CN114026178A - 分散组合物、分散剂、各向异性膜及其制造方法、以及各向异性膜形成装置 - Google Patents

分散组合物、分散剂、各向异性膜及其制造方法、以及各向异性膜形成装置 Download PDF

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Abstract

分散组合物含有:被分散体、分散介质、以及聚合体[P],所述聚合体[P]为选自由聚酰胺酸、聚酰胺酸酯及聚酰亚胺所组成的群组中的至少一种,且具有源自式(1)所表示的二胺化合物[D1]的结构单元U1、与源自与所述二胺化合物[D1]不同的二胺化合物[D2]的结构单元U2。在n为0的情况下,R1~R4中的至少一个为具有离子性官能基的一价基,在n为1的情况下,R1~R8中的至少一个为具有离子性官能基的一价基。

Description

分散组合物、分散剂、各向异性膜及其制造方法、以及各向异 性膜形成装置
关联申请的相互参照
本申请基于2019年8月19日提出申请的日本专利申请编号2019-149938号,将其记载内容引用于本申请中。
技术领域
本公开涉及一种分散组合物、分散剂、各向异性膜及其制造方法、以及各向异性膜形成装置。
背景技术
纳米碳或金属纳米粒子等之类的纳米级大小的物质在电特性或机械特性、热稳定性等中具有优异的性质,作为纳米材料正在研究在各种领域的应用或实用化。这些粒子一般而言分散在分散介质中并利用其功能。为了充分地表现出粒子具有的特性,理想的是使粒子均匀地分散于分散介质中。因此,为了抑制粒子的凝聚而提高粒子的分散性,提出各种与粒子一同含有分散剂的分散组合物(例如,参照专利文献1或专利文献2)。
在专利文献1中公开一种将在侧链导入了芳基的聚环氧烷用作用以使纳米碳、金属纳米粒子、无机纤维及有机纤维分散的分散剂的分散组合物。另外,在专利文献2中公开一种使用具有苯并噁唑骨架的聚酰胺酸作为用以使碳纳米管分散的分散剂的分散组合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2016/039218号
专利文献2:日本专利特开2013-154337号公报
发明内容
发明所要解决的问题
若纳米碳或金属纳米粒子等被分散体相对于水系及有机溶媒系两种溶媒显示出良好的分散性,则可进一步扩大被分散体的用途或进一步提高功能。
将被分散体分散于分散介质中而成的分散组合物涂布于基材后,自所述涂布液中去除分散介质,由此可在基材上形成包含被分散体的膜或配线等。另外,包括包含被分散体的膜或配线等的元件例如可利用于电子设备或显示装置等各种用途。在由被分散体形成的构件的耐外力性低的情况下,有可能导致元件的性能降低。因此,对所述构件要求耐外力性高。
本公开是鉴于所述课题而成,其目的之一在于提供一种分散组合物、及用以获得所述分散组合物的分散剂,所述分散组合物在使用水系及有机溶媒系的任一分散介质的情况下,被分散体的分散性也良好,且可形成耐外力性良好的构件。
解决问题的技术手段
本发明人等人为了解决所述课题而进行努力研究,发现将通过并用具有离子性官能基的二胺与不具有离子性官能基的二胺而获得的聚酰胺酸、聚酰胺酸酯及聚酰亚胺用作高分子分散剂,由此可解决所述课题。即,根据本公开,提供以下的手段。
<1>一种分散组合物,含有:被分散体;分散介质;以及聚合体[P],为选自由聚酰胺酸、聚酰胺酸酯及聚酰亚胺所组成的群组中的至少一种,且具有源自下述式(1)所表示的二胺化合物[D1]的结构单元U1、与源自与所述二胺化合物[D1]不同的二胺化合物[D2]的结构单元U2。
[化1]
Figure BDA0003421200540000021
(式(1)中,n为0或1。在n为0的情况下,R1~R4中的至少一个为具有离子性官能基的一价基,其余分别独立地为氢原子、卤素原子或一价有机基。在n为1的情况下,R1~R8中的至少一个为具有离子性官能基的一价基,其余分别独立地为氢原子、卤素原子或一价有机基)
<2>一种分散剂,含有所述聚合体[P]。
<3>一种各向异性膜的制造方法,包括:对于含有被分散体与分散介质及显示溶致液晶性的化合物的分散组合物,在施加剪切应力的同时保持于保持体表面的步骤;以及将保持于所述保持体表面的分散组合物转印至基材上的步骤。
<4>一种各向异性膜,利用根据所述<3>所述的制造方法来获得。
<5>一种各向异性膜形成装置,包括:保持部,对于含有被分散体与分散介质及显示溶致液晶性的化合物的分散组合物,在施加剪切应力的同时保持于保持体表面;以及转印部,将保持于所述保持体表面的分散组合物转印至基材上。
发明的效果
根据本公开,可获得在将水系及有机溶媒系的任一种用作分散介质的情况下被分散体的分散性也良好的分散组合物。另外,通过使用所述分散组合物,可形成耐外力性良好的构件。
附图说明
图1是表示印刷方式的剪切涂布装置的一例的概略构成图。
图2是表示分配器方式的剪切涂布装置的一例的概略构成图。
具体实施方式
《第一实施方式》
本公开的分散组合物含有(A)被分散体、(B)分散介质、及(C)分散剂。以下,对本公开的分散组合物中所含的各成分、及视需要任意调配的其他成分进行说明。
再者,本说明书中所谓“烃基”,为包含链状烃基、脂环式烃基及芳香族烃基的含义。所谓“链状烃基”,是指在主链不含环状结构而仅包括链状结构的直链状烃基及分支状烃基。其中,可为饱和也可为不饱和。所谓“脂环式烃基”,是指仅包含脂环式烃的结构作为环结构,而不包含芳香环结构的烃基。其中,无需仅包括脂环式烃的结构,也包含在其一部分中具有链状结构的结构。所谓“芳香族烃基”,是指包含芳香环结构作为环结构的烃基。其中,无需仅包括芳香环结构,也可在其一部分中包含链状结构或脂环式烃的结构。所谓“有机基”是指具有烃基的基,也可在结构中包含杂原子。
<(A)被分散体>
被分散体并无特别限定,可使用选自由无机物粒子及有机物粒子所组成的群组中的至少一种。另外,关于被分散体的形状也无特别限定,例如可列举:球状、棒状、纤维状、平板状、圆板状等。被分散体的一次粒径优选为10μm以下,更优选为1μm以下,进而优选为200nm以下。另外,被分散体的一次粒径优选为1nm以上,更优选为2nm以上,进而优选为5nm以上。再者,此处所谓的“被分散体的一次粒径”是通过利用激光衍射-散射法测定d50值而求出的值。
作为本公开的分散组合物所含有的无机物粒子,例如可列举:碳、金属粒子、类金属(metalloid)粒子、二氧化硅、无机盐、量子点等。作为这些的具体例,作为碳,例如可列举:碳黑、碳纤维、碳纳米管、石墨、富勒烯、碳纳米角(carbon nanohorn)等;作为金属粒子,例如可列举:金属单体、金属氧化物、金属碳化物、金属氮化物等;作为类金属粒子,例如可列举:类金属氧化物、类金属碳化物、类金属氮化物等;作为二氧化硅,例如可列举:湿式二氧化硅(含水硅酸)、干式二氧化硅(硅酸酐)、胶体二氧化硅、沉淀二氧化硅、硅酸钙、硅酸铝、实施了表面修饰处理的改性二氧化硅等;作为无机盐,例如可列举:硫酸盐(硫酸钙、硫酸钡等)、碳酸盐(碳酸钙、碳酸镁、碳酸钡等)、磷酸盐(磷酸钙等)等;作为量子点,例如可列举:钙钛矿量子点、碳系量子点、硫化铅量子点等。
再者,碳纤维包含碳纳米纤维。碳纳米管包含单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、及多壁碳纳米管。另外,碳纳米管可仅包含碳,也可为结构的一部分经其他元素取代或化学修饰而成者,抑或可为与金属(例如,金、银、铜、铝、镍、钴、钛、铂等)的复合体。
关于金属粒子,更详细而言,可列举包含金、银、铜、锌、铝、锡、镍、钯、铂、钴、铁、锰、铬、钼、钛、锆、铪、钇、铈等金属元素的粒子。作为这些的具体例,可列举:包含所述金属元素的金属单体;氧化铜、氧化铝、氧化锌、氧化铁、氧化钛、钛酸钡、氧化铋、氧化铈、氧化铬、氧化钴、氧化铟、氧化铟锡、氧化锆、氧化钇、氧化锡、氧化铟-氧化镓-氧化锌、氧化铟-氧化锌、氧化铟锡等金属氧化物;碳化钛等金属碳化物;氮化钛、氮氧化钛(钛黑)、氮化铝等金属氮化物等。作为金属粒子,可单独使用一种或组合两种以上而使用。
作为类金属粒子,可列举包含硼、硅等类金属元素的粒子。作为这些的具体例,可列举:包含所述类金属元素的类金属单体;二氧化硅等金属氧化物;碳化硼、碳化硅等金属碳化物;氮化硼、氮化硅等金属氮化物等。作为类金属粒子,可单独使用一种或组合两种以上而使用。在本公开的分散组合物中的一个实施方式中,可优选地使用选自由金属粒子及类金属粒子所组成的群组中的至少一种作为被分散体。
作为有机物粒子,例如可列举:有机颜料、二色性色素、色素缔合体、蛋白质、核酸、病毒等。作为这些的具体例,作为有机颜料,例如可列举:蒽醌颜料、单偶氮颜料、重氮颜料、苯并咪唑酮颜料、喹吖啶酮颜料、喹酞酮颜料、二噁嗪颜料、酞菁颜料、黄士酮(flavanthrone)颜料、靛蒽醌(indanthrone)颜料、吲哚酮颜料、硫靛颜料、金属络合物颜料、紫环酮颜料、苝颜料等;作为二色性色素,例如可列举:双偶氮(disazo)化合物、三偶氮化合物、四偶氮化合物、蒽醌化合物、二噁嗪化合物等;作为色素缔合体,可列举:卟啉色素或花青色素、吡咯并吡咯色素、并苯色素、方酸菁色素等J缔合体、噁唑黄色素、噻唑橙色素、花青色素、偶氮色素等H缔合体等。
作为被分散体,可优选地使用所述中的无机物粒子,可特别优选地使用碳纳米管(carbon nanotube,CNT)及金属粒子。
另外,作为被分散体,可优选地使用选自由棒状纳米结构体及棒状分子所组成的群组中的至少一种。作为棒状分子,例如可列举二色性色素等,作为棒状纳米结构体,例如可列举:色素缔合体、量子点、金属纳米棒、碳纳米管、蛋白质、核酸、病毒等。在被分散体为选自由棒状纳米结构体及棒状分子所组成的群组中的至少一种的情况下,作为所述被分散体,可优选地使用无机物粒子,可特别优选地使用碳纳米管及金属纳米棒。
分散组合物中的被分散体的含有比例可根据被分散体的种类适宜设定。相对于分散组合物的总量,被分散体的含有比例优选为0.01质量%以上,更优选为0.02质量%以上,进而优选为0.03质量%以上。另外,相对于分散组合物的总量,被分散体的含有比例优选为50质量%以下,更优选为40质量%以下,进而优选为30质量%以下。再者,作为被分散体,可单独使用所述中的一种或组合两种以上而使用。
