CN101068862A - 表面功能性部件的制造方法和导电膜的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种表面功能性部件的制造方法,其特征在于具有在基材上直接结合具有能和功能性物质相互作用的官能团和交联性官能团的接枝聚合物的步骤,在该接枝聚合物具有的能和功能性物质相互作用的官能团上吸附功能性物质,形成功能性物质吸附层的步骤和通过对该功能性物质吸附层提供能量,在该功能性物质吸附层中形成交联结构的步骤。
Description
技术领域
本发明涉及一种表面功能性部件的制造方法和导电膜的制造方法,更详细的涉及具有吸附各种功能性材料的功能性表面层的表面功能性部件的制造方法和导电膜的制造方法。
背景技术
目前,对于在任意基材上吸附功能性微粒子或低分子(功能性物质),形成具有各种功能的表面层的表面功能性部件,提出了各种方案。作为在基材上吸附功能性物质的材料,例如能列举有在基材上存在的接枝聚合物上吸附微粒子或低分子的材料,这样的材料在多种用途中是有用的。
例如,专利文献1中公开了在载体上存在的接枝聚合物链上吸附作为微粒子的二氧化硅粒子,其作为防反射部件是有用的。专利文献2中记载了在接枝聚合物上吸附红外线吸收色素的膜(红外线吸收层),其和含有现有的色素的涂布膜比较,在薄层下具有高的红外线吸收能力。并且,上述的接枝聚合物因为通过和基材直接共价键合,在该接枝聚合物上吸附功能性物质,能获得与基材粘合力强,机械耐磨性和耐有机溶剂性高、耐久性优良的表面功能性部件。
但是,由现有方法获得的表面功能性部件,因为接枝聚合物和吸附物质即功能性物质是以离子键结合的,在接枝聚合物上吸附功能性物质在与食盐水等电解质溶液接触时,该功能性物质会从接枝聚合物上脱离,有功能性物质效果不能维持的问题。特别的,在户外使用的材料等长期暴露在雨水等下,功能性物质从接枝聚合物上脱离的倾向明显。
如上所述,目前的现状期望进一步改善表面功能性部件中功能性物质的保持性和持续性。
近年来,以液晶显示器(LCD)、等离子显示器(PDP)和阴极激发光(EL)元件等为代表的图象显示体(显示器)在电视、电脑和近年普及的各种移动装置等各种领域中广泛地得到应用,发展很迅猛。并且,考虑对地球环境中脱化石所需能量这一个环节,对太阳能电池高功能化的普及的要求正在变高。
在这样的显示元件、太阳能电池中正在使用透明导电膜。该透明导电膜具有高的电传导性,在可见光区域有高的透过率,具体在波长380~780nm范围内能实现80%以上的透过率,是优选的。
起初,导电膜使用将Au、Ag、Cu、Al等金属制成厚度为3~15μm左右的薄膜,但是金属薄膜吸收大,还有膜强度的问题。近年来,正在广泛使用作为透明导电膜的在玻璃基板上以掺杂物含有锡的氧化铟(In2O3)的制膜,即称为ITO膜的低电阻膜用作液晶等显示元件用电极。但是对于ITO,因为起始原料是稀有金属铟,价格高,在基板的低成本化方面存在不能降低的界限。
因此,氧化锌(ZnO)作主要成分的透明导电膜从成本和稳定供给考虑正在慢慢普及。该ZnO膜通过添加Al等杂质得到与ITO匹敌的低电阻膜。这样的ZnO系透明导电膜一般是通过溅射法和CVD法制造的。溅射法因为制造装置贵,制造成本变高,会有难以形成大面积的膜的问题。并且,CVD法装置便宜,能连续生产,制造成本低,但是形成平滑的表面膜的话电阻值上升,会有导电性降低的缺点。进而,采用溅射法和CVD法等任何一种方法,会有金属薄膜膜强度不充分,耐磨性降低的问题。
从提高膜强度考虑,提出了使用粘合剂在基材上固定金属等导电性粒子的方法。但是用这样的方法获得的导电膜粘合剂本身不具有导电性,根据微粒子的固定状态,会有导电性降低的可能性,因而兼顾充分的膜强度和高的导电性会不充分。
为了解决该问题,例如提出了使用带有包含离子性基团的表面接枝聚合物的基材,在该离子性基团上静电结合导电性微粒子形成的导电膜(例如参见专利文献3。)。根据该导电膜,导电性微粒子相对于基材表面离子吸附、固定化,形成导电性区域,因而在兼顾充分的膜强度和高导电性有一定成果。但是,像这样的导电膜,通过离子结合的固定化导电性粒子在和食盐水等电解质溶液接触时等,会有从接枝聚合物上脱离的担心。
因此,目前现状是期望进一步改善高导电性和耐久性。
并且,目前各种导电膜正在用于配线基板的形成等中。例如在聚酰亚胺等基材表面上设置铜的薄膜适合用作电配线用铺铜基板。
这样,以电路基板形成方法为代表的有在聚酰亚胺基板表面上贴付带粘合剂的铜箔,对该铜箔选择蚀刻形成规定图案的配线的方法。但是,这样的方法因为粘合金属层(铜)和基板的粘合剂的耐热性低,作为电路基板会有耐热性低的问题。
关于在基材表面形成金属层,正在开发通过溅射在聚酰亚胺基板上形成金属层,然后进行电镀,在聚酰亚胺基板上形成铜板,不使用粘合剂的铜基板制造方法(参见专利文献4)。但是该方法因为不使用粘合剂,会有基板和铜的粘合性差的问题。
为了提高基板和金属的粘合性,通过蚀刻处理基板表面使表面凹凸化,通过锚固效果改善粘合性。但是基板表面的凹凸化从微细配线和高频适应性考虑是不利的。
为了改善这一点,在基材表面上结合接枝聚合物,通过介入该接枝聚合物能发现高的粘合性。作为这样的技术例如提出了在聚酰亚胺基板上进行等离子体处理,在聚酰亚胺基板表面上引入聚合引发基,从该聚合引发基团聚合单体,在聚酰亚胺基板表面引入表面接枝聚合物,进行表面处理,改善了聚酰亚胺基板和铜层的粘合性(参见非专利文献1)。但是该技术会有必须采用等离子体处理这样的大花费处理的问题。
并且,在基材表面上结合接枝聚合物时,虽然能获得基板和金属的充分粘合性,但是在高湿度等条件下,因为金属会有从接枝聚合物上剥离的情况,希望对这一现状有所改善。
专利文献1:特开2003-112379号
专利文献2:特开2003-57435号
专利文献3:特开2003-8040号公报
专利文献4:特开2003-46223号公报
非专利文献1:N.Inagaki,S.Tasaka,M.Masumoto,“高分子”,1996年,第29卷第1642页。
发明内容
发明解决的课题
本发明提供一种具有优良的耐久性的功能性物质吸附层,且功能性物质保持性和持续性优良的表面功能性部件的制造方法,该功能性物质吸附层中功能性物质牢固地吸附在基材表面上。
本发明提供一种具有高的导电性、且其耐久性优良的导电膜的制造方法。
本发明提供具有高的导电性和粘合性,且导电性物质的保持性和持续性优良的导电膜的制造方法。
解决问题的手段
即,本发明的第一个方面是表面功能性部件的制造方法,其特征在于具有在基材上直接结合具有能和功能性物质相互作用的官能团(下面简称为“相互作用性基团”。)和交联性官能团(下面称为“交联性基团”。)的接枝聚合物的步骤,在该接枝聚合物具有的能和功能性物质相互作用的官能团上吸附功能性物质,形成功能性物质吸附层的步骤和通过对该功能性物质吸附层提供能量,在该功能性物质吸附层中形成交联结构的步骤。
本发明的第二个方面是导电膜的制造方法,其特征在于具有在基材上直接结合具有能和导电性粒子相互作用的官能团(相互作用性基团)和交联性官能团(交联性基团)的接枝聚合物的步骤,在该接枝聚合物具有的能和导电性粒子相互作用的官能团上吸附导电性粒子,形成导电性粒子吸附层的步骤和通过对该导电性粒子吸附层提供能量,在该导电性粒子吸附层中形成交联结构的步骤。
本发明的第三个方面是一种导电膜的制造方法,其特征在于具有在基材上直接结合具有能和无电解电镀催化剂或其前体相互作用的官能团(相互作用性基团)和交联性官能团(交联性基团)的接枝聚合物的步骤,在该接枝聚合物上提供无电解电镀催化剂或其前体,形成含有无电解电镀催化剂的层的步骤,以及通过对该含有无电解电镀催化剂的层上提供能量,在该无电解电镀催化剂含有层中形成交联结构的步骤,进行无电解电镀的步骤。
实施发明的最佳形态
下面详细说明本发明。
1.表面功能性部件的制造方法
本发明的表面功能性部件的制造方法的特征在于具有在基材上直接结合具有能和功能性物质相互作用的官能团(相互作用性基团)和交联性基团的接枝聚合物的步骤(下面简称为“接枝聚合物生成步骤”),在该接枝聚合物具有的能和功能性物质相互作用的官能团上吸附功能性物质,形成功能性物质吸附层的步骤(下面简称为“功能性物质吸附层的形成步骤”)和通过对该功能性物质吸附层提供能量,在该功能性物质吸附层中形成交联结构的步骤(下面简称为“交联结构形成步骤”)。
本发明的表面功能性部件的制造方法的特征在于在直接结合到基材上的接枝聚合物具有的相互作用性基团上吸附功能性物质,设置功能性物质吸附层后,使接枝聚合物中存在的交联性基团反应,在功能性物质吸附层中形成交联结构。本发明作用还不是很明确,据推测是因为在功能性物质吸附层中形成交联结构,在接枝聚合物中的相互作用性基团上吸附的功能性物质包含在交联结构中,在功能性物质吸附层中稳定地固定化,本发明的功能性物质吸附层能发挥高的耐久性,并且同时能显著提高功能性物质的保持性和持续性。
下面依次说明本发明的表面功能性部件的制造方法的各步骤。
<接枝聚合物的生成步骤>
本发明中,首先在接枝聚合物生成步骤中,在基材上直接结合接枝聚合物。
像这样形成在基板上结合接枝聚合物的状态的方法可以适用公知的方法,具体的能参考例如日本橡胶协会志,第65卷,604,1992年,杉井新治著,“由大分子表面改性和粘合”的记载。其他的下述称为表面接枝聚合法的方法也可以适用。
(表面接枝聚合法)
本发明的接枝聚合物优选是通过表面接枝聚合法形成的。
表面接枝聚合法一般是在形成固体表面的高分子化合物链上提供活性种,以该活性种作起点再聚合其他单体,合成接枝聚合物的方法。
作为实现本发明的表面接枝聚合法能使用文献记载的公知方法的任何一种。例如新高分子实验学10、高分子学会编,1994年,共立出版公司发行,p135中记载的作为表面接枝聚合法的光接枝聚合法、等离子照射接枝聚合法。并且,在吸附技术手册,NTS公司,竹内监修,1999.2发行,第203页、第695页记载的γ射线、电子射线等放射线照射接枝聚合法。
作为光接枝聚合法的具体方法能使用特开昭63-92658号公报、特开平10-296895号公报和特开平11-119413号公报中记载的方法。
在等离子体照射接枝聚合法、放射线照射接枝聚合法中,可以采用上述记载的文献和Y.Ikada et al,高分子,第19卷,第1804页(1986)等记载的方法制造。具体的,用等离子体或电子射线处理PET等高分子表面,在表面上产生自由基,然后通过该活性表面和单体反应能获得接枝聚合物。
光接枝聚合法除了上述记载的文献以外,如特开昭53-17407号公报(关西ペイント)和特开2000-212313号公报(大日本墨水)中记载的那样,在薄膜基材表面上涂布光聚合性组合物,然后与自由基聚合化合物接触,通过光照射也能获得接枝聚合物。
并且,作为形成在基板上结合接枝聚合物的状态的手段,此外还有在高分子化合物链的末端赋予三烷氧基甲硅烷基、异氰酸酯基、氨基、羟基、羧基等反应性官能团,通过它和基材表面官能团的偶联反应来形成。
本发明的接枝聚合物生成步骤中,对使用表面接枝聚合法的具体方法进行说明。
本发明中,在基材表面上使具有下示相互作用性基团的聚合性化合物和具有交联性基团的聚合性化合物接触,提供能量,在该基板表面上产生活性点,该活性点和聚合性化合物的聚合性基团反应,引起表面接枝聚合反应。
这些聚合性化合物与基材表面的接触可以通过在含有该聚合性化合物的液态组合物中浸渍基材来进行,但是从操作性和制造效率考虑,优选在基板表面上涂布含有该聚合性化合物的液态组合物来进行。
并且,作为能量提供方法例如能使用加热和辐射线照射。具体的,例如可以用UV灯、可见光线等光照射、热板等加热等。
本发明中,在基材上直接结合的接枝聚合物是具有相互作用性基团和交联性基团的接枝聚合物,在聚合物结构中具有相互作用性基团和交联性基团,能发挥功能性物质的吸附和交联结构形成的两种功能。
本发明中的接枝聚合物是通过具有相互作用性基团的聚合性化合物和具有交联性基团的聚合性化合物共聚合而形成的,使用上述表面接枝聚合法,可以在基材上直接结合该共聚物——接枝聚合物。
另外,具有相互作用性基团的聚合性化合物和具有交联性基团的聚合性化合物可以是单体、大分子、具有聚合性基团的聚合物的任何一种形式,从聚合性考虑特别优选单体。
作为在接枝聚合物的形成中使用的具有相互作用性的单体和具有交联性基团的单体可以分别使用一种,或多种单体结合使用。
本发明中接枝聚合物形成时,必须使用至少一种具有相互作用性基团的单体和具有交联性基团的单体,在无损本发明效果的范围内,还可以使用此外的其他共聚单体。
