JP2015010228A - フルオロエラストマー・ハロイサイト・ナノ複合材料 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のハロイサイトナノチューブが、フルオロエラストマーバインダーに分散される。ポリマー複合材料を使用するゼログラフィ部品を提供する。
【解決手段】ナノ複合材料層は、フルオロエラストマーバインダー、およびフルオロエラストマーバインダーに分散されている複数のハロイサイトナノチューブを含む。複数のハロイサイトナノチューブは、少なくとも５の平均アスペクト比を有し、ナノ複合材料層の総重量に基づいて、２０重量％未満の量が含まれる。基材上に形成されたナノ複合材料層は、約６００ｐｓｉ〜約５０００ｐｓｉの範囲の引張り強さ、約１０００〜約５０００ｉｎ・ｌｂｆ／ｉｎ３の範囲の靱性、及び、約１００〜約６００％の範囲のパーセント永久歪みを有する。
【選択図】なし

Description

本開示は、フルオロエラストマー・ハロイサイト・ナノ複合材料、およびフルオロエラストマー・ハロイサイト・ナノ複合材料を含む物品の製造に関する。

各種のフルオロポリマーは、工業における使用が公知である。これらのフルオロポリマーとしては、フルオロプラスチック樹脂、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシポリマー樹脂（ＰＦＡ）、およびフッ素化エチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）があげられる。フルオロプラスチックは、一般的には、架橋剤を使用することなく形成されるため、再加熱の状態で溶融する能力を保持する。しかしながら、フルオロプラスチックは、一般的には、多くの用途において望まれる、適切なゴム状弾性を提供しない。

フルオロエラストマーは、フルオロプラスチックと比較して、向上したゴム状弾性を提供する。フルオロエラストマーは、幅広い各種の用途における使用が公知である。このような用途としては、防汚、付着防止および自浄式表面用の疎水性コーティング、民生用途および工業用途における耐薬品性および／または熱安定性の弾性要素、潤滑および／または保護コーティング、ゼログラフィ部品、例えば、定着器用の表面剥離コーティング、ならびに、各種の他の用途があげられる。

カーボンナノチューブ等の充填材が、多くの場合、フルオロエラストマー材料の特性を修飾するために、フルオロエラストマー組成物に使用される。例えば、カーボンナノチューブ強化フルオロエラストマートップコートは、より機械的に強固な溶融器トップコートを提供するために開発されている。しかしながら、カーボンナノチューブは、製造するのにコスト高であり、多くの他のバルクケミカルと比較して、比較的少量で利用できる。さらに、カーボンナノチューブの製造は、エネルギー集約的である。さらに、遊離型のカーボンナノチューブに対する長期間の暴露による、環境およびヒトの健康への影響は、不明である。

公知のフルオロエラストマー・カーボン・ナノチューブ複合材料に関連する１つ以上の問題を解決し得る、新たなフルオロエラストマー複合材料を発見することは、当該分野における望ましい進歩であろう。

本開示の一実施形態は、ポリマー複合材料を対象とする。複合材料は、フルオロエラストマーバインダーを含む。複数のハロイサイトナノチューブは、フルオロエラストマーバインダーに分散される。

別の実施形態は、ゼログラフィ部品を対象とする。ゼログラフィ部品は、基材を含む。ナノ複合材料層が、基材上に形成される。ナノ複合材料層は、フルオロエラストマーバインダー、およびフルオロエラストマーバインダーに分散されている複数のハロイサイトナノチューブを含む。

本開示のさらに別の実施形態は、定着器を対象とする。定着器は、基材を含む。ナノ複合材料層が、基材上に形成される。ナノ複合材料層は、フルオロエラストマーバインダー、およびフルオロエラストマーバインダーに分散されている複数のハロイサイトナノチューブを含む。複数のハロイサイトナノチューブは、少なくとも５の平均アスペクト比を有する。ハロイサイトナノチューブは、ナノ複合材料層の総重量に基づいて、２０重量％未満の量の濃度を有する。基材上に形成されたナノ複合材料層は、約６００ｐｓｉ〜約５０００ｐｓｉの範囲の引張り強さ、約１０００ｉｎ・ｌｂｆ／ｉｎ^３〜約５０００ｉｎ・ｌｂｆ／ｉｎ^３の範囲の靱性、および、約１００％〜約６００％の範囲のパーセント終局歪みを有する。

