JP2002293949A - 有機導電性材料の製造方法 - Google Patents
有機導電性材料の製造方法Info
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Abstract
く、優れた導電性と成形性を有する有機材料を安価に信
頼性高く、かつ容易に製造する方法を提供する。 【解決手段】 少なくとも水および/または有機溶媒可
溶性ポリアニリン類の溶液と、水および/または有機溶
媒可溶性樹脂の溶液を混合する。
Description
性材料の製造方法に関するものである。さらに詳しく
は、この出願の発明は、ポリアニリン類を完全かつ均一
にマトリックス樹脂中に分散させ、抵抗値を制御して有
機導電性材料を製造する方法と、それにより得られる有
機導電性材料に関するものである。
おいては、導電性材料としては一般的に金属が用いられ
てきた。近年、ノート型パソコンや携帯電話の普及に伴
って、軽量で成形加工が容易な有機導電性材料が金属に
代わる材料として注目されている。しかし、これまでの
有機導電性材料の導電性は、金属と比較して大きく劣る
ものであったため、実際には、金属繊維や金属粉末、あ
るいはカーボン粉末などを樹脂に練り込んだ導電ペース
トや、金属に樹脂を少量混合し、テープ状に加工した導
電テープが実用化されているにすぎなかった。
は、いずれも樹脂の機械的強度や耐熱性が不十分である
上、コストが高く、導電性成分粒子の脱落による汚染や
導電性の低下、導電性成分粒子の分布の偏りによる導電
性のばらつき等の問題があった。また、小型化に伴い要
求されるより微細な配線の設置が不可能である等の問題
もあった。さらに、金属やカーボンを練り込んだ導電性
材料では、成形後に得られるフィルム等の成形品の形状
や伸びによって導電性成分粒子の分布が変化し、導電性
に偏りが生じるという問題があったのである。
リチオフェン、ポリピロール等の導電性高分子は、均一
な導電性が得られる材料として注目されたが、多くの導
電性高分子が空気中で不安定である上、一般的に不溶、
不融であるため、実用化は困難と考えられてきた。この
ような状況下で、ドープされたポリアニリン類が空気中
で安定であることが見出され、合成も容易であることか
ら、溶媒に可溶化する方法が検討された。
活性剤をドーパントとして取り込んで得られるものや、
界面活性剤構造を有するもの、さらには界面活性剤とア
ニリンの塩から合成されるものなどが報告されている。
中でも界面活性剤存在下でアニリン、またはその誘導体
を化学酸化剤により酸化重合して得られる、水および/
または有機溶媒に可溶なポリアニリン又はポリアニリン
誘導体(特開平6−279584号公報)は、安定で合
成が容易なことで知られる。
独では成形性が不十分であり、有効なマトリックス樹脂
と混合する場合には分散性が悪く、乳化して二層分離し
たり、不均一になったりするという問題があった。
の事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点
を解消し、マトリックス樹脂の特性を失うことなく、優
れた導電性と成形性を有する有機材料を安価に信頼性高
く、かつ容易に製造する方法を提供することを課題とし
ている。
の課題を解決するものとして、まず第1には、少なくと
も水および/または有機溶媒可溶性ポリアニリン類の溶
液と、水および/または有機溶媒可溶性樹脂の溶液を混
合することを特徴とする有機導電性材料の製造方法を提
供する。
水および/または有機溶媒可溶性ポリアニリン類の溶液
と、水および/または有機溶媒可溶性樹脂の溶液を混合
した後、水および/または有機溶媒を除去することを特
徴とする有機導電性材料の製造方法を提供する。
または有機溶媒可溶性ポリアニリン類が、界面活性剤構
造を持ったアニリンまたはその誘導体、もしくは界面活
性剤とアニリンとの塩を重合して得られるものである前
記第1または第2のいずれかの有機導電性材料の製造方
法を提供する。
かの有機導電性材料の製造方法において、第4には、水
および/または有機溶媒可溶性樹脂が水および/または
有機溶媒可溶性ポリエチレンであること、第5には、水
および/または有機溶媒可溶性ポリスチレンであること
を提供する。
れかの有機導電性材料の製造方法において、水および/
または有機溶媒可溶性ポリアニリン類と水および/また
は有機溶媒可溶性樹脂の混合比を変化させることによ
り、有機導電性材料の抵抗値を制御する方法を提供す
る。
によって製造される有機導電性材料をも提供する。
の製造方法では、少なくとも水および/または有機溶媒
可溶性ポリアニリン類の溶液と水および/または有機溶
媒可溶性樹脂の溶液を混合して有機導電性材料を得るこ
とができる。このように溶液系で導電性高分子であるポ
リアニリン類とマトリックス樹脂を混合することにより
ポリアニリン類のマトリックス樹脂への均一分散が可能
