JP2005187697A - Conductive adhesive material having ionic conductivity - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、経時的に導電性の低下が生じ難いポリウレタンゲルからなる高イオン導電性粘着材に関する。 The present invention relates to a high ion conductive pressure-sensitive adhesive material made of a polyurethane gel that is less likely to cause a decrease in conductivity over time.
この種の導電性粘着材として、本出願人が先に提案したイオン導電性高分子粘着材、即ち、アルキレンオキサイド鎖を有するポリウレタンポリオールプレポリマー又は/及びアルキレンオキサイド鎖を有するポリオールと、アルキレンオキサイド鎖を有するポリウレタンポリイソシアネートプレポリマーとを反応させてなるポリウレタンゲルに、イオン化合物を含有させた粘着材が知られている(特許文献1)。 As this type of conductive adhesive, the ionic conductive polymer adhesive previously proposed by the present applicant, that is, a polyurethane polyol prepolymer having an alkylene oxide chain or / and a polyol having an alkylene oxide chain, and an alkylene oxide chain. There is known a pressure-sensitive adhesive material in which an ionic compound is contained in a polyurethane gel obtained by reacting a polyurethane polyisocyanate prepolymer having (Patent Document 1).
この非ハイドロゲルでない、液状のポリアルキレンオキサイド鎖をもつ一成分系の導電性粘着材は、少量の水分を含有させることで103〜104Ω・cmオーダーの体積抵抗率を有し、且つ、良好な粘着性を有するため、乾式の生体電極材などの用途に好ましく使用される。けれども、乾燥によって含水量が減少したり無水状態になったりすると、体積抵抗率が元の104〜107Ω・cmに上昇して導電性が低下するので、生体電極材その他の高い導電性が求められる用途に使用し難くなるという問題を残していた。
本発明は上記の問題に対処すべくなされたもので、高いイオン導電性を有し、水分の蒸発により経時的に導電性の低下を生じ難い、ポリウレタンゲルからなる導電性粘着材を提供することを解決課題としている。 The present invention has been made to address the above problems, and provides a conductive adhesive material made of polyurethane gel that has high ionic conductivity and is less likely to cause a decrease in conductivity over time due to evaporation of moisture. Is a solution issue.
上記課題を解決するため、本発明の導電性粘着材は、アルキレンオキサイドのセグメントを有する粘着性のポリウレタンゲルに、イオン化合物と、20℃における飽和蒸気圧が10mmHg以下の極性溶媒とが含有されていることを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems, the conductive adhesive material of the present invention contains an ionic compound and a polar solvent having a saturated vapor pressure at 20 ° C. of 10 mmHg or less in an adhesive polyurethane gel having an alkylene oxide segment. It is characterized by being.
本発明の導電性粘着材においては、ポリウレタンゲル100重量部に極性溶媒が20〜400重量部含有され、イオン化合物が、ポリウレタンゲルのアルキレンオキサイドのエーテル酸素のモル数と極性溶媒の分子中のエーテル酸素のモル数との合計モル数の2/100〜10/100のモル数となるように含有されていることが好ましい。そして、極性溶媒は、ジグライム、トリグライム、テトラグライム、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ε−カプロラクトンのいずれかの単独溶媒もしくは2種以上の混合溶媒であることが好ましく、また、ジグライム、トリグライム、テトラグライム、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ε−カプロラクトンのいずれか1種もくしは2種以上と、エチレンカーボネートとの混合溶媒も好ましく使用される。本発明の導電性粘着材は初期の体積抵抗率が102〜104Ω・cm、JIS Z0237の180度引き剥がし法による初期の粘着力が60〜610gf/25mm幅であり、45℃のギャオーブン内で1週間放置後も上記の範囲内の体積抵抗率と粘着力を有するものが好ましい。 In the conductive adhesive material of the present invention, 20 to 400 parts by weight of a polar solvent is contained in 100 parts by weight of the polyurethane gel, and the ionic compound is the number of moles of ether oxygen of the alkylene oxide of the polyurethane gel and the ether in the molecule of the polar solvent. It is preferable to contain so that it may become 2/100-10/100 mole number of the total mole number with the mole number of oxygen. The polar solvent is preferably a single solvent of diglyme, triglyme, tetraglyme, propylene carbonate, γ-butyrolactone, or ε-caprolactone, or a mixed solvent of two or more, and diglyme, triglyme, tetraglyme. , Propylene carbonate, γ-butyrolactone, ε-caprolactone, or a mixed solvent of two or more and ethylene carbonate is also preferably used. The conductive adhesive material of the present invention has an initial volume resistivity of 10 2 to 10 4 Ω · cm, an initial adhesive force of 60 to 610 gf / 25 mm width according to JIS Z0237 180-degree peeling method, and a 45 ° C. Those having a volume resistivity and adhesive strength within the above-mentioned range even after being left in an oven for 1 week are preferable.
本発明の導電性粘着材は、ポリウレタンゲルのアルキレンオキサイドのセグメントに存在するエーテル酸素がイオン化合物と錯体を形成してイオンを分子分散するので、このポリウレタンゲルに電位を与えると、イオンが移動して導電性を発現する。このとき本発明の導電性粘着材のように極性溶媒がポリウレタンゲルに含まれていると、極性溶媒に溶解したゲルのセグメントの運動とイオンの移動が容易になるため導電性が向上し、しかも、この極性溶媒は20℃における飽和蒸気圧が10mmHg以下と低く常温常圧ではポリウレタンゲルから気散し難い溶媒であるため、極性溶媒の減少に伴う経時的な導電性の低下を生じることが殆どなく、良好な導電性を維持できる。 In the conductive pressure-sensitive adhesive material of the present invention, ether oxygen present in the alkylene oxide segment of the polyurethane gel forms a complex with the ionic compound to disperse the ions, and when the potential is applied to the polyurethane gel, the ions move. To develop conductivity. At this time, when the polar solvent is contained in the polyurethane gel like the conductive adhesive material of the present invention, the movement of the gel segment dissolved in the polar solvent and the movement of ions are facilitated, and the conductivity is improved. This polar solvent has a low saturated vapor pressure at 20 ° C. of 10 mmHg or less and is difficult to diffuse from the polyurethane gel at room temperature and normal pressure. Therefore, it often causes a decrease in conductivity with time due to a decrease in the polar solvent. And good conductivity can be maintained.
