JP5476625B2 - 複数の空孔を含むポリマー材料 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本発明は、複数の空孔を含むポリマー材料、同ポリマー材料の作製のための方法並びにマトリックス及び充填材としてポリマー材料を含む複合材料に関する。

構造、製品、その他に利用される材料は、損傷を受けやすい。例えば、材料は、重負荷のために壊れる可能性があり、経時のため劣化し得、その（化学）構成を変化させる可能性等がある。場合によっては、損傷した部位は容易に修復されることができる。しかし、材料の損傷した部位が複雑な構造の一部分である場合、材料に達するのが困難でありうるので、多くの場合、材料の損傷した部位を修復することは非常に難しい。更に、場合によっては、損傷が材料の内部に位置する場合、この損傷は検出するのが困難であるか、又は、不可能でさえある。更に、損傷した部位がやがて修復されないと、損傷した部位は伝播し得、機械的故障に至る。この場合、材料を完全に交換することが必要となる。

この課題の解決法を見つけるために、材料の自己修復のためのシステムが開発されている。現在、構造材料の亀裂の自己修復について２つのシステムが知られている。「Ｍａｔｒｉｘ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｒｅｐａｉｒ ａｎｄ ｆｉｌｌｉｎｇ」では、中空のガラス繊維が貯蔵媒体として開示されており、これらは化学物質で満たされている（Ｄｒｙ， Ｃ， Ｓｍａｒｔ Ｍａｔｅｒ． Ｓｔｒｕｃｔ． ３ （１９９４） １１８−１２３）。上記のガラス繊維は、コンクリートのマトリックスに挿入される。コンクリートが、コンクリートの微小な亀裂が発生する程度までに荷重を与えられると、コンクリートに挿入されたガラス繊維も壊れ、化学物質を放出する。化学物質は、その後微小な亀裂に流れ込み、硬化によってコンクリートの亀裂を満たし、材料を修復してその強さを回復させる。Ｂｏｎｄらは、Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ： Ｐａｒｔ Ａ ３６ （２００５） １８３−１８８及びＳｍａｒｔ Ｍａｔｅｒ． Ｓｔｒｕｃｔ． １５ （２００６） ７０４−７１０において、ポリマーマトリックス中で中空のガラス繊維が用いられるシステムを説明しており、これらガラス繊維は、一成分系樹脂系（ｏｎｅ−ｐａｒｔ ｒｅｓｉｎ ｓｙｓｔｅｍ）、二成分系樹脂系、又は、マトリックス材料内に触媒又は硬化剤が含まれる樹脂系を含む。二成分系樹脂系の場合には、ガラス繊維の一部は樹脂で満たされ、他の一部は硬化剤で満たされる。異なったように満たされた２つの繊維は、ポリマーマトリックス中で隣接して挿入される。成功した修復は、２つの別々の含有物（硬化されていない樹脂及び硬化剤）が適切に結合するか否かに依存する。また、蛍光染料で満たされた繊維が用いられることができ、これは、亀裂の際に損傷した部位の視覚化を提供する。

これらの中空のガラス繊維系の不利な点は、マトリックスの亀裂の際に、中空のガラス繊維の全含有物が放出され、この結果、（広域のマトリックスをカバーする）この特定の繊維は、マトリックスの更なる破断の際に第２の放出を実行することができないということである。換言すれば、１つの中空のガラス繊維から生じる自己修復機能は、一回限りの現象に限られている。中空のガラス繊維系の他の不利な点は、製造の複雑さである。例えば、繊維を液体で満たすこと及び繊維のエンドキャッピングの困難さ、更に、複雑な一連の処理ステップ（中でも、細くてもろいガラス繊維を扱う困難性による）である。

米国特許第６，８５８，６９５号は、モノマーで満たされた球面カプセルを含む、埋め込まれた触媒を有するポリマーマトリックスからなる自己修復複合材料を開示する。複合材料の破損に際して、複合材料内部の亀裂は伝播し、その進路上の幾つかのカプセルを破壊し、続いて、亀裂平面にカプセルの中身（即ちモノマー）を放出する。その結果、放出されたモノマーは、埋め込まれた触媒と接触して重合し、亀裂を満たしてその伝播を止める。修復の後、複合材料の破壊靭性のほぼ７５％が回復される。

