JP2008171823A - Elastic member of semiconductive polymer for actuator - Google Patents

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Hitoshi Yoshikawa
均 吉川
Akitoshi Nozawa
明敏 野沢
Tomoshi Suzuki
智志 鈴木
Kunio Ito
邦夫 伊東
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an elastic member of a semiconductive polymer for an actuator, excellent in the voltage dependence and environmental dependence of the electrical resistance. <P>SOLUTION: The elastic member of a semiconductive polymer for an actuator, comprises a conductive composition containing a conductive polymer and a binder polymer. The conductive polymer has a surfactant structure obtained by chemically oxidatively polymerizing its raw monomer with an oxidizing agent in the presence of a surfactant, and is dispersed or in compatibility with the binder polymer. The elastic member of a semiconductive polymer satisfies the following characteristics: (A) the variation between the electrical resistance at an applied voltage of 1 V and the electrical resistance at an applied voltage of 133 V under the environment of 25°C and 50%RH, is 1.34 digits or smaller; (B) the variation between the electrical resistance at an applied voltage of 10 V under the environment of 15°C and 10%RH, and the electrical resistance at an applied voltage of 10 V under the environment of 35°C and 85%RH, is 0.4 digit or smaller; and (C) the electrical resistance at 100% elongation is 1.3 digits or smaller of the electrical resistance at non-elongation. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、アクチュエータ用の半導電性高分子弾性部材に関するものであるThe present invention relates to a semiconductive polymer elastic member of the actuator.

一般に、半導電性高分子弾性部材は、好適に使用するためには電気抵抗の制御が必須である。そのため、従来は、樹脂やゴム等のバインダーポリマーに、イオン導電剤や電子導電剤を配合することにより、電気抵抗の制御を行っていた。 In general, the semi-conductive polymer elastic member, in order to suitably use is the control of the electrical resistance required. Therefore, conventionally, the electrical resistance is controlled by blending an ion conductive agent or an electronic conductive agent with a binder polymer such as resin or rubber.

上記イオン導電剤は、バインダーポリマーに溶解するため、導電性のばらつきが小さく、また電圧を変化させた時の電気抵抗の変動が小さく、電気抵抗の電圧依存性に優れるという利点がある。しかしながら、上記イオン導電剤は、導電性発現のメカニズムがイオンの電導によるものであるため、電気抵抗が1×107Ω・cm以上であれば、バインダーポリマー中でのイオンの電導が良好で、導電性の制御が可能であるが、電気抵抗が1×107Ω・cm未満になると、イオンの電導が起こりにくく、導電性の制御が困難になる。また、イオン導電剤は水分等の影響を受けやすく、高温高湿と低温低湿の条件下では電気抵抗が2桁以上変動するため、電気抵抗の環境依存性に劣り、アクチュエータとしての使用には制約が多い。 Since the ionic conductive agent dissolves in the binder polymer, there is an advantage that the variation in conductivity is small, the variation in electric resistance when the voltage is changed is small, and the voltage dependency of the electric resistance is excellent. However, since the ionic conductive agent has a conductivity development mechanism based on ion conduction, if the electric resistance is 1 × 10 7 Ω · cm or more, the ion conduction in the binder polymer is good. The conductivity can be controlled. However, when the electric resistance is less than 1 × 10 7 Ω · cm, ion conduction is difficult to occur, and the conductivity is difficult to control. The ion conductive agent is susceptible to moisture or the like, to vary the electrical resistance 2 digits or more under the conditions of high temperature and high humidity and low temperature and low humidity, poor environmental dependency of electrical resistance, restrictions on use as an actuator There are many.

一方、カーボンブラック等の電子導電剤は、水分等の影響を受けにくく、高温高湿と低温低湿の条件下での電気抵抗の変動が小さく、電気抵抗の環境依存性に優れるとともに、低電気抵抗化が可能でる。しかしながら、電子導電剤はバインダーポリマー中での均一分散が困難であるため、電気抵抗のばらつきが大きく、導電性の制御が困難である。また、比較的均一に分散している場合でも、導電性発現のメカニズムがバインダーポリマー中のカーボン間を電子が高電圧により伝わるトンネル効果またはホッピング現象によるため、電圧を変化させた時の電気抵抗の変動が大きく、電気抵抗の電圧依存性に劣る。 On the other hand, an electronic conductive agent such as carbon black is less susceptible to moisture and the like, has little fluctuation in electric resistance under conditions of high temperature and high humidity and low temperature and low humidity, and is excellent in environmental dependency of electric resistance and low electric resistance. of the Ru Oh possible. However, since it is difficult to uniformly disperse the electronic conductive agent in the binder polymer, variation in electric resistance is large, and it is difficult to control the conductivity. In addition, even when dispersed relatively uniformly, the mechanism of conductivity development is due to the tunnel effect or hopping phenomenon in which electrons are transmitted between the carbons in the binder polymer by a high voltage, so the electric resistance when the voltage is changed Fluctuation is large and the voltage dependence of electrical resistance is inferior.

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、電気抵抗の電圧依存性および電気抵抗の環境依存性に優れたアクチュエータ用の半導電性高分子弾性部材の提供をその目的とする。 The present invention is such made in view of the circumstances, the provision of semi-conductive polymer elastic member for outstanding actuator voltage dependence of the electrical resistance and the environmental dependency of the electrical resistance and an object.

上記の目的を達成するため、本発明のアクチュエータ用の半導電性高分子弾性部材は、導電性ポリマーと、バインダーポリマーとを含有する導電性組成物を用いてなるアクチュエータ用の半導電性高分子弾性部材であって、上記導電性ポリマーが、その原料モノマーを界面活性剤の存在下に酸化剤で化学酸化重合して得られる界面活性剤構造を有するものであって、バインダーポリマーに分散しているか、もしくは相溶しており、上記半導電性高分子弾性部材が、下記の(A)の特性を満たすことを特徴とする構成をとる
(A)25℃×50%RHの環境下、1Vの電圧を印加した時の電気抵抗と、133Vの電圧を印加した時の電気抵抗との変動が1.34桁以下。
(B)15℃×10%RHの環境下において10Vの電圧を印加した時の電気抵抗と、35℃×85%RHの環境下において10Vの電圧を印加した時の電気抵抗との変動が0.4桁以下。
(C)100%伸張時の電気抵抗が、伸張していない時の電気抵抗の1.3桁以下である。
In order to achieve the above object, the semiconductive polymer elastic member for an actuator of the present invention is a semiconductive polymer for an actuator comprising a conductive composition containing a conductive polymer and a binder polymer. An elastic member, wherein the conductive polymer has a surfactant structure obtained by chemical oxidative polymerization of the raw material monomer with an oxidizing agent in the presence of a surfactant, and is dispersed in a binder polymer. dolphins or are compatible, the semi-conductive polymer elastic member, a configuration characterized by satisfying the characteristics of the following (a) ~ (C).
(A) In an environment of 25 ° C. × 50% RH, the fluctuation between the electric resistance when a voltage of 1 V is applied and the electric resistance when a voltage of 133 V is applied is 1. 34 digits or less.
(B) Fluctuation between the electrical resistance when a voltage of 10 V is applied in an environment of 15 ° C. × 10% RH and the electrical resistance when a voltage of 10 V is applied in an environment of 35 ° C. × 85% RH is zero. 4 digits or less.
(C) The electrical resistance when 100% stretched is 1.3 digits or less of the electrical resistance when not stretched.