具体而言,在被分散体为金属粒子或类金属粒子的情况下,相对于分散组合物的总量,分散组合物中的被分散体的含有比例优选为0.05质量%以上,更优选为0.1质量%以上,进而优选为0.5质量%以上。另外,相对于分散组合物的总量,被分散体的含有比例优选为50质量%以下,更优选为40质量%以下,进而优选为30质量%以下。
在被分散体为碳纳米管的情况下,相对于分散组合物的总量,分散组合物中的被分散体的含有比例优选为0.01质量%以上,更优选为0.02质量%以上,进而优选为0.03质量%以上。另外,相对于分散组合物的总量,被分散体的含有比例优选为30质量%以下,更优选为25质量%以下,进而优选为20质量%以下。
<(B)分散介质>
本公开的分散组合物为(A)被分散体分散于(B)分散介质中而成的组合物。分散介质为液状,可列举:水、有机溶媒、及水与有机溶媒的混合溶剂。用作(B)分散介质的有机溶媒并无特别限定,例如可列举:醇系溶剂、酮系溶剂、醚系溶剂、酯系溶剂、非质子性极性溶媒、卤化烃系溶剂、烃系溶剂等。
作为这些的具体例,作为醇系溶剂,例如可列举:甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、1-戊醇、3-甲基-1-丁醇、1-己醇、2-己醇、庚醇、环己醇、甲基环己醇、二丙酮醇、丙烷-1,2-二醇、乙二醇等;
作为酮系溶剂,例如可列举:环丁酮、环戊酮、环己酮、环庚酮、丙酮、甲基乙基酮、甲基正丙基酮、甲基正丁基酮、二乙基酮、二正丁基酮、甲基异丁基酮、甲基正戊基酮、乙基正丁基酮、甲基正己基酮、二异丁基酮、三甲基壬酮等;
作为醚系溶剂,例如可列举:丙二醇单甲醚(propyleneglycol monomethylether,PGME)、二乙二醇二乙醚(diethyleneglycol diethyl ether,DEDG)、二乙二醇乙基甲醚、3-甲氧基-1-丁醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇正丙醚、乙二醇异丙醚、乙二醇正丁醚(丁基溶纤剂)、1-丁氧基-2-丙醇、乙二醇二甲醚、乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇二甲醚、二丙二醇单甲醚等多元醇的部分醚;二乙二醇单甲醚乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯(propyleneglycol monomethyl ether acetate,PGMEA)、丙二醇单乙醚乙酸酯等多元醇的部分酯;四氢呋喃等环状醚等;
作为酯系溶剂,例如可列举:乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、乙酸仲丁酯、乙酸叔丁酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等;
作为非质子性极性溶媒,例如可列举:N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、1,3-二甲基-1-咪唑烷酮、γ-丁内酯、γ-丁内酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、3-甲氧基-N,N-二甲基丙酰胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙酰胺、N,N,2-三甲基丙酰胺、乙腈、二甲基亚砜等;
作为卤化烃系溶剂,例如可列举:二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,4-二氯丁烷、三氯乙烷等;
作为烃系溶剂,例如可列举:己烷、庚烷、辛烷、苯、甲苯、二甲苯等。再者,这些有机溶媒可单独使用一种或组合两种以上而使用。
(B)分散介质可为有机溶媒系,也可为水系。就低环境负荷等理由而言,可优选地使用水系。在使用水系分散介质的情况下,相对于分散组合物所含有的(B)分散介质的总量,水的使用比例优选为50质量%以上,更优选为75质量%以上,特别优选为90质量%以上。
在使用水与有机溶媒的混合溶剂作为分散介质的情况下,所使用的有机溶媒只要为可溶解于水中的有机溶媒,则并无特别限定,优选为较水而言沸点更低的有机溶媒,更优选为选自由甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丙酮及四氢呋喃所组成的群组中的至少一种。在(B)分散介质为水与有机溶媒的混合溶剂的情况下,相对于水与有机溶媒的混合溶剂的总量,分散组合物中的有机溶媒的含有比例优选为50质量%以下,更优选为25质量%以下,进而优选为10质量%以下。
<(C)分散剂>
[聚合体[P]]
本公开的分散组合物含有聚合体[P]作为分散剂。聚合体[P]为选自由聚酰胺酸、聚酰胺酸酯及聚酰亚胺所组成的群组中的至少一种,且为具有源自下述式(1)所表示的二胺化合物[D1]的结构单元U1、与源自与二胺化合物[D1]不同的二胺化合物[D2]的结构单元U2的聚合体。
[化2]
Figure BDA0003421200540000051
(式(1)中,n为0或1。在n为0的情况下,R1~R4中的至少一个为具有离子性官能基的一价基,其余分别独立地为氢原子、卤素原子或一价有机基。在n为1的情况下,R1~R8中的至少一个为具有离子性官能基的一价基,其余分别独立地为氢原子、卤素原子或一价有机基)
(结构单元U1)
结构单元U1为自二胺化合物[D1]所具有的两个一级氨基的各个去除一个氢原子而得的结构单元。关于所述式(1)中的R1~R8,具有离子性官能基的一价基可由“*-L1-X1”(其中,L1为单键或二价连结基,X1为离子性官能基。“*”表示与苯环键结的结合键)表示。此处,在L1为二价连结基的情况下,作为L1的具体例,可列举:碳数1~5的烷二基、所述烷二基的碳-碳键间包含-O-的基、-O-R13-**(其中,R13为二价烃基,“**”表示与X1键结的结合键)等。R13优选为碳数1~5的烷二基。
离子性官能基是在水中形成阳离子或阴离子的官能基。离子性官能基并无特别限定,就可进一步提高聚合体[P]对于包含水的溶剂的溶解性的方面而言,优选为磺酸基、膦酸基、羧酸基、铵基、吡啶鎓基、咪唑鎓基或胍鎓基、或者这些的盐。另外,离子性官能基可为酸性官能基及碱性官能基中的任一种,但优选为酸性官能基。作为离子性官能基,这些中优选为磺酸基、膦酸基或羧酸基、或者这些的盐,特别优选为磺酸基或其盐。
在离子性官能基为酸性官能基或碱性官能基的盐的情况下,作为酸性官能基(磺酸基、膦酸基、羧酸基等)的抗衡离子,例如可列举:Li+、Na+、K+、Cs+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Zn2 +、Pb2+、Al3+、La3+、Ce3+、Y3+、Yb3+、Gd3+、NH4-tQt +(其中,Q表示碳数1~20的烃基,t表示0~4的整数。在t为2~4的情况下,多个Q为相同的基或不同的基。以下相同)等。另外,作为碱性官能基(铵基、吡啶鎓基、咪唑鎓基、胍鎓基等)的抗衡离子,例如可列举:Cl-、Br-、I-、R14COO-(其中,R14表示碳数1~20的烃基)等。在离子性官能基为羧酸基的情况下,羧酸的酸解离常数低,在酸性条件下质子难以解离而离子性降低,因此优选为与强碱形成盐。
在具有离子性官能基的一价基中,L1可根据离子性官能基的种类适宜选择。例如在离子性官能基为磺酸基、膦酸基或羧酸基、或者这些的盐的情况下,L1优选为单键。另外,在离子性官能基为铵基、吡啶鎓基、咪唑鎓基或胍鎓基、或者这些的盐的情况下,L1优选为二价连结基,更优选为碳数1~3的烷二基。
所述式(1)中的离子性官能基的个数并无特别限定。所述式(1)中的离子性官能基的个数(即,在n=0的情况下,R1~R4中具有离子性官能基的一价基的数量,在n=1的情况下,R1~R8中具有离子性官能基的一价基的数量)优选为一个~四个,更优选为一个或两个。
在R1~R8中,一价有机基优选为烃基,更优选为碳数1~5的烷基。卤素原子可列举:氟原子、氯原子、硼原子、碘原子等。
作为二胺化合物[D1]的具体例,可列举下述式(d-1)~式(d-16)分别所表示的化合物等。
[化3]
Figure BDA0003421200540000071
[化4]
Figure BDA0003421200540000072
就可充分地确保被分散体的分散性(特别是在水系分散介质中的分散性)的方面而言,相对于聚合体[P]所具有的源自二胺化合物的结构单元的总量,聚合体[P]中的结构单元U1的含有比例优选为5摩尔%以上,更优选为10摩尔%以上,进而优选为20摩尔%以上,特别优选为50摩尔%以上。另外,就可使被分散体的分散性(特别是在有机溶媒系分散介质中的分散性)更良好的方面、以及使用CNT作为被分散体的情况下可充分降低CNT膜的体积电阻率的方面而言,相对于聚合体[P]所具有的源自二胺化合物的结构单元的总量,结构单元U1的含有比例优选为99.5摩尔%以下,更优选为99摩尔%以下,进而优选为98摩尔%以下,特别优选为85摩尔%以下。再者,在合成聚合体[P]时,作为二胺化合物[D1],可单独使用一种或组合两种以上而使用。
(结构单元U2)
结构单元U2只要为源自与二胺化合物[D1]不同的二胺化合物[D2]的结构单元即可,并无特别限定。作为二胺化合物[D2],例如可列举:脂肪族二胺、脂环式二胺、芳香族二胺、二氨基有机硅氧烷等。这些中就将聚合体[P]的分子链设为刚直且单轴直线性高的结构,并且通过分子间的堆积相互作用而容易使聚合体[P]进行面内取向,由此进一步提高被分散体的分散性的观点而言,二胺化合物[D2]优选为芳香族二胺。
作为二胺化合物[D2]的具体例,作为脂肪族二胺,例如可列举:间苯二甲胺、1,3-丙二胺、四亚甲基二胺、五亚甲基二胺、六亚甲基二胺、1,3-双(氨基甲基)环己烷等;作为脂环式二胺,例如可列举1,4-二氨基环己烷、4,4'-亚甲基双(环己基胺)等;
作为芳香族二胺,例如可列举:对苯二胺、间苯二胺、4,4'-二氨基二苯基甲烷、4-氨基苯基-4'-氨基苯甲酸酯、4,4'-二氨基偶氮苯、1,5-双(4-氨基苯氧基)戊烷、1,7-双(4-氨基苯氧基)庚烷、双[2-(4-氨基苯基)乙基]己二酸、N,N-双(4-氨基苯基)甲基胺、1,5-二氨基萘、2,2'-二甲基-4,4'-二氨基联苯、2,2'-双(三氟甲基)-4,4'-二氨基联苯、2,7-二氨基芴、4,4'-二氨基二苯基醚、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、4,4'-(对亚苯基二亚异丙基)双苯胺、4,4'-(间亚苯基二亚异丙基)双苯胺、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯等主链型二胺;将碳数6以上的侧链结构与二氨基苯基结构键结而成的侧链型二胺等;