作为接枝聚合物中具有相互作用性的单体和具有交联性基团的单体的含量比,从兼顾功能性物质的吸附和交联结构的形成考虑,摩尔比优选30∶70~99∶1,更优选为50∶50~95∶5,进而优选60∶40~90∶10。
另外,关于功能性物质的吸附和交联结构形成的详细事项在后述的“功能性吸附层形成步骤”和“交联结构形成步骤”中详细说明。
下面详细说明本发明中接枝聚合物的形成中使用的具有相互作用性基团的单体和具有交联性基团的单体。
—具有相互作用性基团的单体—
接枝聚合物具有的相互作用性基团是对于接枝聚合物上吸附的功能性物质具有相互作用性的官能团。
本发明中,相互作用性基团是吸附功能性物质的官能团,但是在不吸附功能性物质时,也可以起具有用于交联反应中结构的官能团的作用。
作为本发明中的相互作用性基团优选极性基团,更优选为离子性基团。因而本发明中具有相互作用性基团的单体适合使用具有离子性基团的单体(离子性单体)。
作为上述离子性单体能列举有铵、鏻等带正电的单体、或磺酸基、羧基、磷酸基、膦酸基等带负电的或具有能解离出负电荷的酸性基团的单体等。
适合本发明中使用的形成离子性基团的离子性单体如上所述,能列举有铵、鏻等带正电荷的单体或具有磺酸基团、羧基、磷酸基团、膦酸基等带负电的或能解离出负电荷的酸性基团的单体。
作为本发明中特别有用的离子性单体的具体例子能列举有下面的单体。例如能使用(甲基)丙烯酸或其碱金属盐和胺盐、衣康酸或其碱金属盐和胺盐、烯丙基胺或其卤化氢酸盐、3-乙烯基丙酸或其碱金属盐和胺盐、乙烯基磺酸或其碱金属盐和胺盐、苯乙烯磺酸或其碱金属盐和胺盐、2-硫代乙烯(甲基)丙烯酸酯、3-硫代丙烯(甲基)丙烯酸酯或其碱金属盐和胺盐、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸或其碱金属盐和胺盐、酸磷酸氧代聚环氧乙烷二醇单(甲基)丙烯酸酯或其盐、2-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯或其卤化氢酸盐、3-三甲基铵丙基(甲基)丙烯酸酯、3-三甲基铵丙基(甲基)丙烯酰胺、N,N,N-三甲基-N-(2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基)铵氯化物等。
并且,本发明中,2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、N-单羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N-二羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基乙酰胺、聚环氧乙烷二醇单(甲基)丙烯酸酯等极性单体也是有用的。
作为本发明中具有相互作用性基团的单体特别优选丙烯酸等具有阴离子性官能团的单体(阴离子性单体)。
—具有交联性基团的单体—
接枝聚合物具有的交联性基团是能和相互作用性基团或接枝聚合物中含有的其他官能团反应,形成共价键的反应性基团,例如能列举有羟基、羟甲基、缩水甘油基、异氰酸酯基、氨基等官能团。
本发明中使用的具有交联性基团的单体(即反应性单体)可以适宜选择公知的单体来使用。
作为具有交联性基团的单体的具体例子能列举有例如2-羟基乙基丙烯酸酯、3-羟基丁基丙烯酸酯、2-羟基丙基丙烯酸酯、3-羟基丙基丙烯酸酯、2-羟基乙基甲基丙烯酸酯、3-羟基丁基甲基丙烯酸酯、2-羟基丁基甲基丙烯酸酯、4-羟基丁基甲基丙烯酸酯等具有羟基的单体;N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺、羟甲基硬脂酰胺等具有羟甲基的单体;缩水甘油基丙烯酸酯、缩水甘油基甲基丙烯酸酯等具有缩水甘油基的单体;2-异氰酸酯乙基甲基丙烯酸酯(例如商品名为カレンズMOI,昭和电工)等具有异氰酸酯基的单体;2-氨基乙基丙烯酸酯、2-氨基乙基甲基丙烯酸酯等具有氨基的单体等。
(基材)
作为本发明中使用的基材能使用尺寸稳定的板状物,只要满足必要的柔软性、强度、耐久性等任何一个条件的产品,可以根据使用目的适宜选择。
选择必须有光透过性的透明基材时,例如能列举有玻璃、塑料薄膜(例如二醋酸纤维素、三醋酸纤维素、丙酸纤维素、丁酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、硝酸纤维素、聚对苯二酸乙二酯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯醛缩醇等)等。并且,作为不需要透明性的表面功能性部件的基材,除了上述物质以外,能列举有纸、塑料层压的纸、金属板(例如铝、锌、铜等)、如上所述的金属层压或蒸镀的纸或塑料薄膜等。
基材是根据表面功能性部件的用途和与吸附的功能性物质的关系适宜选择,但是从加工性、透明性的观点考虑,优选具有高分子树脂制得的表面的基材,具体的,树脂薄膜、表面覆盖树脂的玻璃等透明无机基材、表面层是由树脂层制得的复合材料的任何一种都是适合的。
作为表面上覆盖树脂的基材能列举有表面上贴附树脂薄膜的叠层板、等离子体处理的基材、硬膜处理的基材等这些代表例。作为表面层由树脂层制得的复合材料,能列举有里面设置粘合剂层的树脂密封材料、玻璃和树脂的叠层体合成的玻璃等这些代表例。
例如,本发明适合使用的红外线截止滤光片的基材的例子,在需要窗玻璃、显示器、透镜等时,为了确保可见性、不改变透过光的颜色这些重要属性,优选基材本身光透过性优良,选择在可见光区域没有吸收的基材,在确保亮度、只阻隔红外线的热量时,可以是在可见光区域具有某种程度的吸收的基材,也可以是颜料和纤维这样的没有光透过性的材料结合使用的基材。
作为光透过性材料,聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚二乙二醇双烯丙基碳酸酯等树脂材料是适合的。
并且,基材也可以根据使用目的进行表面粗糙化。
例如,在上述红外线截止滤光片的情况下,适用于必须可见性的窗玻璃和摄像机、照相机等光学机器的可见度辅助用滤光片时,为了控制形成表面的凹凸性质,优选使用表面平滑性的透明基材,但是为了进一步提高每单位面积红外线吸收剂的吸附量,要求增加表面积,引入更多的离子性基团,也可以预先对基材表面粗糙化。
作为使基材粗糙表面化的方法可以选择适合基材材质的公知方法。具体的,例如基材是树脂薄膜时,能列举有辉光放电处理、溅射、喷砂研磨法、抛光研磨法、粒子附着法、粒子涂布法等。并且,基材是玻璃板等无机材料时,可以使用机械粗糙表面化的方法。作为机械的方法,能使用球研磨法、刷子研磨法、喷砂研磨法、抛光研磨法等公知的方法。
—基材表面或中间层—
本发明的基材是具有能由化学结合上述本发明的接枝聚合物的表面的基材。本发明中,基材表面本身也可以具有这样的特性,也可以在基材表面上设置具有这样的特性的中间层。
作为中间层,特别是通过光接枝聚合法、等离子体照射接枝聚合法、放射线照射接枝聚合法合成接枝聚合物时,优选具有有机表面的层,特别优选有机聚合物的层。并且作为有机聚合物可以使用环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、苯酚树脂、苯乙烯系树脂、乙烯系树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、三聚氰胺系树脂、福尔马林树脂等合成树脂、明胶、酪蛋白、纤维素、淀粉等天然树脂的任何一种。光接枝聚合法、等离子体照射接枝聚合法、放射线照射接枝聚合法等接枝聚合的开始是从有机聚合物脱氢开始进行的,因此从制造性考虑优选容易脱氢的聚合物、特别是丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、苯乙烯系树脂、乙烯系树脂、聚酯树脂、聚酰胺系树脂、环氧树脂等。
—发现聚合引发能的层—
本发明中,作为在基材表面提供能量能发现聚合引发能的化合物,添加聚合性化合物和聚合引发剂,形成作为中间层或基材表面的能发现聚合引发能的层,这从能有效地产生活性点考虑是优选的。
发现聚合引发能的层(下面简称为聚合性层)在可以溶解的溶剂中溶解必要的成分,用涂布等方法设置在基材表面上,通过加热或光照射固化成膜。
(a)聚合性化合物
在聚合性层中使用的聚合性化合物只要和基材的粘合性良好,且通过活性光线照射等能量提供添加上层含有的单体而获得的,没有特别限制,其中优选分子内具有聚合性基团的疏水性聚合物。
作为这样的疏水性聚合物,具体能列举有聚丁二烯、聚异戊二烯、聚戊二烯等二烯系均聚物、(甲基)丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸2-烯丙基氧基乙酯等含有烯丙基的单体的均聚物;
进而含有作为结构单元的上述聚丁二烯、聚异戊二烯、聚戊二烯等二烯烯单体或含有烯丙基的单体和苯乙烯、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯腈等二元或多元共聚物;
不饱和聚酯、不饱和聚环氧化合物、不饱和聚酰胺、不饱和聚丙烯酸、高密度聚乙烯等分子中具有碳碳双键的线型高分子或三维高分子类等。
另外,本说明书中,“丙烯酸、甲基丙烯酸”两者或任何一种用“(甲基)丙烯酸”表示。
聚合性化合物的含量在聚合性层中,优选以固体分计为0~100重量%范围,特别优选为10~80重量%的范围。
(b)聚合引发剂
本发明的聚合性层中优选含有提供能量能发现聚合引发能的聚合引发剂。这里使用的聚合引发剂可以根据目的适宜选择通过一定能量例如活性光线的照射、加热、电子射线的照射等,能发现聚合引发能的公知的热聚合引发剂、光聚合引发剂等。其中从制造方便考虑适合利用比热聚合反应速度(聚合速度)快的光聚合,因此,优选使用光聚合引发剂。
光聚合引发剂是对照射的活性光线有活性,只要可以聚合聚合性层中含有的聚合性化合物和上层包含聚合性基团的化合物,没有特别限制,例如可以使用自由基聚合引发剂、阴离子聚合引发剂、阳离子聚合引发剂等。
作为这样的光聚合引发剂,具体能列举有例如对叔丁基三氯苯乙酮、2,2’-二乙氧基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮这样的苯乙酮类;二苯甲酮、4,4’-双二甲基氨基二苯甲酮、2-氯代噻吨酮、2-甲基噻吨酮、2-乙基噻吨酮、2-异丙基噻吨酮这样的酮类;安息香、安息香甲基醚、安息香异丙基醚、安息香异丁基醚这样的安息香醚类;苄基二甲基缩酮、羟基环己基苯基酮这样的苄基缩酮类等。
聚合引发剂的含量在聚合性层中,优选以固体分计为0.1~70重量%范围内,特别优选1~40重量%范围内。
涂布聚合性化合物和聚合引发剂时使用的溶剂只要能溶解这些成分,没有特别限制。从干燥容易性、操作性考虑优选沸点不太高的溶剂,具体可以选择沸点在40℃~150℃左右的溶剂。
具体的,能列举有丙酮、甲乙酮、环己烷、醋酸乙酯、四氢呋喃、甲苯、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚。乙二醇二甲醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、乙酰丙酮、环己酮、甲醇、乙醇、1-甲氧基-2-丙醇、3-甲氧基丙醇、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯、3-甲氧基丙基乙酸酯等。
这些溶剂可以单独或混合使用。涂布溶液中的固体分浓度为2~50重量%是适当的。
在基板上形成聚合性层时的涂布量,从发现充分的聚合引发能和维持成膜性、防止膜剥离的观点考虑,干燥后的重量优选为0.1~20g/m2,更优选为1~15g/m2。
如上所述,通过在基材表面上涂布上述聚合性层形成用的组合物等,通过除去溶剂成膜,形成聚合性层,这里优选进行加热和/或光照射固化成膜。特别通过加热干燥后,进行光照射预先固化成膜和预先进行聚合性化合物的某种程度地固化,能有效地抑制在基材上生成接枝聚合物后聚合物层脱落的情况发生,因而是优选的。这里,预先固化利用光照射和上述光聚合引发剂中叙述的理由一样。
加热温度和时间可以选择涂布溶剂充分干燥获得的条件,但是从制造方便考虑优选温度为100℃以下,干燥时间在30分钟以内,更优选干燥温度为40~80℃,干燥时间在10分钟以内的加热条件。
加热干燥后进行期望的光照射中,作为光源有例如水银灯、金属卤化物灯、氙灯、化学灯、碳弧灯灯。作为放射线有电子射线、X射线、离子束、远红外线灯。并且,也可以使用g线、i线、远紫外线、高密度能量束(激光束)。从不妨碍连续进行的接枝图案的形成和通过提供能量实施的聚合性层的活性点和接枝链的结合形成,在聚合性层中存在的聚合性化合物部分以自由基聚合,优选完全没有自由基聚合的光照射,光照射时间根据光源强度而不同,但是一般优选为30分钟以内。作为这样预先固化的目标,溶剂清洗后的膜残存率在10%以上,且预先固化后的引发剂残存率在1%以上。