すなわち、本発明者らは、電気抵抗の電圧依存性および電気抵抗の環境依存性に優れたアクチュエータ用の半導電性高分子弾性部材を得るべく鋭意研究を重ねた。その結果、25℃×50%RHの環境下、1Vの電圧を印加した時の電気抵抗と、133Vの電圧を印加した時の電気抵抗との変動が1.34桁以下で、15℃×10%RHの環境下において10Vの電圧を印加した時の電気抵抗と、35℃×85%RHの環境下において10Vの電圧を印加した時の電気抵抗との変動が0.4桁以下で、かつ、100%伸張時の電気抵抗が、伸張していない時の電気抵抗の1.3桁以下であるアクチュエータ用の半導電性高分子弾性部材を用いると、所期の目的が達成できることを見いだし、本発明に到達した。 That is, the present inventors have so conducted intensive research voltage dependence of the electrical resistance and obtain a semiconductive polymer elastic member for an actuator having excellent environmental dependency of the electrical resistance. As a result, in an environment of 25 ° C. × 50% RH, the fluctuation between the electric resistance when a voltage of 1 V is applied and the electric resistance when a voltage of 133 V is applied is 1. The electrical resistance when a voltage of 10 V is applied in an environment of 15 ° C. × 10% RH and less than 34 digits, and the electrical resistance when a voltage of 10 V is applied in an environment of 35 ° C. × 85% RH When a semiconductive polymer elastic member for an actuator having a fluctuation of 0.4 digits or less and an electrical resistance at 100% elongation of 1.3 digits or less of the electrical resistance when not stretched is used, The inventors have found that the intended purpose can be achieved and have reached the present invention.

なお、本発明のアクチュエータ用の半導電性高分子弾性部材における半導電性とは、SRIS 2304に記載の方法に準じて測定した電気抵抗が、1×1012Ω・cm以下の範囲であることを意味する。 The semiconductivity in the semiconductive polymer elastic member for the actuator of the present invention means that the electric resistance measured according to the method described in SRIS 2304 is in the range of 1 × 10 12 Ω · cm or less. Means.

以上のように、本発明のアクチュエータ用の半導電性高分子弾性部材は、1Vから133Vの範囲内での電気抵抗の電圧依存性が1.34桁以下で、環境による電気抵抗の変動が0.4桁以下であるため、電気抵抗の電圧依存性および電気抵抗の環境依存性の双方の特性に優れている。そのうえ、本発明のアクチュエータ用の半導電性高分子弾性部材は、100%伸張時の電気抵抗が、伸張していない時の電気抵抗の1.3桁以下であるため、形状の変動に対して安定な電気特性を示し、大きな変形での使用時の電気変動や、長期使用での電気的劣化が少ない。その結果、本発明のアクチュエータ用の半導電性高分子弾性部材は、印加電圧による電気抵抗を一定に制御できるため、アクチュエータの電流制御素子として効果的である。また、このような電気特性の差を利用したセンサー材料としても効果的である。 As described above, the semi-conductive polymer elastic member for the actuator of the present invention, in the voltage dependence of the electrical resistance in the range of 1V to 133V is 1.34 digits, the change in electric resistance by environmental since 0.4 digits or less and excellent in both characteristics of the environmental dependence of the voltage dependence of the electrical resistance and electrical resistance. Moreover, the semiconductive polymer elastic member for an actuator according to the present invention has an electrical resistance at 100% elongation of 1.3 digits or less of the electrical resistance when not stretched. It exhibits stable electrical characteristics, and there are few electrical fluctuations when used with large deformations and electrical deterioration after long-term use. As a result, the semiconductive polymer elastic member for the actuator of the present invention is capable of controlling the electric resistance due to the applied voltage constant, it is effective as a current control element A Kuchue data. Moreover, it is also effective as a sensor material using such a difference in electrical characteristics.

また、本発明のアクチュエータ用の半導電性高分子弾性部材の電気抵抗が106 〜1012Ω・cmの範囲内であると、電気特性を与えることができる。 Further, the electrical resistance of the semiconductive polymer elastic member for the actuator of the present invention is in the range of 10 6 ~10 12 Ω · cm, it is possible to provide a good optimal electrical properties.

つぎに、本発明の実施の形態について説明する。   Next, an embodiment of the present invention will be described.

本発明のアクチュエータ用の半導電性高分子弾性部材は、導電性ポリマーと、バインダーポリマーとを含有する導電性組成物を用いて得ることができる。 The semiconductive polymer elastic member for an actuator of the present invention can be obtained using a conductive composition containing a conductive polymer and a binder polymer.

上記導電性ポリマーとしては、特に限定はないが、界面活性剤構造を有する導電性ポリマーが好適に用いられる。   The conductive polymer is not particularly limited, but a conductive polymer having a surfactant structure is preferably used.

上記界面活性剤構造を有する導電性ポリマーは、例えば、導電性ポリマーの原料モノマーと、界面活性剤の存在下、酸化剤で化学酸化重合する等の方法によって製造することができる。   The conductive polymer having the surfactant structure can be produced, for example, by a method such as chemical oxidative polymerization with an oxidizing agent in the presence of a conductive polymer raw material monomer and a surfactant.

上記導電性ポリマーの原料モノマーとしては、導電性を有するものであれば特に限定はなく、例えば、アニリン(アニリン誘導体の他、アニリン塩酸塩等のアニリン塩も含む)、ピロール、チオフェン、アルキルチオフェン、エチレンジオキシチオフェン、イソナフトチオフェン、3−チオフェン−β−エタンスルホン酸、ジチェノチオフェン、アセチレン、パラフェンレン、フェニンビニレン、フラン、セレノフェン、テルロフェン、イソチアナフテン、パラフェニレンスルフィド、パラフェニレンオキシド、ビニレンスルフィド等が挙げられる。   The raw material monomer of the conductive polymer is not particularly limited as long as it has conductivity. For example, aniline (including aniline salts such as aniline hydrochloride in addition to aniline derivatives), pyrrole, thiophene, alkylthiophene, Ethylenedioxythiophene, isonaphthothiophene, 3-thiophene-β-ethanesulfonic acid, dichenothiophene, acetylene, paraphenylene, phenynevinylene, furan, selenophene, tellurophene, isothianaphthene, paraphenylene sulfide, paraphenylene oxide, Examples include vinylene sulfide.

上記界面活性剤としては、特に限定はなく、例えば、長鎖アルキル硫酸塩等のアニオン性界面活性剤や、長鎖アルキルアンモニウム塩等のカチオン性界面活性剤の他、中性界面活性剤等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。   The surfactant is not particularly limited, and examples thereof include anionic surfactants such as long-chain alkyl sulfates, cationic surfactants such as long-chain alkyl ammonium salts, and neutral surfactants. can give. These may be used alone or in combination of two or more.

上記アニオン性界面活性剤の長鎖アルキル硫酸塩としては、例えば、ドデシルスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ペンタデシルスルホン酸、ナフタレンスルホン酸等があげられる。   Examples of the long-chain alkyl sulfate of the anionic surfactant include dodecyl sulfonic acid, dodecyl benzene sulfonic acid, pentadecyl sulfonic acid, naphthalene sulfonic acid and the like.

上記カチオン性界面活性剤の長鎖アルキルアンモニウム塩としては、例えば、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド等があげられる。   Examples of the long-chain alkylammonium salt of the cationic surfactant include cetyltrimethylammonium bromide.

上記酸化剤としては、例えば、過硫酸アンモニウム、過酸化水素水、塩化第二鉄等があげられる。   Examples of the oxidizing agent include ammonium persulfate, hydrogen peroxide, ferric chloride, and the like.

上記導電性ポリマーの原料モノマーと界面活性剤との混合比は、モル比で、原料モノマー/界面活性剤=1/0.03〜1/3の範囲が好ましく、特に好ましくは原料モノマー/界面活性剤=1/0.05〜1/2である。すなわち、界面活性剤のモル比が低くなると、バインダーポリマーとの相溶性や分散性が低下し、逆に界面活性剤のモル比が高くなると、界面活性剤のイオン導電性への効果が強くなりすぎ、導電性ポリマーの電子導電性を減らすこととなるからである。   The mixing ratio of the raw material monomer and the surfactant of the conductive polymer is preferably a molar ratio of raw material monomer / surfactant = 1 / 0.03 to 1/3, particularly preferably raw material monomer / surfactant. Agent = 1 / 0.05 to 1/2. That is, when the molar ratio of the surfactant is lowered, the compatibility and dispersibility with the binder polymer are lowered, and conversely, when the molar ratio of the surfactant is increased, the effect of the surfactant on the ionic conductivity is increased. This is because the electronic conductivity of the conductive polymer is reduced.

