JP2009509030A - Metallized nanostructured chemicals alloyed into polymers - Google Patents

Metallized nanostructured chemicals alloyed into polymers Download PDF

Info

Publication number
JP2009509030A
JP2009509030A JP2008541156A JP2008541156A JP2009509030A JP 2009509030 A JP2009509030 A JP 2009509030A JP 2008541156 A JP2008541156 A JP 2008541156A JP 2008541156 A JP2008541156 A JP 2008541156A JP 2009509030 A JP2009509030 A JP 2009509030A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polymer
poms
metallized
metallized nanostructured
chemical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008541156A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
リヒテンハン、ジョセフ・ディー.
フ、シュアン
シュワブ、ジョセフ・ジェイ.
フィーラー、ポール
アブベンフイス、エイチ.シー.エル.
Original Assignee
ハイブリッド・プラスティックス・インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ハイブリッド・プラスティックス・インコーポレイテッド filed Critical ハイブリッド・プラスティックス・インコーポレイテッド
Publication of JP2009509030A publication Critical patent/JP2009509030A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/42Introducing metal atoms or metal-containing groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/33Heterocyclic compounds
    • A61K31/395Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins
    • A61K31/495Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins having six-membered rings with two or more nitrogen atoms as the only ring heteroatoms, e.g. piperazine or tetrazines
    • A61K31/505Pyrimidines; Hydrogenated pyrimidines, e.g. trimethoprim
    • A61K31/513Pyrimidines; Hydrogenated pyrimidines, e.g. trimethoprim having oxo groups directly attached to the heterocyclic ring, e.g. cytosine
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82BNANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/201Pre-melted polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/54Silicon-containing compounds
    • C08K5/549Silicon-containing compounds containing silicon in a ring

Abstract

金属化ナノ構造化学物質が、ポリマーコイル、ドメ−ン、鎖及びセグメントを含むポリマーの微視的構造の補強のためのアロイ化剤として、分子レベルで組み込まれる。直接ブレンドプロセスが、金属化ナノ構造化学物質とポリマーとの目的に応じた適合性の理由で効果的である。  Metallized nanostructured chemicals are incorporated at the molecular level as alloying agents for reinforcement of the microscopic structure of polymers including polymer coils, domains, chains and segments. The direct blending process is effective for compatibility reasons depending on the purpose of the metallized nanostructured chemical and polymer.

Description

本出願は、2005年8月19日に出願された米国仮特許出願番号60/709,638の利益を主張するものである。   This application claims the benefit of US Provisional Patent Application No. 60 / 709,638, filed Aug. 19, 2005.

発明の分野
本発明は、一般的には、ポリマーの物理的特性を向上するための方法、より特別には、ポリマーの物理的特性を向上するための金属化ナノ構造化学物質のポリマー中へのアロイ化のための方法に関するものである。
FIELD OF THE INVENTION The present invention generally relates to a method for improving the physical properties of a polymer, and more particularly to the incorporation of metallized nanostructured chemicals into a polymer to improve the physical properties of the polymer. It relates to a method for alloying.

発明の背景
ポリマーの特性は、形態学、組成、熱力学及びプロセス条件のような変数によって、高度に制御できるものと長い間認識されてきた。同様に、種々のサイズ及び形状のフィラー(例、炭酸カルシウム、シリカ、カーボンブラック、ゴム等)が、ポリマーの形態学とその結果得られる物理的特性の双方をある程度制御するためにポリマー中へ挿入し或いは配合することができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION Polymer properties have long been recognized as being highly controllable by variables such as morphology, composition, thermodynamics and process conditions. Similarly, fillers of various sizes and shapes (eg, calcium carbonate, silica, carbon black, rubber, etc.) are inserted into the polymer to provide some control over both the polymer morphology and the resulting physical properties. Or can be blended.

固体状態では、(非晶質、半結晶質、結晶質、ゴム状等を含む)全てのポリマーは、かなりの量の内部及び外部自由体積を有する。(図1参照。)ポリマー鎖の力学的特性(例、レプテーション(reptation)、並進、回転、結晶化)が主に作用し、同様に、密度、熱伝導性、ガラス転移、融解転移、弾性率、緩和性、応力転移及び表面特性のような基礎的性質に影響するのは、この体積の範囲内であることから、ポリマーの自由体積は、その物理的特性に莫大な影響を有する。   In the solid state, all polymers (including amorphous, semi-crystalline, crystalline, rubbery, etc.) have a significant amount of internal and external free volumes. (See Fig. 1) The mechanical properties of the polymer chain (eg, reptation, translation, rotation, crystallization) mainly work, as well as density, thermal conductivity, glass transition, melting transition, elasticity Since it is within this volume that affects fundamental properties such as rate, relaxation, stress transfer and surface properties, the free volume of the polymer has a tremendous effect on its physical properties.

ポリマー系での自由体積のアクセスしやすさは、その形態学に大いに依存している。例えば、図2に示されるように、より密度の濃い領域やポリマー内での離隔は、そのような領域への熱力学的及び力学的アクセスを増加することも、減少することもできる。熱力学的及び力学的特性の影響の故に、ポリマー形態学は、従来のフィラーがポリマー系での自由体積領域にアクセスする能力を制限する主な要因である。従来のフィラーが大部分のポリマー寸法より物理的に大きく、化学的に似ておらず、また通常高融点の固体であることから、フィラーとポリマー系との間の適合化を強制するためには、追加的な加工/配合努力が、通常必要とされる。   The accessibility of free volume in polymer systems is highly dependent on its morphology. For example, as shown in FIG. 2, denser regions and separation within the polymer can increase or decrease thermodynamic and mechanical access to such regions. Due to the effects of thermodynamics and mechanical properties, polymer morphology is a major factor limiting the ability of conventional fillers to access free volume regions in polymer systems. Because conventional fillers are physically larger than most polymer dimensions, are not chemically similar, and are usually high-melting solids, to force compatibility between fillers and polymer systems Additional processing / compounding efforts are usually required.

先行技術の配合は、可塑化材或いは可塑化剤として公知の小さな低分子量分子(液体及び固体)及びポリマー(有機)のそれとは類似しない組成の、マクロ、ミクロ及びナノスコピックな粒子(例、無機)をポリマー系と合体させることに焦点を合わせてきた。可塑化剤の機能は、ポリマー鎖の互いのずれを助長し、それゆえ特定のポリマー系の加工容易性及び製造容易性を改善するものである。同様に、従来繊維状若しくは粒子状固体から構成されていたフィラーは、寸法安定性、衝撃抵抗性、引張り及び圧縮強度及び熱安定性のような物理的特性を向上するために、ポリマーと結合されてきた。残念ながら、可塑化剤は、ポリマー鎖を補強するには小さすぎ、従来のフィラーは、個々のポリマー鎖とセグメントを補強するには大きすぎる。フィラーは、これらポリマー内の個々の鎖とセグメントよりはむしろ、大きく関連するか近傍のポリマー群を巨視的に補強するために従来は使用されている。   Prior art formulations include macro, micro and nanoscopic particles (eg, inorganic) of a composition similar to that of small low molecular weight molecules (liquid and solid) and polymers (organic) known as plasticizers or plasticizers. ) Has been focused on combining with polymer systems. The function of the plasticizer promotes the displacement of the polymer chains from one another and thus improves the processability and manufacturability of certain polymer systems. Similarly, fillers previously composed of fibrous or particulate solids are combined with polymers to improve physical properties such as dimensional stability, impact resistance, tensile and compressive strength, and thermal stability. I came. Unfortunately, plasticizers are too small to reinforce polymer chains, and conventional fillers are too large to reinforce individual polymer chains and segments. Fillers are conventionally used to macroscopically reinforce closely related or nearby polymer groups rather than individual chains and segments within these polymers.

フィラーサイズが、50nm未満に減少すると、それらは、沈降に対してより抵抗性となり、ポリマー系により効率的に補強を与え、その結果物理的特性に関する制御を改善することが、予想されてきた。しかしながら、この理論的知見の完全な応用は、単分散性を有し、50nm範囲未満の特に10nm範囲未満の直径を有する粒子の現実的な入手源がないことに妨げられてきた。特に望ましいものは、単分散性を有するか、ポリマー系内で最も安定な分散を形成することが期待されるような制御された狭い粒子サイズ分布を有する金属粒子である。加えて、これら粒子は、光を分散するのに必要で、それゆえプラスチックスに配合されたときに透明に見えねばならない長さスケールを十分に下回らねばならない。   It has been expected that as filler sizes are reduced below 50 nm, they become more resistant to sedimentation and more efficiently reinforce the polymer system, resulting in improved control over physical properties. However, the complete application of this theoretical finding has been hampered by the lack of a practical source of particles that are monodisperse and have a diameter below the 50 nm range, especially below the 10 nm range. Particularly desirable are metal particles that are monodispersed or have a controlled narrow particle size distribution that is expected to form the most stable dispersion within the polymer system. In addition, these particles must be well below the length scale that is necessary to disperse the light and therefore must appear transparent when incorporated into plastics.

最近のナノ科学の発展は、その特定の、正確な化学式、ハイブリッド(無機-有機)化学組成及び従来の化学分子のサイズ(0.3-0.5nm)及びより大きなサイズの従来のフィラー(50nmより大)に対する大きな物理的サイズの結果、金属化ナノ構造化学物質として最もよく記載される材料を、商業的な量で経済効率的に製造する能力をいまや可能としている。   Recent developments in nanoscience have shown that specific exact formula, hybrid (inorganic-organic) chemical composition and size of conventional chemical molecules (0.3-0.5 nm) and larger size conventional fillers (50 nm As a result of its large physical size, it is now possible to economically and efficiently produce the materials best described as metallized nanostructured chemicals in commercial quantities.