并且,本发明中基材上生成接枝聚合物的适合形态的一个例子,能列举有在基材表面上结合具有聚合引发能的化合物,以该化合物具有的聚合引发部位作为开始点,生成接枝聚合物的形态。
作为适合上述形态的具有聚合引发能的化合物,能列举有例如具有由光裂解开始自由基聚合的聚合引发部位(Y)和基材结合部位(Q)的化合物(下面简称为(Q-Y)。)等。
下面说明光裂解化合物(Q-Y)结合在基材表面的方法。
在基材表面上结合光裂解化合物(Q-Y)是在基材上提供光裂解化合物(Q-Y),和基材表面接触,在基材表面上存在的官能团(Z)和基材结合部位(Q)结合,能在基材表面上引入光裂解化合物(Q-Y)。
作为在基材表面上存在的官能团(Z)具体能列举有例如羟基、羧基、氨基等。这些官能团可以参照基材材质存在于硅基板、玻璃基板中的基材表面上,通过对基材表面实施电晕处理等表面处理,也可以存在于表面上。
由光裂解引发自由基聚合的聚合引发剂部位(下面只称为“聚合引发部位(Y)”。)是含有通过光开裂的单键的结构。
作为由光开裂的单键能列举有利用羰基的α开裂、β开裂反应、光自由重排反应、苯甲酰甲基酯的开裂反应、磺酰亚胺开裂反应、磺酰酯开裂反应、N-羟基磺酰酯开裂反应、苄基酰亚胺开裂反应、活性卤化物的开裂反应等开裂的单键。通过这些反应,通过光开裂的单键被切断了。作为该开裂的单键能列举有C-C键、C-N键、C-O键、C-Cl键、N-O键和S-N键等。
并且,含有由光开裂的单键的聚合引发部位(Y)因为在接枝聚合物生成步骤中是接枝聚合的起点,由光开裂的单键开裂,具有通过该开裂反应产生自由基的功能。这样作为具有由光开裂的单键且能产生自由基的聚合引发部位(Y)的结构能列举有包含下面列举基团的结构。
能列举有芳香族酮基、苯甲酰甲基酯基、磺酰亚胺基、磺酰酯基、N-羟基磺基酯基、苄基酰亚胺基、三氯甲基、苄基氯化物基等。
这样的聚合引发部位(Y)通过曝光断裂,产生自由基的话,在该自由基周围存在可以聚合的化合物时,该自由基具有接枝聚合反应引发点的功能,能生成期望的接枝聚合物。
作为基材结合部位,由与存在于基材表面的官能团(Z)反应而结合的反应性基团来构成,作为该反应性基团具体能列举有下述的基团。
[化学式1]
Q:基材结合基团-Si(OMe)3-SiCl3-NCO-CH2Cl
聚合引发部位(Y)和基材结合部位(Q)可以直接键合,也可以通过连接基团来键合。作为该连接基团能列举有包含选自碳、氮、氧和硫的原子的连接基团,具体能列举有例如饱和烃基、芳香族基团、酯基、酰胺基、酰脲基、醚基、氨基、磺酰胺基等。并且,该连接基团可以进一步具有取代基,作为可以引入的取代基能列举有烷基、烷氧基、卤素原子等。
具有基材结合部位(Q)和聚合引发部位(Y)的化合物(Q-Y)的具体例子[列举的化合物1~化合物16]和断裂部位一起表示如下,但是本发明不限于此。
[化学式2]
C-C键断裂型
[化学式3]
C-O键断裂型
C-N键断裂型
[化学式4]
C-N键断裂型
N-O键断裂型
C-Cl键断裂型
作为将光裂解化合物(Q-Y)结合存在基材表面上的官能团(Z)的具体方法,合适的有在甲苯、己烷、丙酮等合适的溶剂中溶解或分散光开裂化合物(Q-Y),在基材表面上涂布该溶液或分散液的方法,或者在溶液或分散液中浸渍基材的方法等。此时,溶液中或分散液中的光开裂化合物(Q-Y)的浓度优选为0.01重量%~30重量%,特别优选为0.1重量%~15重量%。接触时的液温优选为0~100℃。接触时间优选为1秒~50小时,更优选为10秒~10小时。
如上所述,在基材上结合接枝聚合物,然后进行功能性物质吸附层的形成步骤。
<功能性物质吸附层的形成步骤>
在功能性物质吸附层的形成步骤中,通过上述接枝聚合物生成步骤,在基材上结合的接枝聚合物上吸附功能性物质,形成功能性物质吸附层。
本发明的功能性物质可以根据功能性表面的目的来适宜选择。对于功能性物质的形态,能适宜选择微粒子、小分子等形态。
功能性物质是微粒子时,微粒子的粒径可以根据目的选择。微粒子因为是离子吸附的,不会由于微粒子的表面电荷、离子性基团的数目而使粒径和吸附量受限制。粒径一般优选为0.1nm~1μm的范围内,更优选为1nm~300nm的范围内,特别优选为5nm~100nm的范围内。
在接枝聚合物上结合的粒子,作为极性基团列举离子性基团,说明根据离子性基团的存在状态,可以是有规则地呈近单层状态地排列,或者在长接枝链的各个离子性基团上一个个持续吸附纳米级的微粒子,结果以多层状态排列的状态。
接着,对于本发明中使用的功能性物质的例子根据表面功能性部件的目的来具体说明。
1.功能性物质
1-1.防反射部件用微粒子
将本发明中获得的表面功能性部件用于防反射部件时,作为功能性物质优选使用选自树脂微粒子和金属氧化物微粒子的至少一种微粒子。使用这样的微粒子的话,适合用于图像显示体表面上,能获得具有均匀的优良反射防止能力、图像对比度不会降低的鲜明的图像,能提供示于用于具有优良的耐久性的防反射材料的毛面部件。
树脂微粒子中称为核的微粒子的中心部分是有机聚合物,作为金属氧化物能列举有二氧化硅(SiO2)、氧化钛(TiO2)氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)等作为合适的物质。并且,称为碳酸钙、氢氧化铝、氢氧化镁、粘土、滑石等所谓的透明颜料、白色颜料的颜料微粒子等只要是具有下述优选的形状,也可以使用。
作为树脂微粒子从耐久性考虑优选硬度高的产品,具体能列举有例如丙烯酸树脂、聚苯乙烯树脂、聚乙烯树脂、环氧树脂、聚硅氧烷树脂等树脂制得的球状微粒子,其中优选交联树脂微粒子。
根据其用途,微粒子的粒径优选为100nm~300nm范围内,更优选为100nm~200nm的范围。本实施形态中,与接枝界面离子键合的粒子有规则地呈近单层排列。本发明的粗糙表面部件特别用作防反射材料时,对于要防止反射的波长(λ),将膜厚控制在λ/4范围在效果上是优选的,考虑微粒子的粒径和粗糙表面化层的膜厚几乎一致的话,粒径小于100nm的话,粗糙表面层变太薄,防反射性有降低的倾向,并且比300nm太大的话,漫反射大,显著浑浊,因而得不到透明感,并且,和接枝界面以离子键合的接触面积太小的话,粗糙表面层的强度有降低的倾向。
1-2.导电性微粒子
本发明中获得的表面功能性部件用作导电膜时,作为功能性物质优选使用选自导电性树脂微粒子、导电性或半导体的金属微粒子、金属氧化物微粒子和金属化合物微粒子的至少一种的微粒子。
作为导电性金属微粒子或金属氧化物微粒子,只要是比电阻值为1×103Ω·cm以下的导电性金属化合物粉末,可以广泛地使用,具体的,能列举有例如银(Ag)、金(Au)、镍(Ni)、铜(Cu)、铝(Al)、锡(Sn)、铅(Pb)、锌(Zn)、铁(Fe)、铂(Pt)、铱(Ir)、锇(Os)、钯(Pd)、铑(Rh)、钌(Ru)、钨(W)、钼(Mo)等单质及其合金,此外还可以使用氧化锡(SnO2)、氧化铟(In2O3)、ITO(铟锡氧化物)、氧化钌(RuO2)等。
并且,也可以使用具有半导体特性的金属氧化物、金属化合物微粒子,例如In2O3、SnO2、ZnO、Cdo、TiO2、CdIn2O4、Cd2SnO2、Zn2SnO4、In2O3-ZnO等氧化物半导体微粒子和在它们中掺杂适合的杂质的材料的微粒子,进而MgInO、CaGaO等尖晶石型化合物微粒子、TiN、ZrN、HfN等导电性氮化物微粒子、LaB等导电性硼化物微粒子等。它们可以单独或2种以上混合使用。
1-3.表面抗菌性材料用微粒子
将本发明中获得的表面功能性部件用作抗菌性材料时,作为功能性物质优选使用具有抗菌作用、杀菌作用的金属或金属氧化物微粒子。
作为形成这样的金属(化合物)的微粒子的材料,具体的,能列举有例如银(Ag)、铜(Cu)等具有杀菌性的金属单质,和含有1种以上该金属的合金、或它们的金属氧化物。并且,还能列举金属化合物半导体,通过荧光灯和太阳光等包含紫外线区域的光照射能发现杀菌作用的氧化钛、氧化铁、氧化钨、氧化锌、钛酸锶等,和用铂、金、钯、银、铜、镍、钴、铑、铌、锡等修饰它们的金属化合物等。
1-4.紫外线吸收部件用微粒子
将本发明的表面功能性部件用作紫外线吸收部件时,作为功能性物质能使用例如氧化铁、氧化钛、氧化锌、氧化钴、氧化铬、氧化锡、氧化锑等金属氧化物微粒子,优选在紫外线A、B区域(光波长为280~400nm)具有高的遮蔽功能。本发明中,作为基材使用高分子化合物,通过与其复合化制成的紫外线遮蔽薄膜、薄板能发现高的遮蔽功能和加工性,期待能用于各种用途。并且,利用金属氧化物的紫外线遮蔽效果,也期待能改良高分子物质的耐光性。
1-5.光学材料用微粒子
作为在光学仪器中使用的彩色滤光片、锐截止滤光片、非线型光学材料等中使用的功能性物质,能列举有CdS、CdSe等半导体或金等金属制得的微粒子。本发明中,作为基材使用二氧化硅玻璃或氧化铝玻璃,不只适合于彩色滤光片等中,因为确认其3次光非线型感受率大,期待用作光电开关、光存储用材料等非线型光学材料。这里使用的微粒子具体能列举有金、铂、银、钯等重金属或其合金等,从稳定性考虑,金、铂等不会被碱迅速溶解的物质等是适合的。
并且,适合用作非线型光学材料的金属(化合物)的超微粒子,具体能列举有例如金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、锇(Os)、铁(Fe)、镍(Ni)、钌(Ru)等单质和含有一种以上该单质的合金,且平均粒径为10~1000埃。另外,该粒径可以是1次粒径或2次粒径的任何一种,优选不会散射可见光的。其中,适合的有在甲苯等溶剂中独立分散的粒径在10nm以下的、选自Au、Pt、Pd、Rh、Ag的重金属微粒子,或者选自Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Cd、Y、W、Sn、Ge、In、Ga的金属微粒子。
使用这些超微粒子,通过通常的方法即溶胶法、浸渍法、溅射法、离子注射法或熔融析出法等制作非线型光学材料时,因为微粒子非常容易凝聚,会产生增加复合物中微粒子浓度变得困难,生产率降低等问题。特别是微粒子浓度低,赋予微粒子的物理特性比例小的产品用途受限,不适合于利用3次非线型光学效果的图象存储、光集成电路等中。根据本发明的结构,微粒子是直接离子键合在基材表面的离子性基团上,该离子性基团通过接枝而高密度地存在,因而能容易地增加微粒子浓度,在光学材料中,特别适合于这样的非线型光线材料用。
1-6.气密性薄膜用微粒子
本发明获得的表面功能性部件用作气密性薄膜时,作为功能性物质优选使用由氧化硅、氧化锆、氧化钛、氧化铝、氧化镁、氧化锡这样的无机化合物或铝、锡、锌这样的金属制得的超微粉末,即平均粒径为100nm以下,优选为50nm以下微粒子。超微粉末可以使用选自上述无机化合物和金属的1种或2种以上混合物的形态。作为超微粉末通过使用氧化硅这样的绝缘性无机化合物,可以使功能性部件全体具有绝缘性。上述超微粉末优选特别容易超微粉末化的氧化硅。
并且,作为基材优选使用气密性高的有机树脂薄膜,例如聚对苯二酸乙二酯、聚酰胺、聚丙烯、乙烯-乙烯基醇共聚物、聚乙烯醇等。
1-7.有机发光元件用微粒子
本发明中获得的表面功能性部件,作为功能性物质可以使用通过热载体激发发光的有机色素分子凝聚的微粒子,在具有电极的基材表面上形成由它们获得的层,形成有机发光元件。这里使用的有机色素能列举有如下,但是不限于此,能考虑固体光功能元件的使用目的等来适宜选择。
对-二[2-(5-苯基噁唑)]苯(POPOP)等发蓝光的噁唑系色素;香豆素2、香豆素6、香豆素7、香豆素24、香豆素30、香豆素102、香豆素504等发绿光的香豆素系色素;牛角花素6G、牛角花素B、牛角花素101、牛角花素110、牛角花素590、牛角花素640等发红光的牛角花素系(红色)色素;和噁嗪1、噁嗪4、噁嗪9、噁嗪118等在近红外区域发光,特别适合光通信的光功能元件的噁嗪系色素等。
进而还能列举酞菁、碘化喹啉蓝化合物等喹啉蓝系色素等。另外选择这些色素时,从形成薄膜的目的上考虑优选容易溶于丙烯酸树脂等高分子的色素。作为这样的色素能列举有POPOP、香豆素2、香豆素6、香豆素30、牛角花素6G、牛角花素B、牛角花素101等。
并且,在有机电镀、发光(EL)膜中使用的有机分子也可以是例如8-羟基喹啉铝(AlQ3)、1,4-双(2,2-二苯基乙烯基)联苯、聚对苯撑亚乙烯基(PPV)衍生物、二苯乙烯基亚芳香基衍生物、苯乙烯基联苯基衍生物、二氮杂菲衍生物等或在该有机分子中加入添加物,通过媒介等形成的微粒子。