上記導電性ポリマーの数平均分子量(Mn)は、500〜100000の範囲内が好ましく、特に好ましくは1000〜20000の範囲内である。   The number average molecular weight (Mn) of the conductive polymer is preferably in the range of 500 to 100,000, particularly preferably in the range of 1000 to 20000.

上記導電性ポリマーとともに用いられるバインダーポリマーとしては、特に限定はなく、例えば、アクリル系,ウレタン系,フッ素系,ポリアミド系,エポキシ系,ゴム系等のエラストマーもしくは樹脂等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。これらのなかでも、導電性ポリマーとの相溶性に優れる点で、アクリル系,ゴム系のエラストマーもしくは樹脂が好ましい。   The binder polymer used together with the conductive polymer is not particularly limited, and examples thereof include acrylic-based, urethane-based, fluorine-based, polyamide-based, epoxy-based, rubber-based elastomers or resins. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, acrylic and rubber elastomers or resins are preferable in terms of excellent compatibility with the conductive polymer.

上記アクリル系エラストマーもしくは樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリエチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリヒドロキシメタクリレート、アクリルシリコーン系樹脂、アクリルフッ素系樹脂、公知のアクリルモノマーを共重合したもの等があげられる。   Examples of the acrylic elastomer or resin include polymethyl methacrylate (PMMA), polyethyl methacrylate, polymethyl acrylate, polyethyl acrylate, polyhydroxy methacrylate, acrylic silicone resin, acrylic fluorine resin, and known acrylic monomers. Polymerized products and the like can be mentioned.

上記ウレタン系エラストマーもしくは樹脂としては例えばエーテル系,エステル系,アクリル系,脂肪族系等のウレタンや、それにシリコーン系ポリオールまたはフッ素系ポリオールを共重合させたもの等があげられる。なお、上記ウレタン系エラストマーもしくは樹脂は、ウレア結合またはイミド結合を有していてもよい。   Examples of the urethane-based elastomer or resin include ether-based, ester-based, acrylic-based, aliphatic-based urethane, and those obtained by copolymerizing a silicone-based polyol or a fluorine-based polyol. The urethane elastomer or resin may have a urea bond or an imide bond.

上記フッ素系エラストマーもしくは樹脂としては、例えば、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、フッ化ビニリデン−四フッ化エチレン共重合体、フッ化ビニリデン−四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体等があげられる。   Examples of the fluoroelastomer or resin include polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, and the like. It is done.

上記ポリアミド系エラストマーもしくは樹脂としては、例えば、アルコール可溶性メトキシメチル化ナイロン等があげられる。   Examples of the polyamide-based elastomer or resin include alcohol-soluble methoxymethylated nylon.

上記エポキシ系エラストマーもしくは樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型、エポキシノボラック樹脂、臭素化型、ポリグリコール型、ポリアミド併用型、シリコーン変性、アミノ樹脂併用型、アルキッド樹脂併用型等があげられる。   Examples of the epoxy elastomer or resin include bisphenol A type, epoxy novolac resin, brominated type, polyglycol type, polyamide combined type, silicone modified, amino resin combined type, and alkyd resin combined type.

上記ゴム系エラストマーもしくは樹脂としては、例えば、天然ゴム(NR)、ブタジエンゴム(BR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、水素添加NBR(H−NBR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム(IR)、ウレタンゴム、クロロプレンゴム(CR)、エピクロロヒドリンゴム(ECO)、エチレンプロピレンジエンポリマー(EPDM)、フッ素ゴムやスチレン−ブタジエンブロック共重合体(SBS)、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)等の公知の熱可塑性ポリマー等があげられる。   Examples of the rubber elastomer or resin include natural rubber (NR), butadiene rubber (BR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), hydrogenated NBR (H-NBR), styrene butadiene rubber (SBR), and isoprene rubber (IR). ), Urethane rubber, chloroprene rubber (CR), epichlorohydrin rubber (ECO), ethylene propylene diene polymer (EPDM), fluoro rubber, styrene-butadiene block copolymer (SBS), styrene-ethylene-butylene-styrene block A known thermoplastic polymer such as a polymer (SEBS) can be used.

上記バインダーポリマーの数平均分子量(Mn)は、500〜2000000の範囲内が好ましく、特に好ましくは2000〜800000の範囲内である。   The number average molecular weight (Mn) of the binder polymer is preferably in the range of 500 to 2,000,000, particularly preferably in the range of 2,000 to 800,000.

上記導電性ポリマーの原料(導電性ポリマーの原料モノマーと界面活性剤との合計量)と、バインダーポリマーとの混合比は、重量比で、導電性ポリマーの原料/バインダーポリマー=1/99〜40/60の範囲が好ましく、特に好ましくは導電性ポリマーの原料/バインダーポリマー=4/96〜35/65である。すなわち、導電性ポリマーの原料の重量比が1未満であると、導電性への効果が少なく、逆に導電性ポリマーの原料の重量比が40を超えると、導電性組成物が固くて脆くなりやすく、組成物としての物性が低下するからである。   The mixing ratio of the conductive polymer raw material (the total amount of the conductive polymer raw material monomer and the surfactant) and the binder polymer is a weight ratio, and the conductive polymer raw material / binder polymer = 1/99 to 40. The range of / 60 is preferable, and the raw material of the conductive polymer / binder polymer is preferably 4/96 to 35/65. That is, if the weight ratio of the raw material of the conductive polymer is less than 1, the effect on the conductivity is small. Conversely, if the weight ratio of the raw material of the conductive polymer exceeds 40, the conductive composition becomes hard and brittle. This is because the physical properties of the composition are lowered.

なお、上記導電性組成物には、上記導電性ポリマーおよびバインダーポリマーに加えて、イオン導電剤、電子導電剤、架橋剤等を配合しても差し支えない。   In addition to the conductive polymer and the binder polymer, the conductive composition may contain an ionic conductive agent, an electronic conductive agent, a crosslinking agent, and the like.

上記イオン導電剤としては、例えば、過塩素酸リチウム、第四級アンモニウム塩、ホウ酸塩、界面活性剤等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。   Examples of the ionic conductive agent include lithium perchlorate, quaternary ammonium salts, borates, surfactants, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

また、上記イオン導電剤の配合割合は、物性や電気特性の点から、界面活性剤構造を有する導電性ポリマーの原料(原料モノマーと界面活性剤との合計量)と、バインダーポリマーとの合計100重量部(以下「部」と略す)に対して、0.01〜5部の範囲が好ましく、特に好ましくは0.5〜2部である。   In addition, the blending ratio of the ionic conductive agent is 100 in total from the viewpoint of physical properties and electrical characteristics. The total of the raw material of the conductive polymer having a surfactant structure (total amount of raw material monomer and surfactant) and the binder polymer is 100. The range of 0.01 to 5 parts is preferable with respect to parts by weight (hereinafter abbreviated as “parts”), particularly preferably 0.5 to 2 parts.

上記電子導電剤としては、例えば、カーボンブラック、c−ZnO(導電性酸化亜鉛)、c−TiO2 (導電性酸化チタン)、c−SnO2 (導電性酸化錫)、グラファイト等があげられる。 Examples of the electronic conductive agent include carbon black, c-ZnO (conductive zinc oxide), c-TiO 2 (conductive titanium oxide), c-SnO 2 (conductive tin oxide), graphite, and the like.

また、上記電子導電剤の配合割合は、物性や電気特性の点から、導電性ポリマーの原料(原料モノマーと界面活性剤との合計量)と、バインダーポリマーとの合計100部に対して、5〜30部の範囲が好ましく、特に好ましくは8〜20部である。   In addition, the blending ratio of the electronic conductive agent is 5 with respect to a total of 100 parts of the conductive polymer raw material (total amount of raw material monomer and surfactant) and the binder polymer from the viewpoint of physical properties and electrical characteristics. A range of ˜30 parts is preferred, with 8-20 parts being particularly preferred.

