter Verwendung der oben beschriebenen Messungen wird der Blattwiderstand für jede Probe gemäß der Gleichung Rs = (2·pi·s)/t·V/I berechnet, wobei Rs der Blattwiderstand, ausgedrückt in Ohm ist, s der Fühlerabstand in der Vierpunktfühlervorrichtung, ausgedrückt in Zentimetern ist, t die Probendicke, ausgedrückt in Zentimetern ist, V der gemessene Spannungsabfall ist, ausgedrückt in Volt, und I der aufgebrachte Strom ist, ausgedrückt in Ampere. Der Oberflächenwiderstand wird dann aus dem Blattwiderstand berechnet gemäß der Gleichung &rgr;s = Rs·t wobei &rgr;s der Oberflächenwiderstand in Ohm-cm ist und t die Blattdicke in Zentimetern ist. Letztendlich wird die Oberflächenleitfähigkeit als das Reziproke des Oberflächenwiderstandes berechnet: &ggr;s = 1/&rgr;s wobei &ggr;s die Oberflächenleitfähigkeit in S/cm ist.

Die flüchtigen Bestandteile (Ethylbenzol, t-Butanol, Toluol und Styrol) werden durch Desorption von der Probe unter Verwendung eines Tekmar 5000 thermischen Desorbers bestimmt. Die Probe wird 40 Minuten lang in einem Heliumstrom auf 70°C erwärmt, wobei die flüchtigen Stoffe in einer primär gepackten Falle bei -100°C gefangen werden und dann zu einer Kryofokusfalle ebenfalls bei 100°C überführt werden. Die flüchtigen Stoffe werden unter Verwendung eines Hewlett Packard (nun Agilent) HP5890 Gaschromatographen analysiert, ausgerüstet mit einem massenselektiven Detektor Modell 5970. Die verwendete Säule ist eine 30 Meter × 0,32 Millimeter Quarzstaub MDN-5S-Kapillare mit einer Filmdicke von 0,50 Mikron. Das Säulenofenprogramm ist 35°C für fünf Minuten und dann steigern mit 2°C/Minute auf 285°C mit 5 Minuten halten. Die gesamte Durchlaufzeit ist 22,5 Minuten. Der Massenscanbereich ist 19 bis 300 Atommasseneinheiten (AMU) von 0 bis 10 Minuten und 19 bis 440 AMU nach 10 Minuten, um den Wasserpeak zu vermeiden. Die Einspritztemperatur ist 250°C. Nachdem die Desorption vollständig ist, ergibt die Differenz in den Massen der Probe vor und nach der Untersuchung den Gewichtsprozent-Verlust. Da flüchtige Bestandteile, wie z.B. Wasser, nicht durch GPC-Analyse quantifiziert werden, ist der Unterschied zwischen dem Gewichtsprozent-Verlust, der durch Erwärmen der Proben bestimmt wird, und dem Gewichtsverlust, der den organischen flüchtigen Stoffen zugerechnet wird, vermutlich die Folge von desorbiertem Wasser.

Testergebnisse sind in Tabelle 3 gegeben.

Wie gezeigt sind die Materialien hoch leitfähig und zeigen hohe Glasübergangstemperaturen.

BEISPIELE 13-22, VERGLEICHSBEISPIELE 1-4

Diese Beispiele veranschaulichen, dass die Zusammensetzung überragende Biegefestigkeit im Vergleich zu Zusammensetzungen zur Verfügung stellt, die ein kommerziell erhältliches Polyesterharz aufweisen.

Unter Verwendung der oben für Herstellungsbeispiel 6 beschriebenen Prozedur wird eine 35 Gewicht/Gewichts-Prozentlösung aus methacrylatverkapptem Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylenether) in Styrol hergestellt. Der Polyarylenether vor dem Verkappen hatte eine intrinsische Viskosität in Chloroform bei 25°C von 0,30 dl/g. Die Beispiele verwenden auch Trimethylolpropantrimethacrylat, zusätzliches Styrol und t-Butylperoxybenzoat-Initiator. Vergleichsbeispiele 1-4 verwenden ein Vinylesterharz, erhalten von Dow als DERAKANE® M311-450 und t-Butylperoxybenzoat-Initiator. Zusammensetzungen werden unter Verwendung der in Tabelle 4 spezifizierten Anteile und der oben für Beispiele 1 bis 12 beschriebenen Prozeduren vermischt, dann zu einer festen Platte, 1/8 Inch dick mal 3 Inch im Durchmesser, für eine Zeit und Temperatur formgepresst, um vollständige Härtung zu bewirken (typischerweise etwa 10 Minuten bei etwa 150°C und etwa 4.000 psi).