ナノ構造化学物質は、低コストなポリヘドラルオリゴメリックシルセスキオキサン(POSS)及びポリヘドラルオリゴメリックシリケート(POS)に基づくことができる。ポリヘドラルオリゴメリックメタロセスキオキサン(POMS)としても知られる金属化ナノ構造化学物質は、籠の内部に或いは外部に1以上の金属を含む籠であるか、籠に結合する1以上の金属を含む籠である。ある例では、籠は1以上の金属原子、或いは複数のタイプの金属原子若しくは金属合金を含んでもよい。POMSは、図3に示される代表的構造と式により図解される。POMSは、構造的及び組成的に多様であり、POMSやそれらが組み込まれる材料の物理的特性を制御することに利用できるいくつかの多面体、多形及び組成的変動を含んでもよいことに留意すべきである(図4)。   Nanostructured chemicals can be based on low cost polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS) and polyhedral oligomeric silicates (POS). Metallized nanostructured chemicals, also known as polyhedral oligomeric metallosesquioxanes (POMS), are those containing one or more metals inside or outside the cage, or one or more metals bound to the cage It is a spear containing. In some examples, the soot may include one or more metal atoms, or multiple types of metal atoms or metal alloys. POMS is illustrated by the representative structure and formula shown in FIG. Note that POMS are structurally and compositionally diverse and may include several polyhedra, polymorphs and compositional variations that can be used to control the physical properties of POMS and the materials in which they are incorporated. Should be (Figure 4).

POSS籠のように、POMS系は、その内部の籠の枠組が、無機珪素-酸素結合で主として構成されているハイブリッド(即ち、有機-無機)組成物を含む。ナノ構造の外部は、反応性及び非反応性有機官能基(R)両方により覆われ、ナノ構造と、有機ポリマーとの適合性及び適応性を保証している。金属化ナノ構造POSS化学物質のこれらの及び他の特性は、米国特許第5589562号及びHanssen, van Santen,及びAbbenhuisによる, 2004 Eur. J. Inorg. Chem. 675-83,で詳細に考察されているが、ここでは、両者を参照に組み入れることとする。金属フィラー若しくは粒子とは異なり、これらPOMSナノ構造化学物質は、低密度で(1.17g/ml〜2.04g/mlの範囲)で、ポリマー及び溶媒に高度に分散性であり、優秀な固有の難燃性、光学的、電子的特性及び放射線許容度を有し、直径0.5nm〜50nmの範囲であり得る。   Like the POSS cage, the POMS system includes a hybrid (ie, organic-inorganic) composition in which the framework of the cage inside is composed primarily of inorganic silicon-oxygen bonds. The exterior of the nanostructure is covered by both reactive and non-reactive organic functional groups (R), ensuring compatibility and adaptability between the nanostructure and the organic polymer. These and other properties of metallized nanostructured POSS chemicals are discussed in detail in US Pat. No. 5,589,562 and by Hanssen, van Santen, and Abbenhuis, 2004 Eur. J. Inorg. Chem. 675-83. However, both are incorporated herein by reference. Unlike metal fillers or particles, these POMS nanostructured chemicals are low density (range 1.17 g / ml to 2.04 g / ml), highly dispersible in polymers and solvents, and have excellent intrinsic properties. Flame retardant, optical, electronic properties and radiation tolerance, and may range from 0.5 nm to 50 nm in diameter.

フィラー、可塑化剤及びポリマー形態学に関する先行技術は、ポリマー鎖、コイル及びセグメントの動き、光学的及び電子的特性を分子レベルで適正に制御することができなかった。更に、炭化水素系ポリマーと無機系フィラーとの間の化学ポテンチャルの不適合(例、溶解性、混和性等)は、水と混合された油と類似する、配合されたポリマーにおける高水準の不均質性を生じた。したがって、正確に制御された直径(ナノ寸法)、分布を有し、目的に合わせることができる化学的官能性を有するポリマー系のための適正なサイズの金属含有薬剤に対するニーズが存在する。加えて、種々なポリマー系に類似した範囲の化学ポテンチャル(混和性)を有する、容易に配合可能な金属化ナノ補強を得ることは有益であるだろう。   Prior art on fillers, plasticizers and polymer morphology has not been able to properly control the movement, optical and electronic properties of polymer chains, coils and segments at the molecular level. In addition, chemical potential incompatibilities (eg, solubility, miscibility, etc.) between hydrocarbon-based polymers and inorganic fillers are similar to oils mixed with water, with a high level of heterogeneity in blended polymers. Gave birth to sex. Thus, there is a need for a properly sized metal-containing drug for polymer systems that have precisely controlled diameter (nanodimension), distribution, and chemical functionality that can be tailored. In addition, it would be beneficial to have a readily compoundable metallized nano-reinforcement that has a similar range of chemical potentials (miscibility) to various polymer systems.

本発明の概要
本発明は、ポリマー中に金属化ナノ構造化学物質を配合することによって、新規なポリマー組成物を調製する方法を記載する。得られたナノアロイ化ポリマーは、それ自体、また、他のポリマーと組み合わせて、または繊維、クレー、ガラスミネラル、ナノ金属化POSS籠、金属粒子及びダイアモンド微粉を含む他のフィラーのような巨視的補強と組み合わせると、完全に有益である。ナノアロイ化ポリマーは、ポリマー、複合材料及び金属表面への接着性、撥水性、減少した溶融粘度、低誘電定数、磨耗抵抗性、耐火性、生物学的適合性、潤滑性、ガス透過性制御、化学的抵抗性及び光学的に高品質なプラスチックスのような所望の物理的特性を有するポリマー組成物を製造するために、特に有益である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention describes a method for preparing novel polymer compositions by incorporating metallized nanostructured chemicals into the polymer. The resulting nanoalloyed polymer is macroscopically reinforced as such or in combination with other polymers or other fillers including fibers, clays, glass minerals, nanometallized POSS 籠, metal particles and diamond fines. Combined with is completely beneficial. Nanoalloyed polymers are adhesive to polymers, composites and metal surfaces, water repellency, reduced melt viscosity, low dielectric constant, abrasion resistance, fire resistance, biocompatibility, lubricity, gas permeability control, It is particularly beneficial for producing polymer compositions having the desired physical properties such as chemically resistant and optically high quality plastics.

好ましい組成物は、以下の2つの主な材料の組み合わせを含む。   A preferred composition comprises the following two main material combinations:

(1)ポリヘドラルオリゴメリックシルセスキオキサン、ポリヘドラルオリゴメリックメタラシルセスキオキサン、ポリヘドラルオリゴメリックシリケート、ポリヘドラルオリゴメタロシリケート、ポリオキソメタレート、金属化フルオレン、カルボラン、ボラン及び多形カーボンのような化学クラスからのナノ構造ポリマーを含む、金属化ナノ構造化学物質、金属化ナノ構造オリゴマー若しくは金属、及び
(2)アクリル樹脂、カーボネート、エポキシ、エステル、シリコーン、ポリオレフィン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリウレタン、ポリイミド及び官能基を含むポリマーのような通常の非晶質ポリマー系、スチレン樹脂、アミド、ニトリル、オレフィン、芳香族オキシド、芳香族スルフィド及びエステル、イオノマーのような通常の半結晶質及び結晶質ポリマー系若しくは炭化水素及びシリコーン由来のような通常のゴム状ポリマー系。
(1) Polyhedral oligomeric silsesquioxane, polyhedral oligomeric metallasilsesquioxane, polyhedral oligomeric silicate, polyhedral oligomeric metallosilicate, polyoxometalate, metallized fluorene, carborane, borane And metallized nanostructured chemicals, metallized nanostructured oligomers or metals, including nanostructured polymers from chemical classes such as polymorphic carbon, and (2) acrylic resins, carbonates, epoxies, esters, silicones, polyolefins, poly Conventional amorphous polymer systems such as ethers, polyesters, polycarbonates, polyamides, polyurethanes, polyimides and polymers containing functional groups, styrene resins, amides, nitriles, olefins, aromatic oxides, aromatic sulfides and Conventional semi-crystalline and crystalline polymer systems such as esters, ionomers or conventional rubbery polymer systems such as those derived from hydrocarbons and silicones.

金属化ナノ構造化学物質のポリマー中への配合は、好ましくは、対象のポリマー系中に金属化ナノ構造をブレンドすることにより、達成される。溶融ブレンド、乾式ブレンド及び溶液ブレンドを含むあらゆるタイプのブレンド技術並びに反応的及び非反応的ブレンドが有効である。   Formulation of the metallized nanostructured chemical into the polymer is preferably accomplished by blending the metallized nanostructure into the polymer system of interest. All types of blending techniques, including melt blends, dry blends and solution blends, as well as reactive and non-reactive blends are useful.

加えて、ポリマーの特定領域中へのナノ構造化学物質の選択的組み込みは、アロイ化されるべきポリマー内の領域の化学ポテンシャルと適合する化学ポテンシャル(混和性)を有する金属化ナノ構造化学物質をポリマー中へ配合することにより、達成される。ナノ構造中に含まれる金属を有するポリマー上の反応性基の存在の故に、金属化ナノ構造は、ポリマーの特定領域と関連させるために同様の方法で、活性化されてもよい。ポリマー中に典型的に組み込まれる反応性基は、オレフィン、シアネート、アクリル樹脂、アミン、アミド、アルコール、炭水化物、エステル、酸、ニトリル及びボロンを含む。これら基のルイス塩基度は、金属化ナノ構造の固有のルイス酸度に関連して与えられる。   In addition, the selective incorporation of nanostructured chemicals into a specific region of the polymer can result in metallized nanostructured chemicals that have a chemical potential (miscibility) compatible with the chemical potential of the region within the polymer to be alloyed. This is achieved by blending into the polymer. Due to the presence of reactive groups on the polymer with the metal contained in the nanostructure, the metallized nanostructure may be activated in a similar manner to associate with specific regions of the polymer. The reactive groups typically incorporated into the polymer include olefins, cyanates, acrylic resins, amines, amides, alcohols, carbohydrates, esters, acids, nitriles and boron. The Lewis basicity of these groups is given in relation to the intrinsic Lewis acidity of the metallized nanostructure.

