JP6859003B1 - カーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤および接着剤の調製方法 - Google Patents

カーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤および接着剤の調製方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6859003B1
JP6859003B1 JP2020186827A JP2020186827A JP6859003B1 JP 6859003 B1 JP6859003 B1 JP 6859003B1 JP 2020186827 A JP2020186827 A JP 2020186827A JP 2020186827 A JP2020186827 A JP 2020186827A JP 6859003 B1 JP6859003 B1 JP 6859003B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon nanotubes
hours
polyurethane coating
acid
light
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
JP2020186827A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021109957A (ja
Inventor
宝栄 段
宝栄 段
涵 于
涵 于
宇 谷
宇 谷
志海 唐
志海 唐
▲ち▼研 王
▲ち▼研 王
路路 古
路路 古
全杰 王
全杰 王
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.)
Yantai University
Original Assignee
Yantai University
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 Yantai University filed Critical Yantai University
Application granted granted Critical
Publication of JP6859003B1 publication Critical patent/JP6859003B1/ja
Publication of JP2021109957A publication Critical patent/JP2021109957A/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D175/00Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04Polyurethanes
    • C09D175/08Polyurethanes from polyethers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D175/00Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04Polyurethanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/60Additives non-macromolecular
    • C09D7/61Additives non-macromolecular inorganic
    • C09D7/62Additives non-macromolecular inorganic modified by treatment with other compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/60Additives non-macromolecular
    • C09D7/63Additives non-macromolecular organic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/65Additives macromolecular
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J11/00Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
    • C09J11/02Non-macromolecular additives
    • C09J11/04Non-macromolecular additives inorganic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J11/00Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
    • C09J11/02Non-macromolecular additives
    • C09J11/06Non-macromolecular additives organic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J11/00Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
    • C09J11/08Macromolecular additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J175/00Adhesives based on polyureas or polyurethanes; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J175/04Polyurethanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J175/00Adhesives based on polyureas or polyurethanes; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J175/04Polyurethanes
    • C09J175/08Polyurethanes from polyethers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/08Metals
    • C08K2003/0806Silver
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/38Boron-containing compounds
    • C08K2003/382Boron-containing compounds and nitrogen
    • C08K2003/385Binary compounds of nitrogen with boron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/011Nanostructured additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00Properties
    • C08L2201/02Flame or fire retardant/resistant
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00Properties
    • C08L2201/08Stabilised against heat, light or radiation or oxydation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

【課題】調製された水性ポリウレタンコーティング剤および接着剤が、より良好な安定性、耐光性、機械的特性および難燃性を有する、カーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤および接着剤の調製方法を提供する。【解決手段】成分A、イソシアナート、ジブチルスズジラウレートを質量比(2.5〜3.0):1:0.02で反応させ、0.1〜0.4倍の改質剤、0.25〜0.34倍のポリオール系鎖延長剤、0.02〜0.05倍のフィラーポリマー鎖および1.2倍の水を加え、反応を継続し、さらに0.01倍のメタクリル酸メチル、0.005倍の過硫酸アンモニウムおよび0.1倍の水を加え反応させ、さらに0.01倍のグリオキシムおよび0.005倍の3,4,5−トリメトキシ安息香酸を加え反応させ、カーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤および接着剤を得る。【選択図】なし