特に、ポリウレタンゲル100重量部に極性溶媒が20〜400重量部含有され、イオン化合物が、ポリウレタンゲルのアルキレンオキサイドのエーテル酸素のモル数と極性溶媒の分子中のエーテル酸素のモル数との合計モル数の2/100〜10/100のモル数となるように含有されている導電性粘着材は、後述の実験データによって裏付けられるように、102〜103Ω・cm程度の体積抵抗率を有し、高い導電性を発揮する。極性溶媒が20重量部を下回ると導電性が低下し、400重量部を上回るとポリウレタンゲルの強度や粘着性が低下する。また、イオン化合物のモル数が上記の合計モル数の2/100よりも少なくなると導電性が低下し、合計モル数の10/100よりも多くなると、エーテル酸素との錯体形成が必要以上に多くなり、アルキレンオキサイドのセグメントの運動が抑制されて固くなるため導電性ならびに粘着性が低下する。 In particular, 100 parts by weight of the polyurethane gel contains 20 to 400 parts by weight of a polar solvent, and the ionic compound is a total mole of the number of moles of ether oxygen in the alkylene oxide of the polyurethane gel and the number of moles of ether oxygen in the molecule of the polar solvent. The conductive adhesive contained so as to have a molar number of 2/100 to 10/100 of the number has a volume resistivity of about 10 2 to 10 3 Ω · cm, as supported by experimental data described later. It has high conductivity. When the polar solvent is less than 20 parts by weight, the conductivity is lowered, and when it exceeds 400 parts by weight, the strength and adhesiveness of the polyurethane gel are lowered. Further, when the number of moles of the ionic compound is less than 2/100 of the total number of moles, the conductivity is lowered. When the number of moles of the ionic compound is more than 10/100 of the total number of moles, complex formation with ether oxygen is more than necessary. Thus, the movement of the alkylene oxide segment is suppressed and hardened, so that the conductivity and the adhesiveness are lowered.
上記のジグライム、トリグライム、テトラグライム、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ε−カプロラクトンはいずれも、20℃又は25℃での飽和蒸気圧が0.01〜3mmHgの不揮発性ないし低揮発性の極性溶媒であるため、これを含有させた導電性粘着材は長時間に亘って良好な導電性を維持できる。また、エチレンカーボネートは、36.4℃における飽和蒸気圧が0.02mmHgと低いが、融点が36.4℃であるため、上記の各極性溶媒との混合溶媒として含有させる必要があり、このような混合溶媒を含有させた導電性粘着材も長時間に亘って良好な導電性を維持できる。 All of the above diglyme, triglyme, tetraglyme, propylene carbonate, γ-butyrolactone, and ε-caprolactone are non-volatile or low-volatile polar solvents having a saturated vapor pressure of 0.01 to 3 mmHg at 20 ° C. or 25 ° C. Therefore, the conductive adhesive containing this can maintain good conductivity for a long time. Ethylene carbonate has a low saturated vapor pressure at 36.4 ° C., as low as 0.02 mmHg, but has a melting point of 36.4 ° C., so it must be contained as a mixed solvent with each of the above polar solvents. A conductive adhesive containing a mixed solvent can maintain good conductivity over a long period of time.
以下、本発明の具体的な実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail.
本発明の導電性粘着材の基材となるポリウレタンゲルは、アルキレンオキサイドのセグメントを有する粘着性のポリウレタンゲルであり、例えば下記の構造式のポリオール成分A〜Dとポリイソシアネート成分E〜Iを反応させて双方の成分の−OH基と−NCO基をウレタン結合させることにより得られる、いわゆる三次元貫入形(Interpenetrated Network)のセグメントポリウレタンである。 The polyurethane gel used as the base material of the conductive adhesive material of the present invention is an adhesive polyurethane gel having an alkylene oxide segment. For example, polyol components A to D having the following structural formula and polyisocyanate components E to I are reacted. Thus, a segment polyurethane of a so-called three-dimensional penetration network obtained by urethane-bonding the —OH group and —NCO group of both components.
構造式A〜Dに掲げたポリオール成分としてのプレポリマーについて説明すると、構造式Aはポリエーテルポリオールとジイソシアネートの反応物であるポリウレタンポリオールプレポリマーであって、両末端成分がポリエーテルポリオールからなり、末端は−OH基である。ここで使用されるジイソシアネート化合物は、後に記載するポリウレタンポリイソシアネートのプレポリマーの中のそれと同じものであり、例えばフェニレンジイソシアネート、2,4−トルイレンジイソシアネート(TDI)、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ナフタリン−1,5−ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)、テトラメチレンジイソシアネート(TMDI)、リジンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、水添加TDI、水素化MDI、ジシクロヘキシルジメチルメタン−p,p′−ジイソシアネート、ジエチルフマレートジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)などが任意に使用できる。 The prepolymer as the polyol component listed in the structural formulas A to D will be described. The structural formula A is a polyurethane polyol prepolymer which is a reaction product of a polyether polyol and a diisocyanate, and both terminal components are composed of a polyether polyol. The terminal is an —OH group. The diisocyanate compound used here is the same as that in the polyurethane polyisocyanate prepolymer described later. For example, phenylene diisocyanate, 2,4-toluylene diisocyanate (TDI), 4,4'-diphenylmethane diisocyanate ( MDI), naphthalene-1,5-diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (HMDI), tetramethylene diisocyanate (TMDI), lysine diisocyanate, xylylene diisocyanate (XDI), water-added TDI, hydrogenated MDI, dicyclohexyldimethylmethane-p, p '-Diisocyanate, diethyl fumarate diisocyanate, isophorone diisocyanate (IPDI) and the like can be arbitrarily used.
構造式Bはグリセロール(l=1)又はソルビトール(l=4)にポリエーテルポリオールを付加したものであり、また、構造式Cはトリメチロールプロパンにポリエーテルを付加したものである。同様に下記の構造式Jの1,2,6−ヘキサントリオール、構造式Kのトリメチロールエタン、構造式Lのペンタエリスリット、構造式Mのポリグリセリン(n=2〜30の整数)やその部分エステルなどの多価アルコールとポリエーテルポリオールの付加物も使用できる。 Structural formula B is obtained by adding polyether polyol to glycerol (1 = 1) or sorbitol (1 = 4), and structural formula C is obtained by adding polyether to trimethylolpropane. Similarly, 1,2,6-hexanetriol of the following structural formula J, trimethylolethane of the structural formula K, pentaerythlit slit of the structural formula L, polyglycerin of the structural formula M (n = 2 to 30) and its Adducts of polyhydric alcohols such as partial esters and polyether polyols can also be used.
構造式Dはアルキレンオキサイドのセグメントを有するポリエーテルポリオールであって、両末端が−OH基の場合と、片末端がアルキル基、芳香族基などで封鎖されている場合があり、市販品として容易に入手できる。 Structural formula D is a polyether polyol having an alkylene oxide segment, where both ends are —OH groups, and one end is blocked with an alkyl group, aromatic group, etc. Available at:
次に、構造式E〜Iに掲げたポリイソシアネートプレポリマーについて説明すると、構造式Eはトリメチロールプロパンにジイソシアネートを反応させて得られるトリイソシアネートの2分子をアルキレンオキサイド(AO)の1分子で2量化したもので、4官能であるテトライソシアネートである。そして、トリメチロールプロパンの代わりにグリセロールを用いたものが構造式Fのテトライソシアネートである。この種のテトライソシアネートは、AOの2分子又は3分子でトリイソシアネートが2量化され易いので反応を微妙に調節する必要がある。そのため、未反応のトリイソシアネートが混在するが、ポリオールと反応した場合にセグメントポリウレタン分子の大きさのバラツキが生じ粘着性をコントロールするのに都合の良い方に作用することもある。 Next, the polyisocyanate prepolymer shown in the structural formulas E to I will be described. In the structural formula E, two molecules of triisocyanate obtained by reacting diisocyanate with trimethylolpropane are converted into two molecules of alkylene oxide (AO). It is a quantified tetraisocyanate that is tetrafunctional. A tetraisocyanate having the structural formula F is obtained by using glycerol instead of trimethylolpropane. Since this type of tetraisocyanate tends to dimerize triisocyanate with 2 or 3 molecules of AO, it is necessary to finely control the reaction. Therefore, although unreacted triisocyanate is mixed, when reacting with polyol, the size of segment polyurethane molecules varies, which may act on the side convenient for controlling the adhesiveness.
