JP4647931B2 - 蒸気センサーおよびそのための材料 - Google Patents
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Description
本発明は化学被検体を検出するためのセンサーフィルムを提供する。1つの好ましい実施形態において、導電率センサーフィルムは、2より多いかまたは等しい炭素原子をもつ炭化水素側鎖基を有するモノマーからなる架橋シロキサンポリマーと;ポリマー中に分布した、N2吸着が約8から約25m2/gである、複数の導電性カーボンブラック粒子とを具備する。
急速な抵抗変化は、周囲の環境における被検体の存在に対する高い感度を示している。さらに、下記の表3は65℃での抵抗および65℃での抵抗の2倍の値に達する時間、および対応する値に達するまでにかかる時間を示すデータを含んでおり、例AおよびBの改善された応答時間を表している。
導電性カーボンブラックおよびアルキル置換シロキサンオイルを含むジメチルシロキサンポリマーマトリックスを有するセンサーフィルムを、以下の材料を混合することによって調製する。85重量部のSP2224A(SSPから二液系として入手できる、ビニルポリマーと白金を有する第1のジメチルシリコーンポリマー);15重量部(15phr)のポリオクチルメチルシリコーンオイル;および75重量部のN762(28m2/gのN2値および65ml/100gのDBPを有する、Cabot Corporationから入手できる先行技術のカーボンブラック)。ここで、成分をBrabender(登録商標)ミキサーで15分間混合して第1の混合物を形成した。第2の混合物を、Brabender(登録商標)ミキサーに、85重量部のSP2224B(SSPからの二液系の第2の部分としてのヒドリドポリマーを有する第2のジメチルシリコーンポリマー);15重量部(15phr)のポリオクチルメチルシリコーンオイル;および75重量部のN762を加えることによって形成した。ここで、成分をBrabender(登録商標)ミキサーで15分間混合して第2の混合物を形成する。第1および第2の混合物を合わせて、手で5分間混合してマトリックス混合物を形成した後、ドクターブレードによってセンサー構造体中の電極上の溝に塗布する。その後、マトリックス混合物を塗布したセンサー構造体を、120℃で3時間硬化する。
大きな粒子サイズの導電性カーボンブラックを含む、架橋した、大きな炭化水素側鎖基置換シロキサンポリマーマトリックスを有するセンサーフィルムを、ミキサー中に下記の材料を加えることによって調製する。96.9重量部のVAT 4326すなわちGelestから入手できる(3〜5%ビニルメチルシロキサン)−(35〜75%オクチルメチルシロキサン)−(ジメチルシロキサン)のターポリマー;3.1重量部のHES-992(Gelestからのポリエチルヒドロシロキサン硬化剤);0.1重量部のSIP 6829(白金カルボニルシクロビニルメチルシロキサンの触媒錯体);および50phr(樹脂100重量部あたりの重量部)のAsahi 15HS(14m2/gのN2値および85ml/100gのDBPを有する、Asahi Carbon社からの大きな粒子サイズの導電性カーボンブラック)。材料をBrabender(登録商標)ミキサーで、30℃、80rpmで15分間混合してマトリックス混合物を形成する。その後、混合物をドクターブレードによってセンサー構造体中の電極上の溝に塗布する。その後、マトリックス混合物を塗布したセンサー構造体を、120℃で3時間硬化する。
大きな粒子サイズの導電性カーボンブラックを含む、架橋した、大きな炭化水素側鎖基置換シロキサンポリマーマトリックスを有するセンサーフィルムを、ミキサー中に下記の材料を加えることによって調製する。96.9重量部のVAT 4326すなわちGelestから入手できる(3〜5%ビニルメチルシロキサン)−(35〜75%オクチルメチルシロキサン)−(ジメチルシロキサン)のターポリマー;3.1重量部のHES-992(Gelestからのポリエチルヒドロシロキサン硬化剤);0.1重量部のSIP 6829(白金カルボニルシクロビニルメチルシロキサンの触媒錯体);および175phr(樹脂100重量部あたりの重量部)のN880(10m2/gのN2値および30ml/100gのDBPを有する、Cancarb Ltd.から入手できる大きな粒子サイズのカーボンブラック)。材料をBrabender(登録商標)ミキサーで、30℃、80rpmで15分間混合してマトリックス混合物を形成する。その後、混合物をドクターブレードによってセンサー構造体中の電極上の溝に塗布する。その後、マトリックス混合物を塗布したセンサー構造体を、120℃で3時間硬化する。
大きな粒子サイズの導電性カーボンブラックを含む、架橋した、炭化水素側鎖基置換シロキサンコポリマーの調製を、下記の材料を72mlのFlackTec(登録商標)DAC 150FVZ-Kモデルのミキサーに入れ、2750rpm、30℃の混合温度でおよそ6時間混合することにより調製する。95.18重量部(phr)のPMV-9925(Gelestから入手できるビニル終端ポリフェニルメチルシロキサン);4.82重量部のHES-992(Gelestから入手できるポリエチルヒドロシロキサン硬化剤);0.1重量部のSIP 6829(Gelestから入手できる白金触媒);および30重量部のAsahi 15 Asahi 15HS(14m2/gのN2値および85ml/100gのDBPを有する、Asahi Carbon社からの大きな粒子サイズの導電性カーボンブラック)。その後、マトリックス混合物をドクターブレードによってセンサー構造体中の電極上の溝に塗布する。センサーフィルムをオーブン中において120℃で3時間硬化する。