となる。
および/または有機溶媒に可溶のものであればとくに限
定されない。例えば、界面活性剤構造を持ったアニリン
やその誘導体を重合して得られるもの、界面活性剤とア
ニリンとの塩を重合して得られるものなどが例示され
る。また、ポリアニリン類の製造方法もとくに限定され
ない。例えば、水相、有機相、もしくはその混合相中で
アニリンまたはその誘導体を化学酸化剤によって酸化重
合し、水および/または有機溶媒可溶のポリアニリンま
たはポリアニリン誘導体を製造する方法が挙げられる。
もちろん、これらに限定されない。また、ポリアニリン
類の分子量や分子量分布もとくに限定されず、用途や所
望の抵抗値に応じて適宜選択できる。もちろん、ポリア
ニリン類の含水率や膨潤度、溶液濃度や粘度等もとくに
限定されない。
法において、マトリックス樹脂として使用される水およ
び/または有機溶媒可溶性樹脂は、有機導電性材料のマ
トリックスとなりうる樹脂であればどのようなものであ
ってもよく、用途に応じて種々の汎用プラスチックやゴ
ム、機能性プラスチックやゴム等から適宜選択される。
例えば、水および/または有機溶媒可溶性ポリエチレン
や水および/または有機溶媒可溶性ポリスチレンが好ま
しく例示される。これらはいずれも溶融成形や射出成形
が容易であり、様々な形状の製品の成形を可能とするこ
とから、マトリックス樹脂として好ましい。もちろん、
水および/または有機溶媒に可溶であれば、アクリル系
樹脂やフッ素系樹脂等、これら以外の樹脂であってもよ
い。このとき、マトリックス樹脂として使用される水お
よび/または有機溶媒可溶性樹脂の分子量や分子量分
布、さらには含水率や膨潤度、溶液濃度や粘度等は限定
されず、用途に応じて、所望の物性を発揮できるものを
適宜選択すればよい。
法において、水および/または有機溶媒に可溶なポリア
ニリン類と水および/または有機溶媒に可溶な樹脂を混
合する方法としては、強制攪拌機、マグネチックスター
ラー等種々の一般的な手法が用いられる。混合時間、回
転数、各溶液の濃度等の条件はとくに限定されず、導電
性高分子であるポリアニリン類を均一にマトリックス樹
脂中に分散できればよい。
製造方法において用いられる溶媒は、ポリアニリン類お
よびマトリックス樹脂を溶解できるものであればよく、
とくに限定されない。具体的には、水、アルコール、ア
セトン、ベンゼン、トルエン、クロロホルム等が例示さ
れる。各溶媒が相溶性のあるものであれば、ポリアニリ
ン類とマトリックス樹脂を別々の溶媒に溶解してから混
合してもよいが、好ましくは同一の溶媒に溶解して混合
する。
法では、水および/または有機溶媒に可溶なポリアニリ
ン類と水および/または有機溶媒に可溶な樹脂を混合す
ればよく、得られた溶液状の混合樹脂は有機導電性材料
として好適に用いられるものであるが、さらに、溶媒を
除去してもよい。溶媒を除去する方法としては、風乾や
真空乾燥等の一般的手法が適用されるが、水や有機溶媒
を完全に除去するためには、エバポレーター等である程
度溶媒を除いた後、加熱真空乾燥を行うことが好まし
い。得られる有機導電性材料は、ペレタイザーを用いて
押出、切断してペレット状としてもよいし、シート状、
リボン状、フレーク状等に加工してもよい。好ましくは
扱いや保存が容易なペレット状とする。
出願の発明の有機導電性材料は、材料中に均一に導電性
高分子を有し、成形や使用によりその導電性が変化する
ことのない安定なものである。また、溶媒可溶であるた
め、キャスト法等により容易に成形できることを特徴と
するが、それ以外にも、導電性高分子であるポリアニリ
ン類の含有量を変化させることにより導電性(抵抗値)
を制御できるという利点がある。つまり、水および/ま
たは有機溶媒可溶性ポリアニリン類と水および/または
有機溶媒可溶性樹脂を混合した後、溶媒を除去し、任意
の量のポリアニリン類を含有する有機導電性材料とする
か、その有機導電性材料をさらにマトリックス樹脂に混
合することにより、ポリアニリン類の材料全体に占める
割合を調整し、導電性を所望の値に設定することができ
るのである。
脂は、前記のとおりの水および/または有機溶媒可溶性
樹脂とすることが好ましい。予め任意のポリアニリン類
含有量の有機導電性材料を前記の方法で調製し、それを
さらにマトリックス樹脂に混合すれば、極少量のポリア
ニリン類でも、マトリックス樹脂中に均一分散させるこ
とが可能となり、有機導電性材料の抵抗値を所望の値に
制御することが容易となる。
し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく説明す
る。もちろん、この発明は以下の例に限定されるもので
はなく、細部については様々な態様が可能であることは
言うまでもない。
系でポリアニリンの酸化重合を行った。
mLにドデシル硫酸ナトリウム(SDS)0.2モルを
加えて加熱し、その溶液をさらに0℃以下に保って攪拌
