Аналитический центр (CRL), Центральные исследовательские лаборатории, DIC Corporation

Потребность в изучении молекулярной структуры новых материалов методом спектроскопии ядерного магнитного резонанса твердого тела

Корпорация DIC была создана в 1908 году для производства и распространения печатных красок. Добившись мирового лидерства в своем сегменте, компания далее расширила бизнес за счет производства основных материалов органических пигментов и синтетических смол. В настоящее время DIC известны как крупный производитель химической продукции, в том числе тонкодисперсных химикатов и полимеров.

Производитель высокофункциональной химической продукции мирового уровня

DIC заработала отличную репутацию благодаря разработке высокофункциональных продуктов для различных мировых рынков. В частности,

• Материалы для ЖК-дисплеев (жидкокристаллических дисплеев),

• Термостойкие полимеры для деталей автомобилей с высокими эксплуатационными характеристиками и отличными изоляционными свойствами,

• Прочные упаковочные материалы для пищевых продуктов, которые, невзирая на стойкость, легко открывается,

• Лакокрасочные материалы, защищающие поверхности зданий от износа.

Эти и другие продукты разработаны в Центральной исследовательской лаборатории DIC в городе Сакура, Тиба, Япония.

Новый пигмент решил проблемы ЖК-дисплеев

Одним из продуктов, поразивших мир, стал новый зеленый пигмент — источник цветового фильтра в жидкокристаллических дисплеях. К ЖК-дисплеям существует множество требований.

• Для крупногабаритных жидкокристаллических телевизоров и ЖК-дисплеев нужно обеспечить реалистичное изображение и высокий уровень цветопередачи.

• В случае смартфонов маленькие экраны должны быть четкими и удобными для просмотра, а также очень яркими, чтобы их можно было видеть и читать даже в условиях низкой освещенности. Это может быть важно и для продления срока службы батареи.

Для улучшения яркости можно уменьшить толщину цветного фильтра и повысить прозрачность, но это неблагоприятно повлияет на живость и глубину цвета. Отсюда возникает вопрос: как создать дисплей с высокой яркостью и насыщенными, живыми цветами? После долгих размышлений и напряженной работы DIC разрешили задачу: создали новый пигмент.

Высокоэффективные пластмассы c большим потенциалом

DIC располагает технологиями и мощностями мирового класса для производства многих полимеров, в том числе полифениленсульфида (ПФС). ПФС — это высокоэффективный термопласт, обладающий высокой термостойкостью (температура плавления около 280 ℃), а также превосходной химической стойкостью, огнестойкостью и изоляционными свойствами.
Армированные стекловолокном ПФС широко используются в приборах и комплексах, где требуется высокая прочность, в частности, в электрических системах автомобилей. В то же время, например, прокладка для литий-ионных аккумуляторов не требует настолько прочных материалов, но, тем не менее, растет спрос на соединения ПФС с высокой молекулярной массой.

DIC предлагает широкий спектр продуктов ПФС и готова удовлетворять требования самых взыскательных клиентов. Технический отдел ежедневно работает над новыми вызовами.

Исследования и разработки сопровождаются проектированием и анализом

Твердотельные ЯМР-системы JEOL играют ведущую роль в решении этой задачи. ПФС представляет собой твердую кристаллическую смолу и не растворяется. Очень важно изучить его кристаллическую структуру. Как заявил г-н Акира Касаи, менеджер Центра анализа (CRL) DIC, «За конкретным свойством материала обязательно должна быть причина. Найти эту причину — задача анализа». Молекулярные структуры в полимерах существуют в неограниченном количестве комбинаций, и даже незначительное различие может резко повлиять на их свойства. Сотрудники отдела исследований и разработок могут разрабатывать новые продукты, а исследователь Центра анализа затем тестирует их различными способами, чтобы определить взаимосвязь свойств материала и его молекулярной структуры. Совместная работа «инженерии» и «анализа» приводит к созданию инновационных продуктов.

К новому горизонту разработки химических материалов

По словам г-на Касаи, требования рынка к ПФС усложняются с каждым днем. «У нас даже был комментарий клиента, в котором говорилось, что «требуется высокая прочность, но если материал слишком твердый, он будет хрупким, поэтому необходима и определенная степень мягкости». Чтобы соответствовать таким сложным требованиям, Аналитический центр был вынужден приложить еще больше усилий.
Летом 2014 года DIC внедрила в рабочий процесс новый твердотельный ЯМР-датчик с улучшенными чувствительностью и разрешением, оснащенный сверх-узкой трубкой для образцов диаметром 1 мм, которая обеспечивает скорость вращения образца выше 80 кГц. Компания планирует дальнейшую разработку высокоэффективных полимеров, высокая прочность которых смогла бы удовлетворить любые запросы.

Комбинация твердотельного ЯМР и 1-мм зонда HX дает надежду на более детальный анализ пигментов, таких, как те, что используются в жидких кристаллах.

«Благодаря высокой чувствительности и высокому разрешению твердотельного зонда казавшийся невыполнимым анализ пигментов может совершить скачок в развитии. Крайне желательно разработать новые красящие материалы с выдающимися характеристиками».

DIC