JP6626647B2 - Variable thermal conductivity material, thermal control device using the variable thermal conductivity material, and thermal control method using the variable thermal conductivity material - Google Patents

Variable thermal conductivity material, thermal control device using the variable thermal conductivity material, and thermal control method using the variable thermal conductivity material Download PDF

Info

Publication number
JP6626647B2
JP6626647B2 JP2015140699A JP2015140699A JP6626647B2 JP 6626647 B2 JP6626647 B2 JP 6626647B2 JP 2015140699 A JP2015140699 A JP 2015140699A JP 2015140699 A JP2015140699 A JP 2015140699A JP 6626647 B2 JP6626647 B2 JP 6626647B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
thermal conductivity
compound
temperature
variable
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.)
Active
Application number
JP2015140699A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016056352A (en
Inventor
功一 上野
功一 上野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Tire Corp
Original Assignee
Toyo Tire Corp
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 Toyo Tire Corp filed Critical Toyo Tire Corp
Publication of JP2016056352A publication Critical patent/JP2016056352A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6626647B2 publication Critical patent/JP6626647B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Thermal Insulation (AREA)

Description

本発明は、熱伝導率可変材料、当該熱伝導率可変材料を用いた熱制御装置、及び当該熱伝導率可変材料を用いた熱制御方法に関する。   The present invention relates to a variable thermal conductivity material, a thermal control device using the variable thermal conductivity material, and a thermal control method using the variable thermal conductivity material.

断熱材は多くの分野で使用されており、例えば、充電池は、その性能を十分に発揮させるための適切な温度範囲が存在するため、寒冷地等の気温の低い場所では充電池の温度を下げないために断熱材が用いられている。   Insulating materials are used in many fields.For example, rechargeable batteries have an appropriate temperature range to fully demonstrate their performance. Insulation is used to prevent lowering.

しかし、充電池を断熱材等で覆うと、充電池を使用したときに発生した熱を放出することが出来なくなるため、充電池の温度が上昇し、その性能が低下する。   However, if the rechargeable battery is covered with a heat insulating material or the like, the heat generated when the rechargeable battery is used cannot be released, so that the temperature of the rechargeable battery increases and its performance decreases.

従来、この問題を解決するために、充電池を断熱材で覆い、充電池の温度が一定以上に達したときにファン等で冷却する熱制御装置が知られている(特許文献1)。   Conventionally, in order to solve this problem, there has been known a thermal control device in which a rechargeable battery is covered with a heat insulating material and cooled by a fan or the like when the temperature of the rechargeable battery reaches a certain temperature or higher (Patent Document 1).

しかし、従来の熱制御装置は断熱材とは別に冷却装置を設ける必要があり、熱制御装置が大型になった。さらに、冷却装置として冷却ファン等を設けた場合は、冷却時に継続的にファンを回す電力が必要となる上、非常に複雑な配線の構成等が必要となる等の問題があった。また、冷却装置としてヒートパイプ等を備えた場合(特許文献2)、断熱材の厚みを変更する手段を備えた場合(特許文献3)、及び電場等の印加手段を備えた場合(特許文献4)も同様に、その構造は非常に複雑かつ大きくなる。   However, in the conventional heat control device, it is necessary to provide a cooling device separately from the heat insulating material, and the heat control device becomes large. Further, when a cooling fan or the like is provided as a cooling device, there is a problem that electric power for continuously turning the fan during cooling is required, and a very complicated wiring configuration and the like are required. Further, when a heat pipe or the like is provided as a cooling device (Patent Document 2), when a means for changing the thickness of a heat insulating material is provided (Patent Document 3), and when a means for applying an electric field or the like is provided (Patent Document 4). Similarly, the structure becomes very complicated and large.

特開2001−76771号公報JP 2001-76771 A 特開平10−55827号公報JP-A-10-55827 特開2013−113408号公報JP 2013-113408 A 特開2013−234244号公報JP 2013-234244 A

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、予め定められた温度以上のときに熱伝導率が変化する熱伝導率可変材料を提供することを目的とする。特に、断熱材とは別に冷却装置等を設ける必要がないシンプルかつコンパクトな構成の熱制御装置及び熱制御方法を実現するための材料を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a heat conductivity variable material whose heat conductivity changes when the temperature is equal to or higher than a predetermined temperature. In particular, it is an object of the present invention to provide a heat control device and a material for realizing a heat control method having a simple and compact configuration that does not require a cooling device or the like separately from a heat insulating material.

本発明は、予め定められた温度以上のときに熱伝導率が変化する、熱伝導率可変材料である。   The present invention is a variable thermal conductivity material whose thermal conductivity changes when the temperature is equal to or higher than a predetermined temperature.

本発明の熱伝導率可変材料は、予め定められた温度以上のときに熱伝導率が変化するという特性を有する。また、本発明の熱伝導率可変材料は、予め定められた温度未満のときには熱伝導率が元に戻るという特性を有する。つまり、本発明の熱伝導率可変材料は、温度によって熱伝導率が変化するため、断熱機能と放熱機能を切り替えることができる。当該熱伝導率可変材料を熱制御装置の部材として使用することにより、断熱材と別個に冷却装置等を設ける必要がない、シンプルかつコンパクトな構成の熱制御装置及び熱制御方法を提供することができる。   The heat conductivity variable material of the present invention has a property that the heat conductivity changes when the temperature is equal to or higher than a predetermined temperature. Further, the heat conductivity variable material of the present invention has a characteristic that when the temperature is lower than a predetermined temperature, the heat conductivity returns to its original state. That is, since the thermal conductivity of the variable thermal conductivity material of the present invention changes with temperature, it is possible to switch between the heat insulation function and the heat dissipation function. By using the variable thermal conductivity material as a member of the heat control device, it is possible to provide a heat control device and a heat control method with a simple and compact configuration that do not require a cooling device or the like separately from a heat insulating material. it can.

本発明の実施形態に係る熱制御装置を示す概略図FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a heat control device according to an embodiment of the present invention. 予め定められた温度以上のときの熱制御装置を示す概略図Schematic diagram showing the heat control device when the temperature is equal to or higher than a predetermined temperature

<熱伝導率可変材料>
本発明の熱伝導率可変材料は、予め定められた温度以上のときに熱伝導率が変化するものである。特に、本発明の熱伝導率可変材料は、予め定められた温度以上のときに熱伝導率が高くなるものであることが好ましい。当該熱伝導率可変材料に用いられる材料は、予め定められた温度以上のときに熱伝導率が高くなり、予め定められた温度未満のときに熱伝導率が低くなって、熱伝導率が元に戻る材料であれば特に限定されない。一般に、材料の厚みが大きくなれば熱伝導率は低くなり、材料の厚みが小さくなれば熱伝導率は高くなることから、前記熱伝導率可変材料に用いられる材料としては、予め定められた温度以上のときに厚みが小さくなり、予め定められた温度未満のときには厚みが元に戻る材料が例示できる。なお、予め定められた温度以上のときの熱伝導率と予め定められた温度未満のときの熱伝導率の差が大きいほど、断熱性能と放熱性能を大きく切り替えることができる。
<Thermal conductivity variable material>
The heat conductivity variable material of the present invention changes its heat conductivity at a temperature equal to or higher than a predetermined temperature. In particular, it is preferable that the thermal conductivity variable material of the present invention has a high thermal conductivity when the temperature is equal to or higher than a predetermined temperature. The material used for the thermal conductivity variable material has a high thermal conductivity when the temperature is equal to or higher than a predetermined temperature, and has a low thermal conductivity when the temperature is lower than the predetermined temperature. The material is not particularly limited as long as it returns to In general, as the thickness of the material increases, the thermal conductivity decreases, and as the thickness of the material decreases, the thermal conductivity increases.Therefore, as the material used for the thermal conductivity variable material, a predetermined temperature is used. A material in which the thickness is reduced in the above manner and which returns to the original thickness when the temperature is lower than a predetermined temperature can be exemplified. Note that the larger the difference between the thermal conductivity at a temperature equal to or higher than the predetermined temperature and the heat conductivity at a temperature lower than the predetermined temperature, the greater the switching between the heat insulation performance and the heat radiation performance.