上記架橋剤としては、例えば、硫黄、イソシアネート、ブロックイソシアネート、メラミン等の尿素樹脂、エポキシ硬化剤、ポリアミン硬化剤、パーオキサイド等があげられる。   Examples of the crosslinking agent include urea resins such as sulfur, isocyanate, blocked isocyanate, and melamine, epoxy curing agents, polyamine curing agents, and peroxides.

また、上記架橋剤の配合割合は、物性、粘着、液保管性の点から、導電性ポリマーの原料(原料モノマーと界面活性剤との合計量)と、バインダーポリマーとの合計100部に対して、1〜30部の範囲が好ましく、特に好ましくは3〜10部である。   In addition, the blending ratio of the crosslinking agent is based on 100 parts in total of the conductive polymer raw material (total amount of raw material monomer and surfactant) and the binder polymer from the viewpoint of physical properties, adhesion, and liquid storage property. The range of 1 to 30 parts is preferable, and the range of 3 to 10 parts is particularly preferable.

なお、上記導電性組成物には、前記各成分に加えて、架橋促進剤、触媒、老化防止剤、ドーパント等を必要に応じて配合しても差し支えない。   In addition to the above components, the conductive composition may contain a crosslinking accelerator, a catalyst, an anti-aging agent, a dopant and the like as necessary.

上記架橋促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系架橋促進剤、ジチオカルバミン酸塩系架橋促進剤、アミン類、有機錫系触媒等があげられる。   Examples of the crosslinking accelerator include sulfenamide-based crosslinking accelerators, dithiocarbamate-based crosslinking accelerators, amines, and organic tin-based catalysts.

上記導電性組成物は、例えば、つぎのようにして製造することができる。すなわち、まず、前述の方法に従い、導電性ポリマーを作製する。つぎに、この導電性ポリマーに、バインダーポリマーを配合するとともに、必要に応じて、イオン導電剤、電子導電剤、架橋剤等を配合する。そして、これらをロール、ニーダー、バンバリーミキサー等の混練機を用いて混練することにより、導電性組成物を得ることができる。上記導電性ポリマーは、溶剤に可溶なもの、もしくはコロイド溶液として存在しうるものが好ましく、また上記バインダーポリマーは、溶剤に可溶なものが好ましい。   The said electrically conductive composition can be manufactured as follows, for example. That is, first, a conductive polymer is produced according to the method described above. Next, a binder polymer is blended with the conductive polymer, and an ionic conductive agent, an electronic conductive agent, a crosslinking agent, and the like are blended as necessary. And an electroconductive composition can be obtained by knead | mixing these using kneading machines, such as a roll, a kneader, a Banbury mixer. The conductive polymer is preferably soluble in a solvent or can be present as a colloidal solution, and the binder polymer is preferably soluble in a solvent.

さらには、前述の方法に従い、導電性ポリマーを作製するとともに、この導電性ポリマーを高剪断分散機を用いてバインダーポリマー中に分散させてもよい。このように高剪断分散機を用いると、導電性ポリマーの粒径がより小さくなり、バインダーポリマー中に相溶化または均一に微分散するようになるため好ましい。また、導電性ポリマーの粒径(メジアン径)は、1μm以下が好ましい。なお、導電性組成物製造の際、導電性ポリマーの凝集を防ぐため、導電性ポリマー合成後の精製は、完全な乾燥状態にしないことが望ましい。   Furthermore, according to the above-mentioned method, while producing a conductive polymer, you may disperse | distribute this conductive polymer in a binder polymer using a high shear disperser. Use of such a high shear disperser is preferable because the particle size of the conductive polymer becomes smaller and becomes compatible or uniformly finely dispersed in the binder polymer. Further, the particle size (median diameter) of the conductive polymer is preferably 1 μm or less. In the production of the conductive composition, it is desirable that the purification after the synthesis of the conductive polymer is not completely dried in order to prevent aggregation of the conductive polymer.

上記高剪断分散機とは、ガラス、ジルコニア等のセラミックビーズを利用した高速ビーズミル、サンドミル、ボールミル、3本ロール、加圧ニーダー、すりつぶし力を利用したコロイドミル等である。   Examples of the high shearing disperser include a high-speed bead mill using ceramic beads such as glass and zirconia, a sand mill, a ball mill, a three roll, a pressure kneader, a colloid mill using a grinding force, and the like.

上記溶剤としては、例えば、m−クレゾール、メタノール、メチルエチルケトン(MEK)、トルエン等の有機溶剤等があげられる。   Examples of the solvent include organic solvents such as m-cresol, methanol, methyl ethyl ketone (MEK), and toluene.

本発明においては、上記導電性組成物を用いてなるアクチュエータ用の半導電性高分子弾性部材が、下記の(A)の特性を満たすことが最大の特徴である。
(A)25℃×50%RHの環境下、1Vの電圧を印加した時の電気抵抗と、133Vの電圧を印加した時の電気抵抗との変動(電気抵抗の最大値と最小値の差:電圧依存性)が1.34桁以下。
(B)15℃×10%RHの環境下において10Vの電圧を印加した時の電気抵抗と、35℃×85%RHの環境下において10Vの電圧を印加した時の電気抵抗との変動(環境依存性)が0.4桁以下。
(C)100%伸張時の電気抵抗が、伸張していない時の電気抵抗の1.3桁以下である。
In the present invention, a semi-conductive polymer elastic member for the actuator formed by using the conductive composition, is a feature to meet the characteristics maximum of the following (A) ~ (C).
(A) In an environment of 25 ° C. × 50% RH, fluctuation between the electric resistance when a voltage of 1 V is applied and the electric resistance when a voltage of 133 V is applied (difference between the maximum value and the minimum value of the electric resistance: Voltage dependency) is 1. 34 digits or less.
(B) Fluctuation between the electric resistance when a voltage of 10 V is applied in an environment of 15 ° C. × 10% RH and the electric resistance when a voltage of 10 V is applied in an environment of 35 ° C. × 85% RH (environment) Dependency) is 0.4 digits or less.
(C) The electrical resistance when 100% stretched is 1.3 digits or less of the electrical resistance when not stretched.

上記電気抵抗の電圧依存性の評価は、25℃×50%RHの環境下、1Vの電圧を印加した時の電気抵抗と、133Vの電圧を印加した時の電気抵抗をそれぞれ測定し、Log(1V/133V)により、電気抵抗の対数の差を変動桁数として示すことにより行われる。   The evaluation of the voltage dependence of the electrical resistance was performed by measuring the electrical resistance when a voltage of 1 V was applied and the electrical resistance when a voltage of 133 V was applied in an environment of 25 ° C. × 50% RH, respectively. 1V / 133V), and the logarithmic difference of the electrical resistance is indicated as the number of fluctuation digits.

また、上記環境による電気抵抗の変動(環境依存性)の評価は、印加電圧10Vの条件下、低温低湿(15℃×10%RH)の時の電気抵抗と、高温高湿(35℃×85%RH)の時の電気抵抗をそれぞれ測定し、Log(15℃×10%RH/35℃×85%RH)により、電気抵抗の対数の差を変動桁数として示すことにより行われる。   In addition, the evaluation of the fluctuation (environment dependence) of the electrical resistance due to the environment is based on the electrical resistance at the low temperature and low humidity (15 ° C. × 10% RH) and the high temperature and high humidity (35 ° C. × 85%) under the condition of the applied voltage of 10V. % RH), and the logarithmic difference of the electrical resistance is expressed as a variable digit by Log (15 ° C. × 10% RH / 35 ° C. × 85% RH).

