CN101035860A - 导电性组合物及其制造方法,防静电涂料、防静电膜、及防静电胶片、滤光器、光信息记录介质、以及电容器及其制造方法 - Google Patents

导电性组合物及其制造方法,防静电涂料、防静电膜、及防静电胶片、滤光器、光信息记录介质、以及电容器及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种导电性组合物,包含:π共轭导电性高分子、聚阴离子、以及具有两个以上羟基的含羟基芳香族化合物。抗静电涂料包含所述导电性组合物和溶剂。抗静电膜是由所述抗静电涂料涂布形成的。电容器具有:阀用金属的多孔体构成的阳极、由阳极表面经过氧化形成的介电体层、以及具有形成于介电体层上的阴极、且阴极含有所述导电性组合物的固体电介质层。

Description

导电性组合物及其制造方法,防静电涂料、防静电膜、及防静电胶片、滤光器、光信息记录介质、以及电容器及其制造方法
技术领域
本发明涉及含有π共轭导电性高分子的导电性组合物及其制造方法。另外,本发明涉及用于使胶片具有抗静电性的抗静电涂料、具有抗静电性的抗静电膜、用于食品或电子部件的包装材料的抗静电膜、用于液晶显示器或等离子显示器的前表面的滤光器或CD、DVD等光信息记录介质。而且,本发明还涉及铝电解电容器、钽电解电容器、铌电解电容器等电容器及其制造方法。
本申请依据2004年10月8  提交的日本专利申请JP2004-296380号、2004年11月22日提交的日本专利申请JP2004-337469号、2004年12月1日提交的日本专利申请JP2004-348686号、2005年3月15日提交的日本专利申请JP2005-072757号、2005年3月15日提交的日本专利申请JP2005-072758号、以及2005年3月17日提交的日本专利申请JP2005-076972号,要求其优先权,并将其内容结合于此作为参考。
背景技术
作为有机导电材料,已知的有π共轭导电性高分子。所谓π共轭导电性高分子,通常是指主链由π共轭体系构成的有机高分子,可以列举的有,例如,聚吡咯类、聚噻吩类、聚乙炔类、聚对苯撑类、聚对苯乙烯类、聚苯胺类、聚并苯(polyacene)类、聚噻吩乙烯类、及其共聚物等。这种π共轭导电性高分子通常通过电解聚合法以及化学氧化聚合法而合成。
电解聚合法是在作为掺杂剂的电介质与形成π共轭导电性高分子的前驱(物)单体的混合溶液中浸泡预先形成的电极材料等支持体(支持物),并使π共轭导电性高分子在支持体(支持物)上形成为膜状(片状)。因此,很难大量地制造。
另一方面,化学氧化聚合法没有如电解聚合法那样的限制,而是在π共轭导电性高分子的前驱单体中添加氧化剂及氧化聚合催化剂,并在溶液中制造出大量的π共轭导电性高分子。
但是,化学氧化聚合法中,随着π共轭导电性高分子主链的共轭体系的成长,对溶剂的溶解性会变得不足,因而得到不溶解的固体粉末。不溶性物质难以在支持体表面上均匀地形成π共轭导电性高分子膜。另外,π共轭导电性高分子容易变成无定形的块体,且含有π共轭导电性高分子的导电性组合物存在导电性低的问题。
因此,有人尝试在π共轭导电性高分子中引入官能团而使可溶化的方法、在粘结剂树脂中分散而使可溶化的方法、添加含有阴离子基团的高分子酸(聚阴离子)而使可溶化的方法。
例如,为了提高对水的分散性,有人提出在分子量为2000~500000范围的聚苯乙烯磺酸(聚阴离子)的存在下使用氧化剂,将3,4-二烷氧基噻吩进行化学氧化聚合而制造聚(3,4-二烷氧基噻吩)水溶液的方法(参照专利文献1)。另外,有人提出在聚丙烯酸存在下进行化学氧化聚合而制造π共轭导电性高分子胶体水溶液的方法(参照专利文献2)。
根据专利文献1、2所记载的方法,可以容易地制造含有π共轭导电性高分子的水分散溶液。但是,在这些方法中,为了确保π共轭导电性高分子对水的分散性,会大量含有聚阴离子。因此,在所得到的导电性组合物中,存在有大量包含不能提供导电性的化合物而不易获得高导电性的问题。
另外,在化学氧化聚合法之中,由于在化学氧化聚合时由高氧化性的氧化剂产生的不良副反应的发生几率较高,所以会产生共轭性较低的高分子结构,或者被过度氧化,或者残留有杂质离子等,造成所得到的π共轭导电性高分子的导电性及长期稳定性较低。而且,由于π共轭导电性高分子为高度氧化状态,热等外部环境使其一部分发生氧化劣化而产生自由基,并且由于该自由基的链反应而使劣化继续进行下去。
因为树脂片本身就是绝缘体,所以容易带电,并且容易通过摩擦等带静电,而且,其静电不易向外部逃逸,累积起来成为引发各种问题的原因。
尤其是当将树脂片用于重视卫生的食品包装材料时,有时陈列中会吸附尘埃,使外观显著受损而造成商品价值降低。另外,当将树脂片用于粉末的包装时,由于在其包装或使用时会吸附或排斥带电的粉末,所以会产生难以处理粉末的不良情况。另外,用树脂片包装精密电子部件时,由于静电可能会损坏精密电子部件,所以必须防止静电的发生。
另外,滤光器或光信息记录介质(媒体)不仅要求表面为高硬度、高透明性,而且为了因防止静电而造成的尘埃附着,还要求具有抗静电性。尤其是,对于抗静电性,要求在表面电阻为106~1010Ω范围的区间内电阻值保持稳定(即稳定的抗静电性)。因此,在滤光器或光信息记录介质的表面上设置持续具有抗静电性而且硬度较高的抗静电膜。
为了提供抗静电性,目前已采用的方法有,例如,使用树脂片或在表面涂布表面活性剂的方法,在树脂片或构成抗静电膜的树脂中混合表面活性剂的方法(例如,参照非专利文献1)。
然而,在用该表面活性剂抗静电时,由于其导电机制为离子传导,所以非常容易受到湿度的影响,存在虽然湿度越高时导电性越高,但是湿度低时导电性会下降的缺点。因此,在湿度较低,尤其是容易产生静电的环境下,抗静电功能会下降,而发生在必要时不能发挥抗静电性的情况。
如果使用电子传导作为导电机制的金属或碳,则这样的湿度依赖性(依存性)会消失,但是,这些物质完全不透明,因而不适用于要求透明性的用途。
另外,如ITO(氧化铟锡)那样的的金属氧化物具有透明性,且将电子传导作为导电机制,因此在这方面是适合的,但是由于制膜中必须进行采用溅射装置的工序,不仅工序变得繁杂,而且制造成本也会提高。此外,当无机的金属氧化物涂膜的可挠性较小,且在较薄的片状基材上制膜时,可能会有涂膜严重破裂而不能表现导电性的情况。而且,因为与有机的基材的密合性较低,所以可能在其界面上发生剥离而使透明性降低。
另外,虽然用电子传导作为导电机制的有机材料,已知的有π共轭导电性高分子,但是一般而言,π共轭导电性高分子具有不溶化不熔融的性质,在聚合后难以涂布到基材上。因此,有人尝试使用在具有磺基的高分子酸(聚阴离子)共存的同时,将苯胺聚合,形成水溶性的聚苯胺而得到混合物,使用该混合物涂布于基材上并进行干燥(例如,参照专利文献3)。
虽然如专利文献3所记载的方法那样,只要在基材上直接聚合即可形成抗静电膜,但是在这种情况下,抗静电膜的导电性降低,而且,由于是水溶性的,与树脂制的基材的密合性较低,而且,制造工序变得更为繁杂。
近年来,伴随电子设备的数字化,使用于电子设备的电容器要求降低在高频区中的阻抗。以往,为了满足该要求,使用所谓的功能性电容器,即,将铝、钽、铌等阀用金属的氧化皮膜作为介电体,并在该表面上形成π共轭导电性高分子作为阴极的电容器。
该功能性电容器的结构,如专利文献4所示,一般而言,具有:阳极,由阀用金属多孔体构成;介电体层,将阳极的表面氧化而形成;以及阴极,在介电体层上将固体电解质层、碳层、银层进行积层而构成。电容器的固体电解质层是由吡咯、噻吩等π共轭导电性高分子构成的层,其功能为:深入到多孔体的内部,与更大面积的介电体层接触,以引出高容量电容,同时,修复介电体的缺陷部分以防止漏电流的发生。
作为π共轭导电性高分子的形成法,已被广泛知道的有电解聚合法(参照专利文献5)以及化学氧化聚合法(参照专利文献6)。
但是,在电解聚合法中,必须预先在阀用金属的多孔体表面上形成由锰氧化物构成的导电层,不仅非常地繁杂,而且锰氧化物的导电性低,存在高导电性的π共轭导电性高分子的使用效果减弱的问题。
而且,化学氧化聚合法的聚合时间较长,并且为了确保厚度,必须进行重复地聚合,不仅电容器的生产效率低,而且导电性也低。
因此,有人提出不用电解聚合法或化学氧化聚合法在介电体层上形成π共轭导电性高分子的方法(参照专利文献7)。在专利文献7中,记载有使具有磺基、羧基等的高分子酸共存,并同时将苯胺聚合从而配制成水溶性的聚苯胺,将该聚苯胺水溶液涂布于介电体层上并干燥的方法。该制造方法虽然简便,但是聚苯胺溶液对多孔体内部的渗透性差,而且,由于除了π共轭导电性高分子以外,还含有高分子酸,所以导电性较低,而且,由于高分子酸的影响,有时在导电性方面可观察到湿度依赖性。
于是,作为电容器要求阻抗小,而且为了减小阻抗,必须使固体电介质层的导电性提高。作为使固体电解质层的导电性提高的方法,有人提出例如对化学氧化聚合的条件进行严格控制(参照专利文献8)。但是,该制造方法与繁杂的化学氧化聚合相比,具有更多复杂之处,无法实现工序的简单化、低成本化。
[专利文献1]日本特许第2636968号公报
[专利文献2]日本特开平7-165892号公报
[专利文献3]日本特开平1-254764号公报
[专利文献4]日本特开第2003-37024号公报
[专利文献5]日本特开昭63-158829号公报
[专利文献6]日本特开昭63-173313号公报
[专利文献7]日本特开平7-105718号公报
[专利文献8]日本特开平11-74157号公报
[非专利文献1]CMC发行的“Fine chemical抗静电剂最近的市场动向(上)”,第16卷、第15号、1987年、第24~36页
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了导电性及稳定性良好的导电性组合物及其制造方法。
另外,本发明提供了抗静电涂料,可通过涂布该抗静电涂料而形成导电性、可挠性、与基材的粘合性(密合性)较高的抗静电膜。另外,本发明提供了可通过涂布的简单制造方法制造其导电性、可挠性、与基材的密合性较高的抗静电膜。而且,本发明提供了抗静电性良好的抗静电片、滤光器、光信息记录介质。
本发明提供了阴极的固体电介质层的导电性优良的、作为阻抗指标的等效串联电阻(ESR)较低的电容器。而且,提供了简便地制造这种电容器的方法。
本发明的导电性组合物包含:π共轭导电性高分子、聚阴离子、以及具有两个以上羟基的含羟基芳香族化合物。
本发明的导电性组合物之中,所述含羟基的芳香族化合物优选为下式(1)所示的化合物:
化学式(1)
Figure A20058003405700111
(在式(1)中,R表示碳数1~15的直链或支链的烷基、烯基、环烷基、环烯基、芳基、芳烷基之中的任意一种)
在本发明的导电性组合物之中,所述含羟基的芳香族化合物优选具有磺基和/或羧基。
本发明的导电性组合物优选进一步包含掺杂剂。
本发明的导电性组合物优选进一步包含粘结剂树脂。
所述粘结剂树脂优选是由聚氨酯、聚酯、丙烯酸树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、环氧树脂、聚酰亚胺硅酮、三聚氰胺树脂构成的组中的一种以上。
本发明的导电性组合物的制造方法具有:聚合工序,在聚阴离子存在下,将形成π共轭导电性高分子的前驱单体分散或溶解于溶剂中,并进行化学氧化聚合;添加工序,添加具有两个以上羟基的含羟基芳香族化合物。
本发明的导电性组合物的制造方法还优选具有通过超滤法去除一部分游离离子的过滤工序。
本发明的抗静电涂料含有所述导电性组合物及溶剂。
本发明的抗静电膜是用所述抗静电涂料涂布而形成的。
本发明的抗静电片具有:片基材、以及形成于该片基材的至少一面上的所述抗静电膜。
本发明的滤光器具有所述抗静电膜。
本发明的光信息记录介质具有所述抗静电膜。
本发明的电容器具有:阳极,由阀用金属的多孔体构成;介电体层,由该阳极的表面氧化而形成;以及阴极,形成于该介电体层上;其特征在于,所述阴极包括含有所述导电性组合物的固体电解质层。
在本发明的电容器中,优选所述阴极还含有电解液。
本发明的电容器的制造方法的特征在于,包括下述工序:在电容器中间体(具有阀用金属的多孔体所构成的阳极、以及该阳极表面氧化所形成的介电体层)中的介电体层侧表面上,涂布导电性高分子溶液并进行干燥的工序,该导电性高分子包含π共轭导电性高分子、聚阴离子、含羟基的芳香族化合物、以及溶剂。
本发明的导电性组合物的导电性及稳定性良好。