前記熱伝導率可変材料に用いられる材料は、予め定められた温度以上のときに厚みが小さくなり、予め定められた温度未満のときには厚みが元に戻る材料であれば特に限定されない。当該材料としては、熱応答性高分子が挙げられる。当該熱応答性高分子としては液晶ポリウレタンエラストマー、液晶シリコーンエラストマー、液晶アクリレートエラストマー、ポリN置換(メタ)アクリルアミド(例えば、ポリN−イソプロピルアクリルアミド)、ポリビニルエーテル等が例示できるが、いずれを用いるかは熱を制御する対象物(以下、当該対象物を熱制御対象物ともいう)の特性、環境温度、所望の断熱性能、放熱性能、等を考慮して適宜決定することができる。   The material used for the variable thermal conductivity material is not particularly limited as long as the thickness decreases when the temperature is equal to or higher than a predetermined temperature and returns to the original value when the temperature is lower than the predetermined temperature. Examples of the material include a thermoresponsive polymer. Examples of the thermoresponsive polymer include a liquid crystal polyurethane elastomer, a liquid crystal silicone elastomer, a liquid crystal acrylate elastomer, poly N-substituted (meth) acrylamide (for example, poly N-isopropylacrylamide), and polyvinyl ether. It can be appropriately determined in consideration of the characteristics of the object for controlling heat (hereinafter, the object is also referred to as a heat control object), environmental temperature, desired heat insulation performance, heat radiation performance, and the like.

一例としては、前記熱制御対象物が常温付近(例えば−10〜40℃)での使用が想定されるものである場合(例えば、前記特許文献1及び2に記載の充電池)、前記熱伝導率可変材料に用いられる材料としては、軽量化の観点、及び断熱性能と放熱性能の切り替えの観点から液晶エラストマーが好ましく、当該液晶エラストマーの中でも、液晶ポリウレタンエラストマーが好ましい。   As an example, when the thermal control object is assumed to be used near normal temperature (for example, −10 to 40 ° C.) (for example, the rechargeable batteries described in Patent Documents 1 and 2), the heat conduction is performed. As a material used for the variable rate material, a liquid crystal elastomer is preferable from the viewpoint of weight reduction and a viewpoint of switching between heat insulation performance and heat radiation performance, and among the liquid crystal elastomers, a liquid crystal polyurethane elastomer is preferable.

前記熱伝導率可変材料は、破断強度を向上させるためにフィラーを含有していてもよい。添加するフィラーは補強機能を有するものであればよく、公知のフィラーを特に制限なく使用することができる。   The variable thermal conductivity material may contain a filler in order to improve the breaking strength. The filler to be added only needs to have a reinforcing function, and known fillers can be used without particular limitation.

[液晶エラストマー]
前記液晶エラストマーの例としては、活性水素基を有するメソゲン基含有化合物にアルキレンオキシド及び/又はスチレンオキシドを付加した液晶性化合物と、当該液晶性化合物の活性水素基と反応する化合物とを反応させて得られる液晶エラストマーが挙げられる。当該液晶性化合物は、液晶性が発現する温度範囲が低いという特徴がある。当該液晶性化合物を用いることにより、無溶媒でかつ液晶性が発現した状態で反応硬化を行うことができる。前記液晶エラストマーは、原料である前記液晶性化合物の液晶性が発現する温度範囲が低く、かつ架橋によるネットワーク構造を有するため、低温(室温付近)で液晶性とゴム弾性を有する。当該液晶エラストマーは、メソゲン基が一軸方向に配向しているため、熱が加わることによりメソゲン基の配向度が減少して配向方向に縮み、熱を除くことによりメソゲン基の配向度が増加して配向方向に伸びるという特徴的な応答挙動を示す。
[Liquid crystal elastomer]
As an example of the liquid crystal elastomer, a liquid crystal compound obtained by adding an alkylene oxide and / or styrene oxide to a mesogen group-containing compound having an active hydrogen group is reacted with a compound that reacts with the active hydrogen group of the liquid crystal compound. And the resulting liquid crystal elastomer. The liquid crystal compound is characterized in that the temperature range in which liquid crystallinity is exhibited is low. By using the liquid crystal compound, reaction curing can be performed without a solvent and in a state where liquid crystallinity is developed. Since the liquid crystal elastomer has a low temperature range in which the liquid crystal compound of the raw material exhibits liquid crystallinity and has a network structure by crosslinking, it has liquid crystallinity and rubber elasticity at low temperature (around room temperature). In the liquid crystal elastomer, since the mesogenic groups are uniaxially oriented, the degree of orientation of the mesogenic groups decreases by application of heat and shrinks in the direction of orientation, and the degree of orientation of the mesogenic groups increases by removing heat. It shows a characteristic response behavior of extending in the orientation direction.

〔活性水素基を有するメソゲン基含有化合物にアルキレンオキシド及び/又はスチレンオキシドを付加した液晶性化合物〕
前記メソゲン基含有化合物は、低温(例えば、特許文献1及び2に記載の充電池の使用が想定される温度)での液晶性とゴム弾性を発現させる観点から、下記一般式(1)で表される化合物であることが好ましい。
[Liquid crystal compound obtained by adding alkylene oxide and / or styrene oxide to a mesogen group-containing compound having an active hydrogen group]
The mesogen group-containing compound is represented by the following general formula (1) from the viewpoint of exhibiting liquid crystallinity and rubber elasticity at a low temperature (for example, a temperature at which the use of the rechargeable batteries described in Patent Documents 1 and 2 is assumed). Preferably, the compound is

Figure 0006626647

(式中、Xは活性水素基であり、Rは単結合、−N=N−、−CO−、−CO−O−、又は−CH=N−であり、Rは単結合、又は−O−であり、Rは単結合、又は炭素数1〜20のアルキレン基である。ただし、Rが−O−であり、かつRが単結合である場合を除く。)
Figure 0006626647

Wherein X is an active hydrogen group, R 1 is a single bond, -N = N-, -CO-, -CO-O-, or -CH = N-, and R 2 is a single bond, or —O—, and R 3 is a single bond or an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, provided that R 2 is —O— and R 3 is a single bond.

Xとしては、例えば、OH、SH、NH、COOH、又は二級アミンなどが挙げられる。 X includes, for example, OH, SH, NH 2 , COOH, or a secondary amine.