Komponentenmengen, die in Tabelle 4 angegeben sind, sind Gewichtsprozente, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Biegefestigkeiten werden gemäß ASTM D790 gemessen. Oberflächenleitfähigkeiten (in der Ebene) werden wie oben beschrieben gemessen. Volumenleitfähigkeiten (durch die Ebene hindurch) werden wie folgt gemessen. Elektroden von einem Quadratinch werden mit Druck oben und unten mit den geformten Oberflächen der Platte in Kontakt gebracht. Ein konstanter Strom wird angelegt und die Spannung zwischen den Elektroden wird gemessen. Der Volumenwiderstand wird gemäß dem Ohmschen Gesetz berechnet Rv = V/I wobei Rv der berechnete Volumenwiderstand in Ohm ist, V die gemessene Spannung in Volt und I der angelegte Strom in Ampere. Der Volumenwiderstand wird dann gemäß der Gleichung &rgr;v = (A/t)Rv berechnet, wobei &rgr;v der berechnete Volumenwiderstand in Ohm-cm ist, A die Elektrodenfläche in cm2 ist, t die Probendicke in cm ist und Rv der gemessene Widerstand in Ohm ist. Die Volumenleitfähigkeit wird als das Reziproke des Volumenwiderstandes berechnet: &ggr;v = 1/&rgr;v wobei &ggr;v die Volumenleitfähigkeit in S/cm ist.

Eigenschaftswerte sind in Tabelle 4 gegeben. Paarweiser Vergleich von Bsp. 16 mit V.bsp. 1, Bsp. 18 mit V.bsp. 2, Bsp. 20 mit V.bsp. 3 und Bsp. 22 mit V.bsp. 4 zeigt, dass die erfindungsgemäße Zusammensetzung höhere Biegefestigkeit bei einer gegebenen Graphitbeladung im Vergleich zu Zusammensetzungen zeigt, die ein kommerzielles Polyesterharz verwenden.

Tabelle 4

Tabelle 4 (Forts.)

Tabelle 4 (Forts.)

Tabelle 4 (Forts.)

BEISPIELE 23 UND 24

Diese Beispiele veranschaulichen die schnellen Härtungseigenschaften des Harzanteils der Zusammensetzung. Eine Harzzusammensetzung ohne leitfähiges Mittel wird hergestellt. Sie besteht aus 69,5 Gew.-% einer 35 gew.-%igen Lösung aus methacrylatverkapptem Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylenether) in Styrol, 16,3 Gew.-% Trimethylolpropantrimethacrylat, 12,2 Gew.-% zusätzliches Styrol und 2,00 Gew.-% t-Butylperoxybenzoat. Die Härtungsgeschwindigkeit der Harzzusammensetzung wird bei 130°C (Beispiel 23) und 150°C (Beispiel 24) unter Verwendung eines Micromet ICAM 2000-Härtungsanalysators und einer MP 2000-Minipresse überwacht. Bei jeder Temperatur wird eine Probe in der Minipresse gehärtet und die Innenmobilität als eine Funktion der Zeit gemessen. Die erhaltenen Härtungszeiten sind die Zeiten, die erforderlich sind, damit die Steigung des log(Ionenmobilität) gegen die Zeitkurve 1 entspricht. Dies korrespondiert zu ungefähr 95+% Umsetzung. Die Zusammensetzung zeigt Härtungszeiten von 114 Sekunden bei 130°C und 72 Sekunden bei 150°C. Es wird erwartet, dass diese Härtungszeiten repräsentativ für jene sind, die in Zusammensetzungen, die leitfähiges Mittel aufweisen, erhalten werden würden.

BEISPIELE 25-27

Eine Serie von Harz/Graphit-Zusammensetzungen wird formuliert, so dass die chemischen Zusammensetzungen nominal identisch sind, jeweils bestehend aus einer Harzbeladung von 25 Gew.-% und einer Graphitbeladung (Asbury 4012) von 75 Gew.-%. Der Harzanteil der Zusammensetzung besteht aus 70 Gew.-% einer Lösung aus methacrylatverkapptem Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylenether) in Styrol (35 Gew.-% Polyarylenether/65 Gew.-% Styrol, wobei der Polyarylenether eine intrinsische Viskosität von 0,030 dl/g hat (GE Plastics), 12 Gew.-% Styrol (Aldrich), 15 Gew.-% Trimethylolpropantrimethacrylat (Sartomer), 1 Gew.-% Enformungsmittel (INT-40LHT, eine Mischung aus proprietären gesättigten und ungesättigten Fettsäureestern von Axel) und 2 Gew.-% tert-Butylperoxybenzoat (Lancaster). Vier Mischverfahren werden verwendet, um das flüssige Harz mit dem pulverigen Graphit zu vermischen, um einen Blend mit einer pulverähnlichen Konsistenz zu bilden.