作为二氨基有机硅氧烷,例如可列举1,3-双(3-氨基丙基)-四甲基二硅氧烷等;此外可使用日本专利特开2010-97188号公报中记载的二胺。
二胺化合物[D]优选为侧链型二胺。具体而言,二胺化合物[D]优选为具有下述式(2)所表示的部分结构,更优选为具有下述式(2)所表示的部分结构的芳香族二胺。
*-L1-R1-R2-R3-R4…(2)
(式(2)中,L1为单键、-O-、-CO-、-COO-*1、-OCO-*1、-NR5-、-NR5-CO-*1、-CO-NR5-*1、碳数1~6的烷二基、-O-R6-*1、或-R6-O-*1(其中,R5为氢原子或碳数1~10的一价烃基,R6为碳数1~3的烷二基。“*1”表示与R1的结合键)。R1及R3分别独立地为单键、经取代或未经取代的亚苯基、或者经取代或未经取代的亚环烷基,R2为单键、经取代或未经取代的亚苯基、经取代或未经取代的亚环烷基、或者-R7-B1-R8-(其中,R7及R8分别独立地为经取代或未经取代的亚苯基或亚环烷基,B1为单键、-O-、-COO-*2、-OCO-*2、-OCH2-*2、-CH2O-*2、或碳数1~3的烷二基。“*2”表示与R8的结合键)。R4为氢原子、氟原子、氰基、CH3COO-*3(“*3”表示与R3的结合键)、碳数1~18的烷基、碳数1~18的氟烷基、碳数1~18的烷氧基、碳数1~18的氟烷氧基、具有类固醇骨架的碳数17~51的烃基、或碳数1~18的烷基所具有的至少一个氢原子经氰基取代的一价基。其中,在R1、R2及R3全部为单键的情况下,R4为碳数6~18的烷基、碳数6~18的氟烷基、碳数6~18的烷氧基、碳数6~18的氟烷氧基、具有类固醇骨架的碳数17~51的烃基、或碳数6~18的烷基所具有的至少一个氢原子经氰基取代的一价基。在R1、R2及R3所具有的经取代或未经取代的亚苯基与经取代或未经取代的亚环烷基的合计数为一个的情况下,R4为碳数4~18的烷基、碳数4~18的氟烷基、碳数4~18的烷氧基、碳数4~18的氟烷氧基、或碳数4~18的烷基所具有的至少一个氢原子经氰基取代的一价基。“*”表示结合键)
在所述式(2)中,键结于经取代亚苯基及经取代亚环烷基的环的取代基优选为碳数1~3的烷基、碳数1~3的烷氧基、氟原子或氰基。经取代亚苯基及经取代亚环烷基分别具有的取代基的数量优选为一个或两个,更优选为一个。
在R4为碳数1~18的烷基、碳数1~18的氟烷基、碳数1~18的烷氧基或碳数1~18的氟烷氧基的情况下,R4优选为直链状,碳数优选为2以上,更优选为3以上,进而优选为5以上。
就即便聚合体[P]的调配量为更少的量也表现优异的分散性的方面而言,所述式(2)所表示的基优选为R1、R2及R3中至少一个具有环结构、或R4具有类固醇骨架,更优选为R1、R2及R3的合计环结构为两个以上、或R4具有类固醇骨架,进而优选为具有类固醇骨架。
就可进一步提高聚合体[P]的面内取向、可进一步提高被分散体的分散性的方面而言,二胺化合物[D2]特别优选为所述中所述式(2)所表示的基键结在二氨基苯基的芳香族二胺(即,下述式(3)所表示的化合物)。在所述情况下,两个一级氨基的键结位置并无特别限定,相对于所述式(2)所表示的基,例如为2,4-位、2,5-位、3,5-位。
[化5]
Figure BDA0003421200540000091
(式(3)中,L1、R1、R2、R3及R4与所述式(2)为相同含义)
作为二胺化合物[D2]的具体例,例如可列举:己氧基-3,5-二氨基苯、庚氧基-2,4-二氨基苯、十二烷氧基-2,4-二氨基苯、十五烷氧基-2,4-二氨基苯、十六烷氧基-2,4-二氨基苯、十八烷氧基-2,4-二氨基苯、十五烷氧基-2,5-二氨基苯、十八烷氧基-2,5-二氨基苯、胆甾烷氧基-3,5-二氨基苯、胆甾烯氧基-3,5-二氨基苯、胆甾烷氧基-2,4-二氨基苯、胆甾烯氧基-2,4-二氨基苯、3,5-二氨基苯甲酸胆甾烷基酯、3,5-二氨基苯甲酸胆甾烯基酯、3,5-二氨基苯甲酸羊毛甾烷基酯、3,6-双(4-氨基苯甲酰基氧基)胆甾烷、3,6-双(4-氨基苯氧基)胆甾烷、2,4-二氨基-N,N-二烯丙基苯胺、4-(4'-三氟甲氧基苯甲酰氧基)环己基-3,5-二氨基苯甲酸酯、1,1-双(4-((氨基苯基)甲基)苯基)-4-丁基环己烷、3,5-二氨基苯甲酸=5ξ-胆甾烷-3-基、下述式(E-1)
[化6]
Figure BDA0003421200540000092
(式(E-1)中,XI及XII分别独立地为单键、-O-、*-COO-或*-OCO-(其中,“*”表示与XI的结合键),RI为碳数1~3的烷二基,RII为单键或碳数1~3的烷二基,R6为氢原子、碳数1~20的烷基、碳数1~20的氟烷基、碳数1~20的烷氧基或碳数1~20的氟烷氧基,a为0~2的整数,b为0~2的整数,d为0或1。其中,a及b不会同时为0)
所表示的化合物等。
作为所述式(E-1)所表示的化合物的具体例,例如可列举下述式(E-1-1)~式(E-1-11)分别所表示的化合物等。
[化7]
Figure BDA0003421200540000101
[化8]
Figure BDA0003421200540000102
(式(E-1-1)~式(E-1-11)中,X1为-O-、-OCH2-、-CH2O-、-COO-CH2-或-CH2-OCO-,R6与所述式(E-1)为相同含义)
就可充分地确保被分散体的分散性(特别是在有机溶媒系分散介质中的分散性)的方面而言,相对于聚合体[P]所具有的源自二胺化合物的结构单元的总量(即,结构单元U1与结构单元U2的合计量),聚合体[P]中的结构单元U2的含有比例优选为0.5摩尔%以上,更优选为1摩尔%以上,进而优选为2摩尔%以上,特别优选为15摩尔%以上。另外,就可使被分散体的分散性(特别是在水系分散介质中的分散性)更良好的方面而言,相对于聚合体[P]所具有的源自二胺化合物的结构单元的总量,结构单元U2的含有比例优选为95摩尔%以下,更优选为90摩尔%以下,进而优选为80摩尔%以下,特别优选为50摩尔%以下。再者,在合成聚合体[P]时,作为二胺化合物[D2],可单独使用一种或组合两种以上而使用。
聚合体[P]为选自由聚酰胺酸、聚酰胺酸酯及聚酰亚胺所组成的群组中的至少一种。聚合体[P]例如可通过将选自由四羧酸二酐、四羧酸二酯及四羧酸二酯二卤化物所组成的群组中的至少一种四羧酸衍生物、与二胺化合物用于原料组成的聚合而获得。
[聚酰胺酸]
在聚合体[P]为聚酰胺酸的情况下,所述聚酰胺酸(以下也称为“聚酰胺酸[P]”)例如可通过使四羧酸二酐与二胺化合物反应而获得。
(四羧酸二酐)
聚合体[P]的合成中使用的四羧酸二酐并无特别限定,例如可列举:脂肪族四羧酸二酐、脂环式四羧酸二酐、芳香族四羧酸二酐等。作为这些的具体例,作为脂肪族四羧酸二酐,例如可列举丁烷四羧酸二酐等;
作为脂环式四羧酸二酐,例如可列举:1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐、5-(2,5-二氧代四氢呋喃-3-基)-3a,4,5,9b-四氢萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、5-(2,5-二氧代四氢呋喃-3-基)-8-甲基-3a,4,5,9b-四氢萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、3-氧杂双环[3.2.1]辛烷-2,4-二酮-6-螺环-3'-(四氢呋喃-2',5'-二酮)、5-(2,5-二氧代四氢-3-呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐、3,5,6-三羧基-2-羧基甲基降冰片烷-2:3,5:6-二酐、双环[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸-2:4,6:8-二酐、双环[2.2.1]庚烷-2,3,5,6-四羧酸2:3,5:6-二酐、4,9-二氧杂三环[5.3.1.02,6]十一烷-3,5,8,10-四酮、1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐、双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、乙二胺四乙酸二酐、1,2,3,4-环戊烷四羧酸二酐、乙二醇双(脱水偏苯三酸酯)、1,3-丙二醇双(脱水偏苯三酸酯)等;
作为芳香族四羧酸二酐,例如可列举:均苯四甲酸二酐、4,4'-二邻苯二甲酸二酐、4,4'-羰基二邻苯二甲酸二酐、4,4'-氧基二邻苯二甲酸二酐、萘-1,4,5,8-四羧酸二酐、萘-1,4,5,6-四羧酸二酐等,
此外可使用日本专利特开2010-97188号公报中记载的四羧酸二酐。
就将聚合体[P]的分子链设为刚直且单轴直线性高的结构,容易使聚合体[P]进行面内取向的观点而言,聚合体[P]的合成中使用的四羧酸二酐优选为所述中具有下述式(t-1)~式(t-21)分别所表示的部分结构的化合物(以下也称为“特定四羧酸二酐”)。
[化9]
Figure BDA0003421200540000121
(式(t-1)~式(t-21)中,“*”表示键结于酸酐基(-CO-O-CO-)所具有的羰基的结合键)
在聚合体[P]中,就进一步提高被分散体的分散性的观点而言,相对于聚合体[P]所具有的源自四羧酸二酐的结构单元的总量,源自特定四羧酸二酐的结构单元的含有比例优选为设为20摩尔%以上,更优选为设为30摩尔%以上,进而优选为设为50摩尔%以上。另外,相对于聚合体[P]所具有的源自四羧酸二酐的结构单元的总量,源自特定四羧酸二酐的结构单元的含有比例可设为100摩尔%以下。再者,作为四羧酸二酐,可单独使用这些中的一种或组合两种以上而使用。