液晶相から等方相へ、又は等方相から液晶相への転移温度(Ti)が、0〜100℃である熱応答性材料を得るために、ビフェニル骨格(Rが単結合)を有する化合物を用いることが好ましい。また、Rがアルキレン基の場合、炭素数は2〜10であることが好ましい。 In order to obtain a thermoresponsive material having a transition temperature (Ti) from a liquid crystal phase to an isotropic phase or from an isotropic phase to a liquid crystal phase of 0 to 100 ° C., a biphenyl skeleton (R 1 is a single bond) is provided. Preferably, a compound is used. When R 3 is an alkylene group, it preferably has 2 to 10 carbon atoms.

付加するアルキレンオキシドは特に制限されず、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2−ブチレンオキシド、2,3−ブチレンオキシド、シクロヘキセンオキシド、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、メチルグリシジルエーテル、及びアリルグリシジルエーテルなどが挙げられる。付加するスチレンオキシドは、ベンゼン環にアルキル基、アルコキシル基、又はハロゲンなどの置換基を有していてもよい。液晶相から等方相へ、又は等方相から液晶相への転移温度(Ti)が、0〜100℃である熱応答性材料を得るために、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2−ブチレンオキシド、2,3−ブチレンオキシド、及びスチレンオキシドからなる群より選択される少なくとも1種のオキシドを付加することが好ましい。   The alkylene oxide to be added is not particularly limited, and examples thereof include ethylene oxide, propylene oxide, 1,2-butylene oxide, 2,3-butylene oxide, cyclohexene oxide, epichlorohydrin, epibromohydrin, methyl glycidyl ether, and allyl. Glycidyl ether and the like. The styrene oxide to be added may have a substituent such as an alkyl group, an alkoxyl group, or a halogen on the benzene ring. In order to obtain a thermoresponsive material having a transition temperature (Ti) from a liquid crystal phase to an isotropic phase or from an isotropic phase to a liquid crystal phase of 0 to 100 ° C., ethylene oxide, propylene oxide, 1,2-butylene oxide It is preferable to add at least one oxide selected from the group consisting of, 2,3-butylene oxide and styrene oxide.

また、アルキレンオキシド及び/又はスチレンオキシドは、一般式(1)で表される化合物1モルに対して2〜10モル付加することが好ましく、2〜8モル付加することがより好ましい。付加モル数が2モル未満の場合には、液晶性化合物の液晶性が発現する温度範囲を十分に下げることが難しくなり、無溶媒でかつ液晶性が発現した状態で反応硬化を行うことが困難になる傾向にある。一方、付加モル数が10モルを超える場合には、液晶性化合物が液晶性を発現しなくなる傾向にある。   Further, the alkylene oxide and / or styrene oxide is preferably added in an amount of 2 to 10 mol, more preferably 2 to 8 mol, per 1 mol of the compound represented by the general formula (1). When the number of moles added is less than 2 mol, it is difficult to sufficiently lower the temperature range in which the liquid crystallinity of the liquid crystal compound is developed, and it is difficult to perform reaction curing in a state where the liquid crystallinity is developed without a solvent. Tends to be. On the other hand, when the number of added moles exceeds 10 mol, the liquid crystal compound tends not to exhibit liquid crystallinity.

前記液晶性化合物は、液晶相から等方相へ、又は等方相から液晶相への転移温度(Ti)が、15〜150℃であることが好ましく、より好ましくは25〜125℃である。   The liquid crystal compound preferably has a transition temperature (Ti) from a liquid crystal phase to an isotropic phase or from an isotropic phase to a liquid crystal phase of 15 to 150 ° C, and more preferably 25 to 125 ° C.

前記液晶性化合物は、1種で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   The liquid crystal compounds may be used alone or in combination of two or more.

〔前記液晶性化合物の活性水素基と反応する化合物〕
前記液晶性化合物の活性水素基と反応する化合物としては、例えば、イソシアネート化合物、エポキシ化合物、シラノール基含有化合物、ハロゲン化物、カルボン酸、アルコールなどが挙げられる。特に、液晶相から等方相へ、又は等方相から液晶相への転移温度(Ti)が、0〜100℃である熱応答性材料を得るために、イソシアネート化合物を用いることが好ましい。以下、液晶エラストマーについて、液晶ポリウレタンエラストマーを例に挙げて説明する。
(Compound that reacts with the active hydrogen group of the liquid crystal compound)
Examples of the compound that reacts with the active hydrogen group of the liquid crystal compound include an isocyanate compound, an epoxy compound, a silanol group-containing compound, a halide, a carboxylic acid, and an alcohol. In particular, it is preferable to use an isocyanate compound in order to obtain a thermoresponsive material having a transition temperature (Ti) from a liquid crystal phase to an isotropic phase or from an isotropic phase to a liquid crystal phase of 0 to 100 ° C. Hereinafter, the liquid crystal elastomer will be described using a liquid crystal polyurethane elastomer as an example.

液晶ポリウレタンエラストマーの原料であるイソシアネート化合物は、ポリウレタンの分野において公知の化合物を特に限定なく使用できる。例えば、2,4−トルエンジイソシアネート、2,6−トルエンジイソシアネート、2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−キシリレンジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族ジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、4,4’−ジシクロへキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネートなどの脂環式ジイソシアネートが挙げられる。これらは1種で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   As the isocyanate compound which is a raw material of the liquid crystal polyurethane elastomer, a compound known in the field of polyurethane can be used without particular limitation. For example, 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, 2,2'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 1,5-naphthalenediisocyanate, p-phenylene Aromatic diisocyanates such as diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-xylylene diisocyanate, m-xylylene diisocyanate, aliphatic diisocyanates such as ethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, and 1,6-hexamethylene diisocyanate 1,4-cyclohexane diisocyanate, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate, Cycloaliphatic diisocyanates such as Rubo Renan diisocyanate. These may be used alone or in combination of two or more.

液晶ポリウレタンエラストマー内に架橋点を導入してネットワーク化するために、3官能以上のイソシアネート化合物を併用することが好ましく、特に3官能のイソシアネート化合物を併用することが好ましい。3官能以上のイソシアネート化合物としては、例えば、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス(イソシアネートフェニル)チオホスフェート、リジンエステルトリイソシアネート、1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、1,8−ジイソシアネート−4−イソシアネートメチルオクタン、及びビシクロヘプタントリイソシアネートなどのトリイソシアネート、テトライソシアネートシランなどのテトライソシアネートが挙げられる。これらは1種で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、多量化ジイソシアネートを用いてもよい。多量化ジイソシアネートとは、3つ以上のジイソシアネートが付加することにより多量化したイソシアネート変性体又はそれらの混合物である。イソシアネート変性体としては、例えば、1)トリメチロールプロパンアダクトタイプ、2)ビュレットタイプ、3)イソシアヌレートタイプなどが挙げられる。   In order to introduce a crosslinking point into the liquid crystal polyurethane elastomer to form a network, it is preferable to use a trifunctional or more isocyanate compound in combination, and particularly preferable to use a trifunctional isocyanate compound in combination. Examples of the trifunctional or higher isocyanate compound include triphenylmethane triisocyanate, tris (isocyanatephenyl) thiophosphate, lysine ester triisocyanate, 1,3,6-hexamethylene triisocyanate, and 1,6,11-undecane triisocyanate. , 1,8-diisocyanate-4-isocyanatomethyloctane, and triisocyanates such as bicycloheptane triisocyanate, and tetraisocyanates such as tetraisocyanate silane. These may be used alone or in combination of two or more. Further, multimerized diisocyanate may be used. The multimerized diisocyanate is an isocyanate-modified product or a mixture thereof which is multiplied by addition of three or more diisocyanates. Examples of the modified isocyanate include 1) a trimethylolpropane adduct type, 2) a buret type, and 3) an isocyanurate type.