Description

本発明は、機能性高分子材料の分野に関し、特に、カーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤および接着剤の調製方法に関する。
MDIタイプのポリウレタン(MDI−PU)は、広く使用されている高分子材料であり、フォーム、エラストマー、ファイバー、接着剤およびコーティング剤等の分野で多くの用途がある。他のタイプのPUと比較して、その性能は優れており、価格が比較的低く、かつMDIの毒性が低く、PUを調製する過程で人体や環境に対する害が少ないで。ただし、分子構造にベンゼン環が存在するため、MDI−PUは日光の紫外線(UV)の作用下で劣化や分解を起こしやすくなり、材料の物理的および機械的特性が低下し、黄色く変色することがあり、屋外分野での用途に大きな影響を与える。また、MDIは世界の化学産業における中国の支配的な分野であり、MDIの黄変の問題はポリウレタンコーティング剤や接着剤をMDIに応用する場合に困難であったため、MDI−PUの耐紫外線性を向上させることは、MDI産業とPU産業の継続的な発展を促進するために解決すべき課題となっている。
非特許文献1では、多種の有機劣化防止用助剤と無機ナノ亜鉛酸化物を使用してMDI−PUをブレンド改質し、色差、機械的特性試験、光減量試験、減衰全反射フーリエ変換赤外分光法(ATR−FT−IR)、熱分析(DSC)などの試験、特性評価方法を用い、人工加速劣化試験によりその紫外線劣化防止能力を評価した後、最良の改質スキームを得ている。3つのカテゴリ(紫外線吸収剤、光安定剤、抗酸化剤)の5種の劣化防止助剤(UV−531、UV−P、HS−770、HS−944、Irganox1010)を使用して、MDI−PUを複合化・改質した。結果は、劣化防止剤HS−770+UV−Pを組み合わせて使用すると、MDI−PUの光分解反応と架橋反応を効果的に抑制でき、材料の色安定性と機械的特性の保持率を向上させ、光分解生成物を減少させ、ガラス転移温度(Tg)の変化レベルを低下できることを示している。使用量が1.5%の場合、PUフィルムに強い劣化防止効果があるだけでなく、材料に高い機械的特性と機械的特性の保持率を維持させることができる。該調製法では、ナノ材料で紫外線を分散・吸収するため、ポリウレタン中でナノ材料が凝集し安定性が低下し、同時にナノ材料を添加するとポリウレタンフィルムの機械的特性が低下してしまう。
非特許文献2では、まずポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG、分子量1000)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジメチロールプロピオン酸(DMPA)を主原料として、2−[(2−アミノエチル)アミノ]エタンスルホン酸ナトリウム(A95)およびヒドラジン一水和物を後期鎖延長剤として使用して、水性ポリウレタン防眩性樹脂を調製し、WPU防眩性樹脂のプレポリマーの合成工程に対するWPU調製の反応温度と時間の影響を検討し、プレ重合反応は、まず60℃で1時間、次に80℃で2時間反応させた後、50℃で15分中和し、最後に35℃以下で30分乳化することを決定した。FTIRはWPUプレポリマーとフィルムの構造を分析し、TGは一連のフィルムの耐熱性を特性評価し、SEM特性評価はコーティングの表面にナノスケールのミクロスフェアが形成されていることを証明した。このミクロスフェア構造により、コーティングは低い光沢度と高い光透過性能の特徴を兼ね備え、またWPUの防眩性と耐水性に対するDMPAとA95の使用量の影響も研究した。その結果、DMPAの使用量が2.6〜3.0%、A95の使用量が48〜58%の範囲の場合、コーティングは防眩の要件を満たしているが、吸水率は60%に達し、耐水性が劣っていることを示している。次に、「コアシェル型」アクリル酸エステル改質の水性ポリウレタン防眩性樹脂を研究した。FTIR分析は、WPUAエマルションの調製に首尾よく成功したことを示し、TEMは、コアポリウレタンのシェルとしてアクリル酸エステルを使用した「コアシェル型」ミクロスフェア構造が形成されたことを証明した。単一因子分析法を用いて、フィルムの表面形態および防眩性に対するR値、DMPA使用量、HEA/NCOおよびMMA使用量の影響を検討した。IPDIの使用は、優れた耐黄変性を有し、コアシェル型アクリル酸エステル樹脂による改質工程が複雑で、イソシアナートの中で最も黄変するMDIはこの方法では研究されていなかった。また、アクリル酸エステル樹脂の調製は複雑で製造コストも高いため、この技術を最適化する必要がある。
中国特許出願第201510699445.8号 中国特許出願第201410263358.3号 中国特許出願第201910643179.5号
牟宗波氏(修士論文、題名「MDIポリウレタンの耐光性の向上に関する研究」陝西科技大学、2013年) 朱嘉▲ち▼ら(修士論文、題名「新しい水性ポリウレタン防眩性樹脂の調製と応用」、華南理工大学、2018年) 王芳、党高潮、王麗琴のいくつかの有機文物保護ポリマーコーティング剤の光分解[J]、西北大学学報,、2005、35(5):56〜58) GB/T5455−1997《繊維製品の燃焼性試験の垂直取付け方法》
したがって、本発明は、調製された水性ポリウレタンコーティング剤および接着剤が、より良好な安定性、耐光性、機械的特性および難燃性を有するカーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤および接着剤の調製方法を提供することを、技術的課題とするものである。
本発明では、上記の目的を達成するために、次の技術的手段を採用する。
カーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤および接着剤の調製方法であって、以下の工程(1)〜(3)を含むことを特徴とする。
(1)室温で質量比が1:(2〜5):(1〜3):(1.0〜1.3)のカップリング剤、脱イオン水、タンニン酸、窒化ホウ素ナノシートを混合し、30〜40分間加水分解して、加水分解物Aを得る。得られた加水分解物Aを80〜90℃の高速ミキサーに加え、30〜40分間混合を継続し、冷却して取り出し、真空乾燥して、改質用熱伝導性フィラーを得る改質用熱伝導性フィラーの調製工程。
(2)ポリマーポリオールと改質用熱伝導性フィラーを質量比(2〜3):1で最初に超音波により1〜2.5時間分散させ、次に100〜110℃で1〜2時間、減圧下で脱水して、成分Aを得る成分Aの調製工程。
(3)50〜70℃で成分A、イソシアナート、ジブチルスズジラウレートを質量比(2.5〜3.0):1:0.02で60〜80r/minの回転数で60〜90分間反応させ、次に75〜85℃に昇温し1〜3時間反応を継続し、0.1〜0.4倍の改質剤、0.25〜0.34倍のポリオール系鎖延長剤、0.02〜0.05倍のフィラーポリマー鎖および1.2倍の水を加え、80〜90℃で1〜2時間反応を継続し、さらに0.01倍のメタクリル酸メチル、0.005倍の過硫酸アンモニウムおよび0.1倍の水を加え、70〜80℃で1〜2時間反応させ、さらに0.01倍のグリオキシムおよび0.005倍の3,4,5−トリメトキシ安息香酸を加え、70〜80℃で1〜2時間反応させ、カーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤および接着剤を得るカーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤および接着剤の調製工程。
加えられた改質剤、ポリオール系鎖延長剤、水、メタクリル酸メチル、過硫酸アンモニウム、フィラーポリマー鎖の倍数は、いずれもイソシアナートの質量を基準とし、加えられたグリオキシムおよび3,4,5−トリメトキシ安息香酸の倍数はいずれもメタクリル酸メチルの質量を基準とする。
