JP2010248383A - Composite material - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel carbon nanotube composite material wherein resistance value shows low dependence to voltage. <P>SOLUTION: The composite material comprises a carbon nanotube and a polymer, provided that the carbon nanotube has a diameter of 11-90 nm. Under low-temperature low-humidity conditions, the composite material shows a property expressed by formula (1):-0.4≤log<SB>10</SB>R<SB>100</SB>-log<SB>10</SB>R<SB>1000</SB>≤0.4 (wherein R<SB>100</SB>is a volume resistivity value (Ωcm) when voltage of 100 V is applied; and R<SB>1000</SB>is a volume resistivity value (Ωcm) when voltage of 1,000 V is applied). <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、カーボンナノチューブを含有する複合材料に関し、特に電圧に対する依存性が低い抵抗値を有する複合材料に関する。   The present invention relates to a composite material containing carbon nanotubes, and more particularly to a composite material having a low resistance value with respect to voltage.

プラスチックやゴム等のポリマー化合物に、無機系フィラーを添加することは一般的に行われている。その中でも、炭素系フィラーは、強度や導電性の点で、従来から幅広く用いられている。炭素系フィラーには、古くからカーボンブラックが用いられ、その他には最近、炭素繊維や、特にカーボンナノチューブ(CNT)のようなナノカーボンを用いることがよく検討されている。最近これらの中でも特に、CNTが、生成物に対して高い強度や高い導電性を付与できるため、多く用いられている(例えば、特許文献1)。特許文献1は、ポリイミド樹脂組成物において、常温常湿から高温高湿において安定な抵抗値を調整できる技術が開示されている。しかしこれらの樹脂組成物から得られる成形物は、フィルムやベルトであって、ソリッド状のものである。   In general, an inorganic filler is added to a polymer compound such as plastic or rubber. Among them, carbon-based fillers have been widely used from the viewpoint of strength and conductivity. For the carbon filler, carbon black has been used for a long time, and recently, it has been well studied to use carbon fibers and particularly nanocarbons such as carbon nanotubes (CNT). Recently, among them, CNT is often used because it can impart high strength and high conductivity to the product (for example, Patent Document 1). Patent Document 1 discloses a technique capable of adjusting a stable resistance value from a normal temperature and normal humidity to a high temperature and high humidity in a polyimide resin composition. However, moldings obtained from these resin compositions are films and belts, and are solid.

特開2003−246927号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-246927

本発明は、電圧に対する抵抗値の依存性が低い新規なカーボンナノチューブ複合材料を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a novel carbon nanotube composite material having a low resistance dependency on voltage.

特に、導電性の樹脂を発泡した場合には、フォームの泡の保持性とフォーム形成、柔軟性・硬度歪特性というフォームの物性面の観点で、導電性フィラーの添加量が制限されていた。すなわち、従来、例えばケッチェンブラック等の導電性フィラーの添加量が多くなると、例えば、ウレタンフォームにおいて、ポリオールに8%程度が限界であり、それよりも高濃度とすると、液粘度が高くなりすぎてポンプ配送ができなくなり、ウレタンフォームの製造ができないという製造上の制約がある。(このときの樹脂成形物に対しては、3.4%程度となる。)また、フォームの泡を保持しにくくなったりフォームの成形不良を起こしたり、柔軟性が低下して高硬度となったり、歪が悪化する。このため、樹脂のソリッド成形物に比べ、フォーム中の樹脂に対する導電性フィラーの添加量は、相対的に少ないものとなる。なお、ウレタン樹脂は、可トウ性があり、柔軟で、かつ強靭な物性を示す。ウレタン樹脂の特性から、ポリウレタンフォームは、OA部品等、幅広く使用されている。したがって、導電性樹脂発泡体の分野において、高導電性(低抵抗)で、電圧に対する抵抗値の依存性が低い新規なカーボンナノチューブ複合材料を提供することを目的とする。   In particular, when a conductive resin is foamed, the amount of conductive filler added is limited from the viewpoint of foam physical properties such as foam foam retention, foam formation, and flexibility / hardness strain characteristics. That is, conventionally, when the amount of conductive filler such as ketjen black is increased, for example, in urethane foam, the limit is about 8% for polyol, and if the concentration is higher than that, the liquid viscosity becomes too high. As a result, there is a manufacturing restriction that the pump cannot be delivered and the urethane foam cannot be manufactured. (It is about 3.4% with respect to the resin molded product at this time.) In addition, it becomes difficult to hold the foam in the foam, poor molding of the foam, or the flexibility is lowered and the hardness is increased. Or distortion gets worse. For this reason, the amount of the conductive filler added to the resin in the foam is relatively small as compared with the solid resin molded product. Note that the urethane resin is towable, flexible, and tough. Due to the characteristics of urethane resin, polyurethane foam is widely used for OA parts and the like. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a novel carbon nanotube composite material that has high conductivity (low resistance) and low resistance value dependency on voltage in the field of conductive resin foams.

本発明(1)は、カーボンナノチューブとポリマーとを含む、複合材料において、
前記カーボンナノチューブの直径が、11〜90nmであり、
低温低湿環境の下で、下記式(1)の特性を有することを特徴とする、複合材料である。
−0.4≦log10100−log101000≦0.4 (1)
{ここで、R100は、印加電圧100Vのときの体積抵抗値(Ω・cm)であり、R1000は、印加電圧1000Vのときの体積抵抗(Ω・cm)である。}
The present invention (1) is a composite material comprising a carbon nanotube and a polymer.
The carbon nanotube has a diameter of 11 to 90 nm,
It is a composite material characterized by having the characteristic of the following formula (1) under a low temperature and low humidity environment.
−0.4 ≦ log 10 R 100 −log 10 R 1000 ≦ 0.4 (1)
{Here, R 100 is a volume resistance value (Ω · cm) at an applied voltage of 100 V, and R 1000 is a volume resistance (Ω · cm) at an applied voltage of 1000 V. }

本発明(2)は、前記カーボンナノチューブの含有量が、複合材料の全質量を基準として1〜4質量%である、前記発明(1)の複合材料である。   This invention (2) is a composite material of the said invention (1) whose content of the said carbon nanotube is 1-4 mass% on the basis of the total mass of a composite material.

本発明(3)は、前記ポリマーが、ウレタン系樹脂である、前記発明(1)又は(2)の複合材料である。   The present invention (3) is the composite material of the invention (1) or (2), wherein the polymer is a urethane resin.

本発明(4)は、前記ウレタン系樹脂が、ポリウレタン発泡体である、前記発明(3)の複合材料である。   This invention (4) is a composite material of the said invention (3) whose said urethane type resin is a polyurethane foam.

本発明(5)は、前記ウレタン系樹脂が、カーボンナノチューブポリオール分散液と、ポリイソシアネートを混合する工程を経て製造される、前記発明(3)又は(4)の複合材料である。   The invention (5) is the composite material according to the invention (3) or (4), wherein the urethane resin is produced through a step of mixing a carbon nanotube polyol dispersion and a polyisocyanate.

本発明(6)は、前記カーボンナノチューブポリオール分散液が、下記式1で表される化合物の少なくとも一種を含有する、ナノカーボン分散剤を含む、前記発明(5)の複合材料である。
R−X−(Y) (式1)
{式中、Rは、炭素数mが13〜21の炭化水素基であり、Xは、酸素原子、窒素原子、CO、COO、CON、又は直接結合を示し、Yは、相互に異なる又は同一であるポリアルキレンオキサイド基[C(C2a+1)・O]−H を示す(ここで、aは0〜2の整数を示し、bは1〜100である)、nは、Xが酸素原子、CO、COO、直接結合の場合1であり、Xが窒素原子、CONの場合2を示す。}
This invention (6) is a composite material of the said invention (5) in which the said carbon nanotube polyol dispersion liquid contains the nanocarbon dispersing agent containing at least 1 type of the compound represented by following formula 1.
R-X- (Y) n (Formula 1)
{Wherein R is a hydrocarbon group having 13 to 21 carbon atoms, X represents an oxygen atom, a nitrogen atom, CO, COO, CON, or a direct bond, and Y are different or the same. A polyalkylene oxide group [C 2 H 3 (C a H 2a + 1 ) · O] b —H (wherein a is an integer of 0 to 2 and b is 1 to 100), n is , X is 1 when oxygen atom, CO, COO, direct bond, and 2 when X is nitrogen atom, CON. }

本発明(7)は、前記分散剤が、ポリオキシアルキレンアルキルアミン類を含む、前記発明(6)の複合材料である。   This invention (7) is the composite material of the said invention (6) in which the said dispersing agent contains polyoxyalkylene alkylamines.

本発明(8)は、前記ポリオキシアルキレンアルキルアミン類が下記式2の化合物である、前記発明(7)の複合材料である。
R−N(AO) (式2)
{ここで、Rは、炭素数13〜21のアルキル基(ここで、当該アルキル基の一以上の水素原子が炭化水素基で置換されていてもよく、更には、隣接する窒素原子との間にカルボニル基が存在していてもよい)を示し、AOは、相互に異なる又は同一であるポリアルキレンオキサイド基[C(C2a+1)・O]−H を示す(ここで、aは0〜2の整数を示し、bは1〜100である)。}
The present invention (8) is the composite material of the invention (7), wherein the polyoxyalkylene alkylamine is a compound of the following formula 2.
RN (AO) 2 (Formula 2)
{Wherein R is an alkyl group having 13 to 21 carbon atoms (wherein one or more hydrogen atoms of the alkyl group may be substituted with a hydrocarbon group, and further between adjacent nitrogen atoms) And AO represents a polyalkylene oxide group [C 2 H 3 (C a H 2a + 1 ) · O] b —H that is different or identical to each other (here, A represents an integer of 0 to 2, and b is 1 to 100). }

本発明(9)は、前記カーボンナノチューブポリオール分散液が、ポリオールにカーボンナノチューブを直接分散させる方法により製造されたものである、前記発明(5)〜(8)のいずれか一つの複合材料である。   The present invention (9) is the composite material according to any one of the inventions (5) to (8), wherein the carbon nanotube polyol dispersion is produced by a method in which carbon nanotubes are directly dispersed in a polyol. .