  • (1) Handmischen – Das Graphit wird zu dem warmen flüssigen Harz in ungefähr drei Portionen zugegeben und die Materialien werden mit einem Metallspatel für einige Minuten zusammengefaltet, bis der Blend eine gleichförmige Textur hat.
  • (2) Teigmischen – Ein kommerzieller Teigmischer, sehr ähnlich wie er in der Gebäckindustrie verwendet wird, wird mit einer Standardschaufel verwendet, um das Harz und Graphit für einige Minuten zu vermischen, bis der Blend gleichförmig in der Textur ist, und die Mischenergie wird auf etwa 1 kJ/l bei einer Leistung von etwa 5 W/l und einer Blattspitzengeschwindigkeit von etwa 0,5 m/s geschätzt.
  • (3) HENSCHEL®-Mischen mit niedriger Geschwindigkeit – Eine industrielle Mischeinheit, dem Fachmann als ein HENSCHEL®-Mischer bekannt, was als ein Hochscherverfahren angesehen werden kann, wird mit einer niedrigen Upm (Klingenumdrehungen von etwa 850 Upm) für etwa 1 Minute zum Vermischen verwendet, bis beobachtet wird, dass der Blend gleichförmig in der Textur ist. Die Mischenergie wird auf etwa 2 kJ/l bei einer Leistung von etwa 40 W/l und einer Blattspitzengeschwindigkeit von etwa 10 m/s geschätzt.
  • (4) HENSCHEL®-Mischen mit hoher Geschwindigkeit – Die in (3) beschriebene industrielle Mischeinheit wird bei einer hohen Upm (Klingenumdrehungen von etwa 1.450 Upm) für etwa 1 Minute zum Vermischen verwendet, bis beobachtet wird, dass der Elend in der Textur gleichförmig ist. Die Mischenergie wird auf etwa 7 kJ/l bei einer Leistung von etwa 100 W/l und einer Blattspitzengeschwindigkeit von 16 m/s geschätzt.

Beispiele 25-27 werden unter Verwendung der Mischverfahren (1)-(4) hergestellt. Jeder dieser vier Elends wird dann zu einer festen Platte, 1/8 Inch dick mal 3 Inch im Durchmesser, für eine Zeit und Temperatur formgepresst, um vollständige Härtung zu bewirken (typischerweise etwa 10 Minuten bei etwa 150°C und etwa 4.000 psi).

Biegemodul und Biegefestigkeit werden gemäß ASTM D790 gemessen.

Oberflächenleitfähigkeit wird wie in Beispielen 1-12 oben beschrieben gemessen.

Die Haupteigenschaftswerte sind in Tabelle 5 zur Verfügung gestellt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Leitfähigkeit für die gegebene Harz/Graphit-Formulierung empfindlich für das Verfahren ist, durch welches sie vermischt wurde. Allgemein ergeben aggressivere Mischverfahren, z.B. das HENSCHEL®-Vermischen, welches in Beispielen 25 und 26 eingesetzt wird, reduzierte Leitfähigkeiten. Aggressiveres Vermischen ist mit erhöhter Biegefestigkeit verknüpft, jedoch waren die Anstiege der Biegefestigkeit beim Verändern vom Teigmischen zu HENSCHEL®-Vermischen mit niedriger Geschwindigkeit zu HENSCHEL®-Vermischen mit hoher Geschwindigkeit mäßig. Der Biegemodul ist relativ unempfindlich gegenüber Veränderungen im Mischverfahren, wobei Teigmischen und HENSCHEL®-Mischen bei niedriger Geschwindigkeit die höchsten Biegemodulwerte ergeben.

Tabelle 5

Die Gründe für die beobachteten Effekte des Mischverfahrens auf die Leitfähigkeit sind derzeit nicht gut verstanden. Während sie nicht an irgendeine bestimmte Hypothese gebunden sein möchten, spekulieren die Erfinder, dass entweder einer oder beide der zwei Mechanismen zu der reduzierten Leitfähigkeit, die mit aggressivem Mischen assoziiert ist, beitragen. Erstens kann aggressives Mischen die Teilchengröße oder Aggregatgröße des Graphits reduzieren. Zweitens kann aggressives Mischen die Graphitteilchen vollständiger mit Harz beschichten.