前記改質剤の調製方法として、0.1gのヒドロキシ化したカーボンナノチューブ、25〜35gのポリビニルアルコール、4g〜22gのカテキンを70〜80gの水に加え、60〜70℃で1〜2時間撹拌して反応させ、次に5gのアセトンを加え、40〜50℃で1〜2時間撹拌して反応させ、噴霧乾燥させることで、改質剤を得る。
前記ヒドロキシ化したカーボンナノチューブの調製方法は、以下のとおりである。
1.1〜1.5gのカーボンナノチューブと320〜350mLの混酸(濃硫酸と濃硝酸の体積比は3:1)を500mLフラスコに取り、反応温度は75〜95℃で、超音波出力200W、超音波周波数40KHzの超音波洗浄器内で2〜5時間凝縮・還流する。その後、ビーカーに移し、250gの脱イオン水で希釈し、直径0.2μmの微孔性膜で吸引ろ過し、中性になるまで脱イオン水で繰り返し洗浄する。吸引ろ過後のカーボンナノチューブを105℃で乾燥させ、粉末状に粉砕してヒドロキシ化したカーボンナノチューブを得る。前記カーボンナノチューブは、化学蒸着法によって生成された直径2nm、チューブの長さ100μm、純度99.5wt%、アモルファスカーボン不純物<5%、アッシュ不純物<3wt%、比表面積700m/gの単層カーボンナノチューブである。
前記フィラーポリマー鎖の調製は、以下の工程(1)〜(4)を含む:
(1)9〜12gのナノシリコンカーバイドを105℃で真空乾燥させ、ナノシリコンカーバイドを30gのN、N−ジメチルホルムアミドに分散させ、30〜50℃で10〜30分間超音波分散させて溶液Aを得る工程、
(2)12〜22gのジフェニルメタンジイソシアネートと12〜22gのポリ乳酸を42gのN、N−ジメチルホルムアミドに溶解して、溶液Bを得る工程、
(3)ナノシルバーと1,5−ナフタレンジスルホン酸を1:20:50−60の比率で50〜60℃で1〜2時間撹拌して溶液Cを得る工程(前記ナノシルバーの重量はナノシリコンカーバイド重量の1/100)、
(4)溶液Bを溶液Aに滴下し、次に溶液Cを溶液Aに加え、50〜70℃で2〜3時間撹拌して反応させ、フィラーポリマー鎖を得る工程。
前記カップリング剤は、3−アミノプロピルトリエトキシシランとモノアルコキシチタネートカップリング剤の1種または2種である。
前記ポリマーポリオールは、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリカーボネートジオールのいずれかである。
前記ポリオール系鎖延長剤は、ジヒドロキシメチル酪酸、ジメチロールプロピオン酸のいずれかである。
前記イソシアナートは、MDI型イソシアナートである。
従来技術と比較して、本発明は以下の有利な効果を有する。
(1)本発明は、ポリマーポリオールおよびイソシアナートを使用して重合反応を起こしてポリウレタンを生成し、その後、ポリビニルアルコールおよびカテキンによってポリウレタンを改質する。カテキンの表面のフェノール性ヒドロキシ基とポリビニルアルコール主鎖中のヒドロキシ基が水素結合を形成することで、最初の物理的架橋ネットワークを形成し、ポリビニルアルコールセグメントのヒドロキシ基は水素結合の作用により微結晶領域を形成し、2番目の物理的架橋ネットワークを形成する。カテキンとポリビニルアルコールとの間の架橋ネットワークとポリウレタンは同時に互いに絡み合って3番目の物理的架橋ネットワークを形成する。これに基づいて調製されたポリウレタンコーティング剤と感圧接着剤は、より優れた安定性およびより高い引張強度、靭性、耐引裂性を有し、同時にヒドロキシ化したカーボンナノ、ポリビニルアルコール、カテキンが水素結合を形成し、ポリウレタンの機械的特性と難燃性を向上させる。
(2)本発明のフィラーポリマー鎖は、ジフェニルメタンジイソシアネートおよびナノシリコン窒化物で調製される。ジフェニルメタンジイソシアネートを高い熱伝導性を有するナノシリコン窒化物で充填することにより、すなわち、可撓性構造を有するジフェニルメタンジイソシアネートでナノシリコンカーバイドを直列に接続することにより、ジフェニルメタンジイソシアネートの熱伝導性が向上するだけでなく、含有量が少ないシリコンカーバイドをジフェニルメタンジイソシアネート中に充填し、連続的な熱伝導経路を形成する。フィラーポリマー鎖の導入は、熱伝導性を効果的に改善し、熱伝導性フィラーの添加量を減らすだけでなく、その機械的特性をよりよく保持することもできる。ポリ乳酸はフィラーの通気性を高めることで、ポリウレタン表面の通気性を高め、ポリウレタン表面の細孔からの熱放散を容易にし、ポリウレタンが光を吸収した後の色の変化を減らす。ナノシルバーは1,5-ナフタレンジスルホン酸の改質下でガスを放出して完全燃焼させることができ、煙の濃度を低下できる。
(3)本発明は、機械的特性および熱伝導性に優れた炭素ベースの材料を充填することにより、接着剤の熱伝導性を効果的に高める。充填型熱伝導性ポリベース接着剤の熱伝導メカニズムは、以下のとおりである。接着剤内部の熱が熱伝導性フィラー間、熱伝導性フィラーとポリウレタンとの間の相互接触、および熱伝導性フィラーとポリウレタンとの間の相互作用によって実現される。熱伝導性が悪いポリウレタンマトリックスに熱伝導性フィラーを充填した後、互いに接触する熱伝導性フィラーおよび熱伝導性フィラーとポリウレタンマトリックスとの間の相互作用により、接着剤の内部に熱伝導ネットワーク構造が形成される。これは熱伝導ネットワークチェーンと呼ばれる。熱は熱伝導ネットワークチェーンから効果的に伝達される。
(4)熱伝導性フィラー自体は、粒子が小さく、比表面積が大きいため、ポリウレタン充填工程で凝集しやすい。そこで本発明では、カップリング剤を用いて熱伝導性フィラーを処理し、凝集した熱伝導性フィラーにより接着剤の使用特性に影響を与えるのを回避する。同時に、本発明のポリウレタンとカテチンおよびポリビニルアルコールとの間は、複数の物理的架橋ネットワークおよびフィラーポリマー鎖を形成するため、熱伝導性フィラーがネットワーク構造に充填され、熱伝導性フィラーを均一に分布できるだけではなく、ポリウレタンの機械的特性を十分に維持できる。
(5)本発明により調製されたポリウレタンコーティング剤および接着剤は、熱伝導性フィラーを用いて太陽の直射日光による熱を分散させ、ポリウレタンの表面粗さを増加させてグレアを低減するが、光散乱効果の増加は常に光透過性を伴い、表面粗さを増加するとポリウレタンフィルムの表面平滑性を低下させるため、メタクリル酸メチルのポリマーを用いてポリウレタンの粗い空隙を埋める。同時に、メタクリル酸ポリメチルフィルムの光透過性はポリウレタンの乱反射に影響を与えず、グリオキシムと3,4,5−トリメトキシ安息香酸を用いてポリウレタンの粗い空隙へのポリメチルメタクリレートの充填を促進する。
以下、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
(1)改質用熱伝導性フィラーの調製:室温で質量比が1:2:1:1の3−アミノプロピルトリエトキシシラン、脱イオン水、タンニン酸、窒化ホウ素ナノシートを混合し、30分間加水分解して、加水分解物Aを得た。得られた加水分解物Aを80℃の高速ミキサーに加え、30分間混合を継続し、冷却して取り出し、真空乾燥して、改質用熱伝導性フィラーを得た。
(2)成分Aの調製:ポリテトラメチレンエーテルグリコールと改質用熱伝導性フィラーを質量比2:1で最初に超音波により1時間分散させ、次に100℃で1時間、減圧下で脱水して、成分Aを得た。