構造式Gは構造式Bのポリオールにジイソシアネートを反応させたものである。また、構造式Hは同様に構造式Cのポリオールにジイソシアネートを反応させたものであり、3官能である。構造式Iはポリエーテルポリオールとジイソシアネートの反応物で2官能である。 Structural formula G is obtained by reacting diisocyanate with the polyol of structural formula B. Similarly, structural formula H is a trifunctional compound obtained by reacting a polyol of structural formula C with a diisocyanate. Structural formula I is a reaction product of polyether polyol and diisocyanate and is bifunctional.
上記の構造式A〜I中のAOで表記されるアルキレンオキサイドのセグメントは、導電性を高めることを考慮すると、そのエーテル酸素のメチレン基の炭素数に対する比率が比較的大きくてイオン化合物と錯体を形成する機会の多いことが望ましいため、具体的には親水性のエチレンオキサイド(EO)、疎水性のプロピレンオキサイド(PO)、これらのEO−PO共重合体[例えば下記の構造式Nで表されるブロック共重合体や、−(PO−EO−EO−PO)m−,−(PO−PO−EO)m−、−(EO−EO−PO)m−、−(EO−PO−EO−PO)m−などの交互共重合体(mは1以上の正数である)や、EOとPOのランダムな共重合体など]、疎水性のブチレンオキサイド(BO)、BO−EO共重合体などが好適である。 In the alkylene oxide segment represented by AO in the above structural formulas A to I, the ratio of the ether oxygen to the carbon number of the methylene group is relatively large in consideration of enhancing conductivity, and the ionic compound and the complex Since it is desirable to have many opportunities to form, specifically, hydrophilic ethylene oxide (EO), hydrophobic propylene oxide (PO), and these EO-PO copolymers [for example, represented by the following structural formula N Block copolymers,-(PO-EO-EO-PO) m-,-(PO-PO-EO) m-,-(EO-EO-PO) m-,-(EO-PO-EO-) PO) m- and other alternating copolymers (m is a positive number of 1 or more), random copolymers of EO and PO, etc., hydrophobic butylene oxide (BO), BO-EO copolymers Etc. are suitable .
上記のAOのセグメントは、良好な粘着性を有するポリウレタンゲルを得るためには、その大半ないし全てが常温で液状であることが望ましく、それゆえに分子量が規制される。EOセグメントの分子量MWは150〜1000が適当であり、好ましくは300〜800である。これに対し、POセグメントは分子量が数万でも液体であり、使用できる分子量の範囲は広い。しかし、末端基の比率が小さいほど反応確率が低くなり、また、あまり長いセグメントの場合はポリウレタンゲルが流動性に富み保形性に乏しくなるので、大略200〜数千の範囲が適当である。 In order to obtain a polyurethane gel having good adhesiveness, most or all of the above AO segments are desirably liquid at room temperature, and therefore the molecular weight is restricted. The molecular weight MW of the EO segment is suitably 150-1000, preferably 300-800. On the other hand, the PO segment is a liquid even if its molecular weight is tens of thousands, and the range of molecular weight that can be used is wide. However, the smaller the end group ratio, the lower the reaction probability, and in the case of a very long segment, the polyurethane gel is rich in fluidity and poor in shape retention, so a range of about 200 to several thousand is appropriate.
また、EO−PO共重合体はそれらの比率や配列によって流動性(柔らかさ)や粘着性が左右される。例えば、ブロック共重合体においてPOのモル分率が高い場合には分子量が高くても液状であるが、POのモル分率が低い場合でもEOの分子量が低ければ液状となる。しかし、既述したようにPOの分子量が高ければ保形性などの問題が生じるため、600〜8000、好ましくは800〜6000の分子量を有する常温で液状のEO−PO共重合体が使用される。 In addition, the fluidity (softness) and the adhesiveness of EO-PO copolymers are affected by their ratio and arrangement. For example, in the block copolymer, when the molar fraction of PO is high, it is liquid even if the molecular weight is high, but even if the molar fraction of PO is low, it is liquid if the molecular weight of EO is low. However, as mentioned above, if the molecular weight of PO is high, problems such as shape retention occur. Therefore, a liquid EO-PO copolymer having a molecular weight of 600 to 8000, preferably 800 to 6000 is used at room temperature. .
BOセグメントは重合度が大きいと固体となるため、好ましい分子量の範囲は300〜3000であり、BO−EO共重合体の分子量はEO−PO共重合体とあまり変わらず数百〜数千である。 Since the BO segment becomes solid when the degree of polymerization is large, the preferred molecular weight range is 300 to 3000, and the molecular weight of the BO-EO copolymer is several hundred to several thousand, which is not much different from that of the EO-PO copolymer. .
上記のような分子量の各AOセグメントを有するポリウレタンゲルは、AOセグメントの大半ないし全てが常温で液状であって適度の分子長(セグメント長)を有するため、良好な粘着性を発現する。そして、この適度な分子長のAOセグメントは、そのエーテル酸素が種々のイオン化合物と錯体を形成する「場」として有効であり、これによって前述したように良好な導電性が発現される。 The polyurethane gel having each AO segment having a molecular weight as described above exhibits good adhesiveness because most or all of the AO segments are liquid at room temperature and have an appropriate molecular length (segment length). The AO segment having an appropriate molecular length is effective as a “field” in which the ether oxygen forms a complex with various ionic compounds, thereby exhibiting good conductivity as described above.
ポリオール成分とポリイソシアネート成分の官能数は、粘着性の良好な比較的嵩高い三次元網目鎖構造のポリウレタンゲルを得るためには、一方が2官能で他方が3官能以上の組合わせとするか、又は、互いに3官能以上の組合わせとすれば良い。但し、官能数が3以上のもの同士を反応させる場合は、網目鎖濃度が高くなりすぎるので、よほど長いAOセグメントが存在しないと、弾性が粘性を上回って良好な粘着性は得られ難く、イオン化合物や極性溶媒の含有保持性も低下する。それゆえ、双方の成分の好ましい官能数は大略2〜4の組合わせであり、この組合わせであれば粘着性などのコントロールが容易である。 In order to obtain a polyurethane gel having a relatively bulky three-dimensional network structure with good adhesion, the number of functionalities of the polyol component and the polyisocyanate component should be a combination of one bifunctional and the other trifunctional or higher. Or a combination of three or more functional groups. However, when reacting those having a functional number of 3 or more, the network chain concentration becomes too high, so if there is no very long AO segment, the elasticity exceeds the viscosity and it is difficult to obtain good adhesiveness. The retention of compounds and polar solvents is also reduced. Therefore, the preferred functional number of both components is a combination of about 2 to 4, and this combination makes it easy to control the tackiness and the like.