その化学的性質の故に、金属化ナノ構造化学物質は、殆どすべてのポリマー系と適合性若しくは不適合性を示すように適応させることができる。それらの適応可能な適合性と組み合わせて、それらの物理的サイズは、金属化ナノ構造化学物質がプラスチックス中に選択的に組み込まれ、コイル、ブロック、ドメーン及びセグメントの力学を制御し、よって、多くの物理的特性に有利に作用することを可能にする。有利に改善された特性は、熱歪み、クリ−プ、圧縮歪、強度、靭性、視覚的外観、触感及び質感、CTE、電気的、放射的及び酸化的安定性、収縮、弾性、硬度及び耐摩擦性のような時間依存性の機械的及び熱的特性である。機械的特性に加えて、他の有利に改善された物理的特性は、生物学的適合性、抗微生物活性、熱及び電気伝導性、接着、表面潤滑、レーザーマーキング、耐火性、気体及び湿気透過制御及び塗装、印刷、フィルム及び被覆特性を含む。   Because of its chemistry, metallized nanostructured chemicals can be adapted to be compatible or incompatible with almost all polymer systems. Combined with their adaptable suitability, their physical size allows metallized nanostructured chemicals to be selectively incorporated into plastics, controlling the dynamics of coils, blocks, domains and segments, and thus It makes it possible to act advantageously on many physical properties. Advantageously improved properties include thermal strain, creep, compressive strain, strength, toughness, visual appearance, feel and texture, CTE, electrical, radiative and oxidative stability, shrinkage, elasticity, hardness and resistance. Time-dependent mechanical and thermal properties such as friction. In addition to mechanical properties, other advantageously improved physical properties include biocompatibility, antimicrobial activity, thermal and electrical conductivity, adhesion, surface lubrication, laser marking, fire resistance, gas and moisture transmission. Includes control and painting, printing, film and coating properties.

ナノ構造表現式の定義
本発明の化学組成物を理解することを目的として、ポリヘドラルオリゴメリックシルセスキオキサン(POSS)、ポリヘドラルオリゴメリックシリケート(POS)及びポリヘドラルオリゴメリックメタラセスキオキサン(POMS)及びポリヘドラルオリゴメリックメタロシリケートの表現式のために、以下の定義がなされる。
Definition of the Nanostructure Expression For the purpose of understanding the chemical composition of the present invention, polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS), polyhedral oligomeric silicate (POS) and polyhedral oligomeric metallase skies. For the expression of oxane (POMS) and polyhedral oligomeric metallosilicates, the following definitions are made.

ポリシルセスキオキサンは、∞はモル重合度を表し、Rは有機置換基(H、シロキシ、環状或いは直鎖脂肪族若しくは芳香族基であり、追加的に、アルコール、エステル、アミン、ケトン、オレフィン、エーテル或いはハライドの如き反応性官能基を含んでもよい。)を表す式[RSiO1.5により表される材料である。ポリシルセスキオキサンは、ホモレプティックかヘテロレプティックの何れかであってよい。ホモレプティック系はただ1つの型のR基を含み、一方、ヘテロレプティック系は1以上の型のR基を含む。 In polysilsesquioxane, ∞ represents the degree of molar polymerization, R is an organic substituent (H, siloxy, cyclic or linear aliphatic or aromatic group, and additionally, alcohol, ester, amine, ketone, Reactive functional groups such as olefins, ethers or halides may be included.) A material represented by the formula [RSiO 1.5 ] . The polysilsesquioxane may be either homoleptic or heteroleptic. A homoleptic system contains only one type of R group, while a heteroleptic system contains more than one type of R group.

ホモレプティック組成物に対しては[(RSiO1.5)Σ#
ヘテロレプティック組成物に対しては、[(RSiO1.5)(R´SiO1.5)Σ#(ここで、RとR´は、異なる。)
官能化ヘテロレプティック組成物に対しては、[(RSiO1.5)(RXSiO1.0)Σ#(ここで、R基は、同じか、同じでないかであり得る。)
ヘテロ官能化ヘテロレプティック組成物に対しては、[(RSiO1.5)(RSiO1.0)(M)Σ#
ヘテロ官能化ヘテロレプティック組成物に対しては、[(RSiO1.5)(RSiO1.0)(ML)Σ#
上記Rすべては、上記定義と同じであり、Xは、限定するものではないが、OLi、ONa、OK、OH、Cl、Br、I、アルコキシド(OR)、アセテート(OOCR)、パーオキサイド(OOR)、アミン(NR)、イソシアネート(NCO)及びRを包含する。記号Mは、低及び高原子番号金属並びに遷移、ランタニド及びアクチニド金属を含むs及びpブロック金属、d及びfブロック金属を含む組成物内の金属元素を指す。特に、Al、B、Ga、Gd、Ce、W、Fe、Ni、Eu、Y、Zn、Mn、Os、Ir、Ta、Cd、Cu、Ag、V、As、Tb、In、Ba、Ti、Sm、Sr、Pb、Lu、Cs、Tl、Teである。記号MLは、上記金属と、その金属に配位する配位子Lを表す。種々な配位子が、適正な酸化状態を維持するために共有結合で、或いは金属原子の配位圏エレクトロニクスを維持するために供与結合で、金属に配位してもよい。例えば、s、p、d軌道を含む遷移金属は、一般的に金属中心で18個の電子数を選好するが、アクチニド及びランタニドは、f軌道の存在によりこの規則を超えることができる。典型的なL基は、テトラヒドロフラン、ピリジン、水若しくはアルコキシド、アミド、オキシド及びハライドのような溶媒分子を含む。記号m、n及びjは、組成物の化学量論を意味する。記号Σは、組成物がナノ構造を形成することを示し、記号#は、ナノ構造内に含まれる珪素原子の数をいう。#の値は、通常はmとnの和であり、nの範囲は、典型的には1〜24であり、mの範囲は、典型的には1〜12である。Σ#は、化学量論を決定する乗数と混同されるべきではなく、単に、システムの全体のナノ構造特性(籠サイズとして知られる)を説明するものであることが留意されるべきである。
[(RSiO 1.5 ) n ] Σ # for homoleptic compositions
For heteroleptic compositions, [(RSiO 1.5 ) n (R′SiO 1.5 ) m ] Σ # (where R and R ′ are different).
For functionalized heteroleptic compositions, [(RSiO 1.5 ) n (RXSiO 1.0 ) m ] Σ # (wherein the R groups may be the same or not the same).
For heterofunctionalized heteroleptic compositions, [(RSiO 1.5 ) n (RSiO 1.0 ) m (M) j ] Σ #
For hetero functionalized heteroleptic compositions, [(RSiO 1.5) n ( RSiO 1.0) m (ML) j] Σ #
All of the above R are the same as defined above, and X is not limited, but includes OLi, ONa, OK, OH, Cl, Br, I, alkoxide (OR), acetate (OOCR), peroxide (OOR) ), Amine (NR 2 ), isocyanate (NCO) and R. The symbol M refers to metal elements in compositions comprising low and high atomic number metals and s and p block metals, including transition, lanthanide and actinide metals, and d and f block metals. In particular, Al, B, Ga, Gd, Ce, W, Fe, Ni, Eu, Y, Zn, Mn, Os, Ir, Ta, Cd, Cu, Ag, V, As, Tb, In, Ba, Ti, Sm, Sr, Pb, Lu, Cs, Tl, Te. The symbol ML represents the metal and the ligand L coordinated to the metal. Various ligands may be coordinated to the metal, either covalently to maintain the proper oxidation state, or a donor bond to maintain the coordination sphere electronics of the metal atom. For example, transition metals containing s, p, d orbitals generally prefer a number of 18 electrons at the metal center, whereas actinides and lanthanides can exceed this rule due to the presence of f orbitals. Typical L groups include solvent molecules such as tetrahydrofuran, pyridine, water or alkoxides, amides, oxides and halides. The symbols m, n and j mean the stoichiometry of the composition. The symbol Σ indicates that the composition forms a nanostructure, and the symbol # indicates the number of silicon atoms contained in the nanostructure. The value of # is usually the sum of m and n, the range of n is typically 1-24, and the range of m is typically 1-12. It should be noted that Σ # should not be confused with the multiplier that determines the stoichiometry, but merely describes the overall nanostructure characteristic of the system (known as the wrinkle size).

発明の詳細な説明
本発明は、金属原子の組み込みとポリマーコイル、ポリマードメーン、ポリマー鎖、ポリマーセグメントの分子レベルでの補強によるポリマー特性の向上のためのアロイ化剤としての金属化ナノ構造化学物質(POMS)の使用を記載する。
Detailed Description of the Invention The present invention relates to metallized nanostructural chemistry as an alloying agent for the enhancement of polymer properties by incorporation of metal atoms and reinforcement of polymer coils, polymer domains, polymer chains, polymer segments at the molecular level. Describes the use of the substance (POMS).

POMSが、分子レベルでの補強とアロイ化剤として機能することを可能とする鍵は、(1)ポリマー鎖寸法に対する独特なサイズ及び(2)ポリマー鎖によるナノ補強剤の不適合性と排除を助長する反発力に打ち勝つためにポリマー系と適合化する能力である。即ち、金属化ナノ構造化学物質は、各ナノ構造上のR基の変化により、ポリマーの微視的構造との優先的な親和性/適合性を示すように適応することができる。金属化ナノ構造は、ナノ構造中に含まれる金属とポリマー上の反応性基との存在のために、ポリマーの特定領域と対応付けるために活性化されてもよい。ポリマー中に典型的に組み込まれる反応性基は、アクリル樹脂、アミン、アミド、アルコール、エステル、ニトリル及びボロンを含む。これら基のルイス塩基度は、固有のルイス酸度に応じて、ナノ構造中の金属原子に対する結合場所を提供する。   The key to enabling POMS to function as a reinforcement and alloying agent at the molecular level is (1) a unique size relative to the polymer chain dimensions and (2) the incompatibility and elimination of nanoreinforcement by polymer chains The ability to be compatible with polymer systems to overcome the repulsive force That is, metallized nanostructured chemicals can be adapted to exhibit preferential affinity / compatibility with the microscopic structure of the polymer by changing the R group on each nanostructure. The metallized nanostructure may be activated to associate with a particular region of the polymer due to the presence of the metals contained in the nanostructure and reactive groups on the polymer. The reactive groups typically incorporated in the polymer include acrylic resins, amines, amides, alcohols, esters, nitriles and boron. The Lewis basicity of these groups provides a bonding site for metal atoms in the nanostructure, depending on the intrinsic Lewis acidity.