BEISPIELE 29-68

Diese Beispiele veranschaulichen die guten Formeigenschaften und hohen Oberflächenleitfähigkeiten der Zusammensetzungen, die ein optionales Entformungsmittel aufweisen. Zusammensetzungstypen A und B, wie in Tabelle 6 detailliert aufgeführt, beinhalten Entformungsmittel zu 5 und 10 Gew.-%, basierend auf der Gesamtzusammensetzung, ausschließlich Graphitfüller. Alle Entformungsmittel werden von kommerziellen Zulieferern erhalten. Kalziumstearat, Lecithin und Glycerinmonostearat werden von Alfa Aesar erhalten. Stearinsäure wird von Avocado erhalten. Laurylstearat und n-Butylstearat werden von Tokyo Kasei Kogyo erhalten. Oxidiertes Polyethylen wird als AC 629 und Polyethylen als AC 319 von Honeywell erhalten. Polytetrafluorethylene (PTFEs) werden als TL 56 und TL6 von Witcon erhalten.

Zusätzlich zu den Entformungsmitteln beinhaltet jede Zusammensetzung einen methacrylatverkappten Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylenether) (PPO-MA) mit einer intrinsischen Viskosität von 0,30 dl/g, korrespondierend zu Herstellungsbeispiel 8, Styrol, erhalten von Aldrich Chemical Company, Trimethylolpropantrimethacrylat (TMPTMA), erhalten von Sartomer und t-Butylperoxybenzoat, erhalten von Lancaster.

Tabelle 6

Für jedes Beispiel werden die in Tabelle 6 spezifizierten Harzzusammensetzungen sorgfältig gemischt, dann mit Graphit (Qualität 4012, Asbury Graphite Mills, Inc.) in dem Verhältnis 25 Gew.-% Harz, 75 Gew.-% Graphit kompoundiert. Kompoundieren von Harz und Graphit wird unter Verwendung eines Henschel-Mischers ausgeführt. Die graphitgefüllten Zusammensetzungen werden bei 150°C 2 Minuten bei 2.000 psi zu verschiedenen geometrischen Formen formgepresst. Ein Kriterium zum Messen der Effektivität eines speziellen Entformungsmittels ist, seinen Einfluss auf die Fähigkeit, Gegenstände mit verschiedenen Graden an geometrischen Strukturen formzupressen, rangierend von einfach bis komplex, zu bestimmen. Lediglich für Referenzzwecke werden vier solche Strukturen ausgewählt und sind in Tabelle 7 definiert.

Tabelle 7

Die Entformungsfähigkeit für jede Zusammensetzung wird als schlecht oder gut bewertet. Eine Bewertung von „schlecht" bedeutet, dass der Gegenstand nicht gut aus den Formwerkzeugoberflächen freigesetzt wird (d.h. automatische Aktion der Auswerferstifte in der Formmaschine entfernt den geformten Gegenstand nicht erfolgreich aus der Formhöhlung). „Gut" bedeutet, dass der Gegenstand sich gut von den Formwerkzeugoberflächen ablöst (d.h. automatische Aktion der Auswerferstifte in der Formmaschine entfernt den geformten Gegenstand erfolgreich aus der Formhöhlung).

Oberflächenleitfähigkeiten werden gemäß der oben in BEISPIELEN 1-12 im Detail angegebene Prozedur gemessen.

Tabelle 8 fasst die Ergebnisse zusammen, die zeigen, dass alle untersuchten Zusammensetzungen gute Entformbarkeit für einfache Platten zur Verfügung stellen und alle außer Laurylstearat und oxidiertes Polyethylen gutes Entformen für einfache Prototypen zur Verfügung stellen. Zusammensetzungen mit sowohl Kalziumstearat als auch Lecithin stellen funktionelle Vorrichtungen mit guter Entformbarkeit zur Verfügung und die Verwendung von Lecithin stellt höhere Leitfähigkeit in den Formgegenständen zur Verfügung als die Verwendung von Kalziumstearat. Für weniger fordernde Formanwendungen kann jedes aus den Entformungsmitteltests geeignet sein.