１つ以上の下記利点：フルオロエラストマー・ハロイサイト・ナノ複合材料が、ハロイサイトを含まない元のフルオロエラストマーに対して、引張り応力および／または引張り歪みおよび／または靱性における改善を示すこと、フルオロエラストマー・ハロイサイト・ナノ複合材料が、薬品安定性、熱安定性および／またはフルオロエラストマーにより付与される比較的低い摩擦係数を維持すること、ハロイサイトナノチューブとフルオロエラストマーバインダーとの間の顕著な相互作用および／または、従来の充填材と比較したフルオロエラストマーの向上した強化、フルオロエラストマー・ハロイサイト・ナノ複合材料を使用して製造された定着器トップコートの改善した摩耗、フルオロエラストマーの剥離特性（表面自由エネルギー）を維持する性能、カーボンナノチューブと比較して比較的低コストの充填材料、または、より生体適合性のフルオロエラストマーナノ複合材料を提供することが、本開示の実施形態により実現され得る。

図１は、フルオロエラストマー・ハロイサイト・ナノ複合材料層を含む物品の製造の説明図である。 図２は、定着器システムの模式図である。

本開示の一実施形態は、フルオロエラストマー・ハロイサイト・ナノ複合材料の組成物を対象とする。組成物は、フルオロエラストマーバインダー、およびフルオロエラストマーバインダーに分散されている複数のハロイサイトナノチューブを含む。他の任意の成分が、以下に説明するように、組成物に含まれ得る。

任意の適切なフルオロエラストマーバインダーが、ナノ複合材料組成物の所望の特徴に応じて、使用され得る。フルオロエラストマーとしては、例えば、ポリパーフルオロポリエーテルならびに、テトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロ（メチルビニルエーテル）、パーフルオロ（エチルビニルエーテル）およびパーフルオロ（プロピルビニルエーテル）からなる群から選択される、少なくとも１つのモノマー繰り返しユニットを有するポリマーがあげられる。

一実施形態では、フルオロエラストマーバインダーは、硬化部位モノマーと、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、パーフルオロ（メチルビニルエーテル）、パーフルオロ（プロピルビニルエーテル）、パーフルオロ（エチルビニルエーテル）およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるモノマー繰り返しユニットとを組み合わせることにより製造される架橋ポリマーである。任意の適切な硬化部位モノマーが使用され得る。硬化部位モノマーは、例えば、４−ブロモパーフルオロブテン−１、１，１−ジヒドロ−４−ブロモパーフルオロブテン−１、３−ブロモパーフルオロプロペン−１、１，１−ジヒドロ−３−ブロモパーフルオロプロペン−１または任意の他の適切な硬化部位モノマーであり得る。

一実施形態では、適切なフルオロエラストマーとしては、ｉ）フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー、ｉｉ）フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとのターポリマー、およびｉｉｉ）フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンと硬化部位モノマーとのテトラポリマーがあげられる。任意の適切な硬化部位モノマー、例えば、上記のものが使用され得る。

このようなフルオロエラストマーの更なる例としては、米国特許第５，１６６，０３１、５，２８１，５０６、５，３６６，７７２、５，３７０，９３１、４，２５７，６９９、５，０１７，４３２および５，０６１，９６５号明細書に詳細に記載されているものがあげられる。商業的に公知のフルオロエラストマーとしては、例えば、ＶＩＴＯＮ Ａ（登録商標）、ＶＩＴＯＮ Ｅ（登録商標）、ＶＩＴＯＮ Ｅ ６０Ｃ（登録商標）、ＶＩＴＯＮ Ｅ４３０（登録商標）、ＶＩＴＯＮ ９１０（登録商標）、ＶＩＴＯＮ ＧＨ（登録商標）およびＶＩＴＯＮ ＧＦ（登録商標）があげられる。ＶＩＴＯＮ（登録商標）の名称は、Ｅ． Ｉ． ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ， Ｉｎｃの商標である。他の商業的に入手できるフルオロエラストマーとしては、ＦＬＵＯＲＥＬ ２１７０（登録商標）、ＦＬＵＯＲＥＬ ２１７４（登録商標）、ＦＬＵＯＲＥＬ ２１７６（登録商標）、ＦＬＵＯＲＥＬ ２１７７（登録商標）およびＦＬＵＯＲＥＬ ＬＶＳ ７６（登録商標）があげられる。ＦＬＵＯＲＥＬ（登録商標）は、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙの商標である。更なる商業的に入手できる材料としては、ＡＦＬＡＳ（登録商標） ポリ（プロピレン−テトラフルオロエチレン）およびＦＬＵＯＲＥＬ ＩＩ（登録商標）（ＬＩＩ９００） ポリ（プロピレン−テトラフルオロエチレン・フッ化ビニリデン）があげられる、両方とも３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙから入手できる。ならびに、Ｍｏｎｔｅｄｉｓｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手できる、ＦＯＲ−６０ＫＩＲ（登録商標）、ＦＯＲ−ＬＨＦ（登録商標）、ＮＭ（登録商標）ＦＯＲ−ＴＨＦ（登録商標）、ＦＯＲ−ＴＦＳ（登録商標）、ＴＨ（登録商標）およびＴＮ５０５（登録商標）と認定されるＴｅｃｎｏｆｌｏｎがあげられる。