就将聚合体[P]的分子链设为刚直且单轴直线性高的结构,容易使聚合体[P]进行面内取向(显示出溶致液晶性),并且可进一步提高被分散体的分散性的方面而言,聚合体[P]的合成中使用的四羧酸衍生物优选为包含芳香族四羧酸衍生物,特别优选为包含具有所述式(t-1)~式(t-6)分别所表示的部分结构的芳香族四羧酸衍生物。相对于聚合体[P]所具有的源自四羧酸衍生物的结构单元的总量,聚合体[P]中的源自芳香族四羧酸衍生物的结构单元的含有比例优选为20摩尔%以上,更优选为30摩尔%以上,进而优选为50摩尔%以上。再者,在合成聚合体[P]时,芳香族四羧酸衍生物可单独使用一种或组合两种以上而使用。
(聚酰胺酸[P]的合成)
聚酰胺酸[P]可通过使所述那样的四羧酸二酐与二胺化合物视需要与分子量调整剂一并进行反应而获得。供于聚酰胺酸[P]的合成反应的四羧酸二酐与二胺化合物的使用比例优选为相对于二胺化合物的氨基1当量,四羧酸二酐的酸酐基成为0.2当量~2当量的比例,更优选为成为0.3当量~1.2当量的比例。
在二胺化合物具有酸性官能基的情况下,也可在加入碱进行中和后进行所述反应。作为碱,优选为三级胺,特别优选为三乙基胺。相对于酸性官能基而言,碱的使用比例优选为成为0.5当量~5当量的比例,进而优选为成为1当量~2当量的比例。同样地,在二胺化合物具有碱性官能基的情况下,也可在加入酸进行中和后进行所述反应。作为酸,优选为羧酸。相对于碱性官能基,酸的使用比例优选为成为0.5当量~5当量的比例,进而优选为成为1当量~2当量的比例。
作为分子量调整剂,例如可列举:马来酸酐、邻苯二甲酸酐、衣康酸酐等酸单酐;苯胺、环己基胺、正丁基胺等单胺化合物;异氰酸苯酯、异氰酸萘酯等单异氰酸酯化合物等。相对于所使用的四羧酸二酐及二胺的合计100质量份,分子量调整剂的使用比例优选为设为20质量份以下,更优选为设为10质量份以下。
聚酰胺酸[P]的合成反应优选为在有机溶媒中进行。此时的反应温度优选为-20℃~150℃,更优选为0℃~100℃。另外,反应时间优选为0.1小时~24小时,更优选为0.5小时~12小时。
作为反应中使用的有机溶媒,例如可列举:非质子性极性溶媒、酚系溶媒、醇、酮、酯、醚、卤化烃、烃等。这些有机溶媒中,优选为使用选自由非质子性极性溶媒及酚系溶媒所组成的群组(第一群组的有机溶媒)中的一种以上,或者选自第一群组的有机溶媒中的一种以上与选自由醇、酮、酯、醚、卤化烃及烃所组成的群组(第二群组的有机溶媒)中的一种以上的混合物。在后者的情况下,相对于第一群组的有机溶媒及第二群组的有机溶媒的合计量,第二群组的有机溶媒的使用比例优选为50质量%以下,更优选为40质量%以下,进而优选为30质量%以下。
特别优选的有机溶媒优选为使用选自由N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯、四甲基脲、六甲基磷酰三胺、间甲酚、二甲酚及卤化苯酚所组成的群组中的一种以上作为溶媒,或者在所述比例的范围内使用这些溶媒的一种以上与其他有机溶媒的混合物。有机溶媒的使用量(a)优选为设为使四羧酸二酐及二胺的合计量(b)相对于反应溶液的总量(a+b)而成为0.1质量%~50质量%的量。
[聚酰胺酸酯]
在聚合体[P]为聚酰胺酸酯的情况下,所述聚酰胺酸酯(以下,也称为“聚酰胺酸酯[P]”)例如可利用以下方法来获得:[I]使通过所述聚合反应而获得的聚酰胺酸[P]与酯化剂进行反应的方法;[II]使四羧酸二酯与二胺进行反应的方法;[III]使四羧酸二酯二卤化物与二胺进行反应的方法等。聚酰胺酸酯[P]可仅具有酰胺酸酯结构,也可使酰胺酸结构与酰胺酸酯结构并存。
[聚酰亚胺]
在聚合体[P]为聚酰亚胺的情况下,所述聚酰亚胺(以下,也称为“聚酰亚胺[P]”)可通过对如所述那样合成的聚酰胺酸[P]或聚酰胺酸酯[P]进行脱水闭环并加以酰亚胺化而获得。聚酰亚胺[P]可为将作为其前体的聚酰胺酸[P]或聚酰胺酸酯[P]所具有的酰胺酸结构或酰胺酸酯结构的全部进行脱水闭环而成的完全酰亚胺化物,也可为将仅酰胺酸结构及酰胺酸酯结构的一部分进行脱水闭环且酰胺酸结构或酰胺酸酯结构与酰亚胺环结构并存的部分酰亚胺化物。为了充分提高被分散体的分散性,聚酰亚胺[P]优选为其酰亚胺化率为50%以上,更优选为75%以上,进而优选为85%以上,特别优选为90%以上。所述酰亚胺化率是以百分率来表示聚酰亚胺的酰亚胺环结构的数量相对于酰胺酸结构及酰胺酸酯结构的数量与酰亚胺环结构的数量的合计所占的比例。
用以获得聚酰亚胺[P]的脱水闭环优选为通过以下方法来进行:对聚酰胺酸进行加热的方法;或者将聚酰胺酸溶解于有机溶媒中,在所述溶液中添加脱水剂及脱水闭环催化剂中的至少任一者,视需要进行加热的方法。
于在聚酰胺酸的溶液中添加脱水剂及脱水闭环催化剂的方法中,作为脱水剂,例如可使用乙酸酐、丙酸酐、三氟乙酸酐等酸酐。相对于聚酰胺酸的酰胺酸结构的1摩尔,脱水剂的使用量优选为设为0.01摩尔~20摩尔。作为脱水闭环催化剂,例如可使用吡啶、三乙基胺、1-甲基哌啶等碱催化剂、甲烷磺酸、苯甲酸等酸催化剂。相对于所使用的脱水剂1摩尔,脱水闭环催化剂的使用量优选为设为0.01摩尔~10摩尔。作为脱水闭环反应中所使用的有机溶媒,可列举作为在聚酰胺酸[P]的合成中所使用者而例示的有机溶媒。脱水闭环反应的反应温度优选为0℃~200℃,更优选为10℃~150℃。反应时间优选为1.0小时~120小时,更优选为2.0小时~30小时。
再者,含有聚合体[P]的反应溶液可直接供于分散组合物的制备,也可将反应溶液中所含的聚合体(P)分离后供于分散组合物的制备,或者抑或可将分离的聚合体[P]纯化后供于分散组合物的制备。聚合体[P]的分离及纯化可依照已知的方法进行。
关于以所述方式获得的聚合体[P],在将其制成浓度10质量%的溶液时,优选为具有10mPa·s~2000mPa·s的溶液粘度,更优选为具有20mPa·s~1000mPa·s的溶液粘度。再者,所述聚合体的溶液粘度(mPa·s)是对使用所述聚合体的良溶媒(例如水等)来制备的浓度10质量%的聚合体溶液,利用E型旋转粘度计在25℃下测定而得的值。
聚合体[P]的通过凝胶渗透色谱法(gel permeation chromatography,GPC)测定的聚苯乙烯换算的重量平均分子量(Mw)优选为1,000~500,000,更优选为2,000~300,000。另外,由Mw与通过GPC测定的聚苯乙烯换算的数量平均分子量(Mn)的比表示的分子量分布(Mw/Mn)优选为15以下,更优选为10以下。
此处,作为被分散体之一的碳纳米管在导电性或耐热性、强韧性、轻量化等中具有优异的性质。然而,碳纳米管的凝聚性高,相对于水系及有机溶媒系的任一分散介质均难以均匀地分散。另外,若碳纳米管的分散状态不良好,则在使用所述分散组合物而获得的膜或配线中担心碳纳米管所具有的各种特性无法充分地表现。就所述方面而言,通过本公开的分散组合物包含聚合体[P]作为分散剂,碳纳米管的分散性在水系及有机溶媒系任一者中均高而优异。另外,通过使用含有碳纳米管与聚合体[P]的分散组合物,可形成导电性优异的膜及配线。
就充分地确保被分散体的分散性的观点而言,相对于被分散体与聚合体[P]的合计质量,分散组合物中的聚合体[P]的含有比例优选为2质量%以上,更优选为5质量%以上,进而优选为10质量%以上。另外,就充分地获得被分散体的功能的观点而言,相对于被分散体与聚合体[P]的合计质量,聚合体[P]的含有比例优选为99.5质量%以下,更优选为99质量%以下。
相对于分散介质与聚合体[P]的合计量,分散组合物中的聚合体[P]的含有比例优选为0.05质量%~30质量%。根据聚合体[P],就在比较低的聚合体浓度下显示出被分散体的高分散性的方面而言优选。另外,由于可降低分散组合物的粘度,故在基材上形成涂膜时的涂布性良好,可制成0.1μm左右的薄膜,工业生产性优异。相对于分散介质与聚合体[P]的合计质量,聚合体[P]的含有比例更优选为0.1质量%~25质量%,进而优选为0.2质量%~20质量%。
分散组合物的固体成分浓度(即,分散组合物的分散介质以外的成分的合计质量在分散组合物的总质量中所占的比例)可考虑粘性或分散介质的挥发性等适宜选择,优选为1质量%~70质量%的范围,更优选为3质量%~50质量%的范围,进而优选为5质量%~40质量%的范围。本公开的分散组合物有时可以通过涂布于基材表面、优选为去除分散介质而形成涂膜的形态使用。此时,若固体成分浓度为1质量%以上,则涂膜的膜厚不会过薄,容易形成包含被分散体的涂膜。另一方面,若固体成分浓度为70质量%以下,则涂膜的膜厚不会过于过大,容易形成优质的涂膜。另外,分散组合物的粘性不会过高,可抑制涂布性的降低。
本公开的分散组合物也可在不妨碍本公开的目的及效果的范围内含有与聚合体[P]不同的分散剂(以下,也称为“其他分散剂”)作为分散剂。相对于分散组合物所含有的分散剂的总量,其他分散剂的含有比例优选为10质量%以下,更优选为5质量%以下,进而优选为1质量%以下。
<其他成分>
本公开的分散组合物也可在不妨碍本公开的目的及效果的范围内含有除(A)被分散体、(B)分散介质、及(C)分散剂以外的其他成分。作为其他成分,例如可列举:表面活性剂、填充剂、颜料、消泡剂、增感剂、抗氧化剂、密接助剂、抗静电剂、流平剂、抗菌剂等。其他成分的含有比例可根据调配的各化合物,在不妨碍本公开的效果的范围内适宜设定。
分散组合物的制备方法并无特别限定,可依照已知的方法来进行。例如可通过将被分散体与分散介质及分散剂混合,视需要进行加热、搅拌等来制备。制备分散组合物时的温度优选为5℃~90℃,更优选为10℃~65℃。混合被分散体与分散介质及分散剂的处理例如也可使用均质机或珠磨机等来进行。
本公开的分散组合物通过使用聚合体[P]作为高分子分散剂来抑制被分散体的凝聚,由此被分散体稳定地分散于分散介质中。可通过将本公开的分散组合物涂布于基材上,优选为进行加热并去除分散介质,来在基材上形成包含被分散体的涂膜。另外,也可将本公开的分散组合物直接或与其他分散液混合以液状来使用。
本公开的分散组合物可根据被分散体的种类而用于各种用途。具体而言,可用于透明导电膜、抗静电膜、绝缘膜、保护膜、抗反射膜、着色膜、场效晶体管(field effecttransistor,FET)、触摸屏、导电性油墨、涂料、印刷用油墨、喷墨涂布用油墨等。
《第二实施方式》
其次,对本公开的各向异性膜的制造方法进行说明。本制造方法包括:保持步骤,对于含有被分散体与分散介质及显示溶致液晶性的化合物的分散组合物,在施加剪切应力的同时保持于保持体表面;以及转印步骤,将保持于保持体表面的分散组合物转印至基材上。以下,对本制造方法的详情进行说明。
(保持步骤)
