JP4889126B2 - 重合体のマトリックスにナノ構造を組み込んだ重合体を製造する方法 - Google Patents

重合体のマトリックスにナノ構造を組み込んだ重合体を製造する方法 Download PDF

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Description

（発明の分野）
本発明は、重合体のマトリックスにナノ構造を組み込んだ重合体を製造する方法に関する。
（発明の背景）
航空宇宙および自動車の透明部分、光学レンズ、塗装組成物、繊維ガラスの表面改質剤のような製品は、種々の重合体から製造される。良好な製品を製造しようとして、科学者およびエンジニアは、これらの製品を製造するのに使用される重合体の性能特性を最適にしようと試みている。重合体の性能特性を最適にするために、様々な技術が提案されている。
例えば、科学者およびエンジニアは、重合体の性能特性を改良するために、重合体にナノ構造を組み込むことを試みている。ナノ構造は、対応するバルク材料および重合体マトリックスとは著しく異なる物理的特性を有するので、ナノ構造を組み込むと、重合体の性能特性が変わる。ナノ構造は、重合体の熱安定性を向上させ、そして重合体の化学的活性を低下させるために、重合体マトリックスに組み込まれる。
従来、ナノ構造は、予め製造したナノ構造を取り出して重合体溶液に分散させることにより、このマトリックスに組み込まれていた。代表的には、この分散工程は、いくつかの他の工程（例えば、表面の改質、混合、加熱、粉砕など）を含む。従来の方法は、複数の工程が関与しているために非効率的であり、また、ナノ構造が凝集した重合体が生成される傾向にあった。重合体中でナノ構造が凝集すると、このナノ構造は、普通の大きさの粒子となって、ナノ構造を組み込むことによる望ましい効果が低下する。
本発明は、重合体のマトリックスにナノ構造を組み込んだ重合体を製造する改良方法を提供する。本発明によって生成された重合体は、ナノ構造の凝集を受けにくい。
非限定的な実施態様では、本発明は、ナノ構造を有する重合体を製造する方法であって、該ナノ構造は、該重合体のマトリックスに組み込まれ、該方法は、以下の工程を包含する：該重合体のための前駆体溶液を、該ナノ構造のための前駆体と混合して、混合物を形成する工程；該ナノ構造の該前駆体から、該重合体の該マトリックス中にてナノ構造を形成する工程；そして該重合体の該前駆体溶液から重合体を形成する工程。
本発明の別の非限定的な実施態様では、本発明は、ナノ構造を有する重合体を製造する方法であって、該ナノ構造は、該重合体のマトリックスに組み込まれ、該方法は、以下の工程を包含する：ポリビニルアルコールを含有する該重合体のための前駆体溶液を、三塩化モノブチルスズおよび酢酸インジウムから選択される該ナノ構造のための前駆体と混合して、混合物を形成する工程；該ナノ構造の該前駆体から、該重合体の該マトリックス中にてナノ構造を形成する工程；そして該重合体の該前駆体溶液から重合体を形成する工程。
さらに別の実施態様では、本発明は、ナノ構造を有する重合体を製造する方法であって、該ナノ構造は、該重合体のマトリックスに組み込まれ、該方法は、以下の工程を包含する：ポリ［ビス（ジエチレングリコール）ジアリルカーボネート］のための前駆体溶液を、チタンイソプロポキシドを含む該ナノ構造のための前駆体と混合して、混合物を形成する工程；該ナノ構造の該前駆体から、該重合体の該マトリックス中にてナノ構造を形成する工程；そして該重合体の該前駆体溶液から重合体を形成する工程。
本発明のさらなる実施態様では、本発明は、ナノ構造を有する重合体を製造する方法であって、該ナノ構造は、該重合体のマトリックスに組み込まれ、該方法は、以下の工程を包含する：トリメチロールプロパン、メチレンビス（４−シクロヘキシルイソシアネート）、チオジエタノールのための前駆体溶液を、三塩化モノブチルスズおよび酢酸インジウムから選択される該ナノ構造のための前駆体と混合して、混合物を形成する工程；該ナノ構造の該前駆体から、該重合体の該マトリックス中にてナノ構造を形成する工程；そして該重合体の該前駆体溶液から重合体を形成する工程。
（発明の説明）