在本发明的导电性组合物中,如果含羟基的芳香族化合物具有磺基和/或羧基,则导电性更高。
在本发明的导电性组合物之中,如果进一步包含粘结剂树脂,则可以调整导电性组合物的涂布膜的成膜性、膜强度。
根据本发明的导电性组合物的制造方法,可以容易地获得导电性及稳定性优良的导电性组合物。
本发明的导电性组合物的制造方法如果具有通过超滤法去除一部分游离离子的过滤工序,则从阴离子酸盐变成阴离子酸的操作也很简便。
本发明的抗静电涂料可以通过涂布形成导电性、可挠性、与基材的密合性高的抗静电膜。另外,这种抗静电涂料由于使用少量即可充分地发挥抗静电性,从而可以低成本地制造抗静电膜。
在本发明的抗静电涂料中,如果含羟基的芳香族化合物具有磺基和/或羧基,则抗静电膜的导电性更高。
在本发明的抗静电涂料中,如果进一步包含掺杂剂,则可以使抗静电膜的导电性更高,且耐热性也会提高。
此外,如果包含粘结剂树脂,则能使与基材的密合性更高。
尤其是,当粘结剂树脂是选自由聚氨酯、聚酯、丙烯酸树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、环氧树脂、聚酰亚胺硅酮、三聚氰胺树脂构成的组中的一种以上时,则与抗静电涂料的必要成分容易混合。
本发明的抗静电膜的导电性、可挠性、与基材的密合性较高,且可以通过涂布的简易制造方法进行制造。
本发明的抗静电片、滤光器、光信息记录介质的抗静电性良好,可以防止静电的产生。
本发明的电容器由于阴极的导电性较高,所以等效串联电阻较小。
在本发明的电容器中,如果阴极包含电解液,则静电电容的引出率会提高。
根据本发明的电容器的制造方法,可以简便地制造阴极的导电性较高、等效串联电阻较小的电容器。
附图说明
图1示出了本发明的滤光器的一实施例的剖面图。
图2示出了本发明的光信息记录介质的一实施例的剖面图。
图3示出了本发明的电容器的一实施例的剖面图。
符号说明
1:滤光器
2:光信息记录介质
10:基材
20:抗静电膜(硬涂层)
30:防反射层
40:透明性树脂基板
50:第一介电体层
60:光信息记录层
70:第二介电体层
80:金属反射层
90:抗静电膜(硬涂层)
100:电容器
110:阳极
120:介电体层
130:阴极
130a:固体电解质层
130b:导电层
具体实施方式
下面对本发明的导电性组合物进行说明。
本发明的导电性组合物包含π共轭导电性高分子、聚阴离子、具有两个以上羟基的芳香族化合物。
下面对本发明的导电性组合物的各构成要素进行说明。
(π共轭导电性高分子)
本发明的导电性组合物中所包含的π共轭导电性高分子只要是主链由π共轭体系所构成的有机高分子即可使用。例如,聚吡咯类、聚噻吩类、聚乙炔类、聚对苯撑类、聚对苯乙烯类、聚苯胺类、聚并苯(polyacene)类、聚噻吩乙烯类、及其共聚物等。从聚合的容易度、在空气中的稳定性的方面考虑,优选为聚吡咯类、聚噻吩类及聚苯胺类。
π共轭导电性高分子虽然在没有发生置换的原本状态下也可得到足够的导电性、对粘结剂树脂的互溶性,但是为了使导电性及对粘结剂树脂的分散性或溶解性更高,优选在π共轭导电性高分子中引入烷基、羧基、磺基、烷氧基、羟基、氰基等官能团。
作为这种π共轭导电性高分子的具体例子,可列举的有,聚吡咯、聚(N-甲基吡咯)、聚(3-甲基吡咯)、聚(3-乙基吡咯)、聚(3-正丙基吡咯)、聚(3-丁基吡咯)、聚(3-辛基吡咯)、聚(3-癸基吡咯)、聚(3-十二碳烷基吡咯)、聚(3,4-二甲基吡咯)、聚(3,4-二丁基吡咯)、聚(3-羧基吡咯)、聚(3-甲基-4-羧基吡咯)、聚(3-甲基-4-羧基乙基吡咯)、聚(3-甲基-4-羧基丁基吡咯)、聚(3-羟基吡咯)、聚(3-甲氧基吡咯)、聚(3-乙氧基吡咯)、聚(3-丁氧基吡咯)、聚(3-己氧基吡咯)、聚(3-甲基-4-己氧基吡咯)、聚(噻吩)、聚(3-甲基噻吩)、聚(3-乙基噻吩)、聚(3-丙基噻吩)、聚(3-丁基噻吩)、聚(3-己基噻吩)、聚(3-庚基噻吩)、聚(3-辛基噻吩)、聚(3-癸基噻吩)、聚(3-十二碳烷基噻吩)、聚(3-十八碳烷基噻吩)、聚(3-溴噻吩)、聚(3-氯噻吩)、聚(3-碘噻吩)、聚(3-氰基噻吩)、聚(3-苯基噻吩)、聚(3,4-二甲基噻吩)、聚(3,4-二丁基噻吩)、聚(3-羟基噻吩)、聚(3-甲氧基噻吩)、聚(3-乙氧基噻吩)、聚(3-丁氧基噻吩)、聚(3-己氧基噻吩)、聚(3-庚氧基噻吩)、聚(3-辛氧基噻吩)、聚(3-癸氧基噻吩)、聚(3-十二碳烷氧基噻吩)、聚(3-十八碳烷氧基噻吩)、聚(3,4-二羟基噻吩)、聚(3,4-二甲氧基噻吩)、聚(3,4-二乙氧基噻吩)、聚(3,4-二丙氧基噻吩)、聚(3,4-二丁氧基噻吩)、聚(3,4-二己氧基噻吩)、聚(3,4-二庚氧基噻吩)、聚(3,4-二辛氧基噻吩)、聚(3,4-二癸氧基噻吩)、聚(3,4-二(十二碳烷基)噻吩)、聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)、聚(3,4-丙烯二氧基噻吩)、聚(3,4-丁烯二氧基噻吩)、聚(3-甲基-4-甲氧基噻吩)、聚(3-甲基-4-乙氧基噻吩)、聚(3-羧基噻吩)、聚(3-甲基-4-羧基噻吩)、聚(3-甲基-4-羧基乙基噻吩)、聚(3-甲基-4-羧基丁基噻吩)、聚苯胺、聚(2-甲基苯胺)、聚(3-异丁基苯胺)、聚(2-苯胺磺酸)、聚(3-苯胺磺酸)等。
其中,从阻抗值、反应性的方面来看,优选使用选自聚吡咯、聚噻吩、聚(N-甲基吡咯)、聚(3-甲基噻吩)、聚(3-甲氧基噻吩)、聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)中的一种或两种所构成的(共)聚合物。而且,因为聚吡咯、聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)不仅导电性较高,而且从提高耐热性的角度来看,也是更加优选的。
另外,为了提高溶剂溶解性、或与粘结剂树脂的互溶性以及分散性,优选为如聚(N-甲基吡咯)、聚(3-甲基噻吩)这样的烷基取代化合物。为了不对的导电性产生不利影响,烷基之中优选甲基。
另外,从涂膜形成后的透明性的观点来看,掺杂聚苯乙烯磺酸的聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)(简称为PEDOT-PSS)的热稳定性比较高,且聚合度低,所以是优选的。
所述π共轭导电性高分子可以通过对形成π共轭导电性高分子的前驱(物)单体在适当的氧化剂与氧化催化剂存在下进行化学氧化聚合容易地制造。
[前驱(物)单体]
前驱(物)单体是在分子内具有π共轭体系,并在通过适当的氧化剂作用进行高分子化时在其主链上形成π共轭体系而形成的物质。可以列举的有,例如,吡咯类及其衍生物、噻吩类及其衍生物、苯胺类及其衍生物等。
作为前驱单体的具体例子,可以列举的有,吡咯、3-甲基吡咯、3-乙基吡咯、3-正丙基吡咯、3-丁基吡咯、3-辛基吡咯、3-癸基吡比咯、3-十二碳烷基吡咯、3,4-二甲基吡咯、3,4-二丁基吡咯、3-羧基吡咯、3-甲基-4-羧基吡咯、3-甲基-4-羧基乙基吡咯、3-甲基-4-羧基丁基吡咯、3-羟基吡咯、3-甲氧基吡咯、3-乙氧基吡咯、3-丁氧基吡咯、3-己氧基吡咯、3-甲基-4-己氧基吡咯、噻吩、3-甲基噻吩、3-乙基噻吩、3-丙基噻吩、3-丁基噻吩、3-己基噻吩、3-庚基噻吩、3-辛基噻吩、3-癸基噻吩、3-十二碳烷基噻吩、3-十八碳烷基噻吩、3-溴噻吩、3-氯噻吩、3-碘噻吩、3-氰基噻吩、3-苯基噻吩、3,4-二甲基噻吩、3,4-二丁基噻吩、3-羟基噻吩、3-甲氧基噻吩、3-乙氧基噻吩、3-丁氧基噻吩、3-己氧基噻吩、3-庚氧基噻吩、3-辛氧基噻吩、3-癸氧基噻吩、3-十二碳烷氧基噻吩、3-十八碳烷氧基噻吩、3,4-二羟基噻吩、3,4-二甲氧基噻吩、3,4-二乙氧基噻吩、3,4-二丙氧基噻吩、3,4-二丁氧基噻吩、3,4-二己氧基噻吩、3,4-二庚氧基噻吩、3,4-二辛氧基噻吩、3,4-二癸氧基噻吩、3,4-二(十二碳烷氧基)噻吩、3,4-乙烯二氧基噻吩、3,4-丙烯二氧基噻吩、3,4-丁烯二氧基噻吩、3-甲基-4-甲氧基噻吩、3-甲基-4-乙氧基噻吩、3-羧基噻吩、3-甲基-4-羧基噻吩、3-甲基-4-羧基乙基噻吩、3-甲基-4-羧基丁基噻吩、苯胺、2-甲基苯胺、3-异丁基苯胺、2-苯胺磺酸、3-苯胺磺酸等。
[溶剂]
作为π共轭导电性高分子的制造中使用的溶剂,没有特别的限定,只要可溶解或分散所述前驱单体,并能保持氧化剂及氧化催化剂的氧化能力即可。可以列举的有,例如,水、N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺,N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜、六亚甲基磷三酰胺、六甲基磷酸三酰胺等极性溶剂;甲酚、苯酚、二甲苯酚等酚类;甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等醇类;丙酮、甲乙酮等酮类;己烷、苯、甲苯等烃类;甲酸、乙酸等羧酸;乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯等碳酸酯化合物;二噁烷、二乙醚等醚化合物;乙二醇二烷醚、丙二醇二烷醚、聚乙二醇二烷醚、聚丙二醇二烷醚、丙二醇二烷醚、聚乙二醇二烷醚、聚丙二醇二烷醚等链状醚类;3-甲基-2-噁唑烷酮等杂环化合物;乙腈、戊二腈、甲氧基乙腈、丙腈、苄腈等腈化合物等。这些溶剂也可以单独使用,也可以作为两种以上的混合物,也可以作为与其它有机溶剂的混合物而使用。
[氧化剂及氧化催化剂]
作为氧化剂、氧化催化剂,只要是能使所述前驱单体氧化而得到π共轭导电性高分子的即可,可以列举的有,例如,过二硫酸铵、过二硫酸钠、过二硫酸钾等过二硫酸盐;氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、氯化铜等过渡金属化合物;三氟化硼、氯化铝等金属卤化物;氧化银、氧化铯等金属氧化物;过氧化氢、臭氧等过氧化物;过氧化苯甲酰(benzoyl)等有机过氧化物;以及氧等。
[聚阴离子]
聚阴离子是取代或非取代的聚烯烃、取代或非取代的聚炔烃、取代或非取代的聚酰亚胺、取代或非取代的聚酰胺、取代或非取代的聚酯及其共聚物,是由具有阴离子的构成单位与不具有阴离子的构成单位构成的聚合物。
该聚阴离子的阴离子基团起到作为对π共轭导电性高分子的掺杂剂的作用,并且可提高π共轭导电性高分子的导电性及耐热性。
聚烯烃是主链通过亚甲基的重复而构成的聚合物。作为聚烯烃,可以列举的有,例如,聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚戊烯、聚己烯、聚乙烯醇、聚乙烯基苯酚、聚3,3,3-三氟丙烯、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯等。
聚炔烃是指主链由包含一个以上的不饱和键(乙烯基)的构成单位所构成的高分子。作为聚炔烃的具体例子,可以列举的有,含有选自丙炔、1-甲基丙炔、1-丁基丙炔、1-癸基丙炔、1-氰基丙炔、1-苯基丙炔、1-羟基丙炔、1-丁炔、1-甲基-1-丁炔、1-乙基-1-丁炔、1-辛基-1-丁炔、1-十五碳烷基-1-丁炔、2-甲基-1-丁炔、2-乙基-1-丁炔、2-丁基-1-丁炔、2-己基-1-丁炔、2-辛基-1-丁炔、2-癸基-1-丁炔、2-十二碳烷基-1-丁炔、2-苯基-1-丁炔、2-癸基-1-丁炔、2-十二碳烷基-1-丁炔、2-苯基-1-丁炔、2-丁炔、1-甲基-2-丁炔、1-乙基-2-丁炔、1-辛基-2-丁炔、1-十五碳烷基-2-丁炔、2-甲基-2-丁炔、2-乙基-2-丁炔、2-丁基-2-丁炔、2-己基-2-丁炔、2-辛基-2-丁炔、2-癸基-2-丁炔、2-十二碳烷基-2-丁炔、2-苯基-2-丁炔、2-丙烯苯基-2-丁炔、3-甲基-2-丁炔、3-乙基-2-丁炔、3-丁基-2-丁炔、3-己基-2-丁炔、3-辛基-2-丁炔、3-癸基-2-丁炔、3-十二碳烷基-2-丁炔、3-苯基-2-丁炔、3-丙烯苯基-2-丁炔、2-戊炔、4-丙基-2-戊炔、4-丁基-2-戊炔、4-己基-2-戊炔、4-氰基-2-戊炔、3-甲基-2-戊炔、4-乙基-2-戊炔、3-苯基-2-戊炔、4-羟基-2-戊炔、己炔等中的一种以上的构成单位的聚合物。