このシステムの不利な点は、マトリックスの割れ目がカプセルに実際に達することを確実にするためには多くの球面カプセルが必要であるということである。更に、ポリマー材料の機械的特性は大量のカプセルを組み込むことによって劣化し、材料の処理は、その高い粘性及びカプセルの破壊の危険のため、より困難になる。

英国特許出願ＧＢ２，２３７，５７４Ａは、ポリマー添加物を封入する方法を開示する。マイクロカプセルが、二価又は多価の金属塩の水溶液を含む架橋浴槽に、ポリマー添加物及びアルギン酸ナトリウム水溶液のエマルジョンを噴霧することによって作製される。エマルジョンと金属との間の瞬間的な反応は、アルギン酸塩の架橋を引き起こし、その隙間にポリマー添加物を含むスポンジ状マトリックスを形成する。このシステムは米国特許第６，８５８，６９５号と同じ不利な点を有する、即ち、カプセル（ポリマー添加物を含むスポンジ状マトリックス）が、液滴から形成されているので、球状であるということである。カプセルが壊れて封入された材料を放出するためには、多くのカプセルが必要である。

本発明の目的のうちの１つは、マトリックスに組み込まれた場合、マトリックスの亀裂が起こったときに高い確率で壊れ、また、或る量の機能性液体しか放出せず、続いてさらなる量の機能性液体を放出する能力を有する、機能性液体の貯蔵のための材料を提供することである。

この目的は、本発明のポリマー材料によって達成され、このポリマー材料は、異方性形状を有し、複数の空孔を含み、これら空孔は機能性液体を含む。

本発明は、また、本発明のポリマー材料を作る方法であって、機能性液体（成分Ａ）及びポリマー溶液（成分Ｂ）からエマルジョンを作るステップであって、成分Ａは分散相であり、成分Ｂは連続相である、ステップ（１）と、成分Ｂを固化させるステップ（２）とを有する方法に関する。

本発明は、更に、マトリックス材料及び充填材料を含み、該充填材料は本発明のポリマー材料である、複合材料に関する。本発明は、複合材料における当該ポリマー材料の使用に、更に、当該複合材料から作られる物品に関する。

以下で、発明の詳細な説明が与えられる。

複合材料は、２つ以上の構成材料から作られるエンジニアリング材料である。本発明の複合材料は、マトリックス及び充填材を含む。充填材は、その特性を与えてマトリクス材料の特性を強化する。複合材料は、複数の充填材を含んでよい。

本発明の複合材料は、異方性形状を有し複数の空孔を含むポリマー材料である少なくとも１つの充填材を含み、前記空孔は機能性液体を含む。

機能性液体は、充填材のポリマー材料の空孔から放出されると機能を達成する液体である。例えば、機能性液体は、複合材料の損傷の指標（ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）としての機能、又は、複合材料のための自己回復剤として作用する機能を有することができる。損傷の際の複合材料の動作は、次の通りである。損傷によって複合材料の亀裂の発達が生じ、それが最終的には該複合材料の破損に至る可能性がある。外的又は内的な力の結果としてマトリックス中で発生する亀裂は、ポリマー材料に到達し、ポリマー材料を破壊する。亀裂の近くに位置するポリマー材料の空孔は、これら空孔内に存在する機能性液体を放出する。機能性液体は、亀裂内に移動し、その機能を実行する。

本発明の異方性ポリマー材料は複数の空孔を含み、実質的に全ての空孔は機能性液体を含む。空孔は、あらゆる考えられる形状（球状、楕円状等）を有することができ、種々の大きさを有してよい。好ましくは、空孔の平均直径は、１０ｎｍ〜１ｍｍであり、より好ましくは１〜５００μｍであり、最も好ましくは１０〜３００μｍである。

複数の空孔の存在は、ポリマー材料の機能（これは、機能性液体の放出及びこの液体の機能の実行である）が数回実行されることができるという利点を与える。複合材料のより長い寿命又は複合材料の破損のより良い指示（ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）を生成する。

