JP2008537515A - 多質分散効果を有するナノ構造フィルムの製造方法と使用 - Google Patents
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Abstract
Description
1.既存のナノ構造フィルムには多質分散効果の機能がなく、多くの種類は光学フィルム、磁気、半導体あるいは伝導膜および摩擦フィルムである。本発明は新しい品種を提供する。
2.既存技術の「分散効果」材料は単一の防水、防油、抗菌、抗電磁波などの機能があるだけで、一般的には多種物質に対する分解分散機能が無く、本発明で新機能を提供する。
3.既存技術の化学成分のベースは有機物或いは被覆材料を主としており、製品性能は安定性を欠き、耐久性に劣り、甚だしくは一部汚染成分まであり、環境保護の要求を達成できない。
4.既存技術で使用する単疎材料もまた一部は粉体材料である。しかし粒度が比較的大きく普通は1000nm以上で、このような材料は液相あるいはコロイド質の中で分散しにくく、それらを媒質材料に加えても、効果は目立たない。
一.原料の選択:
(一)ナノ材料の選択
a.ナノ抗菌材料は、ケイ素酸化物をキャリアー(SiO2−x)とした金属イオン抗菌材料を採用することができ、その比率は8%−12%で、記号をSSl、DS1、SPlとする。
b.ナノ触媒材料は、ナノ酸化チタン(TiO2)を使用することができ、記号はDJ3、DJ3−5とする。
c.ナノ分解材料は、酸化亜鉛(ZnO)を選択することができ、記号はMN6Zとする。
d.ナノ界面材料はアルミナ(AlO3)を選択することができ、記号はNR−3ALとする。
e.ナノ表面消耗材料は、(TiO2)を選択できて、記号はRX−05とする。
(二)改質助剤の選択
ナノ材料の改質助剤は、フルオロカーボン界面活性剤を選択することができて、上記と異なるナノ材料にもとづき、異なるモデルのフルオロカーボン界面活性剤を選んで用いることができる。その中でも、
ナノ抗菌材料は、テトラフルオロイソフタロニトリル界面活性剤を選択。
(三)成膜物質の選択使用:
成膜物質としては、フルオロカーボン成膜活性材料を選択することができる。
(四)ナノ材料分散媒体の選択使用:
ナノ材料改質用の分散媒体は脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素或いはそれらの誘導体を選択することができ、本発明では、トルエン、キシレンを分散媒体とする。
二.製造方法
(一)ナノ材料の改質工程
本発明で用いるナノ材料は、改質工程で作製されるもので、その工程は、上記各種ナノ材料粉体を、それぞれ分散媒体のキシレン中に加えて分散した後、ナノ材料とフルオロカーボン界面活性剤との量比を1:0.005−1:00.1の率で分散媒体の中に添加し、ナノ材料表面のヒドロキシル基にフルオロカーボン界面活性剤と十分な反応を行わせて、最後に分散媒体を除去し、乾燥させて各種ナノ改質材料粉体を得る。
(二)ナノ複合材料の製造工程:
1.ナノ複合粉体配合比率:
上記ナノ材料のコード番号にて、配合比率は次の通りとする。
a:b:c:d:e=20−30%:15−25%:20−30%:15−25%:15−20%
上記ナノ材料は攪拌機中で十分均一に攪拌してから使用する。
(三)ナノ成膜ペースト材料の製造:
1.原料の選択使用:
a.ナノ材料は上記ナノ改質複合材料とする:0.1−2%。
b.フルオロカーボン成膜物質:パーフルオロアルキルスルホネートアルキルアクリレート2−4%。
c.機能助剤:脂肪族アルコールポリオキシエチレンエーテル0.05−0.1%。