また、ポリオール成分とポリイソシアネート成分の反応比は、粘着性の良いポリウレタンゲルを得るためには、末端の官能基の比率、即ちOH/NCOの価を1≦OH/NCO≦5となるように規制することが望ましい。このようにOH/NCOの価が1以上、5以下の状態では、嵩高い分子の集まりにおいて末端にOH基を有する直鎖セグメントが尾を出して自由に運動している状態であると想像でき、これが粘着性を向上させる働きをする。このフリーの尾は、OH/NCOの価が5に近いほど長くて多い状態になる。尚、OH/NCOが1未満では、未反応の−NCOが残って後反応を生じるので、1以上とすることが必要である。 The reaction ratio between the polyol component and the polyisocyanate component is such that the ratio of the functional groups at the ends, that is, the value of OH / NCO is 1 ≦ OH / NCO ≦ 5 in order to obtain a polyurethane gel with good tackiness. It is desirable to regulate. In this way, in the state where the OH / NCO value is 1 or more and 5 or less, it can be imagined that a straight segment having an OH group at the end in a group of bulky molecules moves freely with a tail. This works to improve the tackiness. The free tail becomes longer and larger as the OH / NCO value is closer to 5. If OH / NCO is less than 1, unreacted -NCO remains and causes a post-reaction, so it is necessary to set it to 1 or more.
ポリオールとポリイソシアネートの分子量の範囲は、AOやイソシアネートの種類、分子形状、AOがホモポリマーであるかコポリマーであるか等によって広い範囲で変わるが、ポリウレタンポリオールプレポリマーで大略1400〜10000、ポリオールで大略150〜6000、ポリウレタンポリイソシアネートプレポリマーで大略500〜10000である。好ましくは、各々大略1000〜6000、大略300〜3000、大略1000〜6000の範囲で選択できる。 The range of molecular weight of polyol and polyisocyanate varies in a wide range depending on the type of AO or isocyanate, molecular shape, whether AO is a homopolymer or a copolymer, etc., but it is approximately 1400 to 10,000 for polyurethane polyol prepolymer, Approximately 150 to 6000, and approximately 500 to 10,000 for the polyurethane polyisocyanate prepolymer. Preferably, each can be selected in the range of about 1000 to 6000, about 300 to 3000, and about 1000 to 6000.
上記のポリウレタンゲルに含有させるイオン化合物としては各種の金属塩が使用されるが、その中でも塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、過塩素酸リチウム、塩素酸カリウム、ホウフッ化リチウム、チオシアン酸ナトリウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウムなどの、AOセグメントのエーテル酸素と錯体を形成しやすいアルカリ金属塩が好適であり、特に、リチウム塩はイオン導電性に優れるので好ましく使用される。リチウム塩の中でも過塩素酸リチウムは、後述する飽和蒸気圧の低い極性溶媒に溶解しやすく、エーテル酸素との錯体形成が極めて容易で高い導電性を発現するため、最適である。 Various metal salts are used as the ionic compound to be contained in the polyurethane gel. Among them, sodium chloride, potassium chloride, lithium chloride, lithium perchlorate, potassium chlorate, lithium borofluoride, sodium thiocyanate, trifluoride are used. An alkali metal salt that easily forms a complex with the ether oxygen of the AO segment, such as lithium methanesulfonate, is suitable. In particular, a lithium salt is preferably used because of excellent ion conductivity. Among lithium salts, lithium perchlorate is optimal because it easily dissolves in a polar solvent having a low saturation vapor pressure described later, forms a complex with ether oxygen, and exhibits high conductivity.
かかるイオン化合物は、ポリウレタンゲルのAOセグメントのエーテル酸素のモル数と、ポリウレタンゲルに含有される後述の極性溶媒の分子中のエーテル酸素のモル数との合計モル数の2/100〜10/100のモル数となるように、その含有量を調整してポリウレタンゲルに含有させることが望ましい。イオン化合物のモル数が上記の範囲内であると良好な導電性と粘着性を発現するが、イオン化合物のモル数が上記の合計モル数の2/100よりも少なくなると導電性が低下し、合計モル数の10/100よりも多くなると、エーテル酸素との錯体形成が必要以上に多くなり、AOセグメントの運動が抑制されて固くなるため導電性及び粘着性が低下するといった不都合を生じる。 Such an ionic compound is 2/100 to 10/100 of the total number of moles of ether oxygen in the AO segment of the polyurethane gel and the number of moles of ether oxygen in the molecule of the polar solvent described later contained in the polyurethane gel. It is desirable to adjust the content so that it is contained in the polyurethane gel so as to be the number of moles. When the number of moles of the ionic compound is within the above range, good conductivity and adhesiveness are expressed. However, when the number of moles of the ionic compound is less than 2/100 of the total number of moles, the conductivity is lowered. When it exceeds 10/100 of the total number of moles, complex formation with ether oxygen is increased more than necessary, and the movement of the AO segment is suppressed and hardened, resulting in inconvenience that conductivity and adhesiveness are lowered.
AOセグメントのエーテル酸素のモル数は、AOセグメントの分子量をそのアルキレンユニットの分子量で除することによって求められる。AOセグメントが例えば分子量400のポリエチレングリコール(PEG)からなる場合は、これをエチレンユニットの分子量44で除した値、即ち、400/44がエーテル酸素のモル数となる。また、後述する極性溶媒の分子中のエーテル酸素は、その数をカウントするのが原則であるが、例外的に、エチレンカーボネートおよびプロピレンカーボネートについてはその特異な構造式からエーテル酸素数を1とし、グライム系のエーテル酸素については、ジグライムのエーテル酸素を2、トリグライムのエーテル酸素を3、テトラグライムのエーテル酸素を4とする。 The number of moles of ether oxygen in the AO segment is determined by dividing the molecular weight of the AO segment by the molecular weight of the alkylene unit. When the AO segment is made of, for example, polyethylene glycol (PEG) having a molecular weight of 400, a value obtained by dividing this by the molecular weight 44 of the ethylene unit, that is, 400/44 is the number of moles of ether oxygen. In addition, ether oxygen in the molecule of the polar solvent to be described later is in principle counted, but exceptionally, for ethylene carbonate and propylene carbonate, the number of ether oxygen is set to 1 from its unique structural formula, For the glyme-based ether oxygen, the ether oxygen of diglyme is 2, the ether oxygen of triglyme is 3, and the ether oxygen of tetraglyme is 4.