(3)カーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤および接着剤の調製:50℃で成分A、MDI型イソシアナート、ジブチルスズジラウレートを質量比2.5:1:0.02で60r/minの回転数で60分間反応させ、次に75℃に昇温し1時間反応を継続し、0.1倍の改質剤、0.25倍のジヒドロキシメチル酪酸、0.02倍のフィラーポリマー鎖および1.2倍の水を加え、80℃で1時間反応を継続し、さらに0.01倍のメタクリル酸メチル、0.005倍の過硫酸アンモニウムおよび0.1倍の水を加え、70℃で1時間反応させ、さらに0.01倍のグリオキシムおよび0.005倍の3,4,5−トリメトキシ安息香酸を加え、70℃で1時間反応させ、カーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤および接着剤を得た。前記メタクリル酸メチル、改質剤、ジメチル酪酸剤ポリオール系鎖延長剤(以下同じ)、過硫酸アンモニウム、フィラーポリマー鎖、水の倍数は、イソシアナートの質量を基準とし、グリオキシムおよび3,4,5−トリメトキシ安息香酸の倍数はいずれもメタクリル酸メチルの質量を基準とした。
前記改質剤の調製方法として、0.1gのヒドロキシ化したカーボンナノチューブ、25gのポリビニルアルコール、4gのカテキンを70gの水に加え、60℃で1時間撹拌して反応させ、次に5gのアセトンを加え、40℃で1時間撹拌して反応させ、噴霧乾燥させることで、改質剤を得た。
前記ヒドロキシ化したカーボンナノチューブの調製方法は、以下のとおりである。
1.1gのカーボンナノチューブと320mLの混酸(濃硫酸と濃硝酸の体積比は3:1)を500mLフラスコに取り、反応温度は75℃で、超音波出力200W、超音波周波数40KHzの超音波洗浄器内で2時間凝縮・還流した。その後、ビーカーに移し、250gの脱イオン水で希釈し、直径0.2μmの微孔性膜で吸引ろ過し、中性になるまで脱イオン水で繰り返し洗浄した。吸引ろ過後のカーボンナノチューブを105℃で乾燥させ、粉末状に粉砕してヒドロキシ化したカーボンナノチューブを得た。前記カーボンナノチューブは、化学蒸着法によって生成された直径2nm、チューブの長さ100μm、純度99.5wt%、アモルファスカーボン不純物<5%、アッシュ不純物<3wt%、比表面積700m/gの単層カーボンナノチューブであった。
前記フィラーポリマー鎖の調製は、以下の工程(1)〜(4)を含む:
(1)9gのナノシリコンカーバイドを105℃で真空乾燥させ、ナノシリコンカーバイドを30gのN、N−ジメチルホルムアミドに分散させ、30℃で10分間超音波分散させて溶液Aを得る工程、
(2)12gのジフェニルメタンジイソシアネートと12gのポリ乳酸を42gのN、N−ジメチルホルムアミドに溶解して、溶液Bを得る工程、
(3)ナノシルバーと1,5−ナフタレンジスルホン酸を1:20:50の比率で50℃で1時間撹拌して溶液Cを得る工程(前記ナノシルバーの重量はナノシリコンカーバイド重量の1/100)、
(4)溶液Bを溶液Aに滴下し、次に溶液Cを溶液Aに加え、50℃で2時間撹拌して反応させ、フィラーポリマー鎖を得る工程。
(1)改質用熱伝導性フィラーの調製:室温で質量比が1:5:3:1.3のモノアルコキシチタネートカップリング剤(モノアルコキシ脂肪酸チタン酸エステルカップリング剤、南京全希化工有限会社製)、脱イオン水、タンニン酸、窒化ホウ素ナノシートを混合し、40分間加水分解して、加水分解物Aを得た。得られた加水分解物Aを90℃の高速ミキサーに加え、40分間混合を継続し、冷却して取り出し、真空乾燥して、改質用熱伝導性フィラーを得た。
(2)成分Aの調製:ポリカーボネートジオールと改質用熱伝導性フィラーを質量比3:1で最初に超音波により2.5時間分散させ、次に110℃で2時間、減圧下で脱水して、成分Aを得た。
(3)カーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤および接着剤の調製:70℃で成分A、MDI型イソシアナート、ジブチルスズジラウレートを質量比3.0:1:0.02で80r/minの回転数で90分間反応させ、次に85℃に昇温し3時間反応を継続し、0.4倍の改質剤、0.34倍のジメチロールプロピオン酸、0.05倍のフィラーポリマー鎖および1.2倍の水を加え、90℃で2時間反応を継続し、さらに0.01倍のメタクリル酸メチル、0.005倍の過硫酸アンモニウムおよび0.1倍の水を加え、80℃で2時間反応させ、さらに0.01倍のグリオキシムおよび0.005倍の3,4,5−トリメトキシ安息香酸を加え、80℃で2時間反応させ、カーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤および接着剤を得た。前記メタクリル酸メチル、改質剤、ポリオール系鎖延長剤、過硫酸アンモニウム、フィラーポリマー鎖、水の倍数は、イソシアナートの質量を基準とし、グリオキシムおよび3,4,5−トリメトキシ安息香酸の倍数はいずれもメタクリル酸メチルの質量を基準とした。
前記改質剤の調製方法として、0.1gのヒドロキシ化したカーボンナノチューブ、35gのポリビニルアルコール、22gのカテキンを80gの水に加え、70℃で2時間撹拌して反応させ、次に5gのアセトンを加え、50℃で2時間撹拌して反応させ、噴霧乾燥させることで、改質剤を得た。
前記ヒドロキシ化したカーボンナノチューブの調製方法は、以下のとおりである。
1.5gのカーボンナノチューブと350mLの混酸(濃硫酸と濃硝酸の体積比は3:1)を500mLフラスコに取り、反応温度は95℃で、超音波出力200W、超音波周波数40KHzの超音波洗浄器内で5時間凝縮・還流した。その後、ビーカーに移し、250gの脱イオン水で希釈し、直径0.2μmの微孔性膜で吸引ろ過し、中性になるまで脱イオン水で繰り返し洗浄した。吸引ろ過後のカーボンナノチューブを105℃で乾燥させ、粉末状に粉砕してヒドロキシ化したカーボンナノチューブを得た。前記カーボンナノチューブは、化学蒸着法によって生成された直径2nm、チューブの長さ100μm、純度99.5wt%、アモルファスカーボン不純物<5%、アッシュ不純物<3wt%、比表面積700m/gの単層カーボンナノチューブであった。
前記フィラーポリマー鎖の調製は、以下の工程(1)〜(4)を含む:
(1)12gのナノシリコンカーバイドを105℃で真空乾燥させ、ナノシリコンカーバイドを30gのN、N−ジメチルホルムアミドに分散させ、50℃で30分間超音波分散させて溶液Aを得る工程、
(2)22gのジフェニルメタンジイソシアネートと22gのポリ乳酸を42gのN、N−ジメチルホルムアミドに溶解して、溶液Bを得る工程、
(3)ナノシルバーと1,5−ナフタレンジスルホン酸を1:20:60の比率で60℃で2時間撹拌して溶液Cを得る工程(前記ナノシルバーの重量はナノシリコンカーバイド重量の1/100)、
(4)溶液Bを溶液Aに滴下し、次に溶液Cを溶液Aに加え、70℃で3時間撹拌して反応させ、フィラーポリマー鎖を得る工程。
(1)改質用熱伝導性フィラーの調製:室温で質量比が1:3.5:2:1.15の3−アミノプロピルトリエトキシシラン、脱イオン水、タンニン酸、窒化ホウ素ナノシートを混合し、35分間加水分解して、加水分解物Aを得た。得られた加水分解物Aを85℃の高速ミキサーに加え、35分間混合を継続し、冷却して取り出し、真空乾燥して、改質用熱伝導性フィラーを得た。
(2)成分Aの調製:ポリテトラメチレンエーテルグリコールと改質用熱伝導性フィラーを質量比2.5:1で最初に超音波により1.5時間分散させ、次に105℃で1.5時間、減圧下で脱水して、成分Aを得た。
(3)カーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤および接着剤の調製:60℃で成分A、MDI型イソシアナート、ジブチルスズジラウレートを質量比2.75:1:0.02で70r/minの回転数で75分間反応させ、次に80℃に昇温し2時間反応を継続し、0.25倍の改質剤、0.3倍のジヒドロキシメチル酪酸、0.035倍のフィラーポリマー鎖および1.2倍の水を加え、85℃で1.5時間反応を継続し、さらに0.01倍のメタクリル酸メチル、0.005倍の過硫酸アンモニウムおよび0.1倍の水を加え、75℃で1.5時間反応させ、さらに0.01倍のグリオキシムおよび0.005倍の3,4,5−トリメトキシ安息香酸を加え、75℃で1.5時間反応させ、カーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤および接着剤を得た。前記メタクリル酸メチル、改質剤、ポリオール系鎖延長剤、フィラーポリマー鎖、過硫酸アンモニウム、水の倍数は、イソシアナートの質量を基準とし、グリオキシムおよび3,4,5−トリメトキシ安息香酸の倍数はいずれもメタクリル酸メチルの質量を基準とした。