1-8.红外线吸收部件(红外线截止滤光片)用物质
本发明获得的表面功能性部件用作红外线截止滤光片时,作为功能性物质能使用红外线吸收剂。
作为红外线吸收剂,优选在波长760nm~1200nm具有吸收极大值的红外线吸收性染料(红外线吸收色素)。作为红外线吸收色素,耐光牢固度高的产品从稳定性、耐久性的观点考虑是优选的,并且,要获得透明性,即可见光的透过性优良的红外线截止滤光片时,优选极大吸收在长波长侧的产品。
代表的产品能列举有含有喹啉蓝色素的聚甲炔系色素、酞菁系色素、萘醌(蒽醌)系色素、二硫醇金属配位体系色素、三苯基甲烷系色素、胺鎓盐(ジインモニウム)系色素等。其中,从稳定性考虑优选吡喃鎓、硫代吡喃鎓系、角鲨烯鎓系等聚甲炔色素,并且,从透明性考虑,优选极大吸收波长在超过900nm的长波长范围内的胺鎓盐(ジインモニウム)系色素。
作为这些红外线吸收剂,适合使用例如作为池田忠三郎编的“特殊功能色素—技术和市场”(CMC公司,1986年)中记录显示用的色素来记载的各种红外线吸收色素和在眼镜透镜中使用的红外线吸收色素等。并且,本申请人在之前提出的申请2001-4748号说明书段落编号[0039]~[0065]中作为光热转换剂列举的染料等。
以上,1-1~1-8中列举具体例子来说明本发明的表面功能性部件的应用例子和在该领域内适合使用的功能性物质,但是本发明不限于此,选择在至少一面上结合接枝聚合物的基材、和具有与该接枝聚合物结合的物性的功能性物质的种类,将其适宜组合,不必多说能构成各种产生功能性物质具有的物性的功能性的表面的部件。
2.功能性物质的物性(与接枝聚合物具有的官能团离子键合时的带电)情况
功能性物质的物性例如像二氧化硅微粒子这样具有其自身带电时,和使用像红外线吸收剂这样通常在涂布液中离子解离的状态时,该功能性物质具有的带电是指选择具有相对的离子性基团的接枝聚合物,在其结合的接枝聚合物层上能原样吸附该功能性物质。
并且,功能性部件是微粒子时,为了与离子性基团吸附,可以通过公知的方法制作在表面上具有高密度的带电的微粒子,在接枝聚合物具有的离子性基团上吸附该微粒子。这时,微粒子的选择面较宽。
功能性物质从耐久性观点考虑优选以最大量结合在基材上存在的接枝聚合物具有的离子性基团上吸附获得。
例如,作为功能性物质使用微粒子时,从功能性表面的功能性发现效率来看,包含微粒子的分散液的分散浓度优选为0.01~10重量%左右。并且使用包含在红外线吸收剂等离子上解离的物质的涂布液时,涂布液中的功能性物质的浓度优选为0.01~10重量%左右。
3.功能性物质吸附的状态
作为在接枝聚合物层上吸附功能性物质,设置功能性物质吸附层的方法,能列举有溶解或分散功能性物质的溶液涂布到直接结合接枝聚合物的基材上的方法,和在表面上具有带电的微粒子的分散液中直接结合接枝聚合物的基材进行浸渍的方法等。涂布、浸渍的任何一种情况中,为了供给过量的功能性物质,进行接枝聚合物层之间的充分吸附,溶解、分散液和具有结合接枝聚合物的表面的基材的接触时间优选为10秒~180分钟左右,更优选为1分钟~100分钟左右。
作为功能性物质吸附的具体形态,能列举有下述(1)和(2),但是本发明不限于此。
(1)作为相互作用基团,使用像具有正电荷的铵这样的离子性单体,引入在基材表面上具有离子性基团的接枝聚合物链,然后在二氧化硅微粒子分散液中浸渍一定时间该基材,然后通过水清洗残留的分散液,除去,在透明基材表面上,二氧化硅微粒子是根据离子性基团的存在密度,以大致1层的状态到多层的状态,任何一个都致密地吸附,形成微粒子吸附层(功能性物质吸附层)。
(2)使用像具有正电荷的铵这样的离子性单体,在透明基材的表面上引入离子性基团,然后在下式表示的巯基萘酚金属络合物(极大吸收波长:1110nm)的分散液中浸渍该基材一定时间,然后用水清洗残留的分散液,除去,在透明基材的表面上致密地吸附红外线吸收剂,形成红外线吸收层(功能性物质吸附层)。
[化学式5]
像这样,能设置功能性物质吸附层。功能性物质吸附层的膜厚根据目的来选择,但是从耐缺陷性和透明性等考虑,一般优选为0.001μm~10μm的范围内,更优选为0.01μm~5μm的范围,最优选为0.03μm~2μm。
<交联结构形成步骤>
交联结构形成步骤中,通过在由上述功能性物质吸附步骤中形成的功能性物质吸附层上提供能量,在该功能性物质吸附层中形成交联结构。
交联结构形成中,(1)可以用于功能性物质不吸附的相互作用性基团交联结构的形成中的形态,(2)相互作用性基团是只吸附功能性物质,不用于交联结构形成中的形态。
上述(1)和(2)的交联结构形成中,接枝聚合物的例子表示如下。
作为上述(1)的情况,例如能列举有接枝聚合物是具有羧基的单体和具有缩水甘油基的单体的二元聚合物的情况。
作为上述(2)的情况,能列举有例如接枝聚合物是具有羧基的单体和具有羟基的单体、具有异氰酸酯基单体的三元聚合物,和接枝聚合物是具有羧基的单体和、N-羟甲基丙烯酰胺等自身反应形成交联结构的单体的二元聚合物等。
交联反应是对功能性物质吸附层,以和接枝聚合物生成的条件不同的提供能量产生的。作为能量提供的形态,能列举有加热、光照射、超声波、电子射线照射等。
本发明中,优选通过加热形成交联结构的形态。作为具体的例子,能列举有接枝聚合物具有的相互作用性基团羧基和交联性基团缩水甘油基的反应。
通过加热提供能量时,加热的手段例如能使用通过加热器的烤炉、热板、使用红外线和可见光的光热转换来加热等。
并且,加热处理根据形成的接枝聚合物的种类而不同,但是可以通过在50℃~300℃下加热0.1秒~60分钟左右来进行。
通过光照射进行能量提供时,作为光照射的手段,例如能使用低压~超高压的各种水银灯、金属卤化物灯、Xe灯等从紫外到可见光区域的光源等。
另外,由本发明形成的交联结构中的交联率可以从在溶剂中浸渍一定时间后交联膜(功能性物质吸附层)的重量增加率来估计。溶剂是选自与形成的膜最具有亲合力的溶剂,接枝聚合物是由极性单体或离子性单体构成时,可以选择水或N,N-二甲基乙酰胺等。交联膜的优选重量增加率为30%以下,更优选为10%以下,特别优选为5%以下。
通过以上说明的本发明制造方法的各步骤能制造表面功能性部件(本发明的表面功能性部件)。
由本发明得到的表面功能性部件是通过在基板上直接结合接枝聚合物,在该接枝聚合物具有的相互作用性基团上,以红外线吸收剂和二氧化硅代表的金属氧化物微粒子等具有特定功能的物质(功能性物质)通过静电高密度地均匀吸附,获得具有耐久性优良的功能性物质吸附层。并且,本发明中,由于不使用粘合剂,而形成在接枝聚合物具有的相互作用性基团上以单层状态或多层状态吸附功能性物质的表面层,该表面能制成原样反映功能性物质的物性的功能性表面。进而,因为在功能性物质吸附层中形成交联结构,功能性物质稳定地固定在功能性物质吸附层中,表面功能性部件不会因为使用环境等因素而产生功能性物质的脱离,能使功能性物质的保持性得到提高。
例如,作为功能性物质使用粗糙表面化部件用微粒子时,微粒子的形状有均匀的凹凸性,形成具有均匀致密的凹凸的粗糙表面化层。该粗糙表面化部件用作防反射材料时,不仅能实现高的防止反射能力,而且该层本身是薄层,作为基材使用透明基材也不会担心妨碍光的透过性,适合在反射型以及透过型的图象显示体中使用。
作为功能性物质使用红外线吸收剂时,在接枝聚合物具有的极性基团(离子性基团)上,以喹啉蓝为代表的红外线吸收剂由静电高密度地形成均匀的吸附层,可以制得带有该吸附层的红外线吸收部件(红外线截止滤光片)。对于这样的红外线截止滤光片,因为红外线吸收剂只存在于红外线截止滤光片表面上,形成均匀的、且吸附的红外线吸收剂量比较高的具有红外线截止性的红外线吸收层(功能性物质吸附层)。进而,该红外线截止滤光片用于热隔断用滤光片等时,不仅能实现高的红外线吸收能,其层本身是薄层,作为基材使用透明基材,不会有妨碍可见光透过性的担心,不会妨碍视觉辨认特性,透过光的颜色也不会改变。
如上所述,本发明中适宜选择功能性物质,能反映功能性物质的特性。并且,吸附功能性物质的功能性物质吸附层可以通过较简单的处理形成在任何基材表面上。进而,发现有优良功能性的功能性物质吸附层的耐久性是良好的,因而有适用于多种用途的目的的优点。
关于由本发明获得的表面功能性部件用途的例子,通过选择功能性物质,使用导电性的有机或无机微粒子,在功能性表面上能发现电子功能;使用铁氧体粒子等磁性体微粒子,在功能性表面上能发现磁功能;使用吸收、反射、散射特定波长的光的微粒子,在功能性表面上能发现光学功能等在功能性表面上发现各种功能,可以广泛应用于各种工业制品、医药产品、催化剂、变阻器(可变电阻器)、涂料、化妆品等各种领域中。并且,除了各种微粒子构成材料具有的这些多种多样的功能以外,通过使用高分子材料作为基材,也可以利用高分子材料具有的成形加工的容易性,期待开发新的材料。
关于适用范围的具体例子,例如能列举有光学元件、太阳镜、对紫外线、可见光、红外线等光的遮蔽薄膜、遮蔽玻璃、遮光窗、遮光容器、遮光塑料瓶等的适用、抗菌性薄膜、微生物除菌滤光片、抗菌性塑料成形体、渔网、电视用部件、电话机用部件、OA仪器用部件、电扫地机用部件、风扇用部件、空调用部件、冷藏库用部件、洗衣机用部件、加湿器用部件、餐具干燥机用部件等各种OA机器和家电制品或者座位、洗脸台用部件等卫生用品、以及建材、车辆部件、日用品、玩具、杂货等各种广泛的用途。
本发明的表面功能性部件的制造方法适用于上述宽泛的用途。
本发明的表面功能性部件的制造方法的适合的形态之一是导电膜的制造方法。该导电膜的制造方法是在与接枝聚合物具有的导电性粒子相互作用的官能团上吸附导电性粒子,形成导电性粒子吸附层后,在该导电性粒子吸附层中形成交联结构的方法。
进而,应用本发明的表面功能性部件的制造方法的导电膜的制造方法,是在接枝聚合物上提供无电解电镀催化剂或其前体,形成无电解电镀催化剂层,通过对该无电解电镀催化剂层提供能量,在该无电解电镀催化剂层中形成交联结构后,进行无电解电镀,析出金属的方法。
下面,详细说明在上述导电膜的制造方法中的前者导电膜的制造方法(1)和后者导电膜制造方法(2)。
2.导电膜的制造方法
2-1.导电膜的制造方法(1)
本发明的导电膜的制造方法(1)的特征在于:在基材上直接结合具有与导电性粒子相互作用的官能团(相互作用性基团)和交联性基团的接枝聚合物的步骤(下面称为“接枝聚合物生成步骤”。)、在与该接枝聚合物具有的导电性粒子相互作用的官能团上吸附导电性粒子,形成导电性粒子吸附层的步骤(下面称为“导电性粒子吸附层的形成步骤”。)和对该导电性粒子吸附层提供能量,在该导电性粒子吸附层中形成交联结构的步骤(下面称为“交联结构形成步骤”。)。
本发明的导电膜的制造方法(1)的特征在于在基材上直接结合的接枝聚合物具有的相互作用性基团上吸附导电性粒子,设置导电性粒子吸附层后,与接枝聚合物中存在的交联性基团反应,在导电性粒子吸附层中形成交联结构。
本发明的作用还不明确,现推测如下。
本发明中,在导电性粒子吸附层中形成交联结构,在接枝聚合物的相互作用性基团上吸附的导电性粒子进一步包含在交联结构中,物理固定化。由此,本发明的导电性粒子吸附层中,认为由于接枝聚合物的相互作用性基团的存在导电性粒子的保持性显著提高,并且因为导电性粒子吸附层中交联结构的存在而固定化的导电性粒子的保持维持性显著提高。
下面依次说明本发明的导电膜的制造方法(1)的各个步骤。
<接枝聚合物的生成步骤>
本发明中,首先对于接枝聚合物的生成步骤,是在基材上直接结合接枝聚合物的。
本发明中,首先对于接枝聚合物的生成步骤,是在基材上直接结合接枝聚合物的。
如此,作为形成在基板上结合接枝聚合物的状态的方法,可以使用公知的方法,具体的,例如能参考日本橡胶协会志第65卷,604,1992年,杉井新治著,“大分子表面改性粘合”的记载。其他,也可以使用下述的称为表面接枝聚合法的方法。
(表面接枝聚合法)
本发明的导电膜的制造方法(1)中的接枝聚合物优选由表面接枝聚合法生成的产品。
导电膜的制造方法(1)中表面接枝聚合法和表面功能性部件的制造方法中的表面接枝聚合法一样。
—具有相互作用性基团的单体—
接枝聚合物具有的相互作用性基团是对于接枝聚合物上吸附的导电性粒子具有相互作用性的官能团。
本发明中,相互作用性基团是吸附导电性粒子的官能团,但是在没有吸附导电性粒子时,也可以起具有交联反应中使用的结构的官能团的功能。
作为导电膜的制造方法(1)中的相互作用性基团,优选极性基团,更优选离子性基团。因而,作为本发明中具有相互作用性基团的单体,适合使用具有离子性基团的单体(离子性单体)。
作为上述离子性单体能列举有铵、鏻等带正电的单体、或磺酸基团、羧基、磷酸基团、膦酸等带负电的或具有能解离出负电荷的酸性基团的单体。