本発明(1)によれば、電圧に対する抵抗値の依存性が低い複合材料を得ることができるという効果を奏する。   According to the present invention (1), there is an effect that it is possible to obtain a composite material having a low resistance dependency on voltage.

本発明(2)によれば、更に、電圧に対する抵抗値の依存性が低い複合材料を得ることができるという効果を奏する。   According to the present invention (2), it is possible to obtain a composite material having a low dependency of the resistance value on the voltage.

本発明(3)〜(7)によれば、フォーム状の複合材料でありながらCNTを高濃度で分散することができるため高い導電を有し、更に、電圧に対する抵抗値の依存性が低い複合材料を得ることができるという効果を奏する。   According to the present invention (3) to (7), although it is a foam-like composite material, CNT can be dispersed at a high concentration, so that it has high conductivity, and furthermore, the composite has low dependency of the resistance value on voltage. There is an effect that a material can be obtained.

本発明(8)、(9)によれば、フォームの泡を保持しやすくなり、フォームの成形不良を起こしにくくなるという効果を奏する。   According to the present invention (8) and (9), it is easy to hold foam foam, and there is an effect that it is difficult to cause defective molding of the foam.

本発明に係る複合材料は、カーボンナノチューブとポリマーとを含む。また、当該カーボンナノチューブの直径は、11〜90nmである。当該直径を有するカーボンナノチューブは特に低い電圧依存性の電気抵抗値を示す。また、本発明の複合材料は、低温低湿(LL)環境の下で下記式(1)の特性を有する。
−0.4≦log10100−log101000≦0.4 (1)
{ここで、R100は、印加電圧100Vのときの体積抵抗値(Ω・cm)であり、R1000は、印加電圧1000Vのときの体積抵抗(Ω・cm)である。}尚、R100及びR1000は、実施例記載の方法により測定する。
低温低湿(LL)環境の下で前記式(1)の上限値は、0.3であることが好適であり、0.2であることがより好適である。また、低温低湿(LL)環境の下で前記式(1)の下限値は−0.3であることが好適であり、−0.2であることが更に好適である。
The composite material according to the present invention includes carbon nanotubes and a polymer. The carbon nanotube has a diameter of 11 to 90 nm. Carbon nanotubes having this diameter exhibit a particularly low voltage-dependent electrical resistance value. In addition, the composite material of the present invention has the following formula (1) under a low temperature and low humidity (LL) environment.
−0.4 ≦ log 10 R 100 −log 10 R 1000 ≦ 0.4 (1)
{Here, R 100 is a volume resistance value (Ω · cm) at an applied voltage of 100 V, and R 1000 is a volume resistance (Ω · cm) at an applied voltage of 1000 V. } R 100 and R 1000 are measured by the method described in the examples.
In the low temperature and low humidity (LL) environment, the upper limit value of the formula (1) is preferably 0.3, and more preferably 0.2. In addition, the lower limit of the formula (1) is preferably −0.3, and more preferably −0.2 under a low temperature and low humidity (LL) environment.

また、常温常湿(NN)環境の下での前記式(1)の上限値は、0.3以下であることが好適であり、0.2以下であることがより好適であり、0.1以下であることが更に好適である。また、常温常湿(NN)環境の下での前記式(1)の下限値は、−0.3以上であることが好適であり、−0.2以上であることがより好適であり、−0.1以上であることが更に好適である。   Further, the upper limit value of the formula (1) under a normal temperature and normal humidity (NN) environment is preferably 0.3 or less, more preferably 0.2 or less, and More preferably, it is 1 or less. Further, the lower limit of the formula (1) under a normal temperature and normal humidity (NN) environment is preferably −0.3 or more, more preferably −0.2 or more, More preferably, it is −0.1 or more.

さらに、高温高湿(HH)環境の下での前記式(1)の上限値は、0.2以下であることが好適であり、0.15以下であることがより好適であり、0.1以下であることが更に好適である。また、高温高湿(HH)環境の下での前記式(1)の下限値は、−0.2以上であることが好適であり、−0.15以上であることがより好適であり、−0.1以上であることが更に好適である。   Furthermore, the upper limit value of the formula (1) under a high temperature and high humidity (HH) environment is preferably 0.2 or less, more preferably 0.15 or less, and More preferably, it is 1 or less. Further, the lower limit of the formula (1) under a high temperature and high humidity (HH) environment is preferably −0.2 or more, more preferably −0.15 or more, More preferably, it is −0.1 or more.

カーボンナノチューブ
本最良形態に係るカーボンナノチューブは、シングルウォールカーボンナノチューブ(SWCNT)であっても、マルチウォールカーボンナノチューブ(MWCNT)であってもよい。カーボンナノチューブの直径は、11〜90nmである必要があり、12〜90nmがより好適であり、13〜50nmが更に好適であり、13〜18nmが特に好適である。このように、直径を11〜90nmの範囲とすることにより、電圧依存性の低い電気抵抗特性を有する。尚、当該チューブの平均直径は、TEM(透過型電子顕微鏡)を用いて、所定範囲内に存在する100個以上の構造体について測定した値とする。
Carbon nanotube The carbon nanotube according to the present best mode may be a single wall carbon nanotube (SWCNT) or a multi-wall carbon nanotube (MWCNT). The diameter of a carbon nanotube needs to be 11-90 nm, 12-90 nm is more suitable, 13-50 nm is still more suitable, and 13-18 nm is especially suitable. Thus, by setting the diameter in the range of 11 to 90 nm, the electric resistance characteristics with low voltage dependency are obtained. In addition, let the average diameter of the said tube be the value measured about 100 or more structures which exist in a predetermined range using TEM (transmission electron microscope).

尚、カーボンナノチューブの平均長さは、0.1〜100μmが好適であり、0.1〜50μmがより好適であり、0.1〜20μmが更に好適である。尚、当該チューブの平均長さは、SEM(走査型電子顕微鏡)を用いて、所定範囲内に存在する100個以上の構造体について測定し、その平均値とする。尚、カーボンナノチューブの含有量は、複合材料全体に対して、0.5〜8質量%が好適であり、1〜6質量%がより好適であり、1〜4質量%が更に好適である。   In addition, 0.1-100 micrometers is suitable for the average length of a carbon nanotube, 0.1-50 micrometers is more suitable, and 0.1-20 micrometers is still more suitable. In addition, the average length of the said tube is measured about 100 or more structures which exist in a predetermined range using SEM (scanning electron microscope), and is taken as the average value. In addition, 0.5-8 mass% is suitable for content of a carbon nanotube with respect to the whole composite material, 1-6 mass% is more suitable, and 1-4 mass% is still more suitable.

また、カーボンナノチューブの合成法も特に限定されず、いかなる合成方法、例えば、電気放電法(C.Journet et al., Nature 388, 756(1997)及びD.S. Bethune et al., Nature 363, 605(1993))、レーザー蒸着法(R.E.Smally et al., Science 273, 483(1996))、気相合成法(R.Andrews et al., Chem. Phys. Lett.,303,468, 1999)、熱化学気相蒸着法(W.Z.Li et al., Science, 274, 1701(1996)、Shinohara et al., Jpn.J.Appl.Phys. 37, 1257(1998))、プラズマ化学気相蒸着法(Z.F.Ren et al., Science. 282,1105(1998))等により製造されたものでもよい。尚、合成に際し金属触媒が用いられた粗生成物に関しては、酸で処理して金属触媒を除去することが好適である。酸処理に関しては、例えば、特開2001−26410記載のように、酸水溶液としては硝酸溶液又は塩酸溶液を用い、例えば、硝酸溶液は50倍の水に希釈された溶液を、塩酸溶液も50倍の水に希釈された溶液を使用する手法を挙げることができる。そして、このように酸処理した後、洗浄し、フィルタリングし、カーボンナノチューブ水溶液とする。   Also, the carbon nanotube synthesis method is not particularly limited, and any synthesis method such as an electric discharge method (C. Journet et al., Nature 388, 756 (1997) and DS Bethune et al., Nature 363, 605 (1993) )), Laser deposition (RESmally et al., Science 273, 483 (1996)), gas phase synthesis (R. Andrews et al., Chem. Phys. Lett., 303,468, 1999), thermochemical vapor phase Vapor deposition (WZLi et al., Science, 274, 1701 (1996), Shinohara et al., Jpn. J. Appl. Phys. 37, 1257 (1998)), plasma enhanced chemical vapor deposition (ZFRen et al. , Science. 282, 1105 (1998)) or the like. In addition, about the crude product in which the metal catalyst was used in the synthesis | combination, it is suitable to process with an acid and to remove a metal catalyst. Regarding acid treatment, for example, as disclosed in JP-A-2001-26410, a nitric acid solution or a hydrochloric acid solution is used as an aqueous acid solution. For example, a nitric acid solution is diluted 50 times with water, and a hydrochloric acid solution is also 50 times. A method using a solution diluted in water can be mentioned. And after acid-treating in this way, it wash | cleans and filters and it is set as carbon nanotube aqueous solution.

