JP2009253050A - Electret and electrostatic induction type conversion device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electret excellent in thermal stability of an electric charge and to provide an electrostatic induction type conversion device with the electret. <P>SOLUTION: The electret includes a layer comprising organic/inorganic composite materials containing organic high molecules and inorganic fine particles having a relative permittivity of 2.0 to 4.0&times;10<SP>3</SP>. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、エレクトレットおよび該エレクトレットを備える静電誘導型変換素子に関する。   The present invention relates to an electret and an electrostatic induction conversion element including the electret.

従来、絶縁材料に電荷を注入したエレクトレットを使用した、発電装置、マイクロフォン等の静電誘導型変換素子が提案されている。
そのようなエレクトレットの材料としては、主に、ポリテトラフルオロエチレン等の鎖状の含フッ素樹脂が使用されていた。また、最近、該エレクトレットの材料として、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する重合体を用いることが提案されている(たとえば特許文献1)。
特開2006−180450号公報
Conventionally, electrostatic induction type conversion elements such as power generation devices and microphones using an electret in which an electric charge is injected into an insulating material have been proposed.
As such an electret material, a chain-like fluorine-containing resin such as polytetrafluoroethylene has been mainly used. Recently, it has been proposed to use a polymer having a fluorinated aliphatic ring structure in the main chain as the material of the electret (for example, Patent Document 1).
JP 2006-180450 A

しかし、従来のエレクトレットは、注入された電荷の熱安定性が不充分で、高温時の電荷保持特性が低いという問題がある。かかる問題は、当該エレクトレットを使用した静電誘導型変換素子の特性の劣化等の原因となるため、その改善が求められる。
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、電荷の熱安定性に優れたエレクトレットおよび該エレクトレットを備える静電誘導型変換素子の提供を課題とする。
However, the conventional electret has a problem that the injected charge has insufficient thermal stability and has low charge retention characteristics at high temperatures. Such a problem causes deterioration of the characteristics of the electrostatic induction conversion element using the electret, and hence improvement is required.
This invention is made | formed in view of the said conventional subject, and makes it a subject to provide the electret excellent in the thermal stability of an electric charge, and an electrostatic induction type conversion element provided with this electret.

前記の課題を解決する本発明の第一の態様は、有機高分子と、比誘電率が2.0〜4.0×10の無機微粒子とを含む有機無機複合材料からなる層を有することを特徴とするエレクトレットである。
本発明の第二の態様は、前記第一の態様のエレクトレットを備える静電誘導型変換素子である。
The first aspect of the present invention that solves the above-described problems has a layer made of an organic-inorganic composite material containing an organic polymer and inorganic fine particles having a relative dielectric constant of 2.0 to 4.0 × 10 3. Is an electret characterized by
2nd aspect of this invention is an electrostatic induction type conversion element provided with the electret of said 1st aspect.

本発明によれば、電荷の熱安定性に優れたエレクトレットおよび該エレクトレットを備える静電誘導型変換素子を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrostatic induction type conversion element provided with the electret excellent in the thermal stability of an electric charge and this electret can be provided.

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
以下の明細書中においては、重合体を構成する「繰り返し単位」を「単位」と略記することがある。
また、式(a1)で表される単位を「単位(a1)」とも記す。他の式で表される単位、化合物等についても同様に記し、たとえば式(1)で表される単量体を「単量体(1)」とも記す。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
In the following specification, the “repeating unit” constituting the polymer may be abbreviated as “unit”.
The unit represented by the formula (a1) is also referred to as “unit (a1)”. The same applies to units, compounds and the like represented by other formulas. For example, the monomer represented by formula (1) is also referred to as “monomer (1)”.

<有機無機複合材料>
本発明のエレクトレットは、有機高分子と無機微粒子とを含む有機無機複合材料からなる層を有している。有機無機複合材料は、必要に応じて分散助剤を含むことができる。
<Organic inorganic composite material>
The electret of the present invention has a layer made of an organic-inorganic composite material containing an organic polymer and inorganic fine particles. The organic-inorganic composite material can contain a dispersion aid as required.