前記改質剤の調製方法として、0.1gのヒドロキシ化したカーボンナノチューブ、30gのポリビニルアルコール、13gのカテキンを75gの水に加え、65℃で1.5時間撹拌して反応させ、次に5gのアセトンを加え、45℃で1.5時間撹拌して反応させ、噴霧乾燥させることで、改質剤を得た。
前記ヒドロキシ化したカーボンナノチューブの調製方法は、以下のとおりである。
1.3gのカーボンナノチューブと335mLの混酸(濃硫酸と濃硝酸の体積比は3:1)を500mLフラスコに取り、反応温度は85℃で、超音波出力200W、超音波周波数40KHzの超音波洗浄器内で3.5時間凝縮・還流した。その後、ビーカーに移し、250gの脱イオン水で希釈し、直径0.2μmの微孔性膜で吸引ろ過し、中性になるまで脱イオン水で繰り返し洗浄した。吸引ろ過後のカーボンナノチューブを105℃で乾燥させ、粉末状に粉砕してヒドロキシ化したカーボンナノチューブを得た。前記カーボンナノチューブは、化学蒸着法によって生成された直径2nm、チューブの長さ100μm、純度99.5wt%、アモルファスカーボン不純物<5%、アッシュ不純物<3wt%、比表面積700m/gの単層カーボンナノチューブであった。
前記フィラーポリマー鎖の調製は、以下の工程(1)〜(4)を含む:
(1)10.5gのナノシリコンカーバイドを105℃で真空乾燥させ、ナノシリコンカーバイドを30gのN、N−ジメチルホルムアミドに分散させ、40℃で20分間超音波分散させて溶液Aを得る工程、
(2)17gのジフェニルメタンジイソシアネートと17gのポリ乳酸を42gのN、N−ジメチルホルムアミドに溶解して、溶液Bを得る工程、
(3)ナノシルバーと1,5−ナフタレンジスルホン酸を1:20:55の比率で55℃で1.5時間撹拌して溶液Cを得る工程(前記ナノシルバーの重量はナノシリコンカーバイド重量の1/100)、
(4)溶液Bを溶液Aに滴下し、次に溶液Cを溶液Aに加え、60℃で2.5時間撹拌して反応させ、フィラーポリマー鎖を得る工程。
(1)改質用熱伝導性フィラーの調製:室温で質量比が1:3.5:2:1.15のモノアルコキシチタネートカップリング剤(モノアルコキシ脂肪酸チタン酸エステルカップリング剤、南京全希化工有限会社製)、脱イオン水、タンニン酸、窒化ホウ素ナノシートを混合し、30分間加水分解して、加水分解物Aを得た。得られた加水分解物Aを90℃の高速ミキサーに加え、40分間混合を継続し、冷却して取り出し、真空乾燥して、改質用熱伝導性フィラーを得た。
(2)成分Aの調製:ポリカーボネートジオールと改質用熱伝導性フィラーを質量比2.2:1で最初に超音波により1時間分散させ、次に110℃で2時間、減圧下で脱水して、成分Aを得た。
(3)カーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤および接着剤の調製:55℃で成分A、MDI型イソシアナート、ジブチルスズジラウレートを質量比2.8:1:0.02で80r/minの回転数で90分間反応させ、次に85℃に昇温し1.5時間反応を継続し、0.3倍の改質剤、0.25倍のジメチロールプロピオン酸、0.02倍のフィラーポリマー鎖および1.2倍の水を加え、90℃で2時間反応を継続し、さらに0.01倍のメタクリル酸メチル、0.005倍の過硫酸アンモニウムおよび0.1倍の水を加え、80℃で2時間反応させ、さらに0.01倍のグリオキシムおよび0.005倍の3,4,5−トリメトキシ安息香酸を加え、80℃で2時間反応させ、カーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤および接着剤を得た。前記メタクリル酸メチル、改質剤、ポリオール系鎖延長剤、フィラーポリマー鎖、過硫酸アンモニウム、水の倍数は、イソシアナートの質量を基準とし、グリオキシムおよび3,4,5−トリメトキシ安息香酸の倍数はいずれもメタクリル酸メチルの質量を基準とした。
前記改質剤の調製方法として、0.1gのヒドロキシ化したカーボンナノチューブ、30gのポリビニルアルコール、10gのカテキンを70gの水に加え、70℃で2時間撹拌して反応させ、次に5gのアセトンを加え、50℃で2時間撹拌して反応させ、噴霧乾燥させることで、改質剤を得た。
前記ヒドロキシ化したカーボンナノチューブの調製方法は、以下のとおりである。
1.2gのカーボンナノチューブと320mLの混酸(濃硫酸と濃硝酸の体積比は3:1)を500mLフラスコに取り、反応温度は80℃で、超音波出力200W、超音波周波数40KHzの超音波洗浄器内で3時間凝縮・還流した。その後、ビーカーに移し、250gの脱イオン水で希釈し、直径0.2μmの微孔性膜で吸引ろ過し、中性になるまで脱イオン水で繰り返し洗浄した。吸引ろ過後のカーボンナノチューブを105℃で乾燥させ、粉末状に粉砕してヒドロキシ化したカーボンナノチューブを得た。前記カーボンナノチューブは、化学蒸着法によって生成された直径2nm、チューブの長さ100μm、純度99.5wt%、アモルファスカーボン不純物<5%、アッシュ不純物<3wt%、比表面積700m/gの単層カーボンナノチューブであった。
前記フィラーポリマー鎖の調製は、以下の工程(1)〜(4)を含む:
(1)10gのナノシリコンカーバイドを105℃で真空乾燥させ、ナノシリコンカーバイドを30gのN、N−ジメチルホルムアミドに分散させ、35℃で20分間超音波分散させて溶液Aを得る工程、
(2)14gのジフェニルメタンジイソシアネートと10gのポリ乳酸を42gのN、N−ジメチルホルムアミドに溶解して、溶液Bを得る工程、
(3)ナノシルバーと1,5−ナフタレンジスルホン酸を1:20:55の比率で55℃で2時間撹拌して溶液Cを得る工程(前記ナノシルバーの重量はナノシリコンカーバイド重量の1/100)、
(4)溶液Bを溶液Aに滴下し、次に溶液Cを溶液Aに加え、70℃で3時間撹拌して反応させ、フィラーポリマー鎖を得る工程。
(1)改質用熱伝導性フィラーの調製:室温で質量比が1:3:3:1.3の3−アミノプロピルトリエトキシシラン、脱イオン水、タンニン酸、窒化ホウ素ナノシートを混合し、40分間加水分解して、加水分解物Aを得た。得られた加水分解物Aを90℃の高速ミキサーに加え、40分間混合を継続し、冷却して取り出し、真空乾燥して、改質用熱伝導性フィラーを得た。
(2)成分Aの調製:ポリカーボネートジオールと改質用熱伝導性フィラーを質量比2.5:1で最初に超音波により1時間分散させ、次に100℃で1時間、減圧下で脱水して、成分Aを得た。
(3)カーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤および接着剤の調製:60℃で成分A、MDI型イソシアナート、ジブチルスズジラウレートを質量比2.8:1:0.02で70r/minの回転数で70分間反応させ、次に80℃に昇温し2時間反応を継続し、0.2倍の改質剤、0.25倍のジヒドロキシメチル酪酸、0.02倍のフィラーポリマー鎖および1.2倍の水を加え、80℃で1時間反応を継続し、さらにメ0.01倍のタクリル酸メチル、0.005倍の過硫酸アンモニウムおよび0.1倍の水を加え、70℃で1時間反応させ、さらに0.01倍のグリオキシムおよび0.005倍の3,4,5−トリメトキシ安息香酸を加え、80℃で2時間反応させ、カーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤および接着剤を得た。前記メタクリル酸メチル、改質剤、ポリオール系鎖延長剤、フィラーポリマー鎖、過硫酸アンモニウム、水の倍数は、イソシアナートの質量を基準とし、グリオキシムおよび3,4,5−トリメトキシ安息香酸の倍数はいずれもメタクリル酸メチルの質量を基準とした。