ポリマー
本最良形態に係る複合材料において用いられるポリマーとしては、特に限定されないが、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化型樹脂等の樹脂や、ゴム系エラストマー、熱可塑性エラストマー類等のエラストマーが挙げられる。樹脂の具体例としては、オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、ナイロン系樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ビニル系樹脂等が挙げられる。また、エラストマーの具体例としては、天然ゴム(NR)、エポキシ化天然ゴム(ENR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ニトリルゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、エチレンプロピレンゴム(EPR,EPDM)、ブチルゴム(IIR)、クロロブチルゴム(CIIR)、アクリルゴム(ACM)、シリコーンゴム(Q)、フッ素ゴム(FKM)、ブタジエンゴム(BR)、エポキシ化ブタジエンゴム(EBR)、エピクロルヒドリンゴム(CO,CEO)、ウレタンゴム(U)、ポリスルフィドゴム(T)等のゴム系エラストマー類や、オレフィン系(TPO)、ポリ塩化ビニル系(TPVC)、ポリエステル系(TPEE)、ポリウレタン系(TPU)、ポリアミド系(TPEA)、スチレン系(SBS)、等の熱可塑性エラストマー類が挙げられる。ポリマーはこれらを単独で用いてもよく、2種以上を複合して用いても構わない。さらに、ポリマーは発泡体(フォーム)が、製造条件の制約、フォーム形成性、物性の低下を抑える点で、より好ましい。これらの中でも特に、ポリウレタン発泡体が好適である。以下、ポリウレタン発泡体について詳述する。
The polymer used in the composite material according to the best mode of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include resins such as thermoplastic resins, thermosetting resins, photocurable resins, rubber-based elastomers, thermoplastic elastomers, and the like. An elastomer is mentioned. Specific examples of the resin include olefin resin, acrylic resin, polyester resin, urethane resin, nylon resin, epoxy resin, vinylidene chloride resin, fluorine resin, silicone resin, polycarbonate resin, polyphenylene sulfide. Resin, polyimide resin, epoxy resin, vinyl resin and the like. Specific examples of elastomers include natural rubber (NR), epoxidized natural rubber (ENR), styrene-butadiene rubber (SBR), nitrile rubber (NBR), chloroprene rubber (CR), ethylene propylene rubber (EPR, EPDM). ), Butyl rubber (IIR), chlorobutyl rubber (CIIR), acrylic rubber (ACM), silicone rubber (Q), fluorine rubber (FKM), butadiene rubber (BR), epoxidized butadiene rubber (EBR), epichlorohydrin rubber (CO, CEO), urethane rubber (U), rubber elastomers such as polysulfide rubber (T), olefin (TPO), polyvinyl chloride (TPVC), polyester (TPEE), polyurethane (TPU), polyamide (TPEA), styrene (SBS), etc. It includes thermoplastic elastomers. These polymers may be used alone or in combination of two or more. Furthermore, the polymer is more preferably a foam (foam) from the viewpoint of restraining production conditions, foam-forming properties, and physical properties. Among these, polyurethane foam is particularly preferable. Hereinafter, the polyurethane foam will be described in detail.

ポリウレタン発泡体
本最良形態に係るポリウレタン発泡体は、本最良形態に係るポリオールと、ポリイソシアネートとの反応により得られる樹脂である。ここで、本最良形態において、前記反応前にポリオール中にカーボンナノチューブを分散させることが好適である。必要に応じて、架橋剤、発泡剤、触媒、酸化防止剤、整泡剤、顔料、光安定剤、紫外線吸収剤、離型剤、その他無機/有機系フィラー等が含まれていてもよい。さらに、導電補助材として、カーボンナノチューブ以外の導電性フィラー、例えば炭素繊維、カーボンブラック(ファーネスブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック)等を必要に応じて併用しても構わない。以下、各原料について詳述する。
Polyurethane Foam The polyurethane foam according to the present best mode is a resin obtained by a reaction between the polyol according to the present best mode and a polyisocyanate. Here, in the best mode, it is preferable to disperse the carbon nanotubes in the polyol before the reaction. If necessary, a crosslinking agent, a foaming agent, a catalyst, an antioxidant, a foam stabilizer, a pigment, a light stabilizer, an ultraviolet absorber, a release agent, and other inorganic / organic fillers may be contained. Further, as a conductive auxiliary material, a conductive filler other than carbon nanotubes, for example, carbon fiber, carbon black (furnace black, ketjen black, acetylene black) and the like may be used together as necessary. Hereinafter, each raw material will be described in detail.

以下、本発明の最良と思われる実施形態について詳細に説明する。
本実施形態におけるポリウレタン発泡体(以下、単に発泡体又はフォームともいう)の製造方法では、まずメカニカルフロス法により、ポリオール、ポリイソシアネート、触媒、整泡剤及び導電性成分を含むポリウレタン発泡体の原料に不活性ガスを吹き込んで混合することにより、不活性ガスが微細に分散された原料分散液が得られる。
次いで、その原料分散液に加熱を行い、原料分散液中の各成分を反応及び硬化させることにより、目的とするポリウレタン発泡体が製造される。
In the following, embodiments that are considered to be the best of the present invention will be described in detail.
In the method for producing a polyurethane foam (hereinafter also simply referred to as foam or foam) in the present embodiment, first, a raw material for polyurethane foam containing a polyol, a polyisocyanate, a catalyst, a foam stabilizer and a conductive component by a mechanical floss method. A raw material dispersion in which the inert gas is finely dispersed is obtained by blowing and mixing the inert gas.
Subsequently, the target polyurethane foam is manufactured by heating the raw material dispersion and reacting and curing each component in the raw material dispersion.

(ポリウレタン発泡体の原料)
ポリウレタン発泡体の原料は、ポリオール、ポリイソシアネート、触媒、整泡剤及び導電性成分を含有している。ポリオールとしては、ポリエーテルポリオール又はポリエステルポリオールが用いられる。ポリエーテルポリオールとしては、多価アルコールにプロピレンオキシドを付加重合させた重合体、エチレンオキシドを付加重合させた重合体、プロピレンオキシドとエチレンオキシドとを付加重合させた重合体、或いはそれらの変性体等が用いられる。変性体としては、前記ポリエーテルポリオールにアクリロニトリル又はスチレンを付加させたもの、或はアクリロニトリルとスチレンの双方を付加させたもの等が挙げられる。ここで、多価アルコールは1分子中にヒドロキシル基を複数個有する化合物であり、例えばグリセリン、ジプロピレングリコール等が挙げられる。
(Raw material of polyurethane foam)
The raw material of the polyurethane foam contains a polyol, a polyisocyanate, a catalyst, a foam stabilizer, and a conductive component. As the polyol, polyether polyol or polyester polyol is used. As the polyether polyol, a polymer obtained by addition polymerization of propylene oxide to a polyhydric alcohol, a polymer obtained by addition polymerization of ethylene oxide, a polymer obtained by addition polymerization of propylene oxide and ethylene oxide, or a modified product thereof is used. It is done. Examples of the modified product include those obtained by adding acrylonitrile or styrene to the polyether polyol, or those obtained by adding both acrylonitrile and styrene. Here, the polyhydric alcohol is a compound having a plurality of hydroxyl groups in one molecule, and examples thereof include glycerin and dipropylene glycol.

これらのポリエーテルポリオールは、末端に第1級のヒドロキシル基を有していることから、ポリイソシアネートとの反応性が高い。ポリエーテルポリオールの質量平均分子量は2000〜6000であることが好ましい。この質量平均分子量が2000未満の場合には得られるポリウレタンの発泡体の成形時における安定性が低下し、6000を越える場合にはその反応性が低下し、ポリウレタン発泡体の成形が難しくなる傾向を示す。ポリエーテルポリオールにビニル系単量体をグラフト重合したポリマーポリオールを用いることもできる。ポリマーポリオールのグラフト部分はポリウレタン発泡体を補強し、質量平均分子量2000〜6000のポリエーテルポリオールがポリウレタン発泡体のソフトセグメントを増大させ、ポリウレタン発泡体の柔軟性、伸び等の物性を向上させる機能を有する。   Since these polyether polyols have a primary hydroxyl group at the terminal, the reactivity with polyisocyanate is high. The mass average molecular weight of the polyether polyol is preferably 2000 to 6000. When the mass average molecular weight is less than 2000, the stability of the resulting polyurethane foam is lowered, and when it exceeds 6000, the reactivity is lowered, and the polyurethane foam tends to be difficult to mold. Show. A polymer polyol obtained by graft polymerization of a vinyl monomer to a polyether polyol can also be used. The graft portion of the polymer polyol reinforces the polyurethane foam, and the polyether polyol having a mass average molecular weight of 2000 to 6000 increases the soft segment of the polyurethane foam and improves the physical properties such as flexibility and elongation of the polyurethane foam. Have.

ポリエステルポリオールとしては、アジピン酸、フタル酸等のポリカルボン酸を、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等のポリオールと反応させることによって得られる縮合系ポリエステルポリオールのほか、ラクトン系ポリエステルポリオール及びポリカーボネート系ポリエステルポリオールが用いられる。以上のポリオール成分は、原料成分の種類、分子量、重合度、縮合度等を調整することによって、水酸基の官能基数や水酸基価を変えることができる。また、ポリウレタン発泡体の原料には、ポリウレタン発泡体の架橋密度を高め、硬さ等の物性を向上させるために、水酸基について3官能以上のポリオールとしての架橋剤を含有することができる。そのような架橋剤としては、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。   Polyester polyols include condensed polyester polyols obtained by reacting polycarboxylic acids such as adipic acid and phthalic acid with polyols such as ethylene glycol, propylene glycol and glycerin, as well as lactone polyester polyols and polycarbonate polyester polyols. Is used. The above polyol component can change the functional group number and hydroxyl value of a hydroxyl group by adjusting the kind of raw material component, molecular weight, polymerization degree, condensation degree, and the like. The raw material of the polyurethane foam may contain a crosslinking agent as a trifunctional or higher functional polyol for the hydroxyl group in order to increase the crosslinking density of the polyurethane foam and improve the physical properties such as hardness. Examples of such a crosslinking agent include glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol and the like.