作为导电膜的制造方法(1)中特别有用的离子性单体的具体例子能列举下面的单体。例如能使用(甲基)丙烯酸或其碱金属盐和胺盐、衣康酸或其碱金属盐和胺盐、烯丙基胺或其卤化氢酸盐、3-乙烯基丙酸或其碱金属盐和胺盐、乙烯基磺酸或其碱金属盐和胺盐、苯乙烯磺酸或其碱金属盐和胺盐、2-硫代乙烯(甲基)丙烯酸酯、3-硫代丙烯(甲基)丙烯酸酯或其碱金属盐和胺盐、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸或其碱金属盐和胺盐、酸磷酸氧代聚环氧乙烷二醇单(甲基)丙烯酸酯或其盐、2-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯或其卤化氢酸盐、3-三甲基铵丙基(甲基)丙烯酸酯、3-三甲基铵丙基(甲基)丙烯酰胺、N,N,N-三甲基-N-(2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基)铵氯化物等。
并且,导电膜的制造方法(1)中,2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、N-单羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N-二羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基乙酰胺、聚环氧乙烷二醇单(甲基)丙烯酸酯等极性单体也是有用的。
作为导电膜的制造方法(1)中具有相互作用性基团的单体特别优选丙烯酸等具有阴离子性官能团的单体(阴离子性单体)。
—具有交联性基团的单体—
接枝聚合物具有的交联性基团是能与相互作用性基团,或接枝聚合物中包含的其他官能团反应,形成共价键的反应性基团,例如能列举有羟基、羟甲基、缩水甘油基、异氰酸酯基、氨基等官能团。
作为导电膜的制造方法(1)中使用的具有交联性基团的单体(即反应性单体),能从公知的物质中适宜选择来使用。
作为具有交联性基团的单体的具体例子,能列举有例如2-羟基乙基丙烯酸酯、3-羟基丁基丙烯酸酯、2-羟基丙基丙烯酸酯、3-羟基丙基丙烯酸酯、2-羟基乙基甲基丙烯酸酯、3-羟基丁基甲基丙烯酸酯、2-羟基丁基甲基丙烯酸酯、4-羟基丁基甲基丙烯酸酯等具有羟基的单体;N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺、羟甲基硬脂酰胺等具有羟甲基的单体;缩水甘油基丙烯酸酯、缩水甘油基甲基丙烯酸酯等具有缩水甘油基的单体;2-异氰酸酯乙基甲基丙烯酸酯(例如商品名为カレンズMOI,昭和电工)等具有异氰酸酯基的单体;2-氨基乙基丙烯酸酯、2-氨基乙基甲基丙烯酸酯等具有氨基的单体等。
(基材)
作为导电膜的制造方法(1)中使用的基材能使用尺寸稳定的板状物,只要满足必要的柔软性、强度、耐久性等任何一个条件的产品,可以根据使用目的适宜选择。
选择必须有光透过性的透明基材时,例如能列举有玻璃、塑料薄膜(例如二醋酸纤维素、三醋酸纤维素、丙酸纤维素、丁酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、硝酸纤维素、聚对苯二酸乙二酯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯醛缩醇等)等。
并且,作为不需要透明性的导电膜的基材,除了上述物质以外,能列举有塑料层压的纸、金属板(例如铝、锌、铜等)、如上所述的金属层压或蒸镀的纸或塑料薄膜等。
导电膜的制造方法(1)中,基材是根据导电膜的用途和与吸附的导电性粒子的关系适宜选择,但是从加工性、透明性的观点考虑,优选具有高分子树脂制得的表面的基材,具体的,树脂薄膜、表面覆盖树脂的玻璃等透明无机基材、表面层是由树脂层制得的复合材料的任何一种都是适合的。
作为表面上覆盖树脂的基材能列举有表面上贴附树脂薄膜的叠层板、等离子处理的基材、硬膜处理的基材等这些代表例。并且,作为表面层由树脂层制得的复合材料,能列举有里面设置粘合剂层的树脂密封材料、玻璃和树脂的叠层体合成的玻璃等这些代表例。
并且,基材可以根据使用目的进行粗糙表面化处理。
例如,为了进一步提高导电性粒子的每单位面积的吸附量,增加表面积引入以更多的离子性基团,可以对基材表面预先粗糙表面化。
作为粗糙表面化基材的方法,可以选择适合于基材材质的公知方法。具体的,例如基材是树脂薄膜时,能列举有辉光放电处理、溅射、喷砂研磨法、抛光研磨法、粒子附着法、粒子涂布法等。并且,基材是玻璃板等无机材料时,可以使用机械粗糙表面化的方法。作为机械的方法,能使用球研磨法、刷子研磨法、喷砂研磨法、抛光研磨法等公知的方法。
—基材表面或中间层—
导电膜的制造方法(1)中的基材是具有能由化学直接结合接枝聚合物的表面的基材。导电膜的制造方法(1)中,基材表面本身也可以具有这样的特性,也可以在基材表面上设置具有这样的特性的中间层。导电膜的制造方法(1)的中间层和表面功能性部件的制造方法中的中间层一样。
—发现聚合引发能的层—
导电膜的制造方法(1)中,作为在基材表面提供能量能发现聚合引发能的化合物,添加聚合性化合物和聚合引发剂,形成作为中间层或基材表面的能发现聚合引发能的层,这从接枝聚合时能有效地产生活性点考虑是优选的。导电膜的制造方法(1)中发现聚合引发能的层和表面功能性部件的制造方法中发现聚合引发能的层一样。
如上所述,在基材上结合接枝聚合物,然后进行导电性粒子吸附层的形成步骤。
<导电性粒子吸附层的形成步骤>
导电性粒子吸附层形成步骤中,通过上述接枝聚合物生成步骤,在结合到基材上的接枝聚合物的相互作用性基团上吸附导电性粒子,形成导电性粒子吸附层。
在接枝聚合物的相互作用性基团上吸附的导电性粒子是作为相互作用性基团列举离子性基团来说明,根据离子性基团的存在状态,或者有规则地以单层状态配置,或者在长接枝聚合物链的各离子性基团上一个个持续吸附纳米尺度的微粒子,结果以多层状态排列。
接着,具体说明本发明使用获得的导电性粒子。
作为导电性粒子,优选使用选自导电性金属粒子和金属氧化物粒子、具有半导体特性的金属氧化物粒子和金属化合物微粒子,和导电性树脂微粒子的至少一种微粒子。
作为上述导电性的金属粒子和金属氧化物粒子,只要是比电阻值为1×103Ω·cm以下的导电性金属或金属氧化物的粉末,可以广泛地使用,具体的能使用例如银(Ag)、金(Au)、镍(Ni)、铜(Cu)、铝(Al)、锡(Sn)、铅(Pb)、锌(Zn)、铁(Fe)、铂(Pt)、铱(Ir)、锇(Os)、钯(Pd)、铑(Rh)、钌(Ru)、钨(W)、钼(Mo)等单质及其合金,此外还可以使用氧化锡(SnO2)、氧化铟(In2O3)、ITO(铟锡氧化物)、氧化钌(RuO2)等。
并且,也可以使用具有上述半导体特性的金属氧化物粒子和金属化合物粒子,例如In2O3、SnO2、ZnO、Cdo、TiO2、CdIn2O4、Cd2SnO2、Zn2SnO4、In2O3-ZnO等氧化物半导体微粒子和在它们中掺杂适合的杂质的材料的微粒子,进而MgInO、CaGaO等尖晶石型化合物微粒子、TiN、ZrN、HfN等导电性氮化物微粒子、LaB等导电性硼化物微粒子等。
这些导电性粒子可以单独或2种以上混合使用。并且为了获得期望的导电性,也可以预先混合多种材料来使用。
另外,作为导电性粒子的优选形态,为了相对于相互作用性基团进行离子吸附,粒径和吸附量不受导电性粒子的表面电荷、粒子性基团数的限制。
导电性粒子的粒径可以根据目的和用途适宜选择,但是考虑发现导电性、吸附性,一般优选为0.1nm~1μm范围,更优选为1nm~300nm范围,特别优选为5nm~100nm范围。
—接枝聚合物的相互作用性基团(离子性基团)和导电性粒子的关系—
上述接枝聚合物生成步骤中获得的接枝聚合物具有羧基、磺酸基、或者膦酸等具有阴离子性的相互作用性基团(离子性基团)时,因为相互作用性基团具有负电荷,这里吸附具有正电荷的阳离子性导电性粒子,形成导电性粒子吸附层。
作为这样的阳离子性导电性粒子,能列举有具有正电荷的金属(氧化物)微粒子等。在表面上以高密度具有正电荷的微粒子能用例如米泽彻的方法,即T.Yonezawa,Chemistry Letters.,1999第1061页,T.Yonezawa,Langumuir2000,vol16,5218和米泽彻,Polymer preprints,Japan vol.49.2911(2000)中记载的方法制造。米泽们公开了利用金属—硫键,能形成用具有正电荷的官能团高密度地化学修饰金属粒子的表面。
另一方面,获得的接枝聚合物是如特开平10-296895号公报中记载的具有铵基等阳离子性基团的相互作用性基团(离子性基团)时,因为相互作用性基团具有正电荷,此时吸附具有负电荷的导电性粒子,形成导电性粒子吸附层。
作为带负电的导电性粒子,能列举有用柠檬酸还原获得的金或银粒子。
作为在接枝聚合物的相互作用性基团(离子性基团)上吸附导电性粒子的方法,能列举有在直接结合接枝聚合物的基材表面上涂布溶解或分散导电性粒子的液体的方法,和在溶解或分散导电性粒子的液体中浸渍直接结合接枝聚合物的基材的方法等。
涂布、浸渍的任何一种情况下,为了提供过量的导电性粒子,引入和接枝聚合物的相互作用性基团(离子性基团)之间充分的离子键,溶液或分散液和接枝聚合物生成面的接触时间优选为10秒~24小时左右,更优选为1分钟~180分钟左右。
并且,导电性粒子优选以最大量结合吸附到接枝聚合物的亲水性基团上,并且,从确保导电性考虑,含有导电性粒子的分散液的分散浓度优选为0.001~20重量%左右。
如此,在直接结合到基材上的接枝聚合物的相互作用性基团上吸附导电性粒子,能获得导电性粒子吸附层。
导电性粒子吸附层的膜厚能根据目的选择,但是从耐缺陷性(膜强度)和透明性等考虑,一般优选为0.001μm~10μm的范围,更优选0.01μm~5μm范围,最优选为0.1μm~2μm范围。
<交联结构的形成步骤>
在交联结构的形成步骤中,通过向由上述导电性粒子吸附步骤形成的导电性粒子吸附层提供能量,在该导电性粒子吸附层中形成交联结构。
在交联结构形成中,可以是(1)在交联结构形成中使用不吸附导电性粒子的相互作用性基团的形态,也可以是(2)使用相互作用性基团只吸附导电性粒子,在交联结构的形成中不使用的形态。
上述(1)和(2)的交联结构形成中的接枝聚合物的一个例子、产生交联反应的方法和其优选形态中,和表面功能性部件制造方法中交联结构形成步骤中说明的内容一样。
这样在导电性吸附层中形成交联结构。该交联结构中的交联率可以根据形成交联结构的导电性粒子吸附层在溶剂中浸渍一定时间后的重量增加率来估计。这里使用的溶剂是选自对形成的导电性粒子吸附层最具亲合力的溶剂,在构成该导电性粒子吸附层的接枝聚合物是具有离子性单体和极性基团的单体生成时,可以选自水或N,N-二甲基乙酰胺等。
形成交联结构的导电性粒子吸附层的重量增加率优选为30%以下,更优选为10%以下,特别优选5%以下。
另外,设置这样的导电性粒子吸附层的基材对估计交联率时使用的溶剂没有亲合力时,在溶剂中浸渍基材,能计算出形成交联结构的导电性粒子吸附层的重量增加率。
根据以上说明的本发明的导电膜的制造方法(1)的各步骤能制造导电膜。
根据导电膜的制造方法(1)得到的导电膜由于在基材上直接结合接枝聚合物,在该接枝聚合物具有的相互作用性基团上,导电性粒子以静电高密度地均匀吸附,从而具有导电性粒子吸附层。并且,本发明中,因为不使用粘合剂,但在接枝聚合物具有的相互作用性基团上导电性粒子形成以单层状态或多层状态吸附的层,能发现高的导电性。进而,在导电性粒子吸附层中形成交联结构,导电性粒子在导电性粒子吸附层中牢固地固定化,不会由于导电膜使用的环境等引起导电性粒子的脱离,导电性的耐久性优良。
并且,吸附导电性粒子的导电性粒子吸附层可以在任意的基材表面上比较容易地处理来形成,进而因为发现优良导电性的导电性粒子吸附层的导电性粒子的保持性也良好,如上所述,可以适合显示元件和太阳能电池等多种用途,例如用于红外线截止材料、电磁波防止材料、电机配线的制造中。
3.导电膜的制造方法(2)
本发明的导电膜的制造方法(2)的特征在于具有在基材上直接结合具有和无电解电镀催化剂或其前体相互作用的官能团(相互作用性基团)和交联性基团的接枝聚合物的步骤(下面称为“接枝聚合物生成步骤”)和在该接枝聚合物上提供无电解电镀的催化剂或其前体,在与接枝聚合物具有的无电解电镀催化剂或其前体相互作用的官能团上吸附无电解电镀催化剂或其前体,形成无电解电镀催化剂层的步骤(下面称为“无电解电镀催化剂层形成步骤”。)、通过向该无电解电镀催化剂层提供能量,在该无电解电镀催化剂层中形成交联结构的步骤(下面称为“交联结构形成步骤”)、进行无电解电镀的步骤(下面称为“无电解电镀步骤”。)。