また、上記100%伸張前後の電気抵抗変動の測定は、上記導電性組成物を用いてなるアクチュエータ用の半導電性高分子弾性部材を短冊状(10mm幅、100mm長)に打ち抜き、標線部分に電極を塗布し、25℃×50%RHの環境下、100%まで伸張した時の10V印加の電気抵抗を測定し、Log(伸張後/伸張前)により、伸張前後の電気抵抗変動(桁)を求めることにより行われる。In addition, the measurement of the electrical resistance fluctuation before and after 100% elongation was performed by punching a semiconductive polymer elastic member for an actuator using the conductive composition into a strip shape (10 mm width, 100 mm length), Measure the electrical resistance of 10V applied when it is stretched to 100% in an environment of 25 ° C x 50% RH, and change the electrical resistance before and after stretching (by digit). ).

そして、上記導電性組成物を用いてなるアクチュエータ用の半導電性高分子弾性部材は、25℃×50%RHの環境下、10Vの電圧を印加した時の電気抵抗が106 〜1012Ω・cmの範囲内であることが好ましい。すなわち、上記電気抵抗が106 Ω・cm未満であると、電気抵抗が低すぎるため、リークが発生し、OA部品として画像への利点が少なくなる傾向がみられ、逆に1012Ω・cmを超えると、電気抵抗が高すぎるため、チャージupが起こり、アクチュエータとしての制御が困難になる傾向がみられるからである。 The semiconductive polymer elastic member for an actuator using the conductive composition has an electric resistance of 10 6 to 10 12 Ω when a voltage of 10 V is applied in an environment of 25 ° C. × 50% RH. -It is preferable to be in the range of cm. That is, when the electrical resistance is less than 10 6 Ω · cm, since the electric resistance is too low, leakage occurs, the tendency of the advantages of the image is reduced is seen as OA parts, contrary to 10 12 Ω · cm This is because the electrical resistance is too high, the charge up occurs and the control as the actuator tends to be difficult.

また、上記導電性組成物を用いてなるアクチュエータ用の半導電性高分子弾性部材は、100%伸張時の電気抵抗が、伸張していない時の電気抵抗の1.3桁以下の上昇のものである。すなわち、電気抵抗の上昇が1.3桁を超えると、柔軟な部材で変形させて使用する際、電気抵抗が変化するため、アクチュエータとしての制御が困難になるからである。 The semiconductive polymer elastic member for the actuator formed by using the conductive composition, the electric resistance at 100% elongation, as 1.3 digits of increase in electrical resistance when not extend It is . Ie, the increase in electrical resistance is more than 1.3 orders of magnitude, when used to deform a flexible member, since the electric resistance changes, Ru Karadea the control of the actuator becomes difficult.

なお、本発明のアクチュエータ用の半導電性高分子弾性部材は、アクチュエータのような電子部材に用いられ。また、本発明のアクチュエータ用の半導電性高分子弾性部材は、電気特性を利用したセンサーに用いることが可能である。 Incidentally, the semi-conductive polymer elastic member for the actuator of the present invention, Ru is used in electronic components such as actuator. In addition, the semiconductive polymer elastic member for an actuator of the present invention can be used for a sensor utilizing electric characteristics.

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。   Next, examples will be described together with comparative examples.

まず、実施例および比較例に用いる、下記に示す組成物を調製した。そして、これら組成物を用いて、導電性塗膜もしくは発泡シート(以下「導電性塗膜等」という)を作製し、後記の評価を行った。 First, the composition shown below used for an Example and a comparative example was prepared. And using these compositions, the conductive coating film or the foam sheet (henceforth "conductive coating film etc.") was produced, and the postscript evaluation was performed.

実施例用組成物
まず、アニリン1molと、界面活性剤(ドデシルベンゼンスルホン酸)1molとを、酸化剤(過硫酸アンモニウム)1molの存在下に、水中で酸化重合させた後、メタノールで未反応物を取り除き、m−クレゾールを添加し、界面活性剤構造を有するポリアニリン溶液を得た。つぎに、バインダーポリマーであるポリウレタン(日本ミラクトラン社製、カーボネート系TPU E980)80部を、溶剤(メチルエチルケトンMEK200部とテトラヒドロフランTHF300部とからなる)に溶解した後、上記ポリアニリン溶液の有効成分(不揮発分)20部を加え、高剪断分散機(ダイノーミル3200rpm、ビーズ粒径0.8mm)を用いて混練し、組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
[ Example Composition 1 ]
First, 1 mol of aniline and 1 mol of a surfactant (dodecylbenzenesulfonic acid) were oxidatively polymerized in water in the presence of 1 mol of an oxidizing agent (ammonium persulfate), then unreacted substances were removed with methanol, and m-cresol. Was added to obtain a polyaniline solution having a surfactant structure. Next, 80 parts of polyurethane as a binder polymer (Carbon-based TPU E980, manufactured by Nippon Milactolan Co., Ltd. ) is dissolved in a solvent (comprising 200 parts of methyl ethyl ketone MEK and 300 parts of tetrahydrofuran THF ), and then the above polyaniline solution. 20 parts of the active ingredient (nonvolatile content) was added and kneaded using a high shear disperser (Dyno mill , 3200 rpm, bead particle size 0.8 mm ) to prepare a composition (coating solution). And this composition (coating liquid) was apply | coated on the SUS304 board, and the 100-micrometer-thick electroconductive coating film was produced.

実施例用組成物
高剪断分散機を使用しない以外は、実施例用組成物と同様にして、導電性塗膜を作製した。
[Composition 2 for Examples ]
Except not using a high shear disperser, the conductive coating film was produced like the composition 1 for an Example .

実施例用組成物
バインダーポリマーとしてアクリルフッ素系樹脂(大日本インキ化学工業社製、ディフェンサTR230K)を用いるとともに、溶剤として、メチルエチルケトン(MEK)200部とトルエン300部を用いた。それ以外は、実施例用組成物と同様にして、導電性塗膜を作製した。
[Composition 3 for Examples ]
Acrylic fluoropolymer resin (produced by Dainippon Ink and Chemicals, Inc., DEFENSA TR230K) as the binder polymer together with the use of, as the solvent, and using a methyl ethyl ketone (MEK) 200 parts and 300 parts of toluene. Other than that was carried out similarly to the composition 1 for an Example, and produced the electrically conductive coating film.

実施例用組成物
まず、アニリン1molと、界面活性剤(ペンタデシルベンゼンスルホン酸)1molとを、酸化剤(過硫酸アンモニウム)1molの存在下に酸化重合させた後、メタノールで未反応物を取り除き、トルエンを添加し、界面活性剤構造を有するポリアニリン溶液を得た。つぎに、バインダーポリマーとしてH−NBR(日本ゼオン社製、ゼットポール0020)80部、架橋剤として硫黄1部、スルフェンアミド系架橋促進剤(大内新興化学工業社製、ノクセラーCZ)0.5部、ジチオカルバミン酸塩系架橋促進剤(大内新興化学工業社製、ノクセラーBZ)0.5部を2本ロールを用いて混練し、これらをメチルエチルケトン(MEK)200部とトルエン300部に溶解した後、上記ポリアニリン溶液の有効成分(不揮発分)20部を加え、組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布した後、150℃にて30分間加熱架橋して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
[ Example Composition 4 ]
First, 1 mol of aniline and 1 mol of a surfactant (pentadecylbenzenesulfonic acid) were oxidatively polymerized in the presence of 1 mol of an oxidizing agent (ammonium persulfate), then unreacted substances were removed with methanol, toluene was added, A polyaniline solution having a surfactant structure was obtained. Next, 80 parts of H-NBR (manufactured by Zeon Corporation, Zetpol 0020) as the binder polymer, 1 part of sulfur as the cross-linking agent, and sulfenamide-based cross-linking accelerator (Noxeller CZ, manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.) 5 parts, 0.5 part of a dithiocarbamate-based crosslinking accelerator (Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd., Noxeller BZ) is kneaded using two rolls and dissolved in 200 parts of methyl ethyl ketone (MEK) and 300 parts of toluene. After that, 20 parts of an active ingredient (nonvolatile content) of the polyaniline solution was added to prepare a composition (coating solution). And after apply | coating this composition (coating liquid) on the SUS304 board, it heat-crosslinked at 150 degreeC for 30 minute (s), and produced the 100-micrometer-thick electroconductive coating film.