上記のポリオールと反応させるポリイソシアネートはイソシアネート基を複数有する化合物であって、具体的にはトリレンジイソシアネート(TDI)、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)、トリフェニルメタントリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)等の芳香族ポリイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等の脂環族ポリイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)等の脂肪族ポリイソシアネート、又はこれらとポリオールとの反応による遊離イソシアネートプレポリマー、カルボジイミド変性ポリイソシアネート等の変性ポリイソシアネート、さらにはこれらの混合ポリイソシアネート等が用いられる。これらのうち、トリレンジイソシアネート及びその誘導体、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート及びその誘導体が好ましく、これらを混合して使用することもできる。   The polyisocyanate to be reacted with the polyol is a compound having a plurality of isocyanate groups, specifically, tolylene diisocyanate (TDI), 4,4-diphenylmethane diisocyanate (MDI), 1,5-naphthalene diisocyanate (NDI), Aromatic polyisocyanates such as triphenylmethane triisocyanate, xylylene diisocyanate (XDI), alicyclic polyisocyanates such as isophorone diisocyanate (IPDI), dicyclohexylmethane diisocyanate, aliphatic polyisocyanates such as hexamethylene diisocyanate (HDI), or Free isocyanate prepolymers by reaction of these with polyols, modified polyisocyanates such as carbodiimide-modified polyisocyanates, and mixtures thereof Polyisocyanate, or the like is used. Of these, tolylene diisocyanate and derivatives thereof, 4,4-diphenylmethane diisocyanate and derivatives thereof are preferable, and these can also be used as a mixture.

ポリイソシアネートのイソシアネート指数(イソシアネートインデックス)は100以下又は100を越えてもよいが、ポリウレタン発泡体の柔軟性を適するようにするために、90〜130の範囲で変更することが好ましい。イソシアネート指数が90未満の場合、ポリウレタン発泡体が柔らかくなり、導電性発泡体の用途、たとえば、OA機器用のローラなどとして用いるときにその機能の低下や歪み特性が悪化する傾向を示す。一方、イソシアネート指数が130を越える場合、ポリウレタン発泡体の架橋密度が高くなって硬くなる傾向を示し、OA機器用ローラが相手部材を傷付けたり、硬すぎて機能に合わないおそれがでてくる。ここで、イソシアネート指数は、ポリオールの水酸基等の活性水素基に対するポリイソシアネートのイソシアネート基の当量比を百分率で表したものである。   The isocyanate index (isocyanate index) of the polyisocyanate may be 100 or less or more than 100, but it is preferably changed in the range of 90 to 130 in order to make the polyurethane foam flexible. When the isocyanate index is less than 90, the polyurethane foam becomes soft, and when it is used as a conductive foam, for example, as a roller for OA equipment, the function tends to deteriorate and the distortion characteristics tend to deteriorate. On the other hand, when the isocyanate index exceeds 130, the polyurethane foam has a high crosslinking density and tends to be hard, and there is a risk that the roller for OA equipment damages the counterpart member or is too hard to match the function. Here, the isocyanate index represents the equivalent ratio of the isocyanate group of the polyisocyanate to the active hydrogen group such as the hydroxyl group of the polyol in percentage.

次に、触媒は、ポリオールとポリイソシアネートとのウレタン化反応(樹脂化反応)、その生成物とポリイソシアネートとの硬化反応(架橋反応)等の各反応を促進させるためのものである。係る触媒として具体的にはトリエチレンジアミン(TEDA)、ジメチルエタノールアミン、N,N´,N´−トリメチルアミノエチルピペラジン等の第3級アミン、オクチル酸スズ(スズオクトエート)、鉄アセチルアセトネート等の有機金属化合物、酢酸塩、アルカリ金属アルコラート等が用いられる。また、その他の触媒として、発泡体表面における硬化性を向上させるために、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン等のモルホリン系の触媒を用いることもできる。触媒の含有量は、ポリオール100質量部当たり1〜8質量部程度である。   Next, the catalyst is for accelerating each reaction such as a urethanization reaction (resinization reaction) between a polyol and a polyisocyanate and a curing reaction (crosslinking reaction) between the product and the polyisocyanate. Specific examples of such catalysts include tertiary amines such as triethylenediamine (TEDA), dimethylethanolamine, N, N ′, N′-trimethylaminoethylpiperazine, tin octylate (tin octoate), iron acetylacetonate, and the like. These organic metal compounds, acetates, alkali metal alcoholates and the like are used. As other catalysts, morpholine catalysts such as N-methylmorpholine and N-ethylmorpholine can also be used in order to improve the curability on the foam surface. The content of the catalyst is about 1 to 8 parts by mass per 100 parts by mass of the polyol.

続いて、整泡剤は発泡体原料の発泡を円滑に行い、泡の保持性・安定性のために用いられ、ポリウレタン発泡体の原料に通常配合されるもののいずれも使用することができる。
整泡剤として具体的には、ジメチルポリシロキサン、オルガノシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体、シリコーン−グリース共重合体等の非イオン系界面活性剤、又はそれらの混合物、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム等のアニオン系界面活性剤、フェノール系化合物等が挙げられる。
Subsequently, the foam stabilizer smoothly foams the foam material, and is used for foam retention and stability, and any of those usually blended in the polyurethane foam material can be used.
Specific examples of the foam stabilizer include nonionic surfactants such as dimethylpolysiloxane, organosiloxane-polyoxyalkylene copolymer, and silicone-grease copolymer, or mixtures thereof, sodium dodecylbenzenesulfonate, lauryl Examples thereof include anionic surfactants such as sodium sulfate, and phenolic compounds.

整泡剤の含有量は発泡体表面への移行を抑えるために、ポリオール100質量部当たり1〜5質量部の範囲に設定される。整泡剤の含有量が1質量部より少ない場合には、発泡体原料の発泡を円滑に行うことができなくなり、泡の保持性・安定性を欠き、良好な発泡体を得ることができなくなる。その一方、5質量部より多い場合には、整泡作用は十分に発現されるが、整泡剤が発泡体表面へ移行し、発泡体を電子機器用ローラなどとして使用するときに、感光体などの相手部材を汚染するため不適当である。   The content of the foam stabilizer is set in the range of 1 to 5 parts by mass per 100 parts by mass of polyol in order to suppress the migration to the foam surface. When the content of the foam stabilizer is less than 1 part by mass, the foam raw material cannot be smoothly foamed, the foam retainability / stability is lost, and a good foam cannot be obtained. . On the other hand, when the amount is more than 5 parts by mass, the foam regulating action is sufficiently exhibited, but when the foam stabilizer is transferred to the foam surface and the foam is used as a roller for electronic equipment, the photosensitive member. It is inappropriate because it contaminates the mating member.

導電性成分は、後述のメカニカルフロス法により得られたポリウレタン発泡体の原料分散液に導電性物質を混合し、例えば、前述のCNTを必須で添加するほか、アセチレンブラック、カーボンブラック等の炭素材料を少量併用することは可能である。その他ポリウレタン発泡体の原料には、ポリアルキレンオキシドポリオール等のセルオープナー、縮合リン酸エステル等の難燃剤、酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、着色剤等を配合することができる。さらに、CNTの分散液を下記式1で表される化合物のものを用いるとウレタン原料であるポリオールとの親和性が良好となるため、粘度を低下させることができ、高濃度のCNT分散液を得る点で、また、それにより得られるポリウレタンフォームの導電性が高くなる点で好ましい。
R−X−(Y) (式1)
{式中、Rは、炭素数mが13〜21の炭化水素基であり、Xは、酸素原子、窒素原子、CO、COO、CON、又は直接結合を示し、Yは、相互に異なる又は同一であるポリアルキレンオキサイド基[C(C2a+1)・O]−H を示す(ここで、aは0〜2の整数を示し、bは1〜100である)、nは、Xが酸素原子、CO、COO、直接結合の場合1であり、Xが窒素原子、CONの場合2を示す。}
For the conductive component, a conductive material is mixed with a polyurethane foam raw material dispersion obtained by a mechanical floss method described later, and, for example, the above-mentioned CNT is essential, and a carbon material such as acetylene black or carbon black. It is possible to use a small amount together. In addition, a cell opener such as polyalkylene oxide polyol, a flame retardant such as a condensed phosphate ester, an antioxidant, a plasticizer, an ultraviolet absorber, a colorant, and the like can be blended with the raw material of the polyurethane foam. Furthermore, since the affinity with the polyol which is a urethane raw material will become favorable when the thing of the compound represented by following formula 1 is used for the dispersion liquid of CNT, a viscosity can be reduced and a high concentration CNT dispersion liquid is used. It is preferable at the point which obtains and the electroconductivity of the polyurethane foam obtained by it becomes high.
R-X- (Y) n (Formula 1)
{Wherein R is a hydrocarbon group having 13 to 21 carbon atoms, X represents an oxygen atom, a nitrogen atom, CO, COO, CON, or a direct bond, and Y are different or the same. A polyalkylene oxide group [C 2 H 3 (C a H 2a + 1 ) · O] b —H (wherein a is an integer of 0 to 2 and b is 1 to 100), n is , X is 1 when oxygen atom, CO, COO, direct bond, and 2 when X is nitrogen atom, CON. }