其中,因为不饱和键与π共轭导电性高分子具有相互作用,用取代或非取代的丁二烯作为起始物质容易进行合成,所以优选为取代或非取代的丁炔。
作为聚酰亚胺,可以列举的有,例如来自均苯四甲酸二酐、联苯基四羧酸二酐、二苯甲酮四羧酸二酐、2,2,3,3-四羧基二苯醚二酐、2,2-[4,4’-二(二羧基苯基氧)苯基]丙烷二酐等酸酐,与羟基二苯胺、对苯二胺、间苯二胺、二苯甲酮二胺等二胺等的聚酰亚胺。
作为聚酰胺,可以列举的有,例如,聚酰胺6、聚酰胺6,6、聚酰胺6,10等。
作为聚酯,可以列举的有,例如,聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯等。
当聚阴离子具有取代基时,作为其取代基,可以列举的有,例如,烷基、羟基、氨基、羧基、氰基、苯基、苯酚基、酯基、烷氧基等。考虑到对溶剂的溶解性、耐热性及对树脂的互溶性等,优选为烷基、羟基、苯酚基、酯基。
烷基可以提高对极性溶剂或非极性溶剂的溶解性及分散性、及对树脂的互溶性及分散性等;羟基可以容易地与其它氢原子等形成氢键,以及提高对有机溶剂的溶解性、对树脂的互溶性、分散性、粘结性。另外,氰基及羟基苯基能提高对极性树脂的互溶性、溶解性,而且能提高耐热性。
在上述取代基之中,优选为烷基、羟基、酯基、氰基。
作为所述烷基,可以列举的有,例如,甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基、辛基、癸基、十二碳烷基等链状烷基;环丙基、环戊基、环己基等环烷基。考虑到对有机溶剂的溶解性、对树脂的分散性、空间位阻等,更加优选的是碳数为1~12的烷基。
作为所述羟基,可以列举的有,直接键合于聚阴离子主链的羟基,或通过其它官能团键合的羟基。作为其它官能团,可以列举的有,例如,碳数1~7的烷基、碳数2~7的烯基、酰胺基、酰亚胺基等。羟基被取代于这些官能团的末端或当中。其中,从对树脂的互溶性及对有机溶剂的溶解性来看,更加优选键合在主链末端上键合的碳数为1~6的烷基末端的羟基。
作为所述氨基,可以列举的有,直接键合于聚阴离子主链的氨基、或通过其它官能团键合的氨基。作为其它官能团,可以列举的有,有碳数为1~7的烷基、碳数为2~7的烯基、酰胺基、酰亚胺基等。氨基被取代于这些官能团的末端或其中。
作为所述苯酚基,可以列举的有,直接键合于聚阴离子主链的苯酚基、或通过其它的官能团键合的苯酚基。作为其它的官能团,可以列举的有,碳数1~7的烷基、碳数2~7的烯基、酰胺基、酰亚胺基等。苯酚基被取代于这些官能团的末端或其中。
作为所述酯基,可以列举的有,直接键合于聚阴离子主链的烷基酯基、芳香族酯基、或通过其它官能团键合的烷基酯基或芳香族酯基。
作为所述氰基,可以列举的有,直接键合于聚阴离子主链的氰基、键合于键合在聚阴离子主链的碳数1~7的烷基末端的氰基、键合于键合在聚阴离子主链的碳数为2~7的烯基末端的氰基等。
作为聚阴离子的阴离子基,只要是可对π共轭导电性高分子发生化学氧化掺杂的官能团即可。其中,从制造的容易程度及稳定性的观点来看,优选为单取代硫酸酯基、单取代磷酸酯基、磷酸基、羧基、磺基等。而且,从官能团对π共轭导电性高分子的掺杂效果的观点来看,更加优选的是磺基、单取代硫酸酯基、羧基。
另外,该阴离子基团优选邻接或隔开一定的间隔而配置在聚阴离子的主链上。
作为聚阴离子的具体例子,可以列举的有,聚乙烯基磺酸、聚苯乙烯磺酸、聚烯丙基磺酸、聚丙烯酸乙基磺酸、聚丙烯酸丁基磺酸、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)、聚异戊二烯磺酸、聚乙烯基羧酸、聚苯乙烯羧酸、聚烯丙基羧酸、聚丙烯基羧酸、聚甲基丙烯基羧酸、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷羧酸)、聚异戊二烯羧酸、聚丙烯酸等。
可以是这些的均聚物,也可以是其两种以上的共聚物。
其中,优选为聚苯乙烯磺酸、聚异戊二烯磺酸、聚丙烯酸乙基磺酸、聚丙烯酸丁基磺酸。这些聚阴离子与粘结剂树脂的互溶性高,且能够使所得到的抗静电涂料的导电性更高。另外,可以缓和π共轭导电性高分子的热分解。
作为聚阴离子的制造方法,可以列举的有,例如,使用酸将阴离子基团直接引入不具有阴离子基团的聚合物的方法,使不具有阴离子基团的聚合物通过磺化剂进行磺酸化的方法,通过含有阴离子基团的聚合性单体进行聚合而制造的方法。
通过含阴离子基团的聚合性单体进行聚合而制造的方法,可以列举的有,将含有阴离子基团的聚合性单体在氧化剂和/或聚合催化剂的存在下,在溶剂中氧化聚合或自由基聚合而制造的方法。例如,将规定量的含阴离子基团的聚合性单体溶解到溶剂中,使其保持在一定温度下,并加入预先在溶剂中溶解规定量的氧化剂和/或聚合催化剂的溶液,使其在规定时间内反应。将通过该反应得到的聚合物用溶剂调整到一定浓度。在该制造方法中,也可以将不具有阴离子基团的聚合性单体与含有阴离子基团的聚合性单体进行共聚合。
含有阴离子基团的聚合性单体在聚合时使用的氧化剂及氧化催化剂、溶剂,与将形成π共轭导电性高分子的前驱单体进行聚合时所使用的物质相同。
当所得到的聚合物是聚阴离子盐时,优选使其转化为聚阴离子酸。作为使其转化为聚阴离子酸的方法,可以列举的有,使用离子交换树脂的离子交换法、透析法、超滤法等,其中,从作用容易度的观点考虑,优选为超滤法。
含有阴离子基团的聚合性单体是单体的一部分用单取代硫酸酯基、羧基、磺基等一种以上的官能团取代而成的,可以列举的有,例如,取代或非取代的乙烯磺酸化合物,取代或非取代的苯乙烯磺酸化合物,取代或非取代的丙烯酸磺酸化合物,取代或非取代的甲基丙烯酸磺酸化合物,取代或非取代的丙烯酰胺磺酸化合物,取代或非取代的环乙烯撑磺酸化合物,取代或非取代的丁二烯磺酸化合物,取代或非取代的乙烯基芳香族磺酸化合物。
具体而言,可以列举的有,例如,乙烯基磺酸及其盐类,烯丙基磺酸及其盐类,甲代烯丙酸基磺酸及其盐类,苯乙烯磺酸、甲代烯丙基羟基苯磺酸及其盐类,烯丙基羟基苯磺酸及其盐类,α-甲基苯乙烯磺酸及其盐类,丙烯酰胺-叔丁基磺酸及其盐类,2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸及其盐类,环丁烯-3-磺酸及其盐类,异戊二烯磺酸及其盐类,1,3-丁二烯-2-磺酸及其盐类、1-甲基-1,3-丁二烯-4-磺酸及其盐类,丙烯酸乙基磺酸(CH2CH-COO-(CH2)2-SO3H)及其盐类,丙烯酸丙基磺酸(CH2CH-COO-(CH2)3-SO3H)及其盐类,丙烯酸叔丁基磺酸(CH2CH-COO-C(CH3)2CH2-SO3H)及其盐类,丙烯酸正丁基磺酸(CH2CH-COO-(CH2)4CH2-SO3H)及其盐类,烯丙基酸乙基磺酸(CH2CH-CH2-COO-(CH2)2-SO3H)及其盐类,烯丙基酸叔丁基磺酸(CH2CH-CH2-COO-C(CH3)2CH2-SO3H)及其盐类,4-戊烯酸乙基磺酸(CH2CH(CH2)2-COO-(CH2)2-SO3H)及其盐类,4-戊烯酸丙基磺酸(CH2CH(CH2)2-COO-(CH2)3-SO3H)及其盐类,4-戊烯酸正丁基磺酸(CH2CH(CH2)2-COO-(CH2)4-SO3H)及其盐类,4-戊烯酸-叔丁基磺酸(CH2CH(CH2)2-COO-(CH3)2CH2-SO3H)及其盐类,4-戊烯酸苯撑磺酸(CH2CH(CH2)2-COO-C6H4-SO3H)及其盐类,4-戊烯酸萘磺酸(CH2CH(CH2)2-COO-C10H8-SO3H)及其盐类,甲基丙烯酸乙基磺酸(CH2C(CH3)-COO-(CH2)2-SO3H)及其盐类,甲基丙烯酸丙基磺酸(CH2C(CH3)-COO-(CH2)3-SO3H)及其盐类,甲基丙烯酸叔丁基磺酸(CH2C(CH3)-COO-C(CH3)CH2-SO3H)及其盐类,甲基丙烯酸正丁基磺酸(CH2C(CH3)-COO-(CH2)4-SO3H)及其盐类,甲基丙烯酸苯撑磺酸(CH2C(CH3)-COO-C6H4-SO3H)及其盐类,甲基丙烯酸萘磺酸(CH2C(CH3)-COO-C10H8-SO3H)及其盐类,聚乙烯基羧酸,聚苯乙烯基羧酸,聚烯丙基羧酸,聚丙烯酸基羧酸,聚甲基丙烯酸基羧酸,聚-2-丙烯酰胺-2-甲基丙羧酸,聚异戊二烯羧酸,聚丙烯酸等。而且也可以是含有其两种以上的共聚物。
不具有阴离子基团的聚合性单体例如有:乙烯、丙烯、1-丁烯、2-丁烯、1-戊烯、2-戊烯、1-己烯、2-己烯、苯乙烯、对甲基苯乙烯、对乙基苯乙烯、对丁基苯乙烯、2,4,6-三甲基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、2-乙烯基萘、6-甲基-2-乙烯基萘、1-乙烯基咪唑、乙烯基吡啶、乙烯基乙酸酯、丙烯醛、丙烯腈、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基咪唑、丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异壬基丁酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸烯丙酯、丙烯酸硬脂基酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸乙基卡必酯、丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸羟基乙酯、丙烯酸甲氧基乙酯、丙烯酸乙氧基乙酯、丙烯酸甲氧基丁酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十三碳烷基酯、甲基丙烯酸硬脂基酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基丙酯、丙烯酰基吗啉、乙烯胺、N,N-二甲基乙烯胺、N,N-二乙基乙烯胺、N,N-二丁基乙烯胺、N,N-二叔丁基乙烯胺、N,N-二苯基乙烯胺、N-乙烯基卡唑、乙烯醇、氯乙烯、氟乙烯、甲基乙烯醚、乙基乙烯醚、环丙烯、环丁烯、环戊烯、环己烯、环庚烯、环辛烯、2-甲基环己烯、乙烯基苯酚、1,3-丁二烯、1-甲基-1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-丁二烯、1,4-二甲基-1,3-丁二烯、1,2-二甲基-1,3-丁二烯、1,3-二甲基-1,3-丁二烯、1-辛基-1,3-丁二烯、2-辛基-1,3-丁二烯、1-苯基-1,3-丁二烯、2-苯基-1,3-丁二烯、1-羟基-1,3-丁二烯、2-羟基-1,3-丁二烯等。
在聚阴离子中,从溶剂溶解性及导电性的方面来看,优选为聚异戊二烯磺酸、包含聚异戊二烯磺酸的共聚物、聚甲代烯丙酸基磺酸、包含聚甲代烯丙酸基磺酸的共聚物、聚甲基丙烯酸磺基乙酯、包含聚甲基丙烯酸磺基乙酯的共聚物、聚(甲基丙烯酸-4-磺基丁酯)、包含聚(甲基丙烯酸-4-磺基丁酯)的共聚物、聚甲代丙烯酸基氧苯磺酸、包含聚甲代烯丙酸基氧苯磺酸的共聚物、聚苯乙烯磺酸、包含聚苯乙烯磺酸的共聚物等。
可以通过将这些不具有阴离子基团的聚合性单体进行共聚合来控制溶剂溶解性。
聚阴离子的聚合度优选为单体单位在10~100000个的范围,从溶剂溶解性及导电性的方面来看,更加优选为50~10000个的范围。
在导电性组合物中、抗静电涂料中、或电容器的固体电解质层中的聚阴离子的含量相对π共轭导电性高分子的摩尔单位1摩尔优选为0.1~10摩尔的范围,更加优选为1~7摩尔的范围。当聚阴离子的含量低于0.1摩尔时,对π共轭导电性高分子的掺杂效果会有减弱的趋势,有时会出现导电性不足的情况。并且,对溶剂的分散性及溶解性降低,难以获得均匀的分散液。另外,当聚阴离子的含量大于10摩尔时,导电性组合物中的π共轭导电性高分子含量减少,仍然不容易获得足够的导电性。
(含羟基的芳香族化合物)
含羟基的芳香族化合物在芳香族环上键合有两个以上的羟基。在该含羟基的芳香族化合物中,羟基与芳香族环的相互作用较强,具有容易放出该化合物中的氢的性质。