本发明中,进行上述无电解电镀的步骤结束后,进而具有进行电镀的步骤是优选形态。
并且,本发明的导电膜的特征是带有基材和在该基材上附着由直接结合的接枝聚合物上无电解电镀析出的金属的层,并且该接枝聚合物上附着的由无电解电镀析出金属的层被交联。
如上所述,本发明的特征在于在基材上直接结合的接枝聚合物具有的相互作用性基团上吸附无电解电镀催化剂或其前体,设置无电解电镀催化剂层后,使接枝聚合物中存在的交联性基团反应,在无电解电镀催化剂层中形成交联结构。
本发明的作用还不明确,现进行如下推测。
本发明中,在无电解电镀催化剂层中形成交联结构,在接枝聚合物的相互作用性基团上吸附或浸渍的无电解电镀催化剂或其前体,进而内含在交联结构中,物理地固定化。根据本发明获得的导电膜(本发明的导电膜)因为能对上述无电解电镀催化剂含有层进行无电解电镀来获得,能发挥高的导电性和粘附性,析出的金属(导电性物质)能牢固地保持在交联结构中,即使在高湿度等条件下放置时,也不会从接枝聚合物上脱离,认为其保持性不会受损。
下面依次说明本发明的各个步骤。
<接枝聚合物的生成步骤>
本发明中,首先在接枝聚合物的生成步骤中,在基材上直接结合接枝聚合物。
(表面接枝聚合法)
本发明的导电膜的制造方法(2)中的接枝聚合物优选由表面接枝聚合法生成的产品。
导电膜的制造方法(2)中表面接枝聚合法和表面功能性部件的制造方法中的表面接枝聚合法一样。
—具有相互作用性基团的单体—
接枝聚合物具有的相互作用性基团是对于接枝聚合物上吸附的无电解电镀催化剂或其前体具有相互作用性的官能团。
本发明中,相互作用性基团是吸附无电解电镀催化剂或其前体的官能团,但是在没有吸附无电解电镀催化剂或其前体时,也可以起具有交联反应中使用的结构的官能团的功能。
作为导电膜的制造方法(2)中的相互作用性基团,优选极性基团,更优选离子性基团。因而,作为本发明中具有相互作用性基团的单体,适合使用具有离子性基团的单体(离子性单体)。
作为上述离子性单体能列举有铵、鏻等带正电的单体、或具有磺酸基团、羧基、磷酸基团、膦酸基等带负电的或能解离出负电荷的酸性基团的单体等。
作为导电膜的制造方法(2)中适合使用的形成离子性基团的离子性单体,如上所述,能列举有铵、鏻等带正电荷的单体或具有磺酸基团、羧基、磷酸基团、膦酸基等带负电的或能解离出负电荷的酸性基团的单体。
作为导电膜的制造方法(2)中特别有用的离子性单体的具体例子能列举有下面的单体。例如能使用(甲基)丙烯酸或其碱金属盐和胺盐、衣康酸或其碱金属盐和胺盐、烯丙基胺或其卤化氢酸盐、3-乙烯基丙酸或其碱金属盐和胺盐、乙烯基磺酸或其碱金属盐和胺盐、苯乙烯磺酸或其碱金属盐和胺盐、2-硫代乙烯(甲基)丙烯酸酯、3-硫代丙烯(甲基)丙烯酸酯或其碱金属盐和胺盐、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸或其碱金属盐和胺盐、酸磷酸氧代聚环氧乙烷二醇单(甲基)丙烯酸酯或其盐、2-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯或其卤化氢酸盐、3-三甲基铵丙基(甲基)丙烯酸酯、3-三甲基铵丙基(甲基)丙烯酰胺、N,N,N-三甲基-N-(2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基)铵氯化物等。
并且,导电膜的制造方法(2)中,2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、N-单羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N-二羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基乙酰胺、聚环氧乙烷二醇单(甲基)丙烯酸酯等极性单体也是有用的。
作为导电膜的制造方法(2)中具有相互作用性基团的单体特别优选丙烯酸等具有阴离子性官能团的单体(阴离子性单体)。
—具有交联性基团的单体—
接枝聚合物具有的交联性基团是能与相互作用性基团,或接枝聚合物中包含的其他官能团反应,形成共价键的反应性基团,例如能列举有羟基、羟甲基、缩水甘油基、异氰酸酯基、氨基等官能团。
作为导电膜的制造方法(2)中使用的具有交联性基团的单体(即反应性单体),能从公知的物质中适宜选择来使用。
作为具有交联性基团的单体的具体例子,能列举有例如2-羟基乙基丙烯酸酯、3-羟基丁基丙烯酸酯、2-羟基丙基丙烯酸酯、3-羟基丙基丙烯酸酯、2-羟基乙基甲基丙烯酸酯、3-羟基丁基甲基丙烯酸酯、2-羟基丁基甲基丙烯酸酯、4-羟基丁基甲基丙烯酸酯等具有羟基的单体;N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺、羟甲基硬脂酰胺等具有羟甲基的单体;缩水甘油基丙烯酸酯、缩水甘油基甲基丙烯酸酯等具有缩水甘油基的单体;2-异氰酸酯乙基甲基丙烯酸酯(例如商品名为カレンズMOI,昭和电工)等具有异氰酸酯基的单体;2-氨基乙基丙烯酸酯、2-氨基乙基甲基丙烯酸酯等具有氨基的单体等。
(基材)
作为导电膜的制造方法(2)中使用的基材能与导电膜的制造方法(1)中说明的内容一样来适用。
—基材表面或中间层—
在导电膜制造方法(2)中的基材是具有接枝聚合物能化学直接结合的表面的基材。导电膜的制造方法(2)中,可以是基材的表面本身具有这样的特性,也可以在基材表面上设置具有这样特性的中间层。作为中间层,可以和表面功能性部件的制造方法中说明的内容同样来适用。
—发现聚合引发能的层—
导电膜的制造方法(2)中,作为在基材表面提供能量能发现聚合引发能的化合物,添加聚合性化合物和聚合引发剂,形成作为中间层或基材表面的能发现聚合引发能的层,这从接枝聚合时能有效地产生活性点考虑是优选的。作为发现聚合引发能的层,与表面功能性部件的制造方法中说明的内容一样来适用。
如上所述,在基材上结合接枝聚合物,然后进行无电解电镀催化剂含有层的形成步骤。
<无电解电镀催化剂含有层的形成步骤>
无电解电镀催化剂含有层的形成步骤中,通过上述接枝聚合物生成步骤,在结合到基材上的接枝聚合物的相互作用性基团上提供无电解电镀催化剂或其前体,形成无电解电镀催化剂层。
—无电解电镀催化剂—
本步骤中适用的无电解电镀催化剂主要是0价金属,能列举有Pd、Ag、Cu、Ni、Al、Fe、Co等。本发明中,Pd、Ag其操作性良好,催化能高,因此特别优选。作为将0价金属固定在接枝聚合物上的方法,例如能使用在接枝聚合物上提供金属胶体的方法,该金属胶体通过和接枝聚合物中的相互作用性基团相互作用来调节带电。一般的,金属胶体可以通过在带电荷的表面活性剂或带电的保护剂存在的溶液中还原金属离子来制造。金属胶体的带电可以通过这里使用的表面活性剂或保护剂来调节,这样调节了带电的金属胶体与接枝聚合物具有的相互作用性基团相互作用,可以在接枝聚合物上吸附金属胶体(无电解电镀催化剂)。
—无电解电镀催化剂前体—
本步骤中使用的无电解电镀催化剂前体只要是通过化学反应能制成无电解电镀催化剂的物质,可以没有特别限制地使用。主要是使用在上述无电解电镀催化剂中使用的0价金属的金属离子。无电解电镀催化剂前体即金属离子是通过还原反应获得无电解电镀催化剂0价金属。无电解电镀催化剂前体金属离子可以在提供到基材上后、浸渍到无电解电镀浴前分别通过还原反应转变成0价金属,制得无电解电镀催化剂,也可以将无电解电镀催化剂前体原样浸渍到无电解电镀浴中,通过在无电解电镀浴中的还原剂转变成金属(无电解电镀催化剂)。
实际上,无电解电镀前体即金属离子是以金属盐的状态提供到接枝聚合物上的。作为使用的金属盐只要是溶解在合适的溶剂中能解离金属离子和碱(阴离子)的物质,就没有特别限制,能列举有M(NO3)n、MCln、M2/n(SO4)、M3/n(PO4)(M是表示n价金属原子)等。作为金属离子,能适用解离出上述金属盐的化合物。具体例子有例如Ag离子、Cu离子、Al离子、Ni离子、Co离子、Fe离子、Pd离子,从催化能考虑优选Ag离子、Pd离子。
作为在接枝图案上提供无电解电镀催化剂即金属胶体或无电解电镀前体即金属盐的方法,可以是在适当的分散媒介中分散金属胶体、或用适当的溶剂溶解金属盐,制备包含解离的金属离子的溶液,在接枝聚合物结合的基材的表面上涂布该溶液,或者在该溶液中浸渍结合了接枝聚合物的基材。可以通过接触含有金属离子的溶液,在接枝聚合物具有的相互作用性基团上利用离子—离子的相互作用或者偶极子—离子相互作用的金属离子,或者在包含接枝聚合物的层中浸渍金属离子。从能充分地进行这样的吸附或浸渍的观点考虑,接触的溶液中金属离子浓度或金属盐浓度优选在0.01~50重量%的范围,更优选在0.1~30重量%的范围。并且,接触时间优选1分钟~24小时左右,更优选为5分钟~1小时左右。
这样,在直接结合到基材上的接枝聚合物具有的相互作用性基团上吸附或浸渍无电解电镀催化剂或其前体,能获得无电解电镀催化剂含有层。
无电解电镀催化剂层的膜厚可以根据目的来选择,但是从耐缺陷(膜强度)和透明性等观点考虑,一般优选为0.001μm~10μm的范围,更优选为0.01μm~5μm的范围,最优选为0.1μm~2μm的范围。
<交联结构形成步骤>
交联结构形成步骤中,通过在由上述无电解电镀催化剂层形成步骤中形成的无电解电镀催化剂层上提供能量,在该无电解电镀催化剂层中形成交联结构。
另外,交联结构形成步骤从有效的观点考虑,通常可以在无电解电镀催化剂层形成步骤结束后、后述的无电解电镀步骤之前进行,但是也可以在无电解电镀步骤后进行。
交联结构形成中,可以是(1)不吸附无电解电镀催化剂的相互作用性基团用于交联结构形成中的形态,也可以是(2)相互作用性基团是只吸附无电解电镀催化剂或其前体,不用于交联结构形成中的形态。
上述(1)和(2)的交联结构形成中,接枝聚合物的例子和生成交联反应的方法及其优选形态中表面功能性部件的制造方法的交联结构形成步骤中说明的内容一样。
由本步骤形成的交联结构根据接枝聚合物之间的交联率(接枝聚合物/接枝聚合物之间生成了几个交联)和交联点间的距离来确定。并且,根据该交联的程度来影响无电解电镀的容易程度、粘合力的大小。
导电膜的制造方法(2)中,交联的程度可以从不提供无电解电镀催化剂等的状态下进行加热等来交联,该交联膜对溶剂的膨润程度来估计。此时,作为溶剂选择对交联膜最有亲合力的溶剂。例如在丙烯酸、丙烯酰胺等对水亲合性高的单体制得的接枝聚合物时,选择水、甲醇、乙腈等溶剂。作为能充分发挥本发明效果的优选的膨润度,重量分数为0.1~100%,优选在1.0~10%范围。
<无电解电镀步骤>
本步骤是在无电解电镀催化剂层(含有无电解电镀催化剂或其前体的层)上进行无电解电镀,可以在无电解电镀催化剂层中高密度地析出金属,析出的金属通过接枝聚合物具有的交联结构而牢固保持。
—无电解电镀—
无电解电镀是指使用作为电镀液的溶解析出金属离子的溶液,通过化学反应析出金属的操作。
本步骤中的无电解电镀例如在无电解电镀催化剂层含有无电解电镀催化剂时,通过水洗形成该层的基材,除去残留的无电解电镀催化剂(金属)后,在无电解电镀浴中浸渍。作为使用的无电解电镀浴可以使用一般公知的无电解电镀浴。
并且,无电解电镀催化剂层含有无电解电镀催化剂前体,在无电解电镀催化剂前体吸附或浸渍在接枝聚合物中的状态下浸渍在无电解电镀浴中时,水洗基材,除去残余的前体(金属盐等)后,浸渍到无电解电镀浴中。此时,在无电解电镀浴中,进行前体的还原和接下来的无电解电镀。作为这里使用的无电解电镀浴,可以使用和上述一样的一般公知的无电解电镀浴。
作为一般的无电解电镀浴的组成主要含有1.电镀用金属离子,2.还原剂,3.提高金属离子稳定性的添加剂(稳定剂)。该电镀浴中除了上述成分以外,还可以含有电镀浴的稳定剂等公知的添加物。
作为无电解电镀浴中使用的金属种类,公知的有铜、锡、铅、镍、金、钯、铑,其中从导电性考虑特别优选铜、金。
并且,有与上述金属最合适的还原剂、添加物。例如,铜的无电解电镀浴含有作为铜盐的Cu(SO4)2、还原剂HCOH,作为添加剂铜离子的稳定剂EDTA和罗谢尔盐等螯合剂。并且,在CoNiP的无电解电镀中使用的电镀浴含有金属盐硫酸钴、硫酸镍,作为还原剂的次磷酸钠,作为配合剂的丙二酸钠、苹果酸钠、琥珀酸钠。并且,钯的无电解电镀浴含有作为金属离子的(Pd(NH3)4)Cl2,作为还原剂的NH3、H2NNH2,作为稳定剂的EDTA。这些电镀浴中,也可以加入上述成分以外的成分。