[有機高分子]
有機高分子は、以下の観点で選択することが好ましい。
(i)高い絶縁性を有すること
有機高分子は、体積固有抵抗が高く、絶縁破壊電圧が大きいものが好ましく用いられる。高分子化合物(a)の体積固有抵抗は、1010〜1020Ωcmが好ましく、1016〜1019Ωcmがより好ましい。該体積固有抵抗は、ASTM D257により測定される。
また、高分子化合物(a)の絶縁破壊電圧は、10〜25kV/mmが好ましく、15〜22kV/mmがより好ましい。該絶縁破壊電圧は、ASTM D149により測定される。
高い絶縁性を維持するためには、絶縁性に悪影響を与える水を排除するため、疎水性であることが好ましい。
[Organic polymer]
The organic polymer is preferably selected from the following viewpoints.
(I) Having high insulating properties Organic polymers having a high volume resistivity and a high dielectric breakdown voltage are preferably used. The volume resistivity of the polymer compound (a) is preferably 10 10 to 10 20 Ωcm, and more preferably 10 16 to 10 19 Ωcm. The volume resistivity is measured according to ASTM D257.
Moreover, 10-25 kV / mm is preferable and, as for the dielectric breakdown voltage of a high molecular compound (a), 15-22 kV / mm is more preferable. The breakdown voltage is measured according to ASTM D149.
In order to maintain a high insulating property, it is preferable to be hydrophobic in order to eliminate water that adversely affects the insulating property.

疎水性の高い有機高分子としては、含フッ素樹脂、主鎖に脂肪族環構造を有する重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリジメチルシロキサン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート等が挙げられる。
中でも、フッ素原子を含有するもの、主鎖に脂肪族環構造を有するもの、またその両方を有するものが好ましく用いられる。
ここで、「脂肪族環構造」とは、芳香族性を有さない環構造を示す。脂肪族環構造としては、たとえば、置換基を有していてもよい飽和または不飽和の炭化水素環構造、該炭化水素環構造における炭素原子の一部が酸素原子、窒素原子等のヘテロ原子で置換された複素環構造、前記炭化水素環構造または複素環構造における水素原子がフッ素原子で置換された含フッ素脂肪族環構造等が挙げられる。
また、「主鎖に」脂肪族環構造有するとは、脂肪族環構造を構成する炭素原子のうち少なくとも1つが該重合体の主鎖を構成する炭素原子であるものをいう。
Examples of highly hydrophobic organic polymers include fluorine-containing resins, polymers having an aliphatic ring structure in the main chain, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyurethane, polydimethylsiloxane, polyethylene terephthalate, polycarbonate, and the like.
Among them, those containing a fluorine atom, those having an aliphatic ring structure in the main chain, and those having both are preferably used.
Here, “aliphatic ring structure” refers to a ring structure having no aromaticity. Examples of the aliphatic ring structure include a saturated or unsaturated hydrocarbon ring structure which may have a substituent, and some of the carbon atoms in the hydrocarbon ring structure are heteroatoms such as an oxygen atom and a nitrogen atom. Examples thereof include a substituted heterocyclic structure, a fluorine-containing aliphatic ring structure in which a hydrogen atom in the hydrocarbon ring structure or the heterocyclic structure is substituted with a fluorine atom, and the like.
Further, “having an aliphatic ring structure in the main chain” means that at least one of carbon atoms constituting the aliphatic ring structure is a carbon atom constituting the main chain of the polymer.