作为含羟基的芳香族化合物,可以列举的有,例如,1,4-二羟基苯、1,3-二羟基苯、2,3-二羟基-1-十五烷基苯、2,4-二羟基-苯乙酮、2,5-二羟基-苯乙酮、2,4-二羟基-二苯甲酮、2,6-二羟基-二苯甲酮、3,4-二羟基-二苯甲酮、3,5-二羟基-二苯甲酮、2,4’-二羟基-二苯基砜、2,2’,5,5’-四羟基-二苯基砜、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二羟基二苯基砜、氢醌羧酸及其盐类、2,3-二羟基苯甲酸、2,4-二羟基苯甲酸、2,5-二羟基苯甲酸、2,6-二羟基苯甲酸、3,5-二羟基苯甲酸、1,4-二羟基氢醌羧酸及其盐类、4,5-羟基苯-1,3-二磺酸及其盐类、1,5-二羟基萘、1,6-二羟基萘、2,6-二羟基萘、2,7-二羟基萘、2,3-二羟基萘、1,5-二羟基萘-2,6-二羧酸、1,6-二羟基萘-2,5-二羧酸、1,5-二羟基萘甲酸、1,4-二羟基-2-萘甲酸苯酯、4,5-二羟基萘-2,7-二磺酸及其盐类、1,8-二羟基-3,6-萘二磺酸及其盐类、6,7-二羟基-2-萘磺酸及其盐类、1,2,3-三羟基苯(焦焙酚)、1,2,4-三羟基苯、5-甲基-1,2,3-三羟基苯、5-乙基-1,2,3-三羟基苯、5-丙基-1,2,3-三羟基苯、三羟基苯甲酸、三羟基苯乙酮、三羟基蒽醌、2,4,6-三羟基苯、四羟基-对苄醌、四羟基蒽醌等。
在含羟基芳香族化合物中,从导电性的方面来看,优选为可在π共轭导电性高分子中掺杂的具有作为阴离子基团的磺基和/或羧基的化合物。
另外,在含羟基的芳香族化合物中,因为导电性更加良好,且稳定性也是良好的,所以优选为由所述式(1)表示的化合物。
作为式(1)中的R的具体例子,可以列举的有,甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正己基、异己基、叔己基、仲己基等烷基;乙烯基、丙烯基、丁烯基等烯基;环己基、环戊基等环烷基;环己烯基等环烯基;苯基、萘基等芳基;苄基、苯乙基等芳烷基等。
羟基取代的芳香族化合物的含量相对于聚阴离子1摩尔优选为0.05~10摩尔的范围,更优选为0.3~5摩尔的范围。当羟基取代的芳香族化合物的含量比0.05摩尔更小时,则可能出现导电性及耐热性不足的情况。另外,当羟基取代的芳香族化合物的含量大于10摩尔时,抗静电涂料中的π共轭导电性高分子的含量会减少,仍然不容易得到足够的导电性,导电性高分子、抗静电涂料、或电容器的固体电解质层的物性可能发生变化。
(掺杂剂)
为了调整电传导度(导电性),也可以添加聚阴离子以外的掺杂剂。作为其它的掺杂剂,只要是能使π共轭导电性高分子氧化还原即可,也可以是给电子性的掺杂剂,也可以是吸电子性的掺杂剂。
[给电子性掺杂剂]
作为给电子性掺杂剂,可以列举的有,例如,钠、钾等碱金属;钙、镁等碱土金属;四甲基铵、四乙基铵、四丙基铵、四丁基铵、甲基三乙基铵、二甲基二乙基铵等季胺化合物等。
[吸电子性掺杂剂]
作为吸电子性掺杂剂,可以使用的有,例如,卤化物、路易丝酸、质子酸、有机氰化物、有机金属化合物等。
而且,作为卤化物,可以列举的有,例如,氯(Cl2)、溴(Br2)、碘(I2)、氯化碘(ICl)、溴化碘(IBr)、氟化碘(IF)等。
作为路易丝酸,可以列举的有,例如,PF5、AsF5、SbF5、BF5、BCl5、BBr5、SO3等。
作为有机氰化物,可以使用在共轭键上包含两个以上氰基的化合物。可以列举的有,例如,四氰基乙烯、四氰基氧乙烯、四氰基苯、二氯二氰基苄醌(DDQ)、四氰基喹诺二甲烷、四氰基氮杂萘等。
作为质子酸,可以列举的有,无机酸、有机酸。而且,作为无机酸,可以列举的有,例如,盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、氢硼氟酸、氢氟酸、过氯酸等。另外,作为有机酸,可以列举的有,有机羧酸、苯酚类、有机磺酸等。
作为有机羧酸,可以使用在脂肪族、芳香族、环状脂肪族等中含有一个或两个以上羧基的羧酸。可以列举的有,例如,甲酸、乙酸、草酸、苯甲酸、邻苯二甲酸、马来酸、富马酸、丙二酸、酒石酸、柠檬酸、乳酸、琥珀酸、单氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、硝基乙酸、三苯基乙酸等。
作为有机磺酸,可以使用在脂肪族、芳香族、环状脂肪族等中包含一个或两个以上磺基的磺酸,或含有磺基的高分子。
作为包含一个磺基的有机磺酸,可以列举的有,例如,甲磺酸、乙磺酸、1-丙磺酸、1-丁磺酸、1-己磺酸、1-庚磺酸、1-辛磺酸、1-壬磺酸、1-癸磺酸、1-十二烷基磺酸、1-十四烷基磺酸、1-十七烷基磺酸、2-溴乙磺酸、3-氯-2-羟基丙磺酸、三氟甲磺酸、三氟乙磺酸、粘菌素甲磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、氨基甲磺酸、1-氨基-2-萘酚-4-磺酸、2-氨基-5-萘酚-7-磺酸、3-氨基丙磺酸、N-环己基-3-氨基丙磺酸、苯磺酸、烷基苯磺酸、对甲苯磺酸、二甲苯磺酸、乙基苯磺酸、丙基苯磺酸、丁基苯磺酸、戊基苯磺酸、己基苯磺酸、庚基苯磺酸、辛基苯磺酸、壬基苯磺酸、癸基苯磺酸、十一烷基苯磺酸、十二烷基苯磺酸、十五烷基苯磺酸、十六烷基苯磺酸、2,4-二甲基苯磺酸、二丙基苯磺酸、4-氨基苯磺酸、邻氨基苯磺酸、间氨基苯磺酸、4-氨基-2-氯甲苯-5-磺酸、4-氨基-3-甲基苯-1-磺酸、4-氨基-5-甲氧基-2-甲基苯磺酸、2-氨基-5-甲基苯-1-磺酸、4-氨基-2-甲基苯-1-磺酸、5-氨基-2-甲基苯-1-磺酸、4-氨基-3-甲基苯-1-磺酸、4-乙酰胺-3-氯苯磺酸、4-氯-3-硝基苯磺酸、对氯苯磺酸、萘磺酸、甲基萘磺酸、丙基萘磺酸、丁基萘磺酸、戊基萘磺酸、4-氨基-1-萘磺酸、8-氯萘-1-磺酸、萘磺酸福尔马林缩聚物、三聚氰胺磺酸福尔马林缩聚物、蒽醌磺酸、苝(pyrene)磺酸等。另外,也可以使用其金属盐。
作为包含两个以上磺基的有机磺酸,可以列举的有,例如,乙二磺酸、丁二磺酸、戊二磺酸、癸二磺酸、邻苯二磺酸、间苯二磺酸、对苯二磺酸、甲苯二磺酸、二甲苯二磺酸、氯苯二磺酸、氟苯二磺酸、二甲基苯二磺酸、二乙基苯二磺酸、苯胺-2,4-二磺酸、苯胺-2,5-二磺酸、3,4-二羟基-1,3-苯二磺酸、萘二磺酸、甲基萘二磺酸、乙基萘二磺酸、十五烷基萘二磺酸、3-氨基-5-羟基-2,7-萘二磺酸、1-乙酰胺-8-羟基-3,6-萘二磺酸、2-氨基-1,4-苯二磺酸、1-氨基-3,8-萘二磺酸、3-氨基-1,5-萘二磺酸、8-氨基-1-萘酚-3,6-二磺酸、4-氨基-5-萘酚-2,7-二磺酸、4-乙酰胺-4’-异硫-氰基芪-2,2’-二磺酸、4-乙酰胺-4’-马来酰亚胺基芪-2,2’-二磺酸、萘三磺酸、二萘基甲二磺酸、蒽醌二磺酸、蒽磺酸等。另外,也可以使用其金属盐。
[粘结剂树脂]
本发明的导电性组合物虽然可以由上述三种成分构成,但是为了调整由导电性组合物形成的涂布膜的成膜性、膜强度等,也可以包含粘结剂树脂。另外,从提高涂膜的耐伤性及表面硬度、以及提高与基材的密合性的方面来看,抗静电涂料优选包含粘结剂树脂。通过使抗静电涂料包含粘结剂树脂,可以容易地使由抗静电涂料形成的抗静电膜的铅笔硬度(JIS K 5400)达到HB以上。也就是说,粘结剂树脂发挥出作为硬涂膜成分的作用。
作为粘结剂树脂,只要是可与导电性组合物中的各成分或抗静电涂料互溶或可混合分散即可,没有其它特别的限制,也可以是热固性树脂,也可以是热塑性树脂。例如有,聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯等聚酯;聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺等聚酰亚胺;聚酰胺6、聚酰胺6,6、聚酰胺12、聚酰胺11等聚酰胺;聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚氯三氟乙烯等氟树脂;聚乙烯醇、聚乙烯醚、聚乙烯丁缩醛、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯等乙烯基树脂;环氧树脂、氧杂环丁烷树脂;二甲苯树脂、芳香族聚酰胺(aramide)树脂、聚酰亚胺硅酮;聚氨基甲酸酯、聚脲、三聚氰胺树脂、苯酚树脂、聚醚、丙烯酸树脂及其共聚物等。
这些粘结剂树脂可以溶解于有机溶剂,也可以赋予其磺基或羧基等官能团使其水溶液化,也可以经乳化等将其分散于水中。
另外,在粘结剂树脂中,可以根据需要添加交联剂、聚合引发剂等固化剂、聚合促进剂、溶剂、粘度调整剂等后使用。
在粘结剂树脂之中,由于可以容易地混合,优选为聚氨基甲酸酯、聚酯、丙烯酸树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、环氧树脂、聚酰亚胺硅酮、三聚氰胺树脂中任意一种以上。另外,因为丙烯酸树脂的硬度高且透明性优异,所以适用于如滤光器那样的用途。
另外,粘结剂树脂优选为包含因热能和/或光能而固化的液体状聚合物。
此处,作为因热能而固化的液体状聚合物,可以列举的有,例如,反应型聚合物及自交联型聚合物。
反应型聚合物是具有取代基的单体聚合而成的聚合物,作为取代基,可以列举的有,例如,羟基、羧基、酸酐、氧杂环丁烷系、环氧丙烷基、氨基等。作为具体的单体,可以列举的有,例如,乙二醇、二乙二醇、二丙二醇、甘油等多官能醇;丙二酸、琥珀酸、谷氨酸、庚二酸、抗坏血酸、邻苯二甲酸、乙酰基水杨酸、己二酸、间苯二甲酸、苯甲酸、间甲苯酸等羧酸化合物;马来酸酐、邻苯二甲酸酐、十二烷基琥珀酸酐、二氯马来酸酐、四氯邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐等酸酐;3,3-二甲基氧杂环丁烷、3,3-二氯甲基氧杂环丁烷、3-甲基-3-羟基甲基氧杂环丁烷、叠氮基甲基甲基氧杂环丁烷等氧杂环丁烷化合物;双酚A二环氧丙醚、双酚F二环氧丙醚、苯酚漆用酚醛树脂聚环氧丙醚、N,N-二环氧丙基-对氨基苯酚环氧丙醚、四溴双酚A二环氧丙醚、氢化双酚A二环氧丙醚(也称,2,2-二(4-环氧丙基氧环己基)丙烷)等环氧丙醚化合物;N,N-二环氧丙基苯胺、四环氧丙基二氨基二苯基甲烷、N,N,N,N-四环氧丙基-间二甲苯二胺、三环氧丙基三聚异氰酸酯、N,N-二环氧丙基-5,5-二烷基海因等环氧丙基胺化合物;二乙三胺、三乙四胺、二甲胺基丙胺、N-氨乙基哌嗪、苄基二甲胺、三(二甲胺基甲基)苯酚、DHP30-三(2-乙基己酸酯)、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜、二氰基二酰胺、三氟化硼、单乙胺、甲烷二胺、二甲苯二胺、乙基甲基咪唑等胺化合物;在1分子中包含两个以上环氧乙烷环的化合物之中,如从双酚A的环氧氨丙烷而来的环氧丙基化合物或其类似物。
反应性聚合物使用至少两个以上官能团的交联剂。作为该交联剂,可以列举的有,例如,三聚氰胺树脂、环氧树脂、金属氧化物等。作为金属氧化物,可以适当使用如下的碱性金属化合物:Al(OH)3、Al(OOC·CH3)2(OOCH)、Al(OOC·CH3)2、ZrO(OCH3)、Mg(OOC·CH3)、Ca(OH)2、Ba(OH)3等。
自交联型聚合物是因加热而使官能团彼此之间自交联的。例如有,包含环氧丙基及羧基的或包含N-羟甲基及羧基两者的聚合物。
作为因光能而固化的液体状聚合物,可以列举的有,例如,聚酯、环氧树脂、氧杂环丁烷树脂、聚丙烯酸树脂、聚氨基甲酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺硅酮等低聚物或预聚物。
作为构成因光能而固化的液体状聚合物的单体单位,可以列举的有,例如,双酚A·氧乙烯改性二丙烯酸酯、六(五)丙烯酸二季戊四酯、单羟基五丙烯酸二季戊四酯、二丙烯酸二丙二醇酯、三丙烯酸三羟甲基丙烷、甘油丙氧基三丙烯酸酯、丙烯酸-4-羟基丁酯、二丙烯酸-1,6-己二醇酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、丙烯酸异冰片酯、二丙烯酸聚乙二醇酯、三丙烯酸季戊四酯、丙烯酸四氢呋喃酯、三丙烯酸三羟甲基丙烷、二丙烯酸三丙二醇酯等丙烯酸酯类;二甲基丙烯酸四乙二醇酯、甲基丙烯酸烷酯、甲基丙烯酸烯丙酯、二甲基丙烯酸-1,3-丁二醇酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸环己酯、二甲基丙烯酸二乙二醇酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸环氧丙酯、二甲基丙烯酸-1,6-己二醇酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸苯氧基乙酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸四氢呋喃酯、三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷等甲基丙烯酸类;烯丙基环氧丙醚、丁基环氧丙醚、高级醇环氧丙醚、1,6-己二醇环氧丙醚、苯基环氧丙醚、硬脂基环氧丙醚等环氧丙醚类;二丙酮丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、二甲胺基丙基丙烯酰胺、二甲胺基丙基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰基吗啉、N-乙烯基甲酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N-苯基丙烯酰胺、丙烯酰基哌啶、2-羟基乙基丙烯酰胺等丙烯(甲基丙烯)酰胺类;2-氯乙基乙烯醚、环己基乙烯醚、乙基乙烯醚、羟基丁基乙烯醚、异丁基乙烯醚、三乙二醇乙烯醚等乙烯醚类;丁酸乙烯酯、单氯乙酸乙烯酯、三甲基乙酸乙烯酯等羧酸乙烯酯类的单官能团单体及多官能团单体。
