PL232158B1 - Kompozycja polimerowa do podłoży metalowych, drewnianych i z tworzyw sztucznych - Google Patents
Kompozycja polimerowa do podłoży metalowych, drewnianych i z tworzyw sztucznychInfo
- 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.
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.
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.
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.
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.
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.
Kompozycja polimerowa według wynalazku ma zastosowanie do wytwarzania powłok, filmów i spoin klejowych antystatycznych, rozpraszających ładunki elektryczne, elektroprzewodzących oraz ekranujących względem promieniowania elektromagnetycznego.
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).
P r z y 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.
W celach porównawczych otrzymano dwie kompozycje sposobem znanym ze stanu techniki dodając po procesie sonifikacji nanocząstki SiO2.
Procedura A (procedura porównawcza).
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.
PL232 158 Β1
Procedura Β (procedura porównawcza).
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.
Procedura C (według wynalazku).
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).
Procedura D (według wynalazku).
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).
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).
W tabeli 1 przedstawiono skład wodorozcieńczalnych lakierów akrylowych z dyspersjami nanorurek węglowych przygotowanych z udziałem nanocząstkowego tlenku krzemu i właściwości otrzymanych powłok.
Tabela 1
| Symbol próbki | Skład k spoiwo a | arnpo; [% CNT | lycji wag SPC | MWło ] S1O2 | cowej H2O | Zawartość CNT [% wag.]b | Moc mieszadła [W/gr | Rezystywność powierzchniowa [£2|d | Transparentność L%]e |
| Al porównawcza | 23,65 | 0,1 | 0,19 | 23,93 | 52,13 | 0,2 | 180 | 8,5-1011 | 65 |
| BI porównawcza | 70 | 2,2-1013 | 65 | ||||||
| Cl | 180 | 2,5-1010 | 73 | ||||||
| Dl | 70 | 1,0-10’ | 73 | ||||||
| A2 porównawcza | 23,6 | 0,12 | 0,24 | 23,96 | 52,07 | 0,25 | 180 | 9,1-107 | 55 |
| B2 porównawcza | 70 | 4,5-1010 | 55 | ||||||
| C2 | 180 | 2,3-107 | 62 | ||||||
| D2 | 70 | 9,0· 105 | 62 |
a - dotyczy suchej masy spoiwa, b - zawartość w suchej inasie powłoki;
c - moc na 1 g dyspergowanych nanorurek węglowych; d - dla napięcia pomiarowego 10 V;
e - przy dł. fali świetlnej 700 nm
Przykład 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.
W celach porównawczych otrzymano kompozycję sposobem znanym ze stanu techniki dodając po procesie sonifikacji nanocząstki AI2O3.
PL232 158 Β1
Procedura Ε (procedura porównawcza).
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:
- woda: 569,8 cz. wag.,
- kopolimer akrylowy: 181 cz. wag.,
- środek powierzchniowo czynny: 6,4 cz. wag.,
- od pieniacz: 3 cz. wag.,
- tlenek glinu: 236,6 cz. wag.,
- nanorurki węglowe: 3,2 cz. wag.
Procedura F (według wynalazku).
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:
- nanorurki węglowe: 0,74 cz. wag.,
- środek powierzchniowo czynny: 1,48 cz. wag.,
- tlenek glinu: 55 cz. wag.,
- woda: 42,78 cz. wag.
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.
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).
W tabeli 2 przedstawiono warunki dyspergowania nanorurek węglowych z udziałem nanocząstkowego tlenku glinu i właściwości powłok z wodorozcieńczalnego lakieru akrylowego zawierającego dyspersję nanorurek węglowych.
Tabela 2
| Symbol próbki | Moc mieszadła [W/g]a | Zawartość CNT [% wag.]b | Rezystywność powierzchniowa [Ω] c | T ransparentność [%]d |
| El porównawcza | 200 | 0,74 | 3,6-107 | 57 |
| FI | 100 | 1,5-106 | 62 |
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 nm
Przykład 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).