ジイソシアネートと3官能のイソシアネート化合物を併用する場合、前者/後者=19/1〜1/1(重量比)で配合することが好ましい。   When a diisocyanate and a trifunctional isocyanate compound are used in combination, it is preferable to mix the former / the latter at a weight ratio of 19/1 to 1/1.

前記液晶エラストマーの効果を損なわない範囲で高分子量ポリオールを用いてもよい。高分子量ポリオールとしては、液晶ポリウレタンエラストマー内に架橋点を導入してネットワーク化するために、水酸基数3以上の高分子量ポリオールを用いてもよい。水酸基数は3であることが好ましい。高分子量ポリオールとしては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、及びポリエステルポリカーボネートポリオールなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   A high molecular weight polyol may be used as long as the effect of the liquid crystal elastomer is not impaired. As the high molecular weight polyol, a high molecular weight polyol having 3 or more hydroxyl groups may be used in order to form a network by introducing a crosslinking point into the liquid crystal polyurethane elastomer. The number of hydroxyl groups is preferably 3. High molecular weight polyols include polyether polyols, polyester polyols, polycarbonate polyols, polyester polycarbonate polyols, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

高分子量ポリオールの他に、前記液晶エラストマーの効果を損なわない範囲で活性水素基含有低分子量化合物を用いてもよい。活性水素基含有低分子量化合物とは、分子量が400未満の化合物であり、例えば、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,4−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、トリメチロールプロパン、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、テトラメチロールシクロヘキサン、メチルグルコシド、ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、スクロース、2,2,6,6−テトラキス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサノール、ジエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、及びトリエタノールアミン等の低分子量ポリオール;エチレンジアミン、トリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、及びジエチレントリアミン等の低分子量ポリアミン;モノエタノールアミン、2−(2−アミノエチルアミノ)エタノール、及びモノプロパノールアミン等のアルコールアミンなどが挙げられる。これら活性水素基含有低分子量化合物は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   In addition to the high molecular weight polyol, a low molecular weight compound containing an active hydrogen group may be used as long as the effect of the liquid crystal elastomer is not impaired. The active hydrogen group-containing low molecular weight compound is a compound having a molecular weight of less than 400, for example, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,2-butanediol, 1,3-butane Diol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 3-methyl-1,5-pentanediol, diethylene glycol, triethylene Glycol, 1,4-bis (2-hydroxyethoxy) benzene, trimethylolpropane, glycerin, 1,2,6-hexanetriol, pentaerythritol, tetramethylolcyclohexane, methylglucoside, sorbitol, mannitol, dulcitol, sucrose, Low molecular weight polyols such as 2,6,6-tetrakis (hydroxymethyl) cyclohexanol, diethanolamine, N-methyldiethanolamine and triethanolamine; low molecular weight polyamines such as ethylenediamine, tolylenediamine, diphenylmethanediamine and diethylenetriamine; monoethanol Examples include amines, alcohol amines such as 2- (2-aminoethylamino) ethanol, and monopropanolamine. These active hydrogen group-containing low molecular weight compounds may be used alone or in combination of two or more.

前記液晶エラストマーは、原料として前記液晶性化合物を50〜90重量%含むことが好ましく、より好ましくは60〜80重量%である。液晶性化合物の配合量を多くしてメソゲン基の含有量を多くすることにより、温度変化によって大きく変形する熱応答性材料を得ることができる。本発明においては、前記液晶性化合物を用いているため、液晶性化合物の含有量を多くしても得られる熱応答性材料は低弾性率である。液晶性化合物の含有量が50重量%未満の場合には、液晶が発現し難くなる傾向にある。一方、液晶性化合物の含有量が90重量%を超える場合には、分子内に架橋点を導入し難くなるため、硬化し難くなる傾向にある。   The liquid crystal elastomer preferably contains 50 to 90% by weight of the liquid crystal compound as a raw material, and more preferably 60 to 80% by weight. By increasing the content of the liquid crystal compound to increase the content of the mesogenic group, it is possible to obtain a thermoresponsive material that is greatly deformed by a change in temperature. In the present invention, since the liquid crystal compound is used, the thermoresponsive material obtained even when the content of the liquid crystal compound is increased has a low elastic modulus. When the content of the liquid crystal compound is less than 50% by weight, liquid crystal tends to be hardly developed. On the other hand, when the content of the liquid crystal compound exceeds 90% by weight, it is difficult to introduce a crosslinking point into the molecule, so that curing tends to be difficult.

前記液晶ポリウレタンエラストマーは、ポリウレタン原料組成物を加熱してウレタン化反応によって硬化させることにより得られる。そして、ウレタン化反応中に、液晶性化合物が液晶性を発現した状態で、液晶性化合物のメソゲン基を一軸方向に配向させ、メソゲン基を配向させた状態で硬化させる。メソゲン基を一軸方向に配向させる方法は特に制限されないが、例えば、配向膜上でウレタン化反応を行う方法、ウレタン化反応時に電場又は磁場をかけて配向させる方法、半硬化状態の時に延伸する方法などが挙げられる。   The liquid crystal polyurethane elastomer is obtained by heating a polyurethane raw material composition and curing it by a urethanization reaction. Then, during the urethanization reaction, the mesogen groups of the liquid crystal compound are uniaxially oriented in a state where the liquid crystal compound has exhibited liquid crystallinity, and the liquid crystal compound is cured with the mesogen groups oriented. The method for orienting the mesogen group in the uniaxial direction is not particularly limited. And the like.

活性水素基を有するメソゲン基含有化合物に、アルキレンオキシド及び/又はスチレンオキシドを付加することによりメソゲン基の熱的安定性が低下し、それにより液晶性が発現する温度範囲を低下させることが出来る。当該液晶性化合物を用いることにより、無溶媒でかつ液晶性が発現した状態で反応硬化を行うことができる。液晶性が発現した状態で反応硬化を行うことにより、メソゲンの結晶性を阻害して結晶相の形成を防ぐことができる。   By adding an alkylene oxide and / or styrene oxide to a mesogen group-containing compound having an active hydrogen group, the thermal stability of the mesogen group is reduced, and the temperature range in which liquid crystallinity is exhibited can be reduced. By using the liquid crystal compound, reaction curing can be performed without a solvent and in a state where liquid crystallinity is developed. By performing the reaction curing in a state where the liquid crystallinity is developed, the crystallinity of the mesogen can be inhibited and the formation of a crystal phase can be prevented.

ポリウレタン原料組成物中の液晶性化合物の含有量は50〜90重量%であることが好ましく、より好ましくは60〜80重量%である。ポリウレタン原料組成物は無溶媒条件下で各原料成分を混合して調整する。   The content of the liquid crystal compound in the polyurethane raw material composition is preferably from 50 to 90% by weight, and more preferably from 60 to 80% by weight. The polyurethane raw material composition is prepared by mixing each raw material component under solvent-free conditions.

前記液晶ポリウレタンエラストマーは、プレポリマー法により製造してもよく、ワンショット法により製造してもよい。なお、第3級アミン系等の公知のウレタン反応を促進する触媒を使用してもかまわない。   The liquid crystal polyurethane elastomer may be manufactured by a prepolymer method or may be manufactured by a one-shot method. Note that a known catalyst such as a tertiary amine-based catalyst that promotes a urethane reaction may be used.