本明細書中で使用する寸法、物理的特性、加工パラメータ、成分の量、反応条件などを示す全ての数値または表現は、いずれの場合にも、「約」との用語により修飾されることが理解できるはずである。従って、以下の明細書および請求の範囲で述べた数値は、他にそうでないことが示されていない限り、本発明で得るように求めた所望の特性に依存して、変わり得る。少なくとも、この請求の範囲の等価物の原則の適用に限定しようとするのではなく、各数値は、少なくとも、報告された有効数字の数に照らして、通常の端数計算技術を適用することにより、解釈すべきである。さらに、本明細書中で開示した全ての範囲は、範囲の始まりおよび終わりの値ならびにその中に組み込まれる任意の全ての副次範囲を包含することが理解できるはずである。例えば、「１〜１０」と述べられた範囲は、最小数である１と最大数である１０との間の全ての副次範囲（これらの数を含めて）、すなわち、１またはそれ以上の最小数で始まり１０またはそれ未満の最大数で終わる全ての副次範囲（例えば、１．０〜３．８、６．６〜９．７および５．５〜１０）を含むと見なすべきである。
本明細書中で使用する「ナノ構造」との用語は、その最長寸法長が１ｎｍ〜１０００ｎｍ、例えば、１ｎｍ〜５００ｎｍ、または１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲、または１〜４０ｎｍの範囲である三次元物を意味する。
本明細書中で使用する「重合体のための前駆体溶液」との語句は、重合体を形成するための出発物質として使用できる任意の物質を意味する。
本明細書中で使用する「ナノ構造のための前駆体」との語句は、ナノ構造を形成するための出発物質として使用できる任意の物質を意味する。
非限定的な実施態様では、本発明は、重合体のマトリックスにナノ構造を組み込んだ重合体を製造する方法である。本発明によれば、この方法の第一工程は、重合体のための前駆体溶液とナノ構造（これは、この重合体のマトリックスに組み込まれる）のための前駆体とを混合して、混合物を形成する工程を包含する。この重合体の前駆体溶液は、最初は、いずれのナノ構造も含まない。本発明の使用される重合体のための正確な前駆体溶液は、最終生成物において望ましい重合体に依存している。
例えば、もし所望の最終生成物がポリビニルアセタール樹脂（例えば、ポリビニルブチル（ＰＶＢ））であるなら、この重合体のための適切な前駆体には、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）が挙げられるが、これらに限定されない。
別の例として、もし所望の最終生成物がポリ［ビス（ジエチレングリコール）ジアリルカーボネート］であるなら、この重合体のための適切な前駆体には、ビス（ジエチレングリコール）ジアリルカーボネートモノマーが挙げられるが、これらに限定されない。
さらに別の例として、もし所望の最終生成物が脂肪族ポリウレタンであるなら、この重合体のための適切な前駆体には、１，４−ブタンジオール、トリメチロールプロパン、およびビス（４−イソシアナトシクロヘキシル）メタン（これは、Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡのＢａｙｅｒ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅから、Ｄｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）Ｗとして市販されている）、およびチオジエタノールが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明の非限定的な実施態様では、この混合物には、エタノール、イソプロパノール、ブタノールなどのような溶媒が加えられる。