前記改質剤の調製方法として、0.1gのヒドロキシ化したカーボンナノチューブ、25gのポリビニルアルコール、22gのカテキンを80gの水に加え、60℃で1時間撹拌して反応させ、次に5gのアセトンを加え、40℃で1時間撹拌して反応させ、噴霧乾燥させることで、改質剤を得た。
前記ヒドロキシ化したカーボンナノチューブの調製方法は、以下のとおりである。
1.2gのカーボンナノチューブと320mLの混酸(濃硫酸と濃硝酸の体積比は3:1)を500mLフラスコに取り、反応温度は75℃で、超音波出力200W、超音波周波数40KHzの超音波洗浄器内で5時間凝縮・還流した。その後、ビーカーに移し、250gの脱イオン水で希釈し、直径0.2μmの微孔性膜で吸引ろ過し、中性になるまで脱イオン水で繰り返し洗浄した。吸引ろ過後のカーボンナノチューブを105℃で乾燥させ、粉末状に粉砕してヒドロキシ化したカーボンナノチューブを得た。前記カーボンナノチューブは、化学蒸着法によって生成された直径2nm、チューブの長さ100μm、純度99.5wt%、アモルファスカーボン不純物<5%、アッシュ不純物<3wt%、比表面積700m/gの単層カーボンナノチューブであった。
前記フィラーポリマー鎖の調製は、以下の工程(1)〜(4)を含む:
(1)10gのナノシリコンカーバイドを105℃で真空乾燥させ、ナノシリコンカーバイドを30gのN、N−ジメチルホルムアミドに分散させ、50℃で30分間超音波分散させて溶液Aを得る工程、
(2)22gのジフェニルメタンジイソシアネートと12gのポリ乳酸を42gのN、N−ジメチルホルムアミドに溶解して、溶液Bを得る工程、
(3)ナノシルバーと1,5−ナフタレンジスルホン酸を1:20:60の比率で60℃で2時間撹拌して溶液Cを得る工程(前記ナノシルバーの重量はナノシリコンカーバイド重量の1/100)、
(4)溶液Bを溶液Aに滴下し、次に溶液Cを溶液Aに加え、50℃で2時間撹拌して反応させ、フィラーポリマー鎖を得る工程。
以下は、性能テストおよび結果の分析である。
一、熱伝導率とポリウレタンフィルムの平滑性:ASTM E1530−2006に従って、ポリウレタン接着剤の熱伝導率を定常熱伝導率計でテストした。テスト結果を表1に示す。ここで、特許文献1の実施例1で調製した製品を比較例1とし、特許文献2の実施例2で調製された製品を比較例2として使用した。3人の高分子教師(副教授の称号以上)により表面平滑性をスコア1〜10でスコア付けし、スコア10が最高、スコア1が最低である。
Figure 0006859003
表1から、本発明は良好な熱伝導性を有することが分かる。また、表1から、改質剤およびヒドロキシ化したカーボンナノチューブが熱伝導率に大きな影響を与えることが分かる。スコア付け結果は、本発明のポリウレタンフィルムの平滑性が優れていることを示している。
二、ポリウレタンコーティング剤の難燃性:ASTM E 662およびGB8323−87に定められている煙密度測定方法で、大きさ10cm×10cm、厚さ10mmのフィルムの試験片を作製し、非特許文献4でポリウレタンコーティング剤によって形成されたフィルムの有炎燃焼時間(燃焼継続時間)を測定した。
ナノシルバーは、1,5−ナフタレンジスルホン酸の改質下でガスを放出し、それを完全燃焼させ、煙の濃度を下げることができる。ASTM E1354−1990(2004規格)を用いて、英国FTT社のコーンカロリーメータ2000で分析・測定した。試験片の大きさは10cmx10cm、厚さは10mm、熱放射電力は12kw/mであった。試験結果を表2および表3に示す。ここで比較例3は、特許文献3の実施例2で調製した製品を採用した。
Figure 0006859003
Figure 0006859003
表2と表3から、1,5−ナフタレンジスルホン酸を加えずに得られた材料のCOの濃度は比較的高いことが分かり、煙中の有毒ガスとしてのCOを制御する必要がある。
三、ポリウレタンコーティングおよび接着剤の耐光性:調製されたPUフィルムを人工加速劣化試験用のランプ式黄変試験器に入れた。光源は赤色ランプであり、放射波長は320nm〜400nmであり、最大強度波長は360nmであった。試験片とUVAランプの間の距離は15cmであり、テスト温度は60℃であり、照射時間は96時間であった。
全てのPUフィルムがUV光で異なる時間に劣化した後、比色計で色の変化を測定した。テスト条件は、プローブの直径が8mm、主光源がD65、観測角度が10°であった。
CIEの L*a*b*色空間の原理に従って、試験片劣化前後の色差変化を測定した。CIE(L*a*b*)1976の計算式を(1)〜(4)に示す[63]
<数1>
ΔL*= L*劣化後 − L*劣化前 (1)
<数2>
Δa*= a*劣化後− a*劣化前 (2)
<数3>
Δb*= b*劣化後− b*劣化前 (3)
<数4>
ΔE*=[(ΔL*) +(Δa*)+(Δb*)1/2 (4)
式中、Lは試験片の明るさの変化を表し、+Lは明るくなること、−Lは暗くなることを意味する。aは試験片の赤緑の変化を表し、+aは赤くなること、−aは緑になることを意味する。bは試験片の黄青の変化を表し、+bは黄色に変わることを意味し、−bは青に変わることを意味する。コーティング剤の耐光性を定量的に表し、分光光度計で測定して逆色差値△Eを求め、コーティング剤と上塗りの耐光性を表す。△Eは色の変化の度合いを表し、△Eが大きいほど色の変化がはっきりする。一般的に、△E値0〜1.5はわずかな変化、△E値1.5〜3.0は知覚可能な変化、△E値3.0〜6.0は大きな変化となる(非特許文献3を参照)。大きさ10cm×10cm、厚さ10mmのポリウレタンフィルムの試験片を作製してテストした。テスト結果を表4に示す。特許文献1の実施例1で調製された製品を比較例1とし、特許文献2の実施例2で調製された製品を比較例2として使用した。
Figure 0006859003
表4から、本発明は耐光性を向上する上で明らかな利点を有することが分かる。
コーティング剤の耐光性を定量的に表し、分光光度計で測定して逆色差値△Eを求め、コーティング剤と上塗りの耐光性を表す。△Eは色の変化の度合いを表し、△Eが大きいほど色の変化がはっきりする。一般的に、△E値0〜1.5はわずかな変化、△E値1.5〜3.0は知覚可能な変化、△E値3.0〜6.0は大きな変化となる(非特許文献3を参照)。大きさ10cm×10cm、厚さ10mmのポリウレタンフィルムの試験片を作製してテストした。テスト結果を表5に示す。
Figure 0006859003
表5からグリオキシムを加えていないスキームは、製品の耐光性が低下することが分かる。
四、ポリウレタンコーティング剤および接着剤のフィルム平滑性:厚さ10mmのポリウレタンフィルムを作製してテストした。テストのスコア付け方法は、上記と同じであり、結果を表6に示す。
Figure 0006859003
表6からグリオキシムまたは3,4,5−トリメトキシ安息香酸を添加しない場合のポリウレタンフィルムの平滑性が低下することが分かる。
上記の実施例は、本発明の技術的手段を説明するためにのみ使用され、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。前述の実施形例を参照して、本発明を詳細に説明してきたが、当業者は前述の各実施例に記載されている技術的手段について変更するか、または技術的特徴の一部を同等に置換することができ、これらの変更または置換は、対応する技術的手段の本質が本発明の各実施例の技術的手段の精神および範囲から逸脱することはないことは、当業者は理解すべきである。

