JP2010511740A - ナノコンポジットポリマーの製造に有用な挿入剤非含有組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
エポキシ樹脂(Dow Chemical Company社(ミシガン州ミッドランド)製の商標DER 332のビスフェノールエポキシ樹脂のジグリシジルエーテル)を4,4’−ジアミノ−ジフェニルスルホン硬化剤(Aldrich Chemical社、ウィスコンシン州ミルウォーキー)と混合し、テストバー鋳型内に注入し、2時間にわたり180℃で硬化させ、次に2時間にわたり220℃で後硬化させると、充填剤を含有していないエポキシポリマー(いわゆる「純エポキシ」)のテストバーが製造される。
92.6meq/100gのカチオン交換容量を有する4gのモンモリロナイト(Southern Clay Products社(テキサス州ゴンザレス)製の商標Cloisite Na)を400mLのアセトン中に分散させるとアセトン中のモンモリロナイト分散液が生成されるので、次にこれをエポキシ樹脂(Dow Chemical Company社(ミシガン州ミッドランド)製の商標DER 332のビスフェノールエポキシ樹脂のジグリシジルエーテル)と混合すると、エポキシ樹脂混合物が形成される。アセトンの大部分をエポキシ樹脂混合物から90℃で減圧蒸留することによって除去すると、エポキシ樹脂組成物が生成される。このエポキシ樹脂組成物を4,4’−ジアミノ−ジフェニルスルホン硬化剤(Aldrich Chemical社、ウィスコンシン州ミルウォーキー)と混合し、テストバー鋳型内に注入し、180℃で2時間にわたり硬化させ、その後に2時間にわたり220℃で後硬化させると、4.5重量%のモンモリロナイトを含有するエポキシナノコンポジット(いわゆる「エポキシ/n−MMT」)のテストバーが生成される。図2は、本比較例のエポキシナノコンポジットの代表的な透過型電子顕微鏡写真を示している。
ポリマーサンプルのX線回折(XRD)パターンは、Bragg−Brentano θ−2ジオメトリー(40kV及び40mA)を備えるBruker D8回折計及びグラファイト単色光分光器を用いて記録する。g−MMTサンプル及びn−MMTサンプルについてXRDを行う場合は、サンプルからの水又はアセトン各々の蒸発を最小限に抑えるために、サンプルは商標MylarのX線フィルム(Complex Industries社、フロリダ州パームシティ)を用いて被覆した。
結論として、本発明を好ましい実施形態と関連付けて記載してきたが、本発明はそれによって限定されず、下記の特許請求項によって規定される本発明の範囲内に含まれるすべての代替形、変形及び同等物に及ぶことが企図されることが理解されるべきである。
Claims (18)
- 充填剤組成物を調製するための方法であって、前記充填剤組成物はナノコンポジットポリマーを調製するために有用であり、(a)分散液を形成するために水を含む液体中に水分散性充填剤材料を分散させる工程と;(b)前記液体の水濃度が前記充填剤組成物を形成するために6重量%未満であり、前記充填剤材料の少なくとも1つの寸法の平均サイズが、前記分散させる工程(a)の代表的なフリーズドライサンプルの透過型電子顕微鏡による検査で200nm未満であるように、前記液体の水の少なくとも一部分を有機溶媒と置換する工程と、を含む方法。
- 前記水分散性充填剤材料は、カチオン交換層状材料であり、前記カチオン交換層状材料のカチオン交換容量は、有機カチオンと20%未満交換される、請求項1に記載の方法。
- 前記カチオン交換層状材料は、天然もしくは合成のベントナイト、モンモリロナイト、ヘクトライト、フルオロヘクトライト、サポナイト、スティーブンサイト、ノントロナイト、ソーコナイト、グラウコナイト、バーミキュライト、クロライト、マイカ、ヒドロマイカ、ムスコバイト、ビオタイト、フロゴパイト、イライト、タルク、ピロフィリト、セピオライト、アタプルガイト、パリゴルスカイト、ベルチェリン、セルペンチン、カオリナイト、ディッカイト、ナクライト、ハロイサイト、アロフェン、イモゴライト、ヒドロタルサイト、パイロオーライト、カルサイト、ウォラストナイト及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項2に記載の方法。
- 前記水分散性充填剤材料は、カチオン交換層状材料であり、前記カチオン交換層状材料のカチオン交換容量は、有機カチオンを本質的に含んでいない、請求項1に記載の方法。