本発明によれば、この方法の第二工程は、この重合体のマトリックス中にて、このナノ構造の前駆体からナノ構造を形成する工程を包含する。このナノ構造は、この重合体の粘度をナノ構造それ自体が重合体のマトリックスに組み込まれる程度に低くしつつ、形成される。このナノ構造の形成は、種々の技術を使用して、開始できる。本発明の非限定的な実施態様では、このナノ構造は、この混合物のｐＨを調節することにより、形成される。その溶液のｐＨを調節するには、酸または塩基（例えば、アンモニア）が使用できる。この重合体の正確な前駆体溶液およびナノ構造のための正確な前駆体に依存して、ナノ構造が形成される最適なｐＨ範囲が存在する。当業者は、どれが最適なｐＨ範囲であるかが両方の前駆体に基づくことを理解する。
別の非限定的な実施態様では、この混合物は、ナノ粒子の形成を開始するために、加熱できる。この混合物は、前駆体溶液が分解する温度より高い温度まで加熱されないという条件で、任意の温度まで加熱できる。例えば、ＰＶＡを含む前駆体溶液は、ＰＶＡが分解し始める２００℃より高く加熱できない。ｐＨ範囲と同様に、これらの粒子が形成される最適な温度範囲は、この重合体正確な前駆体溶液およびこのナノ構造の正確な前駆体に依存する。当業者は、どれが最適な温度範囲であるかが両方の前駆体に基づくことを理解する。一般に、この混合物が加熱される温度が高くなるほど、および／または混合物が加熱される時間が長くなるほど、形成されるナノ構造のサイズが大きくなる。
本発明のさらに別の非限定的な実施態様では、このナノ構造の形成は、この混合物のｐＨを調節した後に混合物を加熱することにより、達成される。本発明のさらに別の非限定的な実施態様では、このナノ構造の形成は、この混合物を加熱することに次いで混合物のｐＨを調節することにより、達成される。
本発明の種々の他の非限定的な実施態様では、このナノ構造は、以下の１つまたはそれ以上を使用することにより、形成できる：この混合物にかかる圧力を高めること；この重合体のための前駆体溶液の濃度を変えること；ナノ構造形成のために開始剤を使用すること；および結晶種を付けること（当該技術分野で周知であるような形成されるナノ構造の将来予想される重量に基づいて、所望のナノ構造の５％以下を加えること）。
形成されたナノ構造は、荷電種である。もし、その溶液のｐＨが、このナノ構造の形成を引き起こすように調節されるなら、その電荷は、このｐＨ調節の結果である。もし、このナノ構造形成工程中において、ｐＨ調節が実行されないなら、この電荷を作り出すために、この溶液には、高分子安定剤（例えば、水中のナトリウムポリメタクリレートおよび水中のアンモニウムポリメタクリレート（これらは、それぞれ、Ｄａｒｖａｎ（登録商標）７およびＤａｒｖａｎ（登録商標）Ｃとして、Ｎｏｒｗａｌｋ，ＣＴのＲ．Ｔ．Ｖａｎｄｅｒｂｉｌｔ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．から市販されている）が添加できる。
本発明によれば、第三工程は、この重合体の前駆体溶液を含む混合物から重合体を形成する工程を包含する。この重合体の形成は、種々の技術を使用して、開始できる。当業者は、この重合体の前駆体溶液およびナノ構造のための前駆体に基づいて、どの技術を使用するべきかを理解する。
本発明の非限定的な実施態様では、上記第二工程と第三工程とは、切り換えられる。
本発明に従って重合体のマトリックスにナノ構造を組み込んだ重合体を製造する方法は、「イソサイチュ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）」プロセスと呼ばれている。このことは、このナノ構造が、重合体溶液に分散されて予め形成されたナノ構造に対して、重合体を生成するのと同じプロセス中に形成されることを意味する。
本発明の方法中にて、この混合物では、イオン（カチオンおよび／またはアニオン）が形成できる。形成されたイオンおよび他のプロセス変数（例えば、この混合物が保持される系の圧力）は、最終重合体に影響を与え得る。例えば、ナノ構造形成の量およびナノ構造の形成は、その溶液中に存在しているイオンの種類および量に依存して、変わる。
この重合体マトリックスにおいて、このナノ構造は、運動エネルギーを持っているので、代表的には、互いに頻繁に近づいて衝突する。通常の状況では、このナノ構造のいくつかは、ファンデルワールス力のような種々の力のために、共に結合して凝集する。上述のように、凝集は、このナノ構造が普通の大きさの粒子となってナノ構造を組み込むことによる望ましい効果が低下するので、望ましくない。