这样形成的导电膜的膜厚可以通过电镀浴的金属盐或金属离子浓度、在电镀浴中浸渍时间或电镀浴的温度等来控制,但是从导电性考虑优选为0.5μm以上,更优选为3μm以上。并且,作为在电镀浴中的浸渍时间,优选为1分钟~3小时左右,更优选为1分钟~1小时左右。
如上获得的导电膜根据SEM的断面观察,在表面接枝膜中满满地分散着无电解电镀催化剂和电镀金属的微粒子,进而确认其上析出了较大的粒子。界面上因为接枝聚合物和微粒子混杂,基材(有机成分)和无机物(无电解电镀催化剂或电镀金属)的界面凹凸差在100nm以下是粘合性良好。
<电镀步骤>
本发明中,可以在进行上述无电解电镀步骤后,具有进行电镀的步骤(电镀步骤)。
本步骤是在上述无电解电镀后,将该步骤形成的导电膜作为电极,再进行电镀。由此以与基材粘合性优良的导电膜为基础,可以容易地形成具有任意新的厚度的导电膜。通过添加该步骤,可以根据目的形成需要厚度的金属膜。本发明的导电膜适合要求高导电性的各种用途中。
作为电镀的方法,可以使用目前公知的方法。另外,作为本步骤中电镀使用的金属能列举有铜、铬、铅、镍、金、银、锡、锌等,从导电性考虑优选铜、金、银,更优选铜。
对于由电镀获得的导电膜的膜厚,根据根据用途不同,由调整电镀浴中含有的金属浓度、浸渍时间或电流密度等来控制。另外,一般在电配线等中使用时膜厚从导电性考虑优选为0.3μm以上,更优选为3μm以上。
根据以上说明的本发明的制造方法的各步骤能制造导电膜。
本发明的导电膜的特征在于是由上述本发明的导电膜制造方法(2)来获得的,具有基材和在直接结合到该基材上的接枝聚合物上由无电解电镀析出的金属附着的层,且在该接枝聚合物上附着的由无电解电镀析出的金属层交联。
本发明的导电膜通过在基材上直接结合接枝聚合物,由无电解电镀析出的金属以静电高密度地均匀吸附在该接枝聚合物上。并且,导电膜不使用粘合剂,但是在接枝聚合物上由无电解电镀析出的金属形成以单层状态或多层状态析出的层。因此,由本发明得到的导电膜可以发现高的导电性和粘合性。
进而,在无电解电镀催化剂层中形成交联结构,因为在该层中含有的无电解电镀催化剂等能牢固地固定在无电解电镀催化剂层中,通过随后进行的无电解电镀析出的金属通过交联结构能牢固地保持,即使在高湿度等环境下放置时,也不会损害金属部分的保持持久性。
本发明的导电膜的特征在于可以以比较简单地处理形成于任意基材表面上,进而,因为导电膜包含的导电性物质(金属)的保持性好,能适用于FPC基板、TAB带、半导体封装、刚性基板电路、电磁波屏蔽、导电性塑料、导电性衬垫等多种用途。
实施例
下面列举实施例来具体说明本发明,但是本发明不限于此。
实施例1
本实施例是用下述方法制造本发明的表面功能性部件红外线截止滤光片。
1.接枝聚合物的生成步骤
作为基材使用膜厚为188μm的二轴拉伸聚对苯二酸乙二酯薄膜(A4100,东洋纺有限公司制造),作为辉光处理使用平版磁控管溅射装置(芝浦エレテツク制造的CFS-10-EP70),在下述条件下进行氧气辉光处理。
—氧气辉光处理条件—
初期真空:1.2×10-3Pa
氧气压力:0.9Pa
RF辉光:1.5kW,处理时间60秒
—接枝聚合物的生成—
接着,在甲基丙烯酸/甲基丙烯酸缩水甘油酯(80/20摩尔比)的5wt%水溶液中浸渍辉光处理后的薄膜,在氮气氛围气下70℃加热7小时。加热后取出基材,用蒸馏水浸渍一夜。然后,再用流水流洗剩下的聚合物。如上所述,得到在基材表面上接枝了丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物的聚合物化基材。作为基材A。
2.功能性物质吸附层形成步骤
本实施例中,作为功能性物质使用红外线吸收剂。作为红外线吸收剂,使用在溶液中具有正电荷的下述结构的花青色素(在甲醇中的最大吸收波长为813nm)。
—对基材A涂布红外线吸收剂溶液—
在0.05g下述花青色素和5g甲醇制得的溶液中浸渍上述获得的基材A20分钟。然后用流水充分清洗表面,除去残留的红外线吸收剂溶液,在基材A的表面上形成红外线吸收层(功能性物质吸附层)。
[化学式6]
花青染料A
3.交联结构的形成步骤
使用热板(型号:T2B,Banstead公司制造)对形成红外线吸收层的基材A在140℃下加热5分钟,交联接枝聚合物具有的羧基和缩水甘油基。
如上所述,得到实施例1的表面功能性部件红外线截止滤光片。将其作为红外线截止滤光片(1-1)。
比较例1
在实施例1的接枝聚合物生成步骤的接枝聚合物生成中,代替在基材表面结合由甲基丙烯酸/甲基丙烯酸缩水甘油酯(80/20摩尔比)制得的接枝聚合物,通过下述方法在基材表面上结合由丙烯酸制得的接枝聚合物,进而进行交联结构形成步骤,此外和实施例1一样得到比较例1的表面功能性部件红外线截止滤光片。将其作为红外线截止滤光片(1-2)。
—接枝聚合物的合成—
在氮气吹泡的丙烯酸水溶液(10wt%)中70℃下浸渍和实施例1一样获得的辉光处理的薄膜7小时。浸渍后的薄膜用水清洗8小时,得到在基材表面上接枝丙烯酸的聚合物化基材。
<评价1-1>
下面进行功能性基材的保持性的评价。
在饱和食盐水中浸渍10分钟得到的红外线截止滤光片(1-1)和(1-2),通过比较浸渍前后的红外线透过率(%),评价功能性物质的保持性。结果示于下述表1中。
<评价1-2>
作为耐久性评价进行摩擦试验。
使用水润湿的棉花(BEMCOT,旭化成工业公司制造)用手来回摩擦得到的红外线截止滤光片(1-1)和(1-2)的表面100次。评价是通过比较摩擦前后的红外线透过率(%)。结果示于下表1中。
<评价1-3>
通过估计重量的增加率(%)来评价交联结构的形成性。
评价是在水中浸渍1小时获得的红外线截止滤光片(1-1)和(1-2),通过比较浸渍前后的重量增加率(%)来进行的。
[表1]
红外线截止滤光片 | 功能性物质的保持性 | 耐久性 | 重量增加率(%) | ||
饱和食盐水浸渍前的红外线透过率(%) | 饱和食盐水浸渍后的红外线透过率(%) | 摩擦前的红外线透过率(%) | 摩擦后的红外线透过率(%) | ||
红外线截止滤光片(1-1) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 3 |
红外线截止滤光片(1-2) | 0.5 | 20.3 | 0.5 | 15.3 | 40 |
如表1所示,在红外线吸收层(功能性物质吸附层)中形成交联结构的实施例的红外线截止滤光片(1-1)在饱和食盐水浸渍前后的红外线透过率上没有变化,红外线吸收剂的保持性明显高。另一方面,在红外线吸收剂层没有形成交联结构的比较例的红外线截止滤光片(1-2)在饱和食盐水浸渍前和实施例具有同样的红外线透过率,在饱和食盐水浸渍后红外线透过率显著增加,红外线吸收剂层中红外线吸收剂的保持性及其持续性明显低。
并且,实施例的红外线截止滤光片(1-1)重量增加率低,能推测在红外线吸收剂层形成了充分的交联结构。
实施例2-1~2-3
本实施例是制造在玻璃基材上吸附色素的表面功能性部件。
1.接枝聚合物生成步骤
—结合了具有聚合引发能的化合物的基材的制造—
在ピランハ液(硫酸/30%过氧化氢=1/1体积比混合液)中浸渍玻璃基板(日本板硝子公司)整夜后,用纯水清洗。在氮气置换的分离烧瓶中加入0.5wt%的下述化合物A的脱水甲苯溶液中浸渍该基材,加热回流1小时。取出后依次用甲苯、丙酮、纯水清洗。得到的基材作为基材A1。
[化学式7]
—接枝聚合物的合成—
在上述获得的基板Al上滴落5ml丙烯酸/甲基丙烯酸缩水甘油酯(摩尔比90/10)的5wt%单体水溶液,盖上石英板,将5wt%单体水溶液均匀地加入基材A1和石英板之间。接着,使用曝光机(UVX-02516S1LP01),ウシオ电机公司制造)曝光5分钟。然后拿开石英板,用水清洗,得到共聚合丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯的基材。将其作为基材B。
2.功能性物质吸附步骤
将获得的基材B在5wt%的小苏打水中浸渍5分钟。取出后在亚甲基蓝的0.5wt%的水溶液中浸渍1分钟后,水洗,得到吸附了亚甲基蓝的玻璃板(基材C)。
3.交联结构的形成步骤
使用热板(型号:T2B,Banstead公司制造),在实施例2-1中在120℃下(实施例2-2为140℃,实施例2-3是160℃下)加热得到的基材C 5分钟,交联接枝聚合物具有的羧基和缩水甘油基。
如上所述,得到实施例2-1~2-3的各表面功能性部件。将其作为表面功能性部件(2-1)~(2-3)。
比较例2
在实施例2-1的制造中,不进行交联结构形成步骤(加热)以外,和实施例2-1一样,得到比较例1的表面功能性部件。将其作为表面功能性部件(2-4)。
实施例3-1~3-3
在实施例2-1~2-3的接枝聚合物生成步骤中,将丙烯酸/甲基丙烯酸缩水甘油酯的摩尔比从90/10变更到80/20以外,和实施例2-1~2-3一样,得到实施例3-1~3-3的各表面功能性部件。将其作为表面功能性部件(3-1)~(3-3)。
比较例3
在实施例3-1的制造中,不进行交联结构形成步骤(加热)以外,和实施例3-1一样,得到比较例3的表面功能性部件。将其作为表面功能性部件(3-5)。
实施例4-1~4-3
在实施例2-1~2-3的接枝聚合物生成步骤中,将丙烯酸/甲基丙烯酸缩水甘油酯的摩尔比从90/10变更到70/30以外,和实施例2-1~2-3一样,得到实施例4-1~4-3的各表面功能性部件。将其作为表面功能性部件(4-1)~(4-3)。
比较例4
在实施例4-1的制造中,不进行交联结构形成步骤(加热)以外,和实施例4-1一样,得到比较例4的表面功能性部件。将其作为表面功能性部件(4-4)。
<评价2-1>
根据交联结构形成步骤中的加热条件评价功能性物质的保持性变化(脱色)。结果示于表2中。
评价是在饱和食盐水中分别浸渍表面功能性部件(2-1)~(2-4)、(3-1)~(3-4)和(4-1)~(4-4)5分钟后,根据UV-Vis吸收谱测定色素(亚甲基蓝)在吸收波长的570nm的吸光度,根据下式计算饱和食盐水浸渍前后的色素残存率(%)。
色素残存率(%)=饱和食盐水浸渍后的吸光度/饱和食盐水浸渍前的吸光度×100
<评价2-2>
对交联结构的形成性,通过估计重量增加率(%)来评价。评价是通过在水中浸渍得到的功能性部件1小时,比较浸渍前后的重量增加率(%)。另外,本评价只对表面功能性部件(2-1)~(2-4)进行。结果示于表2中。
[表2]
AAc/GMA | 表面功能性部件 | 加热条件 | 色素残存率(%) | 重量增加率(%) | |
实施例2-1 | 90/10 | 表面功能性部件(2-1) | 120℃、5分 | 49.6 | 8 |
实施例2-2 | 90/10 | 表面功能性部件(2-2) | 140℃、5分 | 69.3 | 3 |
实施例2-3 | 90/10 | 表面功能性部件(2-3) | 160℃、5分 | 99.8 | 1 |
比较例2 | 90/10 | 表面功能性部件(2-4) | 无 | 0.9 | 45 |
实施例3-1 | 80/20 | 表面功能性部件(3-1) | 120℃、5分 | 49.5 | - |
实施例3-2 | 80/20 | 表面功能性部件(3-2) | 140℃、5分 | 81.8 | - |
实施例3-3 | 80/20 | 表面功能性部件(3-3) | 160℃、5分 | 96.2 | - |
比较例3 | 80/20 | 表面功能性部件(3-4) | 无 | 1.1 | - |
实施例4-1 | 70/30 | 表面功能性部件(4-1) | 120℃、5分 | 447.6 | - |
实施例4-2 | 70/30 | 表面功能性部件(4-2) | 140℃、5分 | 81.7 | - |
实施例4-3 | 70/30 | 表面功能性部件(4-3) | 160℃、5分 | 98.0 | - |
比较例4 | 70/30 | 表面功能性部件(4-4) | 无 | 1.3 | - |
如表2所示,实施例的各表面功能性部件任何一个和比较例的各表面功能性部件相比,色素残存率都高,通过进行交联结构形成步骤,功能性物质(色素)的保持性和其持续性明显提高。
并且对丙烯酸/甲基丙烯酸缩水甘油酯(90/10)在160℃下加热5分钟,对丙烯酸/甲基丙烯酸缩水甘油酯(80/20)或(70/30)在140℃下加热5分钟以上时,确认有80%以上的色素残留率。因此,通过在功能性物质吸附层中形成充分的交联结构,功能性物质(色素)的保持性和其持续性明显进一步地提高了。
并且,实施例的各表面功能性部件任何一个的重量增加率低,可以确认功能性物质吸附层中形成了充分的交联结构。
实施例5