ここで、Rの合計炭素数mは、13〜21が好適であり、14〜20がより好適であり、15〜19が更に好適である。mがこの範囲より低いと、ナノカーボンへの親和性が低下することを意味し、分散不良の原因となる。逆にこの範囲より高いと、分散媒との親和性が低下したり、分散液そのものの粘度が高くなることがあるので、やはり好ましくない。又、アルキレンオキサイドの繰り返し単位数bは、4〜40が好適であり、5〜30がより好適であり、6〜25が更に好適である。bがこの範囲より低いと、分散媒との親和性が低下することを意味し、分散不良の原因となる。逆にこの範囲より高いと、分散液の発泡が起こりやすくなったり、分散液そのものの粘度が高くなることがあるので、やはり好ましくない。   Here, as for the total carbon number m of R, 13-21 are suitable, 14-20 are more suitable, and 15-19 are still more suitable. When m is lower than this range, it means that the affinity for nanocarbon is lowered, which causes poor dispersion. On the other hand, if it is higher than this range, the affinity with the dispersion medium may be lowered, or the viscosity of the dispersion itself may be increased. Moreover, 4-40 are suitable for the repeating unit number b of alkylene oxide, 5-30 are more suitable, and 6-25 are still more suitable. When b is lower than this range, it means that the affinity with the dispersion medium is lowered, which causes poor dispersion. On the other hand, if it is higher than this range, foaming of the dispersion is likely to occur or the viscosity of the dispersion itself may be high, which is not preferable.

ここで、Rは炭素数mの合計が13〜21の範囲の炭化水素基(炭化水素残基)であれば、特に限定されないが、例えば、1又は2以上の水素原子が他のアルキル、アリール基で置換されていてもよい、アルキル、アリール基(炭化水素残基)であり、Rの合計炭素数mが13〜21である。
より具体的には、二重/三重結合を含んでもよい直鎖状または分岐状または環状の炭化水素基(アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基・フェニル基等)が挙げられる。
直鎖状アルキル基としては、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基、ヘンエイコシル基が挙げられる。直鎖状アルケニル基としては、パルミトイル基、オレイル基、リノール基、リノレン基が挙げられる。シクロアルキル基としては、オクチルシクロペンチル基、ノニルシクロペンチル基、デシルシクロペンチル基、ノニルシクロペンチル基、デシルシクロペンチル基、ウンデシルシクロペンチル基、ドデシルシクロペンチル基、トリデシルシクロペンチル基、テトラデシルシクロペンチル基、ペンタデシルシクロペンチル基、ヘキサデシルシクロペンチル基、ヘプチルシクロヘキシル基、オクチルシクロヘキシル基、ノニルシクロヘキシル基、デシルシクロヘキシル基、ウンデシルシクロヘキシル基、ドデシルシクロヘキシル基、トリデシルシクロヘキシル基、テトラデシルシクロヘキシル基、ペンタデシルシクロヘキシル基が挙げられる。その他、アリール基としては、ヘプチルフェニル基、オクチルフェニル基、ノニルフェニル基、デシルフェニル基、ウンデシルフェニル基、ドデシルフェニル基、トリデシルフェニル基、テトラデシルフェニル基、ペンタデシルフェニル基、プロピルナフチル基、ブチルナフチル基、ペンチルナフチル基、ヘキシルナフチル基、ヘプチルナフチル基、オクチルナフチル基、ノニルナフチル基、デシルナフチル基、ウンデシルナフチル基、が挙げられる。
Here, R is not particularly limited as long as the total number of carbon atoms m is a hydrocarbon group (hydrocarbon residue) having a range of 13 to 21, but for example, one or two or more hydrogen atoms are other alkyl or aryl. And an alkyl or aryl group (hydrocarbon residue) which may be substituted with a group, and the total carbon number m of R is 13 to 21.
More specifically, a linear, branched, or cyclic hydrocarbon group (an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, a phenyl group, or the like) that may include a double / triple bond may be mentioned.
Examples of the linear alkyl group include tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group, eicosyl group, and heneicosyl group. Examples of the linear alkenyl group include a palmitoyl group, an oleyl group, a linole group, and a linolenic group. Examples of the cycloalkyl group include octylcyclopentyl group, nonylcyclopentyl group, decylcyclopentyl group, nonylcyclopentyl group, decylcyclopentyl group, undecylcyclopentyl group, dodecylcyclopentyl group, tridecylcyclopentyl group, tetradecylcyclopentyl group, pentadecylcyclopentyl group, Examples include hexadecylcyclopentyl group, heptylcyclohexyl group, octylcyclohexyl group, nonylcyclohexyl group, decylcyclohexyl group, undecylcyclohexyl group, dodecylcyclohexyl group, tridecylcyclohexyl group, tetradecylcyclohexyl group, and pentadecylcyclohexyl group. Other aryl groups include heptylphenyl, octylphenyl, nonylphenyl, decylphenyl, undecylphenyl, dodecylphenyl, tridecylphenyl, tetradecylphenyl, pentadecylphenyl, propylnaphthyl Butyl naphthyl group, pentyl naphthyl group, hexyl naphthyl group, heptyl naphthyl group, octyl naphthyl group, nonyl naphthyl group, decyl naphthyl group, and undecyl naphthyl group.

ここで、用いる分散剤の好適例としては、ポリオキシアルキレンアルキルアミン類が挙げられる。より具体的には下記式2の化合物が挙げられる。
R−N(AO) (式2)
{ここで、Rは、炭素数13〜21のアルキル基(ここで、当該アルキル基の一以上の水素原子が炭化水素基で置換されていてもよく、更には、隣接する窒素原子との間にカルボニル基が存在していてもよい)を示し、AOは、相互に異なる又は同一であるポリアルキレンオキサイド基[C(C2a+1)・O]−H を示す(ここで、aは0〜2の整数を示し、bは1〜100である)。}
Here, as a suitable example of the dispersing agent to be used, polyoxyalkylene alkylamines may be mentioned. More specifically, the compound of following formula 2 is mentioned.
RN (AO) 2 (Formula 2)
{Wherein R is an alkyl group having 13 to 21 carbon atoms (wherein one or more hydrogen atoms of the alkyl group may be substituted with a hydrocarbon group, and further between adjacent nitrogen atoms) And AO represents a polyalkylene oxide group [C 2 H 3 (C a H 2a + 1 ) · O] b —H that is different or identical to each other (here, A represents an integer of 0 to 2, and b is 1 to 100). }

このような、分散剤を用いると、カーボンナノチューブがポリオールに対して良好な分散性を示し、さらに分散液の粘度が低くなる。更に、ヒドロキシル基を二つ有し、エチレンオキサイドを分子鎖中に有するため、ウレタン原料であるメインのポリオールとの親和性が良好となり、ポリオール成分の粘度を低下させることができ、高濃度のCNT分散液を得る点で好ましい、また、ポリウレタンの製造の際に、反応に順応し、良好な発泡性を示す。このため、それにより、得られるポリウレタンフォームは、ポリウレタン中にCNTが良好に微分散された樹脂骨格を形成し、その結果、下記の導電性が高くなる等(電圧変化による抵抗値の変動の少ない)の点で好ましい。   When such a dispersant is used, the carbon nanotubes exhibit good dispersibility with respect to the polyol, and the viscosity of the dispersion liquid is lowered. Furthermore, since it has two hydroxyl groups and has ethylene oxide in the molecular chain, it has good affinity with the main polyol, which is a urethane raw material, and the viscosity of the polyol component can be reduced, and high-concentration CNTs can be obtained. It is preferable from the viewpoint of obtaining a dispersion, and adapts to the reaction during the production of polyurethane and exhibits good foamability. For this reason, the polyurethane foam obtained thereby forms a resin skeleton in which CNTs are finely dispersed in polyurethane, and as a result, the following conductivity is increased (resistance value variation due to voltage change is small) ) Is preferable.

分散剤を用いずにカーボンブラックやCNT等の充填剤の高濃度の配合を検討し、ウレタン樹脂に対して5.3%の高濃度品のスラリーを作成したが、粘度が高くなりすぎてポンプ配送ができなくなり、ウレタンフォームの製造ができない。このように、ウレタンフォームは、ポリオールとイソシアネートの反応を中心に製造させるものであるから、両主原料が液状であり、ポンプで原料タンクからミキシングヘッドまで配送し、計量することを特徴とするものである。したがって、カーボンブラックやCNT等の充填剤の配合量を多量にすると、液粘度が高粘度となり、ポンプや配管に負荷がかかり、配送できなかったりする。このような問題は、前記の好適な分散剤を使用することにより解決することができる。また、仮に、このような限界的な高濃度よりもやや低い濃度で配合すれば、カーボンブラックやCNT等の導電性充填剤が分散された比較的高濃度に分散されたポリウレタンフォームを得ることは可能ではある。   A high concentration of fillers such as carbon black and CNT was studied without using a dispersant, and a high concentration slurry of 5.3% of urethane resin was created, but the viscosity became too high and the pump Delivery is impossible and urethane foam cannot be manufactured. As described above, since urethane foam is produced mainly by the reaction between polyol and isocyanate, both main raw materials are in liquid form, and are delivered and measured from the raw material tank to the mixing head by a pump. It is. Accordingly, if the amount of filler such as carbon black or CNT is increased, the liquid viscosity becomes high, and a load is applied to the pump and piping, and delivery may not be possible. Such a problem can be solved by using the suitable dispersant described above. In addition, if blended at a concentration slightly lower than such a critical high concentration, it is possible to obtain a polyurethane foam dispersed at a relatively high concentration in which conductive fillers such as carbon black and CNT are dispersed. It is possible.