本発明のポリマー材料は、異方性形状を有する。長さＬと、ポリマー材料の長さＬに対して垂直な直径Ｄとが定義されることができる。ポリマー材料は、２より大きいアスペクト比Ｌ／Ｄを有し、これは、好ましくは３より大きく、より好ましくは５より大きい。本発明のポリマー材料の形状の例は、桿状体（ｒｏｄ）、繊維又はフィルムである。本発明の好ましい実施形態では、ポリマー材料は繊維形状を有する。これは、マトリックスが壊れ、結果として生じる亀裂がマトリックスを通じて伝播するとき、この亀裂が実際にマトリックスに挿入されているポリマー材料に到達し、機能性液体が放出されることができ、液体の機能（例えば着色又は自己回復）が実行されることができる可能性を増加させる。

空孔を含むポリマー材料を形成するために用いられるポリマーは、凝固、架橋、結晶化等によって硬化するあらゆるポリマーであってよい。本発明の好ましい実施形態では、このポリマーは、ポリアミド（例えばナイロン）；ポリエステル（例えばポリエチレンテレフタレート及びポリカプロラクトン）；ポリカーボネート；ポリエーテル（例えばエポキシド）；ポリイミド（例えばポリピロメリットイミド（例えばＫＡＰＴＡＮ））；フェノールホルムアルデヒド樹脂（例えばＢＡＫＥＬＩＴＥ）；アミン−ホルムアルデヒド樹脂（例えばメラミン樹脂）；ポリスルホン；ポリ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）（ＡＢＳ）；ポリウレタン；ポリオレフィン（例えばポリエチレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリビニル、ポリ塩化ビニル、ポリＤＣＰＤ及びポリメタクリル酸メチル）；ポリシラン誘導体（例えばポリ（カルボランシロキサン））；並びにポリホスファゼンから選択される。

マトリックス材料及びポリマー材料は、両材料の破壊靭性（Ｋ_ＩＣ）が互いに式：Ｋ_{ＩＣ ｍａｔｒｉｘ}／Ｋ_{Ｉｃ ｆｉｌｌｅｒ}≧１ に従って関連するように選択されなければならない。ここで、Ｋ_{ＩＣ ｍａｔｒｉｘ}はマトリックス材料の破壊靭性でありＫ_{Ｉｃ ｆｉｌｌｅｒ}はポリマー材料の破壊靭性である。換言すれば、ポリマー材料はマトリックス材料よりもろくなければならない。好ましくは、Ｋ_{ＩＣ ｍａｔｒｉｘ}／Ｋ_{Ｉｃ ｆｉｌｌｅｒ}は、１．０１〜５であり、より好ましくは１．０２〜２であり、更に好ましくは１．０３〜１．５である。

ポリマー材料の空孔に入れられる機能性液体は、構造材料の自己修復のための物質（例えば硬化剤又は架橋剤）であってよい。機能性液体は、検出剤であってよい、例えば、光学検出（着色剤）、電磁気検出又は他の感覚（例えばにおい）による検出のための検出剤であってよい。本発明の一実施形態において、機能性液体は、モノマー又はプレポリマーを含み、そして、任意に他の成分、例えば、安定剤、溶媒、粘度調節剤（例えばポリマー）、臭気剤、着色剤及び染料、発泡剤、酸化防止剤並びに助触媒を含む。

本発明の複合材料は、また、機能性液体のモノマー又はプレポリマーに対応する活性剤を含んでよい。活性剤は、例えば、モノマーを活性化させ、重合反応が始まって複合材料の回復が起こるようにする。活性剤は、また、モノマー又はプレポリマーを含むポリマー材料と共にマトリックスに存在しうる第２のポリマー材料中の機能性液体として存在してもよい。好ましくは、活性剤は触媒又は開始剤である。