因光能而固化的液体状聚合物利用光聚合引发剂固化。作为该光聚合引发剂,可以列举的有,例如,苯乙酮类、二苯甲酮类、米蚩苯甲酰基苯甲酸酯、α-淀粉酯、四甲基秋兰姆单硫、硫咕砘酮类等。而且,作为光增敏剂,可将正丁胺、三乙胺、三正丁基膦等混合。
另外,作为阳离子聚合引发剂,可以列举的有,例如,芳基二偶氮鎓盐、二芳基卤鎓盐、三苯基锍盐、硅醇/铝螯合物、α-磺酰基羟基酮等。
另外,不含有所述粘结剂树脂而可以包含形成粘结剂树脂的前体化合物或单体。其原因在于,可以通过前体化合物或单体的聚合来形成粘结剂树脂。
另外,在本发明的导电性组合物中,鉴于与粘结剂树脂相同的理由,可以包含添加剂。作为添加剂,只要是能与导电性组合物的各成分混合即可使用,可以列举的有,例如,表面活性剂、消泡剂、偶联剂、中和剂、抗氧化剂等。
而且,作为表面活性剂,可以列举的有,例如,羧酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐、磷酸酯盐等阴离子表面活性剂;胺盐、季铵盐等阳离子表面活性剂;羧基甜菜碱、氨基羧酸盐、咪唑啉甜菜碱等两性表面活性剂;聚氧乙烯烷醚、聚氧乙烯甘油脂肪酸酯、乙二醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸胺等非表面活性剂等。
作为消泡剂,可以列举的有,例如,硅酮树脂、聚二甲基硅氧烷。
作为偶联剂,可以列举的有,例如,具有乙烯基、氨基、环氧基的硅烷偶联剂等。
作为中和剂,可以列举的有,例如,氨、氢氧化钠等碱性化合物;伯胺类、仲胺类、叔胺类等含氮化合物等。
作为抗氧化剂,可以列举的有,例如,苯酚系抗氧化剂、胺系抗氧化剂、磷系抗氧化剂、硫系抗氧化剂、糖类、维生素类等。
以上所说明的本发明的导电性组合物、抗静电涂料、以及电容器的固体电解质层由于包含含羟基的芳香族化合物,所以导电性及耐热性高。可以认为理由如下。
导电性组合物中的π共轭导电性高分子由于是高度氧化的状态,所以可以推测,由于热等外部环境使一部分发生劣化而产生自由基,并因该自由基的连锁反应而继续进行劣化。但是,在含羟基的芳香族化合物中,羟基与芳香族环的相互作用强,具有容易放出化合物中的氢的性质。因此,从含羟基的芳香族化合物放出的氢可使π共轭导电性高分子的氧化劣化产生的自由基失活。可以认为,由于可以阻断自由基的连锁反应,抑制劣化的进行,所以耐热性及稳定性提高。在芳香族化合物具有两个以上的羟基时,可以发挥该作用。
另外,含羟基的芳香族化合物容易与聚阴离子中的阴离子基团发生相互作用,且可认为该相互作用使聚阴离子之间彼此接近。因此,也可以使由于掺杂而吸附在聚阴离子上的π共轭导电性高分子之间彼此接近。其结果是,可以认为作为π共轭导电性高分子彼此之间的导电现象的跃迁所需的能量减小,整体的电阻减小(导电性升高)。
[制造方法]
(导电性组合物)
其次,对本发明的导电性组合物的制造方法的一个例子进行说明。
在该例的导电性组合物的制造方法之中,首先,通过聚合工序在聚阴离子存在下,使形成π共轭导电性高分子的前驱单体分散或溶解到溶剂中,并进行化学氧化聚合。具体而言,分别准备聚阴离子、前驱单体、用于使前驱单体进行化学氧化聚合的氧化剂和/或氧化聚合催化剂。并且,在保持一定温度的聚阴离子中,添加前驱单体、氧化剂和/或氧化聚合催化剂,使其在搅拌之下反应预定时间,使前驱单体进行化学氧化聚合。对聚合工序中的操作方法、操作顺序、反应条件等没有特别的限定。
也可以在聚阴离子、前驱单体、氧化剂和/或氧化聚合催化剂中预先添加溶剂,作为规定浓度的混合液。
在π共轭导电性高分子发生化学氧化聚合时,π共轭导电性高分子的主链可沿着聚阴离子的主链成长,并且π共轭导电性高分子在高度氧化状态下形成双极子(bipolaron)结构。因此,可以认为,聚阴离子的阴离子基团掺杂于π共轭导电性高分子,形成聚阴离子与π共轭导电性高分子的盐。尤其是,当聚阴离子是磺基时,可以形成聚阴离子与π共轭导电性高分子的键结合较强的盐。因此,π共轭导电性高分子被聚阴离子的主链强力吸引,容易得到沿聚阴离子的主链成长且规则排列的π共轭导电性高分子。
通过该聚合工序可以得到包含聚阴离子与π共轭导电性高分子的混合溶液。
也可以在聚合工序之后,根据需要添加用于使聚合反应中止的反应中止剂。另外,也可以在聚合工序结束后,将过剩的氧化剂和/或氧化聚合催化剂、反应副产物去除并进行离子交换。
其次,在添加工序中,在通过聚合工序获得的混合溶液中添加规定量的含羟基的芳香族化合物,并使其均匀混合。
作为添加含羟基的芳香族化合物的方法,可以列举的有,例如,直接添加含羟基的芳香族化合物的方法,以溶解或分散于溶剂的溶液状态添加含羟基的芳香族化合物的方法。从与前述混合溶液的混合性的方面来看,优选为以溶解或分散于溶剂的溶液状态添加的方法。对于使含羟基芳香族化合物溶解或分散的溶剂没有特别的限定,可使用上述溶剂。另外,溶剂也可以与混合溶液种类不同。
然后,在过滤工序中,通过超滤法去除一部分游离离子而得到导电性组合物。另外,在本发明的导电性组合物的制造方法中,过滤工序是可选的工序,也可以将其省略。
在超滤法之中,在多孔材料上配置以一定口径形成的高分子膜(超滤膜),使溶液循环。此时,由于夹着超滤膜的循环溶液侧与透过溶液侧之间产生压力差,所以循环溶液侧的溶液会渗透到透过溶液侧从而缓和循环溶液侧的压力。通过此现象,使包含在循环溶液中的比超滤膜口径更小的粒子、溶解离子等的一部分移动到透过溶液侧从而将其去除。该方法是稀释法,且可以通过增加稀释次数来轻易地去除杂质。
所使用的超滤膜可以根据所去除的粒子的粒径、离子种类进行适当选择,其中,优选截留分子量为1000~1000000。
在如上所得到的π共轭导电性高分子之中,由于在主链上具有发达的共轭体系,所以大多会表现出不溶化、不熔融的特性。另外,溶解或分散后的π共轭导电性高分子溶液在制膜时溶剂的去除、加热、掺杂等可引起π共轭导电性高分子的自身配位,且有时会变得不溶于溶剂。因此,优选对溶剂进行适当的选择。
因为以上所说明的导电性组合物的制造方法具有:聚合工序,在聚阴离子存在下,将形成π共轭导电性高分子的前驱单体进行化学氧化聚合;以及添加工序,添加含羟基的芳香族化合物;所以可以得到包含π共轭导电性高分子、聚阴离子、以及含羟基的芳香族化合物的导电性组合物。由于该导电性组合物包含含有羟基的芳香族化合物,所以导电性及稳定性优异。
(抗静电涂料)
制造抗静电涂料时,首先,将聚阴离子溶解于能使其溶解的溶剂中,并加入π共轭导电性高分子的前驱单体、必要时还加入掺杂剂,充分搅拌混合。接着,在这样得到的混合物中滴入氧化剂以进行聚合,从而得到聚阴离子与π共轭导电性高分子的复合物。接着,从该复合物中去除氧化剂、残留单体、副产物、并进行精制后,溶解于适当的溶剂,添加含羟基的芳香族化合物,必要时还添加掺杂剂或粘结剂树脂,从而得到抗静电涂料。
作为精制法没有特别的限定,可以采用例如再沉淀法、超滤法等,其中超滤法因为简便而为优选。所谓超滤法,是使溶液在多孔的超滤膜上循环,而且同时使溶液中的液体透过超滤膜而过滤的方法。在该方法中,由于夹有超滤膜的循环溶液侧及透过溶液侧之间产生压力差,因此,循环溶液侧的溶液的一部分会渗透到透过溶液侧而缓和循环溶液侧的压力。伴随该循环溶液的渗透,在循环溶液中比超滤膜口径更小的粒子、溶解离子等中的一部分会移动到透过溶液侧,所以可以去除粒子或溶解离子。所使用的超滤膜可以根据想要去除的粒子粒径、离子种类,从截留分子量为1000~1000000的范围内进行适当选择。
(抗静电膜)
抗静电膜是将抗静电涂料在基材上涂布而形成的。作为抗静电涂料的涂布方法,可以列举的有,例如,浸泡、康玛涂布、喷雾涂布、辊涂、照相凹版印刷等。作为基材没有特别的限定,适用的有容易产生静电的树脂成形体,尤其适用的有聚酯膜或三乙酰基纤维素(TAC)膜等树脂膜。
涂布之后,通过加热去除溶剂、或通过热或光而使其固化即可。作为加热时的加热方法,可以采用例如热风加热或红外线加热等通常的方法。另外,作为通过光固化形成涂膜时的光照射方法可以采用例如,由超高压水银灯、高压水银灯、低压水银灯、碳弧、氙弧、金属卤化物灯等光源照射紫外线的方法。
由于该抗静电膜由于包含含羟基的芳香族化合物,所以可以抑制π共轭导电性高分子的劣化,且导电性显著升高。具体而言,不含有含羟基的芳香族化合物时导电性为0.001~100S/cm左右,但包含含羟基的芳香族化合物时导电性为10~2000S/cm左右。
当抗静电膜用于光学用途,尤其是后述的滤光器、光信息记录介质时,优选为高透明性的。具体而言,优选为全光线透过率(JIS8701)在85%以上,更优选90%以上,尤其优选96%以上。
另外,浊度(haze)(JIS6714)优选为5%以下,更优选为3%以下,尤其优选1%以下。
而且,当抗静电膜兼用作硬涂层时,抗静电膜的表面硬度(铅笔硬度)优选为HB以上。铅笔硬度可以根据涂膜的厚度进行调整。
抗静电膜的表面电阻值优选配合光学特性进行适当调整。通常,如果为1×103Ω~1×1012Ω左右,则可以适用于抗静电用途。
涂膜的光透过率、浊度、表面电阻值可以通过涂膜厚度进行调整。
涂膜的全光线透过率、浊度、表面电阻值可以通过抗静电膜厚度进行调整。另外,当要求较低的表面电阻值时,优选为不含粘结剂树脂。但是当为了降低成本,或提高对基材的密合性时,优选为包含粘结剂树脂。
(抗静电片)
抗静电片具有基材及形成在该基材上的至少单面上的所述抗静电膜。
作为基材没有特别的限制,可以列举的有,例如,低密度聚乙烯片、高密度聚乙烯片、乙烯-丙烯共聚物片、聚丙烯片、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物片、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物片、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)片、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)片、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)片、聚酰亚胺片、6-尼龙片、6,6-尼龙片、聚甲基丙烯酸甲酯片、聚苯乙烯片、苯乙烯-丙烯腈-丁二烯共聚物片、聚丙烯腈片、三乙酸纤维素(TAC)片、纤维素丙酸酯片、聚氯乙烯片、聚偏氯乙烯片、聚偏氟乙烯片、聚四氟乙烯片、聚乙烯醇片、乙烯-乙烯醇共聚物片、聚碳酸酯片、聚砜片、聚醚砜片、聚醚醚酮片、聚苯氧片等。
这些片基材的表面通常为亲油性的,当用溶解于水系溶剂的抗静电涂料进行涂布时,难以进行涂布。因此,当涂布溶解于水系溶剂的抗静电涂料时,优选对基材表面进行溅射、电晕放电、火焰处理、紫外线照射、电子束照射、化学处理(形成)、氧化等蚀刻处理或底涂处理等亲水处理。而且,必要时也可以用溶剂清洗或超声波清洗等来除尘、清洁。
(滤光器)
下面,对本发明的滤光器的一实施例进行说明。
图1示出了本实施例的滤光器。该滤光器1的构成具有基材10、形成于基材10上的抗静电膜20、以及形成于抗静电膜20上的防反射层30。在该滤光器1中的抗静电膜20还具有作为硬涂膜层的作用。
当将该滤光器1粘贴于显示装置的显示面时,在滤光器1的基材10一侧的表面上设置透明粘接剂层,再通过该粘接剂层进行粘贴。