しかし、軟質スラブ系ポリウレタンフォームの製造方法の場合、上記導電性充填剤が分散されたポリオール等の原料とイソシアネートの原料がミキシングされ、ミキシングヘッドから液状の反応混合物として吐出される。そして、その後、ポリオール、水等の活性水素を有する化合物が、イソシアネートと反応して、炭酸ガスを発生しつつ、ウレタン結合、ウレア結合を等のポリマー化反応が、逐次・競争的に反応するので、ポリウレタンが発泡してきて、ウレタン原料の液面がポリマー化により増粘しつつ上昇してくる。このような液状(無発泡)のものから上記反応の進行により、軟質スラブポリウレタンフォームが製造されるので、非常に大きな体積変化を受けるため、比較的高濃度に導電性充填剤が分散された軟質スラブウレタンフォームは、ポンプ配送の制約がなくフォームを形成できたとしても、脆く、強度が低く、物性が劣るものとなる。したがって、この観点からも、導電性充填剤等の充填量は低く制約される。   However, in the case of a method for producing a flexible slab polyurethane foam, a raw material such as a polyol in which the conductive filler is dispersed and an isocyanate raw material are mixed and discharged from a mixing head as a liquid reaction mixture. And then, since the compound having active hydrogen such as polyol and water reacts with isocyanate to generate carbon dioxide gas, the polymerization reaction such as urethane bond and urea bond reacts sequentially and competitively. The polyurethane foams, and the liquid level of the urethane raw material rises while thickening due to polymerization. A soft slab polyurethane foam is produced from such a liquid (non-foamed) material by the above-mentioned reaction, and therefore undergoes a very large volume change. Therefore, a soft material in which a conductive filler is dispersed at a relatively high concentration. Even if a slab urethane foam can be formed without restriction of pump delivery, it is brittle, has low strength, and has poor physical properties. Therefore, also from this viewpoint, the filling amount of the conductive filler or the like is restricted to be low.

一方、メカニカルフロス法により、同程度の高濃度の導電性充填剤が分散された軟質ポリウレタンフォームを得ることは可能ある。というのも、メカニカルフロス法では、ポリオール等の原料に導電性充填剤等を分散させ、さらにエアー等の気体を予備攪拌して、予め、気体を分散させたポリオール等の混合物を作る。その後、イソシアネートと攪拌・混合させて、反応させる。このとき、水を使用して泡化反応をさせてもよいが、いずれにしても、イソシアネートとの反応直後の反応混合物には、気体が分散されているので、発泡反応の前後で、体積変動が比較的少ない。したがって、メカニカルフロス法による製造方法で得られた軟質ポリウレタンフォームは、軟質スラブ用の配合よりも、より高濃度に導電性充填剤等を分散させることができる。よって、抵抗値をより低くすることができる。   On the other hand, it is possible to obtain a flexible polyurethane foam in which a conductive filler having the same high concentration is dispersed by the mechanical floss method. This is because, in the mechanical froth method, a conductive filler or the like is dispersed in a raw material such as polyol, and a gas such as air is pre-stirred to prepare a mixture of polyol or the like in which the gas is dispersed in advance. Then, it is made to react by stirring and mixing with isocyanate. At this time, the foaming reaction may be performed using water, but in any case, since the gas is dispersed in the reaction mixture immediately after the reaction with the isocyanate, the volume fluctuations before and after the foaming reaction There are relatively few. Therefore, the flexible polyurethane foam obtained by the manufacturing method by the mechanical floss method can disperse the conductive filler or the like at a higher concentration than the composition for the soft slab. Therefore, the resistance value can be further reduced.

(メカニカルフロス法)
メカニカルフロス法では、通常の軟質スラブ系のポリウレタンフォームを製造する際の発泡剤を使用せず、ポリウレタン発泡体の前記原料に不活性ガスを吹き込み、撹拌、混合して原料分散液中に多数の微細なセル(気泡)を形成する方法である。このメカニカルフロス法では、温度上昇により不活性ガスが膨張するもので、化学発泡のようなポリイソシアネートと水との反応による炭酸ガスの発生を伴わない。そして、係る原料成分を反応及び硬化させることにより、目的とするポリウレタン発泡体を製造することができる。このメカニカルフロス法によれば、ポリウレタン発泡体中のセルを微細にすることができると同時に、セルを均一に形成することができる。
(Mechanical floss method)
In the mechanical floss method, an inert gas is blown into the raw material of the polyurethane foam, stirred and mixed without using a foaming agent for producing a normal soft slab-based polyurethane foam. This is a method of forming fine cells (bubbles). In this mechanical froth method, the inert gas expands due to a temperature rise, and there is no generation of carbon dioxide gas due to the reaction between polyisocyanate and water, such as chemical foaming. And the target polyurethane foam can be manufactured by making this raw material component react and harden | cure. According to this mechanical floss method, the cells in the polyurethane foam can be made fine, and at the same time, the cells can be formed uniformly.

不活性ガスとしては、窒素ガス、ヘリウムガス等が用いられる。不活性ガスの使用量は、前記原料分散液100mlに対して5〜500mlの範囲であることが好ましい。不活性ガスの使用量が5ml未満の場合には、不活性ガスに基づく発泡体のセルが十分に形成されず、発泡体の低密度化を図ることが難しくなる。その一方、500mlを越える場合には、不活性ガスに基づく発泡体のセルの粗化が避けられなくなり、好ましくない。   As the inert gas, nitrogen gas, helium gas, or the like is used. The amount of inert gas used is preferably in the range of 5 to 500 ml with respect to 100 ml of the raw material dispersion. When the amount of the inert gas used is less than 5 ml, the foam cells based on the inert gas are not sufficiently formed, and it is difficult to reduce the density of the foam. On the other hand, when the amount exceeds 500 ml, roughening of the foam cell based on the inert gas is unavoidable, which is not preferable.

CNTの配合量により、原料分散液の撹拌については、その回転数を500〜2000回転/分に設定し、十分に撹拌することが好ましい。この回転数が500回転/分を下回る場合、背圧が高くなり、撹拌不良及びセルのむらが生じて好ましくない。一方、2000回転/分を上回る場合、モータなどの撹拌装置として大型で撹拌能力の高いものを必要とし好ましくない。   Depending on the amount of CNT blended, it is preferable to stir the raw material dispersion at a rotational speed of 500 to 2000 revolutions / minute and sufficiently stir. When this rotational speed is less than 500 revolutions / minute, the back pressure becomes high, resulting in poor stirring and unevenness of cells, which is not preferable. On the other hand, when it exceeds 2000 rpm, it is not preferable because it requires a large stirring device such as a motor and a high stirring ability.

(ポリウレタン発泡体)
前述のようにメカニカルフロス法により、ポリウレタン発泡体の原料分散液を加熱して反応及び硬化させることによりポリウレタン発泡体が製造される。得られるポリウレタン発泡体は、例えば軟質ポリウレタン発泡体である。ここで、軟質ポリウレタン発泡体は、連続気泡構造を有し、柔軟性があって、かつ復元性を有するポリウレタンの発泡体である。
(Polyurethane foam)
As described above, a polyurethane foam is produced by reacting and curing the polyurethane foam raw material dispersion by mechanical flossing. The resulting polyurethane foam is, for example, a soft polyurethane foam. Here, the soft polyurethane foam is a polyurethane foam having an open-cell structure, flexibility and resilience.

ウレタン化反応の際には、ポリウレタン発泡体の原料成分を直接反応させる方法のほか、プレポリマー法を採用することができる。すなわち、プレポリマー法は、ポリオールとポリイソシアネートとの各一部を事前に反応させて末端にイソシアネート基又は水酸基を有するプレポリマーを得、それに残りのポリオール又はポリイソシアネートを反応させる方法である。   In the urethanization reaction, a prepolymer method can be employed in addition to a method of directly reacting raw material components of the polyurethane foam. That is, the prepolymer method is a method in which a part of a polyol and a polyisocyanate is reacted in advance to obtain a prepolymer having an isocyanate group or a hydroxyl group at the terminal, and the remaining polyol or polyisocyanate is reacted therewith.

ポリウレタン発泡体が形成される際の反応は複雑であるが、基本的には次のような反応が主体となっている。すなわち、ポリオールとポリイソシアネートとのウレタン化反応(付加重合反応、樹脂化反応)及びその反応生成物とポリイソシアネートとの硬化(架橋)反応(アロファネート反応、ビューレット反応等)である。また、発泡剤として、水を用いる場合には、水がイソシアネートと反応し、炭酸ガスを発生(泡化反応)させる。このようにして得られるポリウレタン発泡体は、骨格が三次元網目状に延び、その間には多数の微細なセルが均一に形成された構造を有している。また、ポリウレタン発泡体は、ハードセグメントとソフトセグメントとにより構成されるポリウレタンの性質に基づいて一定の強度と所要の弾力性を発揮することができる。   The reaction when the polyurethane foam is formed is complicated, but basically the following reaction is mainly used. That is, a urethanation reaction (addition polymerization reaction, resinification reaction) between a polyol and a polyisocyanate and a curing (crosslinking) reaction (allophanate reaction, burette reaction, etc.) between the reaction product and the polyisocyanate. Further, when water is used as the foaming agent, water reacts with isocyanate to generate carbon dioxide gas (foaming reaction). The polyurethane foam thus obtained has a structure in which a skeleton extends in a three-dimensional network, and a large number of fine cells are uniformly formed therebetween. In addition, the polyurethane foam can exhibit a certain strength and required elasticity based on the properties of polyurethane composed of hard segments and soft segments.