Claims (25)
- 2より多いかまたは等しい炭素原子をもつ炭化水素側鎖基を有するモノマーを含む架橋シロキサンポリマーと、
前記ポリマー内部に分布した、約8から約25m2/gのN2吸着および約1から約180ml/100gのDBP値を有する複数の導電性カーボンブラック粒子と
を含む導電率センサーフィルム。 - アルキル側鎖基置換シロキサンオイルをさらに含み、前記アルキル側鎖基は2より多いかまたは等しい炭素原子を有する請求項1に記載の導電率センサーフィルム。
- 前記炭化水素側鎖基はアルキル、アリール、アルケン、および芳香族炭化水素からなる群より選択される請求項1に記載の導電率センサーフィルム。
- 前記炭化水素側鎖基は極性基を含む炭化水素を含む請求項1に記載の導電率センサーフィルム。
- 前記架橋ポリマーはポリ(ビニルメチルシロキサン−オクタメチルシロキサン−ジメチルシロキサン)を含む請求項1に記載の導電率センサーフィルム。
- 前記架橋シロキサンポリマーはポリフェニルメチルシロキサンを含む請求項1に記載の導電率センサーフィルム。
- 前記炭化水素側鎖基はエチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、フェニル、アルキルフェニル、シクロフェニル、およびフェニルプロピルからなる群より選択される請求項1に記載のセンサーフィルム組成物。
- 前記炭化水素側鎖基はブチル化アリールオキシプロピル、N−ピロリドンプロピル、シアノプロピル、ベンジルトリメチルアンモニウムクロリド、およびヒドロキシアルキルからなる群より選択される請求項1に記載のセンサーフィルム組成物。
- 前記架橋ポリマーはポリ(ビニルメチルシロキサン−オクタメチルシロキサン−ジメチルシロキサン)を含む請求項1に記載のセンサーフィルム組成物。
- 前記複数の導電性粒子は、さらに、金、白金、グラファイト、カーボンブラック、ニッケル、導電性金属ホウ化物、窒化物および炭化物、ニッケル、ならびにこれらの混合物からなる群より選択される第2の導電性粒子を含む請求項1に記載のセンサーフィルム組成物。
- シロキサンを含むポリマーと、
約8から約25m2/gのN2吸着および約1から約180ml/100gのDBP値を有する複数の導電性粒子とを含み、前記導電性粒子は前記ポリマー中に分布している化学被検体を検出するためのセンサーフィルム組成物。 - 前記複数の導電性粒子は前記ポリマー中に均一に分布している請求項11に記載のセンサーフィルム組成物。
- 前記導電性粒子は約10から約15m2/gのN2吸着を有する請求項11に記載のセンサーフィルム組成物。
- 前記複数の導電性粒子は、さらに、金、白金、グラファイト、カーボンブラック、ニッケル、導電性金属ホウ化物、窒化物および炭化物、ニッケル、ならびにこれらの混合物からなる群より選択される第2の導電性粒子を含む請求項11に記載のセンサーフィルム組成物。
- シロキサンを含む架橋ポリマーと、
炭化水素側鎖基置換シロキサンを含むオイルとを含み、前記炭化水素側鎖基は2より多いかまたは等しい炭素原子を有し、前記オイルは前記架橋ポリマーじゅうに分布している化学被検体を検出するためのセンサーフィルム組成物。 - 複数の導電性粒子をさらに含む請求項15に記載のセンサーフィルム組成物。
- 前記架橋ポリマーはジメチルシロキサンを含む請求項15に記載のセンサーフィルム組成物。
- 前記架橋ポリマーは2より多いかまたは等しい炭素原子をもつ少なくとも1つの炭化水素側鎖基を有するシロキサンモノマーを含む請求項15に記載のセンサーフィルム組成物。
- 前記置換シロキサンオイルの前記炭化水素側鎖基はエチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、オクタデシル、デシル、ブチル化アリールオキシプロピル、N−ピロリドンプロピル、シアノプロピル、ベンジルトリメチルアンモニウムクロリド、およびヒドロキシアルキルからなる群より選択される請求項15に記載のセンサーフィルム組成物。
- 前記オイルはポリオクチルメチルシロキサンを含む請求項15に記載のセンサーフィルム組成物。
- センサーフィルムの製造方法であって、前記方法は、
a)2より多いかまたは等しい炭化水素をもつ炭化水素側鎖基を有するシロキサンモノマー、および官能基を有するモノマーを含むポリマー;約8から約25m 2 /gのN 2 吸着および約1から約180ml/100gのDBP値を有する導電性カーボンブラック粒子を含む複数の導電性粒子、硬化剤;ならびに触媒を混合し、
b)前記ポリマー、前記導電性粒子、前記硬化剤、および前記触媒を混合してマトリックス混合物を形成し、
c)前記マトリックス混合物をセンサープローブ上に塗布し、
d)前記マトリックス混合物をヒドロシリル化反応によって架橋する
ことを含む方法。 - 前記混合はさらにアルキル側鎖基置換シロキサンオイルを添加することを含む請求項21に記載のセンサーフィルムの製造方法。
- 前記炭化水素側鎖基はアルキル、アリール、アルケン、芳香族炭化水素、極性基修飾炭化水素、およびこれらの混合物からなる群より選択される請求項21に記載のセンサーフィルムの製造方法。
- 前記導電性粒子は金、白金、グラファイト、カーボンブラック、ニッケル、導電性金属ホウ化物、窒化物および炭化物、ニッケル、ならびにこれらの混合物からなる群より選択される請求項21に記載のセンサーフィルムの製造方法。
- 前記導電性粒子は約8から約25m2/gのN2吸着、および約1から約180ml/100gのDBP値を有する請求項21に記載のセンサーフィルムの製造方法。
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