Claims (8)

  1. カーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤調製方法であって、以下の工程(1)〜(3)を含むことを特徴とするカーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤調製方法。
    (1)室温で質量比が1:(2〜5):(1〜3):(1.0〜1.3)のカップリング剤、脱イオン水、タンニン酸、窒化ホウ素ナノシートを混合し、30〜40分間加水分解して、加水分解物Aを得、得られた加水分解物Aを80〜90℃の高速ミキサーに加え、30〜40分間混合を継続し、冷却して取り出し、真空乾燥して、改質用熱伝導性フィラーを得る改質用熱伝導性フィラーの調製工程。
    (2)ポリマーポリオールと改質用熱伝導性フィラーを質量比(2〜3):1で最初に超音波により1〜2.5時間分散させ、次に100〜110℃で1〜2時間、減圧下で脱水して、成分Aを得る成分Aの調製工程。
    (3)50〜70℃で成分A、イソシアナート、ジブチルスズジラウレートを質量比(2.5〜3.0):1:0.02で60〜80r/minの回転数で60〜90分間反応させ、次に75〜85℃に昇温し1〜3時間反応を継続し、0.1〜0.4倍のヒドロキシ化したカーボンナノチューブを含む改質剤、0.25〜0.34倍のポリオール系鎖延長剤、0.02〜0.05倍のフィラーポリマー鎖および1.2倍の水を加え、80〜90℃で1〜2時間反応を継続し、さらに0.01倍のメタクリル酸メチル、0.005倍の過硫酸アンモニウムおよび0.1倍の水を加え、70〜80℃で1〜2時間反応させ、さらに0.01倍のグリオキシムおよび0.005倍の3,4,5−トリメトキシ安息香酸を加え、70〜80℃で1〜2時間反応させ、カーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤得るカーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤調製工程。
    加えられた改質剤、ポリオール系鎖延長剤、水、メタクリル酸メチル、過硫酸アンモニウム、フィラーポリマー鎖の倍数は、いずれもイソシアナートの質量を基準とし、加えられたグリオキシムおよび3,4,5−トリメトキシ安息香酸の倍数はいずれもメタクリル酸メチルの質量を基準とする。
  2. 前記改質剤の調製方法として、0.1gのヒドロキシ化したカーボンナノチューブ、25〜35gのポリビニルアルコール、4g〜22gのカテキンを70〜80gの水に加え、60〜70℃で1〜2時間撹拌して反応させ、次に5gのアセトンを加え、40〜50℃で1〜2時間撹拌して反応させ、噴霧乾燥させることで、改質剤を得ることを特徴とする請求項1に記載のカーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤調製方法。
  3. 前記ヒドロキシ化したカーボンナノチューブの調製方法は、以下のとおりであることを特徴とする請求項2に記載のカーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤調製方法。
    1.1〜1.5gのカーボンナノチューブと320〜350mLの混酸(濃硫酸と濃硝酸の体積比は3:1)を500mLフラスコに取り、反応温度は75〜95℃で、超音波出力200W、超音波周波数40KHzの超音波洗浄器内で2〜5時間凝縮・還流する。その後、ビーカーに移し、250gの脱イオン水で希釈し、直径0.2μmの微孔性膜で吸引ろ過し、中性になるまで脱イオン水で繰り返し洗浄する。吸引ろ過後のカーボンナノチューブを105℃で乾燥させ、粉末状に粉砕してヒドロキシ化したカーボンナノチューブを得る。前記カーボンナノチューブは、化学蒸着法によって生成された直径2nm、チューブの長さ100μm、純度99.5wt%、アモルファスカーボン不純物<5%、アッシュ不純物<3wt%、比表面積700m/gの単層カーボンナノチューブである。
  4. 前記フィラーポリマー鎖の調製は、以下の工程(1)〜(4)を含むことを特徴とする請求項1に記載のカーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤調製方法。
    (1)9〜12gのナノシリコンカーバイドを105℃で真空乾燥させ、ナノシリコンカーバイドを30gのN、N−ジメチルホルムアミドに分散させ、30〜50℃で10〜30分間超音波分散させて溶液Aを得る工程、
    (2)12〜22gのジフェニルメタンジイソシアネートと12〜22gのポリ乳酸を42gのN、N−ジメチルホルムアミドに溶解して、溶液Bを得る工程、
    (3)ナノシルバーと1,5−ナフタレンジスルホン酸を1:20:50−60の比率で50〜60℃で1〜2時間撹拌して溶液Cを得る工程(前記ナノシルバーの重量はナノシリコンカーバイド重量の1/100)、
    (4)溶液Bを溶液Aに滴下し、次に溶液Cを溶液Aに加え、50〜70℃で2〜3時間撹拌して反応させ、フィラーポリマー鎖を得る工程。
  5. 前記カップリング剤は、3−アミノプロピルトリエトキシシランとモノアルコキシチタネートカップリング剤の1種または2種であることを特徴とする請求項1に記載のカーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤調製方法。
  6. 前記ポリマーポリオールは、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリカーボネートジオールのいずれかであることを特徴とする請求項1に記載のカーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤調製方法。
  7. 前記ポリオール系鎖延長剤は、ジヒドロキシメチル酪酸、ジメチロールプロピオン酸のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載のカーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤調製方法。
  8. 前記イソシアナートは、MDI型イソシアナートであることを特徴とする請求項1に記載のカーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤調製方法。
JP2020186827A 2019-12-30 2020-11-09 カーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤および接着剤の調製方法 Active JP6859003B1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911393459.1A CN111040612A (zh) 2019-12-30 2019-12-30 碳纳米管改性耐光性水性聚氨酯涂料与胶粘剂的制备方法
CN201911393459.1 2019-12-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP6859003B1 true JP6859003B1 (ja) 2021-04-14
JP2021109957A JP2021109957A (ja) 2021-08-02