逆に、POMSは、ポリマー内で微視的構造と不適合化するように適応することができ、それゆえ特定のポリマーの微視的構造の選択的補強と、表面特性の変性のためのこのようなポリマーの表面への移動を可能にする。したがって、選択的ナノ補強をもたらすファクターは、金属化ナノ構造化学物質の特定のナノサイズ、ナノサイズ分布及びPOMS上のR基とポリマーとの間の不適合性と不一致、特定のポリマー系中に存在する官能基のタイプである。   Conversely, POMS can be adapted to become incompatible with the microscopic structure within the polymer, and thus for the selective reinforcement of the microscopic structure of a particular polymer and the modification of surface properties. Transfer to the polymer surface. Thus, the factors that lead to selective nano-reinforcement are the specific nano-size of metallized nanostructured chemicals, the nano-size distribution, and the incompatibility and mismatch between R groups on POMS and polymers, present in certain polymer systems The type of functional group to be.

図4に図解されたPOMS構造のような金属化ナノ構造化学物質は、固体状及び油状何れでも入手可能である。物理的形状は、各籠上のR基のタイプ及び構造のトポロジーにより主に制御される。例えば、硬質な構造若しくは硬質なR基を有するPOMSは、一般的に結晶質固体を与えるだろう。結晶質及び非晶質POMSの何れも溶媒、モノマー及び溶融ポリマーに溶解し、それゆえ従来の粒子フィラーに関する積年の分散問題を解決する。更に、POSS及びPOMSが、分子レベルでプラスチックスに溶解することから、溶媒化/混合からの力(即ち自由エネルギー)は、従来の及び他の有機官能化フィラーで起こるような、籠がミクロンサイズの凝集領域を合体形成することを充分に妨げる。粒子フィラーの凝集は、配合業者や成形業者を従来悩ませてきた問題であった。   Metallized nanostructured chemicals such as the POMS structure illustrated in FIG. 4 are available in both solid and oily forms. The physical shape is mainly controlled by the type of R group on each cage and the topology of the structure. For example, a POMS having a hard structure or a hard R group will generally give a crystalline solid. Both crystalline and amorphous POMS are soluble in solvents, monomers and molten polymers, thus solving the long-standing dispersion problem with conventional particle fillers. Furthermore, since POSS and POMS dissolve in plastics at the molecular level, the forces from solvation / mixing (ie free energy) are micron-sized, as occurs with conventional and other organic functionalized fillers. It sufficiently prevents the formation of coalesced regions. Aggregation of particle fillers has been a problem that has plagued blenders and molders.

表1は、ポリマー寸法及びフィラーサイズに対するPOSSのサイズ範囲を挙げている。POSSのサイズは、大部分のポリマー寸法と大略同じであり、それゆえ、分子レベルで、POSSは、物理的特性に良好に作用するポリマー鎖の動きを効果的に変えることができる。

Figure 2009509030
Table 1 lists the POSS size range for polymer dimensions and filler size. The size of POSS is roughly the same as most polymer dimensions, so at the molecular level, POSS can effectively alter the movement of polymer chains that work well on physical properties.
Figure 2009509030

POSS及びPOMSの物理的サイズは、鎖の動きを制御するPOSSの能力に対して重要である。これは、POSSがポリマー鎖上にグラフトされる時に特に明らかである。   The physical size of POSS and POMS is important to POSS's ability to control chain movement. This is particularly evident when POSS is grafted onto the polymer chain.

すべて参照に組み込まれる米国特許第5412053号、米国特許第5484867号、米国特許第5589562号及び米国特許第5047492号参照。POSSナノ構造がポリマー中に組み込まれると、それらは、鎖の動きを抑制するように行動し、向上した弾性率、硬度及び対磨耗性、潤滑性、疎水性及び表面特性に相関するT、HDT、クリ−プ性及び硬化性のような時間依存性特性を大いに向上させる。本発明は、追加的特性の向上が、金属化ナノ構造化学物質のプラスチックス中への組み込みにより実現することができることを実証する。これは、先行技術のプロセスを非常に単純化し、金属原子の結果物質への組み込みの直接的結果としてのより高い程度の特性制御を与える。 See US Pat. No. 5412053, US Pat. No. 5,484,867, US Pat. No. 5,589,562 and US Pat. No. 5,047,492, all incorporated by reference. When POSS nanostructures are incorporated into the polymer, they act to suppress chain movement and T g , which correlates with improved elastic modulus, hardness and wear resistance, lubricity, hydrophobicity and surface properties, Time-dependent properties such as HDT, creep and curability are greatly improved. The present invention demonstrates that additional property enhancements can be realized by incorporating metallized nanostructured chemicals into plastics. This greatly simplifies the prior art process and gives a higher degree of property control as a direct result of the incorporation of metal atoms into the resulting material.

更に、金属化ナノ構造化学物質が、分子形状に似た球状形状(単結晶X線散乱研究による)を有することから、また、それらが溶解することから、それらは、ポリマー系の粘度を減少することにも効果的である。この利点は、可塑化剤のポリマ−中への組み込みにより生じるものと類似しているが、物質のナノスコピックな性質による個々のポリマー鎖の補強の利点も追加する。したがって、加工容易性及び補強作用が、POMSの使用により得ることができるが、先行技術は、POSS及び金属フィラーの双方の使用を必要とした。更に、金属フィラーはPOMSより稠密であることから、費用及び重量面での利点が実現され、多くの場合で、その原子特性は、どの金属粒子の固有の特性よりも望ましいものである。   In addition, because metallized nanostructured chemicals have a spherical shape similar to the molecular shape (from single crystal X-ray scattering studies) and because they dissolve, they reduce the viscosity of the polymer system. It is also effective. This advantage is similar to that produced by the incorporation of plasticizers into the polymer, but also adds the advantage of reinforcing individual polymer chains due to the nanoscopic nature of the material. Thus, while processability and reinforcement can be obtained by using POMS, the prior art required the use of both POSS and metal filler. In addition, because the metal filler is denser than POMS, cost and weight advantages are realized, and in many cases its atomic properties are more desirable than the inherent properties of any metal particle.


全プロセスに適用可能な一般的プロセス変数
化学的プロセスに典型的なように、純度、選択性、速度及びプロセスメカニズムを制御するために使用される多くの変数がある。POMSを材料に組み込むプロセスに影響する変数は、ポリマーのタイプと組成並びにPOMSの多分散性、分子量及び組成を含む。好ましいアプローチは、所望の物理的特性を得るために、ポリマー系とPOMS及び全ての関連する添加物(例、フィラー、加工助剤、触媒、安定剤等)のそれとを調和させることである。最後に、配合プロセス中に使用される動力学、熱力学及び加工助剤もまた、使用量レベルとPOMSのポリマー中への組み込みから生じる向上度に影響しうるトレードツールでもある。溶融ブレンド、乾式ブレンド及び溶液混合ブレンドのようなブレンドプロセスは、金属化ナノ構造化学物質をプラスチックス中に混合しアロイ化することに全て有効である。
Examples General Process Variables Applicable to All Processes As is typical for chemical processes, there are a number of variables used to control purity, selectivity, speed and process mechanism. Variables affecting the process of incorporating POMS into materials include polymer type and composition, as well as polydispersity, molecular weight and composition of POMS. A preferred approach is to harmonize the polymer system with that of POMS and all related additives (eg, fillers, processing aids, catalysts, stabilizers, etc.) to obtain the desired physical properties. Finally, the kinetics, thermodynamics and processing aids used during the compounding process are also trade tools that can affect the level of usage and the improvement resulting from the incorporation of POMS into the polymer. Blending processes such as melt blending, dry blending and solution blending are all effective in mixing and alloying metallized nanostructured chemicals into plastics.

例1.POMSのポリカーボネートへのアロイ化
1連のPOMSが、バイエルマクロロン(登録商標Bayer Makrolon)ポリカーボネート2405中に、2軸スクリューエクストルーダーを使用して配合された。POMSとポリマーは、最高のアロイ化状態を確保するために、配合前に乾燥された。配合後、POMS補強試料は、次いで円盤、犬の骨及び他の試験片に成形され、特性決定を受けた。POMSポリカーボネートの光学的特性決定は、光学樹脂としてのポリカーボネートの応用に特に重要である。光学的特性は、保持されていた。(例、(a)[(フェニルSiO1.5)(フェニルSiO)Al]Σ8、(b)[(イソブチルSiO1.5)(イソブチルSiO)SnCHΣ8及び(c)[(イソブチルSiO1.5)(イソブチルSiO)B]Σ8、の2重量%使用量を含むポリカーボネート)
更に、[(フェニルSiO1.5)(フェニルSiO)Al]Σ8POMSのポリカーボネート中への組み込みは、衝撃及び熱特性を減ずることなく、ヤング率を6%増加した。POMSは、他の特性を特性改善するためにPOSSと併用することができる。例えば、PC中へのPOSSの組み込みは、改善された硬度と低減した貫通損傷を得る結果となる。(表2)

Figure 2009509030
Example 1. Alloying POMS to Polycarbonate A series of POMS was compounded in Bayer Makrolon® polycarbonate 2405 using a twin screw extruder. POMS and polymer were dried before compounding to ensure the best alloyed state. After compounding, POMS reinforced samples were then molded into disks, dog bones and other specimens and characterized. The optical characterization of POMS polycarbonate is particularly important for the application of polycarbonate as an optical resin. The optical properties were retained. (Example, (a) [(phenyl SiO 1.5) 4 (phenyl SiO 2) 3 Al] Σ8, (b) [( isobutyl SiO 1.5) 4 (isobutyl SiO 2) 3 SnCH 3] Σ8 and (c ) [(Isobutyl SiO 1.5 ) 4 (isobutyl SiO 2 ) 3 B] Σ8 , polycarbonate containing 2% by weight of use)
Furthermore, incorporation of [( phenylSiO 1.5 ) 4 ( phenylSiO 2 ) 3 Al] Σ8 POMS into polycarbonate increased the Young's modulus by 6% without reducing impact and thermal properties. POMS can be used in combination with POSS to improve other properties. For example, incorporating POSS into a PC results in improved hardness and reduced penetration damage. (Table 2)
Figure 2009509030

POMSの組成、サイズ及び使用量レベルの変化が、種々の物理的特性の向上度に明白な作用を有することが観察される。この向上のメカニズムは、鎖の動きと、POMSとポリマー鎖との間の自由体積に関連することが観察される。   It is observed that changes in the composition, size and usage level of POMS have a clear effect on the degree of improvement in various physical properties. It is observed that this mechanism of improvement is related to chain movement and the free volume between the POMS and polymer chains.