关于分散组合物所含有的被分散体及分散介质,可分别引用所述第一实施方式的(A)被分散体、(B)分散介质的说明。
显示溶致液晶性的化合物(以下,也称为“化合物(L)”)只要为显示出溶致液晶性的化合物,则并无特别限定,优选为聚合体,优选为选自由聚酰胺酸、聚酰胺酸酯及聚酰亚胺所组成的群组中的至少一种聚合体。另外,这些中化合物(L)特别优选为具有源自下述式(1)所表示的二胺化合物[D1]的结构单元U1的聚合体。关于二胺化合物[D1]的说明,可应用所述第一实施方式的二胺化合物[D1]的说明。
[化10]
Figure BDA0003421200540000161
(式(1)中,n为0或1。在n为0的情况下,R1~R4中的至少一个为具有离子性官能基的一价基,其余分别独立地为氢原子、卤素原子或一价有机基。在n为1的情况下,R1~R8中的至少一个为具有离子性官能基的一价基,其余分别独立地为氢原子、卤素原子或一价有机基)
化合物(L)可为构成化合物(L)的所有结构单元为结构单元U1的聚合体,也可为进而具有与结构单元U1不同的结构单元U2)的聚合体[P]。在化合物(L)进而具有结构单元U2的情况下,关于结构单元U2及聚合体[P]的说明,可应用所述第一实施方式的说明。此外,关于化合物(L)的合成中使用的四羧酸二酐或聚合方法等的说明,也可应用所述第一实施方式的说明。
作为保持分散组合物的保持体,并无特别限定,例如可列举树脂制、橡胶制、金属制等的旋转体;平板等。保持体优选为旋转体。在本步骤中,通过在施加剪切应力的同时向保持体供给分散组合物,使保持体保持于分散组合物。在优选的具体例中,通过在与保持体的表面相向的位置配置应力产生体,以使分散组合物通过旋转体与应力产生体之间的方式供给分散组合物来进行。此时,通过使保持体表面的移动速度与应力产生体的表面的移动速度不同,对分散组合物赋予剪切应力。应力产生体的表面可沿与保持体表面的移动方向(在保持体为旋转体的情况下为旋转方向)相同的方向移动,也可沿与保持体表面的移动方向相反的方向移动。另外,应力产生体例如为壳体或刀片,也可为其位置被固定的构件。
保持于保持体表面上的分散组合物的量可根据保持体表面与应力产生体的表面的间隙的大小而适宜调整。间隙例如为0.01μm~5μm。应力产生体优选为也作为对保持于保持体表面上的分散组合物的量进行调整的保持量调整部发挥功能。
或者,使用棒涂法或狭缝涂布法等,对作为保持体的平板而言,在赋予剪切应力的同时涂布分散组合物,并形成涂膜,由此可使分散组合物保持于保持体。
(转印步骤)
在本步骤中,将保持于保持体表面的分散组合物转印至基材上。作为基材,例如可列举包含以下材料的透明基材:浮法玻璃、钠玻璃等玻璃;聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚醚砜、聚碳酸酯、聚(脂环式烯烃)等塑料。在使保持体表面的分散组合物与基材接触的同时,优选为使基材相对于保持体相对移动,由此可将分散组合物转印至基材。在将分散组合物转印至基材时,可通过在与保持体相向的位置,自夹着基材而与保持体相反的一侧对保持体加压来进行转印。
通过对转印至基材的涂膜优选进行加热,可在基材上形成各向异性膜。此时的加热温度例如为30℃~180℃,更优选为40℃~150℃。加热时间例如为1分钟~30分钟。所形成的各向异性膜的膜厚优选为0.05μm~5μm。
其次,对利用本制造方法在基材上形成各向异性膜的各向异性膜形成装置进行说明。本公开的各向异性膜形成装置包括:保持部,对于含有被分散体与分散介质及显示溶致液晶性的化合物的分散组合物,在施加剪切应力的同时保持于保持体表面;以及转印部,将保持于保持体表面的分散组合物转印至基材上。
使用图1来说明将本公开的各向异性膜形成装置具体化为印刷方式的剪切涂布装置的实施方式。
如图1所示,剪切涂布装置10为辊涂机方式,包括涂布辊11、刮刀辊12、及支承辊13。涂布辊11为表层部分例如包含橡胶层的旋转体,在其表面涂布有分散组合物20。
刮刀辊12例如为金属制的旋转体,配置于与涂布辊11相向的位置。在剪切涂布装置10中,向涂布辊11与刮刀辊12的间隙供给分散组合物20,由此将分散组合物20涂布于涂布辊11的表面来形成涂膜。刮刀辊12通过刮落涂布辊表面上的剩余的分散组合物,来调整涂布辊11的表面的涂布量(即膜厚)。再者,除涂布辊11与刮刀辊12的间隙的大小、或刮刀辊12的旋转速度以外,涂布量可通过分散组合物20的粘度等来调整。
涂布辊11及刮刀辊12的旋转方向可相互为同一方向,也可为相反方向。在本实施方式中,涂布辊11的旋转方向与刮刀辊12的旋转方向为同一方向。另外,涂布辊11的旋转速度V1与刮刀辊12的旋转速度V2不同,例如旋转速度V2较旋转速度V1更快。再者,涂布辊11及刮刀辊12中至少任一者也可能够正反旋转。涂布辊11相当于“保持体”,刮刀辊12相当于“应力产生体”。
支承辊13相对于基材30的搬运路径而在与涂布辊11相反的一侧,配置于与涂布辊11相向的位置。再者,图1中的箭头表示基材30的移动方向。支承辊13自基材30的与涂布面相反的一侧的面按压基材30。由此,伴随着基材30相对于涂布辊11相对移动,在涂布辊11与基材30的接触部19,涂布辊11的表面的涂膜被转印至基材30的表面,从而在基材30的表面上形成各向异性膜21。
此处,伴随着涂布辊11的旋转,在涂布辊11的表面形成包含分散组合物20的涂膜。此时,利用涂布辊11与刮刀辊12经由分散组合物20的层而接触的接触部18,通过刮刀辊12的旋转对分散组合物20赋予剪切应力,涂布辊11的表面上的剩余的分散组合物20被刮落。通过所述剪切应力,在包含分散组合物20的涂膜中,涂膜中的化合物(L)进行单轴取向,并且被分散体沿着化合物(L)的分子链排列。就对于包含分散组合物20的涂膜,可充分地赋予剪切应力的方面而言,涂布辊11及刮刀辊12的旋转方向优选为相互为同一方向。之后,形成于涂布辊11的表面的涂膜利用涂布辊11的与基材30接触的接触部19被转印,由此在基材30上形成各向异性膜21。
利用所述剪切涂布装置10来制成如下的结构:对于包含化合物(L)作为分散剂的分散组合物,在赋予剪切应力的同时涂布于涂布辊11上而形成涂膜后,将所述涂膜转印至基材30上,由此在基材30上形成各向异性膜。根据所述结构,通过包括将暂时形成于作为保持体的涂布辊11上的涂膜转印至基材30的步骤,与在基材上直接形成各向异性膜的情况相比,可获得导电各向异性、偏光吸收特性、导热各向异性、耐脱气性等之类的各种特性优异的各向异性膜。特别是通过使用作为旋转体的涂布辊11作为保持体,可提高各种特性的提高效果,就所述方面而言优选。
再者,涂布辊11与刮刀辊12经由分散组合物20的层而接触的接触部18相当于“对于分散组合物在施加剪切应力的同时保持于保持体表面的保持部”,涂布辊11的与基材30接触的接触部19相当于“将保持于保持体表面的分散组合物转印至基材上的转印部”。
其次,使用图2说明将本公开的各向异性膜形成装置具体化为分配器方式的剪切涂布装置的实施方式。
在图2中,剪切涂布装置100为圆珠笔型的涂布装置,包括本体部101与球体102。本体部101为细长的筒状体,在其内部形成有收纳分散组合物200的收纳部103。另外,在本体部101的轴线方向的前端部设有能够旋转地保持球体102的球体保持部104。在所述球体保持部104与球体102的圆周面之间形成有微小的间隙,填充于收纳部103中的分散组合物200可进入所述间隙中。
在使用剪切涂布装置100在基材30的表面上形成各向异性膜时,通过使剪切涂布装置100的球体102与基材30接触,使剪切涂布装置100相对于基材30相对移动来进行(例如,图2中的A方向)。由此,球体102旋转,伴随所述旋转,填充于收纳部103中的分散组合物200附着于球体102的表面。此时,利用球体102与球体保持部104经由分散组合物20的层而接触的接触部105,通过球体102的旋转,自球体收纳部104对分散组合物20赋予剪切应力。通过所述剪切应力,在形成于球体102的表面上的涂膜中,分散组合物中的化合物(L)进行单轴取向,并且被分散体沿着化合物(L)的分子链排列。之后,形成于球体102的表面上的涂膜利用与基材30接触的接触部106被转印,由此在基材30上形成各向异性膜201。再者,图2中箭头B表示利用剪切涂布装置100在基材30的表面上形成各向异性膜201的状态下,收纳部103内的分散组合物200移动的方向。
根据以上说明的剪切涂布装置100,可相对于基材30简易地形成各种特性优异的各向异性膜。另外,在形成配线般宽度狭窄的各向异性膜的情况下,也可通过在使球体102与基材30接触的同时使剪切涂布装置100相对于基材30移动这一简便的操作,在基材30上形成各向异性膜201,就所述方面而言优异。再者,球体102与球体保持部104经由分散组合物20的层而接触的接触部105相当于“对于分散组合物在施加剪切应力的同时保持于保持体表面的保持部”,球体102的与基材30接触的接触部106相当在“将保持于保持体表面的分散组合物转印至基材上的转印部”。球体102相当于“保持体”,球体收纳部104相当于“应力产生体”。
此处,将显示溶致液晶性的材料使用狭缝涂布法或棒涂法等,在赋予剪切应力的同时涂布于基材,由此可获得显示溶致液晶性的材料进行了单轴取向的涂膜。然而,在利用狭缝涂布法或棒涂法在基材上形成涂膜的情况下,例如在与空气的接触面侧,由于受到来自疏水性高的空气的影响,疏水性基取向为极角等,在与空气的接触面侧取向容易紊乱,各向异性降低,由此认为无法充分地获得所需的特性。另外,关于涂布性,有时也利用狭缝涂布法或棒涂法,相对于润湿性不充分的基材难以进行涂膜的形成,或相对于异形基材或曲面基材难以进行涂布。
相对于此,根据本公开的各向异性膜的制造方法及各向异性膜形成装置,通过组合剪切涂布方式与转印方式,可获得导电各向异性、偏光吸收特性、导热各向异性、耐脱气性等之类的各种特性优异的各向异性膜。因而,利用本公开的各向异性膜的制造方法及各向异性膜形成装置所获得的各向异性膜例如可用作偏光膜或相位差膜、压电膜、各向异性导电膜、各向异性热传导性膜、各向异性磁膜等各种各向异性膜。
再者,根据包括转印步骤的制造方法,可获得导电各向异性等各种特性得到提高的各向异性膜的理由并不确定,但作为一个理由,认为是通过转印而化合物(L)的单轴取向性提高,由此被分散体的分散性及取向性得到提高。特别是在使用旋转体作为保持体的情况下,认为单轴取向性进一步提高,可进一步提高各种特性。
实施例