作为基材10,可以使用具有透明性的各种塑胶片。作为透明性塑胶片,可以列举的有,例如,聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚醚砜、聚醚醚酮、聚碳酸酯、聚丙烯、聚酰胺、丙烯酰胺、纤维素丙酸酯等形成的片。
另外,片基材10优选为对其表面进行溅射、电晕放电、火焰处理、紫外线照射、电子束照射、化学处理(形成)、氧化等蚀刻处理或底涂处理。如果在表面进行该种处理,则能使对于抗静电膜20的密合性更高。
而且,在基材10的表面上设置抗静电膜20之前,可根据需要用溶剂清洗或超声波清洗来除尘、清洁。
如上所述,抗静电膜20是由抗静电涂料形成的膜,也是具有作为硬涂层作用的膜。因此,如上所述,该抗静电膜20优选为抗静电膜的表面硬度(铅笔硬度)为HB以上的膜。另外,从作为光学用途考虑,抗静电膜20的全光线透过率(JIS Z 8701)优选为85%以上,更优选为90%以上,尤其优选为96%以上。另外,抗静电膜20的浊度(JIS K 6714)优选为5%以下,更优选为3%以下,尤其优选为1%以下。
防反射层30是防止光反射的层。该层可以是单层,也可以是多层。如果是单层时,其折射率优选在1.38~1.45的范围内,此外,其光学膜厚优选在80~100nm的范围。
防反射层30可以通过干式法、湿式法中任意一种形成。作为干式法,可以列举有,例如,电子束蒸镀法、感应加热式蒸镀法、电阻加热式蒸镀法、溅射法、离子电镀法等物理气相沉积法、或等离子体CVD法。用干式法形成防反射层30时,作为防反射层30的成分,可以使用例如氧化硅、氧化镁、氧化铌、氧化钛、氧化钽、氧化铝、氧化锆、氧化铟、氧化锡等无机化合物。
另外,作为湿式法,可以列举有,例如有使用康玛涂布、喷雾涂布、辊涂布、照相凹版印刷等公知的方法将含有固化性化合物的涂料进行涂布,使其固化的方法。用湿式法形成防反射层30时,作为固化性化合物,可以使用例如含氟有机化合物、含氟有机硅化物、含氟无机化合物等含氟化合物。
在滤光器1中,还可以在防反射层30上设置防污层。如果设置防污层,则可以防止尘埃或污物的附着,或者即使附着上也可以容易地去除。
作为防污层,只要是不妨碍防反射层30的防反射功能,可以发挥高憎水性及憎油性,且能防止污染物的附着即可,没有特别的限制,可以是有机化合物所构成的层,也可以是无机化合物所构成的层。可以列举的有,例如,含有具全氟硅烷基或氟环烷基的有机硅化合物或氟有机化合物的层。
防污层的形成方法可根据种类进行适当选择,可以采用例如,如蒸镀法、溅射法、离子电镀法等物理气相沉积法或化学气相沉积法、等离子体聚合法等真空工序、微照相凹版法、网版涂布法、浸涂法等。
以上所说明的滤光器1形成有保护片基材10的抗静电膜20,而该抗静电膜20是由所述抗静电涂料形成的,所以透明性优异,对基材10的密合性也优异。此外,该滤光器1是抗静电性的稳定性优异的过滤器,且表面上不易附着尘埃。
而且,该滤光器1可以适用于液晶画面或等离子体显示器两面的防反射片、红外线吸收片、电磁波吸收片等。
另外,本发明的滤光器不限于上述实施方式,只要具有由上述抗静电涂料所形成的抗静电膜即可。例如,可以采用偏光板代替片基材。作为偏光板,可以列举的有,例如,在吸附二向色性色素并使其配向的聚乙烯醇系树脂片的单侧或双面上积层有保护片等,作为二向色性色素,可以使用碘、双色染料。这种滤光器可以设置于液晶显示装置的最表面。
(光信息记录介质)
对本发明的光信息记录介质的一实施例进行说明。
图2示出了本实施例的光信息记录介质。该光信息记录介质2是可以重复写入型碟片,且根据下列顺序形成:由聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯等构成的圆盘状的透明性树脂基板40;第一介电体层50;光信息记录层60;第二介电体层70;金属反射层80;抗静电膜90。
作为构成第一介电体层50及第二介电体层70的材料,可以使用例如,SiN、SiO、SiO2、Ta2O5等无机材料。这些介电体层可以通过真空蒸镀法、溅射法、离子电镀法等公知的方法以10~500nm的厚度形成。
作为构成光信息记录层60的材料,可以使用例如,Tb-Fe、Tb-Fe-Co、Dy-Fe-Co、Tb-Dy-Fe-Co等无机的光磁型记录材料;或TeOx、Te-Ge、Sn-Te-Ge、Bi-Te-Ge、Sb-Te-Ge、Pb-Sn-Te、Tl-In-Se等无机的相转变型记录材料;花腈苷系色素、聚甲炔系色素、酞菁系色素、份菁(merocyanine)系色素、薁(azulene)、角鲨系(squalium)色素等有机色素。
当光信息记录层60由无机光磁型记录材料构成时,可通过真空蒸镀法、溅射法、离子电镀法等公知的方法以10~999nm的厚度形成。另外,当由有机色素构成时,可以将有机色素用丙酮、二丙酮醇、乙醇、甲醇等溶剂溶解而成的溶液用公知的印刷方法或涂布方法以10~999nm的厚度形成。
另外,金属反射层80表现出光反射性,由Al、Cr、Ni、Ag、Au等金属及其氧化物、氮化物等单独或两种以上组合而构成。该金属反射层80用溅射法或真空蒸镀法以2~200nm的厚度形成。
抗静电膜90由所述抗静电涂料形成。该抗静电膜90通过使表面硬度为HB以上,可以防止光信息记录介质2的表面被划伤,另外,不仅可以防止金属反射层80的氧化,而且还可以抑制因静电而附着尘埃。
抗静电膜90的厚度优选为3~15μm。如果比3μm更薄,则难以形成均匀的膜,且有时无法发挥充分的抗静电性、防表面划伤性、以及金属反射层80的抗氧化性。另一方面,如果比15μm更厚,则内部应力增大,有可能使光信息记录介质2的机械特性下降。
在形成抗静电膜90时,在金属反射层80上用康玛涂布、喷雾涂布、辊涂布、照相凹版印刷等公知的方法用抗静电涂料进行涂布后,将溶剂干燥,或者通过热或UV使其固化。
在以上所说明的光信息记录介质2中,形成有保护光信息记录层60或金属反射层80的抗静电膜90,该抗静电膜90由所述抗静电涂料形成。因此,由于抗静电膜90的浊度小,且光线透过率高,所以作为读取用的激光波长780nm及635nm处的透明性优异。另外,由于抗静电膜90具有抗静电性,所以可以抑制由于静电造成的尘埃附着,且可以防止记录读取错误或写入错误。
另外,本发明的光信息记录介质不限于上述实施例,例如,光信息记录介质也可以是一次性写入碟片。一次性写入碟片,例如,具有依次形成有透明性树脂基板(有机基材)、光信息记录层、反射金属层、抗静电膜的结构。
(电容器)
接着,对本发明的电容器及其制造方法的一实施例进行说明。
图3是示出本实施例的电容器的结构图。该电容器100概略结构为具有阳极110,由阀用金属的多孔体构成;介电体层120,由阳极110表面氧化形成;以及阴极130,形成于该介电体层120上。
<阳极>
作为构成阳极110的阀用金属,可以列举的有,例如,铝、钽、铌、钛、铪、锆、锌、钨、铋、锑等。其中,优选为铝、钽、铌。这些阀用金属通过电解氧化处理,可以形成致密且具有耐久性的介电体氧化膜(介电体层),所以可以使电容器的电容量稳定地提高。
作为阳极110的具体例子,可以列举的有,例如,将铝箔蚀刻使其表面积增加后,将其表面进行氧化处理,或者将钽粒子或铌粒子的烧结体表面经过氧化处理形成丸粒。经过这种处理后会在表面上形成凹凸。
<介电体层>
介电体层120,例如,在己二酸铵水溶液等电解液中,将金属体110的表面进行阳极氧化来形成。因此,如图3所示,与阳极110同样地,在介电体层120的表面上也形成凹凸。
<阴极>
阴极130具有固体电解质层130a、以及形成在固体电解质层130a上的由碳、银、铝等所构成的导电层130b,固体电解质层130a包含π共轭导电性高分子、聚阴离子、以及含羟基的芳香族化合物。
当导电层130b由碳、银构成时,由含碳、银等导电体的导电性糊状物所形成。另外,当导电层130b由铝构成时,由铝箔构成。
另外,固体电解质层130a与导电层130b之间,可根据需要设置分隔件。
电容器的制造方法是,在电容器中间体(具有由阀用金属的多孔体构成的阳极110、以及阳极110表面经过氧化形成氧化膜的介电体层120)的介电体层120侧表面上涂布导电性高分子溶液,以便形成固体电解质层130a的方法。
该制造方法中的导电性高分子溶液包含π共轭导电性高分子、聚阴离子、含羟基的芳香族化合物、以及溶剂。
配制导电性高分子溶液时,首先,将聚阴离子溶解于可使其溶解的溶剂中,并在这样得到的溶液中添加形成π共轭导电性高分子的苯胺或吡咯、噻吩等前驱单体。接着,添加氧化剂使前驱单体聚合,然后,将剩余的氧化剂或前驱单体分离、精制,并且添加含羟基的芳香族化合物来获得导电性高分子溶液。
作为包含在导电性高分子溶液中的溶剂,没有特别的限定,可以列举的有,例如,甲醇、乙醇、异丙醇(IPA)等醇类溶剂;N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基甲酰胺(DMF)等酰胺类溶剂;甲乙酮(MEK)、丙酮、环己酮等酮类溶剂;乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯类溶剂;甲苯、二甲苯、水等。可以将其单独使用,也可以混合使用。其中,从近年来的环境保护观点来看,优选为对环境负荷较小的水或醇类溶剂。
作为导电性高分子溶液的涂布方法,可以列举的有,例如,涂布、浸泡、喷雾等公知的方法。作为干燥方法,可以列举的有,例如,热风干燥等公知的方法。
在形成固体电解质层130a之后,可以利用碳糊、银糊形成导电层130b,或隔着分隔件将阴极电极对置等公知的方法形成导电层130b。
固体电解质层130a由于π共轭导电性高分子的粒径较大,所以π共轭导电性高分子无法到达电容器中间体的介电体层表面的微小孔隙的最深处,有时会难以引出电容。因此,在形成固体电解质层130a之后,优选根据需要使其浸透于电解液中,从而补充电容。
作为电解液只要导电性高即可,没有特别的限定,可以将公知的电解质溶解于公知的溶剂中。
作为电解液中的溶剂,可以列举的有,例如,乙二醇、二乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、甘油等醇类溶剂;γ-丁内酯、γ-戊内酯、δ-戊内酯等内酯类溶剂;N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮(pyrrolidinone)等酰胺类溶剂;乙腈、3-甲氧基丙腈等腈类溶剂、水等。
作为电解质,可以列举的有,例如,己二酸、戊二酸、琥珀酸、苯甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、马来酸、甲苯酸、庚酸、丙二酸、甲酸、1,6-癸烷二羧酸、5,6-癸烷二羧酸等癸烷二羧酸,1,7-辛烷二羧酸等辛烷二羧酸、壬二酸、癸二酸等有机酸;或者,硼酸、硼酸与多元醇得到的硼酸多元醇配合物;以及以磷酸、碳酸、硅酸等无机酸等为阴离子成分,以伯胺(甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、乙二胺等)、仲胺(二甲胺、二乙胺、二丙胺、甲基乙胺、二苯胺等)、叔胺(三甲胺、三乙胺、三丙胺、三苯胺、1,8-二氮杂二环(5.4.0)-十一碳烯-7等)、四烷基铵(四甲基铵、四乙基铵、四丙基铵、四丁基铵、甲基三乙基铵、二甲基二乙基铵等)为阳离子成分的电解质。
以上说明的制造方法将导电性高分子溶液通过涂布、干燥而形成固体电解质层,所以工序简便,适于大量生产,且成本低。另外,导电性高分子溶液由于包含π共轭导电性高分子、聚阴离子以及含羟基的芳香族化合物,所以可以防止固体电解质层中的π共轭导电性高分子的劣化,而且,可以减小跃迁能量。因此,由于可以使固体电解质的导电性提高,从而可提高电容器的性能。
[实施例]
下面示出的是本发明的实施例,但是本发明并不限定于该实施例。
(制造例1)聚甲基丙烯酸乙基磺酸(PMAS)的合成
在1000ml的离子交换水中溶解216g的甲基丙烯酸乙基磺酸钠,在80℃下一边搅拌一边将预先溶解于10ml水中的1.14g过硫酸铵氧化剂溶液在20分钟内滴入,并搅拌该溶液12小时。
在所得到的聚甲基丙烯酸乙基磺酸钠溶液中加入稀释为10质量%的硫酸1000ml,使用超滤法去除聚甲基丙烯酸乙基磺酸溶液约1000ml,再向残余溶液中加入2000ml的离子交换水,使用超滤法去除大约2000ml的溶液。将上述超滤操作重复进行三次。
接着,在所得到的滤液中添加大约2000ml的离子交换水,使用超滤法去除大约2000ml的溶液,将该超滤操作重复进行三次。