しながら過硫酸化アンモニウム0.25モルを加えて4
時間反応を行った。反応開始時、不均一系であった反応
液が反応が進行するにつれて、均一系となり、ポリアニ
リン特有の緑色の水溶液が得られた。
ンまたはメタノールを加えることによりポリアニリンの
沈殿物が得られた。 <実施例1> 有機導電性材料の製造 ポリスチレンペレット(東洋スチロール(株)社製トー
ヨースチロールHIES−650N)100gにトルエ
ン50%、メチルエチルケトン(MEK)30%、酢酸
エチル20%からなる混合溶剤400gを加え、ポリス
チレンペレットが完全に溶解するまで攪拌した。
たポリアニリンの沈殿物(含水率90wt%)を100
g(1倍量)、200g(2倍量)、400g(4倍
量)をそれぞれ添加した。ポリスチレン溶液とポリアニ
リン沈殿物を攪拌混合しながら熱風乾燥し、水および混
合溶剤を除去した。
した有機導電性材料であった。 (a)1/1のポリアニリン含有ポリスチレン10gを
ポリスチレンペレット490gと混合し、ポリアニリン
を1wt%含有するペレットを調製した。 (b)1/1のポリアニリン含有ポリスチレン20gを
ポリスチレンペレット380gと混合し、ポリアニリン
を2.5wt%含有するペレットを調製した。 (c)2/1のポリアニリン含有ポリスチレン30gを
ポリスチレンペレット370gと混合し、ポリアニリン
を5wt%含有するペレットを調製した。 (d)4/1のポリアニリン含有ポリスチレン50gを
ポリスチレンペレット350gと混合し、ポリアニリン
を10wt%含有するペレットを調製した。
し、キャスト法により成膜した後、各膜の表面抵抗を測
定した。
るポリアニリンの含有量(wt%)と表面抵抗値の関係
を示した。
性ポリアニリン溶液を混合することにより、ポリスチレ
ン中にポリアニリンが均一に分散された有機導電性材料
が得られたことが確認された。また、ポリアニリンの含
有量を変化させることにより、表面抵抗を制御すること
が可能となることが明らかになった。
よって、均一な導電性を有し、成形加工の容易な有機導
電性材料が提供される。また、この発明の有機導電性材
料は、ポリアニリン類の含有量を変化させることによ
り、その抵抗値を所望の値に制御できるものである。
Claims (7)
- 【請求項1】 少なくとも水および/または有機溶媒可
溶性ポリアニリン類の溶液と、水および/または有機溶
媒可溶性樹脂の溶液を混合することを特徴とする有機導
電性材料の製造方法。 - 【請求項2】 少なくとも水および/または有機溶媒可
溶性ポリアニリン類の溶液と、水および/または有機溶
媒可溶性樹脂の溶液を混合した後、水および/または有
機溶媒を除去することを特徴とする有機導電性材料の製
造方法。 - 【請求項3】 水および/または有機溶媒可溶性ポリア
ニリン類が、界面活性剤構造を持ったアニリンまたはそ
の誘導体、もしくは界面活性剤とアニリンとの塩を重合
して得られるものである請求項1または2のいずれかの
有機導電性材料の製造方法。 - 【請求項4】 水および/または有機溶媒可溶性樹脂が
水および/または有機溶媒可溶性ポリエチレンである請
求項1ないし3のいずれかの有機導電性材料の製造方
法。 - 【請求項5】 水および/または有機溶媒可溶性樹脂が
水および/または有機溶媒可溶性ポリスチレンである請
求項1ないし3のいずれかの有機導電性材料の製造方
法。 - 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかの有機導電
性材料の製造方法において、水および/または有機溶媒
可溶性ポリアニリン類と水および/または有機溶媒可溶
性樹脂の混合比を変化させることにより、有機導電性材
料の抵抗値を制御する方法。 - 【請求項7】 請求項1ないし5のいずれかの方法によ
って製造される有機導電性材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001097274A JP3732419B2 (ja) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | 有機導電性材料の製造方法 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007070555A (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Toyo Ink Mfg Co Ltd | ポリアニリン組成物の製造方法、ポリアニリン組成物及び成形体 |
-
2001
- 2001-03-29 JP JP2001097274A patent/JP3732419B2/ja not_active Expired - Fee Related
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