Family

ID=70241652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020186827A Active JP6859003B1 (ja) 2019-12-30 2020-11-09 カーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤および接着剤の調製方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6859003B1 (ja)
CN (1) CN111040612A (ja)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114479364A (zh) * 2022-01-17 2022-05-13 深圳市姿彩科技有限公司 一种端烯基聚酯接枝碳纳米管改性光固化树脂和制备方法
CN114790545A (zh) * 2022-05-07 2022-07-26 安徽未来表面技术有限公司 耐腐蚀抗变色的镀锌板用彩涂无铬涂层液
CN114921971A (zh) * 2022-04-14 2022-08-19 浙江彩蝶实业股份有限公司 一种基于生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布生产工艺
CN115058207A (zh) * 2022-07-01 2022-09-16 杭州志和新材料有限公司 一种用于热贴合无缝墙布的宽幅胶膜及其制备方法
CN115141394A (zh) * 2022-07-12 2022-10-04 中国人民解放军海军工程大学 一种利用碳纳米管介电微胶囊制备聚氨酯复合膜的方法
CN115368728A (zh) * 2022-09-26 2022-11-22 宁国市锦鼎橡塑制品有限公司 一种聚合物复合填充块及其制备方法
CN115717025A (zh) * 2022-11-23 2023-02-28 广东美涂士建材股份有限公司 一种改性水性聚氨酯树脂环保涂料及其制备方法
CN116854496A (zh) * 2023-07-06 2023-10-10 广西中玻新材料科技集团有限公司 一种飞灰多孔保温材料制备方法
CN118087123A (zh) * 2024-03-01 2024-05-28 中建三局集团华南有限公司 一种纳米改性防尘降噪天幕网布及其制备方法和应用
CN118164737A (zh) * 2024-05-10 2024-06-11 徐州和盛矿业科技有限公司 一种矿用填充材料及其制备方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113321927A (zh) * 2021-08-03 2021-08-31 北京航空航天大学 改性水性聚氨酯-碳纳米管智能复合材料及其制备方法
CN114316205B (zh) * 2021-12-08 2023-04-07 山东奥卓新材料有限公司 一种高强度低动静刚度比聚氨酯微孔弹性垫板及其制备方法
CN114836162B (zh) * 2022-03-31 2024-07-02 广元瑞峰新材料有限公司 一种改性聚氨酯胶黏剂的制备方法
CN115897245B (zh) * 2022-12-28 2023-05-16 海泰纺织(苏州)有限公司 一种织物抗静电整理剂的制备方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009301799A (ja) * 2008-06-11 2009-12-24 Sharp Corp 透明導電膜
JP2009298625A (ja) * 2008-06-11 2009-12-24 Sharp Corp カーボンナノチューブ膜製造方法およびカーボンナノチューブ膜
JP5800678B2 (ja) * 2010-11-01 2015-10-28 大阪瓦斯株式会社 ナノカーボン水分散体及びその製造方法並びにナノカーボン含有構造体
CN103803523A (zh) * 2013-11-18 2014-05-21 广东电网公司电力科学研究院 碳纳米管表面改性及分散方法
CN104004449B (zh) * 2014-06-15 2016-04-20 段宝荣 一种耐光与阻燃性水性聚氨酯涂料的制备方法
CN105153921B (zh) * 2015-10-26 2017-06-23 烟台大学 制备碳纳米管石墨烯改性水性聚氨酯涂料与粘合剂的方法
CN105176368B (zh) * 2015-10-26 2017-06-23 烟台大学 一种阻燃与耐光性聚氨酯涂料与胶粘剂的制备方法
US20170292025A1 (en) * 2016-04-07 2017-10-12 Wha Yueb Technology Co., Ltd. Heat-dissipating coating and a manufacturing method thereof
CN107312440A (zh) * 2017-07-14 2017-11-03 合肥思敬齐化工材料有限责任公司 高导热性水性聚氨酯涂料及其制备方法
JP7428985B2 (ja) * 2018-12-26 2024-02-07 Kjケミカルズ株式会社 炭素材料を含有する積層体と複合体
CN109988484A (zh) * 2019-03-14 2019-07-09 上海利物盛纳米科技有限公司 一种石墨烯水性散热涂料及其制备方法
CN110003770B (zh) * 2019-03-21 2021-01-15 上海鸿宝照明有限公司 一种用于灯罩的散热涂料以及该涂料的使用方法
CN110343413B (zh) * 2019-07-17 2021-01-08 烟台大学 氮磷膨胀型阻燃剂及在水性聚氨酯涂料应用的制备方法
CN110724320B (zh) * 2019-11-28 2022-01-14 北京石油化工学院 一种导热橡胶复合材料及其制备方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114479364A (zh) * 2022-01-17 2022-05-13 深圳市姿彩科技有限公司 一种端烯基聚酯接枝碳纳米管改性光固化树脂和制备方法
CN114921971A (zh) * 2022-04-14 2022-08-19 浙江彩蝶实业股份有限公司 一种基于生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布生产工艺
CN114790545B (zh) * 2022-05-07 2023-11-21 安徽未来表面技术有限公司 耐腐蚀抗变色的镀锌板用彩涂无铬涂层液
CN114790545A (zh) * 2022-05-07 2022-07-26 安徽未来表面技术有限公司 耐腐蚀抗变色的镀锌板用彩涂无铬涂层液
CN115058207A (zh) * 2022-07-01 2022-09-16 杭州志和新材料有限公司 一种用于热贴合无缝墙布的宽幅胶膜及其制备方法
CN115058207B (zh) * 2022-07-01 2023-07-11 杭州志和新材料有限公司 一种用于热贴合无缝墙布的宽幅胶膜及其制备方法
CN115141394A (zh) * 2022-07-12 2022-10-04 中国人民解放军海军工程大学 一种利用碳纳米管介电微胶囊制备聚氨酯复合膜的方法
CN115368728A (zh) * 2022-09-26 2022-11-22 宁国市锦鼎橡塑制品有限公司 一种聚合物复合填充块及其制备方法
CN115717025A (zh) * 2022-11-23 2023-02-28 广东美涂士建材股份有限公司 一种改性水性聚氨酯树脂环保涂料及其制备方法
CN115717025B (zh) * 2022-11-23 2023-09-29 广东美涂士建材股份有限公司 一种改性水性聚氨酯树脂环保涂料及其制备方法
CN116854496A (zh) * 2023-07-06 2023-10-10 广西中玻新材料科技集团有限公司 一种飞灰多孔保温材料制备方法
CN118087123A (zh) * 2024-03-01 2024-05-28 中建三局集团华南有限公司 一种纳米改性防尘降噪天幕网布及其制备方法和应用
CN118164737A (zh) * 2024-05-10 2024-06-11 徐州和盛矿业科技有限公司 一种矿用填充材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111040612A (zh) 2020-04-21
JP2021109957A (ja) 2021-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6859003B1 (ja) カーボンナノチューブ改質の耐光性水性ポリウレタンコーティング剤および接着剤の調製方法
Wei et al. Facile synthesis of a castor oil‐based hyperbranched acrylate oligomer and its application in UV‐curable coatings
CN102070907A (zh) 一种复合绝缘子用硅橡胶及其制备方法
US11820853B2 (en) Impact-resistant and aging-resistant reflective plastic applied to automobiles
Xu et al. Effect of polydopamine-modified multi-walled carbon nanotubes on the thermal stability and conductivity of UV-curable polyurethane/polysiloxane pressure-sensitive adhesives
Ding et al. Preparation of waterborne polyurethane-silica nanocomposites by a click chemistry method
Wang et al. Castor oil‐based polyurethane/silica nanocomposites: morphology, thermal and mechanical properties
Deng et al. Castor oil-based waterborne polyurethane/tunicate cellulose nanocrystals nanocomposites for wearable strain sensors
Lin et al. Hybrid thin films derived from UV-curable acrylate-modified waterborne polyurethane and monodispersed colloidal silica.
CN108410024A (zh) 一种纳米纤维素/氧化淀粉生物膜的制备方法
CN112341915A (zh) 一种耐候粉末涂料及其制备方法
CN110294989A (zh) 一种复合纳米涂料及其制备方法
CN114456447A (zh) 一种不会干的儿童彩泥制备方法和应用
CN102816430A (zh) 一种聚二甲基硅氧烷改性聚(氨酯-酰亚胺)杂化材料制备方法
Zhou et al. Bio-inspired self-healing flexible films with pomegranate-shaped nanosphere loaded graphene for electromagnetic interference shielding and superhydrophobicity performances
Cai et al. Multiple effects achieved with a single agent of O-carboxymethyl chitosan exhibiting cross-linking and antibacterial properties
CN110746767A (zh) 一种改性氟化丙烯酸酯-聚氨酯双疏性材料及其制法
CN111187507A (zh) 一种石墨烯基杂化阻燃剂/自修复聚氨酯阻燃复合材料的制备方法
Nikje et al. Novel modified nanosilica-based on synthesized dipodal silane and its effects on the physical properties of rigid polyurethane foams
Zhang et al. Abrasion resistant waterborne polyurethane coatings based on dual crosslinked structure
CN113667091B (zh) 一种石墨烯/水性聚氨酯复合材料及其制备方法和应用
Zhang et al. The functionalization of film materials for grafting WPU with polystyrene hollow microspheres
CN114045146A (zh) 一种高导热性能水性聚氨酯复合材料及制备方法
CN113637204A (zh) 一种太阳能电池背膜
CN105969165A (zh) 一种抗冲击水性聚酯涂料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201109

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20201110

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20210113

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210119

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210129

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: 20210316

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210318

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6859003

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250