W celach porównawczych otrzymano kompozycję sposobem znanym ze stanu techniki dodając po procesie sonifikacji nanocząstki S1O2.
Procedura G (procedura odniesienia).
Do równowagowej mieszaniny wody z etanolem zawierającej rozpuszczony środek powierzchniowo czynny (dodecylobenzenosulfonian sodu) wprowadzono wielościenne nanorurki węglowe
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:
- woda: 48,98 cz. wag.,
- etanol: 22,37 cz. wag.,
- poli(octan winylu): 15,90 cz. wag.,
- kaolin: 0,01 cz. wag.,
- środek powierzchniowo czynny: 1,6 cz. wag.,
- tlenek krzemu: 10,98 cz. wag.,
- nanorurki węglowe: 0,16 cz. wag.
Procedura H (według wynalazku).
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:
- nanorurki węglowe: 0,37 cz. wag.,
- środek powierzchniowo czynny: 3,7 cz. wag.,
- tlenek krzemu: 25,44 cz. wag.,
- woda: 32,62 cz. wag.,
- etanol: 37,87 cz. wag.
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.
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).
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.
T a b el a 3
| Symbol próbki | Moc mieszadła [W/g]a | Zawartość CNT [% wag.] b | Rezystywność powierzchniowa [Ω[ c | Transparentność [%]d |
| G1 porównawcza | 180 | 0,55 | 1,8-109 | 31 |
| HI | 90 | 2,4-108 | 33 |
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 nm
Przykład 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.
W celach porównawczych otrzymano kompozycję sposobem znanym ze stanu techniki dodając po procesie sonifikacji nanocząstki CeO2.
Procedura J (procedura porównawcza).
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 ultradźwiękowego
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:
- woda: 579,40 cz. wag.,
- kopolimer poliuretanowy: 59,39 cz. wag.,
- węglan wapnia i magnezu: 307,40 cz. wag.,
- talk: 30,66 cz. wag.,
- haloizyt: 9,90 cz. wag.,
- wollastonit: 9,37 cz. wag.,
- biel tytanowa: 0,05 cz. wag.,
- odpieniacz: 0,11 cz. wag.,
- plastyfikator: 0,47 cz.wag.,
- środek biocydowy: 0,10 cz. wag.,
- środek powierzchniowo czynny: 0,44 cz. wag.,
- tlenek ceru: 2,47 cz. wag.,
- nanorurki węglowe: 0,05 cz. wag.
Procedura K (według wynalazku).
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:
- nanorurki węglowe: 0,01 cz. wag.,
- środek powierzchniowo czynny: 0,09 cz. wag.,
- tlenek ceru: 0,5 cz. wag.,
- woda: 99,4 cz. wag.
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.
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).
W tabeli 4 przedstawiono warunki dyspergowania nanorurek węglowych z udziałem nanocząstkowego tlenku ceru i właściwości powłok z farby poliuretanowej zawierającej dyspersję nanorurek węglowych.
Tabela 4
| Symbol próbki | Moc mieszadła [W/g]3 | Zawartość CNT [% wag.]b | Rezystywność powierzchniowa [Ω]' |
| porównawcza | 180 | 0,0ł | ι,ο-ιο14 |
| KI | 90 | 4,1·10ΙΛ |
a - moc na 1 g dyspergowanych nanorurek węglowych;
b - zawartość w suchej masie powłoki; c - dla napięcia pomiarowego 10 V;
Przykład 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.
PL 232 158 B1
W celach porównawczych otrzymano kompozycję sposobem znanym ze stanu techniki dodając po procesie sonifikacji nanocząstki SiO2 i SiO.
Procedura L (procedura porównawcza).
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:
- żywica epoksydowa: 33,43 cz. wag.,
- rozcieńczalnik epoksydowy: 16,21 cz.wag.,
- ksylen: 14,31 cz. wag.,
- butanol: 3,58 cz. wag.,
- plastyfikator: 2,0 cz. wag.,
- mika: 1 cz. wag.,
- siarczan baru: 2,5 cz. wag.,
- fosforan glinu: 4,0 cz. wag.,
- montmorylonit: 0,5 cz. wag.,
- środek powierzchniowo czynny: 2,56 cz. wag.,
- tlenek krzemu: 5,96 cz. wag.,
- węglik krzemu: 5,96 cz. wag.,
- nanorurki węglowe: 0,83 cz. wag.