更に、POMSの組み込みは、PCの改善された疎水性と対候性を許容する向上した疎水性表面を与える。ポリカーボネートに特に重要なのは、UV安定性を与えるセリウムのような金属を含むPOMSの組み込みであった。吸収されるべき所望の波長に依存して、金属原子のPOMS中への組み込みは、高度に効率的であり得る。例えば、セリウム及びチタン原子のPOMSの隅への組み込みは、鎖の開裂と脱色を引き起こすUVに対してポリマーを保護することができる。   In addition, the incorporation of POMS provides an improved hydrophobic surface that allows for improved hydrophobicity and weatherability of the PC. Of particular importance to the polycarbonate was the incorporation of POMS containing metals such as cerium that provide UV stability. Depending on the desired wavelength to be absorbed, the incorporation of metal atoms into POMS can be highly efficient. For example, incorporation of cerium and titanium atoms into the corners of the POMS can protect the polymer against UV causing chain cleavage and decolorization.

例2.POMSの熱可塑性樹脂へのアロイ化
ガドリニウムPOMS[(フェニルSiO1.5)(フェニルSiO)Gd]Σ8、[(イソブチルSiO1.5)(イソブチルSiO)Gd]Σ8及びボロンPOMS[(フェニルSiO1.5)(フェニルSiO)B]Σ8、[(イソブチルSiO1.5)(イソブチルSiO)B]Σ8かが、押し出し及び単一ポット低せん断ブレンド技術を使用して熱溶融ワックスに配合された。目に見える溶解性により明らかな適合性が、熱ワックス中0.1〜80重量%の範囲で見出された。適合性の同様のレベルが、POMSと他のポリマーとの間で観察された。ナノスコピック物質とポリマーとの適合性は、特性の向上と信頼できる分散性を達成するために重要である。POMSに対して、その適合性は、POSS/POMS籠上のR基、ポリマー上の官能基のタイプ及び混合プロセスに使用されるせん断力の量により制御される。表3は、POMSによるアロイ化に適するワックスタイプの熱可塑性樹脂を集約している。

Figure 2009509030
Example 2. Alloying gadolinium POMS of POMS into the thermoplastic resin [(phenyl SiO 1.5) 4 (phenyl SiO 2) 3 Gd] Σ8, [( isobutyl SiO 1.5) 4 (isobutyl SiO 2) 3 Gd] Σ8 and boron POMS [(Phenyl SiO 1.5 ) 4 (Phenyl SiO 2 ) 3 B] Σ8 , [(Isobutyl SiO 1.5 ) 4 (Isobutyl SiO 2 ) 3 B] Σ8 is an extrusion and single pot low shear blending technology Was blended into a hot melt wax. A clear compatibility with visible solubility was found in the range of 0.1 to 80% by weight in the hot wax. Similar levels of compatibility were observed between POMS and other polymers. The compatibility between the nanoscopic material and the polymer is important to achieve improved properties and reliable dispersibility. For POMS, its compatibility is controlled by the R group on the POSS / POMS cage, the type of functional group on the polymer and the amount of shear force used in the mixing process. Table 3 summarizes the wax type thermoplastic resins suitable for alloying by POMS.
Figure 2009509030

処方中へのポリアミド、ポリウレタン、ポリオレフィン及びPOSS及びPOMSとの組み合わせは、ポリアミドとポリウレタンが、広範な接着特性を与え、一方ポリオレフィンは低コストと低融点を与えることから、非常に望ましい。POSS/POMSは、2つの樹脂系の間の適合性と物理的性質の向上を与える。POSS/POMSは、仕上げ処方の化学的抵抗性及び耐油性を改善するために特に有益でもある。POSS/POMSは、異種のポリマー系の適合性を改善するためにも特に有益でもある。Zhang等は、2002年に、メタクリレートPOSSが微視的スケールでポリメタクリレートとポリスチレンとを適合化したと、35Macromolecule 8029-38(2002)で報告した。POMSは、いまや、異種のポリマー系の処方のための慣行と化している。   The combination of polyamides, polyurethanes, polyolefins and POSS and POMS in the formulation is highly desirable since polyamides and polyurethanes provide a wide range of adhesive properties, while polyolefins provide low cost and low melting point. POSS / POMS provides improved compatibility and physical properties between the two resin systems. POSS / POMS is also particularly beneficial to improve the chemical and oil resistance of the finish formulation. POSS / POMS is also particularly beneficial for improving the compatibility of dissimilar polymer systems. Zhang et al. Reported in 35 Macromolecule 8029-38 (2002) in 2002 that methacrylate POSS adapted polymethacrylate and polystyrene on a microscopic scale. POMS is now becoming a practice for the formulation of dissimilar polymer systems.

大部分のポリマー、特にポリアミドとポリウレタンは、酸化されやすく、抗酸化剤で安定化されねばならない。安定剤パッケージは種々あるが、使用される最も普通の抗酸化剤は、ヒンダードフェノ−ル、ホスフィット、ホスフェート及びヒンダード芳香族アミンである。POSS及びPOMSのポリマー中への組み込みは、透過/バリアー特性と同様に酸化剤との反応性を制御することによる安定化をも促進する。例えば、POMSの隅の金属は、親酸素性(オキソフィリック)であり、反応して金属酸化物を形成する。したがって、POSS及びPOMSは、従来の安定剤及び香料、顔料、染料及び加工剤との相乗効果を得るために使用することができる。   Most polymers, especially polyamides and polyurethanes, are susceptible to oxidation and must be stabilized with antioxidants. Although there are various stabilizer packages, the most common antioxidants used are hindered phenols, phosphites, phosphates and hindered aromatic amines. Incorporation of POSS and POMS into the polymer also promotes stabilization by controlling reactivity with the oxidant as well as permeation / barrier properties. For example, the corner metal of POMS is oxyphilic and reacts to form a metal oxide. Therefore, POSS and POMS can be used to obtain a synergistic effect with conventional stabilizers and perfumes, pigments, dyes and processing agents.

種々の熱可塑性樹脂のための融点に関連して、溶融ポリマーに組み込まれたときに、籠が分解をこうむるかどうかを測定するために、POMSの熱安定性が調査された。POMSは、250℃未満の温度によっては影響されないことが見出され、商業的に入手可能なワックス及び熱可塑性樹脂の全範囲で押し出すことができた(第6図)。   In relation to the melting point for various thermoplastic resins, the thermal stability of POMS was investigated to determine whether soot would undergo degradation when incorporated into a molten polymer. POMS was found to be unaffected by temperatures below 250 ° C. and could be extruded over the full range of commercially available waxes and thermoplastics (FIG. 6).

B及びGd含有熱可塑性樹脂は、X線、熱中性子、陽子及び電子に対する電子部品の遮蔽のための被覆として非常に望ましい。   B and Gd containing thermoplastics are highly desirable as coatings for shielding electronic components against x-rays, thermal neutrons, protons and electrons.

例3.POMSの熱硬化性樹脂へのアロイ化
芳香族[(フェニルSiO1.5)(フェニルSiO)Gd]Σ8及び脂肪族[(イソブチルSiO1.5)(イソブチルSiO)Gd]Σ8が、芳香族[(フェニルSiO1.5)(フェニルSiO)Al]Σ8及び脂肪族[(イソブチルSiO1.5)(イソブチルSiO)Al]Σ8と共に、0.1〜70重量%の使用量レベルで、脂肪族ポリカーボネートに溶解された。(図7)芳香族POMSからは、光学的に透明な混合物とプラークが得られ、一方脂肪族POMSは、半透明な混合物を形成した。POMSのより多い使用量は、5〜15重量%の[(メタクリルオキシプロピルSiO1.5)Σ8POSSの共組み込みにより得ることができることが観察された。[(メタクリルオキシプロピルSiO1.5)Σ8は、Zhang等により報告されたのと同様なように、2つの異種のポリマー系の適合化のための、金属とPOMSとの間の適合化剤として作用する。(50重量%の[(フェニルSiO1.5)(フェニルSiO)Gd]Σ8と5重量%[(メタクリルオキシプロピルSiO1.5)Σ8とを含むGd POMS熱硬化性被覆の透明度により実証された。)Gd含有熱硬化性樹脂は、X線、熱中性子、陽子及び電子に対する電子部品の遮蔽のための絶縁保護被覆として非常に望ましい。
Example 3 Alloy aromatic to thermosetting resin POMS [(phenyl SiO 1.5) 4 (phenyl SiO 2) 3 Gd] Σ8 and aliphatic [(isobutyl SiO 1.5) 4 (isobutyl SiO 2) 3 Gd] Σ8 together with aromatic [( phenylSiO 1.5 ) 4 ( phenylSiO 2 ) 3 Al] Σ8 and aliphatic [(isobutylSiO 1.5 ) 4 (isobutylSiO 2 ) 3 Al] Σ8 It was dissolved in aliphatic polycarbonate at a usage level of 70% by weight. (FIG. 7) An optically clear mixture and plaques were obtained from aromatic POMS, while aliphatic POMS formed a translucent mixture. Greater amount of the POMS, of 5-15 wt% [(methacryloxypropyl SiO 1.5) 8] can be obtained by co-incorporation of Shiguma8 POSS was observed. [(Methacryloxypropyl SiO 1.5 ) 8 ] Σ8 is an adaptation between metal and POMS for the adaptation of two dissimilar polymer systems as reported by Zhang et al. Acts as an agent. (Gd POMS thermosetting coating comprising 50 wt% [(phenyl SiO 1.5 ) 4 (phenyl SiO 2 ) 3 Gd] Σ8 and 5 wt% [(methacryloxypropyl SiO 1.5 ) 8 ] Σ8 Demonstrated by transparency.) Gd-containing thermosetting resins are highly desirable as insulating protective coatings for shielding electronic components against X-rays, thermal neutrons, protons and electrons.