モノマー又はプレポリマーの例は、環状オレフィンであり、これらは好ましくは、４〜５０の炭素原子を含み、任意にヘテロ原子を含み、例えばＤＣＰＤであり、置換ＤＣＰＤであり、ノルボルネン、置換ノルボルネン、シクロオクタジエン、置換シクロオクタジエンである。これらに対応する触媒は、開環メタセシス重合（ＲＯＭＰ）触媒、例えばシュロック触媒（Ｂａｚａｎ， Ｇ． Ｃ； Ｓｃｈｒｏｃｋ， Ｒ． Ｒ．； Ｃｈｏ， Ｈ．−Ｎ．； Ｇｉｂｓｏｎ， Ｖ． Ｃ． Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ２４， ４４９５−４５０２（１９９１））及びグラブス触媒（Ｇｒｕｂｂｓ， Ｒ． Ｈ．； Ｃｈａｎｇ， Ｓ． Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ ５４， ４４１３−４４５０ （１９９８））である。モノマー又はプレポリマーの他の例は、それぞれ、ラクトン（例えばカプロラクトン）及び重合するとポリエステル及びナイロンを形成するラクタムである。これらに対応する触媒は、環状エステル重合触媒及び環状アミド重合触媒、例えばスカンジウムトリフラートである。

熱可塑性ポリマーがマトリックス材料として用いられる場合、機能性液体は溶媒であってもよい。使用される溶媒は、選ばれた熱可塑性ポリマーのいわゆるシータ溶媒又は良溶媒でありえる。好ましくは、シータ溶媒が用いられる。また、溶媒が高過ぎる粘性を有しないこと、更に、溶媒が、選択されたポリマーの良溶媒成型フィルム（ｇｏｏｄ ｓｏｌｖｅｎｔ ｃａｓｔ ｆｉｌｍ）を作製するのに十分揮発性があることが、好ましい。溶媒は、完全に化学的に不活性であってよい。例えば、溶媒はテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、アセトン、テトラクロロメタン、クロロホルム、ジクロロメタン、ジオキサン、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）、酢酸エチル、クロロベンゼン、トルエン、ベンゼン及びいかなるよく知られた可塑剤（例えばジブチルフタラート、ジオクチルフタラート）であってもよい。

更に、機能性液体はモノマー又はプレポリマー及び二成分系触媒の一成分（対応する開始剤が二成分系触媒の第二成分である）を含むことができる。前記対応する開始剤（二成分系触媒の第二成分である）は、マトリックス内に分散してよい。例えば、モノマー又はプレポリマーは環状オレフィンであってもよく；二成分系触媒の一成分は、タングステン化合物（例えばタングステン酸有機アンモニウム、タングステン酸有機アルソニウム若しくはタングステン酸有機リン）；又は、モリブデン化合物（例えばモリブデン酸有機アンモニウム、モリブデン酸有機アルソニウム若しくはモリブデン酸有機リン）であってよい。二成分系触媒の第二成分は、アルキルアルミニウム化合物（例えばハロゲン化アルコキシアルキルアルミニウム、ハロゲン化アリールオキシアルキルアルミニウム、又は、化合物中の金属がスズ、鉛若しくはアルミニウムであるハロゲン化メタロキシアルキルアルミニウム）；又は、有機スズ化合物（例えばテトラアルキルスズ、水素化トリアルキルスズ若しくは水素化トリアルキルスズ）であってよい。

別のこのような系において、モノマー又はプレポリマーは不飽和化合物であってもよく、例えばアクリレート；アクリル酸；アルキルアクリレート；アルキルアクリル酸；スチレン；イソプレン；及びブタジエンである。この場合、原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ）が用いられることができ、ここで、二成分のうちの一方はモノマー又はプレポリマーと混合され、他方は開始剤として働く。即ち、一方の成分は有機ハロゲン化合物１−クロロ−１−フェニルエタンであり、他方の成分は銅（Ｉ）源（例えば銅（Ｉ）ビピリジル錯体）であってよい。あるいは、一方の成分は過酸化物（例えばベンゾイル過酸化物）であってよく、他方の成分は、２，２，６，６−テトラメチルピペリジニル−１−オキシ（ＴＥＭＰＯ）のようなニトロオキソ前駆体であってよい。これらの系は、Ｍａｌｃｏｌｍ Ｐ． Ｓｔｅｖｅｎｓ； Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ： Ａｎ Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ， ３ｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ； Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ： Ｏｘｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ， １９９９， ｐ． １８４−１８６に記載されている。

