PL232158B1 - Polymer composition for metallic, wooden and plastic substrates - Google Patents
Polymer composition for metallic, wooden and plastic substratesInfo
- Publication number
- PL232158B1 PL232158B1 PL425843A PL42584314A PL232158B1 PL 232158 B1 PL232158 B1 PL 232158B1 PL 425843 A PL425843 A PL 425843A PL 42584314 A PL42584314 A PL 42584314A PL 232158 B1 PL232158 B1 PL 232158B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- dispersion
- weight
- carbon nanotubes
- polymer composition
- water
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 85
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims description 31
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 17
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 title claims description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 title claims description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 107
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 61
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 59
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 57
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 13
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 12
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 11
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims description 9
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims description 8
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 8
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 8
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 claims description 7
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 claims description 7
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 6
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920000180 alkyd Polymers 0.000 claims description 6
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 5
- 239000003139 biocide Substances 0.000 claims description 5
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 5
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims description 5
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 claims description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 claims description 4
- 229910052621 halloysite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 claims description 4
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000010445 mica Substances 0.000 claims description 4
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 claims description 4
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000454 talc Substances 0.000 claims description 4
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 235000010215 titanium dioxide Nutrition 0.000 claims description 4
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 claims description 4
- HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N aluminum;trihydroxy(trihydroxysilyloxy)silane;hydrate Chemical compound O.[Al].[Al].O[Si](O)(O)O[Si](O)(O)O HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 claims description 3
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 claims description 2
- GVALZJMUIHGIMD-UHFFFAOYSA-H magnesium phosphate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O GVALZJMUIHGIMD-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 2
- 239000004137 magnesium phosphate Substances 0.000 claims description 2
- 229960002261 magnesium phosphate Drugs 0.000 claims description 2
- 229910000157 magnesium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000010994 magnesium phosphates Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 2
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 239000001040 synthetic pigment Substances 0.000 claims description 2
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 2
- 229910000165 zinc phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 73
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 30
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 28
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 26
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 description 26
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 23
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 17
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 13
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 12
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 8
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 7
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 7
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 6
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 6
- 229920006243 acrylic copolymer Polymers 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N dodecyl benzenesulfonate;sodium Chemical compound [Na].CCCCCCCCCCCCOS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 5
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 5
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 5
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 5
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 5
- 229940080264 sodium dodecylbenzenesulfonate Drugs 0.000 description 5
- HFQQZARZPUDIFP-UHFFFAOYSA-M sodium;2-dodecylbenzenesulfonate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCC1=CC=CC=C1S([O-])(=O)=O HFQQZARZPUDIFP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 239000004923 Acrylic lacquer Substances 0.000 description 4
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 4
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 4
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 4
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- -1 phenyl- Chemical group 0.000 description 3
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 3
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 0.000 description 3
- HPILSDOMLLYBQF-UHFFFAOYSA-N 2-[1-(oxiran-2-ylmethoxy)butoxymethyl]oxirane Chemical compound C1OC1COC(CCC)OCC1CO1 HPILSDOMLLYBQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006254 rheological additive Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- WBIQQQGBSDOWNP-UHFFFAOYSA-N 2-dodecylbenzenesulfonic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCC1=CC=CC=C1S(O)(=O)=O WBIQQQGBSDOWNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N N-Vinyl-2-pyrrolidone Chemical compound C=CN1CCCC1=O WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- ILRRQNADMUWWFW-UHFFFAOYSA-K aluminium phosphate Chemical compound O1[Al]2OP1(=O)O2 ILRRQNADMUWWFW-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N anhydrous gallic acid Natural products OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 1
- 239000002717 carbon nanostructure Substances 0.000 description 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- DLGJWSVWTWEWBJ-HGGSSLSASA-N chondroitin Chemical class CC(O)=N[C@@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@H](O)[C@@H]1OC1[C@H](O)[C@H](O)C=C(C(O)=O)O1 DLGJWSVWTWEWBJ-HGGSSLSASA-N 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000001882 coronenes Chemical class 0.000 description 1
- 239000013530 defoamer Substances 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HQWOEDCLDNFWEV-UHFFFAOYSA-M diethyl phosphate;1-ethyl-3-methylimidazol-3-ium Chemical compound CC[N+]=1C=CN(C)C=1.CCOP([O-])(=O)OCC HQWOEDCLDNFWEV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000002009 diols Chemical class 0.000 description 1
- 229940060296 dodecylbenzenesulfonic acid Drugs 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 229920006332 epoxy adhesive Polymers 0.000 description 1
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 229940074391 gallic acid Drugs 0.000 description 1
- 235000004515 gallic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- UCNNJGDEJXIUCC-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)iron;iron Chemical compound [Fe].O[Fe]=O.O[Fe]=O UCNNJGDEJXIUCC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 1
- WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K iron(3+) phosphate Chemical compound [Fe+3].[O-]P([O-])([O-])=O WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 150000008442 polyphenolic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000013824 polyphenols Nutrition 0.000 description 1
- 239000012925 reference material Substances 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest kompozycja polimerowa do podłoży metalowych, drewnianych i z tworzyw sztucznych, w szczególności wodorozpuszczalne i wodorozcieńczalne farby lub lakiery oraz powłoki lakiernicze, w tym pigmentowe oraz spoiny klejowe.The subject of the invention is a polymer composition for metal, wooden and plastic substrates, in particular water-soluble and water-soluble paints or varnishes, and varnish coatings, including pigment and adhesive joints.
Dodatek CNT w ilości poniżej 1% wag. w unikalny sposób polepsza różne właściwości materiałów polimerowych takie jak przewodnictwo elektryczne i cieplne, a także cechy mechaniczne. Jednakże aby nanonapełniacz węglowy spełniał swoją funkcję musi zostać należycie zdyspergowany w materiale polimerowym. Do najbardziej efektywnych metod dyspergowania CNT w układach ciekłych należy mieszanie ultradźwiękowe (sonifikacja). Ta metoda dyspergowania nie może być jednak stosowana bezpośrednio do dyspergowania nanonapełniaczy w kompozycjach powłokowych na bazie emulsji/zawiesin polimerów, gdyż powoduje nieodwracalną separację fazową układu. Ponadto metoda sonifikacji jest standardowo ograniczona do mieszania niezbyt dużych objętości dyspersji (do ok. 10 dm3) i stwarza różnorodne zagrożenia przy stosowaniu w skali przemysłowej. Zatem w celu wprowadzenia nanonapełniacza węglowego do kompozycji polimerowej sporządza się oddzielnie jego dyspersję w ośrodku dyspergującym, np. w wodzie, na drodze sonifikacji w obecności środka powierzchniowo czynnego (SPC). Przygotowaną dyspersję (przedmieszkę) nanonapełniacza węglowego można następnie mieszać mechanicznie z emulsją/zawiesiną polimerową otrzymując w ten sposób dyspersję nanonapełniacza w ciekłej kompozycji polimerowej. Trwają ciągłe prace nad doskonaleniem sposobów dyspergowania ultradźwiękowego nanostruktur węglowych.Addition of CNT in an amount below 1 wt.% uniquely improves various properties of polymeric materials such as electrical and thermal conductivity as well as mechanical properties. However, in order for the carbon nanofiller to fulfill its function, it must be properly dispersed in the polymer material. Ultrasonic mixing (sonication) is one of the most effective methods of dispersing CNTs in liquid systems. This dispersion method, however, cannot be used directly to disperse nanofillers in coating compositions based on polymer emulsions / suspensions as it causes irreversible phase separation of the system. In addition, the sonication method is normally limited to mixing not very large volumes of dispersion (up to approx. 10 dm 3 ) and poses various risks when used on an industrial scale. Thus, in order to incorporate the carbon nanofiller into the polymer composition, it is separately dispersed in a dispersing medium, e.g. water, by sonication in the presence of a surfactant (SPC). The prepared dispersion (premix) of carbon nanofiller can then be mixed mechanically with the polymer emulsion / suspension, thus obtaining a nanofiller dispersion in a liquid polymer composition. Continuous work is underway to improve the methods of ultrasonic dispersion of carbon nanostructures.