一方、ポリウレタンゲルに含有させる極性溶媒は、イオン化合物を溶解してAOセグメントのエーテル酸素との錯体の形成及びイオンの移動を容易にして良好な導電性を発現させると共に、この良好な導電性を長時間維持させる役目を果たすものであり、20℃における飽和蒸気圧が10mmHg以下の極性溶媒を使用することが必要である。飽和蒸気圧が10mmHgよりも高い極性溶媒は、常温常圧で比較的短時間のうちに蒸発してポリウレタンゲルから気散するため、長時間に亘って良好な導電性を維持することが困難であり、本発明に用いる極性溶媒としては不適当である。極性溶媒の好ましい飽和蒸気圧は5mmHg/20℃であり、さらに好ましい飽和蒸気圧は0.01〜3mmHg/20℃である。 On the other hand, the polar solvent contained in the polyurethane gel dissolves the ionic compound to facilitate the formation of a complex with the ether oxygen of the AO segment and the movement of the ions, and exhibits good conductivity. It plays a role of maintaining for a long time, and it is necessary to use a polar solvent having a saturated vapor pressure at 20 ° C. of 10 mmHg or less. A polar solvent having a saturated vapor pressure higher than 10 mmHg evaporates in a relatively short time at room temperature and normal pressure and dissipates from the polyurethane gel. Therefore, it is difficult to maintain good conductivity for a long time. It is unsuitable as a polar solvent used in the present invention. A preferable saturated vapor pressure of the polar solvent is 5 mmHg / 20 ° C, and a more preferable saturated vapor pressure is 0.01 to 3 mmHg / 20 ° C.
かかる極性溶媒としては、ジグライム(3mmHg/20℃)、トリグライム(0.9mmHg/20℃)、テトラグライム(0.01mmHg/20℃)、プロピレンカーボネート(0.03mmHg/20℃)、γ−ブチロラクトン(0.45mmHg/25℃)、ε−カプロラクトン(0.135mmHg/25℃)等が挙げられ、これらは単独でもしくは2種以上の混合してポリウレタンゲルに含有される。これらの極性溶媒はいずれも沸点が162.0〜275.3℃の範囲にあり、飽和上記圧が3mmHg/20℃以下と低いことと相俟って、常温常圧では超低揮発性ないし実質不揮発性の溶媒であり、ポリウレタンゲルから実質的に気散することがなく、イオン化合物を溶解したままポリウレタンゲル中に長時間保有される。なお、γ−ブチロラクトンとε−カプロラクトンについては25℃の飽和蒸気圧を示しているが、20℃の飽和蒸気圧はこれより低い値であるから、これらが20℃で10mmHg以下の飽和蒸気圧を有する極性溶媒であることは明らかである。 Such polar solvents include diglyme (3 mmHg / 20 ° C.), triglyme (0.9 mmHg / 20 ° C.), tetraglyme (0.01 mmHg / 20 ° C.), propylene carbonate (0.03 mmHg / 20 ° C.), γ-butyrolactone ( 0.45 mmHg / 25 ° C.), ε-caprolactone (0.135 mmHg / 25 ° C.) and the like, and these are contained alone or in combination of two or more in the polyurethane gel. All of these polar solvents have a boiling point in the range of 162.0 to 275.3 ° C. and, in combination with the saturation pressure as low as 3 mmHg / 20 ° C. or less, are extremely low volatility or substantial at room temperature and normal pressure. It is a non-volatile solvent and does not substantially dissipate from the polyurethane gel, and is retained in the polyurethane gel for a long time with the ionic compound dissolved. In addition, although γ-butyrolactone and ε-caprolactone have a saturated vapor pressure of 25 ° C., the saturated vapor pressure of 20 ° C. is lower than this, so that these have a saturated vapor pressure of 10 mmHg or less at 20 ° C. It is clear that this is a polar solvent.
また、エチレンカーボネート(0.02mmHg/36.4℃)も好ましい極性溶媒である。このエチレンカーボネートは、融点が36.4℃で常温では固体であるため、上記のジグライム、トリグライム、テトラグライム、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ε−カプロラクトンのいずれか1種もくしは2種以上と混合してポリウレタンゲル中に含有される。 Ethylene carbonate (0.02 mmHg / 36.4 ° C.) is also a preferred polar solvent. Since this ethylene carbonate has a melting point of 36.4 ° C. and is solid at room temperature, any one of the above diglyme, triglyme, tetraglyme, propylene carbonate, γ-butyrolactone, and ε-caprolactone is at least two. It is mixed and contained in the polyurethane gel.
上記の極性溶媒は、ポリウレタンゲル100重量部に対して20〜400重量部の範囲内で含有させることが好ましい。この範囲内で極性溶媒をポリウレタンゲルに含有させると共にイオン化合物を前記の含有量で含有させると、102〜103Ω・cm程度の体積抵抗率を有する高導電性の粘着材が得られる。極性溶媒の含有量が20重量部を下回ると導電性が低下し、400重量部を上回るとポリウレタンゲルの強度や粘着性が低下するので好ましくない。 The polar solvent is preferably contained in the range of 20 to 400 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyurethane gel. Within this range, when the polar solvent is contained in the polyurethane gel and the ionic compound is contained in the above content, a highly conductive pressure-sensitive adhesive material having a volume resistivity of about 10 2 to 10 3 Ω · cm is obtained. If the content of the polar solvent is less than 20 parts by weight, the conductivity is lowered, and if it exceeds 400 parts by weight, the strength and adhesiveness of the polyurethane gel are lowered, which is not preferable.
このような導電性粘着材は、例えば次の方法によって簡単に製造することができる。即ち、イオン化合物を極性溶媒に溶解した溶液を液状のポリオール成分又はポリイソシアネート成分のいずれかに溶解し、両成分を混合、反応させてポリウレタンゲルの導電性粘着材を得る。また、極性溶媒と液状のポリオール成分との混合溶媒にイオン化合物を溶解し、これをポリイソシアネート成分と混合、反応させて導電性粘着材を得てもよい。また、ポリオール成分とポリイソシアネート成分を混合、反応させてポリウレタンゲルを作成し、イオン化合物を極性溶媒に溶解した溶液をポリウレタンゲルに吸収させて導電性粘着材を得てもよい。 Such a conductive adhesive material can be easily manufactured, for example, by the following method. That is, a solution obtained by dissolving an ionic compound in a polar solvent is dissolved in either a liquid polyol component or a polyisocyanate component, and both components are mixed and reacted to obtain a polyurethane gel conductive adhesive. Alternatively, an ionic compound may be dissolved in a mixed solvent of a polar solvent and a liquid polyol component, and this may be mixed and reacted with a polyisocyanate component to obtain a conductive adhesive material. Alternatively, a polyol component and a polyisocyanate component may be mixed and reacted to create a polyurethane gel, and a solution obtained by dissolving an ionic compound in a polar solvent may be absorbed into the polyurethane gel to obtain a conductive adhesive material.
なお、ゲルの強度を高める目的で、合成樹脂の不織布をポリウレタンゲルの表層部分や中間層部分に埋設してもよい。 For the purpose of increasing the strength of the gel, a synthetic resin nonwoven fabric may be embedded in the surface layer portion or the intermediate layer portion of the polyurethane gel.
以上のような導電性粘着材は、生体用電極は勿論、タッチパネル(ELパネル)、圧力スイッチ、電池の固体電解質など、種々の用途に好適に利用することができる。 The conductive adhesive material as described above can be suitably used for various applications such as a touch panel (EL panel), a pressure switch, and a solid electrolyte of a battery as well as a biomedical electrode.
次に、本発明の更に具体的な実施例と比較例を説明する。 Next, more specific examples and comparative examples of the present invention will be described.