- 前記カチオン交換層状材料は、天然もしくは合成のベントナイト、モンモリロナイト、ヘクトライト、フルオロヘクトライト、サポナイト、スティーブンサイト、ノントロナイト、ソーコナイト、グラウコナイト、バーミキュライト、クロライト、マイカ、ヒドロマイカ、ムスコバイト、ビオタイト、フロゴパイト、イライト、タルク、ピロフィリト、セピオライト、アタプルガイト、パリゴルスカイト、ベルチェリン、セルペンチン、カオリナイト、ディッカイト、ナクライト、ハロイサイト、アロフェン、イモゴライト、ヒドロタルサイト、パイロオーライト、カルサイト、ウォラストナイト及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項4に記載の方法。
- 前記液体の水濃度は、3重量%未満である、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記液体の水濃度は、1重量%未満である、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記液体の水濃度は、0.5重量%未満である、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記液体の水濃度は、0.1重量%未満である、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- ナノコンポジットポリマーを調製するための方法であって、前記ポリマーの代表的なサンプルの透過型電子顕微鏡による検査で200nm未満である充填剤の少なくとも1つの寸法の平均サイズを有する充填剤を含有するポリマーを製造するために、請求項1から9のいずれか一項に記載の前記充填剤組成物を1つ又はそれ以上のポリマー、ポリマー成分、モノマーもしくはプレポリマーと混合する工程による方法。
- 前記モノマーはエポキシ樹脂を含み、前記充填剤組成物は混合物を形成するために前記エポキシ樹脂と混合され、混合物は次に有機溶媒を除去するために液化され、次にエポキシナノコンポジットポリマーを製造するために硬化される、請求項10に記載の方法。
- エポキシナノコンポジットポリマーを製造するために有用なエポキシ樹脂組成物であって、前記エポキシ樹脂組成物は、(a)エポキシ樹脂混合物を形成するためにエポキシ樹脂を請求項1から9のいずれか一項に記載の充填剤組成物と混合する工程と;(b)前記エポキシ樹脂組成物を形成するために前記エポキシ樹脂混合物から有機溶媒を除去する工程と、によって作製されるエポキシ樹脂組成物。
- (a)未硬化エポキシナノコンポジットポリマーを形成するためにエポキシ樹脂硬化剤を請求項12に記載の前記エポキシ樹脂組成物と混合する工程と;(b)前記エポキシナノコンポジットポリマーの代表的なサンプルの透過型電子顕微鏡による検査で200nm未満である前記充填剤の少なくとも1つの寸法の平均サイズを有する充填剤を含有するエポキシナノコンポジットポリマーを形成するために前記未硬化エポキシナノコンポジットポリマーを硬化させる工程と、によって製造される硬化エポキシナノコンポジットポリマー。
- 前記ポリマーの代表的なサンプルの透過型電子顕微鏡による検査で200nm未満である充填剤の少なくとも1つの寸法の平均サイズを有する充填剤を含有するポリマーを製造するために、請求項1から9のいずれか一項に記載の前記充填剤組成物を1つ又はそれ以上のポリマー、ポリマー成分、モノマーもしくはプレポリマーと混合する工程によって製造されるナノコンポジットポリマー。
- 前記ポリマーは、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、エポキシ、スチレンポリマー、ポリウレタン、ポリ(アルキル)アクリレート、ポリアセタール、ポリスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテル、ポリアリールエーテル、ポリケトン、ポリアリールケトン、ポリイミド、ポリ(ビニルハライド)、ポリ(ビニリデンハライド)、ポリ(テトラフルオロエチレン)、ポリシロキサン、シアネートポリマー、マレイミドポリマー、ビニルエステル樹脂ポリマー、及びそれらの混合物のポリマーおよびコポリマーからなる群より選択される、請求項14に記載のナノコンポジットポリマー。
- (a)エポキシ樹脂を請求項1から9のいずれか一項に記載の充填剤組成物と混合する工程と;(b)硬化剤及び任意で触媒、促進剤、及び加工処理添加物を混合する工程と;(c)前記混合物を基質へ適用する工程と;(d)前記溶媒を蒸発させ、前記エポキシ樹脂を硬化させる工程;及び任意で工程(a)及び(b)の後に有機溶媒を交換及び/又は添加する工程と、によって製造されるエポキシナノコンポジットコーティング。
- 前記充填剤組成物のゲルを形成するために前記充填剤組成物から液体を除去する工程をさらに含む、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1から9及び17のいずれか一項に記載の方法によって作製された充填剤組成物。
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