Chiński opis patentowy CN102303862 opisuje proces dyspergowania ultradźwiękowego nanonapełniacza węglowego w wodzie w obecności hydrofilowych pochodnych koronenu jako SPC, prowadzony w temperaturze 10-40°C; nie podano innych parametrów procesowych. Z amerykańskiego opisu patentowego US2013341570 znane jest zastosowanie soli pochodnej chondroityny do dyspergowania ultradźwiękowego CNT w wodzie; temperatura procesu 0-5°C, moc urządzenia 100 W, czas 0,5 h. Opis patentowy chiński CN102911531 podaje sposób dyspergowania ultradźwiękowego CNT i grafenu (GN) w rozpuszczalnikach organicznych w obecności żywicy epoksydowej zsyntezowanej z naturalnego polifenolu - kwasu galusowego w następujących warunkach: częstotliwość fali 10-100 kHz, moc urządzenia 80-170 W, czas procesu 0,5-10 h. Nie stosowano żadnych innych dodatków wpływających na efektywność dyspergowania. Opis patentowy chiński CN102709523 dotyczy sposobu dyspergowania CNT w lepkim nienewtonowskim roztworze poli(winylopirolidonu) w N-metylopirolidonie na drodze mieszania mechanicznego w obecności mikronapełniaczy elektroprzewodzących (takich jak ortofosforan litu i żelaza lub metaliczny nikiel) jako środków wspomagających dyspergowanie. Szybkość mieszania według opisu wynosi 900-1800 obr./min. a czas mieszania 1-1,5 h. Z polskiego zgłoszenia patentowego P.395835 znany jest sposób dyspergowania CNT w obecności hydrofitowej cieczy jonowej (dietylofosforanu 1-etylo-3-metyloimidazoliowego) na łaźni ultradźwiękowej. Wskazane optymalne parametry procesu to temperatura 60-65°C oraz czas 4-5 h.Chinese patent specification CN102303862 describes the process of ultrasonic carbon nanofiller dispersion in water in the presence of hydrophilic coronene derivatives as SPC, carried out at a temperature of 10-40 ° C; no other process parameters were specified. It is known from US2013341570 to use a salt of a chondroitin derivative for ultrasonic dispersion of CNTs in water; process temperature 0-5 ° C, device power 100 W, time 0.5 h. Chinese patent description CN102911531 describes the method of ultrasonic CNT and graphene (GN) dispersion in organic solvents in the presence of epoxy resin synthesized from natural polyphenol - gallic acid under the following conditions : wave frequency 10-100 kHz, device power 80-170 W, process time 0.5-10 h. No other additives influencing the dispersing efficiency were used. Chinese patent specification CN102709523 relates to a method of dispersing CNT in a viscous non-Newtonian solution of poly (vinylpyrrolidone) in N-methylpyrrolidone by mechanical mixing in the presence of electrically conductive microfillers (such as lithium and iron orthophosphate or metallic nickel) as dispersion aids. The mixing speed as described herein is 900-1800 rpm. and the mixing time is 1-1.5 h. From the Polish patent application P.395835 there is known a method of dispersing CNT in the presence of a hydrophytic ionic liquid (1-ethyl-3-methylimidazolium diethylphosphate) in an ultrasonic bath. The indicated optimal process parameters are the temperature of 60-65 ° C and the time 4-5 hours.
Kompozycja polimerowa do podłoży metalowych, drewnianych i z tworzyw sztucznych, według wynalazku, zawierająca spoiwo epoksydowe i/lub pol iuretanowe i/lub akrylowe i/lub alkidowe i/lub z poli(octanu winylu) i/lub z polialkoholu winylowego) oraz napełniacze i/lub pigmenty i/lub barwniki i/lub plastyfikatory i/lub współrozpuszczalniki i/lub odpieniacze i/lub koalescenty i/lub katalizatory i/lu b zagęstniki i/lub biocydy i nanorurki węglowe, charakteryzuje się tym, że zawiera nanorurki węglowe w postaci dyspersji w wodzie i/lub cieczach organicznych, gdzie ilość wody i/lub cieczy organicznych w całej dyspersji wynosi od 39 do 99,4% wagowych, przy czym dyspersję otrzymuje się metodą dyspergowania ultradźwiękowego w obecności nanocząstkowego środka wspomagającego dyspergowanie o właściwościach dielektrycznych. Kompozycja polimerowa zawiera nanorurki węglowe w ilości od 0,01% wagowych do 5% wagowych sumy wszystkich nielotnych składników kompozycji polimerowej. Jako środek wspomagający dyspergowanie nanorurek węglowych kompozycja polimerowa zawiera stałe substancje, takie jak tlenek krzemu, i/lub tlenek glinu, i/lub tlenek tytanu, i/lub tlenek ceru i/lub węglik krzemu w postaci proszku o cząstkach o wymiarach od 5 do 200 nm. Zawartość środka wspomagającego dyspergowanie w dyspersji nanorurek węglowych zastosowanej w kompozycji wynosi od 0,5 do 55% wag. masy całej dyspersji nanorurek węglowych. Korzystnie kompozycja polimerowa zawiera napełniacze naturalne i syntetyczne takie jak krzemionka i krzemiany, tlenek glinu, tlenki żelaza, węglan wapnia, węglan wapnia i magnezu, talk, kaolin, mika, siarczan baru, wollastonit, haloizyt w ilości od 0,01% wagowych do 85% wagowych sumy wszystkich nielotnych składników komPL 232 158 B1 pozycji polimerowej. Korzystnie kompozycja polimerowa zawiera pigmenty naturalne i/lub syntetyczne, takie jak takie jak fosforan glinu i/lub wapnia i/lub cynku i/lub magnezu, dwutlenek tytanu, tlenki żelaza w ilości od 0,01% wagowych do 85% wagowych sumy wszystkich nielotnych składników kompozycji polimerowej.Polymer composition for metal, wood and plastic substrates according to the invention, containing an epoxy and / or polyurethane binder and / or acrylic and / or alkyd and / or polyvinyl acetate and / or polyvinyl alcohol) and fillers and / or or pigments and / or dyes and / or plasticizers and / or co-solvents and / or defoamers and / or coalescents and / or catalysts and / or thickeners and / or biocides and carbon nanotubes, characterized by containing carbon nanotubes in the form of dispersion in water and / or organic liquids, wherein the amount of water and / or organic liquids in the total dispersion is from 39 to 99.4% by weight, the dispersion being obtained by ultrasonic dispersion in the presence of a nanoparticle dispersion aid with dielectric properties. The polymer composition comprises carbon nanotubes in an amount from 0.01 wt% to 5 wt% of the sum of all non-volatile components of the polymer composition. As a carbon nanotube dispersion aid, the polymer composition contains solids such as silicon oxide and / or alumina and / or titanium oxide and / or cerium oxide and / or silicon carbide in the form of a powder with particle sizes from 5 to 200 nm. The content of the dispersion aid in the carbon nanotube dispersion used in the composition is from 0.5 to 55% by weight. the mass of the entire dispersion of carbon nanotubes. Preferably, the polymer composition contains natural and synthetic fillers such as silica and silicates, alumina, iron oxides, calcium carbonate, calcium and magnesium carbonate, talc, kaolin, mica, barium sulfate, wollastonite, halloysite in an amount from 0.01% by weight to 85%. % by weight of the sum of all non-volatile components of the polymer composition. Preferably, the polymer composition contains natural and / or synthetic pigments, such as aluminum and / or calcium and / or zinc and / or magnesium phosphate, titanium dioxide, iron oxides in an amount from 0.01% by weight to 85% by weight of the sum of all non-volatile components of the polymer composition.
Środki powierzchniowo czynne stosowane w procesie otrzymywania dyspersji zastosowanej w kompozycji według wynalazku, to związki chemiczne zawierające w swojej strukturze część organofilową oraz hydrofilową, w szczególności takie jak: kwas dodecylobenzenosulfonowy i jego sole, etery fenylowo-, benzylowo- i naftylowo- oligooksyalkilenowe - w tym etery z grupą alkilową podstawioną w pierścieniu aromatycznym oraz związki polimerowe.Surfactants used in the process of obtaining the dispersion used in the composition according to the invention are chemical compounds containing in their structure an organophilic and hydrophilic part, in particular such as: dodecylbenzenesulfonic acid and its salts, phenyl-, benzyl- and naphthyl-oligoxyalkylene ethers - including aromatic ring alkyl ethers; and polymeric compounds.
Energia fali ultradźwiękowej jest przekazywana nanocząstkom środka wspomagającego dyspergowanie, które poruszając się z dużą prędkością wspomagają rozbijanie aglomeratów nanorurek węglowych. Dzięki temu zjawisku uzyskuje się znacznie lepszy stopień zdyspergowania nanonapełniacza węglowego niż w analogicznym procesie prowadzonym bez użycia środka wspomagającego dyspergowanie. Wymaga to zużycia znacznie mniejszych ilości energii (pozwala na obniżenie energii dyspergowania o co najmniej 50%), gdyż dzięki nanomechanicznym procesom rozdrabniania/rozpraszania zachodzącym z udziałem środka wspomagającego dyspergowanie energia dostarczana do układu jest wykorzystywana w zoptymalizowany sposób. Poza tym nanocząstki substancji nieorganicznej pozostają w układzie dyspersyjnym po procesie rozpraszania i stanowią użyteczny dodatek do kompozycji polimerowej, umożliwiający np. poprawę właściwości finalnych materiałów powłokowych lub klejów z udziałem dyspersji nanorurek węglowych. Kompozycja polimerowa zawierająca dyspersję nanorurek węglowych otrzymaną metodą dyspergowania ultradźwiękowego w obecności środka wspomagającego dyspergowanie, umożliwia uzyskanie powłok, filmów i spoin klejowych charakteryzujących się podwyższonym przewodnictwem elektrycznym w porównaniu do układów otrzymanych znanymi dotychczas metodami oraz podwyższoną transparentnością w porównaniu do materiałów odniesienia o tym samym składzie uzyskanych z zastosowaniem klasycznych dyspersji CNT.The energy of the ultrasound wave is transferred to the nanoparticles of the dispersing aid, which, while moving at high speed, help to break up agglomerates of carbon nanotubes. Due to this phenomenon, a much better dispersion degree of carbon nanofiller is obtained than in the analogous process carried out without the use of a dispersing aid. This requires much less energy consumption (it allows the dispersion energy to be reduced by at least 50%), as the energy supplied to the system is used in an optimized manner thanks to nanomechanical grinding / dispersion processes with the aid of the dispersing aid. In addition, the nanoparticles of the inorganic substance remain in the dispersion system after the dispersion process and are a useful additive to the polymer composition, enabling e.g. the improvement of the properties of the final coating materials or adhesives with the aid of carbon nanotube dispersion. The polymer composition containing the dispersion of carbon nanotubes obtained by the ultrasonic dispersion method in the presence of a dispersing aid, allows to obtain coatings, films and adhesive joints characterized by increased electrical conductivity compared to systems obtained with methods known so far and increased transparency compared to reference materials with the same composition obtained with the use of classical CNT dispersions.