超滤条件如下所述(其它实例也是相同的)。
超滤膜的截留分子量:30000
交叉流式(crossflow)
供给液流量:3000ml/分
膜分压:0.12Pa
将所得到溶液中的水减压去除,得到无色固体物。
(制造例2)聚苯乙烯磺酸的合成
在1000ml的离子交换水中溶解206g的苯乙烯磺酸钠,在80℃下一边搅拌一边将预先溶解于10ml水中的1.14g过硫酸铵氧化剂溶液在20分钟内滴入,并搅拌该溶液12小时。
在所得到的聚苯乙烯酸磺酸钠溶液中加入稀释为10质量%的硫酸1000ml,使用超滤法去除聚苯乙烯酸磺酸钠溶液约1000ml,再向残余溶液中加入2000ml的离子交换水,使用超滤法去除大约2000ml的溶液。重复上述超滤操作3次。
接着,在所得到的滤液中添加大约2000ml的离子交换水,使用超滤法去除大约2000ml的溶液,将该超滤操作重复进行三次。
将得到的溶液中的水减压去除,得到无色固体物。
(制造例3)
将14.2g的3,4-乙烯二氧基噻吩与将36.7g的聚苯乙烯磺酸溶解于2000ml的离子交换水的溶液在20℃下进行混合。
将这样得到的混合液保持在20℃,一边混合搅拌,一边缓慢加入溶解于200ml去离子交换水中的29.64g过硫酸铵与8.0g硫酸铁的氧化催化剂溶液,并搅拌3小时使其反应。
在所得到的反应液中加入2000ml的离子交换水,使用超滤法去除大约2000ml的溶液。将该操作重复进行三次。
然后,在所得到的溶液中加入200ml稀释为10质量%的硫酸和2000ml的离子交换水,使用超滤法去除大约2000ml的溶液,在其中加入2000ml的离子交换水,用超滤法去除大约2000ml的溶液。将该操作重复进行三次。
接着,在所得到的溶液中加入2000ml的离子交换水,使用超滤法去除大约2000ml的溶液。将该操作重复进行五次,得到大约1.5质量%的蓝色聚苯乙烯磺酸掺杂聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)(PSS-PEDOT)的溶液。将该溶液作为π共轭导电性高分子溶液A。
(实施例1)
在制造例3中得到的100g的π共轭导电性高分子溶液A中添加1.0g的氢醌磺酸钾,使其均匀分散而得到导电性组合物的溶液。
将该导电性组合物的溶液涂布在玻璃上,在150℃的烘箱中使其干燥而得到导电性组合物的涂布膜。对所得到的涂布膜的电特性通过如下的评价方法进行评价。其结果如表1所示。
表1
  电导率(S/cm)   电导率热保持率(%)   电导率湿度变化率(%)
  实施例1   98   67.5   -3.2
  实施例2   56   53.5   11.3
  实施例3   276   81.6   2.5
  实施例4   132   86.4   -5.5
  实施例5   653   91.3   3.4
  实施例6   283   89.5   3.3
  实施例7   578   92.8   3.8
  实施例8   45   45.4   5.4
  实施例9   32   52.6   7.3
  实施例10   420   88.2   3.4
  比较例1   0.8   2.5   -350
  比较例2   2.7   8.9   -490
  比较例3   5.8   10.3   -487
  比较例4   4.5   0.8   -386
(评价法)
电导率(S/cm):
涂布膜的电导率使用罗雷司特(ロ一レスタ,三菱化学制造)进行测定。
电导率热保持率(%):
使用罗雷司特(ロ一レスタ,三菱化学制造)测定在温度为25℃时的涂布膜的电导率R25B,将测定后的涂布膜在温度为125℃的环境下放置300小时后,将该涂布膜的温度回复到25℃,测定电导率R25A,将这些测定值代入下式,计算出电导率热保持率。另外,该电导率热保持率是对热的稳定性指标。
电导率热保持率(%)=100×R25A/R25B
电导率湿度变化率(%):
测定在温度为25℃、湿度为60%RH的环境中的涂布膜的电导率R25B,将测定后的涂布膜在温度80℃、湿度90%RH的环境下放置200小时后,将该涂布膜回复到温度25℃、湿度60%RH的环境,并测定电导率R25A,将其测定值代入下式,计算出电导率湿度变化率。另外,该电导率湿度变化率是对湿度的稳定性指标。
电导率湿度变化率(%)=100×(R25B-R25A)/R25B
(实施例2)
除了将实施例1的氢醌磺酸钾改成添加0.48g的氢醌之外,以与实施例1相同的方法进行,得到导电性组合物的涂布膜,并进行评价。其结果如表1所示。
(实施例3)
将实施例1的氢醌磺酸钾的添加量由1.0g改为2.0g,除此之外,以与实施例1相同的方法进行,得到导电性组合物的涂布膜,并进行评价。其结果如表1所示。
(实施例4)
将实施例1的氢醌磺酸钾的添加量由1.0g改为6.0g,除此之外,以与实施例1相同的方法进行,得到导电性组合物的涂布膜,并进行评价。其结果如表1所示。
(实施例5)
将实施例1的氢醌磺酸钾改为添加1,2,3-三羟基苯1.5g,除此之外,以与实施例1相同的方法进行,得到导电性组合物的涂布膜,并进行评价。其结果如表1所示。
(制造例4)
将14.2g的3,4-乙烯二氧基噻吩与将38.8g的聚甲基丙烯酸乙酯磺酸溶解于2000ml的离子交换水的溶液在20℃下进行混合。
将这样得到的混合液保持在20℃,一边混合搅拌,一边缓慢加入溶解于200ml离子交换水的29.64g过硫酸铵与8.0g硫酸铁的氧化催化剂溶液,并搅拌3小时。
在所得到的反应溶液中加入2000ml的离子交换水,使用超滤法去除大约2000ml的溶液。将该操作重复进行三次。
然后,在所得到的溶液中加入200ml稀释为10质量%的硫酸和2000ml的离子交换水,使用超滤法去除大约2000ml的溶液,在其中加入2000ml的离子交换水,用超滤法去除大约2000ml的溶液。将该操作重复进行三次。
接着,在所得到的溶液中加入2000ml的离子交换水,使用超滤法去除大约2000ml的溶液。将该操作重复进行五次,得到大约1.5质量%的蓝色聚甲基丙烯酸乙酯磺酸掺杂聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)(PMAS-PEDOT)的溶液。将其作为π共轭导电性高分子溶液B。
(实施例6)
在由制造例4得到的100g的π共轭导电性高分子溶液B中添加预先将2.0g的氢醌磺酸钾溶解于5ml水的水溶液,使其均匀分散得到导电性组合物的溶液。
将该导电性组合物溶液涂布在玻璃上,在150℃的烘箱中使其干燥而得到导电性组合物的涂布膜。用与实施例1相同的评价方法对所得到的涂布膜的电特性进行评价。其结果如表1所示。
(实施例7)
将在100g由制造例4得到的π共轭导电性高分子溶液B中添加氢醌磺酸钾改为添加1,2,3-三羟基苯1.5g,除此之外,以与实施例6相同的方法进行,得到导电性组合物的涂布膜,并进行评价。结果如表1所示。
(制造例5)
将6.8g的吡咯与将38.8g的聚甲基丙烯酸乙酯磺酸溶解于2000ml的离子交换水的溶液进行混合,并冷却到0℃。
使这样得到的混合液保持在0℃,一边混合搅拌,一边缓慢加入将29.64g过硫酸铵与8.0g硫酸铁溶解于200ml离子交换水而得到的氧化催化剂溶液,并搅拌3小时。
在所得到的反应液中加入2000ml的离子交换水,使用超滤法去除大约2000ml的溶液,将该操作重复进行三次。
然后,在所得到的溶液中加入200ml稀释为10质量%的硫酸和2000ml的离子交换水,使用超滤法去除大约2000ml的溶液,在其中加入2000ml的离子交换水,用超滤法去除大约2000ml的溶液。重复该操作三次。
接着,在所得到的溶液中加入2000ml的离子交换水,使用超滤法去除大约2000ml的溶液。重复该操作五次,得到大约1.5质量%的蓝色聚甲基丙烯酸乙酯磺酸掺杂聚吡咯(PMAS-PPY)溶液。将其作为π共轭导电性高分子溶液C。
(实施例8)
在由制造例5所得到的100g的π共轭导电性高分子溶液C中添加2.0g的氢醌磺酸钾,使均匀分散得到导电性组合物的溶液。
将该导电性组合物溶液涂布在玻璃上,在150℃的烘箱中使其干燥而得到导电性组合物的涂布膜。用与实施例1相同的评价方法对所得到的涂布膜的电特性进行评价。其结果如表1所示。
(实施例9)
将在实施例8中添加的氢醌磺酸钾改为添加1,2,3-三羟基苯1.5g,除此之外,以与实施例8相同的方法进行,得到导电性组合物的涂布膜,并进行评价,结果如表1所示。
(实施例10)
将在制造例3中所得到的100g的π共轭导电性高分子溶液A中添加的氢醌磺酸钾改为添加1.5g的1,2,3-三羟基苯。
而且,在该溶液中添加9g的固体成分为25质量%的水溶性聚酯(商品名:普拉司可特Z-448D,互应化学工业公司制造),使其均匀分散而得到导电性组合物的溶液。
将该导电性组合物溶液涂布在玻璃上,在150℃的烘箱中使其干燥而得到导电性组合物的涂布膜。用与实施例1相同的评价方法对所得到的涂布膜的电特性进行评价。其结果如表1所示。
(比较例1)
将6.8g的吡咯与10.8g聚丙烯酸溶解于1000ml离子交换水的溶液进行混合,并冷却到0℃。
将这样得到的混合液保持在0℃,一边混合搅拌,一边缓慢加入将29.64g过硫酸铵与8.0g硫酸铁溶解于200ml离子交换水而得到的氧化催化剂溶液,并搅拌3小时。
用氨水(25质量%)将所得到的反应液调节到pH10之后,用异丙醇使固体成分沉淀并过滤,将过滤物用离子交换水清洗3次。将过滤物用1000ml的离子交换水进行再分散,得到聚丙烯酸-聚吡咯胶体的水溶液。
然后,将所得到的聚丙烯酸-聚吡咯胶体水溶液涂布在玻璃上,在150℃的干燥机中使其干燥而得到导电性组合物的涂布膜。以与实施例1相同的方法评价所得到的涂布膜的电特性。其结果如表1所示。
(比较例2-4)
将由制造例3得到的π共轭导电性高分子溶液A(比较例2)、由制造例4得到的π共轭导电性高分子溶液B(比较例3)、由制造例5得到的π共轭导电性高分子溶液C(比较例4)分别以原样涂布于玻璃上,使涂布膜在150℃的干燥机中干燥,得到导电性组合物的涂布膜。以与实施例1同样的方法评价该涂布膜的电特性。其结果如表1所示。
包含含羟基芳香族化合物的实施例1~10的导电性组合物的导电性高,而且热稳定性及湿度稳定性优异。
另一方面,不含有含羟基芳香族化合物的比较例1~4的导电性组合物的导电性低,而且热稳定性及湿度稳定性也较差。
(实施例11)
在100g由制造例3得到的π共轭导电性高分子溶液A中,将所添加的氢醌磺酸钾改为添加表2所示量的3,4,5-三羟基苯甲酸甲酯,除此以外,以与实施例1同样的方法进行而得到导电性组合物的涂布膜,并进行评价。其结果如表2所示。
表2
  添加量(g)   电导率(S/cm)
  实施例11   0.1   802
  0.3   840
  0.4   1011
  0.5   764
  0.7   868
  1.0   800
  1.3   642
  实施例12   0.2   780
  0.3   795
  0.5   721
  0.6   741
  0.8   627
  1.2   780
  1.5   428
(实施例12)
将在100g由制造例3得到的π共轭导电性高分子溶液A中所添加的氢醌磺酸钾改为添加表2所示量的3,4,5-三羟基苯甲酸丙酯,除此以外,以与实施例1同样的方法进行而得到导电性组合物的涂布膜,并进行评价。其结果如表2所示。
含羟基的芳香族化合物是式(1)所示化合物的实施例11及实施例12的导电性组合物,其电导率(导电性)较高。
(实施例13)
将实施例11中的添加有0.3摩尔的3,4,5-三羟基苯甲酸甲酯的涂布膜在150℃的干燥机内放置550小时,对加热后的涂布膜的电导率、电导率热保持率进行评价。其结果如表3所示。
(实施例14)
将实施例5中的涂布膜在150℃的干燥机内放置550小时。对其加热后的涂布膜的电导率、电导率热保持率进行评价。其结果如表3所示。
表3
  电导率(S/cm)   电导率热保持率(%)
  实施例13   2259   84
  实施例14   2423   61
包含含羟基芳香族化合物的实施例13及实施例14的导电性组合物的电导率、电导率热保持率较高。另外,通过这些比较可以得知,实施例13中,作为含羟基的芳香族化合物是式(1)所示的化合物,该化合物不仅电导率优异,而且电导率热保持率较高。