前記液晶エラストマーは、液晶相から等方相へ、又は等方相から液晶相への転移温度(Ti)が、0〜100℃であることが好ましく、より好ましくは0〜85℃である。   The liquid crystal elastomer preferably has a transition temperature (Ti) from a liquid crystal phase to an isotropic phase or from an isotropic phase to a liquid crystal phase of 0 to 100 ° C, and more preferably 0 to 85 ° C.

前記液晶ポリウレタンエラストマーのTiは、種々の手法により調整することが出来る。例えば、前記一般式(1)で表されるメソゲンジオールのアルキレンオキサイドの付加数が大きいと前記Tiが小さくなり、当該付加数が小さいとTiが大きくなることから、当該アルキレンオキサイドの付加数を調整することによりTiを調整することができる。他の例としては、前記液晶ポリウレタンエラストマー内に架橋点が多いとTiが小さくなり、当該架橋点が少ないとTiが大きくなることから、架橋剤を調整することによりTiを調整することができる。他の例としては、液晶性発現の元となるメソゲンの凝集を阻害する方向に配合を調整するとTiが小さくなり、凝集を誘起する方向に配合を調整するとTiが大きくなることから、メソゲンの凝集を調整することによりTiを調整することができる。また、前記メソゲンジオールの含有量が多くなるほどTiは高くなるので、当該含有量を調整することによっても液晶ポリウレタンエラストマーのTiを調整することができる。液晶ポリウレタンエラストマーの原料であるイソシアネート化合物として高結晶性イソシアネート化合物、芳香環含有イソシアネート化合物を用いるとTiが高くなる傾向があることから、イソシアネート化合物の種類によってTiを調整することができる。   Ti of the liquid crystal polyurethane elastomer can be adjusted by various methods. For example, when the number of addition of the alkylene oxide of the mesogen diol represented by the general formula (1) is large, the Ti becomes small, and when the number of addition is small, the Ti becomes large. Therefore, the number of addition of the alkylene oxide is adjusted. By doing so, Ti can be adjusted. As another example, when the number of cross-linking points in the liquid crystal polyurethane elastomer is large, Ti becomes small, and when the number of cross-linking points is small, Ti becomes large. Therefore, Ti can be adjusted by adjusting the cross-linking agent. As another example, when the composition is adjusted in a direction that inhibits the aggregation of mesogen, which is a source of liquid crystallinity, Ti becomes small, and when the composition is adjusted in a direction that induces aggregation, Ti becomes large. Can be adjusted to adjust the Ti. In addition, since Ti increases as the content of the mesogendiol increases, Ti of the liquid crystal polyurethane elastomer can be adjusted by adjusting the content. If a highly crystalline isocyanate compound or an aromatic ring-containing isocyanate compound is used as the isocyanate compound as a raw material of the liquid crystal polyurethane elastomer, Ti tends to increase, so that Ti can be adjusted depending on the type of the isocyanate compound.

前記液晶ポリウレタンエラストマーは、モノドメイン化の延伸方向(モノドメインの配向方向)が変形方向になるため、当該配向方向(延伸方向)を基に形状変化の方向を調整することが出来る。前記液晶ポリウレタンエラストマーの形状の変化量の調整は、例えば、液晶ポリウレタンエラストマーは延伸量が多い方、すなわち、配向度が大きい方が前記変形量が大きくなるので、当該延伸量を調整することによって前記変形量を調整することができる。他の例としては、前記液晶ポリウレタンエラストマー内に架橋点が多いと前記変形量が小さくなり、当該架橋点が少ないと前記変形量が大きくなることから、架橋剤を調整することにより前記変形量を調整することができる。他の例としては、液晶性発現の元となるメソゲンの凝集を阻害する方向に配合を調整すると前記変形量が小さくなり、凝集を誘起する方向に配合を調整すると前記変形量が大きくなることから、メソゲンの凝集を調整することにより前記変形量を調整することができる。   In the liquid crystal polyurethane elastomer, since the stretching direction of monodomain formation (orientation direction of monodomain) is the deformation direction, the direction of shape change can be adjusted based on the orientation direction (stretching direction). Adjustment of the amount of change in the shape of the liquid crystal polyurethane elastomer is, for example, the liquid crystal polyurethane elastomer has a larger stretching amount, that is, the larger the degree of orientation, the larger the deformation amount. The amount of deformation can be adjusted. As another example, the amount of deformation is reduced when there are many crosslinking points in the liquid crystal polyurethane elastomer, and the amount of deformation is increased when the number of crosslinking points is small, so that the amount of deformation is adjusted by adjusting the crosslinking agent. Can be adjusted. As another example, the amount of deformation is reduced when the composition is adjusted in a direction that inhibits the aggregation of mesogen, which is a source of liquid crystallinity, and the amount of deformation is increased when the composition is adjusted in a direction that induces aggregation. The amount of deformation can be adjusted by adjusting the aggregation of the mesogen.

前記熱伝導率可変材料に用いられる液晶エラストマーは、断熱性を向上させるために内部に空隙を有しても良い。空隙を有すると、予め定められた温度未満のときは熱伝導率が低く断熱性に優れ、予め定められた温度以上のときは、空隙を有さない熱伝導率可変材料よりも形状変化の度合いが大きくなり、熱伝導率が高くなる。すなわち、断熱性能と放熱性能を大きく切り替えることができるため好ましい。空隙率は、所望の断熱性能を有し、温度による形状変化によって熱伝導率可変材料の熱伝導率が変更できれば特に制限されない。空隙は、それぞれが独立していても良く、連続していても良い。熱伝導率可変材料の形状変化の容易性の観点から、独泡率は90%以下であることが好ましく、より好ましくは80%以下であり、さらに好ましくは60%以下であり、特に好ましくは50%以下である。密度は、所望の断熱性能及び放熱性能によって適宜設定することができる。例えば、前記液晶エラストマーを用いて、予め定められた温度以上のときに熱伝導率が高くなる熱伝導率可変材料を得るためには、密度は、0.9g/cm3以下であることが好ましい。また、熱伝導率の変化量を大きくするために、密度は、0.8g/cm3以下であることがより好ましく、さらに好ましくは0.6g/cm3以下であり、特に好ましくは0.4g/cm3以下である。一方、前記液晶エラストマーを用いて、予め定められた温度以上のときに熱伝導率が低くなる熱伝導率可変材料を得るためには、密度は、0.9g/cm3より大きいことが好ましく、より好ましくは0.95g/cm3以上である。 The liquid crystal elastomer used for the heat conductivity variable material may have a void inside to improve heat insulation. When having a gap, when the temperature is lower than a predetermined temperature, the heat conductivity is low and the heat insulating property is excellent, and when the temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, the degree of shape change is larger than that of the heat conductivity variable material having no gap. And the thermal conductivity increases. That is, it is preferable because the heat insulation performance and the heat radiation performance can be largely switched. The porosity is not particularly limited as long as it has a desired heat insulating performance and can change the thermal conductivity of the thermal conductivity variable material by a shape change due to temperature. The voids may be independent of each other or may be continuous. From the viewpoint of easiness of shape change of the thermal conductivity variable material, the closed cell rate is preferably 90% or less, more preferably 80% or less, further preferably 60% or less, and particularly preferably 50% or less. % Or less. The density can be appropriately set according to desired heat insulation performance and heat radiation performance. For example, the density is preferably 0.9 g / cm 3 or less in order to obtain a thermal conductivity variable material having a high thermal conductivity at a predetermined temperature or higher using the liquid crystal elastomer. . In order to increase the amount of change in thermal conductivity, the density is more preferably 0.8 g / cm 3 or less, further preferably 0.6 g / cm 3 or less, and particularly preferably 0.4 g / cm 3 or less. / Cm 3 or less. On the other hand, in order to obtain a heat conductivity variable material having a low heat conductivity at a temperature equal to or higher than a predetermined temperature using the liquid crystal elastomer, the density is preferably greater than 0.9 g / cm 3 , More preferably, it is 0.95 g / cm 3 or more.