実施例用組成物
導電剤としてアセチレンブラック(電気化学工業社製、デンカブラックHS100)5部をさらに配合する以外は、実施例用組成物と同様にして、導電性塗膜を作製した。
[ Example Composition 5 ]
A conductive coating film was prepared in the same manner as Example Composition 4 except that 5 parts of acetylene black (Denka Black HS100, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was further added as a conductive agent.

実施例用組成物
導電剤として第四級アンモニウム塩(テトラブチルアンモニウムハイドロゲンサルフェート:TBAHS)1部およびホウ酸塩(日本カーリット社製、LR147)1部をさらに配合する以外は、実施例用組成物と同様にして、導電性塗膜を作製した。
[ Example Composition 6 ]
Except for further blending 1 part of a quaternary ammonium salt (tetrabutylammonium hydrogen sulfate: TBAHS) and 1 part of a borate (manufactured by Nippon Carlit Co., Ltd., LR147) as a conductive agent, the same as Example Composition 4 A conductive coating film was prepared.

実施例用組成物
まず、ピロール1molと、界面活性剤(ペンタデシルベンゼンスルホン酸)1molとを、酸化剤(塩化第二鉄)0.1molの存在下に酸化重合させた後、メタノールで未反応物を取り除き、トルエンを添加し、濾過をして水分を除去し、界面活性剤構造を有するポリピロール溶液を得た。つぎに、バインダーポリマーであるポリウレタン(日本ミラクトラン社製、カーボネート系TPU E980)80部を、メチルエチルケトン(MEK)200部とテトラヒドロフラン(THF)300部に溶解した後、上記ポリピロール溶液の有効成分(不揮発分)20部を加え、組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布し、150℃にて30分間加熱して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
[ Example Composition 7 ]
First, 1 mol of pyrrole and 1 mol of a surfactant (pentadecylbenzenesulfonic acid) were oxidatively polymerized in the presence of 0.1 mol of an oxidizing agent (ferric chloride), and then unreacted substances were removed with methanol. Was added and filtered to remove moisture, thereby obtaining a polypyrrole solution having a surfactant structure. Next, 80 parts of polyurethane (manufactured by Nippon Milactolan, carbonate-based TPU E980) as a binder polymer is dissolved in 200 parts of methyl ethyl ketone (MEK) and 300 parts of tetrahydrofuran (THF), and then the effective component (nonvolatile content) of the polypyrrole solution is dissolved. ) 20 parts were added to prepare a composition (coating solution). And this composition (coating liquid) was apply | coated on the SUS304 board, and it heated for 30 minutes at 150 degreeC, and produced the 100-micrometer-thick conductive coating film.

実施例用組成物
まず、3,4−エチレンジオキシチオフェン1molと、界面活性剤(ペンタデシルベンゼンスルホン酸)1molとを、酸化剤(過硫酸アンモニウム)0.2molの存在下に酸化重合させた後、メタノールで未反応物を取り除き、トルエンを添加して、界面活性剤構造を有するポリチオフェン溶液を得た。つぎに、バインダーポリマーであるポリウレタン(日本ミラクトラン社製、カーボネート系TPU E980)80部を、メチルエチルケトン(MEK)200部とテトラヒドロフラン(THF)300部に溶解した後、上記ポリチオフェン溶液の有効成分(不揮発分)20部を加え、組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布し、150℃にて30分間加熱して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
[ Example Composition 8 ]
First, 1 mol of 3,4-ethylenedioxythiophene and 1 mol of a surfactant (pentadecylbenzenesulfonic acid) were oxidatively polymerized in the presence of 0.2 mol of an oxidizing agent (ammonium persulfate) and then unreacted with methanol. The product was removed, and toluene was added to obtain a polythiophene solution having a surfactant structure. Next, 80 parts of a polyurethane (manufactured by Nippon Milactolan, carbonate-based TPU E980), which is a binder polymer, is dissolved in 200 parts of methyl ethyl ketone (MEK) and 300 parts of tetrahydrofuran (THF). ) 20 parts were added to prepare a composition (coating solution). And this composition (coating liquid) was apply | coated on the SUS304 board, and it heated for 30 minutes at 150 degreeC, and produced the 100-micrometer-thick conductive coating film.

実施例用組成物
まず、アニリン1molと、界面活性剤(ペンタデシルベンゼンスルホン酸)0.3molとを、酸化剤(過硫酸アンモニウム)1molの存在下に酸化重合させた後、メタノールで未反応物を取り除き、トルエンを添加して、界面活性剤構造を有するポリアニリン溶液を得た。つぎに、バインダーポリマーであるポリウレタン(日本ミラクトラン社製、カーボネート系TPU E980)80部を、メチルエチルケトン(MEK)200部とテトラヒドロフラン(THF)300部に溶解した後、上記ポリアニリン溶液の有効成分(不揮発分)20部を加え、組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布し、150℃にて30分間加熱して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
[ Example Composition 9 ]
First, 1 mol of aniline and 0.3 mol of a surfactant (pentadecylbenzenesulfonic acid) are oxidized and polymerized in the presence of 1 mol of an oxidizing agent (ammonium persulfate), then unreacted substances are removed with methanol, and toluene is added. Thus, a polyaniline solution having a surfactant structure was obtained. Next, 80 parts of a polyurethane (manufactured by Nippon Milactolan, carbonate-based TPU E980), which is a binder polymer, is dissolved in 200 parts of methyl ethyl ketone (MEK) and 300 parts of tetrahydrofuran (THF). ) 20 parts were added to prepare a composition (coating solution). And this composition (coating liquid) was apply | coated on the SUS304 board, and it heated for 30 minutes at 150 degreeC, and produced the 100-micrometer-thick conductive coating film.

実施例用組成物1
まず、アニリン1molと、界面活性剤(ドデシルベンゼンスルホン酸)1molとを、酸化剤(過硫酸アンモニウム)1molの存在下に、水中で酸化重合させた後、メタノールで未反応物を取り除き、界面活性剤構造を有するポリアニリンを得た。つぎに、乾燥しない状態で、この界面活性剤構造を有するポリアニリンの有効成分(不揮発分)20部と、ポリエーテルポリオール(三洋化成社製、FA718)90部と、ポリマーポリオール(三井化学社製、POP31−28)10部と、第三級アミン触媒(花王社製、カオライザーNo.31)0.5部と、第三級アミン触媒(東ソー社製、トヨキャットHX−35)0.05部と、発泡剤(水)2部と、シリコーン系整泡剤(日本ユニカー社製、L−5309)2部とを配合し、3本ロールを用いて混練した。そして、これにクルードMDI(住友バイエルウレタン社製、スミジュール44V20)8.8部を加え注型機を用いて混合し、80℃にした型に注型発泡させた後、80℃で30分間熱処理して、5倍発泡シート(300mm×300mm、厚み10mm)を作製した。
[ Example Composition 1 0 ]
First, 1 mol of aniline and 1 mol of a surfactant (dodecylbenzenesulfonic acid) are oxidatively polymerized in water in the presence of 1 mol of an oxidizing agent (ammonium persulfate), and then an unreacted substance is removed with methanol. A polyaniline having a structure was obtained. Next, in an undried state, 20 parts of an active ingredient (non-volatile content) of polyaniline having this surfactant structure, 90 parts of polyether polyol (manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd., FA718), polymer polyol (manufactured by Mitsui Chemicals, 10 parts of POP31-28), 0.5 part of tertiary amine catalyst (manufactured by Kao Corporation, Kaorizer No. 31), 0.05 part of tertiary amine catalyst (manufactured by Tosoh Corporation, Toyocat HX-35), a blowing agent (water), 2 parts of silicone foam stabilizer (Nippon Unicar Co., L-5309) were combined distribution and 2 parts were kneaded using a three-roll mill. And 8.8 parts of Crude MDI (Sumitomo Bayer Urethane Co., Ltd., Sumidur 44V20) was added to this, mixed using a casting machine, cast and foamed into a mold at 80 ° C., and then at 80 ° C. for 30 minutes. Heat treatment was performed to produce a 5-fold foamed sheet (300 mm × 300 mm, thickness 10 mm).