Kompozycja polimerowa według wynalazku ma zastosowanie do wytwarzania powłok, filmów i spoin klejowych antystatycznych, rozpraszających ładunki elektryczne, elektroprzewodzących oraz ekranujących względem promieniowania elektromagnetycznego.The polymer composition according to the invention is used for the production of antistatic, electrically dissipative, electrically conductive and electromagnetic radiation shielding coatings, films and adhesive joints.
Rozwiązanie według wynalazku przedstawione jest w przykładach wykonania i na rysunku przedstawiającym wykresy dla powłok przygotowanych według procedur C i D z przykładu pierwszego, na którym fig. 1 przedstawia wpływ mocy mieszadła ultradźwiękowego na rezystywność powierzchniową powłok z wodorozcieńczalnego lakieru akrylowego zawierającego dyspersję nanorurek węglowych otrzymanych wg wynalazku z użyciem nanocząstkowego SiO2 (czas dyspergowania 30 minut, temperatura 20°C), fig. 2 przedstawia wpływ czasu dyspergowania na rezystywność powierzchniową powłok z wodorozcieńczalnego lakieru akrylowego zawierającego dyspersję nanorurek węglowych otrzymanych wg wynalazku z użyciem nanocząstkowego SiO2 (moc mieszadła ultradźwiękowego 70 W/g, temperatura 20°C), fig. 3 przedstawia wpływ temperatury procesu dyspergowania na rezystywność powierzchniową powłok z wodorozcieńczalnego lakieru akrylowego zawierającego dyspersję nanorurek węglowych otrzymanych wg wynalazku z użyciem nanocząstkowego SiO2 (moc mieszadła 70 W/g, czas dyspergowania 30 minut).The solution according to the invention is presented in the working examples and in the drawing showing the graphs for the coatings prepared according to the procedures C and D of the first example, in which Fig. 1 shows the effect of the ultrasonic stirrer power on the surface resistivity of the coatings made of water-soluble acrylic lacquer containing the dispersion of carbon nanotubes obtained according to the invention with the use of nanoparticle SiO2 (dispersion time 30 minutes, temperature 20 ° C), Fig. 2 shows the effect of the dispersion time on the surface resistivity of coatings made of water-soluble acrylic varnish containing the dispersion of carbon nanotubes obtained according to the invention with nanoparticle SiO2 (ultrasonic stirrer power 70 W / g , temperature 20 ° C), Fig. 3 shows the effect of the dispersion process temperature on the surface resistivity of coatings made of water-soluble acrylic lacquer containing the dispersion of carbon nanotubes obtained according to the invention with the use of nanoparticle SiO2 (m o the agitator 70 W / g, dispersion time 30 minutes).
P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1
Przykład przedstawia otrzymywanie dyspersji nanorurek węglowych w wodzie z użyciem nanocząstkowego tlenku krzemu jako środka wspomagającego dyspergowanie i zastosowanie uzyskanej dyspersji nanorurek węglowych do wodorozcieńczalnego lakieru akrylowego.The example shows the preparation of a dispersion of carbon nanotubes in water using nanoparticle silicon oxide as a dispersion aid and the application of the obtained carbon nanotube dispersion to a water-based acrylic lacquer.
W celach porównawczych otrzymano dwie kompozycje sposobem znanym ze stanu techniki dodając po procesie sonifikacji nanocząstki SiO2.For the purposes of comparison, two compositions were obtained with the method known from the state of the art by adding SiO2 nanoparticles after the sonication process.
Procedura A (procedura porównawcza).Procedure A (comparative procedure).
Do wody zawierającej rozpuszczony środek powierzchniowo czynny (dodecylobenzenosulfonia n sodu) wprowadzono wielościenne nanorurki węglowe (MWCNT; średnica -10 nm, stosunek 1/d ~160), po czym układ sonifikowano przez 30 minut w temp. 20°C za pomocą mieszadła ultradźwiękowego (częstotliwość 24 kHz, moc 180 W/g). Po procesie sonifikacji dyspersję MWCNT wprowadzono do mieszaniny wodnej dyspersji kopolimeru akrylowego (zawartość kopolimeru 50% wag., lepkość 250 mPa-s), wodnej dyspersji nanocząstek SiO2 (o średnim rozmiarze cząstek 40 nm) oraz wody. Otrzymano dwie kompozycje powłokowe oznaczone symbolami A1 i A2 o udziałach wagowych składników podanych w tabeli 1.Multi-walled carbon nanotubes (MWCNT; diameter -10 nm, ratio 1 / d ~ 160) were introduced into the water containing the dissolved surfactant (sodium dodecylbenzene sulfonate), and then the system was sonicated for 30 minutes at 20 ° C using an ultrasonic stirrer ( frequency 24 kHz, power 180 W / g). After the sonication process, the MWCNT dispersion was introduced into a mixture of an aqueous dispersion of acrylic copolymer (copolymer content 50% by weight, viscosity 250 mPa.s), an aqueous dispersion of SiO2 nanoparticles (with an average particle size of 40 nm) and water. Two coating compositions were obtained, denoted by the symbols A1 and A2, with the weight fractions of the components given in Table 1.
PL232 158 Β1PL232 158 Β1
Procedura Β (procedura porównawcza).Procedure Β (comparative procedure).
Dyspersję MWCNT przygotowano analogicznie jak w procedurze A z tą różnicą, że moc mieszadła ultradźwiękowego została zmniejszona do 70 W/g. Otrzymano kompozycje powłokowe, oznaczone symbolami B1 i B2, o takim samym składzie jak odpowiednie kompozycje A1 i A2 o udziałach wagowych składników podanych w tabeli 1.The MWCNT dispersion was prepared in the same way as in procedure A, with the difference that the power of the ultrasonic stirrer was reduced to 70 W / g. Coating compositions denoted by the symbols B1 and B2 were obtained with the same composition as the corresponding compositions A1 and A2 with the weight fractions of the components given in Table 1.
Procedura C (według wynalazku).Procedure C (according to the invention).
Do wodnej dyspersji nanocząstkowego S1O2 (o średnim rozmiarze cząstek 40 nm) zawierającej rozpuszczony środek powierzchniowo czynny (dodecylobenzenosulfonian sodu) wprowadzono MWCNT (średnica ~10 nm, stosunek 1/d -160) i układ sonifikowano przez 30 minut w temp. 20°C za pomocą mieszadła ultradźwiękowego (24 kHz, 180 W/g) w celu otrzymania wodnych dyspersji zawierających 0,16-0,2% wag. nanorurek i 40% wag. tlenku krzemu. Tak przygotowaną dyspersję MWCNT zmieszano z wodną dyspersją kopolimeru akrylowego (50% wag., 250 mPa-s). Otrzymano dwie kompozycje powłokowe oznaczone symbolami C1 i C2, o takim samym składzie jak odpowiednie kompozycje A1 i A2 (tabela 3).MWCNT (diameter ~ 10 nm, ratio 1 / d -160) was introduced into the aqueous nanoparticle S1O2 dispersion (with an average particle size of 40 nm) containing the dissolved surfactant (sodium dodecylbenzene sulphonate) and the system was sonicated for 30 minutes at 20 ° C for % using an ultrasonic stirrer (24 kHz, 180 W / g) to obtain aqueous dispersions containing 0.16-0.2 wt. % nanotubes and 40 wt. silicon oxide. The thus prepared MWCNT dispersion was mixed with an aqueous dispersion of acrylic copolymer (50 wt.%, 250 mPa · s). Two coating compositions denoted by the symbols C1 and C2 were obtained with the same composition as the respective compositions A1 and A2 (Table 3).
Procedura D (według wynalazku).Procedure D (according to the invention).
Dyspersję MWCNT przygotowano analogicznie jak w procedurze C z tą różnicą, że moc mieszadła ultradźwiękowego zmniejszono do 70 W/g. Otrzymano dwie kompozycje powłokowe oznaczone symbolami D1 i D2, o takim samym składzie jak odpowiednie kompozycje A1 i A2 (tabela 3).The MWCNT dispersion was prepared in the same way as in procedure C with the difference that the power of the ultrasonic stirrer was reduced to 70 W / g. Two coating compositions were obtained, denoted by the symbols D1 and D2, with the same composition as the corresponding compositions A1 and A2 (Table 3).