実施形態では、フルオロエラストマー・マトリクスは、比較的柔らかく、ゴム状弾性を示すエラストマーを形成するために、硬化剤（架橋剤または架橋試薬とも呼ばれる）により架橋されるポリマーを含み得る。例えば、ポリマーマトリクスが、フルオロポリマーを含むフッ化ビニリデンを使用する場合、硬化剤は、ビスフェノール化合物、ジアミノ化合物、アミノシラン化合物および／またはフェノールシラン化合物を含み得る。典型的なビスフェノール架橋剤は、Ｅ． Ｉ． ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ， Ｉｎｃから入手できる、ＶＩＴＯＮ（登録商標）硬化剤Ｎｏ．５０（ＶＣ−５０）であり得る。ＶＣ−５０は、溶媒懸濁液に溶解性であり、例えば、ＶＩＴＯＮ ＧＦ（登録商標）との架橋反応部位であり得る。

ハロイサイト（Ａｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_５（ＯＨ）_４・ｎＨ_２Ｏ）は、原料鉱物として堆積物から採掘され得る、周知の、経済的に実現可能なクレイ材料である。ハロイサイトは、形態の範囲を示すカオリンと化学的に類似するアルミノケイ酸塩である。

ハロイサイトの１つの主な形状は、サブマイクロメータ範囲における中空のチューブ状構造である。公知のハロイサイトチューブのサイズは、堆積物に応じて変化し得る。公知のサイズとしては、例えば、長さが約５００ｎｍ〜約１０００ｎｍ、および、内径が約１５ｎｍ〜約１００ｎｍであるチューブがあげられるが、これらの範囲外の寸法である可能性があり得る。隣接したアルミナおよびシリカの層ならびに水和物のその水は、ハロイサイトのチューブをカーブおよびロールアップさせ、多層のチューブを形成して、充填障害を起こす。ナノチューブは、自然に剥離される形態を示す。このため、材料を分散させるのに、化学的手段は必要ない。

任意の適切なハロイサイトナノチューブが、本開示の組成物に使用され得る。例としては、少なくとも約５の平均アスペクト比、例えば、約１０〜約１００または約２０〜約５０の範囲の比を有するハロイサイトナノチューブがあげられる。ナノチューブは、例えば、約２００ｎｍ未満の直径、例えば、約１０ｎｍ〜約１００ｎｍまたは約１５ｎｍ〜約７５ｎｍの範囲の直径を有する。

ハロイサイトナノチューブは、任意の所望量で、ナノ複合材料に存在し得る。例としては、乾燥固形物の総重量に基づいて、２０重量％未満の量、例えば、約１重量％〜約１５重量％、例えば、約２重量％〜約１０重量％の範囲の濃度があげられる。例えば、本開示の複合材料層は、約３重量％〜約５、８または１０重量％を含み得る。全てのパーセントは、総乾燥固形物の重量（例えば、硬化が完了した後の最終的な複合材料のコーティングにおける重量）に相対的である。

ハロイサイトナノチューブは、種々の物理的および／または化学的修飾による、機械的および／または表面の特性を向上するために、修飾／官能化され得る。例えば、ハロイサイトナノチューブは、パーフルオロカーボン、パーフルオロポリエーテル、パーフッ素化アルコキシシランおよび／またはポリジメチルシロキサンから選択される材料で、表面修飾され得る。ハロイサイトナノチューブの表面を修飾するための技術は、当該分野において周知である。