このようにして得られるポリウレタン発泡体は、画像形成装置におけるトナー供給ローラ、転写ローラ、クリーニングローラ等として好適に用いられる。ポリウレタン発泡体は、整泡剤の含有量・エアーの含有量を変化させることによってセル径を調節することができるため、ポリウレタン発泡体をトナー供給ローラとして使用した場合、トナーの収容性や搬送性を高めることができ、転写ローラの転写性を高めることができると共に、クリーニングローラの掻き取り性を高めることができる。これらのOA用ロールとして用いた場合には、特に本発明は電圧変動の影響を受けにくい特性を有するので、特に有益である。   The polyurethane foam thus obtained is suitably used as a toner supply roller, a transfer roller, a cleaning roller and the like in the image forming apparatus. Polyurethane foam can adjust the cell diameter by changing the content of foam stabilizer and the content of air. Therefore, when polyurethane foam is used as a toner supply roller, it can hold and transport toner. The transferability of the transfer roller can be improved, and the scraping property of the cleaning roller can be improved. When used as these OA rolls, the present invention is particularly beneficial because it has characteristics that are not easily affected by voltage fluctuations.

以下に、実施例及び比較例を挙げて、前記実施形態をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the embodiment will be described more specifically with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1〜2 及び比較例1〜3)
各実施例及び比較例におけるポリウレタン発泡体の原料を表1に示す組成にて調製した。表1における各成分の含有量は質量部を表す。また、各成分の内容を以下に示す。
(Examples 1-2 and Comparative Examples 1-3)
The raw materials of the polyurethane foam in each Example and Comparative Example were prepared with the compositions shown in Table 1. The content of each component in Table 1 represents parts by mass. The contents of each component are shown below.

ポリエーテルポリオール:プロピレングリコール系のジオール、質量平均分子量3000、水酸基価38mgKOH/g、三井武田ケミカル(株)製、商品名「アクトコールED−37B
ポリマーポリオール:グリセリンにプロピレンオキシドを付加重合したポリエーテルポリオールにスチレンとアクリロニトリルの混合物をグラフト重合したもの、質量平均分子量3700、水酸基価31mgKOH/g、水酸基についての官能基数3、三井武田ケミカル(株)製、商品名POP−24/30
架橋剤(TMP):トリメチロールプロパン
整泡剤:シリコーン(直鎖ジメチルポリシロキサン)、GESilicones社製、商品名「NiaxSiliconeL5614」
導電性部材1(CNT): バイエルマテリアルサイエンス社製、マルチウォールカーボンナノチューブC150P(チューブ径13〜16nm、長さ1〜10μm)、
三井物産、マルチウォールカーボンナノチューブMWNT−7(チューブ径40〜90nm、長さ4μm以上)、
ナノシル社製、マルチウォールカーボンナノチューブNC7000(チューブ径8〜10nm、長さ約1.5μm)
導電性部材2(カーボンブラック): ケッチェンブラック、_ライオン(株)製、商品名「ケッチェンブラックEC300J」
ポリイソシアネート:カルボジイミド変性MDI、イソシアネート基含有量30.88%、日本ポリウレタン工業(株)製、商品名ミリオネートMTL−S
Polyether polyol: Propylene glycol-based diol, weight average molecular weight 3000, hydroxyl value 38 mgKOH / g, manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd., trade name “ACTCOL ED-37B”
Polymer polyol: Polyether polyol obtained by addition polymerization of propylene oxide to glycerin and graft polymerization of a mixture of styrene and acrylonitrile, mass average molecular weight 3700, hydroxyl value 31 mgKOH / g, hydroxyl group functional group number 3, Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd. Product name POP-24 / 30
Cross-linking agent (TMP): Trimethylolpropane foam stabilizer: Silicone (linear dimethylpolysiloxane), manufactured by GE Silicones, trade name “Niax Silicone L5614”
Conductive member 1 (CNT): manufactured by Bayer MaterialScience, multi-wall carbon nanotube C150P (tube diameter 13 to 16 nm, length 1 to 10 μm),
Mitsui & Co., multi-wall carbon nanotube MWNT-7 (tube diameter 40-90 nm, length 4 μm or more),
Multi-wall carbon nanotube NC7000 (tube diameter: 8-10 nm, length: about 1.5 μm), manufactured by Nanosil
Conductive member 2 (carbon black): Ketjen Black, manufactured by Lion Corporation, trade name “Ketjen Black EC300J”
Polyisocyanate: Carbodiimide-modified MDI, isocyanate group content 30.88%, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd., trade name Millionate MTL-S

(CNTの予備分散)
バイエルマテリアルサイエンス社製、マルチウォールカーボンナノチューブC150P(チューブ径(直径、繊維径)13〜16nm、長さ1〜10μm)180g(ポリオール分散液全体に対し6重量%)を、分散剤として、ナイミーンS220を180g(6重量%)使用し、ポリエーテルポリオール(プロピレングリコール系のジオール、質量平均分子量3000、水酸基価38mgKOH/g、三井武田ケミカル(株)製、商品名「アクトコールED−37B)に加えて合計3000gとした。この混合物をビーズミルにて3時間処理し、カーボンナノチューブ分散液を得た。このときの分散液の粘度は、13000cPとなり、実用性に耐えるものであった。また、カーボンナノチューブの濃度をポリオール分散液全体に対し15重量%とする分散液も作成できた。
(Preliminary dispersion of CNT)
Naimine S220, manufactured by Bayer MaterialScience Co., as a dispersant, 180 g of multi-wall carbon nanotube C150P (tube diameter (diameter, fiber diameter) 13 to 16 nm, length 1 to 10 μm) 180 g (6 wt% with respect to the total polyol dispersion) In addition to polyether polyol (propylene glycol-based diol, mass average molecular weight 3000, hydroxyl value 38 mgKOH / g, manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd., trade name “ACTCOL ED-37B”) The mixture was treated with a bead mill for 3 hours to obtain a carbon nanotube dispersion liquid, and the viscosity of the dispersion liquid was 13000 cP. Of 15 to the total polyol dispersion Dispersion and amount% also can be created.

なお、分散剤として、ナイミーンS220に代えて、エマルゲンA60を用いて、ポリオール分散液全体に対し3重量%(CNTも3重量%)及び6重量%(CNTも6重量%)を配合し、上記と同様に混合・分散処理を行った。しかし、これらの分散液の粘度は、30万cP以上となり、回転型B型粘度型の測定限界を超えた。さらに、分散剤を全く用いないで、CNTを3重量%で、上記、混合・分散処理を行ったが、やはり、これらの分散液の粘度は、30万cP以上となり、回転型B型粘度型の測定限界を超えた。(CNTを、三井物産のものにかえても、同様であった。)   In addition, instead of Naimine S220 as a dispersant, 3% by weight (CNT is also 3% by weight) and 6% by weight (CNT is also 6% by weight) are blended with respect to the total polyol dispersion, The mixing / dispersing process was performed in the same manner as described above. However, the viscosity of these dispersions was 300,000 cP or more, exceeding the measurement limit of the rotary type B viscosity type. Furthermore, the above-mentioned mixing / dispersing treatment was carried out with 3% by weight of CNT without using any dispersant, but again, the viscosity of these dispersions was 300,000 cP or more, and the rotary B-type viscosity type The measurement limit was exceeded. (The same was true when CNT was changed to Mitsui's.)

(メカニカルフロス法による混合)
前記原料を1000回転/分の速度で撹拌しながら、不活性ガスとしての窒素ガスを原料100ml当たり5〜500mlの範囲で吹き込み、原料中に窒素ガスを微細に分散させて泡状を呈する原料分散液を得た。窒素ガスの吹き込み量は、各例における発泡体の見掛け密度の目標値になるように設定した。
(Mixing by mechanical floss method)
While stirring the raw material at a speed of 1000 rpm, nitrogen gas as an inert gas is blown in the range of 5 to 500 ml per 100 ml of the raw material, and the nitrogen gas is finely dispersed in the raw material to produce a foam-like dispersion A liquid was obtained. The amount of nitrogen gas blown was set to a target value of the apparent density of the foam in each example.

(加熱キュア)
その後、得られたポリウレタン発泡体を、養生加熱として、110℃に加熱された10mの加熱ゾーンを通過させて2分間加熱を行った。さらに、後加熱として、ポリウレタン発泡体を加熱炉に入れ、110℃で4時間加熱処理を行った。このようにして所望の軟質ポリウレタン発泡体を製造した。
(Heating cure)
Thereafter, the obtained polyurethane foam was heated for 2 minutes by passing through a 10 m heating zone heated to 110 ° C. as curing heating. Further, as post-heating, the polyurethane foam was placed in a heating furnace and subjected to heat treatment at 110 ° C. for 4 hours. In this way, a desired flexible polyurethane foam was produced.

ここで、実施例1、2、比較例1〜3では、従来の金型を用いて140℃で30分間モールド成形を行い、ポリウレタン発泡体を得た。比較例1では、導電材として、ケッチェンブラックを使用し、比較例2、3では、導電材として、チューブ径8〜10nmのCNTを用いたものである。   Here, in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3, molding was performed at 140 ° C. for 30 minutes using a conventional mold to obtain a polyurethane foam. In Comparative Example 1, Ketjen Black is used as the conductive material, and in Comparative Examples 2 and 3, CNT having a tube diameter of 8 to 10 nm is used as the conductive material.