Lakiery przygotowane według procedur A, B, C i D zaaplikowano na podłoża transparentne (szklane i poliestrowe z PET) za pomocą aplikatora szczelinowego w celu otrzymania nanokompozytowych błon polimerowych o grubości 40 μηΊ. Zbadano elektryczną rezystywność powierzchniową powłok na podłożu szklanym (zgodnie z PN-E-04405) oraz transparentność powłok na podłożu poliestrowym (metodą spektrofotometrii UV-Vis).Varnishes prepared according to procedures A, B, C and D were applied to transparent substrates (glass and polyester with PET) using a slot applicator to obtain nanocomposite polymer films with a thickness of 40 μηΊ. The electrical surface resistivity of coatings on a glass substrate (according to PN-E-04405) and the transparency of coatings on a polyester substrate (by UV-Vis spectrophotometry) were tested.
W tabeli 1 przedstawiono skład wodorozcieńczalnych lakierów akrylowych z dyspersjami nanorurek węglowych przygotowanych z udziałem nanocząstkowego tlenku krzemu i właściwości otrzymanych powłok.Table 1 shows the composition of water-borne acrylic varnishes with dispersions of carbon nanotubes prepared with the use of nanoparticulate silicon oxide and the properties of the obtained coatings.
Tabela 1Table 1
a - dotyczy suchej masy spoiwa, b - zawartość w suchej inasie powłoki;a - refers to the dry weight of the binder, b - dry matter content of the coating;
c - moc na 1 g dyspergowanych nanorurek węglowych; d - dla napięcia pomiarowego 10 V;c - power per 1 g of dispersed carbon nanotubes; d - for a test voltage of 10 V;
e - przy dł. fali świetlnej 700 nme - at 700 nm light wave
Przykład 2Example 2
Przykład przedstawia otrzymywanie dyspersji nanorurek węglowych w wodzie z użyciem nanocząstkowego tlenku glinu jako środka wspomagającego dyspergowanie i zastosowanie uzyskanej dyspersji do wodorozcieńczalnego lakieru akrylowego.The example shows the preparation of a dispersion of carbon nanotubes in water using nanoparticle alumina as a dispersion aid and the application of the resulting dispersion to a water-based acrylic varnish.
W celach porównawczych otrzymano kompozycję sposobem znanym ze stanu techniki dodając po procesie sonifikacji nanocząstki AI2O3.For comparative purposes, the composition was prepared in a manner known from the state of the art by adding Al2O3 nanoparticles after the sonication process.
PL232 158 Β1PL232 158 Β1
Procedura Ε (procedura porównawcza).Procedure Ε (comparative procedure).
Do wody zawierającej rozpuszczony środek powierzchniowo czynny (dodecylobenzenosulfonian sodu) wprowadzono jednościenne nanorurki węglowe (SWCNT; średnica -2 nm, stosunek 1/d -1000), po czym układ sonifikowano przez 30 minut w temp. 20°C za pomocą mieszadła ultradźwiękowego (24 kHz, 200 W/g). Po procesie sonifikacji dyspersję SWCNT wprowadzono do mieszaniny wodnej dyspersji kopolimeru akrylowego (zawartość kopolimeru 50% wag., lepkość 250 mPa-s), wodnej dyspersji nanocząstek AI2O3 (o średnim rozmiarze cząstek 40 nm), odpieniacza silikonowego oraz wody. Otrzymano kompozycję powłokową oznaczoną symbolem E1 o następujących udziałach Wagowych składników:Single-walled carbon nanotubes (SWCNT; diameter -2 nm, ratio 1 / d -1000) were introduced into the water containing the dissolved surfactant (sodium dodecylbenzene sulphonate), and then the system was sonicated for 30 minutes at 20 ° C using an ultrasonic stirrer (24 kHz, 200 W / g). After the sonication process, the SWCNT dispersion was introduced into a mixture of an aqueous dispersion of acrylic copolymer (copolymer content 50% by weight, viscosity 250 mPa.s), aqueous dispersion of Al2O3 nanoparticles (with an average particle size of 40 nm), silicone skimmer and water. A coating composition marked with the symbol E1 was obtained with the following weight fractions of components:
- woda: 569,8 cz. wag.,- water: 569.8 parts weight,
- kopolimer akrylowy: 181 cz. wag.,- acrylic copolymer: 181 parts weight,
- środek powierzchniowo czynny: 6,4 cz. wag.,- surfactant: 6.4 parts weight,
- od pieniacz: 3 cz. wag.,- from the foamer: 3 parts weight,
- tlenek glinu: 236,6 cz. wag.,- aluminum oxide: 236.6 parts weight,
- nanorurki węglowe: 3,2 cz. wag.- carbon nanotubes: 3.2 parts wt.
Procedura F (według wynalazku).Procedure F (according to the invention).
Do wodnej dyspersji nanocząstkowego AI2O3 (40 nm) zawierającej rozpuszczony środek powierzchniowo czynny (dodecylobenzenosulfonian sodu) wprowadzono SWCNT (średnica -2 nm, stosunek 1/d -1000) i układ sonifikowano przez 30 minut w temp. 20°C za pomocą mieszadła ultradźwiękowego (24 kHz, 100 W/g) w celu otrzymania dyspersji o składzie:SWCNT (diameter -2 nm, ratio 1 / d -1000) was introduced into the aqueous dispersion of nanoparticle Al2O3 (40 nm) containing the dissolved surfactant (sodium dodecylbenzene sulfonate) and the system was sonicated for 30 minutes at 20 ° C using an ultrasonic stirrer ( 24 kHz, 100 W / g) to obtain a dispersion with the following composition:
- nanorurki węglowe: 0,74 cz. wag.,- carbon nanotubes: 0.74 parts weight,
- środek powierzchniowo czynny: 1,48 cz. wag.,- surfactant: 1.48 parts weight,
- tlenek glinu: 55 cz. wag.,- aluminum oxide: 55 parts weight,
- woda: 42,78 cz. wag.- water: 42.78 parts wt.
Tak przygotowaną dyspersję nanorurek zmieszano z wodną dyspersją kopolimeru akrylowego (50% wag., 250 m-Pas), wodą oraz odpieniaczem silikonowym. Otrzymano kompozycję powłokową oznaczoną symbolem F1 o takim samym składzie jak kompozycja E1.The dispersion of nanotubes prepared in this way was mixed with an aqueous dispersion of acrylic copolymer (50% by weight, 250 m-Pas), water and a silicone skimmer. A coating composition denoted by the symbol F1 having the same composition as composition E1 was obtained.
Wodorozcieńczalne lakiery akrylowe, przygotowane według procedur E i F, zaaplikowano na podłoże transparentne (szklane i poliestrowe z PET) za pomocą aplikatora szczelinowego w celu otrzymania nanokompozytowych błon polimerowych o grubości 40 μηΊ. Zbadano elektryczną rezystywność powierzchniową uzyskanych powłok na podłożu szklanym (zgodnie z PN-E-04405) oraz transparentność powłok na podłożu poliestrowym (metodą spektrofotometrii UV-Vis).Water-soluble acrylic varnishes, prepared according to procedures E and F, were applied to a transparent substrate (glass and polyester with PET) using a slot applicator to obtain nanocomposite polymer films with a thickness of 40 μη μ. The surface electrical resistivity of the obtained coatings on a glass substrate (in accordance with PN-E-04405) and the transparency of coatings on a polyester substrate (by UV-Vis spectrophotometry) were tested.
W tabeli 2 przedstawiono warunki dyspergowania nanorurek węglowych z udziałem nanocząstkowego tlenku glinu i właściwości powłok z wodorozcieńczalnego lakieru akrylowego zawierającego dyspersję nanorurek węglowych.Table 2 shows the conditions for dispersing carbon nanotubes with nanoparticle alumina and the properties of coatings made of a water-based acrylic lacquer containing a dispersion of carbon nanotubes.
Tabela 2Table 2
a - moc na 1 g dyspergowanych nanorurek węglowych; b - zawartość w suchej masie powłoki; c - dla napięcia pomiarowego 10 V; d - przy dł. fali świetlnej 700 nma - power per 1 g of dispersed carbon nanotubes; b - dry matter content of the coating; c - for a test voltage of 10 V; d - at 700 nm light wave
Przykład 3Example 3
Przykład przedstawia otrzymywanie dyspersji nanorurek węglowych w mieszaninie wody z etanolem z użyciem nanocząstkowego tlenku krzemu jako środka wspomagającego dyspergowanie i zastosowanie uzyskanej dyspersji do wodorozcieńczalnego lakieru ze spoiwem z polioctanu winylu).The example shows the preparation of a dispersion of carbon nanotubes in a water-ethanol mixture using nanoparticulate silicon oxide as a dispersion aid and the application of the resulting dispersion to a water-based varnish with a polyvinyl acetate binder.
W celach porównawczych otrzymano kompozycję sposobem znanym ze stanu techniki dodając po procesie sonifikacji nanocząstki S1O2.For comparative purposes, the composition was obtained with the method known from the state of the art by adding S1O2 nanoparticles after the sonication process.
Procedura G (procedura odniesienia).Procedure G (reference procedure).