本開示のナノ複合材料組成物は、場合により、１つ以上の導電性充填材を含み得る。任意の適切な導電性充填材が、使用され得る。適切な充填材としては、例えば、金属粒子、金属酸化物粒子、カーボンナノチューブ、カーボンブラック、グラフェン、グラファイト、アルミナ、シリカ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素およびそれらの混合物があげられる。

使用される充填材の量は、製造される製品における、所望の面積抵抗または熱導電性により決まり得る。例えば、導電性充填材は、約１×１０^１２Ω／□未満、もしくは約１×１０^１０Ω／□未満、もしくは約１×１０^８Ω／□未満の範囲の電気面積抵抗を有するか、または、約０．１Ｗ・ｍ／Ｋ〜約６Ｗ・ｍ／Ｋ、もしくは約０．２Ｗ・ｍ／Ｋ〜約４Ｗ・ｍ／Ｋ、もしくは約０．４Ｗ・ｍ／Ｋ〜約２Ｗ・ｍ／Ｋの範囲の熱導電性を有するナノ複合材料層をもたらすのに十分な量で含まれ得る。

一実施形態では、本開示の複合材料は、かなり多くの量のカーボンナノチューブを含まない。例えば、複合材料は、複合材料における乾燥固形物の総重量に基づいて、１重量％未満のカーボンナノチューブ、例えば、０．５重量％または０．１重量％未満のカーボンナノチューブを含み得る。

導電性充填材に加えて、任意の他の所望の成分、例えば、分散剤、更なる充填材および剥離剤が、場合により、本開示の複合材料に使用され得る。

図１を参照して、本開示は、基材４を含むゼログラフィ印刷機器も対象にする。フルオロエラストマー・ハロイサイト・ナノ複合材料層６が、基材４上にコートされる。ナノ複合材料層６は、上記のように、フルオロエラストマーバインダー、およびフルオロエラストマーバインダーに分散されている複数のハロイサイトナノチューブを含む

ナノ複合材料層がコートされている基材４は、任意の適切な基材であり得る。基材材料としては、例えば、ガラス、半導体、例えば、シリコンもしくはガリウムヒ素、金属、セラミックス、プラスチック、エラストマー、例えば、シリコーンもしくはフルオロエラストマーおよびそれらの組み合わせがあげられる。

本開示のナノ複合材料組成物が使用され得るゼログラフィ印刷機器部品としては、例えば、定着器部材、固定部材、圧力ローラーおよび剥離剤ドナー部材があげられる。本願明細書で使用する時、「印刷機器」の表現は、任意の目的で印刷出力機能を行う、デジタルコピー機、ブックマーク機、ファクシミリ機、多機能機等の任意の装置を包含する。

定着器部材は、例えば、図２に示すように、定着器システムと併せて記載される。同図において、符号１０は、適切な基材１４上に外層１２を含む定着器ロールを示す。基材１４は、任意の適切な金属、例えば、アルミニウム、陽極酸化アルミニウム、鉄、ニッケル、銅等から加工された、中空の円筒またはコアであり得る。または、基材１４は、非金属材料、例えば、ポリマーから加工された、中空の円筒またはコアであり得る。ポリマー材料としては、例えば、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、テフロン（登録商標）／ＰＦＡ等およびそれらの混合物があげられる。ポリマー材料は、場合により、例えば、ガラス等の繊維で充填され得る。実施形態では、ポリマーまたは他のコア材料は、本願明細書でコーティング層について記載されたカーボンナノチューブを含むように配合されるのが望ましい場合がある。このようなコア層は、さらに、溶融部材の全体的な熱導電性を向上し得る。実施形態では、基材１４は、当該分野において周知のように、類似する構造のエンドレスベルト（図示せず）であり得る。

図２を再度参照して、基材１４は、本開示の実施形態に基づいて、その中空部分に配置された適切な加熱素子１６を含み得る。任意の適切な加熱素子が、使用され得る。適切な加熱素子は、当該分野において周知である。