しかしながら、本発明の方法は、重合体の性能が損なわれる程度まで凝集しないナノ構造を重合体のマトリックスに組み込んだ重合体を生成する。このナノ構造は、安定化されるので、凝集しない。この安定化は、以下の３つの機構によって、起こる：（１）静電的安定化、（２）立体的安定化および（３）静電的安定化と立体的安定化との組み合わせ。
この重合体マトリックス中のナノ構造は、同じ荷電種であるので、互いに反発する。これにより、このナノ構造が、凝集するようには近づかなくなる。この現象は、静電的安定化と呼ばれる。
このナノ構造は、形成されるとき、重合体前駆体溶液で取り囲まれているので、互いに近づくときに持っているような自由度を失う。この自由度の喪失は、熱力学用語では、エントロピーの減少として表わされ、これは、凝集を妨げるのに必要な障壁を与える。この現象は、立体的安定化と呼ばれる。本発明の方法がナノ構造を形成する前に重合体を形成する工程を包含するときも、同じ原理が当てはまる。
本発明に従って形成された重合体は、以下の特性を有し得る。この重合体マトリックス中のナノ構造の濃度は、容量に基づいて、０．１％〜９０％、例えば、３％〜８５％または１５％〜８０％である。この重合体マトリックス中のナノ構造は、以下の形状を有し得る：球形、多面体様立方体、三角、五角形、ダイヤモンド形、針状、棒状、円盤状など。この重合体マトリックス中のナノ構造は、１：１〜１：１，０００、例えば、１：１〜１：１００のアスペクト比を有し得る。
この重合体マトリックス中のナノ構造は、１ｎｍ〜１，０００ｎｍ、例えば、１ｎｍ〜５００ｎｍ、または１ｎｍ〜１００ｎｍ、または１ｎｍ〜４０ｎｍの範囲の最長寸法を有し得る。もし、このナノ構造が凝集するなら、ナノ構造のサイズは、この重合体の所望の性能を損なわない程度に効果的に大きくできる。このことは、先に述べたように、予め形成されたナノ構造を重合体マトリックスに組み込んだ重合体に伴う問題である。
本発明に従って形成された重合体は、多数の用途で使用できる。特定のナノ構造を重合体マトリックスに組み込んだ特定の重合体の形成は、これらの重合体の商業的な用途と共に、以下で述べる。
本発明の非限定的な実施態様では、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）または酸化アンタモンスズ（ＡＴＯ）ナノ構造を重合体マトリックスに組み込んだポリビニルアセタール（例えば、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ））が形成される。このような重合体は、以下の様式で形成できる。第一工程では、ＰＶＢのための前駆体溶液は、ＩＴＯまたはＡＴＯナノ構造のための前駆体と混合される。
ＰＶＢのための適切な前駆体溶液は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）である。ＩＴＯナノ構造のための適切な前駆体には、三塩化モノブチルスズおよび酸化インジウムが挙げられる。ＡＴＯナノ構造のための適切な前駆体は、三塩化アンチモンである。
第二工程では、この重合体マトリックス中のナノ構造の前駆体から、ＩＴＯまたはＡＴＯナノ構造が形成される。このナノ構造の形成は、この混合物のｐＨを調節することに続いて加熱することにより、引き起こされ得る。このｐＨは、この混合物にアンモニアのような試薬を導入することにより、調節できる。ＰＶＡ水溶液中のＩＴＯナノ構造について、それらのナノ構造は、ｐＨ＞８で形成し始める。このｐＨを調節した後、この混合物は、２００℃までの温度まで加熱される。その溶液を２００℃より高い温度に加熱すると、ＰＶＡマトリックスを分解させるおそれがある。上述のように、この混合物を長時間加熱すると、このナノ構造のサイズが大きくなり得る。
ＰＶＡ中の−ＯＨ基は、ＰＶＡ分子の主鎖が立体的安定化によってナノ構造を安定化できるように、このナノ構造に結合できる。ヒドロキシル化の程度およびＰＶＡの分子量を変えることにより、ＰＶＡの安定化効果は、最適化できる。
第三工程では、この重合体のための前駆体溶液は、重合体に変換される。当該技術分野で周知であるように、この前駆体溶液は、この混合物にＰＶＡ溶液を加えることにより、次いで、得られた混合物をブチルアルデヒドと反応させることにより、ＰＶＢに変換できる。