Do równowagowej mieszaniny wody z etanolem zawierającej rozpuszczony środek powierzchniowo czynny (dodecylobenzenosulfonian sodu) wprowadzono wielościenne nanorurki węglowePolywall carbon nanotubes were introduced into an equilibrium mixture of water and ethanol containing dissolved surfactant (sodium dodecylbenzene sulfonate)
PL232 158 Β1 (MWCNT; średnica ~20 nm, stosunek 1/d -100), po czym układ sonifikowano przez 30 minut w temp. 0°C za pomocą mieszadła ultradźwiękowego (24 kHz, 180 W/g). Po procesie sonifikacji dyspersję MWCNT wprowadzono do mieszaniny wodnej dyspersji polioctanu winylu) (zawartość polimeru 50% wag., lepkość 2200 mPa-s), dyspersji nanocząstek S1O2 w etanolu (o średnim rozmiarze cząstek 5 nm), napełniacza (kaolin) oraz wody i etanolu. Otrzymano lakier oznaczony symbolem G1 o następujących udziałach wagowych składników:PL232 158 Β1 (MWCNT; diameter ~ 20 nm, ratio 1 / d -100), then the system was sonicated for 30 minutes at 0 ° C using an ultrasonic stirrer (24 kHz, 180 W / g). After the sonication process, the MWCNT dispersion was introduced into the mixture of an aqueous polyvinyl acetate dispersion (polymer content 50% by weight, viscosity 2200 mPa-s), S1O2 nanoparticle dispersion in ethanol (with an average particle size of 5 nm), filler (kaolin), water and ethanol . A varnish marked with the symbol G1 was obtained with the following components by weight:
- woda: 48,98 cz. wag.,- water: 48.98 parts weight,
- etanol: 22,37 cz. wag.,- ethanol: 22.37 parts weight,
- poli(octan winylu): 15,90 cz. wag.,- poly (vinyl acetate): 15.90 parts weight,
- kaolin: 0,01 cz. wag.,- kaolin: 0.01 part weight,
- środek powierzchniowo czynny: 1,6 cz. wag.,- surfactant: 1.6 parts weight,
- tlenek krzemu: 10,98 cz. wag.,- silicon oxide: 10.98 parts weight,
- nanorurki węglowe: 0,16 cz. wag.- carbon nanotubes: 0.16 parts wt.
Procedura H (według wynalazku).Procedure H (according to the invention).
Do mieszaniny składającej się z dyspersji nanocząstkowego S1O2 w etanolu (5 nm) z roztworem wodnym środka powierzchniowo czynnego (dodecylobenzenosulfonianu sodu) wprowadzono MWCNT (średnica -20 nm, stosunek 1/d -100) i układ sonifikowano przez 30 minut w temp. 0°C za pomocą mieszadła ultradźwiękowego (24 kHz, 90 W/g) w celu otrzymania dyspersji o składzie:MWCNT (diameter -20 nm, ratio 1 / d -100) was introduced into the mixture consisting of the dispersion of nanoparticle S1O2 in ethanol (5 nm) with an aqueous solution of the surfactant (sodium dodecylbenzenesulfonate) and the system was sonicated for 30 minutes at 0 ° C using an ultrasonic stirrer (24 kHz, 90 W / g) to obtain a dispersion with the following composition:
- nanorurki węglowe: 0,37 cz. wag.,- carbon nanotubes: 0.37 parts weight,
- środek powierzchniowo czynny: 3,7 cz. wag.,- surfactant: 3.7 parts weight,
- tlenek krzemu: 25,44 cz. wag.,- silicon oxide: 25.44 parts weight,
- woda: 32,62 cz. wag.,- water: 32.62 parts weight,
- etanol: 37,87 cz. wag.- ethanol: 37.87 parts wt.
Tak przygotowaną dyspersję MWCNT zmieszano z mieszaniną wodnej dyspersji polioctanu winylu) (50% wag., 2200 mPa-s), wody, etanolu i napełniacza. Otrzymano lakier, oznaczony symbolem H1, o takim samym składzie jak lakier G1.The thus prepared MWCNT dispersion was mixed with a mixture of an aqueous dispersion of polyvinyl acetate (50 wt.%, 2200 mPa · s), water, ethanol and a filler. The obtained varnish, marked with the symbol H1, has the same composition as the varnish G1.
Lakiery przygotowane według procedur G i H zaaplikowano na podłoże transparentne (szklane i z PET) za pomocą aplikatora szczelinowego w celu otrzymania nanokompozytowych błon polimerowych o grubości 40 μηΊ. Zbadano elektryczną rezystywność powierzchniową powłok na podłożu szklanym (zgodnie z PN-E-04405) oraz transparentność powłok na podłożu poliestrowym (metodą spektrofotometrii UV-Vis).Varnishes prepared according to procedures G and H were applied to a transparent substrate (glass and PET) with a slot applicator in order to obtain nanocomposite polymer films with a thickness of 40 μηΊ. The electrical surface resistivity of coatings on a glass substrate (according to PN-E-04405) and the transparency of coatings on a polyester substrate (by UV-Vis spectrophotometry) were tested.
W tabeli 3 przedstawiono warunki dyspergowania nanorurek węglowych z udziałem nanocząstkowego tlenku krzemu i właściwości powłok z wodorozcieńczalnego lakieru z polioctanu winylu) zawierającego dyspersję nanorurek węglowych.Table 3 shows the conditions for dispersing carbon nanotubes with nanoparticle silicon oxide and the properties of coatings of water-borne polyvinyl acetate varnish containing carbon nanotube dispersion.
T a b el a 3T a b el a 3
a - moc na 1 g dyspergowanych nanorurek węglowych; b - zawartość w suchej masie powłoki; c - dla napięcia pomiarowego 10 V;d - przy dł. fali świetlneja - power per 1 g of dispersed carbon nanotubes; b - dry matter content of the coating; c - for a test voltage of 10 V; d - for a light wave length
700 nm700 nm
Przykład 4Example 4
Przykład przedstawia otrzymywanie dyspersji nanorurek węglowych w wodzie z użyciem nanocząstkowego tlenku ceru jako środka wspomagającego dyspergowanie i zastosowanie uzyskanej dyspersji nanorurek do wodorozcieńczalnej farby poliuretanowej.The example shows the preparation of a dispersion of carbon nanotubes in water using nanoparticulate cerium oxide as a dispersion aid and the application of the obtained nanotube dispersion to a water-borne polyurethane paint.
W celach porównawczych otrzymano kompozycję sposobem znanym ze stanu techniki dodając po procesie sonifikacji nanocząstki CeO2.For comparative purposes, the composition was obtained with the method known from the state of the art by adding CeO2 nanoparticles after the sonication process.
Procedura J (procedura porównawcza).Procedure J (comparative procedure).
Do wody zawierającej rozpuszczony środek powierzchniowo czynny (dodecylobenzenosulfonian sodu) wprowadzono wielościenne nanorurki węglowe (MWCNT; średnica -20 nm, stosunek 1/d -100), po czym układ sonifikowano przez 60 minut w temp. 20°C za pomocą mieszadła ultradźwiękowegoMulti-walled carbon nanotubes (MWCNT; diameter -20 nm, ratio 1 / d -100) were introduced into the water containing the dissolved surfactant (sodium dodecylbenzene sulphonate), and then the system was sonicated for 60 minutes at 20 ° C using an ultrasonic stirrer
PL232 158 Β1 (24 kHz, 180 W/g). Po procesie sonifikacji dyspersję CNT wprowadzono do mieszaniny wodnego roztworu kopolimeru poliuretanowego (zawartość kopolimeru 40% wag., lepkość 140 mPa-s), wodnej dyspersji nanocząstek CeC>2 (o średnim rozmiarze cząstek 10 nm), wody, napełniaczy (talk, węglan wapnia i magnezu, haloizyt, wollastonit), pigmentu (biel tytanowa), odpieniacza silikonowego, plastyfikatora (izomaślanu trimetylohydroksypentylu) i środka biocydowego. Otrzymano kompozycję polimerową oznaczoną symbolem J1 o następującym składzie:PL232 158 Β1 (24 kHz, 180 W / g). After the sonication process, the CNT dispersion was introduced into a mixture of an aqueous solution of a polyurethane copolymer (copolymer content 40% by weight, viscosity 140 mPa-s), an aqueous dispersion of CeC> 2 nanoparticles (with an average particle size of 10 nm), water, fillers (talc, calcium carbonate and magnesium, halloysite, wollastonite), pigment (titanium white), silicone skimmer, plasticizer (trimethylhydroxypentyl isobutyrate) and biocide. A polymer composition marked with the symbol J1 was obtained with the following composition:
- woda: 579,40 cz. wag.,- water: 579.40 parts weight,
- kopolimer poliuretanowy: 59,39 cz. wag.,- polyurethane copolymer: 59.39 parts weight,
- węglan wapnia i magnezu: 307,40 cz. wag.,- calcium and magnesium carbonate: 307.40 parts weight,
- talk: 30,66 cz. wag.,- talc: 30.66 parts weight,
- haloizyt: 9,90 cz. wag.,- halloysite: 9.90 parts weight,
- wollastonit: 9,37 cz. wag.,- wollastonite: 9.37 parts weight,
- biel tytanowa: 0,05 cz. wag.,- titanium white: 0.05 parts weight,
- odpieniacz: 0,11 cz. wag.,- skimmer: 0.11 parts weight,
- plastyfikator: 0,47 cz.wag.,- plasticizer: 0.47 parts by weight,
- środek biocydowy: 0,10 cz. wag.,- biocidal agent: 0.10 part weight,
- środek powierzchniowo czynny: 0,44 cz. wag.,- surfactant: 0.44 parts weight,
- tlenek ceru: 2,47 cz. wag.,- cerium oxide: 2.47 parts weight,
- nanorurki węglowe: 0,05 cz. wag.- carbon nanotubes: 0.05 parts wt.