バックアップまたは圧力ロール１８は、定着器ロール１０と協同して、コピー紙または他の基材２２上のトナー画像２４が、定着器ロール１０の外層１２と接触するように、コピー紙または他の基材２２を通過させることにより、ニップまたは接触アーク２０を形成する。図２に示すように、バックアップロール１８は、その上に柔らかい表面層２８を含む堅い鉄のコア２６を含み得るが、アッセンブリは、それに限定されない。サンプ３０は、室温で固体または液体であり得るが、動作温度で流体である、ポリマー剥離剤３２を含む。

図２の一実施形態では、外層１２にポリマー剥離剤３２を塗工するために、２つの回転可能に搭載された剥離剤輸送ロール２７および２９が、サンプ３０から定着器ロール表面に、剥離剤３２を輸送するのに設けられる。図示のように、ロール２７は、サンプ３０に部分的に浸漬され、その表面において、サンプから輸送ロール２９に、剥離剤を輸送する。計量ブレード３４を使用することにより、ポリマー剥離流体の層が、剥離流体のサブマイクロメータ厚〜数マイクロメートル厚の範囲の制御された厚みで、最初に輸送ロール２９に塗工され、次に定着器ロール１０の外層１２に塗工され得る。このため、計量機器３４により、所望の厚み、例えば、約０．１マイクロメートル〜２マイクロメートル以上の剥離流体が、定着器１０の表面に塗工され得る。

図２に示される設計は、本開示を限定することを意図していない。例えば、他の周知で後に開発された静電グラフィック印刷機器も含み得るし、本願明細書に記載の定着器および固定部材も使用し得る。例えば、一部の実施形態は、定着器ロールの表面に剥離剤を塗工しない。このため、剥離剤の部品は、省略され得る。他の実施形態では、示された円筒状の定着器ロールは、エンドレスベルトの定着器部材に置き替えられ得る。さらに他の実施形態では、定着器部材の加熱は、その中空部分に配置された加熱素子以外の方法によることができる。例えば、加熱は、必要に応じて、外部加熱素子または一体型加熱素子であり得る。他の変更および修飾は、当業者に明らかであろう。

本願明細書で使用する時、「定着器」または「固定」の部材の用語およびそれらの変形は、ロール、ベルト、例えば、エンドレスベルト、平面、例えば、シートもしくはプレートまたは、適切な基材に対して熱可塑性トナー画像を定着するのに使用される他の適切な形状であり得る。他の適切な形状は、定着器部材、圧力部材または剥離剤ドナー部材の形をとってもよい。

一実施形態では、外層１２は、本開示のフルオロエラストマーナノ複合材料組成物のいずれかを含む。ナノ複合材料組成物は、本願明細書に開示のフルオロエラストマーおよびハロイサイトナノチューブのいずれかを含み得る。実施形態では、フルオロエラストマーナノ複合材料は、定着器塗工に適した特性を提供するのに選択され得る。例えば、フルオロエラストマーは、基材にトナー粒子を溶融または定着させるのに望ましい温度により決まる高温、一般的には、約９０℃〜約２００℃以下またはより高い温度に耐え得る、熱安定性のエラストマー材料であり得る。定着器部材または定着部材に使用されるフルオロエラストマーバインダーは、部材に塗工され得る任意の剥離剤による分解に抵抗性であるようにも選択され得る。

一実施形態では、基材１４とフルオロエラストマーナノ複合材料の外層との間に、１つ以上の中間層が存在してもよい。このような中間層に適切な熱的特性および機械的特性を有する典型的な材料としては、シリコーンエラストマー、フルオロエラストマーおよびＥＰＤＭ（エチレンプロピレンヘキサジエン）があげられる。定着器部材または定着部材に関する設計例は、当該分野において公知であり、米国特許第４，３７３，２３９、５，５０１，８８１、５，５１２，４０９および５，７２９，８１３号明細書に記載されている。