d.分散媒体:脱イオン水85−95%。
配合比率
a:b:c:d=2%:4%:0.1%:93.9%
2.成膜ペーストの製造工程:
上記比率に基づいて原材料を準備し、機能助剤を分散媒体中に入れる。分散媒体は脱イオン水とし、50−70℃で加えながら攪拌し、機能助剤を均一に分散媒体に溶解させ、改質後のナノ複合材料を、ゆっくりと上記溶液の中に加え、加えながら攪拌し、攪拌機で120−160回転/分の速度で20−30分攪拌した後、乳化機で間接的に10−20分分散させて、ナノ材料を均一に液相の中で分散させ、更にフルオロカーボン成膜物質をゆっくりと既によく分散したナノ液相に加え、ゆっくりと均一に攪拌して準備する。
(四)ナノ構造のフィルムの製造工程:
その場で成膜しようとする基材をきれいに洗い、吹きつけやつけ込みで、成膜ペーストを基材上辺に乗せ、成膜ペーストを乗せた基材を120−180℃の下で0.5−1分加熱乾燥をさせれば完了。ペースト濃度の調整や生産タクトと成膜圧の制御で、ナノ構造フィルムの厚さ制御ができる。
一、本発明のナノ構造フィルムは基材のその場で複合され、基材と分離できない性質を持つ。
二、本発明のナノ構造フィルム中のナノ材料は多機能複合材料で、表面改質後に、フィルムに、油、水、有機性不純物、無機性塵芥、バクテリア及び光、電気、磁気に対する分離、分散作用を付与し、従来技術の単疎、双疎材料の欠点を補う。
三、本発明で採用したナノ材料改質助剤はフルオロカーボン界面活性剤を主とし、わずかの添加量で液体の表面張力を低下させ、水の場合には73MN/Mを18MN/Mまで低下させる通り、効果は著しい。
四、フッ素原子独特の大きさと電気陰性度などの要因により、改質後のナノ材料は、高い熱安定性と、高い耐強酸性、耐高濃度アルカリ性、耐強酸化性を備える。
五、本発明の成膜物質はフルオロカーボン成膜材料を採用することで、膜厚が顕著に下がり、元の基材の物理化学的特性と色彩を保ち、且つきわめて高い透明性と通気性を有する。
ナノ材料の改質:
フルオロカーボン界面活性剤PN−80を30g取り、200mLのトルエン溶剤中に加え、完全に溶解した後、ナノ酸化ケイ素粉体200gを上記界面活性剤を含む溶剤中にゆっくりと加えて攪拌し、完全に反応させた後、トルエンを取り除き、乾燥温度を120℃にした乾燥装置中で乾燥させ、最後に気流粉砕機で分散させて、白色粉末状のナノ改質材料を得る。
実施例2.
ナノ酸化チタン100gをキシレン800mLの中に加えた後、室温条件で攪拌して均一に混合し、つづいてフルオロカーボン界面活性剤8gをゆっくりと混合液中に加え、滴下しながら超音波で分散させ滴下完了後、超音波で続けて10分間攪拌して、完全に反応させ、更に中からキシレンを取り除き、二酸化チタンとフルオロカーボン界面活性剤の反応物を得、乾燥温度150℃の乾燥機中で乾燥させ、最後に気流粉砕機で分散させて、改質ナノ酸化チタン粉体を得る。その他の改質粉体も上記方法により改質ナノ酸化亜鉛、ナノアルミナなどのナノ材料を得ることができる。
実施例3.
ナノ複合粉体の製造
実施例1、2で作製したナノ改質粉体を、下記配合比率とする。
1.原材料の選択
a.ナノ抗菌材料:粒径30nmの二酸化ケイ素
b.ナノ触媒材料:粒径20nmの二酸化チタン
c.ナノ分解材料:粒径60nmの酸化亜鉛
d.ナノ界面材料:粒径の50nmのアルミナ
e.ナノ表面消耗材料:半径10nmの二酸化チタン
2.配合比率:
a:b:c:d:e=23%:20%:22%:20%:15%
3.技術工程:
上記改質ナノ材料を順序通り、比率通りに攪拌ミキサーに入れて、150回転/分の回転速度で30分攪拌して、攪拌が均一になってから取り出しておく。
実施例4.