在实施例2-1的接枝聚合物生成步骤中,将丙烯酸/甲基丙烯酸缩水甘油酯(摩尔比90/10)变更成丙烯酸/N-羟甲基丙烯酰胺(摩尔比80/20),生成丙烯酸和N-羟甲基丙烯酰胺的接枝聚合物,进而,在交联结构形成步骤中的加热条件改变成在130℃下加热10分钟以外,和实施例2-1一样,得到实施例5的表面功能性部件。将其作为表面功能性部件5。
得到的表面功能性部件5的评价和上述<评价2-1>一样来进行。
色素残存率确认在80%以上。
根据上述实施例1、2-1~2-3、3-1~3-3、4-1~4-3和5所示,根据本发明,能提供表面功能性部件的制造方法,该表面功能性部件具有在基材表面上牢固吸附功能性物质的、耐久性优良的功能性物质吸附层,并且功能性物质的保持性和其持续性也优良。
实施例6
1.接枝聚合物的生成步骤
使用PET(188μm,东丽公司制造)作为基材,在其表面上使用棒条18号涂布下述的光聚合性组合物,在80℃下干燥2分钟,形成膜厚为6μm的中间层。
<光聚合性组合物>
·甲基丙烯酸烯丙酯/甲基丙烯酸共聚物 2g(共聚摩尔比80/20,平均分子量10万)
·环氧乙烷改性的双酚A二丙烯酸酯 4g
·1-羟基环己基苯基酮 1.6g
·1-甲氧基-2-丙醇 16g
—接枝聚合物的生成—
接着,在中间层上滴加5ml丙烯酸/甲基丙烯酸缩水甘油酯(摩尔比:80/20)的5重量%单体水溶液,在其上加上石英板,在中间层和石英板之间均匀地插入其单体水溶液。接着,使用曝光机(UVX-02516S1LP01,ウシオ电极公司制造)曝光5分钟。如上所述,得到在基材表面上结合了由丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物获得的接枝聚合物的基材。将得到的基材作为基材A。
2.导电性粒子吸附层形成步骤
将该基材浸渍到由上获得的具有正电荷的Ag粒子分散液中,然后用流水充分清洗表面,除去残留的粒子分散液,得到吸附了导电性粒子的导电性粒子吸附层。
(Ag粒子分散液的制造)
在50ml过氯酸银的乙醇溶液(5mmol/l)中加入3g二(1,1-三甲基铵癸酰基氨基乙基)二硫化物,剧烈搅拌边缓慢滴加30ml氢化硼钠溶液(0.4mol/l),还原离子,得到季铵覆盖的银离子的分散液。用电子显微镜测定该银粒子的尺寸,平均粒径为5nm。
3.交联结构形成步骤
使用热板(型号:T2Z.Bamstead公司制造),在140℃下加热5分钟形成了导电率粒子吸附层的基材A,使接枝聚合物具有的羧基和缩水甘油基交联,在导电性粒子吸附层中形成交联结构。
如上所述,获得实施例6的导电膜。
比较例5
在实施例6的接枝聚合物生成步骤的接枝聚合物形成中,代替由丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯(80/20摩尔比)生成接枝聚合物,只由丙烯酸生成接枝聚合物,且不进行交联结构形成步骤,此外和实施例6一样获得比较例5的导电膜。
<评价>
(导电性评价)
使用LORESTA-FP(三菱化学有限公司制造),根据四探针法测定实施例6的导电膜中形成交联结构的导电性粒子吸附层的表面导电性,表示为1.1Ω/□。
并且,采用和实施例1一样的方法测定比较例5的导电性膜中导电性粒子吸附面的表面导电性,表示为1.5Ω/□。
由此,在实施例6和比较例5中明显都能形成导电性优良的导电性膜。
(耐久性评价)
将实施例6和比较例5的导电膜分别在饱和食盐水中浸渍10分钟,通过比较浸渍前后的表面导电性,评价导电性粒子的保持耐久性。这里,表面导电性的测定方法和上述导电性评价中表面导电性的测定方法一样。另外,浸渍前的表面导电性作为上述导电性的评价结果。测定结果示于下表3中。
[表3]
浸渍前的表面导电性(Ω/□) | 浸渍后的表面导电性(Ω/□) | |
实施例6 | 1.1 | 1.1 |
比较例5 | 1.5 | 100.0 |
根据上述评价结果,在导电性粒子吸附层中形成交联结构的实施例6的导电膜在饱和食盐水浸渍前后的表面导电性维持能力较高,其耐久性明显优良。
另一方面,只由丙烯酸生成接枝聚合物来形成导电性粒子吸附层,在该导电性粒子吸附层中没有形成交联结构的比较例5的导电膜在饱和食盐水浸渍前示出了和实施例6同等程度的表面导电性,但是在饱和食盐水浸渍后,表面导电性显著降低,推测产生了导电性粒子的脱离。
以上实施例6所示,根据本发明的导电膜的制造方法(1),能提供具有高的导电性、且其耐久性优良的导电性膜的制造方法。
实施例7
1.接枝聚合物的生成步骤
使用聚酰亚胺薄膜(产品名:カプトン,东レデユポン公司制造)作为基材,在其表面上使用棒18号的涂布条涂布下述的光聚合性组合物,在80℃下干燥2分钟,形成膜厚为6μm的中间层。
<光聚合性组合物>
·甲基丙烯酸烯丙酯/甲基丙烯酸共聚物 2g(共聚摩尔比80/20,平均分子量10万)
·环氧乙烷改性的双酚A二丙烯酸酯 4g
·1-羟基环己基苯基酮 1.6g
·1-甲氧基-2-丙醇 16g
—接枝聚合物的生成—
接着,在中间层上滴加5ml丙烯酸/甲基丙烯酸缩水甘油酯(摩尔比:80/20)的5重量%单体水溶液,加上石英板,在中间层和石英板之间均匀地插入5重量%的单体水溶液。接着,使用曝光机(UVX-02516S1LP01,ウシオ电极公司制造)曝光5分钟。然后取下石英板,用水清洗。如上,得到在基材表面上结合了由丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物获得的接枝聚合物的基材。
2.无电解电镀催化剂层的形成步骤
将该基材A在硝酸银(和光纯药制造)1重量%的水溶液中浸渍1小时后,用蒸馏水清洗。然后,在氢化硼钠的1重量%水溶液中浸渍1小时,在接枝膜中形成银的微粒子,形成无电解电镀催化剂层。
3.交联结构形成步骤
使用热板(型号:T2Z.Banstead公司制造),在140℃下加热5分钟形成了无电解电镀催化剂层的基材,使接枝聚合物具有的羧基和缩水甘油基交联,在无电解电镀催化剂层中形成交联结构。
4.无电解电镀步骤
在下述组成的无电解电镀浴中浸渍20分钟完成了交联结构形成步骤的基材,析出金属(铜),制作实施例7的导电膜A。
<无电解电镀浴成份>
·OPCカツハ-H T1(奥野制药公司制造) 6ml
·OPCカツハ-H T2(奥野制药公司制造) 1.2ml
·OPCカツハ-H T3(奥野制药公司制造) 10ml
·水 83ml
实施例8
将实施例7制造的导电膜A再电镀15分钟,制造实施例8的导电膜。
<电镀浴的组成>
·硫酸铜 38g
·硫酸 95g
·盐酸 1ml
·カパ-グリ-ムPCM(メルテツクス公司制造) 3mL
·水 500mL
比较例6
在实施例7的接枝聚合物的生成步骤的接枝聚合物生成中,不使用甲基丙烯酸缩水甘油酯,只由丙烯酸生成接枝聚合物以外,和实施例7一样获得比较例6的导电膜C。
比较例7
在比较例6中制造的导电膜C上再进行实施例8一样的电镀,得到比较例7的导电膜D。
<评价>
1.导电性评价
使用LORESTA-FP(三菱化学有限公司制造),根据四探针法测定上述获得的导电膜A~D的表面导电性。结果示于下表4中。
2.粘合性评价
在得到的导电膜A~D的表面上用环氧系粘合剂(アラルダイト(Araldite)环氧树脂,チバガイギ—公司制造)粘合铝板(厚0.1mm),在140℃下干燥4小时后,基于JIS C6481进行90度玻璃试验。结果示于下表4中。
3.耐湿度试验
将得到的导电膜A~D在100℃、85RH%的条件下放置7天后,使用聚酯磁带进行剥离试验,评价。评价标准如下所述。结果示于表4中。
—评价基准—
○:金属部分没有剥离
×:金属部分有剥离
[表4]
导电膜No. | 导电性(Ω/□) | 粘合性(kN/m) | 耐湿性 | |
实施例7 | 导电膜A | 1.0 | 2.0 | ○ |
实施例8 | 导电膜B | 1.5 | 2.5 | ○ |
比较例6 | 导电膜C | 0.8 | 0.5 | × |
比较例7 | 导电膜D | 1.2 | 0.6 | × |
如表4所示,在无电解电镀催化剂层中形成交联结构的实施例的导电膜A和B是导电性高,粘合性优良的导电膜,在高湿度下长期放置时没有金属部分的剥离,保持稳定性优良。由此,推测由于接枝聚合物具有交联结构,牢固地保持了由无电解电镀析出的金属。
另一方面,只由丙烯酸生成接枝聚合物,形成无电解电镀催化剂层,在该无电解电镀催化剂层中不形成交联结构的比较例6的导电膜C和D和实施例的导电膜相比,导电性和粘合性任何一个不好,特别是金属部分的保持稳定性显著降低。由此,由无电解电镀析出的金属在高湿度下会从接枝聚合物上剥离。
由以上实施例7和8所示,根据本发明的导电膜的制造方法(2),能提供一种导电膜的制造方法、由该制造方法获得的导电膜,该制造方法制得的导电膜具有高的导电性和粘合性,且导电性物质的保持性和其持续性优良。
Claims (20)
1、一种表面功能性部件的制造方法,其特征在于具有在基材上直接结合具有能和功能性物质相互作用的官能团和交联性官能团的接枝聚合物的步骤,在该接枝聚合物具有的能和功能性物质相互作用的官能团上吸附功能性物质,形成功能性物质吸附层的步骤和通过对该功能性物质吸附层提供能量,在该功能性物质吸附层中形成交联结构的步骤。
2、如权利要求1中所述的表面功能性部件的制造方法,其中与上述功能性物质相互作用的官能团是极性基团。
3、如权利要求1中所述的表面功能性部件的制造方法,其中与上述功能性物质相互作用的官能团是离子性基团。
4、如权利要求1中所述的表面功能性部件的制造方法,其中上述交联性官能团选自羟基、羟甲基、缩水甘油基、异氰酸酯基和氨基。
5、如权利要求1中所述的表面功能性部件的制造方法,其中上述功能性物质选自防反射部件用微粒子、导电性微粒子、表面抗菌性材料用微粒子、紫外线吸收部件用微粒子、光学材料用微粒子、气体阻隔薄膜用微粒子、有机发光元件用微粒子和红外线吸收部件用物质。
6、如权利要求5中所述的表面功能性部件的制造方法,其中上述功能性物质是红外线吸收部件用物质。
7、一种导电膜的制造方法,其特征在于具有在基材上直接结合具有能和导电性粒子相互作用的官能团和交联性官能团的接枝聚合物的步骤,在该接枝聚合物具有的能和导电性粒子相互作用的官能团上吸附导电性粒子,形成导电性粒子吸附层的步骤和通过对该导电性粒子吸附层提供能量,在该导电性粒子吸附层中形成交联结构的步骤。
8、如权利要求7中所述的导电膜的制造方法,其中和上述导电性粒子相互作用的官能团是极性基团。
9、如权利要求7中所述的导电膜的制造方法,其中和上述导电性粒子相互作用的官能团是离子性基团。
10、如权利要求7中所述的导电膜的制造方法,其中上述交联性官能团选自羟基、羟甲基、缩水甘油基、异氰酸酯基和氨基。
11、如权利要求7中所述的导电膜的制造方法,其中上述导电性微粒子是选自导电性金属粒子和金属氧化物粒子、具有半导体特性的金属氧化物粒子和金属化合物微粒子,以及导电性树脂微粒子的至少一种微粒子。
12、如权利要求11中所述的导电膜的制造方法,其中上述导电性微粒的粒径在0.1nm到1μm范围。
13、一种导电膜的制造方法,其特征在于具有在基材上直接结合具有能和无电解电镀催化剂或其前体相互作用的官能团和交联性官能团的接枝聚合物的步骤,在该接枝聚合物上提供无电解电镀催化剂或其前体,形成含有无电解电镀催化剂的层的步骤,以及通过对该含有无电解电镀催化剂的层上提供能量,在该无电解电镀催化剂含有层中形成交联结构的步骤,进行无电解电镀的步骤。
14、如权利要求13中所述的导电膜的制造方法,其中和上述无电解电镀催化剂或其前体相互作用的官能团是极性基团。
15、如权利要求13中所述的导电膜的制造方法,其中和上述无电解电镀催化剂或其前体相互作用的官能团是离子性基团。
16、如权利要求13中所述的导电膜的制造方法,其中上述交联性官能团选自羟基、羟甲基、缩水甘油基、异氰酸酯基和氨基。
17、如权利要求13中所述的导电膜的制造方法,其中由上述无电解电镀析出的金属选自由铜、锡、铅、镍、金和钯、铑组成的群。
18、如权利要求13中所述的导电膜的制造方法,其中在进行上述无电解电镀的步骤终止后,还有进行电镀的步骤。
19、如权利要求18中所述的导电膜的制造方法,其中上述电镀中使用的金属选自由铜、铬、铅、镍、金、银、锡和锌组成的群。
20、一种导电膜,其特征在于是由权利要求13所述的导电膜的制造方法得到的导电膜,包括基材、在该基材上直接结合的接枝聚合物上由无电解电镀析出的金属附着的层,在该接枝聚合物上由无电解电镀析出的金属附着的层被交联。
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