ハロイサイトナノチューブおよびフルオロエラストマーを含むナノ複合材料は、任意の充填材を含まないフルオロエラストマーのみの機械的特性と比較して、改善された機械的特性を有し得る。例えば、ナノ複合材料は、約６００ｐｓｉ〜約５０００ｐｓｉ、もしくは約８００ｐｓｉ〜約３０００ｐｓｉ、もしくは約１０００ｐｓｉ〜約２５００ｐｓｉの範囲の引張り強さ、約１０００ｉｎ・ｌｂｆ／ｉｎ^３〜約５０００ｉｎ・ｌｂｆ／ｉｎ^３、もしくは約１５００〜約４０００ｉｎ・ｌｂｆ／ｉｎ^３、もしくは約２１００〜約３０００ｉｎ・ｌｂｆ／ｉｎ^３の範囲の靱性、ならびに／または、約１００％〜約６００％、もしくは約１５０％〜約５００％、もしくは約２００％〜約３５０％の範囲のパーセント終局歪みを有し得る。パーセント終局歪みは、ユニバーサルＩＮＳＴＲＯＮ試験機（ＩＮＳＴＲＯＮ、Ｎｏｒｗｏｏｄ、Ｍａｓｓ）を使用して測定される。靱性は、破断点での積算平均応力／歪みにより測定される。すなわち、応力−歪み曲線下の領域が、当業者に公知の靱性についての測定であると見なされる。靱性ならびに引張り応力および歪みの向上は、とりわけ、コーティングに使用されるフルオロエラストマー材料に応じて、これらの範囲の外側で変動し得る。

親水性の充填材であるハロイサイトの包含にも関わらず、複合材料の表面自由エネルギーが、約１８ｍＮ／ｍ〜約２８ｍＮ／ｍ、または約１９ｍＮ／ｍ〜約２６Ｎ／ｍ、または約２０ｍＮ／ｍ〜約２４ｍＮ／ｍの範囲であるように、フルオロエラストマー−ハロイサイト・ナノチューブ・ナノ複合材料は、疎水性表面を有する。表面自由エネルギーは、Ｌｅｗｉｓ酸−塩基法を使用することより、ＦＩＢＲＯ ＤＡＴ １１００機器（Ｆｉｂｒｏ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＡＢ、Ｓｗｅｄｅｎ）を使用する、水、ジヨードメタンおよびジメチルホルムアミドの接触角測定の結果から算出され得る。当業者に直ちに理解されるだろうが、表面自由エネルギーを測定するこの方法は、３つの液体の接触角を独立して測定することを含む。各液体からのデータは、モデル（酸−塩基）に入力され、表面自由エネルギーを算出するのに使用される。

ハロイサイト−フルオロエラストマーナノ複合材料を、降下押出法を使用して、Ｈａａｋｅ Ｒｈｅｏｍｉｘにおいて、ハロイサイトおよびフルオロエラストマー（Ｖｉｔｏｎ ＧＦ）を混合することにより、種々の重量％のハロイサイト充填で調製した。１６グラムのハロイサイトナノチューブ粉末を、６４グラムのＶｉｔｏｎ ＧＦ（Ｅ． Ｉ． ＤｕＰｏｎｔ Ｉｎｃ．）と、内部の混合機、例えば、Ｈａａｋｅ Ｒｈｅｏｍｉｘ ６００を使用して、毎分約２０回転（ｒｐｍ）のローター速度で、１５０〜１７０℃において、約６０分間混合して、約８０グラムの、約２０重量％のハロイサイトナノチューブを含むフルオロエラストマー複合材料を形成した。混合を、複数回繰り返した。ついで、２０グラムの複合材料を、６０グラムのＶｉｔｏｎ ＧＦと、降下法により混合して、５重量％ ハロイサイト／Ｖｉｔｏｎ複合材料を製造した。４０グラムの、２０重量％のハロイサイトナノチューブを含む複合材料を、４０グラムのＶｉｔｏｎ ＧＦと、降下法により混合して、１０重量％ ハロイサイト／Ｖｉｔｏｎ複合材料を製造した。複合材料混合物を、Ｈａａｋｅ Ｒｈｅｏｍｉｘにおいて、１５０℃に加熱し、２０ｒｐｍで６０分間混合した。混合過程を、３回繰り返した。

ハロイサイト／Ｖｉｔｏｎコーティング分散液を、降下ハロイサイト／Ｖｉｔｏｎ複合材料を、コーティング界面活性剤および硬化剤である、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリ−メトキシシラン（ＡＯ７００）と、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）において、２０〜２２時間すりつぶすことによって混合することにより調製した。

