JP2005146081A - フッ素樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 フッ素樹脂組成物において、フッ素樹脂とフッ素系界面活性剤によって表面処理したカーボンナノチューブとを配合したものであるフッ素樹脂組成物。
【選択図】 なし
Description
従来の導電性のカーボンブラックからなる導電性フィラーとしてカーボンナノチューブをフィラーとして用いることが提案されている(例えば、特許文献1)。
ところが、カーボンナノチューブは従来の導電性炭素材料に比べて大きさが小さい物質であって、樹脂組成物からの「浮き」がほとんど起こらず、表面状態が優れ、また、強度が大きく弾性率を有する物質なので破損による抜け落ちも少ないという特徴を有していた。
フッ素樹脂中へフィラーとしてカーボンナノチューブを配合した場合には、カーボンナノチューブの優れた性質とともに、フッ素樹脂の有する化学的安定性を併せ持ったフッ素樹脂組成物を提供可能である。
また、フッ素系界面活性剤が、フルオロアルキルスルホン酸、フルオロアルキルカルボン酸、およびそれらの塩からなる群から選ばれる少なくとも1種である前記のフッ素樹脂組成物である。
フッ素樹脂が末端基が安定化されたものである前記のフッ素樹脂組成物である。
末端基が安定化されたフッ素樹脂がパーフルオロアルコキシアルカンポリマー、またはパーフルオロエチレンプロピレンコポリマーから選ばれる前記のフッ素樹脂組成物である。
更に、必要とする導電特性が少量のカーボンナノチューブ配合で得られるため、フッ素樹脂が有する本来の表面特性や機械的特性を損なうことなく、フィラー配合による加工性の低下も最低限に抑えることができる。
また、使用するフッ素樹脂の末端基の化学構造によって得られるフッ素樹脂組成物の特性が大きく変わり、末端基の構造によって導電性および静電特性が変化することを見出し、特定の末端基を有するフッ素樹脂を用いることによって導電性等が優れたフッ素樹脂組成物が提供可能であることを見出したものである。
特にフルオロモノマーの重合によって製造されるフルオロポリマーは各種の形状へ成形することができるので、導電性フィラーと混練したフッ素樹脂組成物の製造には好適なものである。
フッ素系界面活性剤の添加量は、組成物全体に対して、0.001質量%以上であることが好ましく、より好ましくは0.003質量以上、5質量%以下であり、0.005質量%以上、2質量%以下とすることがより好ましい。なお、添加量は、溶剤を含まない量である。
添加量が0.001質量%よりも少ないと良好な導電性が得られず、また5質量%よりも多いと加工性が低下する。
これらのなかでも全フッ素化ポリマーが好ましく、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−フルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)がより好ましい。
また、カーボンナノチューブは、直径が1nm〜から300nmであることが好ましく、アスペクト比は5以上のものが好ましい。
以下に実施例、比較例を示し本発明を説明する。
2軸押出機(テクノベル社製KZW20−25G)のホッパーに、2台のフィーダーから各々フッ素樹脂ペレットとカーボンナノチューブを表1の重量比率になるよう供給した。2軸押出機はシリンダー温度を330℃、ダイ温度を340℃に設定し、スクリュー回転数30rpmでフッ素樹脂とカーボンナノチューブをストランド状に溶融混練押出した後に水槽で冷却した後、ペレタイザーで直径1.5mm、長さ3mmのペレットを作製した。
また比較4はディスバージョンであるFEP120Jを乾燥後、メタノールで界面活性剤を洗い落とした後、単軸押出機でストランドに押出し、ペレタイザーで直径1.5mm、長さ3mmのペレット化して用いた。
なお、表において比較は比較例であることを示す。
導電率は2軸押出機で混練し、得られたペレット10gを350℃の熱プレスで、厚さ0.2mmのシート状に成形し、高抵抗率計(三菱化学製 HIRESTA−IP)、低抵抗率計(三菱化学製 LORESTA−AP)を用いて、表面抵抗を測定し、その評価結果を、Ω/□を単位に表1に示す。
試料ペレット100gを静電気除去機(アズワン製 SF−1000)用いて除電した後、ポリエチレンの袋に入れ、中を膨らませたまま口を閉じ、激しく10回上下させ、袋の中のペレットが静電気で袋壁に付着するかどうかで判定した。付着しないものを良、付着したもの不とした。
PFA350J,PFA450J,PFA340J,PFA420Jは、それぞれ三井・デュポンフロロケミカル社製テトラフルオロエチレン−フルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)を示す。また、PFA450J,PFA420Jは末端基が安定化されたものである。
FEP100J,FEP120Jは、それぞれ三井・デュポンフロロケミカル社製テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)を示す。また、FEP100Jは末端基が安定化されたものである。
また、ETFEC88AXは、旭硝子社製テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(ETFE)を示す。
また、数値は固形分の配合重量比を示す。
界面活性剤は、
SA1:パーフルオロオクタンスルホン酸カリウムを表し、4質量%メタノール溶液中でカーボンナノチューブを処理したものである。
SA2:パーフルオロオクタンスルホン酸リチウムを表し、4質量%メタノール溶液中でカーボンナノチューブを処理したものである。
SA3:パーフルオロブタンスルホン酸リチウムを表し、4質量%水溶液中でカーボンナノチューブを処理したものである。
また、数値は界面活性剤の固形分の配合重量比を示す。
CNTは、カーボンナノチューブを表し、
VGCFは昭和電工製の径が150nmの気相法炭素繊維
CNT20は、カーボン・ナノテク・リサーチ・インスティチュート製の径が20nmのカーボンナノチューブである。
また、数値は固形分の配合重量比を示す。
フッ素樹脂
PFA PFA PFA PFA FEP FEP ETFE 界面活性剤 CNT
350J 450J 340J 420J 100J 120J C88AX SA1 SA2 SA3 VGCF CNT20 導電率 静電 (Ω/□)特性
試料1 94.0 0.005 6 >1013 良
試料2 94.0 0.05 6 >1013 良
試料3 93.5 0.5 6 1010 良
試料4 93.5 0.5 6 104 良
試料5 92.8 1.2 6 107 良
試料6 92.8 1.2 6 103 良
試料7 97.8 0.2 2 >1013 良
試料8 97.8 0.2 2 1010 良
試料9 95.8 0.2 4 104 良
試料10 95.8 0.2 4 1010 良
試料11 95.8 0.2 4 104 良
試料12 91.8 0.2 6 100 良
試料13 95.8 0.2 4 104 良
試料14 93.8 0.2 6 104 良
試料15 95.8 0.2 4 104 良
試料16 95.8 0.2 4 108 良
試料17 93.7 0.3 6 10 5 良
比較1 94 6 >1013 不
比較2 96 4 >1013 不
比較3 94 6 >1013 不
比較4 96 4 >1013 不
比較5 94 6 >10 13 不
Claims (4)
- フッ素樹脂組成物において、フッ素樹脂とフッ素系界面活性剤によって表面処理したカーボンナノチューブとを配合したものであることを特徴とするフッ素樹脂組成物。
- フッ素系界面活性剤が、フルオロアルキルスルホン酸、フルオロアルキルカルボン酸、およびそれらの塩からなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載のフッ素樹脂組成物。
- フッ素樹脂が末端基が安定化されたものであることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載のフッ素樹脂組成物。
- 末端基が安定化されたフッ素樹脂がパーフルオロアルコキシアルカンポリマー、またはパーフルオロエチレンプロピレンコポリマーから選ばれるものであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のフッ素樹脂組成物。
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