別の系では、モノマー又はプレポリマーは、水酸基（−ＯＨ）を有するイソシアナート基（−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ）を含んでよい。この系においては、モノマー又はプレポリマーは例えばイソシアナート基及び水酸基を含む化合物であってよく、又は、一方の化合物は少なくとも２つのイソシアナート基を含み、他方の化合物は少なくとも２つの水酸基を含む、２つの異なった化合物であってもよい。イソシアナート基と水酸基との間の反応は、化合物間でウレタン結合（−Ｎ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−）を形成することができ、このとき二酸化炭素を放出しうる。この二酸化炭素は、発泡ポリウレタンフォームを作製することができる。任意に、機能性液体は発泡剤（例えばジクロロメタンのような揮発性の液体）を含むことができる。この場合、縮合重合が用いられることができ、２つの成分のうちの１つがモノマー又はプレポリマーと混合され、他方が開始剤として働く。例えば、一方の成分は、アルキルスズ化合物（例えばスズ２−エチルヘキサノアート）、他方の成分は三級アミン、例えばジアザビシクロ［２．２．２］オクタンであってよい。これらの系は、Ｍａｌｃｏｌｍ Ｐ． Ｓｔｅｖｅｎｓ； Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ： Ａｎ Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ， ３ｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ； Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ： Ｏｘｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ， １９９９， ｐ． ３７８−３８１に記載されている。

任意に、別個の組のポリマー材料は、更に、安定剤、溶媒、ポリマーのような粘性調節剤、香料、顔料及び染料、発泡剤、酸化防止剤並びに助触媒を含んでよい。任意に、例えば安定剤、溶媒、ポリマーのような粘性調節剤、香料、顔料及び染料、発泡剤、酸化防止剤並びに助触媒等の１つ又は複数の追加の成分を含む別個の組のポリマー材料があってもよい。

マトリックス材料は、いかなるエンジニアリング材料（例えばポリマー、コンクリート又はセラミック材であってもよい。本発明の好ましい実施形態において、マトリックス材料はポリマーである。マトリックス材料としてのポリマーの例は、ナイロンのようなポリアミド；ポリエステル（例えばポリエチレンテレフタレート及びポリカプロラクトン）；ポリカーボネート；ポリエーテル（例えばエポキシド）；ポリイミド（例えばポリピロメリットイミド（例えばＫＡＰＴＡＮ）ポリイミド）；フェノールホルムアルデヒド樹脂（例えばＢＡＫＥＬＩＴＥ）；アミン−ホルムアルデヒド樹脂（例えばメラミン樹脂）；ポリスルホン；ポリアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）；ポリウレタン；ポリオレフィン（例えばポリエチレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリビニル、ポリ塩化ビニル、ポリＤＣＰＤ及びポリメタクリル酸メチル）；ポリシラン誘導体（例えばポリカルボランシロキサン）；並びにポリホスファゼンを含む。

ポリマーがマトリックス材料として用いられる場合、例えばモノマーを重合させてポリマー材料及び活性剤がモノマーに混合された状態でポリマーマトリックスを形成することにより、ポリマー材料及び活性剤の周りでポリマーを形成することによって、ポリマー材料（又はポリマー材料の集合）及び任意に活性剤が、マトリックスに分散されることができる。特に触媒の場合、触媒は、（マトリックスの）ポリマーのための触媒及びポリマー材料の機能性液体に対応する活性剤の両方として用いられることができる。この系の例は、機能性液体としてＤＣＰＤを含み、ポリマーはポリＤＰＣＤであり、グラブス触媒がポリＤＰＣＤを形成すると共にポリマー材料中でＤＣＰＤの活性剤として働き、カプロラクトンが機能性液体として働き、ポリマーはポリ（カプロラクトン）であり、スカンジウムトリフラートは、ポリマー材料中でカプロラクトンの活性剤として働く。

あるいは、ポリマーマトリックスが最初に形成されることができ、その後、ポリマー材料及び活性剤が混合される。例えば、ポリマーが溶媒に溶解され、ポリマー材料及び活性剤が溶液に混合され、これに溶媒の除去が続く。活性剤は、ポリマーにポリマー材料を分散させる前にポリマー材料にコーティングされてよい。更に、他の成分、例えば、繊維、充填材、粘着力調節剤、発泡剤、抗酸化剤、顔料及び染料並びに香料が、ポリマーマトリックスに加えられることができる。