ナノ成膜ペーストの製造
1.原料の選択:
a.ナノ改質混合材料0.5%
b.フルオロカーボン成膜物質パーフルオロアルキルスルホネートアルキルアクリレート5%
c.機能助剤:脂肪族アルコールポリオキシエチレンエーテル0.1%
d.分散媒体は脱イオン水、電気伝導率は0.1以下。
2.配合比率
a:b:c:d=0.5%:5%:0.1%:94.4%
3.成膜ペーストの製造
上記比率で原材料を準備し、機能助剤を分散媒体の脱イオン水の中に加えて、速く攪拌し機能助剤を分散媒体中に均一に溶解させ、改質後のナノ混合材料をゆっくり上記溶液中に加え、攪拌機にて160回転/分の回転速度で30分攪拌後、ホモジナイザーで10分間分散して、ナノ材料を均一に液相中に分散させ、更にフルオロカーボン成膜物質を均一に分散させ、すでによく分散したナノ液相中にゆっくりと加え、ゆっくり攪拌して成膜物質を溶解させておく。
実施例5
織物のナノ構造フィルムの作製:
その場で成膜しようとする繊維織物をきれいに洗い、吹きつけ法で上記ペーストを繊維織物の表面に均一に吹き付け、これを2度繰り返し、ペーストを吹き付けた繊維織物を150℃の乾燥装置の中に置いて、1分乾燥すると、ナノ構造フィルム繊維織物を得ることができる。
実施例6
ガラス製品表面のナノ構造フィルムの製造
ガラス製品の表面をきれいに洗い、粘泡法でナノ成膜ペーストをガラス製品の表面に付着させ、ガラス製品を取り出して、120℃の乾燥装置に入れて5分乾燥させて、取り出し冷却する。
実施例7
車体表面のナノ構造フィルムの製造:
車体表面をきれいに洗い、ナノ成膜ペーストを均一に車体表面に吹き付け、車体を乾燥室内に入れて、80℃の条件で、10分加熱する。
実施例8
煉瓦石木質構造壁表面のナノフィルムの製造
煉瓦、石木質構造の壁表面をきれいに洗い、吹きつけ法で上記ペーストを壁表面に均一に吹きつけ、赤外線源と壁表面を接触させ、その接触温度が100℃の状況下、5分間でナノフィルムの壁表面を作ることができる。
Claims (4)
- ナノ構造フィルムの組成が、100nm以下のナノ酸化物複合粉体、フルオロカーボン成膜活性物質及びフルオロカーボン界面活性剤よりなり、ナノ材料が必要に応じて成膜物質内に均一に分布し、ナノ構造フィルムが吸着、結合、浸透の形式で基材と一体に固定され、当該ナノ構造フィルムが500nm以下のサイズであり、水、油、塵芥、熱電気、磁気、光などの物質に対して分離分散する機能を有する多質分散効果ナノ構造フィルムの製造方法と使用。
- ナノ材料改質工程が、ナノ酸化ケイ素、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ粉体をそれぞれ分散媒体のトルエン、キシレンの中に分散した後、ナノ材料とフルオロカーボン界面活性剤との量比1:0.05−1:0.1の比率にて分散媒体中に加え、ナノ材料の表面ヒドロキシル基をフルオロカーボン界面活性剤と十分に反応させ、最後に分散媒体を加熱除去し、乾燥して改質材料粉体を得る請求項1記載の多質分散効果ナノ構造フィルムの製造方法と使用。
- ナノ成膜ペーストの作製が、その原料として前記ナノ複合改質材料を選択し、成膜物質をフルオロアルキルスルホネートアルキルアクリレート5−10%とし、機能助剤を脂肪族アルコールポリオキシエチレンエーテル0.05%−0.1%とする請求項1記載の多質分散効果ナノ構造フィルムの製造方法と使用。
- 成膜ペーストを吹きつけ法、パジング法にて綿布、織物、ガラス製品、車体、テーブル、壁面などを含む基材表面に置き、乾燥設備で昇温し、乾燥することによりその場で複合多質分散効果ナノ構造フィルムを得る請求項1記載の多質分散効果ナノ構造フィルムの製造方法と使用。
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