Procedura K (według wynalazku).Procedure K (according to the invention).
Do wodnej dyspersji nanocząstkowego CeC>2 (10 nm) zawierającej rozpuszczony środek powierzchniowo czynny (dodecylobenzenosulfonian sodu) wprowadzono MWCNT (średnica ~20 nm, stosunek 1/d -100) i układ sonifikowano przez 60 minut w temp. 20°C za pomocą mieszadła ultradźwiękowego (24 kHz, 90 W/g) w celu otrzymania dyspersji o składzie:MWCNT (diameter ~ 20 nm, ratio 1 / d -100) was introduced into the aqueous nanoparticle CeC> 2 dispersion (10 nm) containing the dissolved surfactant (sodium dodecylbenzene sulphonate) and the system was sonicated for 60 minutes at 20 ° C with a stirrer ultrasonic (24 kHz, 90 W / g) to obtain a dispersion with the following composition:
- nanorurki węglowe: 0,01 cz. wag.,- carbon nanotubes: 0.01 parts weight,
- środek powierzchniowo czynny: 0,09 cz. wag.,- surfactant: 0.09 parts weight,
- tlenek ceru: 0,5 cz. wag.,- cerium oxide: 0.5 part weight,
- woda: 99,4 cz. wag.- water: 99.4 parts wt.
Tak przygotowaną dyspersję MWCNT zmieszano z mieszaniną wodnego roztworu kopolimeru poliuretanowego (40% wag., 140 mPa-s), napełniaczami, pigmentem, odpieniaczem, plastyfikatorem i środkiem biocydowym. W rezultacie otrzymano kompozycję polimerową oznaczoną symbolem K1 o takim samym składzie jak kompozycja J1.The thus prepared MWCNT dispersion was mixed with a mixture of an aqueous solution of a polyurethane copolymer (40 wt.%, 140 mPas), fillers, pigment, defoamer, plasticizer and biocidal agent. As a result, a polymer composition marked with the symbol K1 having the same composition as composition J1 was obtained.
Wodorozcieńczalne farby poliuretanowe przygotowane według procedur J i K zaaplikowano na podłoże transparentne z poli(tereftalanu etylenu) za pomocą aplikatora szczelinowego w celu otrzymania nanokompozytowych błon polimerowych o grubości 40 μηΊ. Zbadano elektryczną rezystywność powierzchniową powłok (zgodnie z PN-E-04405).Water-soluble polyurethane paints prepared according to procedures J and K were applied to a transparent substrate made of poly (ethylene terephthalate) with a slot applicator to obtain nanocomposite polymer films with a thickness of 40 μηΊ. The electrical surface resistivity of the coatings was tested (according to PN-E-04405).
W tabeli 4 przedstawiono warunki dyspergowania nanorurek węglowych z udziałem nanocząstkowego tlenku ceru i właściwości powłok z farby poliuretanowej zawierającej dyspersję nanorurek węglowych.Table 4 shows the dispersion conditions for carbon nanotubes with the participation of nanoparticulate cerium oxide and the properties of polyurethane paint coatings containing the dispersion of carbon nanotubes.
Tabela 4Table 4
a - moc na 1 g dyspergowanych nanorurek węglowych;a - power per 1 g of dispersed carbon nanotubes;
b - zawartość w suchej masie powłoki; c - dla napięcia pomiarowego 10 V;b - dry matter content of the coating; c - for a test voltage of 10 V;
Przykład 5Example 5
Przykład przedstawia otrzymywanie dyspersji nanorurek węglowych w mieszaninie ksylenu i butanolu z użyciem nanocząstkowego tlenku krzemu i węgliku krzemu jako środka wspomagającego dyspergowanie oraz zastosowanie uzyskanej dyspersji nanorurek węglowych do rozpuszczalnikowego kleju epoksydowego.The example shows the preparation of a dispersion of carbon nanotubes in a mixture of xylene and butanol using nanoparticulate silicon oxide and silicon carbide as a dispersion aid, and the application of the resulting carbon nanotube dispersion to a solvent-based epoxy adhesive.
PL 232 158 B1PL 232 158 B1
W celach porównawczych otrzymano kompozycję sposobem znanym ze stanu techniki dodając po procesie sonifikacji nanocząstki SiO2 i SiO.For comparative purposes, the composition was obtained with the method known from the state of the art by adding SiO2 and SiO nanoparticles after the sonication process.
Procedura L (procedura porównawcza).Procedure L (comparative procedure).
Do mieszaniny ksylenu z butanolem (stosunek wag. 8:2), zawierającej rozpuszczony środek powierzchniowo czynny (polieter z podstawnikiem nonylofenylowym), wprowadzono w ielościenne nanorurki węglowe (MWCNT, średnicami ~10 nm, stosunek 1/d ~160), po czym układ sonifikowano przez 5 minut w temp. 90°C za pomocą mieszadła ultradźwiękowego (24 kHz, 250 W/g). Po procesie sonifikacji dyspersję CNT wprowadzono do mieszaniny żywic y epoksydowej na bazie bisfenolu A (lepkość 25 000 mPa-s), rozcieńczalnika epoksydowego (eter diglicydylowy butanodiolu, lepkość 150 mPa-s), plastyfikatora (polieterodiolu), napełniaczy i pigmentów (mika, siarczan baru, fosforan glinu), modyfikatora własności reologicznych (montmorylonitu) oraz dyspersji nanocząstek Si O2 (o średnim rozmiarze cząstek 90 nm) i SiC (o średnim rozmiarze cząstek 200 nm) w mieszaninie ksylenu z butanolem (8:2). Otrzymano kompozycję polimerową oznaczoną symbolem L1 o następujących udziałach wagowych składników:To the mixture of xylene with butanol (weight ratio 8: 2), containing the dissolved surfactant (polyether with nonylphenyl substituent), carbon nanotubes (MWCNT, diameter ~ 10 nm, ratio 1 / d ~ 160) were introduced into sonicated for 5 minutes at 90 ° C using an ultrasonic stirrer (24 kHz, 250 W / g). After the sonication process, the CNT dispersion was introduced into a mixture of epoxy resin based on bisphenol A (viscosity 25,000 mPas), epoxy diluent (butanediol diglycidyl ether, viscosity 150 mPas), plasticizer (polyether diol), fillers and pigments (mica, sulphate barium, aluminum phosphate), rheology modifier (montmorillonite) and dispersion of Si O2 nanoparticles (with an average particle size of 90 nm) and SiC (with an average particle size of 200 nm) in a mixture of xylene with butanol (8: 2). A polymer composition marked with the symbol L1 was obtained with the following weight percentages of components:
- żywica epoksydowa: 33,43 cz. wag.,- epoxy resin: 33.43 parts weight,
- rozcieńczalnik epoksydowy: 16,21 cz.wag.,- epoxy thinner: 16.21 parts by weight,
- ksylen: 14,31 cz. wag.,- xylene: 14.31 parts weight,
- butanol: 3,58 cz. wag.,- butanol: 3.58 parts weight,
- plastyfikator: 2,0 cz. wag.,- plasticizer: 2.0 parts weight,
- mika: 1 cz. wag.,- mica: 1 part weight,
- siarczan baru: 2,5 cz. wag.,- barium sulphate: 2.5 parts weight,
- fosforan glinu: 4,0 cz. wag.,- aluminum phosphate: 4.0 parts weight,
- montmorylonit: 0,5 cz. wag.,- montmorillonite: 0.5 parts weight,
- środek powierzchniowo czynny: 2,56 cz. wag.,- surfactant: 2.56 parts weight,
- tlenek krzemu: 5,96 cz. wag.,- silicon oxide: 5.96 parts weight,
- węglik krzemu: 5,96 cz. wag.,- silicon carbide: 5.96 parts weight,
- nanorurki węglowe: 0,83 cz. wag.- carbon nanotubes: 0.83 parts wt.
Procedura M (według wynalazku).Procedure M (according to the invention).