[実施例1]
下記の表1に示す配合組成で実施例1の導電性粘着材を作製した。即ち、ポリオール成分であるEO−POランダム共重合体ジオール49.3重量部(33.77wt%)及びモノメトキシPEG7.4重量部(5.07wt%)と、極性溶媒であるエチレンカーボネート/プロピレンカーボネート混合溶媒(等モル)40重量部(27.40wt%)との混和溶液に、イオン化合物として過塩素酸リチウム6重量部(4.11wt%、これはエーテル酸素のモル数と極性溶媒のモル数との合計モル数の2.5/100に相当する)を溶解し、これにポリイソシアネート成分であるEO−POランダム共重合トリイソシアネート43.3重量部(29.66wt%)を加えて十分に混和した後、更に有機スズ系触媒を適量加えて混和した。この配合液を減圧脱泡し、離型フィルム上で配合液を型枠に注入して60℃で3時間反応させ、1mmのポリウレタンゲルの導電性粘着材を作製した。
[Example 1]
The conductive adhesive material of Example 1 was produced with the composition shown in Table 1 below. That is, 49.3 parts by weight (33.77 wt%) of EO-PO random copolymer diol which is a polyol component and 7.4 parts by weight (5.07 wt%) of monomethoxy PEG and ethylene carbonate / propylene carbonate which is a polar solvent In a mixed solution of 40 parts by weight (equal mole) of mixed solvent (27.40 wt%), 6 parts by weight of lithium perchlorate (4.11 wt% as an ionic compound, this is the number of moles of ether oxygen and the number of moles of polar solvent. And 43.3 parts by weight (29.66 wt%) of EO-PO random copolymerized triisocyanate, which is a polyisocyanate component, is sufficiently added. After mixing, an appropriate amount of an organotin catalyst was further added and mixed. The blended solution was degassed under reduced pressure, and the blended solution was poured into a mold on the release film and reacted at 60 ° C. for 3 hours to prepare a 1 mm polyurethane gel conductive adhesive.
得られた導電性粘着材を直径25mmの円形に打ち抜いて試料を作製し、この製作直後の試料を2枚のSUS板(50mm角、厚さ1mm)の間に挟んで、LCRメーター(ヒューレットパッカード社製)で1VP−P×1kHzの条件下に体積抵抗率(Ω・cm)を測定することにより、導電性を調べた。その結果を下記の表1に示す。 The obtained conductive adhesive material was punched into a circle with a diameter of 25 mm to prepare a sample. The sample immediately after the manufacture was sandwiched between two SUS plates (50 mm square, thickness 1 mm), and an LCR meter (Hewlett Packard). The electrical conductivity was examined by measuring the volume resistivity (Ω · cm) under the condition of 1VP-P × 1 kHz. The results are shown in Table 1 below.
また、得られた導電性粘着材の片面に、プライマー処理が施されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ50μm)を貼合せ、これを25mm(幅)×150mm(長さ)に切出して試料を作製した。この試料をSUS板に貼付け、JIS Z0237の180度引き剥がし法によって300mm/分の速度で引き剥がし試験を行うことにより、粘着力を調べた。 Also, a primer-treated polyethylene terephthalate (PET) film (thickness: 50 μm) was bonded to one side of the obtained conductive adhesive material, and this was cut into 25 mm (width) × 150 mm (length) samples. Was made. This sample was affixed to a SUS plate, and the adhesion was examined by performing a peeling test at a speed of 300 mm / min by the 180-degree peeling method of JIS Z0237.
更に、得られた導電性粘着材を45℃のギャオーブン内で1週間放置し、この放置した導電性粘着材を用いて上記と同様に1週間後の導電性と粘着力を調べた。その結果を下記の表1に示す。 Further, the obtained conductive adhesive material was allowed to stand for 1 week in a GAO oven at 45 ° C., and the conductivity and adhesive force after 1 week were examined in the same manner as described above using the left conductive adhesive material. The results are shown in Table 1 below.
[実施例2,3]
下記の表1に示すように、極性溶媒であるエチレンカーボネート/プロピレンカーボネート混合溶媒の配合量を、ポリマー成分100重量部に対して40重量部から120重量部(52.59wt%)に変更すると共に、この極性溶媒の変更に伴って過塩素酸リチウムの配合量を8.2重量部(3.59wt%、これはポリウレタンゲルのエーテル酸素のモル数と極性溶媒のエーテル酸素のモル数との合計モル数の2.5/100に相当する)に変更した以外は実施例1と同様にして、1mmの厚さを有する実施例2の導電性粘着材を作製した。
[Examples 2 and 3]
As shown in Table 1 below, the blending amount of the ethylene carbonate / propylene carbonate mixed solvent as the polar solvent is changed from 40 parts by weight to 120 parts by weight (52.59 wt%) with respect to 100 parts by weight of the polymer component. With the change of the polar solvent, the blending amount of lithium perchlorate was 8.2 parts by weight (3.59 wt%, which is the sum of the number of moles of ether oxygen in the polyurethane gel and the number of moles of ether oxygen in the polar solvent. A conductive adhesive material of Example 2 having a thickness of 1 mm was produced in the same manner as in Example 1 except that it was changed to 2.5 / 100 of the number of moles).
また、下記の表1に示すように、極性溶媒であるエチレンカーボネート/プロピレンカーボネート混合溶媒の配合量を、ポリマー成分100重量部に対して40重量部から350重量部(75.32wt%)に変更すると共に、この極性溶媒の変更に伴って過塩素酸リチウムの配合量を14.7重量部(3.16wt%、これはポリウレタンゲルのエーテル酸素のモル数と極性溶媒のエーテル酸素のモル数との合計モル数の2.5/100に相当する)に変更した以外は実施例1と同様にして、1mmの厚さを有する実施例3の導電性粘着材を作製した。 As shown in Table 1 below, the blending amount of the polar solvent, ethylene carbonate / propylene carbonate mixed solvent, was changed from 40 parts by weight to 350 parts by weight (75.32 wt%) with respect to 100 parts by weight of the polymer component. As the polar solvent is changed, the amount of lithium perchlorate is changed to 14.7 parts by weight (3.16 wt%, the number of moles of ether oxygen in the polyurethane gel and the number of moles of ether oxygen in the polar solvent). The conductive adhesive material of Example 3 having a thickness of 1 mm was produced in the same manner as in Example 1 except that the total number of moles was 2.5 / 100.
これら実施例2,3の導電性粘着材について、実施例1と同様にして、作製直後と1週間経過後の導電性及び粘着力を調べた。その結果を下記の表1に示す。 About the electroconductive adhesive material of these Examples 2 and 3, it carried out similarly to Example 1, and investigated the electroconductivity and adhesive force immediately after preparation and 1 week after progress. The results are shown in Table 1 below.