<熱制御装置>
本実施形態の熱制御装置は、前記熱伝導率可変材料を有する。前記熱伝導率可変材料を用いた熱制御装置について、図面を参照しつつ説明する。図1は、前記熱伝導率可変材料を用いた熱制御装置1の構成を示す概略図である。
<Heat control device>
The thermal control device of the present embodiment has the thermal conductivity variable material. A heat control device using the variable thermal conductivity material will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a heat control device 1 using the heat conductivity variable material.

前記熱制御装置1は、少なくとも前記熱伝導率可変材料2を有する。   The thermal control device 1 has at least the thermal conductivity variable material 2.

熱伝導率可変材料2は、熱制御対象物3の周囲を覆うように設けられている。なお、図1では、熱伝導率可変材料2は、熱制御対象物3の四方を囲むように設けられているが、これには限定されず、熱制御対象物3の使用環境等によって適宜変更することは可能である。   The thermal conductivity variable material 2 is provided so as to cover the periphery of the thermal control target 3. In FIG. 1, the thermal conductivity variable material 2 is provided so as to surround four sides of the thermal control target 3, but is not limited thereto, and may be appropriately changed according to the use environment of the thermal control target 3. It is possible to do.

図2は、温度が高くなり、予め定められた温度以上になることによって熱伝導率可変材料2が変形し、厚みが小さくなった状態の一例を示す概略図である。熱伝導率可変材料2は、図1に示すような厚みが大きい状態では熱伝導率が低いため、高い断熱効果を有する。一方、図2に示すように、熱によって熱伝導率可変材料2の厚みが小さくなると熱伝導率が高くなるため、断熱効果を低減させることができる。また、温度が低くなり、予め定められた温度未満になると、熱伝導率可変材料2は、図1に示すような元の状態に戻る。本実施形態に係る熱制御装置1は、上記のような構成により、熱伝導率を調節し、断熱性と放熱性を切り替えることができるため、熱制御対象物3の熱を制御することができる。   FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a state in which the temperature is increased and becomes equal to or higher than a predetermined temperature, whereby the heat conductivity variable material 2 is deformed and the thickness is reduced. The heat conductivity variable material 2 has a high heat insulating effect because the heat conductivity is low when the thickness is large as shown in FIG. On the other hand, as shown in FIG. 2, when the thickness of the heat conductivity variable material 2 is reduced by heat, the heat conductivity increases, so that the heat insulating effect can be reduced. Further, when the temperature decreases and becomes lower than a predetermined temperature, the thermal conductivity variable material 2 returns to the original state as shown in FIG. The heat control device 1 according to the present embodiment can adjust the heat conductivity and switch between the heat insulation property and the heat dissipation property with the above-described configuration, so that the heat of the heat control target 3 can be controlled. .

以下に、実施例に基づいて本発明の熱伝導率可変材料を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。   Hereinafter, the variable thermal conductivity material of the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

<測定及び評価方法>
〔液晶性化合物の含有量の算出〕
ポリウレタンエラストマー中の液晶性化合物の含有量は下記式により算出した。
液晶性化合物の含有量(重量%)={(液晶性化合物の重量)/(ポリウレタンエラストマーの全原料成分の重量)}×100
<Measurement and evaluation method>
(Calculation of the content of the liquid crystal compound)
The content of the liquid crystal compound in the polyurethane elastomer was calculated by the following equation.
Content of liquid crystal compound (% by weight) = {(weight of liquid crystal compound) / (weight of all raw material components of polyurethane elastomer)} × 100

〔液晶性化合物及びポリウレタンエラストマーの液晶相から等方相への転移温度(Ti)の測定〕
Tiは、示差走査熱量分析器DSC(株式会社日立ハイテクサイエンス社製、商品名:X−DSC 7000)を用いて、20℃/分の条件で測定した。
[Measurement of transition temperature (Ti) of liquid crystal compound and polyurethane elastomer from liquid crystal phase to isotropic phase]
Ti was measured at 20 ° C./min using a differential scanning calorimeter DSC (trade name: X-DSC 7000, manufactured by Hitachi High-Tech Science Corporation).

〔液晶性の評価〕
液晶性化合物及びポリウレタンエラストマーの液晶性の有無は、偏光顕微鏡(ニコン社製、商品名:LV−100POL)及び示差走査熱量分析器DSC(株式会社日立ハイテクサイエンス社製、商品名:X−DSC 7000)を用いて、20℃/分の条件で評価した。
(Evaluation of liquid crystal properties)
The presence or absence of liquid crystallinity of the liquid crystal compound and the polyurethane elastomer is determined by a polarizing microscope (manufactured by Nikon Corporation, trade name: LV-100POL) and a differential scanning calorimeter DSC (manufactured by Hitachi High-Tech Science Corporation, trade name: X-DSC 7000) ) Was evaluated under the condition of 20 ° C./min.

〔熱伝導率可変材料の性能評価〕
熱伝導率可変材料の評価は、熱流計(江藤電気製:M55A,2300A)、ラバーヒーター(サミコン230,SBX3030K1S)を組み合わせた装置を用いて性能評価を行った。
1)熱伝導率
熱伝導率可変材料の熱伝導率は、当該熱伝導率可変材料の厚さ方向についてJISA 1412−2に従って熱流計法によって測定した。
2)厚み変化率
厚み変化率は、予め定められた温度未満のときの熱伝導率可変材料(縦100mm×横100mm×厚さ10mm)の厚みを100%とし、予め定められた温度以上のときの熱伝導率可変材料の厚みの変化の度合いを表す。厚み変化率は、以下の式により求めた。
厚み変化率(%)=(予め定められた温度以上のときの熱伝導率可変材料の厚み/予め定められた温度未満のときの熱伝導率可変材料の厚み)×100
3)熱伝導率変化率
熱伝導率変化率は、予め定められた温度未満のときの熱伝導率可変材料の熱伝導率を100%とし、予め定められた温度以上のときの熱伝導率可変材料の熱伝導率の変化の度合いを表す。数値が大きい方がより大きく熱伝導率が変化したことを意味する。熱伝導率変化率は、以下の式により求めた。
熱伝導率変化率(%)=(予め定められた温度以上のときの熱伝導率可変材料の熱伝導率/予め定められた温度未満のときの熱伝導率可変材料の熱伝導率)×100
[Performance evaluation of variable thermal conductivity materials]
The evaluation of the thermal conductivity variable material was performed using a device combining a heat flow meter (M55A, 2300A, manufactured by Eto Electric Co., Ltd.) and a rubber heater (Samicon 230, SBX3030K1S).
1) Thermal conductivity The thermal conductivity of the variable thermal conductivity material was measured in the thickness direction of the variable thermal conductivity material by a heat flow meter method according to JISA 1412-2.
2) Rate of change in thickness The rate of change in thickness is defined as 100% when the thickness of the heat conductivity variable material (100 mm long x 100 mm wide x 10 mm thick) at a temperature lower than a predetermined temperature is equal to or higher than a predetermined temperature. Represents the degree of change in the thickness of the variable thermal conductivity material. The thickness change rate was determined by the following equation.
Thickness change rate (%) = (Thickness of variable thermal conductivity material at or above predetermined temperature / thickness of variable thermal conductivity material at below predetermined temperature) × 100
3) Thermal conductivity change rate The thermal conductivity change rate is defined as 100% of the thermal conductivity of the thermal conductivity variable material when the temperature is lower than the predetermined temperature, and the thermal conductivity variable when the temperature is higher than the predetermined temperature. Indicates the degree of change in the thermal conductivity of the material. The larger the value, the more the thermal conductivity has changed. The rate of change in thermal conductivity was determined by the following equation.
Thermal conductivity change rate (%) = (thermal conductivity of variable thermal conductivity material at or above predetermined temperature / thermal conductivity of variable thermal conductivity material at or below predetermined temperature) × 100