ポリマー材料とマトリックスとの間の粘着力が、接近するクラックの存在下でポリマー材料が破壊するか又は剥離するかに影響を与える。マトリックスとポリマー材料の壁との間の粘着を促進するために、種々のシラン結合剤が用いられることができる。一般的に、これらは式Ｒ−ＳｉＸ_３の化合物であり、ここで、Ｒは、好ましくは、シリコンからプロピレン基によって分離された反応基Ｒ^１であり、Ｘは、アルコキシル基（好ましくはメトキシ）であり、例えばＲ^１ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３である。例は、ＤＯＷ ＣＯＲＮＩＮＧから入手可能なシラン結合剤を含む（名前の後に括弧内の反応基が続く）：Ｚ６０２０（ジアミノ）；Ｚ６０３０（メタクリレート）；Ｚ６０３２（スチリルアミンカチオニック）；Ｚ６０４０（エポキシ）；及びＺ６０７５（ビニル）。

ポリマー材料とマトリックスとの間の粘着力を上昇させるために、ポリマー材料はポリマー材料をカップリング剤の溶液で洗うことによって処理されてよい。例えば、ポリマー材料のユリアホルムアルデヒド樹脂は、Ｓｉｌａｎｅ Ｚ６０２０又はＺ６０４０の溶液及びヘキサン（１：２０重量）で洗浄されてよく、続いて、Ｓｉｌａｎｅ Ｚ６０３２がマトリックス（１重量％）に加えられる。

本発明は、ポリマー材料の作製のための方法にも関する。一般に、機能性液体で満たされる空孔を含むポリマー材料が形成されるいかなる方法でも用いられることができる。適切な方法の好ましい例は、機能性液体及びポリマー又はポリマー前駆体の分散が利用される方法である。好ましくは、機能性液体が分散相として存在する一方で、ポリマー又はポリマー前駆体は分散の連続相として存在する。ポリマー材料は、ポリマーを固化することによって作製されることができる（例えば、ポリマー−連続相に存在しうる溶媒を抽出することによって、ポリマーなどの結晶化によって、等）。あるいは、ポリマーは、ポリマー前駆体（例えばモノマー）を重合させ、これにより、ポリマー内の空孔に機能性液体を封入することによって作製されることができる。

本発明の一実施形態において、ポリマー材料はエマルジョンから形成されることができる。エマルジョンは、二相系の例である。表面活性物質（例えば界面活性剤）が、エマルジョンを安定させる（分散相物質を囲み、他の物質の反発剤として作用する）ために加えられることができる。

本発明の好ましい実施形態において、ポリマー材料は２つのステップを含む方法によってエマルジョンから作製される。方法の第１のステップは、分散相が「成分Ａ」であり連続相が「成分Ｂ」である安定エマルジョンを作るステップである。成分Ａは機能性液体を含み、成分Ｂはポリマー材料を形成するために用いられるポリマー及びポリマーの溶媒を含む。成分Ｂは、加えて、乳化剤を含んでよい。エマルジョンを作るための他の追加的な物質が、更に、成分Ａ及び成分Ｂの両方に存在してもよい。成分Ａ及び成分Ｂは、実質的に相分離されている。成分Ａ及び成分Ｂからのエマルジョンの作製のための方法は、従来技術において知られている。

方法の第２のステップは、成分Ｂ（エマルジョンの連続相）を不溶性にすることであり、即ち、換言すれば、成分Ｂを硬化させ、この結果、成分Ａを含む空孔が作られるものである。これは例えば、凝固、架橋又は結晶化によって達成されることができる。本発明の好ましい実施形態において、成分Ｂは、架橋によって不溶性にされる。例えば、架橋剤を含む溶液にエマルジョンを紡糸することにより、本発明のポリマー材料は繊維の形に形成される。エマルジョンはまた、押出成形されることができ、同様にポリマー材料を繊維の形に形成するか、又はシート若しくはフィルムの形の形状に形成する。