例4 架橋被覆におけるX線放射バリアー
X線放射からの遮蔽を与えるその効率を測定するために、1連のX線吸収測定が、Gd POMS被覆に関してなされた。Gd POMS被覆の利点は、その延性、迅速かつ低廉な被覆法、軽量及び電気絶縁特性である。結果は、35KeVのX線を遮蔽するGd POMS被覆の能力を確認している。結果の集計が表4に示される。

Figure 2009509030
Example 4 X-ray emission barrier in a cross-linked coating To determine its efficiency of providing shielding from X-ray radiation, a series of X-ray absorption measurements were made on a Gd POMS coating. The advantages of Gd POMS coating are its ductility, quick and inexpensive coating method, light weight and electrical insulation properties. The results confirm the ability of the Gd POMS coating to shield 35 KeV x-rays. The resulting summary is shown in Table 4.
Figure 2009509030

金属鉛及びアルミニウムに対する遮蔽効果の比較が、図10で示される。プロットは、PbはX線を通さないが、GdPOMSは、固体金属Alと同じく良好であることを示している。   A comparison of shielding effectiveness for metallic lead and aluminum is shown in FIG. The plot shows that Pb does not pass X-rays, but GdPOMS is as good as solid metal Al.

例5 熱可塑性被覆における中性子放射バリアー
[(イソブチルSiO1.5)(イソブチルSiO)Gd]Σ8が、種々の使用量レベルで、炭化水素樹脂系に配合された。金(Au)箔が、2つの[(イソブチルSiO1.5)(イソブチルSiO)Gd]Σ8の層の間に挟まれ、試料は、次いで、ワット核分裂中性子スペクトル(エネルギー範囲:1〜20MeV、平均:〜1MeV)を与える核反応器に曝された。熱(0.0253eV)及び熱外(0.5eVより大)中性子フラックスだけが測定された。全中性子フラックスが、高純度金箔を使用して測定された。関与した反応は、以下である。

Figure 2009509030
Example 5 Neutron radiation barrier [(isobutyl SiO 1.5 ) 4 (isobutyl SiO 2 ) 3 Gd] Σ8 in a thermoplastic coating was formulated into a hydrocarbon resin system at various usage levels. A gold (Au) foil is sandwiched between two [(isobutyl SiO 1.5 ) 4 (isobutyl SiO 2 ) 3 Gd] Σ8 layers and the sample is then subjected to a Watt fission neutron spectrum (energy range: 1- 20 MeV, average: ˜1 MeV). Only thermal (0.0253 eV) and non-thermal (greater than 0.5 eV) neutron fluxes were measured. Total neutron flux was measured using high purity gold foil. The reactions involved are:
Figure 2009509030

カドミウムカバ−が、全中性子フラックスの熱成分を測定するために使用された。絶対的フラックスが、金箔で測定され誘起された活性から測定された。[(イソブチルSiO1.5)(イソブチルSiO)Gd]Σ8による吸収の結果としての中性子フラックスの減衰が、樹脂に装填されたGd POMSの重量%と共に線形に上昇した。(図9)
半導体に貫通する熱中性子の2/3の減衰は、50重量%の天然の同位体存在比の[(イソブチルSiO1.5)(イソブチルSiO)Gd]Σ8を含む1mm厚相当の被覆から達成されるであろうことが計算された。同位体リッチのGd157が、POMSに組み込まれるならば、貫通中性子の2/3の減衰は、ほんの0.1mm厚の被覆により得られることができるだろう。同様の結果が、ボロン及びサマリウムPOMS系に対して得られた。このように、熱中性損傷からの電気部品の保護は、B、Sm、若しくはGd POSS添加物を含む被覆を使用して達成することができる。
Cadmium cover was used to measure the thermal component of the total neutron flux. The absolute flux was measured from the activity measured and induced on the gold foil. Attenuation of neutron flux as a result of absorption by [(isobutyl SiO 1.5) 4 (isobutyl SiO 2) 3 Gd] Σ8 was increased linearly with weight% of Gd POMS loaded into the resin. (Fig. 9)
Attenuation of thermal neutrons 2/3 penetrating the semiconductor, the isotopic abundance 50% by weight of a natural [(isobutyl SiO 1.5) 4 (isobutyl SiO 2) 3 Gd] coating 1mm thickness equivalent including Σ8 It was calculated that would be achieved from If isotope rich Gd157 is incorporated into POMS, a 2/3 attenuation of penetrating neutrons could be obtained with a coating of only 0.1 mm thickness. Similar results were obtained for the boron and samarium POMS systems. Thus, protection of electrical components from thermal neutral damage can be achieved using coatings containing B, Sm, or Gd POSS additives.

Gd POMSの半導体への好ましい組み込み方法は、Gd POMSを熱溶融ワック接着剤中にアロイ化し、その後このアロイを応用のための適当な形状に鋳込むことである。例えば、アロイ化ポリマーの棒は、熱溶融グルー注入器に組み込まれることができ、そしてGd POMS/ポリマーが、露出したチップ若しくはそのダイに直接的に適用することができ、それにより、イオン化熱中性子、X線及び湿気に対してそれを完全に保護することができる。   A preferred method of incorporating Gd POMS into a semiconductor is to alloy Gd POMS into a hot melt adhesive and then cast the alloy into the appropriate shape for the application. For example, alloyed polymer rods can be incorporated into a hot melt glue injector and the Gd POMS / polymer can be applied directly to the exposed tip or die thereof, thereby allowing ionized thermal neutrons It can be completely protected against X-rays and moisture.

電子部品の遮蔽に使用することに加えて、Gd及びBPOMSは、それらが、効率的に中性子を捕捉し、R=イソオクチルの時は柔組織に、R=フェニルの時は硬組織に適合することから、高速中性子腫瘍診断での応用を見出すこともできる。   In addition to being used to shield electronic components, Gd and BPOMS are able to efficiently capture neutrons and fit soft tissue when R = isooctyl and hard tissue when R = phenyl. Therefore, it can also find application in fast neutron tumor diagnosis.

例6 改善された酸化安定性のための金属化POSS
[(フェニルSiO1.5)(フェニルSiO)Al]Σ8のエポキシポリマー中への組み込みは、透明溶液を得るために、エポキシ樹脂成分への0.1〜40重量%範囲の量での、[(フェニルSiO1.5)(フェニルSiO)Al]Σ8の低せん断混合により達成された。
Example 6 Metallized POSS for improved oxidative stability
[(Phenyl SiO 1.5 ) 4 (Phenyl SiO 2 ) 3 Al] Incorporation of Σ8 into the epoxy polymer is an amount in the range of 0.1 to 40% by weight to the epoxy resin component to obtain a clear solution. Of [(phenyl SiO 1.5 ) 4 (phenyl SiO 2 ) 3 Al] Σ8 .

20重量%[(グリシダルSiO1.5)Σ8を有するエポン(Epon)162エポキシ樹脂が好ましい。アロイ化された樹脂は、次いで、硬化剤とPOMS触媒(5重量%[(フェニルSiO1.5)(フェニルSiO)Al]Σ8)と共に混合され、結果得られた樹脂は、試験に適するプラークに鋳込まれた。POSSアロイ化及びPOMS触媒化エポキシ樹脂は、水蒸気とオゾンに対する改善された抵抗性を示す。100回のオゾン殺菌周期の後、イミダゾール硬化剤で硬化した同様の系に対する40%の全重量損失と比較して、20%の全重量損失が、POSS/POMSアロイ化樹脂に対して観察された。50回の水蒸気殺菌周期の後、商用イミダゾールで硬化した同様の系に対する10%の全重量獲得と比較して、5%の全重量獲得が、POSS/POMSアロイ化樹脂に対して観察された。追加的にPOSS/POMSアロイ化樹脂は、POSS/POMSのない同様の系に対して、元来有する光学的透明性、質感及び結合強度を保持する。エポキシ樹脂中への[(フェニルSiO1.5)(フェニルSiO)Al]Σ8の組み込みは、Al原子の求電子性に基づき抗酸化剤として作用し、一方、POSS籠は、オゾン及び水蒸気への暴露により酸化され、更なる酸化に対して保護するナノスコピックに薄い表面ガラスを形成する。 Epon 162 epoxy resin with 20 wt% [(Glycidal SiO 1.5 ) 8 ] Σ8 is preferred. Alloyed resin is then curing agent POMS catalyst is mixed with (5 wt% [(phenyl SiO 1.5) 4 (phenyl SiO 2) 3 Al] Σ8) , resulting resins are tested Cast into suitable plaque. POSS alloyed and POMS catalyzed epoxy resins show improved resistance to water vapor and ozone. After 100 ozone sterilization cycles, a total weight loss of 20% was observed for the POSS / POMS alloyed resin, compared to a total weight loss of 40% for similar systems cured with imidazole curing agents. . After 50 steam sterilization cycles, a 5% total weight gain was observed for the POSS / POMS alloyed resin compared to a 10% total weight gain for a similar system cured with commercial imidazole. Additionally, the POSS / POMS alloyed resin retains the inherent optical clarity, texture and bond strength over similar systems without POSS / POMS. Incorporation of [( phenylSiO 1.5 ) 4 ( phenylSiO 2 ) 3 Al] Σ8 into the epoxy resin acts as an antioxidant based on the electrophilicity of Al atoms, while POSS It is oxidized by exposure to water vapor and forms a nanoscopic thin surface glass that protects against further oxidation.