以上のようにして得られた各例の軟質ポリウレタン発泡体について、下記に示す見掛け密度、平均セル径、圧縮残留ひずみ、硬さ及び抵抗値を測定した。
見掛け密度(kg/m):JISK7222:1999に準拠して測定した。
圧縮残留ひずみ(%):JISK6400−4:2004に準拠して測定した。
硬さ(N):JISK6400−2:2004に準拠して測定した。
The apparent density, average cell diameter, compression residual strain, hardness, and resistance value shown below were measured for each of the flexible polyurethane foams obtained as described above.
Apparent density (kg / m 3 ): Measured according to JIS K7222: 1999.
Compression residual strain (%): Measured according to JISK6400-4: 2004.
Hardness (N): Measured according to JISK6400-2: 2004.

電気抵抗測定方法については、下記の環境条件下に24時間サンプルを置いた後に、以下のように測定した。
1. 測定治具にローラをセットして、ローラの両端にそれぞれ500gの荷重をかける。
2. 電圧を100,1000Vと変化させ、それぞれの抵抗値を測定する。
3. 1000Vまで測定したら、ローラの周方向(90°ずつ)を変えて測定。
4. 2.〜3.を繰り返し、4方向の抵抗値を測定する。
4方向の100,1000Vの各電圧の平均値をローラの各電圧の抵抗値とする。
尚、HH環境とは室温:28℃、湿度:85%、NN環境とは室温:22℃、湿度:55%、LL環境とは室温:10℃、 湿度:15%、である。
抵抗測定器:ADVANTEST R8340A ULTRA HIGH RESISTANCE METER
Regarding the electrical resistance measurement method, the sample was placed for 24 hours under the following environmental conditions, and then measured as follows.
1. A roller is set on the measuring jig, and a load of 500 g is applied to both ends of the roller.
2. The voltage is changed to 100 and 1000 V, and the respective resistance values are measured.
3. After measuring up to 1000V, change the circumferential direction of the roller (by 90 °).
4). 2. ~ 3. The resistance value in four directions is measured repeatedly.
The average value of each voltage of 100 and 1000 V in the four directions is set as the resistance value of each voltage of the roller.
The HH environment is room temperature: 28 ° C., humidity: 85%, the NN environment is room temperature: 22 ° C., humidity: 55%, and the LL environment is room temperature: 10 ° C., humidity: 15%.
Resistance meter: ADVANTEST R8340A ULTRA HIGH RESISTANCE METER

Figure 2010248383
Figure 2010248383

Figure 2010248383
Figure 2010248383

比較例1のケッチェンブラック配合は、LL環境・NN環境において、抵抗値が電圧に依存し、電圧変動する問題があった。(なお、HH環境においては、変動により影響は小さい。)また、ケッチェンブラックを多量に配合して、抵抗値を大幅に下げようとしても、ポリオールに分散させると、高濃度となり、粘度が非常に高くなり、液の流動性を失うため、ポリウレタンフォームの製造には、不適である。   The ketjen black composition of Comparative Example 1 has a problem that the resistance value depends on the voltage in the LL environment / NN environment and the voltage fluctuates. (In HH environment, the effect is small due to fluctuations.) Even if Ketjen Black is mixed in a large amount to greatly reduce the resistance value, if it is dispersed in polyol, the concentration becomes high and the viscosity is very high. However, it is unsuitable for the production of polyurethane foam.

ケッチェンブラックに代えて、チューブ径が8〜10nmのCNTを用いた(比較例2、3)。特定の分散剤の効果により、比較的低粘度の分散液を得る事ができたため、ポリウレタンフォームを得る事ができた。特に、高濃度(5.3%)品のフォームは、抵抗値の低いものを得ることができた。しかし、低濃度(3.3%)品において、抵抗値の電圧依存性が大きく、課題をみたさない。
一方、チューブ径が13〜16nm(実施例1),40〜90nm(実施例2)のCNTを用いると、低粘度のCNT分散液により、ポリウレタンフォーム樹脂基準でCNT濃度が3.3%(実施例1と実施例2)、および高濃度(5.3%)の導電性を有するポリウレタンフォームを得ることができた。低濃度(3.3%)品においては、実施例1と実施例2は、NN環境だけでなく、LL環境においても、電圧依存性が非常に少ない優れた電気抵抗値を示す。
Instead of ketjen black, CNTs having a tube diameter of 8 to 10 nm were used (Comparative Examples 2 and 3). Due to the effect of the specific dispersant, a dispersion having a relatively low viscosity could be obtained, and a polyurethane foam could be obtained. In particular, it was possible to obtain a foam having a high resistance (5.3%) having a low resistance value. However, in a low-concentration (3.3%) product, the voltage dependence of the resistance value is large, and no problems are seen.
On the other hand, when CNTs having a tube diameter of 13 to 16 nm (Example 1) and 40 to 90 nm (Example 2) are used, the CNT concentration is 3.3% based on the polyurethane foam resin due to the low-viscosity CNT dispersion. Example 1 and Example 2) and a polyurethane foam having high conductivity (5.3%) could be obtained. In the low-concentration (3.3%) product, Example 1 and Example 2 show excellent electrical resistance values with very little voltage dependency not only in the NN environment but also in the LL environment.

Claims (9)

カーボンナノチューブとポリマーとを含む、複合材料において、
前記カーボンナノチューブの直径が、11〜90nmであり、
低温低湿環境の下で、下記式(1)の特性を有することを特徴とする、複合材料。
−0.4≦log10100−log101000≦0.4 (1)
{ここで、R100は、印加電圧100Vのときの体積抵抗値(Ω・cm)であり、R1000は、印加電圧1000Vのときの体積抵抗(Ω・cm)である。}
In a composite material comprising carbon nanotubes and a polymer,
The carbon nanotube has a diameter of 11 to 90 nm,
A composite material having the following formula (1) under a low temperature and low humidity environment.
−0.4 ≦ log 10 R 100 −log 10 R 1000 ≦ 0.4 (1)
{Here, R 100 is a volume resistance value (Ω · cm) at an applied voltage of 100 V, and R 1000 is a volume resistance (Ω · cm) at an applied voltage of 1000 V. }
前記カーボンナノチューブの含有量が、複合材料の全質量を基準として1〜4質量%である、請求項1記載の複合材料。   The composite material according to claim 1, wherein a content of the carbon nanotube is 1 to 4% by mass based on a total mass of the composite material. 前記ポリマーが、ウレタン系樹脂である、請求項1又は2記載の複合材料。   The composite material according to claim 1, wherein the polymer is a urethane-based resin. 前記ウレタン系樹脂が、ポリウレタン発泡体である、請求項3記載の複合材料。   The composite material according to claim 3, wherein the urethane resin is a polyurethane foam. 前記ウレタン系樹脂が、カーボンナノチューブポリオール分散液と、ポリイソシアネートを混合する工程を経て製造される、請求項3又は4記載の複合材料。   The composite material according to claim 3 or 4, wherein the urethane resin is produced through a step of mixing a carbon nanotube polyol dispersion and a polyisocyanate. 前記カーボンナノチューブポリオール分散液が、下記式1で表される化合物の少なくとも一種を含有する、ナノカーボン分散剤を含む、請求項5記載の複合材料。
R−X−(Y) (式1)
{式中、Rは、炭素数mが13〜21の炭化水素基であり、Xは、酸素原子、窒素原子、CO、COO、CON、又は直接結合を示し、Yは、相互に異なる又は同一であるポリアルキレンオキサイド基[C(C2a+1)・O]−H を示す(ここで、aは0〜2の整数を示し、bは1〜100である)、nは、Xが酸素原子、CO、COO、直接結合の場合1であり、Xが窒素原子、CONの場合2を示す。}
The composite material according to claim 5, wherein the carbon nanotube polyol dispersion contains a nanocarbon dispersant containing at least one compound represented by the following formula 1.
R-X- (Y) n (Formula 1)
{Wherein R is a hydrocarbon group having 13 to 21 carbon atoms, X represents an oxygen atom, a nitrogen atom, CO, COO, CON, or a direct bond, and Y are different or the same. A polyalkylene oxide group [C 2 H 3 (C a H 2a + 1 ) · O] b —H (wherein a is an integer of 0 to 2 and b is 1 to 100), n is , X is 1 when oxygen atom, CO, COO, direct bond, and 2 when X is nitrogen atom, CON. }
前記分散剤が、ポリオキシアルキレンアルキルアミン類を含む、請求項6記載の複合材料。   The composite material according to claim 6, wherein the dispersant contains polyoxyalkylene alkylamines. 前記ポリオキシアルキレンアルキルアミン類が下記式2の化合物である、請求項7記載の複合材料。
R−N(AO) (式2)
{ここで、Rは、炭素数13〜21のアルキル基(ここで、当該アルキル基の一以上の水素原子が炭化水素基で置換されていてもよく、更には、隣接する窒素原子との間にカルボニル基が存在していてもよい)を示し、AOは、相互に異なる又は同一であるポリアルキレンオキサイド基[C(C2a+1)・O]−H を示す(ここで、aは0〜2の整数を示し、bは1〜100である)。}
The composite material according to claim 7, wherein the polyoxyalkylene alkylamine is a compound of the following formula 2.
RN (AO) 2 (Formula 2)
{Wherein R is an alkyl group having 13 to 21 carbon atoms (wherein one or more hydrogen atoms of the alkyl group may be substituted with a hydrocarbon group, and further between adjacent nitrogen atoms) And AO represents a polyalkylene oxide group [C 2 H 3 (C a H 2a + 1 ) · O] b —H that is different or identical to each other (here, A represents an integer of 0 to 2, and b is 1 to 100). }
前記カーボンナノチューブポリオール分散液が、ポリオールにカーボンナノチューブを直接分散させる方法により製造されたものである、請求項5〜8のいずれか一項記載の複合材料。   The composite material according to any one of claims 5 to 8, wherein the carbon nanotube polyol dispersion is produced by a method in which carbon nanotubes are directly dispersed in a polyol.
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