比較例用組成物A〕
エピクロルヒドリンゴム(大阪曹達社製、エピクロマーCG)100部と、導電剤として第四級アンモニウム塩(ライオン社製、TBAHS)2部と、受酸剤(酸化亜鉛)10部と、チオウレア系架橋促進剤(三新化学社製、サンセラー22C)3部を配合し、3本ロールを用いて混練した後、これらをメチルエチルケトン(MEK)300部とトルエン150部に溶解して、組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布した後、150℃にて30分間加熱架橋して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
[Composition A for Comparative Example ]
100 parts of epichlorohydrin rubber (Osaka Soda Co., Ltd., Epichromer CG), 2 parts of a quaternary ammonium salt (LBA Co., Ltd., TBAHS) as a conductive agent, 10 parts of an acid acceptor (zinc oxide), and a thiourea crosslinking accelerator 3 parts (manufactured by Sanshin Chemical Co., Ltd., Sunseller 22C) were mixed and kneaded using three rolls, and then dissolved in 300 parts of methyl ethyl ketone (MEK) and 150 parts of toluene to prepare a composition (coating solution). Prepared. And after apply | coating this composition (coating liquid) on the SUS304 board, it heat-crosslinked at 150 degreeC for 30 minute (s), and produced the 100-micrometer-thick electroconductive coating film.

比較例用組成物B〕
ポリウレタン(日本ミラクトラン社製、カーボネート系TPU E980)100部を、メチルエチルケトン(MEK)200部とテトラヒドロフラン(THF)300部に溶解させた後、これに導電剤であるアセチレンブラック(電気化学工業社製、デンカブラックHS100)7部を配合し、3本ロールを用いて混練して組成物を調製した。そして、これを150℃にて30分間加熱架橋して、SUS304板上に厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
[Composition B for Comparative Example ]
100 parts of polyurethane (manufactured by Nippon Milactolan, carbonate-based TPU E980) was dissolved in 200 parts of methyl ethyl ketone (MEK) and 300 parts of tetrahydrofuran (THF), and then acetylene black (made by Denki Kagaku Kogyo, 7 parts of Denka Black HS100) were blended and kneaded using three rolls to prepare a composition. And this was heat-crosslinked at 150 ° C. for 30 minutes to prepare a conductive coating film having a thickness of 100 μm on a SUS304 plate.

比較例用組成物C〕
アセチレンブラック(電気化学工業社製、デンカブラックHS100)の配合量を20部に変更した。それ以外は、組成物Bと同様にして、導電性塗膜を作製した。
[Composition C for Comparative Example ]
The amount of acetylene black (Denka Black HS100, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was changed to 20 parts. Other than that was carried out similarly to the composition B, and produced the electroconductive coating film.

比較例用組成物D〕
カーボンを分散させたシリコーン(信越化学工業社製、KE1350AB)をSUS304板上に塗布して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
[Composition D for Comparative Example ]
Silicone in which carbon was dispersed (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KE1350AB) was applied on a SUS304 plate to prepare a conductive coating film having a thickness of 100 μm.

比較例用組成物E〕
まず、アニリン1molと、界面活性剤(ペンタデシルベンゼンスルホン酸)1molとを、酸化剤(過硫酸アンモニウム)1molの存在下に酸化重合させた後、メタノールで未反応物を取り除き、濾過を3回行い、100℃×30分で完全に水分を除去し、界面活性剤構造を有するポリアニリンを得た。つぎに、バインダーポリマーとしてH−NBR(日本ゼオン社製、ゼットポール0020)80部、架橋剤として硫黄1部、スルフェンアミド系架橋促進剤(大内新興化学工業社製、ノクセラーCZ)0.5部、ジチオカルバミン酸塩系架橋促進剤(大内新興化学工業社製、ノクセラーBZ)0.5部を2本ロールを用いて混練し、これらをメチルエチルケトン(MEK)200部とトルエン300部に溶解した後、上記界面活性剤構造を有するポリアニリンを加え、3本ロールで混練し組成物(コーティング液)を調製した。そして、この組成物(コーティング液)をSUS304板上に塗布した後、150℃にて30分間加熱架橋して、厚み100μmの導電性塗膜を作製した。
[ Comparative Example E]
First, 1 mol of aniline and 1 mol of a surfactant (pentadecylbenzenesulfonic acid) were oxidized and polymerized in the presence of 1 mol of an oxidizing agent (ammonium persulfate), then unreacted substances were removed with methanol, and filtration was performed three times. The water was completely removed at 100 ° C. for 30 minutes to obtain polyaniline having a surfactant structure. Next, 80 parts of H-NBR (manufactured by Zeon Corporation, Zetpol 0020) as the binder polymer, 1 part of sulfur as the cross-linking agent, and sulfenamide-based cross-linking accelerator (Noxeller CZ, manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.) 5 parts, 0.5 part of a dithiocarbamate-based crosslinking accelerator (Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd., Noxeller BZ) is kneaded using two rolls and dissolved in 200 parts of methyl ethyl ketone (MEK) and 300 parts of toluene. After that, polyaniline having the surfactant structure was added and kneaded with three rolls to prepare a composition (coating solution). And after apply | coating this composition (coating liquid) on the SUS304 board, it heat-crosslinked at 150 degreeC for 30 minute (s), and produced the 100-micrometer-thick electroconductive coating film.

比較例用組成物F〕
ポリエーテルポリオール(三洋化成社製、FA718)90部と、ポリマーポリオール(三井化学社製、POP31−28)10部と、第三級アミン触媒(花王社製、カオライザーNo.31)0.5部と、第三級アミン触媒(東ソー社製、トヨキャットHX−35)0.05部と、発泡剤(水)2部と、シリコーン系整泡剤(日本ユニカー社製、L−5309)2部と、ケッチェンブラック3部を配合し、3本ロールを用いて混練した。そして、これにクルードMDI(住友バイエルウレタン社製、スミジュール44V20)8.8部と、トリレンジイソシアネート(三井化学社製、TDI−80)20.5部を加え注型機を用いて混合し、80℃にした型に注型発泡させた後、80℃で30分間熱処理して、5倍発泡シート(300mm×300mm、厚み10mm)を作製した。
[Composition F for Comparative Example ]
90 parts of polyether polyol (manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd., FA718), 10 parts of polymer polyol (manufactured by Mitsui Chemicals, POP31-28), and 0.5 part of tertiary amine catalyst (manufactured by Kao Corporation, Kaulizer No. 31) And 0.05 parts of a tertiary amine catalyst (Toyocat HX-35, manufactured by Tosoh Corporation), 2 parts of a foaming agent (water), and 2 parts of a silicone foam stabilizer (manufactured by Nihon Unicar Company, Ltd., L-5309) And 3 parts of ketjen black were blended and kneaded using three rolls. And 8.8 parts of Crude MDI (Sumitomo Bayer Urethane Co., Sumidur 44V20) and 20.5 parts of tolylene diisocyanate (Mitsui Chemicals Co., Ltd., TDI-80) are added to this and mixed using a casting machine. Then, it was cast and foamed into a mold set at 80 ° C., and then heat-treated at 80 ° C. for 30 minutes to prepare a 5-fold foamed sheet (300 mm × 300 mm, thickness 10 mm).

このようにして得られた導電性塗膜等を用いて、電気抵抗を測定した。また、電気抵抗の電圧依存性および環境依存性も評価した。これらの結果を、後記の表1〜表に併せて示した。 The electrical resistance was measured using the conductive coating film and the like thus obtained. In addition, the voltage dependence and environmental dependence of the electrical resistance were also evaluated. These results are shown in Tables 1 to 3 below.