〔密度の測定〕
作製した発泡液晶ポリウレタンエラストマーからスキン層を含まないように20×20×25mmのサンプルを切り出し、3辺の長さを測定して体積を算出した。また、サンプルの重さを測定した。そして、体積と重さの値から密度(g/cm)を算出した。
[Measurement of density]
A sample of 20 × 20 × 25 mm was cut out from the produced foamed liquid crystal polyurethane elastomer so as not to include a skin layer, and the length of three sides was measured to calculate the volume. Further, the weight of the sample was measured. Then, the density (g / cm 3 ) was calculated from the values of the volume and the weight.

〔独泡率の測定〕
作製した発泡液晶ポリウレタンエラストマーからスキン層を含まないように20×20×25mmのサンプルを切り出し、空気比較式比重計930型(ベックマン社製)を使用してサンプルの比重を測定した。独泡率は、測定で得たカウンター値と、サンプル容積値とに基づき、以下の式により算出した。
独泡率(%)=100×(カウンター値)/(サンプル容積値)
(Measurement of closed cell rate)
A sample having a size of 20 × 20 × 25 mm was cut out from the produced foamed liquid crystal polyurethane elastomer so as not to include a skin layer, and the specific gravity of the sample was measured using an air-comparison hydrometer 930 (manufactured by Beckman). The closed cell rate was calculated by the following formula based on the counter value obtained by the measurement and the sample volume value.
Closed cell rate (%) = 100 × (counter value) / (sample volume value)

<実施例1>
[液晶性化合物であるメソゲンジオールの合成]
反応容器にBH6(100g)、KOH3.8g、及びDMF600mlを入れて混合し、その後、プロピレンオキシドをBH6(1モル)に対して8当量添加し、加圧条件下で120℃で2時間反応させた。その後、シュウ酸3.0gを添加して付加反応を停止させ、吸引ろ過により塩を除去し、さらにDMFを減圧蒸留により除去して、目的物であるメソゲンジオール(構造異性体を含んでいてもよい)を得た。当該反応を下記化学式2に示す。
<Example 1>
[Synthesis of Mesogendiol as Liquid Crystalline Compound]
BH6 (100 g), 3.8 g of KOH, and 600 ml of DMF were put in a reaction vessel and mixed, and then 8 equivalents of propylene oxide were added to BH6 (1 mol), and reacted at 120 ° C. for 2 hours under pressure. Was. Thereafter, 3.0 g of oxalic acid was added to stop the addition reaction, the salt was removed by suction filtration, and DMF was further removed by distillation under reduced pressure to obtain the target mesogendiol (even if it contained structural isomers). Good). The reaction is shown in the following chemical formula 2.

Figure 0006626647

(式中、n=4である。)
Figure 0006626647

(Where n = 4)

〔ポリウレタンエラストマーの合成及び熱伝導率可変材料の作成〕
前記メソゲンジオール20g、ヘキサメチレンジイソシアネート4.2g、及びHDI系イソシアヌレート(住化バイエルウレタン株式会社製、スミジュールN3300)0.6g、シクロペンタン(東京化成工業社製、沸点49℃)0.2g、整泡剤B−8017(ゴールドシュミット社製)0.1gを40℃で混合して混合物を得た。その後、混合物を予め50℃に加温した金型内に流し入れ、50℃で30分反応硬化させて、半硬化状態のポリウレタンを得た。金型から脱型した後、20℃でポリウレタンを一軸方向に2倍伸長した。その後、ポリウレタンを2倍に伸長した状態を保ったまま、0℃で硬化するまで放置して厚み方向に形状変化する発泡液晶ポリウレタンエラストマーを得た。
[Synthesis of polyurethane elastomer and preparation of variable thermal conductivity material]
20 g of the mesogendiol, 4.2 g of hexamethylene diisocyanate, 0.6 g of HDI-based isocyanurate (Sumijur N3300, manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd.), and 0.2 g of cyclopentane (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., boiling point 49 ° C.) And 0.1 g of a foam stabilizer B-8017 (manufactured by Goldschmidt) at 40 ° C. to obtain a mixture. Thereafter, the mixture was poured into a mold heated to 50 ° C. in advance, and reaction-cured at 50 ° C. for 30 minutes to obtain a semi-cured polyurethane. After demolding from the mold, the polyurethane was uniaxially stretched twice at 20 ° C. Then, while maintaining the state where the polyurethane was stretched twice, it was left standing until it was cured at 0 ° C. to obtain a foamed liquid crystal polyurethane elastomer which changed its shape in the thickness direction.

<実施例2〜5>
表1に記載の原料及び配合を採用した以外は実施例1と同様の方法で発泡液晶ポリウレタンエラストマーを得た。表1中のHDIはヘキサメチレンジイソシアネートである。
<Examples 2 to 5>
A foamed liquid crystal polyurethane elastomer was obtained in the same manner as in Example 1 except that the raw materials and the composition shown in Table 1 were employed. HDI in Table 1 is hexamethylene diisocyanate.

配合及び評価結果を表1及び表2にそれぞれ示す。   The composition and evaluation results are shown in Tables 1 and 2, respectively.

Figure 0006626647
Figure 0006626647

Figure 0006626647
Figure 0006626647

以上、本発明を詳細に説明してきたが、上記の説明はあらゆる点において本発明の一例にすぎず、その範囲を限定しようとするものではない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことが可能である。   Although the present invention has been described in detail, the above description is merely an example of the present invention in every aspect, and is not intended to limit the scope thereof. Various modifications and variations can be made without departing from the scope of the invention.

本発明に係る熱伝導率可変材料は、熱制御装置及び熱制御方法に使用することができ、例えば、自動車に搭載された充電池の温度を調節する熱制御装置及び熱制御方法に好適に利用することができる。   The heat conductivity variable material according to the present invention can be used for a heat control device and a heat control method. For example, it is suitably used for a heat control device and a heat control method for adjusting the temperature of a rechargeable battery mounted on an automobile. can do.