Procedura M (według wynalazku).
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:
- nanorurki węglowe: 2,5 cz. wag.,
- środek powierzchniowo czynny: 7,7 cz. wag.,
- tlenek krzemu: 18 cz. wag.,
- węglik krzemu: 18 cz. wag.,
- ksylen: 43 cz. wag.,
- butanol: 10,8 cz. wag.
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.
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.
PL232 158 Β1
Warunki dyspergowania nanorurek węglowych i właściwości elektryczne uzyskanego kleju przedstawiono w tabeli 5.
Tabela 5
| Symbol próbki | Moc mieszadła [W/g]a | Zawartość CNT [% wag.]b | Rezystvwność skrośna '[Ω-m]e |
| LI | 250 | 1 | 7,5-106 |
| Porównawcza | |||
| Ml | 120 | 4,5-10s |
a - moc na l g dyspergowanych nanorurek węglowych;
b zawartość w suchej masie powłoki; c - dla napięcia pomiarowego 10 V;
Przykład 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.
W celach porównawczych otrzymano kompozycję sposobem znanym ze stanu techniki dodając po procesie sonifikacji nanocząstki AI2O3.
Procedura N (procedura porównawcza).
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:
- żywica alkidowa: 14,82 cz. wag.,
- benzyna lakiernicza: 58,17 cz. wag.,
- węglan wapnia: 0,4 cz. wag.,
- czerń żelazowa: 2,16 cz. wag.,
- sykatywy: 2,04 cz. wag.,
- środek przeciw kożuszeniu: 0,52 cz. wag.,
- środek powierzchniowo czynny: 2,09 cz. wag.,
- tlenek glinu 20,92 cz. wag.,
- nanorurki węglowe: 2,09 cz. wag.
Procedura P (według wynalazku).
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:
- nanorurki węglowe: 5 cz. wag.,
- środek powierzchniowo czynny: 5 cz. wag.,
- tlenek glinu: 50 cz. wag.,
- benzyna lakiernicza: 40 cz. wag.
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.
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.
PL232 158 Β1
Warunki dyspergowania nanorurek węglowych i właściwości elektryczne uzyskanych powłok przedstawiono w tabeli 6.
Tabela 6
| Symbol próbki | Moc mieszadła [W/gP | Zawartość CNT [% wag.]b | Rezystywność skrośna [Ω-m]c |
| NI porównawcza | 160 | 5 | 1,0- JO3 |
| PI | 80 | 7,3-102 |
a - moc na 1 g dyspergowanych nanorurek węglowych;
b - zawartość w suchej masie powłoki; c - dla napięcia pomiarowego 10 V;
Przykład 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).
W celach porównawczych otrzymano kompozycję sposobem znanym ze stanu techniki dodając po procesie sonifikacji nanocząstki TiC>2.
Procedura R (procedura porównawcza).
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:
- woda: 84,94 cz.wag.,
- poli(alkohol winylowy): 7,04 cz. wag.,
- krzemionka: 5,07 cz. wag.,
- środek powierzchniowo czynny: 0,05 cz. wag.,
- tlenek tytanu: 2,45 cz. wag.,
- nanorurki węglowe: 0,49 cz. wag.
Procedura S (według wynalazku).
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:
- nanorurki węglowe: 2 cz. wag.,
- środek powierzchniowo czynny: 0,02 cz. wag.,
- tlenek tytanu: 10 cz. wag.,
- woda: 87,98 cz. wag.
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.
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.