Do mieszaniny ksylenu z butanolem (stosunek wag. 8:2), zawierającej rozpuszczony środek powierzchniowo czynny (polieter z podstawnikiem nonylofenylowym) wprowadzono MWCNT (średnica ~10 nm, stosunek 1/d ~160), SiO2 (90 nm) oraz SiC (200 nm) po czym układ sonifikowano przez 5 minut w temp. 90°C za pomocą mieszadła ultradźwiękowego (24 kHz, 120 W/g) w celu otrzymania dyspersji o składzie:MWCNT (diameter ~ 10 nm, ratio 1 / d ~ 160), SiO2 (90 nm) and SiC (200) were introduced into a mixture of xylene with butanol (weight ratio 8: 2) containing dissolved surfactant (polyether with nonylphenyl substituent). nm) and then the system was sonicated for 5 minutes at 90 ° C using an ultrasonic stirrer (24 kHz, 120 W / g) to obtain a dispersion with the following composition:
- nanorurki węglowe: 2,5 cz. wag.,- carbon nanotubes: 2.5 parts weight,
- środek powierzchniowo czynny: 7,7 cz. wag.,- surfactant: 7.7 parts weight,
- tlenek krzemu: 18 cz. wag.,- silicon oxide: 18 parts weight,
- węglik krzemu: 18 cz. wag.,- silicon carbide: 18 parts weight,
- ksylen: 43 cz. wag.,- xylene: 43 parts weight,
- butanol: 10,8 cz. wag.- butanol: 10.8 parts wt.
Tak przygotowaną dyspersję MWCNT zmieszano z mieszaniną żywicy epoksydowej na bazie bisfenolu A (25 000 mPa-s), rozcieńczalnika epoksydowego (eter diglicydylowy butanodiolu, 150 mPa-s), plastyfikatora, napełniaczy, pigmentów, modyfikatora własności reologicznych i rozpuszczalników. Otrzymano kompozycję polimerową oznaczoną symbolem M1 o takim samym składzie jak kompozycja L1.The prepared MWCNT dispersion was mixed with a mixture of epoxy resin based on bisphenol A (25,000 mPa · s), epoxy diluent (butanediol diglycidyl ether, 150 mPa · s), plasticizer, fillers, pigments, rheology modifier and solvents. A polymer composition denoted by the symbol M1 was obtained having the same composition as that denoted by L1.
Kompozycje polimerowe przygotowane według procedur L i M zmieszano z utwardzaczem - trietylenotetraaminą w ilości 7,16 cz. wag. Ciekłe kleje zaaplikowano na podłoże stalowe (w celu oceny rezystywności elektrycznej skrośnej zgodnie z PN-E-04405) za pomocą aplikatora szczelinowego. Próbki utwardzano w temperaturze otoczenia przez 14 dni.Polymer compositions prepared according to procedures L and M were mixed with the hardener - triethylenetetramine in the amount of 7.16 parts. wt. The liquid adhesives were applied to the steel substrate (in order to assess the volume electrical resistivity in accordance with PN-E-04405) using a slot applicator. The samples were cured at ambient temperature for 14 days.
PL232 158 Β1PL232 158 Β1
Warunki dyspergowania nanorurek węglowych i właściwości elektryczne uzyskanego kleju przedstawiono w tabeli 5.The dispersion conditions of carbon nanotubes and the electrical properties of the obtained adhesive are presented in Table 5.
Tabela 5Table 5
a - moc na l g dyspergowanych nanorurek węglowych;a - power per 1 g of dispersed carbon nanotubes;
b zawartość w suchej masie powłoki; c - dla napięcia pomiarowego 10 V;b content in dry matter of the coating; c - for a test voltage of 10 V;
Przykład 6Example 6
Przykład przedstawia otrzymywanie dyspersji nanorurek węglowych w benzynie lakierniczej z użyciem nanocząstkowego tlenku glinu jako środka wspomagającego dyspergowanie i zastosowanie uzyskanej dyspersji nanorurek węglowych do rozpuszczalnikowej farby alkidowej.The example shows the preparation of a carbon nanotube dispersion in white spirit using nanoparticle alumina as a dispersion aid and the application of the resulting carbon nanotube dispersion to a solvent based alkyd paint.
W celach porównawczych otrzymano kompozycję sposobem znanym ze stanu techniki dodając po procesie sonifikacji nanocząstki AI2O3.For comparative purposes, the composition was prepared in a manner known from the state of the art by adding Al2O3 nanoparticles after the sonication process.
Procedura N (procedura porównawcza).Procedure N (comparative procedure).
Do benzyny lakierniczej, zawierającej rozpuszczony środek powierzchniowo czynny (eter naftylowo-oligooksyetylenowy), wprowadzono wielościenne nanorurki węglowe (MWCNT; średnica ~10 nm, stosunek 1/d -160), po czym układ sonifikowano przez 30 minut w temp. 20°C za pomocą mieszadła ultradźwiękowego (24 kHz, 160 W/g). Po procesie sonifikacji dyspersję CNT wprowadzono do mieszaniny złożonej z roztworu żywicy alkidowej średniotłustej w benzynie lakierniczej, napełniacza (węglan wapnia) pigmentu (czerń żelazowa), sykatyw (kobaltowej i cyrkonowej), środka przeciw kożuszeniu oraz dyspersji tlenku glinu (o średnim rozmiarze cząstki 40 nm) w benzynie lakierniczej. Otrzymano farbę oznaczoną symbolem N1 o następującym składzie:Multi-walled carbon nanotubes (MWCNT; diameter ~ 10 nm, ratio 1 / d -160) were introduced into the white spirit, containing the dissolved surfactant (naphthyl-oligoxyethylene ether), and the system was sonicated for 30 minutes at 20 ° C for using an ultrasonic stirrer (24 kHz, 160 W / g). After the sonication process, the CNT dispersion was introduced into a mixture consisting of a medium-greasy alkyd resin solution in white spirit, filler (calcium carbonate), pigment (iron black), siccative (cobalt and zirconium), anti-skinning agent and aluminum oxide dispersion (average particle size 40 nm) ) in white spirit. The paint marked with the symbol N1 was obtained with the following composition:
- żywica alkidowa: 14,82 cz. wag.,- alkyd resin: 14.82 parts weight,
- benzyna lakiernicza: 58,17 cz. wag.,- white spirit: 58.17 parts weight,
- węglan wapnia: 0,4 cz. wag.,- calcium carbonate: 0.4 parts weight,
- czerń żelazowa: 2,16 cz. wag.,- iron black: 2.16 parts weight,
- sykatywy: 2,04 cz. wag.,- siccatives: 2.04 parts weight,
- środek przeciw kożuszeniu: 0,52 cz. wag.,- anti-skinning agent: 0.52 part weight,
- środek powierzchniowo czynny: 2,09 cz. wag.,- surfactant: 2.09 parts weight,
- tlenek glinu 20,92 cz. wag.,- aluminum oxide, 20.92 parts weight,
- nanorurki węglowe: 2,09 cz. wag.- carbon nanotubes: 2.09 parts wt.
Procedura P (według wynalazku).Procedure P (according to the invention).
Do benzyny lakierniczej, zawierającej rozpuszczony środek powierzchniowo czynny (eter naftylowo-oligooksyetylenowy), wprowadzono MWCNT (średnica -10 nm, stosunek 1/d -160), oraz tlenek glinu (średni rozmiar cząstek 40 nm), po czym układ sonifikowano przez 30 minut w temp. 10°C za pomocą mieszadła ultradźwiękowego (24 kHz, 80 W/g) w celu otrzymania dyspersji o składzie:MWCNT (-10 nm diameter, ratio 1 / d -160) and aluminum oxide (average particle size 40 nm) and aluminum oxide (average particle size 40 nm) were introduced into the white spirit, containing the dissolved surfactant (naphthyl-oligoxyethylene ether), and the system was sonicated for 30 minutes. at 10 ° C using an ultrasonic stirrer (24 kHz, 80 W / g) to obtain a dispersion with the following composition:
- nanorurki węglowe: 5 cz. wag.,- carbon nanotubes: 5 pcs. weight,
- środek powierzchniowo czynny: 5 cz. wag.,- surfactant: 5 parts weight,
- tlenek glinu: 50 cz. wag.,- aluminum oxide: 50 parts weight,
- benzyna lakiernicza: 40 cz. wag.- white spirit: 40 parts wt.
Tak przygotowaną dyspersję MWCNT dodano do mieszaniny roztworu żywicy alkidowej średniotłustej w benzynie lakierniczej z napełniaczem, pigmentem, sykatywami i środkiem przeciw kożuszeniu wymienionymi w procedurze N. W rezultacie otrzymano farbę oznaczoną symbolem P1 o takim samym składzie jak kompozycja N1.The thus prepared MWCNT dispersion was added to a mixture of a medium fatty alkyd resin solution in white spirit with the filler, pigment, siccatives and anti-skinning agent mentioned in procedure N. As a result, the paint P1 was obtained with the same composition as composition N1.
Kompozycje powłokowe przygotowane według procedur N i P zaaplikowano na podłoże stalowe (w celu oceny rezystywności elektrycznej skrośnej zgodnie z PN-E- 04405) za pomocą aplikatora szczelinowego.The coating compositions prepared according to the procedures N and P were applied to the steel substrate (in order to evaluate the electrical resistivity according to PN-E-04405) using a slot applicator.
PL232 158 Β1PL232 158 Β1
Warunki dyspergowania nanorurek węglowych i właściwości elektryczne uzyskanych powłok przedstawiono w tabeli 6.The dispersion conditions of carbon nanotubes and the electrical properties of the obtained coatings are presented in Table 6.