1 熱制御装置
2 熱伝導率可変材料
3 熱制御対象物
1. Thermal control device 2. Thermal conductivity variable material 3. Thermal control object

Claims (4)

予め定められた温度以上のときに熱伝導率が変化する、熱伝導率可変材料であって、
前記熱伝導率可変材料は、活性水素基を有するメソゲン基含有化合物にアルキレンオキシド及び/又はスチレンオキシドを付加した液晶性化合物と、当該液晶性化合物の活性水素基と反応するイソシアネート化合物と反応物である液晶ポリウレタンエラストマーであり、
前記液晶ポリウレタンエラストマーは配向を持ち、予め定められた温度以上のときに当該配向の性質が変化する事により厚みが小さくなって熱伝導率が高くなる熱伝導率可変材料。
A heat conductivity variable material whose heat conductivity changes when the temperature is equal to or higher than a predetermined temperature,
The thermal conductivity variable material is a reaction product of a liquid crystalline compound by adding an alkylene oxide and / or styrene oxide to the mesogenic group-containing compound having an active hydrogen group, with an isocyanate compound that reacts with an active hydrogen group in the liquid crystalline compound an der Ru liquid crystal polyurethane elastomer,
A heat conductivity variable material in which the liquid crystal polyurethane elastomer has an orientation, and when the temperature is equal to or higher than a predetermined temperature, the property of the orientation changes so that the thickness is reduced and the thermal conductivity is increased.
内部に空隙を有する請求項1に記載の熱伝導率可変材料。   2. The heat conductivity variable material according to claim 1, having a void inside. 前記請求項1又は2に記載の熱伝導率可変材料を用いた熱制御装置。   A thermal control device using the thermal conductivity variable material according to claim 1. 予め定められた温度以上のときに配向の性質が変化する事により厚みが小さくなって熱伝導率が高くなる液晶ポリウレタンエラストマーの製造方法であって、A method for producing a liquid crystal polyurethane elastomer in which the thickness is reduced and the thermal conductivity is increased by changing the nature of the orientation when the temperature is higher than a predetermined temperature,
活性水素基を有するメソゲン基含有化合物にアルキレンオキシド及び/又はスチレンオキシドを付加した液晶性化合物と、前記液晶性化合物の活性水素基と反応するイソシアネート化合物とを含むポリウレタン原料組成物を加熱してウレタン化反応を行う工程、ウレタン化反応中に、前記液晶性化合物が液晶性を発現した状態で前記液晶性化合物のメソゲン基を一軸方向に配向させる工程、及び前記メソゲン基を一軸方向に配向させた状態でウレタン化反応物を硬化させる工程、を含む液晶ポリウレタンエラストマーの製造方法。A polyurethane raw material composition comprising a liquid crystal compound obtained by adding an alkylene oxide and / or styrene oxide to a mesogen group-containing compound having an active hydrogen group and an isocyanate compound which reacts with the active hydrogen group of the liquid crystal compound is heated to urethane. A step of performing a hydration reaction, a step of uniaxially orienting a mesogen group of the liquid crystal compound in a state where the liquid crystal compound exhibits liquid crystallinity, and a step of orienting the mesogen group in a uniaxial direction while the liquid crystal compound exhibits liquid crystallinity. Curing the urethanization reaction product in a state.
JP2015140699A 2014-09-05 2015-07-14 Variable thermal conductivity material, thermal control device using the variable thermal conductivity material, and thermal control method using the variable thermal conductivity material Active JP6626647B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014181608 2014-09-05
JP2014181608 2014-09-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016056352A JP2016056352A (en) 2016-04-21
JP6626647B2 true JP6626647B2 (en) 2019-12-25

Family

ID=55757682

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015140699A Active JP6626647B2 (en) 2014-09-05 2015-07-14 Variable thermal conductivity material, thermal control device using the variable thermal conductivity material, and thermal control method using the variable thermal conductivity material

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6626647B2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017014393A (en) * 2015-07-01 2017-01-19 東洋ゴム工業株式会社 Liquid crystal urethane compound, thermal responsive liquid crystal polyurethane elastomer and manufacturing method therefor
JP7068308B2 (en) * 2017-07-24 2022-05-16 三洋電機株式会社 Battery pack and its manufacturing method
US11958783B2 (en) 2017-09-22 2024-04-16 Sumitomo Chemical Company, Limited Composition, film, and method for producing film
DE102018102989C5 (en) * 2018-02-09 2024-10-10 Polytec Pt Gmbh Accumulator arrangement with a thermal contact and filling material
JP2020055961A (en) 2018-10-03 2020-04-09 信越化学工業株式会社 Resin sheet having controlled heat conductivity distribution, and method of manufacturing the same
KR102272714B1 (en) * 2019-08-23 2021-07-05 전북대학교 산학협력단 Liquid crystalline polyurethane for heat dissipating material and heat dissipating material comprising the same
DE102020114187A1 (en) * 2020-05-27 2021-12-02 Audi Aktiengesellschaft Battery module for battery and motor vehicle with battery and operating procedures
JP7559588B2 (en) 2021-02-02 2024-10-02 マツダ株式会社 Battery unit and control method thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013020106A1 (en) * 2011-08-03 2013-02-07 Anchor Science Llc Dynamic thermal interface material
JP6013220B2 (en) * 2013-02-18 2016-10-25 東洋ゴム工業株式会社 Thermal conductivity variable material, thermal control device using the thermal conductivity variable material, and thermal control method using the thermal conductivity variable material
JP6138523B2 (en) * 2013-03-07 2017-05-31 東洋ゴム工業株式会社 Liquid crystal polyurethane elastomer and method for producing the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016056352A (en) 2016-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6626647B2 (en) Variable thermal conductivity material, thermal control device using the variable thermal conductivity material, and thermal control method using the variable thermal conductivity material
JP6396130B2 (en) Liquid crystalline compound, thermoresponsive material and method for producing the same
US9850339B2 (en) Liquid crystalline polyurethane elastomer and method for producing same
JP6138523B2 (en) Liquid crystal polyurethane elastomer and method for producing the same
WO2017002681A1 (en) Liquid-crystal urethane compound, thermally responsive liquid-crystal polyurethane elastomer, and production method therefor
WO2017175473A1 (en) Liquid-crystalline elastomer precursor and liquid-crystalline elastomer
JP6473242B2 (en) Thermally responsive material, thermal responsive material manufacturing method, and thermal control device
JP6362973B2 (en) Thermal control device
AU2016376548B2 (en) Thermoresponsive material, and heat control device and fiber using thermoresponsive material
JP6200795B2 (en) Liquid crystal polyurethane elastomer and method for producing the same
JP6626643B2 (en) Thermally responsive thickness variable material, thermal control device using the thermally responsive thickness variable material, and thermal control method using the thermally responsive thickness variable material
JP6616596B2 (en) Thermal control device
CA2919162C (en) Isocyanate-epoxy-foam system
WO2017149640A1 (en) Liquid crystalline compound, thermally responsive material and method for producing same
JP6527793B2 (en) Temperature control device
JP6200796B2 (en) Liquid crystal polyurethane elastomer and method for producing the same
CN115558081A (en) Production process of MDI sponge
JP6757135B2 (en) Heat-responsive materials, and heat control devices and fibers using heat-responsive materials
JP6622082B2 (en) Thermally responsive material, and thermal control device and fiber using thermally responsive material

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180524

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190227

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190312

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190507

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190611

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190807

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190904

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191030

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191113

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191202

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6626647

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250