上述のように、最終重合体の特性は、この方法中に形成されるイオンの種類および量、この混合物が保持される圧力などのような要因により、影響され得る。
代表的には、最終ＰＶＢ重合体は、ローアングルレーザー光散乱を使用するサイズ排除クロマトグラフィーで測定したとき、７０，０００より高い平均分子量を有する。重量基準で、最終ＰＶＢ重合体は、代表的には、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）として計算した１５〜２５％のヒドロキシル基；ポリビニルエステルとして計算した０〜１０％の残留エステル基を含み、残りは、アセタール基である。
本発明の非限定的な実施態様では、最終ＰＶＢ重合体は、自動車用および建築用の層状ガラス透明物の中間層として、使用される；当該技術分野で周知であるように、層状ガラス透明物は、少なくとも２枚の透明ガラスシートの間に中間層を差し挟むことにより、製造できる。
本発明のこの特定の実施態様において、自動車用および建築用の層状ガラス透明物実施態様では、それらのナノ構造が凝集しないことが重要である。もし、このナノ構造が凝集して２００ｎｍより大きい直径に達するなら、ナノ構造は、この中間層の透明度がその用途には不十分な程度まで、可視光線を散乱する。その用途に許容されるサイズを有するナノ構造を備えた重合体は、「ヘイズ値」を使用して、決定できる。このヘイズ値は、透明性を妨げる程度に関連している。この重合体マトリックス中に存在しているナノ構造が大きくなるほど、そのヘイズ値が高くなる。本発明によれば、自動車用途および建築用途の層状ガラスは、Ｃｏｌｕｍｂｉａ，ＭＤのＢＹＫ−Ｇａｒｄｎｅｒ製のＨａｚｅｇｕａｒｄ Ｓｙｓｔｅｍを使用して測定したとき、１％に等しいかそれ未満、例えば、０．３％に等しいかそれ未満、または０．２％に等しいかそれ未満のヘイズ値を有する。
本発明の別の非限定的な実施態様では、重合体マトリックスに酸化物ナノ構造（例えば、チタニア、アルミナ、ジルコニアナノ構造）を組み込んだポリ［ビス（ジエチレングリコール）ジアリルカーボネート］が形成される。このような重合体は、以下の様式で、形成できる。第一工程では、ポリ［ビス（ジエチレングリコール）ジアリルカーボネート］のための前駆体溶液は、チタニア、アルミナまたはジルコニアナノ構造のための前駆体と混合される。
ポリ［ビス（ジエチレングリコール）ジアリルカーボネート］のための適切な前駆体溶液には、ビス（ジエチレングリコール）ジアリルカーボネートモノマーが挙げられるが、これに限定されない。チタニアナノ構造のための適切な前駆体には、チタンイソプロポキシド、塩化チタン（ＩＶ）およびシュウ酸チタニルカリウム（ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｔｉｔａｎｙｌ ｏｘａｌａｔｅ）が挙げられるが、これらに限定されない。アルミナナノ構造のための適切な前駆体には、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウム第三級ブトキシド、アルミニウムトリ第二級ブトキシド、アルミニウムトリエトキシド、およびペンタン二酸アルミニウムが挙げられるが、これらに限定されない。ジルコニアナノ構造のための適切な前駆体には、ジルコニウムイソプロポキシド、ジルコニウム第三級ブトキシド、ジルコニウムブトキシド、ジルコニウムエトキシド、２，４−ペンタン二酸ジルコニウム、およびトリフルオロペンタン二酸ジルコニウムが挙げられるが、これらに限定されない。
重合体マトリックスにチタニアナノ構造を組み込んだポリ［ビス（ジエチレングリコール）ジアリルカーボネート］が形成される実施態様では、第一工程は、チタンイソプロポキシドと１〜１０重量％のＨ２Ｏ２溶液およびビス（ジエチレングリコール）ジアリルカーボネートモノマーとを混合する工程を包含し得る。このＨ２Ｏ２は、チタニアナノ構造（特に、アナターゼ形状のチタニアナノ構造）のための開始剤として作用する。必要に応じて、このチタニアナノ構造の安定性を助けるために、その溶液には、ＩＣＩ Ｌｔｄ．（Ｂｒｉｄｇｅｗａｔｅｒ，ＮＪ）からＴｗｅｅｎ（登録商標）８０として市販されているポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノオレエートのような重合体が添加できる。