[比較例1,2]
下記の表1に示すように、極性溶媒であるエチレンカーボネート/プロピレンカーボネート混合溶媒の配合量を、ポリマー成分100重量部に対して10重量部(8.68wt%)に変更すると共に、この変更に伴って過塩素酸リチウムの配合量を5.2重量部(4.51wt%、これはポリウレタンゲルのエーテル酸素のモル数と極性溶媒のエーテル酸素のモル数との合計モル数の2.5/100に相当する)に変更した以外は実施例1と同様にして、1mmの厚さを有する比較例1の導電性粘着材を作製した。
[Comparative Examples 1 and 2]
As shown in Table 1 below, the blending amount of the polar solvent ethylene carbonate / propylene carbonate mixed solvent is changed to 10 parts by weight (8.68 wt%) with respect to 100 parts by weight of the polymer component. Accordingly, the blending amount of lithium perchlorate was 5.2 parts by weight (4.51 wt%, which is 2.5 / of the total number of moles of ether oxygen in the polyurethane gel and moles of ether oxygen in the polar solvent. A conductive adhesive material of Comparative Example 1 having a thickness of 1 mm was produced in the same manner as in Example 1 except that it was changed to 100).
また、下記の表1に示すように、極性溶媒であるエチレンカーボネート/プロピレンカーボネート混合溶媒の配合量を、ポリマー成分100重量部に対して500重量部(80.80wt%)に変更すると共に、この変更に伴って過塩素酸リチウムの配合量を18.8重量部(3.04wt%、これはポリウレタンゲルのエーテル酸素のモル数と極性溶媒のエーテル酸素のモル数との合計モル数の2.5/100に相当する)に変更した以外は実施例1と同様にして、1mmの厚さを有する比較例2の導電性粘着材を作製した。 As shown in Table 1 below, the blending amount of the ethylene carbonate / propylene carbonate mixed solvent, which is a polar solvent, is changed to 500 parts by weight (80.80 wt%) with respect to 100 parts by weight of the polymer component. In accordance with the change, the blending amount of lithium perchlorate was 18.8 parts by weight (3.04 wt%, which was 2.4 of the total number of moles of ether oxygen in the polyurethane gel and the mole of ether oxygen in the polar solvent. A conductive adhesive material of Comparative Example 2 having a thickness of 1 mm was produced in the same manner as in Example 1 except that it was changed to 5/100).
これら比較例1,2の導電性粘着材について、実施例1と同様にして、作製直後と1週間経過後の導電性及び粘着力を調べた。その結果を下記の表1に示す。 About the electroconductive adhesive material of these comparative examples 1 and 2, it carried out similarly to Example 1, and investigated the electroconductivity and adhesive force immediately after preparation and 1 week after progress. The results are shown in Table 1 below.
[実施例4,5]
下記の表1に示すように、ポリマー成分100重量部に対し、極性溶媒としてγ−ブチロラクトン40重量部(27.38wt%)を配合し、これに伴って過塩素酸リチウムの配合量を6.1重量部(4.18wt%、これはポリウレタンゲルのエーテル酸素のモル数と極性溶媒のエーテル酸素のモル数との合計モル数の2.5/100に相当する)に変更した以外は実施例1と同様にして、1mmの厚さを有する実施例4の導電性粘着材を作製した。
[Examples 4 and 5]
As shown in Table 1 below, 40 parts by weight (27.38 wt%) of γ-butyrolactone is blended as a polar solvent with respect to 100 parts by weight of the polymer component, and accordingly, the blending amount of lithium perchlorate is 6. Example except that it was changed to 1 part by weight (4.18 wt%, which corresponds to 2.5 / 100 of the total number of moles of ether oxygen in the polyurethane gel and the mole of ether oxygen in the polar solvent) In the same manner as in Example 1, a conductive adhesive material of Example 4 having a thickness of 1 mm was produced.
また、下記の表1に示すように、ポリマー成分100重量部に対し、極性溶媒としてテトラグライム40重量部(27.25wt%)を配合し、これに伴って過塩素酸リチウムの配合量を6.8重量部(4.63wt%、これはポリウレタンゲルのエーテル酸素のモル数と極性溶媒のエーテル酸素のモル数との合計モル数の2.5/100に相当する)に変更した以外は実施例1と同様にして、1mmの厚さを有する実施例5の導電性粘着材を作製した。 Further, as shown in Table 1 below, 40 parts by weight (27.25 wt%) of tetraglyme as a polar solvent is blended with 100 parts by weight of the polymer component, and accordingly, the blending amount of lithium perchlorate is 6 .8 parts by weight (4.63 wt%, which corresponds to 2.5 / 100 of the total number of moles of ether oxygen in the polyurethane gel and the number of moles of ether oxygen in the polar solvent) In the same manner as in Example 1, a conductive adhesive material of Example 5 having a thickness of 1 mm was produced.
これら実施例4,5の導電性粘着材について、実施例1と同様にして、作製直後と1週間経過後の導電性及び粘着力を調べた。その結果を下記の表1に示す。 About the electroconductive adhesive material of these Examples 4 and 5, it carried out similarly to Example 1, and investigated the electroconductivity and adhesive force immediately after preparation and 1 week after progress. The results are shown in Table 1 below.
[比較例3,4]
下記の表1に示すように、ポリマー成分100重量部に対し、極性溶媒としてモノグライム40重量部(27.38wt%)を配合し、これに伴って過塩素酸リチウムの配合量を6.1重量部(4.18wt%、これはポリウレタンゲルのエーテル酸素のモル数と極性溶媒のエーテル酸素のモル数との合計モル数の2.5/100に相当する)に変更した以外は実施例1と同様にして、1mmの厚さを有する比較例3の導電性粘着材を作製した。
[Comparative Examples 3 and 4]
As shown in Table 1 below, 40 parts by weight (27.38 wt%) of monoglyme is blended as a polar solvent with respect to 100 parts by weight of the polymer component, and accordingly the blending amount of lithium perchlorate is 6.1 weights. Parts (4.18 wt%, which corresponds to 2.5 / 100 of the total number of moles of ether oxygen in the polyurethane gel and the number of moles of ether oxygen in the polar solvent). Similarly, a conductive adhesive material of Comparative Example 3 having a thickness of 1 mm was produced.
この導電性粘着材について、実施例1と同様にして、作製直後と1週間経過後の導電性及び粘着力を調べた。その結果を下記の表1に示す。 About this electroconductive adhesive material, it carried out similarly to Example 1, and investigated the electroconductivity and adhesive force immediately after preparation and 1 week after progress. The results are shown in Table 1 below.