Tabelle 8


Anspruch[de]
Eine wärmehärtende Zusammensetzung umfassend:

einen funktionalisierten Polyarylenether;

ein alkenylaromatisches Monomer;

ein Acryloylmonomer; und

ein leitfähiges Mittel;

wobei der funktionalisierte Polyarylenether ein gedeckelter Polyarylenether ist, der die Struktur hat, Q(J-K)y worin Q der Rest eines einwertigen, zweiwertigen oder mehrwertigen Phenols ist; y 1 bis 100 ist; J wiederkehrende Einheiten umfasst, welche die Struktur haben
worin R1-R4 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Halogen, primärem oder sekundärem C1-C12 Alkyl, C2-C12 Alkenyl, C2-C12 Alkinyl, C1-C12 Aminoalkyl, C1-C12 Hydroxyalkyl, Phenyl, C1-C12 Haloalkyl, C1-C12 Hydrocarbonoxy und C2-C12 Halohydrocarbonoxy, wobei wenigstens zwei Kohlenstoffatome die Halogen und Sauerstoffatom trennen; m 1 bis etwa 200 ist, und K eine Deckelungsgruppe ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
worin R5 C1-C12 Alkyl ist; R6-R8 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, C1-C12 Alkyl, C2-C12 Alkenyl, C6-C18 Aryl, C7-C18 Alkyl substituiertes Aryl, C7-C18 Aryl substituiertes Alkyl, C2-C12 Alkoxycarbonyl, C7-C18 Aryloxycarbonyl, C8-C18 Alkyl substituiertes Aryloxycarbonyl, C8-C18 Aryl substituiertes Alkoxycarbonyl, Nitril, Formyl, Carboxylat, Imidat und Thiocarboxylat; R9-R13 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Halogen, C1-C12 Alkyl, Hydroxy und Amino; und worin Y eine zweiwertige Gruppe ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
worin R14 und R15 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff und C1-C12 Alkyl.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin der gedeckelte Polyarylenether wenigstens eine Deckelungsgruppe aufweist, die die Struktur hat
worin R6-R8 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, C1-C12 Alkyl, C2-C12 Alkenyl, C6-C18 Aryl, C7-C18 Alkyl substituiertes Aryl, C7-C18 Aryl substituiertes Alkyl, C2-C12 Alkoxycarbonyl, C7-C18 Aryloxycarbonyl, C8-C18 Alkyl substituiertes Aryloxycarbonyl, C8-C18 Aryl substituiertes Alkoxycarbonyl, Nitril, Formyl, Carboxylat, Imidat und Thiocarboxylat; oder

eine Deckelungsgruppe, die die Struktur hat
worin R5 C1-C12 Alkyl ist; oder

wenigstens eine Deckelungsgruppe, die die Struktur hat
worin R9-R13 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Halogen, C1-C12 Alkyl, Hydroxy und Amino; oder

wenigstens eine Deckelungsgruppe, die die Struktur hat
worin A eine gesättigte oder ungesättigte C2-C12 zweiwertige Kohlenwasserstoffgruppe ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin das alkenylaromatische Monomer die Struktur hat
worin jedes R16 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, C1-C12 Alkyl, C2-C12 Alkenyl, C2-C12 Alkinyl, und C6-C18 Aryl; jedes R17 unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Halogen, C1-C12 Alkyl, C1-C12 Alkoxyl, und C6-C18 Aryl; p 1 bis 4 ist; und q 0 bis 5 ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin das Acryloylmonomer wenigstens einen Acryloylrest aufweist, der die Struktur hat
worin R18 und R19 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff und C1-C12 Alkyl, und worin R18 und R19 entweder cis oder trans zur Kohlenstoff-Kohlenstoffdoppelbindung angeordnet sein können, oder worin das Acryloylmonomer wenigstens einen Acryloylrest aufweist, der die Struktur hat
worin R20-R22 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, C1-C12 Alkyl, C2-C12 Alkenyl, C6-C18 Aryl, C7-C18 Alkyl substituiertem Aryl, C7-C18 Aryl substituiertem Alkyl, C2-C12 Alkoxycarbonyl, C7-C18 Aryloxycarbonyl, C8-C18 Alkyl substituiertem Aryloxycarbonyl, C8-C18 Aryl substituiertem Alkoxycarbonyl, Nitril, Formyl, Carboxylat, Imidat und Thiocarboxylat.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das leitfähige Mittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Graphit, leitfähigem Ruß, leitfähigen Kohlenstofffasern, Metallfasern, Metallpartikeln, und Partikeln aus intrinsisch leitfähigen Polymeren. Zusammensetzung nach Anspruch 1, umfassend:

etwa 1 bis etwa 70 Gewichtsteile eines funktionalisierten Polyarylenether;

etwa 30 bis etwa 98 Gewichtsteile eines alkenylaromatischen Monomers;

etwa 1 bis etwa 69 Gewichtsteile eines Acryloylmonomers; und

etwa 5 bis etwa 95 Gewichtsprozent eines leitfähigen Mittels;

wobei die Gewichtsteile des funktionalisierten Polyarylenethers, des alkenylaromatischen Monomers und des Acryloylmonomers sich auf 100 summieren; und wobei die Menge des leitfähigen Mittels auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung bezogen ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, aufweisend:

etwa 10 bis etwa 50 Gewichtsteile eines Methacrylat gedeckelten Polyarylenethers;

etwa 40 bis etwa 80 Gewichtsteile eines monofunktionalen alkenylaromatischen Monomers;

etwa 5 bis etwa 50 Gewichtsteile eines polyfunktionalen Acryloylmonomers;

etwa 1 bis etwa 5 Gewichtsteile eines Härtungskatalysators; und

etwa 20 bis etwa 95 Gewichtsprozent Graphit;

wobei die Gewichtsteile des Methacrylat gedeckelten Polyarylenethers, des monofunktionalen alkenylaromatischen Monomers, des polyfunktionalen Acryloylmonomers und des Härtungskatalysators auf 100 Gesamtteile des Methacrylat gedeckelten Polyarylenethers, des monofunktionalen alkenylaromatischen Monomers und des polyfunktionalen Acryloylmonomers bezogen sind; und wobei die Gewichtsprozente des Graphits auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung bezogen sind.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, aufweisend: wobei der gedeckelte Polyarylenether eine Deckelungsgruppe aufweist, die die Struktur hat
worin R6-R8 jeweils unabhängig Wasserstoff oder C1-C12 Alkyl sind.
Verfahren zur Herstellung einer Wärme härtenden Zusammensetzung, bei welchem man:

einen funktionalisierten Polyarylenether, ein alkenylaromatisches Monomer, ein Acryloylmonomer und ein leitfähiges Mittel zur Bildung einer innigen Mischung mischt;

wobei der funktionalisierte Polyarylenether ein gedeckelter Polyarylenether ist, der die Struktur hat Q(J-K)y worin Q der Rest eines einwertigen, zweiwertigen oder mehrwertigen Phenols ist; y 1 bis 100 ist; J wiederkehrende Einheiten umfasst, die die Struktur haben
worin R1-R4 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Halogen, primärem oder sekundärem C1-C12 Alkyl, C2-C12 Alkenyl, C2-C12 Alkinyl, C1-C12 Aminoalkyl, C1-C12 Hydroxyalkyl, Phenyl, C1-C12 Haloalkyl, C1-C12 Hydrocarbonoxy, und C2-C12 Halohydrocarbonoxy, worin wenigstens zwei Kohlenstoffatome die Halogen- und Sauerstoffatome trennen; m etwa 1 bis etwa 200 ist; und K eine Deckelungsgruppe ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
worin R5 C1-C12Alkyl ist; R6-R8 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, C1-C12 Alkyl, C2-C12 Alkenyl, C6-C18 Aryl, C7-C18 Alkyl substituiertem Aryl, C7-C18 Aryl substituiertem Alkyl, C2-C12 Alkoxycarbonyl, C7-C18 Aryloxycarbonyl, C8-C18 Alkyl substituiertem Aryloxycarbonyl, C8-C18 Aryl substituiertem Alkoxycarbonyl, Nitril, Formyl, Carboxylat, Imidat und Thiocarboxylat; R9-R13 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Halogen, C1-C12 Alkyl, Hydroxy, und Amino; und wobei Y eine zweiwertige Gruppe ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
worin R14 und R15 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff und C1-C12 Alkyl.
Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem man:

einen Polyarylenether und ein alkenylaromatisches Monomer zur Bildung einer ersten Mischung mischt;

die erste Mischung mit einem Deckelungsmittel unter Bedingungen mischt, die geeignet sind die Reaktion des Polyarylenethers und des Deckelungsmittels zur Bildung eines gedeckelten Polyarylenethers zu fördern, wodurch eine zweite Mischung gebildet wird, die den gedeckelten Polyarylenether und das alkenylaromatische Monomer umfasst;

die zweite Mischung mit einem Acryloylmonomer und einem leitfähigen Mittel mischt.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com