第二工程、このチタニアナノ構造は、この混合物を２００℃までの温度に加熱することにより、この前駆体から形成される。
第三工程では、この重合体のための前駆体溶液は、当該技術分野で周知であるように、ビス（ジエチレングリコール）ジアリルカーボネートに変換される。例えば、ビス（ジエチレングリコール）ジアリルカーボネートモノマーには、遊離ラジカル開始剤であるイソプロピルペルオキシカーボネート（ＩＰＰ）が添加できる。ＩＰＰは、このモノマーに直接溶解され、ガラス金型に注がれ、そして少なくとも８時間以上にわたって、７０℃以上に加熱されて、ポリ［ビス（ジエチレングリコールジアリルカーボネート］が形成できる。ＩＰＰは、遊離ラジカルに分解し、これらは、そのアリル基と反応して、このモノマーが重合し始めるのを停止する。
本発明の非限定的な実施態様では、重合体のマトリックスにチタニア、アルミナまたはジルコニアナノ構造を組み込んだポリ［ビス（ジエチレングリコール）ジアリルカーボネート］は、光学レンズとして使用できる。本発明に従って形成されたポリ［ビス（ジエチレングリコール）ジアリルカーボネート］から作製された光学レンズは、標準的なポリ［ビス（ジエチレングリコール）ジアリルカーボネート］から作製された光学レンズよりも高い弾性率および屈折率を有する。高い屈折率の結果として、本発明に従って形成された重合体から作製された光学レンズは、厳しい規制を満たすために、従来の光学レンズほど厚くする必要はない。
その用途に許容されるサイズを有するナノ構造を備えた重合体は、「ヘイズ値」を使用して、決定できる。本発明によれば、光学レンズは、ＢＹＫ Ｇａｒｄｎｅｒ製のＨａｚｅｇｕａｒｄ Ｓｙｓｔｅｍを使用して測定したとき、０．５％（例えば、０．２％）に等しいかそれ未満のヘイズ値を有する。
本発明の非限定的な実施態様では、重合体マトリックスにＩＴＯまたはＡＴＯナノ構造を組み込んだポリウレタンが形成される。このような重合体は、以下の様式で、形成できる。第一工程では、トリメチロールプロパン、メチレンビス（４−シクロヘキシルイソシアネート）チオジエタノールのための前駆体溶液は、ＩＴＯまたはＡＴＯナノ構造のための前駆体と混合される。
このポリウレタンのための適切な前駆体溶液は、トリメチロールプロパン、メチレンビス（４−シクロヘキシルイソシアネート）、チオジエタノールであり、１，４−ブタンジオールが挙げられるが、これに限定されない。ＩＴＯナノ構造のための適切な前駆体には、三塩化モノブチルスズおよび酸化インジウムが挙げられる。ＡＴＯナノ構造のための適切な前駆体は、三塩化アンチモンである。
第二工程では、この前駆体から、ＩＴＯまたはＡＴＯナノ構造が形成される。このナノ構造の形成は、この混合物にアンモニアのような試薬を導入してその溶液のｐＨを調節することに続いて加熱することにより、引き起こされ得る。ＩＴＯナノ構造について、ＩＴＯナノ構造は、ｐＨ＞８で形成し始める。このｐＨを調節した後、この混合物は、２００℃までの温度まで加熱される。上述のように、この混合物を長時間加熱すると、このナノ構造のサイズが大きくなり得る。
第三工程では、この１，４−ブタンジオールは、当該技術分野で周知であるように、トリメチロールプロパン、メチレンビス（４−シクロヘキシルイソシアネート）、チオジエタノールと混合される。例えば、１，４−ブタンジオールは、チオジエタノール、トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）およびＤｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）Ｗは、全て、１つの容器中で混合でき、そして１８０°Ｆまで加熱できる。この混合物は、真空下にて、およそ１５分間混合され、次いで、その混合物に、２５ｐｐｍの濃度で、スズ触媒（例えば、ジブチルスズジラウレートまたはカルボン酸ビスマス）が加えられる。次いで、この混合物は、ガラス金型に鋳込まれ、そして２５０°Ｆで、少なくとも２０時間硬化されて、このポリウレタンが形成される。