以下,通过实施例进行更具体的说明,但本公开的内容并不限定于这些实施例。
在以下的例子中,利用以下方法来测定聚合体的重量平均分子量Mw及酰亚胺化率。以下的例子中使用的原料化合物及聚合体的必要量通过视需要重复进行下述的合成例中所示的合成规模下的合成而确保。
[聚合体的重量平均分子量Mw]
重量平均分子量Mw是通过以下条件下的GPC来测定的聚苯乙烯换算值。
管柱:东曹(股)制造、TSKgelGRCXLII
溶剂:含溴化锂及磷酸的N,N-二甲基甲酰胺溶液
温度:40℃
压力:68kgf/cm2
[聚合体的酰亚胺化率]
将含有聚酰亚胺的溶液投入到纯水中,将所获得的沉淀于室温下充分减压干燥后,溶解于氘化二甲基亚砜中,以四甲基硅烷作为基准物质,在室温下测定1H-核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)。根据所获得的1H-NMR光谱并使用下述数式(EX-1)来求出酰亚胺化率。
酰亚胺化率(%)=(((1-E1)/E2)×α)×100…(EX-1)
(数式(EX-1)中,E1为在化学位移10ppm附近出现的源自NH基的质子的峰值面积,E2为源自其他质子的峰值面积,α为聚合体的前体(聚酰胺酸)中的相对于NH基的一个质子而言的其他质子的个数比例)
再者,以下有时将式(X)所表示的化合物简称为“化合物(X)”。
[第一实施例]
1.聚合体的合成
[合成例1:聚酰胺酸的合成]
将均苯四甲酸二酐36.77g(95摩尔份)、2,5-二氨基苯磺酸6.68g(20摩尔份)、及2,4-二氨基-庚氧基苯31.56g(80摩尔份)溶解于N-甲基2-吡咯烷酮(NMP)425g中,在室温下进行6小时反应。将反应混合物注入至大量过剩的甲醇中,使反应产物沉淀。利用甲醇对所述沉淀物进行清洗,并在减压下以40℃干燥15小时,由此获得68g的聚酰胺酸(以下,设为聚合体(PAA-1))。
[合成例2:聚酰亚胺的合成]
将2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐26.32g(95摩尔份)、2,5-二氨基苯磺酸23.03g(99摩尔份)、及3,5-二氨基苯甲酸胆甾烷基酯0.65g(1摩尔份)溶解于N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)200g中,在室温下进行6小时反应。获得聚合体浓度为20质量%的聚酰胺酸溶液。在所获得的聚酰胺酸溶液中加入250g的NMP后,加入吡啶46.4g及乙酸酐36.0g,在110℃下反应4小时。继而,将反应混合物注入至大量过剩的甲醇中,使反应产物沉淀。利用甲醇对回收的沉淀物进行清洗后,并在减压下以100℃进行干燥,由此获得45g的聚酰亚胺(以下,设为聚合体(PI-1))。所获得的聚合体(PI-1)的酰亚胺化率为99%。
[合成例3~9]
如下述表1那样变更反应中使用的四羧酸二酐及二胺化合物的种类及量,除此以外与合成例2同样地获得聚酰亚胺(聚合体(PI-2)~聚合体(PI-6)、聚合体(pi-1)、聚合体(pi-2))。将各聚酰亚胺的酰亚胺化率一并示于下述表1。
[合成例10]
如下述表1那样变更反应中使用的四羧酸二酐及二胺化合物的种类及量,除此以外与合成例1同样地获得聚酰胺酸(聚合体(paa-1))。
[表1]
Figure BDA0003421200540000201
关于表1中的数值,对于四羧酸二酐而言,表示相对于反应中使用的四羧酸二酐的合计量的使用比例(摩尔%),对于二胺化合物而言,表示相对于反应中使用的二胺化合物的合计量的使用比例(摩尔%)。表1中的四羧酸二酐及二胺化合物的简称如以下那样。
(四羧酸二酐)
AN-1;2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐
AN-2;均苯四甲酸二酐
AN-3;1,3-丙二醇双(脱水偏苯三酸酯)
(二胺化合物)
DA-1;2,5-二氨基苯磺酸
DA-2;2,5-二氨基苯甲酸
DA-3;3,5-二氨基苯甲酸胆甾烷基酯
DA-4;胆甾烷氧基-2,4-二氨基苯
DA-5;下述式(DA-5)所表示的化合物
DA-6;2,4-二氨基-庚氧基苯
DA-7;对苯二胺
[化11]
Figure BDA0003421200540000211
2.含CNT的分散组合物的制作及评价
[实施例1]
(1)分散组合物的制备
在放入有多壁碳纳米管(MWNT)5质量份、及合成例2中获得的聚合体(PI-1)95质量份的容器中,加入作为溶媒的蒸馏水400质量份。继而,进行10分钟超声波分散,从而制备分散组合物(S-1)。
(2)CNT分散性的评价(水系)
将所述(1)中获得的分散组合物(S-1)在平坦的场所静置一天。关于评价,若保持初始的分散状态,则设为“良好(○)”,在发现沉淀或凝聚的情况下,设为“不良(×)”。其结果,所述分散组合物(S-1)的CNT分散性为“良好(○)”。
(3)CNT分散性的评价(有机溶媒系)
使用环戊酮代替所述(1)中用作溶媒的蒸馏水,除此以外与所述(1)同样地制备分散组合物。将所获得的分散组合物在平坦的场所加以静置,观察伴随着时间经过的分散状态。关于评价,若在一周后保持初始的分散状态,则设为“最优良(◎◎)”,若将初始的分散状态保持至三天后,则设为“优良(◎)”,若将初始的分散状态保持至一天后,则设为“良好(○)”,若将初始的分散状态保持至三小时后,则设为“可(△)”,在三小时后发现沉淀或凝聚的情况下,设为“不良(×)”。其结果,所述分散组合物的CNT分散性(有机溶媒系)为“可(△)”。
(4)CNT涂布性的评价
使用刀片将所述(1)中获得的分散组合物(S-1)涂布于玻璃基板上,利用80℃的热板干燥10分钟,由此形成平均膜厚1μm的涂膜。利用倍率50倍的显微镜对所述涂膜进行观察,调查有无涂膜的膜厚不均及针孔。关于评价,将均未观察到膜厚不均及针孔两者的情况设为涂布性“良好(○)”,将明确观察到膜厚不均及针孔中的至少一者的情况设为涂布性“不良(×)”。其结果,均未观察到膜厚不均及针孔两者,涂布性为“良好(○)”。
(5)体积电阻率的评价
改变刀片的间隔,除此以外与所述(4)同样地在玻璃基板上涂布分散组合物(S-1)及进行干燥,从而获得膜状(厚度:约20μm)的试验片。其次,利用四端子法测定所获得的试验片的体积电阻率。体积电阻率是由表面电阻率及膜厚并使用下述数式(5)来算出。另外,在测定时,在改变测定部位的同时测定五次,将其平均值作为体积电阻率进行评价。
体积电阻率(μΩ·m)=表面电阻率(Ω)×膜厚(μm)…(5)
其结果,使用所述分散组合物(S-1)而获得的膜的体积电阻率为1000μΩ·m(0.1Ω·cm)。再者,可以说体积电阻率越低导电性越高。
(6)指压试验
使用刀片将所述(1)中获得的分散组合物(S-1)涂布于玻璃基板上,利用80℃的热板干燥10分钟,由此形成平均膜厚10μm的涂膜。通过利用手指按压所获得的涂膜,确认裂纹产生的难易度(耐外力性)。关于评价,若利用显微镜观察(倍率:10倍)未观察到裂纹,则设为“良好(○)”,若通过目视未观察到裂纹,但利用显微镜观察到裂纹,则设为“可(△)”,通过目视观察到裂纹的涂膜设为“不良”。其结果,关于使用所述分散组合物(S-1)而形成的涂膜的耐外力性,由于通过目视未观察到裂纹,但利用显微镜观察到裂纹,故判断为“可(△)”。
(7)基板密接性的评价
通过喷雾涂布进行分散组合物,除此以外与所述(4)同样地在玻璃基板上涂布分散组合物(S-1)及进行干燥,在玻璃基板上形成厚度0.5μm的涂膜,由此制作带碳纳米管的基板。继而,在带碳纳米管的基板上流过以蒸馏水/异丙醇/丙二醇单甲醚乙酸酯=5/25/70(质量比)的方式制备的溶剂,之后利用80℃的热板使基板干燥10分钟。利用显微镜(倍率:10倍)观察获得的基板(以下称为“密接性评价用试验片”),并且评价体积电阻率,由此进行基板密接性的评价。关于评价,将满足下述基准1、基准2及基准3全部的情况设为“最优良(◎◎)”,将满足基准1及基准2但不满足基准3的情况设为“优良(◎)”,将满足基准1但不满足基准2的情况设为“良好(○)”,将满足基准2但不满足基准1的情况设为“可(△)”,将不满足基准1及基准2两者的情况设为“不良(×)”。
基准1:在对密接性评价用试验片进行显微镜观察时未观察到裂纹。
基准2:依照所述(5)的方法求出密接性评价用试验片的体积电阻率的值为0.05Ω·cm以下(500μΩ·m以下)。
基准3:依照所述(5)的方法求出密接性评价用试验片的体积电阻率的值为所述(5)的体积电阻率的值以下。
其结果,所述分散组合物(S-1)的基板密接性为“可(△)”。
[实施例2~7、比较例1~3]
如下述表2中记载那样变更分散组合物的组成,除此以外与实施例1的分散组合物(S-1)同样地制备分散组合物(S-2)~分散组合物(S-7)及分散组合物(sr-1)~分散组合物(sr-3)。另外,分别使用分散组合物(S-2)~分散组合物(S-7)及分散组合物(sr-1)~分散组合物(sr-3)代替分散组合物(S-1),除所述方面以外,与实施例1同样地进行各种评价。再者,CNT分散性(有机溶媒系)的评价与实施例1的所述(3)同样地,通过使用环戊酮代替蒸馏水作为溶媒而制备的分散组合物来进行。将实施例1~实施例7及比较例1~比较例3的各种评价结果汇总于下述表2。
[表2]
Figure BDA0003421200540000231
表2中,“调配量”的数值表示质量份。化合物的简称如以下那样。
<CNT>
MWNT;多壁碳纳米管
DWNT;双壁碳纳米管
SWNT;单壁碳纳米管
根据表2的结果,与比较例1~比较例3对比,实施例1~实施例7中在水系及有机溶媒系的任一者中碳纳米管的分散性均良好。另外,与比较例1~比较例3对比,实施例1~实施例7中耐外力性、导电性、及对基板的密接性优异。认为这些结果是,通过相对于聚合体[P]形成的溶致液晶场(主体)导入CNT(客体),CNT沿着聚合体[P]的分子链取向,可提高CNT的分散性。
3.含金属粒子的分散组合物的制作及评价
[实施例8]
(1)分散组合物的制备
在放入有作为金属粒子的氧化钛45质量份、及合成例2中获得的聚合体(PI-1)2质量份的容器中,加入作为溶媒的蒸馏水53质量份。继而,利用涂料振荡器(振荡器)振荡10分钟,从而制备分散组合物(S-8)。
(2)分散性的评价(水系)