Tabela 6Table 6
a - moc na 1 g dyspergowanych nanorurek węglowych;a - power per 1 g of dispersed carbon nanotubes;
b - zawartość w suchej masie powłoki; c - dla napięcia pomiarowego 10 V;b - dry matter content of the coating; c - for a test voltage of 10 V;
Przykład 7Example 7
Przykład przedstawia otrzymywanie dyspersji nanorurek węglowych w wodzie z użyciem nanocząstkowego tlenku tytanu jako środka wspomagającego dyspergowanie i zastosowanie uzyskanej dyspersji nanorurek do wodnego roztworu polialkoholu winylowego).The example shows the preparation of a dispersion of carbon nanotubes in water using nanoparticulate titanium oxide as a dispersion aid and the application of the obtained nanotube dispersion to an aqueous solution of polyvinyl alcohol.
W celach porównawczych otrzymano kompozycję sposobem znanym ze stanu techniki dodając po procesie sonifikacji nanocząstki TiC>2.For comparative purposes, the composition was obtained with the method known from the state of the art by adding TiO 2 nanoparticles after the sonication process.
Procedura R (procedura porównawcza).Procedure R (comparative procedure).
Do wody zawierającej rozpuszczony środek powierzchniowo czynny (dodecylobenzenosulfonian sodu) wprowadzono wielościenne nanorurki węglowe (MWCNT; średnica ~20 nm, stosunek 1/d -100), po czym układ sonifikowano przez 10 minut w temp. 40°C za pomocą mieszadła ultradźwiękowego (24 kHz, 250 W/g). Po procesie sonifikacji dyspersję CNT wprowadzono do mieszaniny wodnego roztworu polialkoholu winylowego) (zawartość polimeru 10% wag., lepkość 650 mPa-s), wodnej dyspersji nanocząstek T1O2 (o średnim rozmiarze cząstek 25 nm), wody oraz napełniacza (krzemionka). Otrzymano farbę oznaczoną symbolem R1 o następującym składzie:Multi-walled carbon nanotubes (MWCNT; diameter ~ 20 nm, ratio 1 / d -100) were introduced into the water containing the dissolved surfactant (sodium dodecylbenzene sulphonate), and then the system was sonicated for 10 minutes at 40 ° C using an ultrasonic stirrer (24 kHz, 250 W / g). After the sonication process, the CNT dispersion was introduced into a mixture of an aqueous solution of polyvinyl alcohol (polymer content 10% by weight, viscosity 650 mPa.s), an aqueous dispersion of nanoparticles T1O2 (with an average particle size of 25 nm), water and a filler (silica). The paint marked with the symbol R1 was obtained with the following composition:
- woda: 84,94 cz.wag.,- water: 84.94 parts by weight,
- poli(alkohol winylowy): 7,04 cz. wag.,- poly (vinyl alcohol): 7.04 parts weight,
- krzemionka: 5,07 cz. wag.,- silica: 5.07 parts weight,
- środek powierzchniowo czynny: 0,05 cz. wag.,- surfactant: 0.05 parts weight,
- tlenek tytanu: 2,45 cz. wag.,- titanium oxide: 2.45 parts weight,
- nanorurki węglowe: 0,49 cz. wag.- carbon nanotubes: 0.49 parts wt.
Procedura S (według wynalazku).Procedure S (according to the invention).
Do wodnej dyspersji nanocząstkowego T1O2 (25 nm), zawierającej rozpuszczony środek powierzchniowo czynny (dodecylobenzenosulfonian sodu), wprowadzono MWCNT (średnica -20 nm, stosunek 1/d -100) i układ sonifikowano przez 10 minut w temp. 40°C za pomocą mieszadła ultradźwiękowego (24 kHz, 120 W/g) w celu otrzymania dyspersji o składzie:MWCNT (diameter -20 nm, ratio 1 / d -100) was introduced into the aqueous dispersion of nanoparticle T1O2 (25 nm), containing the dissolved surfactant (sodium dodecylbenzenesulfonate), and the system was sonicated for 10 minutes at 40 ° C with a stirrer ultrasonic (24 kHz, 120 W / g) to obtain a dispersion with the following composition:
- nanorurki węglowe: 2 cz. wag.,- carbon nanotubes: 2 parts weight,
- środek powierzchniowo czynny: 0,02 cz. wag.,- surfactant: 0.02 parts weight,
- tlenek tytanu: 10 cz. wag.,- titanium oxide: 10 parts weight,
- woda: 87,98 cz. wag.- water: 87.98 parts wt.
Tak przygotowaną dyspersję MWCNT zmieszano z mieszaniną wodnego roztworu polialkoholu winylowego) (10% wag., 650 mPa-s), wodą i napełniaczem. W rezultacie otrzymano kompozycję polimerową oznaczoną symbolem S1 o takim samym składzie jak kompozycja R1.The thus prepared MWCNT dispersion was mixed with a mixture of an aqueous solution of polyvinyl alcohol (10 wt.%, 650 mPa · s), water and a filler. As a result, a polymer composition designated S1 with the same composition as composition R1 was obtained.
Kompozycje z polialkoholu winylowego) przygotowane według procedur R i S zaaplikowano na podłoże transparentne z poli(tereftalanu etylenu) za pomocą aplikatora szczelinowego w celu otrzymania nanokompozytowych błon polimerowych o grubości 40 μηΊ. Zbadano elektryczną rezystywność skrośną firnów (zgodnie z PN-E-04405). Warunki dyspergowania nanorurek węglowych z udziałem nanocząstkowego tlenku tytanu i właściwości filmów z polialkoholu winylowego) zawierającej dyspersję nanorurek węglowych zestawiono w tabeli 7.Polyvinyl alcohol compositions) prepared according to the procedures R and S were applied to a transparent substrate made of poly (ethylene terephthalate) with a slot applicator in order to obtain nanocomposite polymer films with a thickness of 40 μηΊ. The electrical volume resistivity of firns was tested (according to PN-E-04405). The conditions for dispersing carbon nanotubes with nanoparticle titanium oxide and the properties of polyvinyl alcohol films containing the dispersion of carbon nanotubes are summarized in Table 7.
PL232 158 Β1PL232 158 Β1
Tabela 7Table 7
a - moc na I g dyspergowanych nanorurek węglowych; b - zawartość w suchej masie filmu; c - dla napięcia pomiarowego 10 V;a - power per I g of dispersed carbon nanotubes; b - content in the dry matter of the film; c - for a test voltage of 10 V;
Zastrzeżenia patentowePatent claims
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL425843A PL232158B1 (en) | 2014-05-12 | 2014-05-12 | Polymer composition for metallic, wooden and plastic substrates |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL425843A PL232158B1 (en) | 2014-05-12 | 2014-05-12 | Polymer composition for metallic, wooden and plastic substrates |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL425843A1 PL425843A1 (en) | 2018-11-05 |
| PL232158B1 true PL232158B1 (en) | 2019-05-31 |
Family
ID=63998353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL425843A PL232158B1 (en) | 2014-05-12 | 2014-05-12 | Polymer composition for metallic, wooden and plastic substrates |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL232158B1 (en) |
-
2014
- 2014-05-12 PL PL425843A patent/PL232158B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL425843A1 (en) | 2018-11-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1130430C (en) | Modified carbon products with leaving groups for inks and coatings and compositions thereof | |
| JP6082081B2 (en) | Coating composition comprising submicron calcium carbonate | |
| US9303143B2 (en) | Dispersing agent from renewable raw materials for binding agent-free pigment preparations | |
| TW202033446A (en) | Carbon nanotube dispersion liquid and method for producing same | |
| JP4501445B2 (en) | Carbon nanotube composition and carbon nanotube dispersion containing the same | |
| TWI869652B (en) | Cns millbase dispersion, coating composition comprising the same and cured coating | |
| JP2016069618A (en) | Water-based paint composition | |
| FI128031B (en) | Process for the preparation of nanoparticles in a concentrated slurry | |
| CN105555884A (en) | Carbon black for waterborne coatings | |
| JP2023507600A (en) | Printing ink containing non-dried coated titanium dioxide | |
| JP7372517B2 (en) | Composite materials, their manufacturing methods, and their uses | |
| WO2019093360A1 (en) | Carbon nanowire dispersion liquid and method for producing same | |
| PL230797B1 (en) | Method for dispergation of carbon nanotubes in liquids and polymer composition for metallic, wooden and plastic substrates | |
| CN105086377B (en) | Sulfonated graphene conductive high molecular dispersion liquid, its preparation method and application | |
| PL232158B1 (en) | Polymer composition for metallic, wooden and plastic substrates | |
| Orawiec et al. | Application of semi‐in situ liquid exfoliation of graphite to the scalable production of graphene‐epoxy nanocomposites | |
| US9828484B2 (en) | Graphenic dispersions and slurries and coatings thereof | |
| JP4947962B2 (en) | Aqueous composition for conductive clear and process for producing the same | |
| CN115073974A (en) | Methylene having surface modified with catechol derivative, method for producing the same, and meikene organic ink containing the same | |
| JP2024056356A (en) | Carbon nanotube dispersion and coating film | |
| WO2023076475A1 (en) | Dispersion of carbon nanostructures |