例7 改善された難燃性のためのPOMS
[(イソブチルSiO1.5)(イソブチルSiO)Al]Σ8及び[(イソブチルSiO1.5)(イソブチルSiO)Al]Σ8のポリマー中への組み込みは、ポリマー燃焼の間に生成する炭の量を増加するのに効果があることが示された。その結果、より少ない燃料が燃焼表面に到達し、熱放出速度の減少と全熱量の減少さえも実現することができる。理論的及び実験的研究は、酸化最大遅延及び難燃性は、アルミニウム及びシリコン成分の表面炭中への組み込みにより達成することができる。炭中に組み込まれた他の親酸素金属も、表面酸化を減じるのに効果的である。
Example 7 POMS for improved flame retardancy
Incorporation of [(isobutyl SiO 1.5 ) 4 (isobutyl SiO 2 ) 3 Al] Σ8 and [(isobutyl SiO 1.5 ) 4 (isobutyl SiO 2 ) 3 Al] Σ8 into the polymer during polymer combustion It has been shown to be effective in increasing the amount of charcoal produced. As a result, less fuel reaches the combustion surface, and a reduction in heat release rate and even a reduction in total heat can be achieved. Theoretical and experimental studies indicate that oxidation maximum retardation and flame retardancy can be achieved by incorporation of aluminum and silicon components into the surface coal. Other oxyphilic metals incorporated into the charcoal are also effective in reducing surface oxidation.

同様の方法での[(イソブチルSiO1.5)(イソブチルSiO)Gd]Σ8のパラフィンワックス中への組み込みは、加熱中の重量損失速度を遅らせることに代表されるような難燃性の改善を示す。図10の熱重量プロットは、250℃で純粋パラフィンは、溶融と引き続く蒸発により、その全重量を失うことを示している。純粋パラフィンとは逆に、70%[(イソブチルSiO1.5)(イソブチルSiO)Gd]Σ8/30%パラフィンアロイは、約300℃及びより高温でその質量を保持し、炭生成の結果として、非常により緩慢な速度で質量を失う。 In a similar manner [(isobutyl SiO 1.5) 4 (isobutyl SiO 2) 3 Gd] incorporation into Σ8 paraffin wax in the flame retardancy as represented by slowing the rate of weight loss during heating Show improvement. The thermogravimetric plot in FIG. 10 shows that at 250 ° C., pure paraffin loses its total weight due to melting and subsequent evaporation. Contrary to pure paraffin, 70% [(isobutyl SiO 1.5 ) 4 (isobutyl SiO 2 ) 3 Gd] Σ8 / 30% paraffin alloy retains its mass at about 300 ° C. and higher temperatures, As a result, it loses mass at a much slower rate.

一定の代表的具体例と詳細な説明が、本発明を説明するために示されてきたが、請求項で規定された発明の範囲を変更せずに、ここに開示された方法及び装置に種々な改変がなされ得ることは、当業者には明らかであろう。   While certain representative embodiments and detailed descriptions have been presented to illustrate the present invention, various changes may be made in the methods and apparatus disclosed herein without altering the scope of the invention as defined in the claims. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications can be made.

ポリマーの内部自由体積及び外部自由体積の相対的位置を示す。The relative position of the internal free volume and external free volume of the polymer is indicated. 相隔離したポリマーの微視的構造の異なる領域を図解する。Illustrates different regions of the microscopic structure of phase-separated polymers. 試料POMSのナノ構造[(RSiO1.5)(RSiO)M]Σ8を図解する。The nanostructure [(RSiO 1.5 ) 4 (RSiO 2 ) 3 M] Σ8 of the sample POMS is illustrated. POMSナノ構造化学物質の代表的構造を図解する。Illustrates representative structures of POMS nanostructured chemicals. POMSナノ構造化学物質の代表的構造を図解する。Illustrates representative structures of POMS nanostructured chemicals. POMSナノ構造化学物質の代表的構造を図解する。Illustrates representative structures of POMS nanostructured chemicals. 種々の[(RSiO1.5)(RSiO)M]Σ8POMSによる紫外線及び可視光透過を示す。Various [(RSiO 1.5 ) 4 (RSiO 2 ) 3 M] Σ8 POMS shows ultraviolet and visible light transmission. [(RSiO1.5)(RSiO)M]Σ8POMSの分解と炭素収量を示す熱重量プロットを含む。[(RSiO 1.5 ) 4 (RSiO 2 ) 3 M] Includes a thermogravimetric plot showing decomposition and carbon yield of Σ8 POMS. アクリル系GdPOMS熱硬化被覆の成分を示す。The components of an acrylic GdPOMS thermosetting coating are shown. Pd及びAlのX線遮蔽に対する40重量%GdPOMSの比較を示す。A comparison of 40 wt% GdPOMS for X-ray shielding of Pd and Al is shown. [(イソブチルSiO1.5)(イソブチルSiO)Gd]Σ8から生じる測定され、また計算された熱中性子減衰を図解する。Measured results from [(isobutyl SiO 1.5) 4 (isobutyl SiO 2) 3 Gd] Σ8, also illustrates the calculated thermal neutron attenuation. パラフィンワックス対70重量%[(イソブチルSiO1.5)(イソブチルSiO)Gd]Σ8/30%パラフィンアロイに対する熱重量プロットである。FIG. 5 is a thermogravimetric plot for paraffin wax versus 70 wt% [(isobutylSiO 1.5 ) 4 (isobutylSiO 2 ) 3 Gd] Σ8 / 30% paraffin alloy.

Claims (20)

アクリル樹脂、カーボネート、エポキシ、エステル、シリコーン、ポリオレフィン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリウレタン、ポリイミド、スチレン樹脂、アミド、ニトリル、オレフィン、芳香族オキシド、芳香族スルフィド、エステル及びイオノマー若しくは炭化水素並びにシリコーン由来のゴム状ポリマーから選ばれるポリマー中に、ポリヘドラルオリゴメリックメタラセスキオキサン及びポリヘドラルオリゴメリックメタロシリケートから成る群より選ばれる金属化ナノ構造化学物質を配合する方法であって、反応的若しくは非反応的ブレンドによって、ポリマー中に金属化ナノ構造化学物質を配合する工程を含む方法。   Acrylic resin, carbonate, epoxy, ester, silicone, polyolefin, polyether, polyester, polycarbonate, polyamide, polyurethane, polyimide, styrene resin, amide, nitrile, olefin, aromatic oxide, aromatic sulfide, ester and ionomer or hydrocarbon and A method of blending a metallized nanostructured chemical selected from the group consisting of a polyhedral oligomeric metallaseskioxane and a polyhedral oligomeric metallosilicate into a polymer selected from a rubber-like polymer derived from silicone, Incorporating a metallized nanostructured chemical into the polymer by reactive or non-reactive blending. ポリマー中にPOSS及びPOSから成る群より選ばれる非金属化ナノ構造化学物質を配合することを更に含む、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, further comprising formulating a non-metallized nanostructured chemical selected from the group consisting of POSS and POS in the polymer. 複数の金属化ナノ構造化学物質がポリマー中に配合される、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein a plurality of metallized nanostructured chemicals are incorporated into the polymer. 複数の金属化ナノ構造化学物質がポリマー中に配合される、請求項2記載の方法。   The method of claim 2, wherein a plurality of metallized nanostructured chemicals are incorporated into the polymer. 複数の非金属化ナノ構造化学物質がポリマー中に配合される、請求項4記載の方法。   The method of claim 4, wherein a plurality of non-metallized nanostructured chemicals are incorporated into the polymer. ポリマーが、非晶質、半結晶質、結晶質、エラストマー状及びゴム状から成る群より選ばれる物理的状態である、請求項1記載の方法。   The method of claim 1 wherein the polymer is in a physical state selected from the group consisting of amorphous, semi-crystalline, crystalline, elastomeric and rubbery. ポリマーが、化学的配列及び関連するポリマー微細構造を含む、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the polymer comprises a chemical arrangement and an associated polymer microstructure. ポリマーが、ポリマーコイル、ポリマードメーン、ポリマー鎖、ポリマーセグメントから成る群より選ばれる、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the polymer is selected from the group consisting of a polymer coil, a polymer domain, a polymer chain, and a polymer segment. 金属化ナノ構造化学物質がポリマーを分子レベルで補強する、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the metallized nanostructured chemical reinforces the polymer at the molecular level. 配合が、非反応的である、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the formulation is non-reactive. 配合が、反応的である、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the formulation is reactive. ポリマーの物理的特性が、ポリマー中への金属化ナノ構造化学物質の組み込みの結果改善される、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the physical properties of the polymer are improved as a result of incorporation of the metallized nanostructured chemical into the polymer. 物理的特性が、ポリマー表面への接着性、複合材料表面への接着性、金属表面への接着性、撥水性、密度、低誘電定数、熱伝導性、ガラス転移、粘度、融解転移、貯蔵弾性率、緩和性、応力転移、磨耗抵抗性、耐火性、生物学的適合性、ガス透過性、多孔性、光学的品質及び放射線遮蔽性から成る群より選ばれる、請求項12記載の方法。   Physical properties include adhesion to polymer surface, adhesion to composite surface, adhesion to metal surface, water repellency, density, low dielectric constant, thermal conductivity, glass transition, viscosity, melting transition, storage elasticity 13. The method of claim 12, wherein the method is selected from the group consisting of rate, relaxation, stress transfer, abrasion resistance, fire resistance, biocompatibility, gas permeability, porosity, optical quality and radiation shielding. 配合が、金属化ナノ構造化学物質をポリマー中にブレンドすることによりなされる、請求項1記載の方法。   The method of claim 1 wherein compounding is done by blending metallized nanostructured chemicals into the polymer. 配合が、溶融ブレンド、乾式ブレンド及び溶液ブレンドから成る群より選ばれるブレンドプロセスによりなされる、請求項14記載の方法。   15. The method of claim 14, wherein the compounding is done by a blending process selected from the group consisting of melt blending, dry blending and solution blending. 金属化ナノ構造化学物質が、可塑剤、フィラー、相溶化剤、抗酸化剤及び安定化剤から選ばれる少なくとも1つの機能を果たす、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the metallized nanostructured chemical performs at least one function selected from plasticizers, fillers, compatibilizers, antioxidants, and stabilizers. 金属化及び非金属化ナノ構造化学物質が、相溶化剤としての機能を果たす、請求項2記載の方法。   The method of claim 2, wherein the metallized and non-metallized nanostructured chemicals serve as compatibilizers. 金属化ナノ構造化学物質が、金属化ナノ構造化学物質がポリマーの予め決められた領域に組み込まれるようにポリマー中へ選択的に配合される、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the metallized nanostructured chemical is selectively formulated into the polymer such that the metallized nanostructured chemical is incorporated into a predetermined region of the polymer. 金属化ナノ構造化学物質のポリマー中への配合の結果、物理的特性が向上する、請求項18記載の方法。   The method of claim 18, wherein physical properties are improved as a result of incorporation of the metallized nanostructured chemical into the polymer. 特性が、Tg、HDT、弾性率、クリ−プ性、硬化性及び透過性から成る群より選ばれる、請求項19記載の方法。   20. The method of claim 19, wherein the property is selected from the group consisting of Tg, HDT, elastic modulus, creepability, curability and permeability.
JP2008541156A 2005-08-19 2006-08-21 Metallized nanostructured chemicals alloyed into polymers Pending JP2009509030A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US70963805P 2005-08-19 2005-08-19
PCT/US2006/032651 WO2008051190A2 (en) 2005-08-19 2006-08-21 Metallized nanostructured chemicals alloyed into polymers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009509030A true JP2009509030A (en) 2009-03-05