将所述(1)中获得的分散组合物(S-8)在平坦的场所静置一天,与实施例1的(2)同样地评价分散性。其结果,分散组合物(S-8)的粒子分散性为“良好(○)”。
(3)粒子分散性的评价(有机溶媒系)
使用环戊酮代替所述(1)中用作溶媒的蒸馏水,除此以外与所述(1)同样地制备分散组合物。将所获得的分散组合物在平坦的场所加以静置,观察伴随着时间经过的分散状态,与实施例1的(3)同样地评价粒子分散性。其结果,所述实施例的分散组合物的粒子分散性(有机溶媒系)为“可(△)”。
(4)粒子涂布性的评价
使用所述(1)中获得的分散组合物(S-8),除所述方面以外与实施例1的(4)同样地评价涂布性。其结果,均未观察到膜厚不均及针孔两者,涂布性为“良好(○)”。
(5)指压试验
使用所述(1)中获得的分散组合物(S-8),除所述方面以外与实施例1的(6)同样地进行指压试验,确认裂纹产生的难易度(也称为耐外力性、耐指压性)。其结果,关于使用所述分散组合物(S-8)而形成的涂膜,由于通过目视未观察到裂纹,但利用显微镜观察到裂纹,故判断为耐指压性“可(△)”。
[实施例9~19、比较例4]
如下述表3中记载那样变更分散组合物的组成,除此以外与实施例8的分散组合物(S-8)同样地制备分散组合物(S-9)~分散组合物(S-19)及分散组合物(sr-4)。另外,分别使用分散组合物(S-9)~分散组合物(S-19)及分散组合物(sr-4)代替分散组合物(S-8),除所述方面以外,与实施例8同样地进行各种评价。再者,粒子分散性(有机溶媒系)的评价与实施例8的所述(3)同样地,通过使用环戊酮代替蒸馏水作为溶媒而制备的分散组合物来进行。将实施例9~实施例19及比较例4的各种评价结果汇总于下述表3。
[表3]
Figure BDA0003421200540000241
表3中,“调配量”的数值表示质量份。化合物的简称如以下那样。
<分散剂>
BYK180;毕克化学(BYK-Chemie)公司制造的迪斯帕毕克(DISPERBYK)-180(聚丙烯酸分散剂)
根据表3的结果,与比较例4对比,实施例8~实施例19中金属粒子的分散性在有机溶媒系中也良好。另外,与比较例4对比,实施例8~实施例19中耐外力性优异。
[第二实施例]
1.聚合体的合成
[合成例11:聚酰胺酸的合成]
在包括回流管、温度计及氮气导入管的三口烧瓶中,放入2,5-二氨基苯磺酸85.5摩尔份、对苯二胺9.5摩尔份、溶解于间甲酚中的三乙基胺218摩尔份,在氮气下搅拌。二胺溶解后,加入均苯四甲酸二酐100摩尔份,在80℃下搅拌3小时。再者,反应浓度是以固体成分成为30%的方式进行。反应结束后,利用间甲酚稀释反应溶液直至固体成分浓度15%为止,滴加至丙酮中使其凝固。过滤所获得的凝固物,并在丙酮中清洗,在120℃下进行真空干燥,由此获得聚酰胺酸(以下设为“聚合体(PAA-2)”)。所获得的聚合体(PAA-2)的重量平均分子量为151,000。
[合成例12:聚酰亚胺的合成]
将2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐95摩尔份、3,5-二氨基苯甲酸胆甾烷基酯20摩尔份、4,4'-二氨基二苯基醚60摩尔份、及2,5-二氨基苯磺酸20摩尔份溶解于N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中,从而获得聚合体浓度为15质量%的聚酰胺酸溶液。在所获得的聚酰胺酸溶液中加入NMP,以聚合体浓度成为10质量%的方式稀释后,加入规定量的吡啶及乙酸酐,在110℃下反应4小时。继而,将所获得的反应混合物注入至大量过剩的甲醇中,使反应产物沉淀。利用甲醇对回收的沉淀物进行清洗后,并在减压下以100℃进行干燥,由此获得聚酰亚胺(以下设为“聚合体(PI-7)”)。所获得的聚合体(PI-7)的重量平均分子量为202,000,酰亚胺化率为99%。
[合成例13:聚酰亚胺的合成]
如下述表4那样变更反应中使用的四羧酸二酐及二胺化合物的种类及量,并且变更催化剂量,除此以外与合成例1同样地获得作为聚酰亚胺的聚合体(PI-8)。将各聚酰亚胺的酰亚胺化率一并示于下述表4。
[表4]
Figure BDA0003421200540000251
关于表4中的数值,对于四羧酸二酐而言,表示相对于反应中使用的四羧酸二酐的合计量的使用比例(摩尔%),对于二胺化合物而言,表示相对于反应中使用的二胺化合物的合计量的使用比例(摩尔%)。表4中的四羧酸二酐及二胺化合物的简称如以下那样。
(四羧酸二酐)
AN-1;2,3,5-三羧基环戊基乙酸二酐
AN-2;均苯四甲酸二酐
AN-4;双环[3.3.0]辛烷-2,4,6,8-四羧酸2:4,6:8-二酐
(二胺化合物)
DA-1;2,5-二氨基苯磺酸
DA-3;3,5-二氨基苯甲酸胆甾烷基酯
DA-7;对苯二胺
DA-8;4,4'-二氨基二苯基醚
[化12]
Figure BDA0003421200540000261
2.含CNT的分散组合物的制备
[制备例1]
在放入有单壁碳纳米管(SWNT)5质量份、及合成例11中获得的聚合体(PAA-2)25质量份的容器中,加入作为溶媒的蒸馏水10000质量份。继而,进行60分钟超声波分散,从而制备分散组合物(S-20)。
[制备例2~5]
如下述表5中记载那样变更分散组合物的组成,除此以外与制备例1同样地制备各分散组合物。
[表5]
Figure BDA0003421200540000262
表5中,“调配量”的数值表示质量份。CNT的简称如以下那样。
<CNT>
MWNT;多壁碳纳米管
DWNT;双壁碳纳米管
SWNT;单壁碳纳米管
SWNT-D;缺陷多的单壁碳纳米管
<分散剂>
SDBS;十二烷基苯磺酸钠
3.含CNT的分散组合物的评价
[实施例20]
(1)对于玻璃基板的涂布性评价
使用包括涂布辊与刮刀辊的剪切涂布装置(参照图1),评价对于玻璃基板的涂布性。首先,使涂布辊及刮刀辊在相同方向旋转(正旋转),并将所述制备例1中获得的分散组合物(S-20)转印至150mm×150mm的玻璃基板上,由此制作涂膜。再者,使涂布辊与刮刀辊正旋转的涂布方式与通常的印刷方式(平版印刷方式等使辊反旋转进行涂布的方式)不同。之后,通过利用80℃的热板干燥10分钟,形成膜厚0.5μm的涂膜。关于评价,通过目视,若无针孔及凹陷则判断为“良好(○)”,若有针孔或凹陷则判断为“不良(×)”。其结果,在玻璃基板上的涂膜并未观察到针孔及凹陷,对于玻璃基板的涂布性为“良好(○)”。
(2)耐摩擦磨耗性的评价
与所述(1)同样地使用剪切涂布装置,将所述制备例1中获得的分散组合物(S-20)剪切转印涂布于玻璃基板上,将涂膜于80℃下干燥10分钟,从而形成基板中央部的平均膜厚为0.5μm的涂膜。对于所述涂膜,使压入长度为0.3mm并进行摩擦处理,并测定摩擦处理前后的膜厚的变化,由此进行耐摩擦磨耗性的评价。关于评价,将膜厚的变化未满20nm的情况设为耐摩擦磨耗性“良好(○)”,将膜厚的变化为20nm以上且未满35nm的情况设为耐摩擦磨耗性“可(△)”,将膜厚的变化为35nm以上的情况设为耐摩擦磨耗性“不良(×)”。在所述实施例中,由摩擦引起的膜厚的变化为5nm,因此耐摩擦磨耗性为“良好(○)”。
(3)导电各向异性的评价
与所述(1)同样地使用剪切涂布装置,将所述制备例1中获得的分散组合物(S-20)剪切转印涂布于玻璃基板上,将涂膜于80℃下干燥10分钟,从而获得试验片。再者,视需要涂布多次,由此以膜厚成为约20μm的方式调整涂布次数。所获得的试验片的体积电阻率(μΩ·m)是通过二端子法来测定。试验片的导电各向异性是通过相对于剪切涂布方向的二端子的配置变更来测定。测定中,将相对于剪切涂布方向平行地配置二端子的情况设为平行体积电阻率,将相对于剪切涂布方向垂直地配置二端子的情况设为垂直体积电阻率。体积电阻率是由表面电阻率及膜厚并使用下述数式(EX-2)来算出。另外,在测定时,在改变测定部位的同时测定五次,将这些的平均值作为体积电阻率进行估计。
体积电阻率(μΩ·m)=表面电阻率(Ω)×膜厚(μm)…(EX-2)
关于评价,将平行体积电阻率与垂直体积电阻率的比(平行体积电阻率/垂直体积电阻率)为100以上的情况设为导电各向异性“良好(○)”,将平行体积电阻率/垂直体积电阻率为10以上且未满100的情况设为导电各向异性“可(△)”,将平行体积电阻率/垂直体积电阻率未满10的情况设为导电各向异性“不良(×)”。
其结果,对分散组合物(S-20)进行剪切转印涂布而获得的试验片的平行体积电阻率/垂直体积电阻率为508,判断为“良好(○)”。再者,可以说平行体积电阻率/垂直体积电阻率的值越大,导电各向异性越大。
(4)清洗后的导电各向异性的评价
使用与所述(1)相同的剪切涂布装置,将所述制备例1中获得的分散组合物(S-20)涂布于玻璃基板上,并80℃干燥10分钟,从而获得膜状的试验片。再者,视需要涂布多次,由此以膜厚成为约20μm的方式调整涂布次数。
其次,通过在蒸馏水中浸渍(dip)30秒钟来进行涂膜的清洗。与所述(3)同样地测定获得的试验片的体积电阻率(μΩ·m)。关于评价,将平行体积电阻率/垂直体积电阻率为100以上的情况设为清洗后的导电各向异性“良好(○)”,将平行体积电阻率/垂直体积电阻率为10以上且未满100的情况设为清洗后的导电各向异性“可(△)”,将平行体积电阻率/垂直体积电阻率未满10的情况设为清洗后的导电各向异性“不良(×)”。其结果,对分散组合物(S-20)进行剪切转印涂布而获得的试验片的平行体积电阻率与垂直体积电阻率的比率为1818,判断为“良好(○)”。
(5)偏光吸收特性
使用与所述(1)相同的剪切涂布装置,将所述制备例1中获得的分散组合物(S-20)涂布于玻璃基板上,并在80℃下干燥10分钟,从而形成平均膜厚10μm的涂膜。将单尼科耳的偏光轴(偏光透过轴)与涂膜的剪切涂布方向配置成平行配置与正交配置(大致90°配置),测定入射全方位光时的水平配置与正交配置的透过率差,由此进行偏光吸收特性的评价。关于评价,将水平配置与正交配置的透过率的差为40%以上的情况设为“良好(○)”,将25%以上且未满40%的情况设为“可(△)”,将未满25%的情况设为“不良(×)”。其结果,所述基板的水平配置与正交配置的透过率差为48%,判断偏光吸收特性为“良好(○)”。
(6)导热各向异性的评价