本発明は、更に、マトリックス中でのポリマー材料の使用及び複合材料から作られる物品に関する。

ＤＣＰＤを機能性液体として含む空孔を有するポリマー材料を示す。

本発明は以下の実施例によって例示されるが、これはいかなる形式でも本発明を制限するものではない。

（例１）
エマルジョンを、成分Ａ（ジシクロペンタジエンモノマー（ＤＣＰＤ））と、乳化剤のエチレン無水マレイン酸共重合体（ＥＭＡ）を含む水に溶けた成分Ｂ（ポリマー（アルギン酸ナトリウム））とから以下のように作製した。５．０ｍｌの２．５重量％ＥＭＡ水溶液を２５ｍｌのＨ_２Ｏと混合した。その後、０．７５ｇのアルギン酸ナトリウムを、水を６０℃まで加熱することによってこの溶液に溶解させた。完全にポリマーを溶解させた後、混合物は室温まで冷やされ、得られたポリマー溶液に５ｍｌのＤＣＰＤを機械的攪拌によって分散させ、エマルジョンを得た。並行して、ＣａＣｌ_２の０．４５Ｍ溶液を作製した。

作製されたエマルジョンを注射器に注入し、エマルジョンをＣａＣｌ_２溶液に（ＣａＣｌ_２溶液の表面下に注射器針を保って）注射器から注入して、繊維を生成した。生成された湿った繊維をＣａＣｌ_２溶液から除去し、過剰な塩イオンを除去するため水で洗浄した。繊維を干して２４時間乾燥させた。乾燥後、独立した小さい貯蔵部に液体ＤＣＰＤを含む堅くてもろい繊維が得られた。繊維の横断面を表す図１を参照されたい。

（例２）
０．５重量％着色剤（分散赤１（シグマオールドリッチ）ＣＡＳ＃２８７２−５２−８）が加えられ、ＤＣＰＤ（成分Ａ）に溶かされたことの付加とともに、例１が繰り返された。結果として生じる繊維は、エポキシマトリックスに（特定の長さの繊維を鋳型に挿入し、繊維の周りにエポキシ樹脂をつけることによって、そして、その後、樹脂を堅くすることにより）挿入された。マトリックスが破壊すると、着色した液体は、繊維から漏れて、マトリックスの割れ目を満たした。

Claims (16)

1. 異方性形状を有し、互いに独立した複数の空孔を含むポリマー材料であって、前記空孔は機能性液体を含み、前記材料は２より大きいアスペクト比Ｌ／Ｄを有する、材料。
2. 請求項１に記載のポリマー材料であって、該材料は繊維の形状を有する、材料。
3. 請求項１又は２に記載のポリマー材料であって、前記空孔は平均直径１０ｎｍ〜１ｍｍを有する、材料。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載のポリマー材料であって、前記機能性液体は硬化剤又は架橋剤である、材料。
5. 請求項１乃至３の何れか一項に記載のポリマー材料であって、前記機能性液は着色剤である、材料。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載のポリマー材料を作る方法であって、
   ａ．機能性液体（分散相；成分Ａ）及びポリマー溶液（連続相；成分Ｂ）からエマルジョンを作るステップと、
   ｂ．成分Ｂを硬化させるステップと
   を有する方法。
7. 請求項６に記載の方法であって、成分Ｂは乳化剤を更に含む、方法。
8. 請求項６又は７に記載の方法であって、成分Ｂの前記ポリマーはアルギン酸ナトリウムである、方法。
9. 請求項６乃至８の何れか一項に記載の方法であって、成分Ａの前記機能性液体はジシクロペンタジエンモノマーである、方法。
10. 請求項６乃至９の何れか一項に記載の方法であって、前記ステップｂは、成分Ｂの前記ポリマーと反応する成分を含む液体にステップａの前記エマルジョンを紡糸することによって実行される、方法。
11. マトリックス材料及び充填材料を含み、該充填材料は請求項１乃至５の何れか一項に記載のポリマー材料である、複合材料。
12. 請求項１１に記載の複合材料であって、前記マトリックス材料はポリマーである、複合材料。
13. 請求項１１に記載の複合材料であって、前記マトリックス材料はコンクリート又はセラミック材料である、複合材料。
14. 請求項１１乃至１３の何れか一項に記載の複合材料であって、該複合材料は前記機能性液体の活性剤を含む、複合材料。
15. 請求項１乃至５の何れか一項に記載のポリマー材料の複合材料における使用。
16. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の複合材料からできた物品。

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