(实施例15)
在100g的由制造例3获得的π共轭导电性高分子溶液A中,添加氢醌磺酸钾1.0g,使其均匀分散而得到抗静电涂料。
将所得到的抗静电涂料用康玛涂布机在厚度为25μm的PET片上进行涂布,并干燥形成厚度大约为0.1μm的抗静电膜。然后,使用罗雷司特(ロ一レスタ,三菱化学公司制造)测定抗静电膜的表面电阻值。另外,测定可见光透过率(JIS Z 8701)、浊度(JIS K6714)。其结果如表4所示。
表4
表面电阻值(Ω)   全光线透过率(%)   浊度(%)
  实施例15   4×103   94.5   2.2
  实施例16   5×102   93.4   2.3
  实施例17   6×103   95.2   1.9
  实施例18   3×105   95.8   1.6
  实施例19   6×103   92.8   2.8
  实施例20   3×103   93.7   2.4
  实施例21   9×103   95.1   2.1
  实施例22   6×105   83.1   3.2
  实施例23   2×104   84.4   3.0
  比较例5   7×105   89.8   2.3
  比较例6   5×105   87.5   2.7
  比较例7   3×108   82.9   2.9
(实施例16)
将在100g的由制造例3得到的π共轭导电性高分子溶液A中添加的氢醌磺酸钾改为添加1.5g的1,2,3-三羟基苯,除此以外,以与实施例15同样的方法进行而得到抗静电膜,并进行评价。其结果如表4所示。
(实施例17)
还有,通过添加10g的25质量%的水溶性聚酯溶液(普拉司可特(プラスコ一ト)Z-561,互应化学工业公司制造)来配制抗静电涂料,除此以外,以与实施例16同样的方法实施而得到导电性涂布膜,并进行评价。其结果如表4所示。
(实施例18)
将实施例17中的水溶性聚酯改成添加3g的甲基丙烯酸烯丙酯和5g的氨基甲酸酯类丙烯酸酯(根上工业公司制造)来配制抗静电涂料,除此以外,以与实施例17同样的方法进行而得到导电性涂布膜,并加以评价。结果如表4所示。
(实施例19)
在100g的由制造例4得到的π共轭导电性高分子溶液B中,添加预先将2.0g的氢醌磺酸钾溶解于5ml水中的水溶液,使其均匀分散而得到抗静电涂料。
将所得到的抗静电涂料以与实施例15同样的方法实施而得到导电性涂布膜,并进行评价。其结果如表4所示。
(实施例20)
将在100g的由制造例4得到的π共轭导电性高分子溶液B中添加氢醌磺酸钾改为添加1.5g的1,2,3-三羟基苯,除此之外,以与实施例19同样的方式实施而得到抗静电膜,并进行评价。其结果如表4所示。
(实施例21)
还有,通过添加10g的25质量%的水溶性聚酯溶液(普拉司可特Z-561,互应化学工业公司制造)来配制抗静电涂料,除此以外,以与实施例20同样的方法实施而得到导电性涂布膜,并进行评价。其结果如表4所示。
(实施例22)
在100g的由制造例5得到的π共轭导电性高分子溶液C中,添加1.5g的1,2,3-三羟基苯,使其均匀分散,得到抗静电涂料。
将所得到的抗静电涂料以与实施例15相同的方法进行,得到导电性涂布膜,并进行评价。其结果如表4所示。
(实施例23)
将在100g的由制造例3得到的π共轭导电性高分子溶液A中添加的氢醌磺酸钾改为添加0.4g的3,4,5-三羟基苯甲酸甲酯,而且,还添加10g的25质量%的水溶性聚酯溶液(商品名:普拉司可特(プラスコ一ト)Z-561,互应化学工业公司制造),获得抗静电涂料。将该抗静电涂料涂布在厚度为200μm的PET片上,除此以外,以与实施例15同样的方法进行,得到抗静电膜,并进行评价。其结果如表4所示。
(比较例5~7)
将由制造例3得到的π共轭导电性高分子溶液A(比较例5)、由制造例4得到的π共轭导电性高分子溶液B(比较例6)、由制造例5得到的π共轭导电性高分子溶液C(比较例7)分别以原样涂布于玻璃上,使涂布膜在150℃的干燥机中干燥,得到抗静电膜。以与实施例15同样的评价方法评价所得到的抗静电膜的电特性。其结果如表4所示。
包含含羟基芳香族化合物的实施例15~23的抗静电膜的导电性较高,而且热稳定性及湿度稳定性优异。尤其是,使用由式(1)所示的化合物作为含羟基的芳香族化合物的实施例23的抗静电膜,其导电性及稳定性更高。
另一方面,不含有含羟基的芳香族化合物的比较例5~7的抗静电膜,其导电性较低,而且热稳定性及湿度稳定性也较差。
(实施例24)
在100g的由制造例3得到的π共轭导电性高分子溶液A中添加2.0g的氢醌磺酸钾,使其均匀分散而得到导电性高分子溶液A’。
将该导电性高分子溶液涂布在玻璃上,在120℃的烘箱中使其干燥而得到导电性组合物的涂布膜。对所得到的涂布膜的电导率用罗雷司特(ロ一レスタ,三菱化学制造)进行测定。其结果如表5所示。
表5
 静电电容(μF)   电导率(S/cm)   ESR(mΩ)
  起始时   125℃、500小时
  实施例27(实施例24)   473   252   12   14
  实施例28(实施例25)   469   634   8   10
  实施例29(实施例26)   438   764   8   9
  实施例30(实施例24)   563   252   9   10
  实施例31(实施例25)   585   634   6   7
  比较例8   484   2   57   795
(实施例25)
将在100g的由制造例3所得到的π共轭导电性高分子溶液A中添加的氢醌磺酸钾改为添加1.5g的1,2,3-三羟基苯,除此之外,以与实施例24相同的方法进行,得到导电性高分子B’。将所得到的导电性高分子溶液B’通过与实施例24相同的方式进行评价。其结果如表5所示。
(实施例26)
将在100g的由制造例3得到的π共轭导电性高分子溶液A中添加的氢醌磺酸钾改为添加0.7g的3,4,5-三羟基苯甲酸甲酯,除此之外,通过与实施例24相同的方式进行,得到导电性高分子C’。将所得到的导电性高分子溶液C’以与实施例24相同的方法进行评价。其结果如表5所示。
(实施例27)
将阳极导线端子连接到蚀刻铝箔(阳极箔)之后,在己二酸铵的10质量%的水溶液中进行化学形成(氧化处理),在铝箔表面上形成介电体层,以获得电容器中间体。其次,将电容器中间体与焊接有阴极导线端子的对置的铝阴极箔进行积层,将其卷绕成电容器元件。此时,在电容器中间体的阳极箔与阴极箔之间夹着分隔件。
将电容器元件浸泡于由实施例24配制的导电性高分子溶液A’之后,在120℃的热风干燥机中进行干燥,并在电容器中间体的介电体层侧表面上形成固体电解质层。
其次,在铝制的盒子中填充形成有固体电解层的电容器元件、及作为电解液的己二酸氢铵20质量%-乙二醇80质量%溶液,并用密封橡胶进行密封,制作成电容器。
对所制造的电容器,使用LCZ计2345(NF电路设计方块公司制造),测定在120Hz的静电电容,在100kHz的等效串联电阻(ESR)的起始值,在125℃、500小时后的ESR。测定结果如表5所示。
(实施例28)
将导电性高分子溶液A’改为使用导电性高分子溶液B’,除此以外,以与实施例27相同的方法实施而制成电容器,并进行评价,其结果如表5所示。
(实施例29)
将导电性高分子溶液A’改为使用导电性高分子溶液C’,除此以外,通过与实施例27相同的方式实施而制成电容器,并进行评价,其结果如表5所示。
(实施例30)
将阳极导线端子连接到蚀刻铝箔(阳极箔)之后,在己二酸铵的10质量%的水溶液中进行化学形成(氧化处理),在铝箔表面形成介电体层而获得电容器中间体。其次,将电容器中间体浸泡于由实施例24配制的导电性高分子溶液A’之后,在120℃的热风干燥机中进行干燥而在电容器中间体的介电体层侧表面上形成固体电解质层。
其次,在所形成的固体电解质层上,涂布碳糊,在120℃的热风干燥机中进行干燥后,再涂布银糊而形成导电层,在120℃的热风干燥机中干燥而形成阴极。
在该阴极上安装导线端子,将其卷绕而制成电容器元件。此时,在电容器中间体的阳极箔与阴极箔之间夹着分隔件。
在铝制的盒子内填充形成固体电解质层的电容器元件,用密封橡胶进行密封而制成电容器。
对所制成的电容器,使用LCZ计2345(NF电路设计方块公司制造)测定在120Hz的静电电容、在100kHz的等效串联电阻(ESR)的起始值、以及在125℃、500小时后的ESR。结果如表5所示。
(实施例31)
将导电性高分子溶液A’改为使用导电性高分子溶液B’,除此以外,以与实施例30相同的方式进行而制作电容器,并进行评价。其结果如表5所示。
(比较例8)
将制造例3的π共轭导电性高分子溶液A作为导电性高分子溶液使用,除此以外,以与实施例27相同的方法实施而制作电容器,并进行评价。其结果如表5所示。
阴极的固体电解质层包含π共轭导电性高分子溶液、聚阴离子、以及含羟基的芳香族化合物的实施例27~31的电容器,其阴极的导电性优异,且等效串联电阻较低。尤其是,使用式(1)示出的化合物作为含羟基芳香族化合物的实施例31的电容器,其阴极的导电性较高,等效串联电阻较低。
相对于此,阴极的固体电解质层不含有含羟基芳香族化合物的比较例8的电容器,其阴极的导电性较低,等效串联电阻较高。
(产业上的可利用性)
本发明的导电性组合物可被期待用在导电性涂料、抗静电剂、电磁波屏蔽材料、需要透明性的导电材料、电池材料、电容器材料、导电性粘结剂、传感器、电子元件材料、半导电材料、静电式复印部件、打印机等感光部件、电子照相材料、以及需要导电性的各种领域。
本发明的抗静电涂料可以通过被称为涂布的简易方法形成导电性、可挠性、与基材的密合性较高的抗静电膜,只要少量使用便可以发挥足够的抗静电性,因此可以低成本地制造抗静电膜。
本发明的电容器的阴极导电性较高,等效串联电阻(ESR)较低,而且可以通过简便方法来制造。

Claims (16)

1.一种导电性组合物,其特征在于含有:π共轭导电性高分子、聚阴离子、以及具有两个以上羟基的含羟基芳香族化合物。
2.根据权利要求1所述的导电性组合物,其中,所述含羟基芳香族化合物是由下式(1)表示的化合物:
Figure A2005800340570002C1
式中,R代表碳数为1~15的直链或支链烷基、烯基、环烷基、环烯基、芳基、芳烷基中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的导电性组合物,其中,所述含有羟基的芳香族化合物具有磺基和/或羧基。
4.根据权利要求1所述的导电性组合物,其中,进一步包含掺杂剂。
5.根据权利要求1所述的导电性组合物,其中,进一步包含粘结剂树脂。
6.根据权利要求5所述的导电性组合物,其中,所述粘结剂树脂选自由聚氨基甲酸酯、聚酯、丙烯酸树脂、聚酰胺、聚酰亚胺、环氧树脂、聚酰亚胺硅酮、三聚氰胺树脂构成的组中的一种以上。
7.一种导电性组合物的制造方法,其特征在于包括:
聚合工序,在聚阴离子存在下,将形成π共轭导电性高分子的前驱单体分解或溶解于溶剂中,并进行化学氧化聚合;
添加工序,添加具有两个以上羟基的含羟基芳香族化合物。
8.根据权利要求7所述的导电性组合物的制造方法,其中,进一步具有用超滤法去除一部分游离离子的过滤工序。
9.一种抗静电涂料,其特征在于含有权利要求1所述的导电性组合物以及溶剂。
10.一种抗静电膜,其特征在于通过涂布权利要求9所述的抗静电涂料而形成。
11.一种抗静电片,其特征在于具有片基材和形成于所述片基材的至少一面上的权利要求10所述的抗静电膜。
12.一种滤光器,其特征在于具有权利要求10所述的抗静电膜。
13.一种光信息记录介质,其特征在于具有权利要求10所述的抗静电膜。
14.一种电容器,其特征在于具有由阀用金属多孔体构成的阳极、将所述阳极表面氧化而形成的介电体层、以及形成于所述介电体层上的阴极、且所述阴极具有包含权利要求1所述的导电性组合物的固体电介质层。
15.根据权利要求14所述的电容器,其中所述阴极进一步含有电解液。
16.一种电容器制造方法,所述电容器包括在电容器中间体上的介电体层的侧表面上涂布导电性高分子溶液并进行干燥的工序,其特征在于所述电容器中间体具有由阀用金属的多孔体构成的阳极和由所述阳极的表面氧化而形成的介电体层,所述导电性高分子溶液含有π共轭导电性高分子、聚阴离子、以及含羟基的芳香族化合物。
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