使用与所述(1)相同的剪切涂布装置,将所述制备例1中获得的分散组合物(S-20)涂布于玻璃基板上,并在80℃下干燥10分钟,从而在120mm×120mm的玻璃基板上形成厚度10μm的涂膜。测定是通过利用激光加热基板的中心部,利用热成像法(thermography)测定热传导时间来进行。评价是测定距中心在x轴方向为50mm的地点与距中心在y轴方向为50mm的地点达到与中心部相同的温度为止所需的时间(升温时间),并基于其时间差来进行。将升温时间的时间差为3秒以上的情况设为“良好(○)”,将1秒以上且未满3秒的情况设为“可(△)”,将未满1秒的情况设为“不良(×)”。其结果,所述实施例的升温时间差为3.4秒,判断为“良好(○)”。再者,可以说升温时间差越大,电热各向异性越大。
(7)清洗后的导热各向异性的评价
使用与所述(1)相同的剪切涂布装置,将所述制备例1中获得的分散组合物(S-20)涂布于玻璃基板上,并在80℃下干燥10分钟,从而在120mm×120mm的玻璃基板上形成厚度10μm的涂膜。其次,通过将形成有涂膜的基板在蒸馏水中浸渍(dip)30秒钟来进行涂膜的清洗。与所述(6)同样地测定所获得的试验片的导热各向异性。评价是测定距中心在x轴方向为50mm的地点与距中心在y轴方向为50mm的地点达到与中心部相同的温度为止所需的时间(升温时间),并基于其时间差来进行。将升温时间的时间差为3秒以上的情况设为“良好”,将1秒以上且未满3秒的情况设为“可”,将未满1秒的情况设为“不良”。其结果,所述实施例的升温时间差为3.2秒,判断为“良好”。
(8)耐脱气性的评价
使用与所述(1)相同的剪切涂布装置,将所述制备例1中获得的分散组合物(S-20)涂布于8英寸的硅基板上,在80℃下干燥10分钟,从而在硅基板上形成厚度10μm的涂膜。将硅基板切断为1cm×5cm的片,对于切断的四枚硅基板,使用硅晶片分析仪装置(日本分析工业公司的“加热脱附装置JTD-505”、岛津制作所公司的“气相色谱仪质量分析计GCMS-QP2010Plus”),以升温速度10℃/min升高至230℃,在所述温度下保持15分钟,求出此时的逸气量(ng/cm2)。关于评价,将逸气量未满200ng/cm2的情况设为“良好(○)”,将200ng/cm2以上且未满600ng/cm2的情况设为“可(△)”,将600ng/cm2以上的情况设为“不良(×)”。其结果,所述实施例的升温时间差为150ng/cm2,判断为“良好”。
[实施例21~23、25、26、比较例5~7]
如下述表6中记载那样变更分散组合物的种类及对基板的涂布方法,除此以外与实施例20同样地进行各种评价。将评价结果示于下述表6。
[实施例24]
利用注射器自油墨收纳部吸出球体直径1.2mm的圆珠笔的油墨,向油墨收纳部注入丙酮进行清洗和/或干燥后,将分散组合物(S-20)注入至空的油墨收纳部,并进行描绘,由此在玻璃基板上进行剪切转印涂布(参照图2),评价对于玻璃基板的涂布性及偏光吸收特性。关于对于玻璃基板的涂布性,对于描绘的线,与实施例20同样地通过目视观察有无针孔及凹陷来进行评价。关于偏光吸收特性,在通过偏光板目视所描绘的线时,在通过偏光板的旋转可确认黑转的情况下,评价为偏光吸收特性“良好(○)”,在无法确认黑转的情况下,评价为偏光吸收特性“不良(×)”。将评价结果示于下述表6。
[表6]
Figure BDA0003421200540000291
表6中,涂布方法的详情如以下那样。
转印涂布A:利用剪切涂布装置,使涂布辊与刮刀辊正旋转来进行剪切涂布。
转印涂布B:通过圆珠笔型方式来进行剪切涂布。
转印涂布C:利用剪切涂布装置,使涂布辊与刮刀辊反旋转来进行剪切涂布,除此以外与转印涂布A同样地进行。
转印涂布D:代替包括涂布辊及刮刀辊的剪切涂布装置,通过棒涂将分散组合物剪切涂布于玻璃基板上,将获得的涂膜转印至另一基板,由此获得涂膜。
如表6所示,使用包含显示溶致液晶性的化合物的分散组合物,利用剪切转印涂布来形成各向异性膜,由此可获得导电各向异性、偏光吸收特性、导热各向异性及耐脱气性的各种特性优异的各向异性膜(实施例20~实施例26)。另外,实施例20~实施例26的各向异性膜中关于对于玻璃基板的涂布性、耐摩擦磨耗性也优异。特别是利用旋转体进行了剪切转印涂布的实施例20~实施例25中,在全部评价中为“○”或“△”,这些中,实施例20~实施例22中在全部评价中为“○”。

Claims (15)

1.一种分散组合物,含有:
被分散体;
分散介质;以及
聚合体[P],为选自由聚酰胺酸、聚酰胺酸酯及聚酰亚胺所组成的群组中的至少一种,且具有:源自由下述式(1)所表示的二胺化合物[D1]的结构单元U1、与源自与所述二胺化合物[D1]不同的二胺化合物[D2]的结构单元U2。
[化1]
Figure FDA0003421200530000011
(式(1)中,n为0或1;在n为0的情况下,R1~R4中的至少一个为具有离子性官能基的一价基,其余分别独立地为氢原子、卤素原子或一价有机基;在n为1的情况下,R1~R8中的至少一个为具有离子性官能基的一价基,其余分别独立地为氢原子、卤素原子或一价有机基。)
2.根据权利要求1所述的分散组合物,其中相对于所述结构单元U1与所述结构单元U2的合计量,所述聚合体[P]中的所述结构单元U2的含有比例为1摩尔%以上且80摩尔%以下。
3.根据权利要求1或2所述的分散组合物,其中所述二胺化合物[D2]具有由下述式(2)所表示的部分结构。
*-L1-R1-R2-R3-R4…(2)
(式(2)中,L1为单键、-O-、-CO-、-COO-*1、-OCO-*1、-NR5-、-NR5-CO-*1、-CO-NR5-*1、碳数1~6的烷二基、-O-R6-*1、或-R6-O-*1(其中,R5为氢原子或碳数1~10的一价烃基,R6为碳数1~3的烷二基;“*1”表示与R1的结合键);R1及R3分别独立地为单键、经取代或未经取代的亚苯基、或者经取代或未经取代的亚环烷基,R2为单键、经取代或未经取代的亚苯基、经取代或未经取代的亚环烷基、或者-R7-B1-R8-(其中,R7及R8分别独立地为经取代或未经取代的亚苯基或亚环烷基,B1为单键、-O-、-COO-*2、-OCO-*2、-OCH2-*2、-CH2O-*2、或碳数1~3的烷二基;“*2”表示与R8的结合键);R4为氢原子、氟原子、氰基、CH3COO-*3(“*3”表示与R3的结合键)、碳数1~18的烷基、碳数1~18的氟烷基、碳数1~18的烷氧基、碳数1~18的氟烷氧基、具有类固醇骨架的碳数17~51的烃基、或碳数1~18的烷基所具有的至少一个氢原子经氰基取代的一价基;其中,在R1、R2及R3全部为单键的情况下,R4为碳数6~18的烷基、碳数6~18的氟烷基、碳数6~18的烷氧基、碳数6~18的氟烷氧基、具有类固醇骨架的碳数17~51的烃基、或碳数6~18的烷基所具有的至少一个氢原子经氰基取代的一价基;在R1、R2及R3所具有的经取代或未经取代的亚苯基与经取代或未经取代的亚环烷基的合计数为一个的情况下,R4为碳数4~18的烷基、碳数4~18的氟烷基、碳数4~18的烷氧基、碳数4~18的氟烷氧基、或碳数4~18的烷基所具有的至少一个氢原子经氰基取代的一价基;“*”表示结合键。)
4.根据权利要求1至3中任一项所述的分散组合物,其中所述二胺化合物[D2]为芳香族二胺。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的分散组合物,其中所述聚合体[P]为选自由四羧酸二酐、四羧酸二酯化合物及四羧酸二酯二卤化物所组成的群组中的至少一种四羧酸衍生物、与二胺化合物的反应产物,
所述四羧酸衍生物为芳香族四羧酸衍生物。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的分散组合物,其中所述被分散体为选自由无机物粒子及有机物粒子所组成的群组中的至少一种。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的分散组合物,其中所述被分散体为选自由棒状纳米结构体及棒状分子所组成的群组中的至少一种。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的分散组合物,其中所述被分散体为选自由金属粒子及类金属粒子所组成的群组中的至少一种。
9.一种分散剂,含有聚合体[P],所述聚合体[P]为选自由聚酰胺酸、聚酰胺酸酯及聚酰亚胺所组成的群组中的至少一种,且具有:源自由下述式(1)所表示的二胺化合物[D1]的结构单元U1、与源自与所述二胺化合物[D1]不同的二胺化合物[D2]的结构单元U2。
[化2]
Figure FDA0003421200530000021
(式(1)中,n为0或1;在n为0的情况下,R1~R4中的至少一个为具有离子性官能基的一价基,其余分别独立地为氢原子、卤素原子或一价有机基;在n为1的情况下,R1~R8中的至少一个为具有离子性官能基的一价基,其余分别独立地为氢原子、卤素原子或一价有机基。)
10.一种各向异性膜的制造方法,包括:
对于含有被分散体与分散介质及显示溶致液晶性的化合物的分散组合物,在施加剪切应力的同时保持于保持体表面的步骤;以及
将保持于所述保持体表面的分散组合物转印至基材上的步骤。
11.根据权利要求10所述的各向异性膜的制造方法,其中所述化合物为选自由聚酰胺酸、聚酰胺酸酯及聚酰亚胺所组成的群组中的至少一种聚合体。
12.根据权利要求11所述的各向异性膜的制造方法,其中所述聚合体具有源自由下述式(1)所表示的二胺化合物[D1]的结构单元。
[化3]
Figure FDA0003421200530000022
(式(1)中,n为0或1;在n为0的情况下,R1~R4中的至少一个为具有离子性官能基的一价基,其余分别独立地为氢原子、卤素原子或一价有机基;在n为1的情况下,R1~R8中的至少一个为具有离子性官能基的一价基,其余分别独立地为氢原子、卤素原子或一价有机基。)
13.根据权利要求10至12中任一项所述的各向异性膜的制造方法,其中所述被分散体为选自由无机物粒子及有机物粒子所组成的群组中的至少一种。
14.一种各向异性膜,利用如权利要求10至14中任一项所述的制造方法来获得。
15.一种各向异性膜形成装置,包括:
保持部,对于含有被分散体与分散介质及显示溶致液晶性的化合物的分散组合物,在施加剪切应力的同时保持于保持体表面;以及
转印部,将保持于所述保持体表面的分散组合物转印至基材上。
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