PL232 158 Β1
Tabela 7
| Symbol próbki | Moc mieszadła [W/g] * | Zawartość CNT [% wag.]h | Rezystywność skrośna [Q-m]c |
| R1 porównawcza | 250 | 1 | 3,2-106 |
| SI | 120 | 7,1· 105 |
a - moc na I g dyspergowanych nanorurek węglowych; b - zawartość w suchej masie filmu; c - dla napięcia pomiarowego 10 V;
Zastrzeżenia patentowe
Claims (3)
1. Kompozycja polimerowa do podłoży metalowych, drewnianych i z tworzyw sztucznych, zawierająca spoiwo epoksydowe i/lub poliuretanowe i/lub akrylowe i/lub alkidowe i/lub z polioctanu 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/lub zagęstniki i/lub biocydy i nanorurki węglowe, znamienna 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 w postaci stałych substancji, takich 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, przy czym kompozycja zawiera nanorurki węglowe w ilości od 0,01% wagowych do 5% wagowych sumy wszystkich nielotnych składników kompozycji polimerowej, zaś zawartość środka wspomagającego dyspergowanie w dyspersji nanorurek węglowych wynosi od 0,5 do 55% wag. masy całej dyspersji nanorurek węglowych.
2. Kompozycja polimerowa według zastrz. 1, znamienna tym, że 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 kompozycji polimerowej.
3. Kompozycja polimerowa wg zastrz. 1, znamienna tym, że 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.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL425843A PL232158B1 (pl) | 2014-05-12 | 2014-05-12 | Kompozycja polimerowa do podłoży metalowych, drewnianych i z tworzyw sztucznych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL425843A PL232158B1 (pl) | 2014-05-12 | 2014-05-12 | Kompozycja polimerowa do podłoży metalowych, drewnianych i z tworzyw sztucznych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL425843A1 PL425843A1 (pl) | 2018-11-05 |
| PL232158B1 true PL232158B1 (pl) | 2019-05-31 |
Family
ID=63998353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL425843A PL232158B1 (pl) | 2014-05-12 | 2014-05-12 | Kompozycja polimerowa do podłoży metalowych, drewnianych i z tworzyw sztucznych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL232158B1 (pl) |
-
2014
- 2014-05-12 PL PL425843A patent/PL232158B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL425843A1 (pl) | 2018-11-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1130430C (zh) | 用于油墨和涂料的具有离去基团的改性碳产品和其组合物 | |
| JP6082081B2 (ja) | サブミクロン炭酸カルシウムを含むコーティング組成物 | |
| US9303143B2 (en) | Dispersing agent from renewable raw materials for binding agent-free pigment preparations | |
| TW202033446A (zh) | 奈米碳管分散液、及其製造方法 | |
| JP4501445B2 (ja) | カーボンナノチューブ組成物、およびそれを含有するカーボンナノチューブ分散液 | |
| TWI869652B (zh) | Ｃｎｓ漆漿分散液、包含其之塗料組合物及固化塗層 | |
| JP2016069618A (ja) | 水系塗料組成物 | |
| FI128031B (en) | A process for manufacturing nanoparticles in a concentrated slurry | |
| CN105555884A (zh) | 用于水性涂料的炭黑 | |
| JP2023507600A (ja) | 乾燥していない被覆二酸化チタンを含有する印刷インク | |
| JP7372517B2 (ja) | 複合材料及びその製造方法、並びにその用途 | |
| WO2019093360A1 (ja) | カーボンナノワイヤー分散液及びその製造方法 | |
| PL230797B1 (pl) | Sposób dyspergowania nanorurek węglowych w cieczach | |
| CN105086377B (zh) | 磺化石墨烯‑导电高分子分散液，其制备方法与应用 | |
| PL232158B1 (pl) | Kompozycja polimerowa do podłoży metalowych, drewnianych i z tworzyw sztucznych | |
| 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 (ja) | 導電性クリヤー用水性組成物およびその製造方法 | |
| CN115073974A (zh) | 用邻苯二酚衍生物进行表面改性的二维迈科烯、其制造方法及含有其的迈科烯有机油墨 | |
| JP2024056356A (ja) | カーボンナノチューブ分散体、および塗膜 | |
| WO2023076475A1 (en) | Dispersion of carbon nanostructures |