[比較例4]
下記の表1に示す配合組成の比較例4の導電性粘着材を次の方法で作製した。即ち、ポリオール成分であるEO−POランダム共重合体ジオール49.3重量部(33.77wt%)及びモノメトキシPEG7.4重量部(5.07wt%)との混和溶液に、過塩素酸リチウム4.9重量部(3.92wt%、これはポリウレタンゲルのエーテル酸素のモル数と後から浸透させる水のモル数との合計モル数の2.5/100に相当する)を溶解し、これにポリイソシアネート成分であるEO−POランダム共重合トリイソシアネート43.3重量部(34.67wt%)を加えて十分に混和した後、更に有機スズ系触媒を適量加えて混和した。この配合液を用いて実施例1と同様にして、1mmの厚さを有するポリウレタンゲルを作製し、更に、このポリウレタンゲルを相対湿度が90%の45℃の恒湿器内で36時間放置して、20重量部(16.01wt%)の水分を吸収させることにより、比較例4の導電性粘着材を作製した。
[Comparative Example 4]
A conductive adhesive material of Comparative Example 4 having a composition shown in Table 1 below was produced by the following method. That is, lithium perchlorate 4 was added to a mixed solution of 49.3 parts by weight (33.77 wt%) of an EO-PO random copolymer diol as a polyol component and 7.4 parts by weight (5.07 wt%) of monomethoxy PEG. 9.9 parts by weight (3.92 wt%, which corresponds to 2.5 / 100 of the total number of moles of ether oxygen in the polyurethane gel and the number of moles of water to be permeated later) After adding 43.3 parts by weight (34.67 wt%) of EO-PO random copolymerized triisocyanate, which is a polyisocyanate component, and mixing well, an appropriate amount of an organotin catalyst was further added and mixed. Using this blended solution, a polyurethane gel having a thickness of 1 mm was produced in the same manner as in Example 1, and this polyurethane gel was further allowed to stand for 36 hours in a 45 ° C. humidifier with a relative humidity of 90%. Then, 20 parts by weight (16.01 wt%) of water was absorbed to produce the conductive adhesive material of Comparative Example 4.
この導電性粘着材について、実施例1と同様にして、作製直後と1週間経過後の導電性及び粘着力を調べた。その結果を下記の表1に示す。 About this electroconductive adhesive material, it carried out similarly to Example 1, and investigated the electroconductivity and adhesive force immediately after preparation and 1 week after progress. The results are shown in Table 1 below.
表1の比較例1、実施例1〜3、比較例2から、極性溶媒であるエチレンカーボネート/プロピレンカーボネート混合溶媒の含有量を増加させ、これに伴ってイオン化合物の含有量を、エーテル酸素のモル数と極性溶媒のモル数との合計モル数の2.5/100となるように増加させると、初期の導電率が低下して導電性が向上することが分かる。そして、比較例1、実施例1〜3、比較例2のいずれの導電性電極も、1週間後の体積抵抗率が初期の体積抵抗率と殆ど変わらず、時間が経過しても導電性の実質的な低下を生じないことが分かる。また、粘着性は、極性溶媒の含有量が多くなるほど低下することが分かる。 From Comparative Example 1, Examples 1 to 3 and Comparative Example 2 in Table 1, the content of the mixed solvent of ethylene carbonate / propylene carbonate, which is a polar solvent, is increased. It can be seen that when the number of moles is increased to 2.5 / 100 of the total number of moles of the polar solvent, the initial conductivity is lowered and the conductivity is improved. And any of the conductive electrodes of Comparative Example 1, Examples 1 to 3 and Comparative Example 2 have almost the same volume resistivity after one week as the initial volume resistivity, and are conductive even after time. It can be seen that there is no substantial reduction. Moreover, it turns out that adhesiveness falls, so that content of a polar solvent increases.
極性溶媒の含有量がポリマー成分つまりポリウレタンゲル100重量に対して20〜400重量部の範囲内にある実施例1,2,3の導電性粘着材は、体積抵抗率が102〜103Ω・cmのオーダーで優れた導電性を有し、引き剥がし試験による粘着力も70〜600gf/25mmの範囲にあって実用に適したものである。これに対し、極性溶媒の含有量がポリウレタンゲル100重量部に対して10重量部である比較例1の導電性粘着材は、初期の体積抵抗率及び1週間後の体積抵抗率がいずれも104Ω・cmオーダーであり、高導電性が要求される用途には不向きであることが分かる。また、極性溶媒の含有量がポリウレタン100重量部に対して500重量部である比較例2の導電性粘着材は、初期粘着力が33gf/25mm、一週間後の粘着力が21gf/25mmと劣り、実用できる粘着性を具備していないことが分かる。これらのことから、極性溶媒の含有量をポリウレタンゲル100重量部に対して20〜400重量部とすることが必須であることが分かる。 The conductive adhesives of Examples 1, 2, and 3 in which the polar solvent content is in the range of 20 to 400 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer component, that is, the polyurethane gel, have a volume resistivity of 10 2 to 10 3 Ω. -It has excellent conductivity in the order of cm, and has an adhesive strength by a peeling test in the range of 70 to 600 gf / 25 mm, which is suitable for practical use. In contrast, the conductive pressure-sensitive adhesive material of Comparative Example 1 in which the content of the polar solvent is 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyurethane gel has an initial volume resistivity and a volume resistivity of 10 after one week. It is on the order of 4 Ω · cm, indicating that it is unsuitable for applications requiring high conductivity. Moreover, the conductive adhesive material of Comparative Example 2 in which the content of the polar solvent is 500 parts by weight with respect to 100 parts by weight of polyurethane is inferior with an initial adhesive force of 33 gf / 25 mm and an adhesive force after one week of 21 gf / 25 mm. It can be seen that it does not have a practical adhesiveness. From these things, it turns out that it is essential to make content of a polar solvent into 20-400 weight part with respect to 100 weight part of polyurethane gel.
また、極性溶媒として飽和蒸気圧が10mmHg以下のγ−ブチロラクトン、テトラグライムを含有させた実施例4,5の導電性粘着材は、いずれも初期の体積抵抗率が103Ω・cmオーダーで良好な導電性を有し、一週間経過しても導電性の実質的な低下はみられず、初期及び一週間経過後の粘着力も600gf/25mm前後できわめて良好である。これに対し、20℃における飽和蒸気圧が48mmHgのモノグライムを含有させた比較例3の導電性粘着材や、20℃における飽和蒸気圧が17.5mmHgの水を含有させた比較例3の導電性粘着材は、いずれも初期の体積抵抗率が103Ω・cmオーダーと良好であるものの、一週間後の体積抵抗率は104Ω・cmオーダーまで上昇し、経時的な導電性の低下を生じることが分かる。このことから、経時的な導電性を実質的に生じさせないようにするためは、20℃における飽和蒸気圧が10mmHg以下の極性溶媒を含有させることが必須であることが分かる。 In addition, the conductive adhesive materials of Examples 4 and 5 containing γ-butyrolactone and tetraglyme having a saturated vapor pressure of 10 mmHg or less as a polar solvent have good initial volume resistivity on the order of 10 3 Ω · cm. Even if one week passes, there is no substantial decrease in conductivity, and the adhesive strength at the initial stage and after one week is very good at around 600 gf / 25 mm. On the other hand, the conductive adhesive of Comparative Example 3 containing monoglyme having a saturated vapor pressure of 48 mmHg at 20 ° C., and the conductive property of Comparative Example 3 containing water having a saturated vapor pressure of 17.5 mmHg at 20 ° C. All of the adhesive materials have good initial volume resistivity on the order of 10 3 Ω · cm, but the volume resistivity after one week has increased to the order of 10 4 Ω · cm, and the conductivity has decreased over time. You can see that it happens. From this, it can be seen that it is essential to contain a polar solvent having a saturated vapor pressure at 20 ° C. of 10 mmHg or less in order not to cause the electrical conductivity over time.
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