Family

ID=39325042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008541156A Pending JP2009509030A (en) 2005-08-19 2006-08-21 Metallized nanostructured chemicals alloyed into polymers

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP1931351A4 (en)
JP (1) JP2009509030A (en)
KR (1) KR20080065588A (en)
CN (1) CN101405132A (en)
RU (1) RU2008110470A (en)
TW (1) TW200728359A (en)
WO (1) WO2008051190A2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009185224A (en) * 2008-02-08 2009-08-20 Kri Inc Additive for modifying resin material optical property and method for producing the same, and optical resin composition and method for producing the same
WO2014175169A1 (en) * 2013-04-23 2014-10-30 三菱瓦斯化学株式会社 Polyamide resin composition, and molded article

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103159948B (en) * 2013-04-06 2014-12-10 吉林大学 POSS (polyhedral oligomeric silsesquioxane) fluoric polyaryletherketone nano composite material with low dielectric coefficients and preparation method thereof
CN103755847B (en) * 2013-12-31 2015-09-16 京东方科技集团股份有限公司 Polyacrylate dispersant, dispersible pigment dispersion, colored photoresist material, color membrane substrates and display unit
CN104319008A (en) * 2014-10-29 2015-01-28 江苏俊知技术有限公司 High-temperature-resistant low-loss compound insulation coaxial cable
WO2017116656A1 (en) * 2015-12-29 2017-07-06 3M Innovative Properties Company Composites for high frequency electromagnetic interference (emi) applications
CN109553949B (en) * 2018-11-21 2021-03-02 金发科技股份有限公司 Antibacterial polycarbonate composite material and preparation method thereof
KR102415476B1 (en) * 2019-02-25 2022-07-01 국보운수 (주) Polyethylene pallets with improved durability
CN111732775A (en) * 2020-07-02 2020-10-02 北京科技大学 Polymer composite material for space neutron shielding and preparation method thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003515645A (en) * 1999-12-02 2003-05-07 ダウ コーニング リミテッド Surface treatment of organic polymer substances
JP2003533553A (en) * 2000-03-24 2003-11-11 ハイブリッド・プラスチックス・エルエルピー Nanostructured chemicals as alloying agents in polymers
WO2005060671A2 (en) * 2003-12-18 2005-07-07 Hybrid Plastics Llp Polyhedral oligomeric silsesquioxanes and metallized polyhedral oligomeric silsesquioxanes as coatings, composites and additives
WO2006116404A2 (en) * 2005-04-22 2006-11-02 Hybrid Plastics, Inc. Biomimetic materials comprising polyhedral oligomeric silsesquioxanes
WO2006132656A2 (en) * 2004-09-10 2006-12-14 Hybrid Plastics, Inc. High use temperature nanocompositie resins

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6057035A (en) * 1997-06-06 2000-05-02 Triton Systems, Inc. High-temperature polymer/inorganic nanocomposites
US6569932B2 (en) * 2001-07-06 2003-05-27 Benjamin S. Hsiao Blends of organic silicon compounds with ethylene-based polymers
US6767930B1 (en) * 2001-09-07 2004-07-27 Steven A. Svejda Polyhedral oligomeric silsesquioxane polyimide composites

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003515645A (en) * 1999-12-02 2003-05-07 ダウ コーニング リミテッド Surface treatment of organic polymer substances
JP2003533553A (en) * 2000-03-24 2003-11-11 ハイブリッド・プラスチックス・エルエルピー Nanostructured chemicals as alloying agents in polymers
WO2005060671A2 (en) * 2003-12-18 2005-07-07 Hybrid Plastics Llp Polyhedral oligomeric silsesquioxanes and metallized polyhedral oligomeric silsesquioxanes as coatings, composites and additives
WO2006132656A2 (en) * 2004-09-10 2006-12-14 Hybrid Plastics, Inc. High use temperature nanocompositie resins
WO2006116404A2 (en) * 2005-04-22 2006-11-02 Hybrid Plastics, Inc. Biomimetic materials comprising polyhedral oligomeric silsesquioxanes

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009185224A (en) * 2008-02-08 2009-08-20 Kri Inc Additive for modifying resin material optical property and method for producing the same, and optical resin composition and method for producing the same
WO2014175169A1 (en) * 2013-04-23 2014-10-30 三菱瓦斯化学株式会社 Polyamide resin composition, and molded article
JPWO2014175169A1 (en) * 2013-04-23 2017-02-23 三菱瓦斯化学株式会社 Polyamide resin composition and molded body
US9828492B2 (en) 2013-04-23 2017-11-28 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Polyamide resin composition, and molded article

Also Published As

Publication number Publication date
EP1931351A4 (en) 2010-06-23
WO2008051190A9 (en) 2009-01-08
KR20080065588A (en) 2008-07-14
EP1931351A2 (en) 2008-06-18
TW200728359A (en) 2007-08-01
CN101405132A (en) 2009-04-08
WO2008051190A3 (en) 2008-11-13
RU2008110470A (en) 2009-09-27
WO2008051190A2 (en) 2008-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2009509030A (en) Metallized nanostructured chemicals alloyed into polymers
JP5535418B2 (en) Nanostructured chemicals as alloying agents in polymers
US7897667B2 (en) Fluorinated POSS as alloying agents in nonfluorinated polymers
JP5441084B2 (en) Polyhedral oligomeric silsesquioxanes and metallized polyhedral oligomeric silsesquioxanes as coatings, composites and additives
Franchini et al. Influence of POSS structure on the fire retardant properties of epoxy hybrid networks
JP5124802B2 (en) Flame retardant bioplastic resin composition
Shafiq et al. Synthesis and characterization of linear low‐density polyethylene/sepiolite nanocomposites
Qian et al. Flame retardancy and thermal stability of polyhedral oligomeric silsesquioxane nanocomposites
Mishra et al. Mechanical and flame‐retarding properties of styrene–butadiene rubber filled with nano‐CaCO3 as a filler and linseed oil as an extender
JP2819444B2 (en) Conductive silicone rubber composition
EP1928948A2 (en) Metallized nanostructured chemicals as cure promoters
KR100966193B1 (en) Nano-composite comprising poss and method for manufacturing the same
CA1208829A (en) Polysiloxane treated antimony compounds
Gao et al. Preparation of hybrid silicon materials microcapsulated ammonium polyphosphate and its application in thermoplastic polyurethane
Kashiwagi et al. Silicon-based flame retardants
KR101039064B1 (en) Pet hybrid nano-composite comprising poss
US7612143B2 (en) Metallized nanostructured chemicals alloyed into polymers
JP2008523219A (en) Polyhedral oligomeric silsesquioxane and polyhedral oligomeric silicate barrier materials for containers
Kangallı et al. Preparation and characterization of poly (lactic acid)/boron oxide nanocomposites: Thermal, mechanical, crystallization, and flammability properties
KR100992061B1 (en) Pet hybrid nano-composite comprising poss and method for manufacturing the same
SchWab Lichtenhan et a1.
FR2637905A1 (en) FLAME RETARDANT POLYAMIDE COMPOSITIONS
Kim et al. Preparation and mechanical properties of acrylonitrile‐butadiene‐styrene copolymer/clay nanocomposites
Chang et al. Synthesis and characterization of poly (butylene terephthalate) nanocomposite fibers: Thermo‐mechanical properties and morphology
KR100928337B1 (en) Inorganic fillers with reduced gas generation and resin compositions using them

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090623

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101228

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120529

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20120810

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20120817

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130212