〔電気抵抗〕
25℃×50%RHの環境下において、1Vの電圧を印加した時と133Vの電圧を印加した時の導電性塗膜等の電気抵抗を、SRIS 2304に準じて測定した。
[Electric resistance]
In an environment of 25 ° C. × 50% RH, the electrical resistance of the conductive coating film and the like when a voltage of 1 V was applied and when a voltage of 133 V was applied was measured according to SRIS 2304.

〔電圧依存性〕
上記電気抵抗の評価に準じて、25℃×50%RHの環境下、1Vの電圧を印加した時の電気抵抗と、133Vの電圧を印加した時の電気抵抗をそれぞれ測定し、Log(1V/133V)により、電気抵抗の差を変動桁数で示した。
(Voltage dependency)
In accordance with the evaluation of the electrical resistance, the electrical resistance when a voltage of 1V was applied and the electrical resistance when a voltage of 133V were applied were measured in an environment of 25 ° C. × 50% RH, respectively. 133V), the difference in electrical resistance is indicated by the number of fluctuation digits.

〔環境依存性〕
上記電気抵抗の評価に準じて、低温低湿(15℃×10%RH)の時の電気抵抗と、高温高湿(35℃×85%RH)の時の電気抵抗をそれぞれ測定し、電気抵抗の差を変動桁数で示した。なお、この時の印加電圧は10Vである。
(Environment dependency)
According to the evaluation of the electrical resistance, the electrical resistance at low temperature and low humidity (15 ° C. × 10% RH) and the electrical resistance at high temperature and high humidity (35 ° C. × 85% RH) are measured, respectively. Differences are shown in variable digits. The applied voltage at this time is 10V.

〔粒径〕
バインダーポリマー中に分散している導電性ポリマーの粒径(メジアン径)を、堀場製作所製の粒度分布計LA920を用いて測定した。なお、導電性ポリマーを配合していないものについては、導電剤の粒径(メジアン径)を測定した。また、カーボン以外の充填剤を併用しているため、導電性ポリマーの粒径を正確に測定できないものについては「−」と表示した。
〔Particle size〕
The particle size (median diameter) of the conductive polymer dispersed in the binder polymer was measured using a particle size distribution meter LA920 manufactured by Horiba. In addition, about the thing which has not mix | blended the conductive polymer, the particle size (median diameter) of the electrically conductive agent was measured. In addition, since a filler other than carbon is used in combination, “−” is displayed for those in which the particle size of the conductive polymer cannot be measured accurately.

〔100%伸張前後の電気抵抗変動〕
上記各組成物からなる導電性塗膜等を短冊状(10mm幅、100mm長)に打ち抜き、標線部分に電極を塗布し、25℃×50%RHの環境下、100%まで伸張した時の電気抵抗を測定し、伸張前後の電気抵抗変動(桁)を求めた。なお、この時の印加電圧は10Vである。
[Electric resistance fluctuation before and after 100% extension]
When the conductive coating film made of each of the above compositions is punched into a strip (10 mm width, 100 mm length), an electrode is applied to the marked line portion, and stretched to 100% in an environment of 25 ° C. × 50% RH The electrical resistance was measured, and the electrical resistance fluctuation (digit) before and after stretching was determined. The applied voltage at this time is 10V.

Figure 2008171823
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Figure 2008171823
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上記表の結果から、電子導電剤を配合した比較例用組成物B,C,D,Fは、100%伸張前後の電気抵抗変動が著しく大きいのに対して、導電性ポリマー(界面活性剤構造を有する導電性ポリマー)を用いた実施例用組成物〜1は、100%伸張前後の電気抵抗変動が非常に小さいことがわかる。これは、比較例用組成物B,C,D,Fは、導電経路となる電子導電剤が分散しているのに対して、実施例用組成物〜1は、導電経路となる導電性ポリマーが、バインダーポリマー中に連結した状態で均一に分散されているためと思われる。 From the results of the above table, the compositions B, C, D, and F for the comparative examples containing the electronic conductive agent have a remarkably large change in electrical resistance before and after 100% elongation, whereas the conductive polymer (surfactant structure) It can be seen that the composition for example 1 to 10 using the conductive polymer having) has a very small variation in electrical resistance before and after 100% elongation. This is because Comparative Examples Compositions B, C, D, and F are dispersed with an electronic conductive agent that becomes a conductive path, while Examples Compositions 10 to 10 have conductive characteristics that become a conductive path. sex polymer, Ru seems because it is uniformly dispersed in the connected state in a binder polymer.

Claims (4)

導電性ポリマーと、バインダーポリマーとを含有する導電性組成物を用いてなるアクチュエータ用の半導電性高分子弾性部材であって、上記導電性ポリマーが、その原料モノマーを界面活性剤の存在下に酸化剤で化学酸化重合して得られる界面活性剤構造を有するものであって、バインダーポリマーに分散しているか、もしくは相溶しており、上記半導電性高分子弾性部材が、下記の(A)の特性を満たすことを特徴とするアクチュエータ用の半導電性高分子弾性部材。
(A)25℃×50%RHの環境下、1Vの電圧を印加した時の電気抵抗と、133Vの電圧を印加した時の電気抵抗との変動が1.34桁以下。
(B)15℃×10%RHの環境下において10Vの電圧を印加した時の電気抵抗と、35℃×85%RHの環境下において10Vの電圧を印加した時の電気抵抗との変動が0.4桁以下。
(C)100%伸張時の電気抵抗が、伸張していない時の電気抵抗の1.3桁以下である。
A semiconductive polymer elastic member for an actuator using a conductive composition containing a conductive polymer and a binder polymer, wherein the conductive polymer contains the raw material monomer in the presence of a surfactant. It has a surfactant structure obtained by chemical oxidative polymerization with an oxidant, and is dispersed in or compatible with the binder polymer. The semiconductive polymer elastic member has the following (A ) ~ semiconductive polymer elastic member for the actuator to satisfy the characteristics of (C).
(A) In an environment of 25 ° C. × 50% RH, the fluctuation between the electric resistance when a voltage of 1 V is applied and the electric resistance when a voltage of 133 V is applied is 1. 34 digits or less.
(B) Fluctuation between the electrical resistance when a voltage of 10 V is applied in an environment of 15 ° C. × 10% RH and the electrical resistance when a voltage of 10 V is applied in an environment of 35 ° C. × 85% RH is zero. .4 digits or less.
(C) The electrical resistance when 100% stretched is 1.3 digits or less of the electrical resistance when not stretched.
上記半導電性高分子弾性部材が、25℃×50%RHの環境下、10Vの電圧を印加した時の電気抵抗が106 〜1012Ω・cmの範囲内のものである請求項1記載のアクチュエータ用の半導電性高分子弾性部材。 The semiconductive polymer elastic member, under 25 ℃ × 50% RH environment, according to claim 1, wherein 10V electric resistance when a voltage was applied for are within the scope of 10 6 ~10 12 Ω · cm Semiconductive polymer elastic member for actuators of 上記バインダーポリマーが溶剤に可溶であり、かつ、上記導電性ポリマーが、溶剤もしくはバインダー溶液に可溶またはコロイド溶液として存在しうるものである請求項1または2記載のアクチュエータ用の半導電性高分子弾性部材。 The binder polymer is soluble in the solvent, and the conductive polymer, a semi-conductive high for an actuator according to claim 1 or 2, wherein those which may be present as a soluble or colloidal solution in a solvent or binder solution Molecular elastic member. 上記導電性ポリマーが、バインダーポリマー中に1μm以下の粒径で分散しているか、もしくはバインダーポリマーに相溶している請求項1〜のいずれか一項に記載のアクチュエータ用の半導電性高分子弾性部材。 The conductive polymer, either dispersed in particle size of less than 1μm in the binder polymer, or semi-conductive high for the actuator according to any one of claims 1 to 3, which is compatible with the binder polymer Molecular elastic member.
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