ハロイサイトナノチューブを含むトップコートを含むプロトタイプの定着器ロールを、シリコーン基材上に、Ｖｉｔｏｎ−ＧＦ／ハロイサイト／硬化剤分散液を、フローコートすることにより加工した。ｉＧｅｎシリコーンロールを、モーター付きの回転ステージ上に搭載し、ＩＰＡで洗浄した。回転速度を、７５ＲＰＭとし、コーティング速度を、１ｍｍ／ｓとした。２０〜３０ミクロンの厚みを有する定着器トップコートを達成するために、シリンジポンプにより、流速を８〜１２ｍｌ／分に調整した。コーティングを、風乾し、続けて、ランプ温度、例えば、約１４９℃で約２時間、および約１７７℃で約２時間、ついで、約２０４℃で約２時間硬化させ、およびついで、約２３２℃で約６時間後硬化させた。

湿った層を風乾し、高温で硬化させた。コントロール層を、ハロイサイト充填材を含まないこと以外は、同様のＶｉｔｏｎ−ＧＦ硬化剤を、同じ堆積および硬化法を使用して、シリコーン基材上に堆積させることにより作製した。

破断点での積算平均応力／歪みにより、靱性を測定した。すなわち、応力−歪み曲線下の領域が、当業者に公知の靱性についての測定であると見なされる。以下の表１に示すように、ハロイサイト／Ｖｉｔｏｎ ＧＦナノ複合材料は、Ｖｉｔｏｎ ＧＦコントロール層に対して、顕著に改善された機械的強度および靱性を示した。さらに、データは、これらの具体的な実施例に関して、１０重量％のハロイサイトより、５重量％のハロイサイトに関する引張り応力および靱性の両方において、より高い向上を示す。データは、引張り応力および靱性におけるより高い改善が、より高い濃度でより、比較的低いハロイサイト濃度で達成され得ると結論付けられないが、可能性はある。

向上した機械的特性は、ハロイサイトナノチューブの固有の機械的強度および高いアスペクト比による。組成物は、フルオロエラストマーにより付与される、薬品安定性、熱安定性および低い摩擦係数を維持する。

Claims (10)

1. フルオロエラストマーバインダーと、
   前記フルオロエラストマーバインダーに分散されている複数のハロイサイトナノチューブと、を含む、
   ポリマー複合材料。
2. 前記複数のハロイサイトナノチューブが、少なくとも５の平均アスペクト比を有する、請求項１記載のポリマー複合材料。
3. 前記複数のハロイサイトナノチューブが、前記ポリマー複合材料における乾燥固形物の総重量に基づいて、２０重量％未満の量で存在する、請求項１記載のポリマー複合材料。
4. 前記ナノ複合材料が、ａ）約６００ｐｓｉ〜約５０００ｐｓｉの引張り強さ、ｂ）約１０００ｉｎ・ｌｂｆ／ｉｎ^３〜約５０００ｉｎ・ｌｂｆ／ｉｎ^３の靱性、または、ｃ）約１００％〜約６００％のパーセント終局歪みから選択される少なくとも１つの特性を有し、前記パーセント終局歪みが、ユニバーサルＩＮＳＴＲＯＮ試験機を使用して測定される、請求項１記載のポリマー複合材料。
5. 前記フルオロエラストマーバインダーが、硬化部位モノマーと、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、パーフルオロ（メチルビニルエーテル）、パーフルオロ（プロピルビニルエーテル）、パーフルオロ（エチルビニルエーテル）およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、モノマー繰り返しユニットとの組み合わせることにより製造される、架橋ポリマーである、請求項１記載のポリマー複合材料。
6. 前記フルオロエラストマーが、ビスフェノール化合物、ジアミノ化合物、アミノフェノール化合物、アミノシロキサン化合物、アミノシラン化合物およびフェノールシラン化合物からなる群から選択される少なくとも１つの硬化剤を使用して、フッ化ビニリデンを架橋することにより製造される、請求項１記載のポリマー複合材料。
7. 基材と、
   前記基材上に形成されたナノ複合材料層と、を含み、前記ナノ複合材料層が、フルオロエラストマーバインダー、および前記フルオロエラストマーバインダーに分散されている複数のハロイサイトナノチューブを含む、
   ゼログラフィ印刷機器部品。
8. 前記部品が、定着器部材、固定部材、圧力ローラーおよび剥離剤ドナー部材からなる群から選択される、請求項７記載のゼログラフィ印刷機器部品。
9. 前記複数のハロイサイトナノチューブが、少なくとも５の平均アスペクト比を有する、
   請求項７記載のゼログラフィ印刷機器部品。
10. 前記ナノ複合材料層が、さらに、導電性充填材を含む、請求項７記載のゼログラフィ印刷機器部品。
    

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