非限定的な実施態様では、航空機の窓用の帯電防止被覆を形成するために、重合体マトリックスにＩＴＯまたはＡＴＯナノ構造を組み込んだトリメチロールプロパン、メチレンビス（４−シクロヘキシルイソシアネート）、チオジエタノールが使用される。このナノ構造を備えた重合体は、ＩＴＯ／ＡＴＯナノ粒子を有しない標準的なトリメチロールプロパン、メチレンビス（４−シクロヘキシルイソシアネート）チオジエタノールよりも、高い弾性率を有する。
航空機窓の用途に許容されるサイズを有するナノ構造を備えた重合体は、「ヘイズ値」を使用して、決定できる。本発明によれば、層状航空機窓は、ＢＹＫ Ｇａｒｄｎｅｒ製のＨａｚｅｇｕａｒｄ Ｓｙｓｔｅｍを使用して測定したとき、例えば、０．５％に等しいかそれ未満のヘイズ値を有する。
前述の説明で開示された概念から逸脱することなく、本発明に対して変更を行い得ることは、当業者が容易に理解する。このような変更は、本発明の範囲内に含まれると見なされる。従って、この上で詳細に記述された特定の実施態様は、例示にすぎず、添付の特許請求の範囲の全幅およびそれらのいずれかおよび全ての同等物で示される本発明の範囲を限定するものではない。

Claims (9)

  1. 重合体のマトリックス中に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）ナノ構造を有するＰＶＢ重合体を製造する方法であって、該方法は、以下の工程を包含する：
    ａ．ポリビニルアルコールを含有する該重合体のための前駆体溶液を、三塩化モノブチルスズおよび酢酸インジウムから選択される該ナノ構造のための前駆体と混合して、混合物を形成する工程；
    ｂ．該ナノ構造の該前駆体から、該混合物中にてナノ構造を形成する工程であって、該混合物のｐＨを調節する工程、次いで、該混合物を２００℃に等しいかそれ未満の温度に加熱する工程を包含する、工程；および
    ｃ．ポリビニルアルコールを該混合物に添加し、そして、該混合物をブチルアルデヒドと反応させて、該重合体マトリックス中に該ナノ構造を有する重合体を形成する工程。
  2. 前記混合物のｐＨを調節する工程が、該混合物にアンモニアを加える工程を包含する、請求項１に記載の方法。
  3. 前記重合体が、容量に基づいて、０．１％〜９０％の範囲のナノ構造濃度を有する、請求項１に記載の方法。
  4. 前記重合体が、容量に基づいて、１５％〜８０％の範囲のナノ構造濃度を有する、請求項１に記載の方法。
  5. 前記重合体が、１ｎｍ〜１，０００ｎｍの範囲の最長寸法を有するナノ構造を含む、請求項１に記載の方法。
  6. 前記重合体が、層状ガラス透明物を作製するのに使用される、請求項１に記載の方法。
  7. 前記層状ガラス透明物が、１％に等しいかそれ未満のヘイズを有する、請求項６に記載の方法。
  8. 重合体のマトリックス中に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）ナノ構造を有するポリウレタン重合体を製造する方法であって、該方法は、以下の工程を包含する：
    ａ．トリメチロールプロパン、メチレンビス（４−シクロヘキシルイソシアネート）、チオジエタノールを含む該ポリウレタン重合体のための前駆体溶液を、三塩化モノブチルスズおよび酢酸インジウムから選択される該ナノ構造のための前駆体と混合して、混合物を形成する工程；
    ｂ．該ナノ構造の該前駆体から、該混合物中にてナノ構造を形成する工程であって、該混合物のｐＨを調節する工程、次いで、該混合物を２００℃に等しいかそれ未満の温度に加熱する工程を包含する、工程；および
    ｃ．１，４−ブタンジオールを該混合物に添加し、該混合物を８２．２℃に加熱し、そして、該混合物をスズ触媒と反応させて、該重合体マトリックス中に該ナノ構造を有する重合体を形成する工程。
  9. 前記重合体が、帯電防止被覆を作製するのに使用される、請求項８に記載の方法。
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