(ii)安定な有機無機複合材料が得られること
有機高分子は、安定な有機無機複合材料が得られるよう、無機微粒子の分散性に優れたものが好ましい。
無機微粒子分散性を高めるため、有機高分子は、主鎖および/または側鎖の末端に極性の官能基を有するものが好ましい。主鎖および/または側鎖の末端に極性の官能基を有する有機高分子を用いることにより、具体的には、下記の効果が得られる。
(a)該極性の官能基が無機微粒子の表面に直接結合または吸着することにより、マトリックスである有機高分子が同時に分散剤として機能して、有機高分子中にナノサイズの無機微粒子が均一に分散した有機無機複合材料が形成される。
(b)有機高分子が分散剤として機能するため、分散助剤の使用量を低減できる。
(Ii) Obtaining a stable organic-inorganic composite material The organic polymer is preferably excellent in dispersibility of inorganic fine particles so that a stable organic-inorganic composite material can be obtained.
In order to improve the dispersibility of the inorganic fine particles, the organic polymer preferably has a polar functional group at the end of the main chain and / or side chain. By using an organic polymer having a polar functional group at the end of the main chain and / or side chain, specifically, the following effects can be obtained.
(A) When the polar functional group is directly bonded or adsorbed to the surface of the inorganic fine particles, the organic polymer as a matrix functions simultaneously as a dispersant, and the nano-sized inorganic fine particles are uniformly distributed in the organic polymer. A dispersed organic-inorganic composite material is formed.
(B) Since the organic polymer functions as a dispersant, the amount of the dispersion aid used can be reduced.

また、疎水性の高い有機高分子を用いれば、有機高分子の溶液と水など前記溶液の溶媒と相分離しうる分散媒を用いた無機微粒子の分散液との親和性の違いを利用することにより、有機無機複合材料を容易に製造できる。
すなわち、疎水性の高い有機高分子は、高い絶縁性を得る観点でも、安定な有機無機複合材料とする観点でも好ましい。
中でも含フッ素樹脂を用いると、含フッ素樹脂の溶媒として含フッ素有機溶媒を使用できる。その場合、無機微粒子の分散媒として含フッ素有機溶媒以外の有機溶媒を用いて有機無機複合材料を製造できる。特に、無機微粒子の分散媒として水の使用を避けることができれば、有機無機複合材料の絶縁性を保持しやすいので好ましい。
In addition, if a highly hydrophobic organic polymer is used, the difference in affinity between the organic polymer solution and the dispersion of inorganic fine particles using a dispersion medium that can be phase-separated with the solvent of the solution, such as water, should be used. Thus, an organic-inorganic composite material can be easily manufactured.
That is, a highly hydrophobic organic polymer is preferable from the viewpoint of obtaining high insulating properties and a stable organic-inorganic composite material.
Among these, when a fluorine-containing resin is used, a fluorine-containing organic solvent can be used as a solvent for the fluorine-containing resin. In that case, an organic-inorganic composite material can be produced using an organic solvent other than the fluorine-containing organic solvent as a dispersion medium for the inorganic fine particles. In particular, it is preferable to avoid the use of water as a dispersion medium for the inorganic fine particles because the insulating property of the organic-inorganic composite material can be easily maintained.

以上の観点から、有機高分子の主鎖は、脂肪族環構造を有するか、フッ素を含有することが好ましく、含フッ素脂肪族環構造を有することがより好ましい。具体的には、下記の(α)〜(γ)が好ましく、中でも(α)が好ましい。
(α)主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する重合体(以下「含フッ素環状重合体」という。)。
(β)主鎖に脂肪族炭化水素環構造を有する重合体(以下「シクロオレフィンポリマー」という。)。
(γ)主鎖に脂肪族環構造を有しない含フッ素樹脂(以下「非環状含フッ素樹脂」という。)
また、(α)〜(γ)の何れの場合にも、主鎖および/または側鎖の末端に極性の官能基を有するものが好ましい。
したがって、含フッ素環状重合体であって、主鎖および/または側鎖の末端に極性の官能基を有する有機高分子が、特に好ましい。
以下に、「含フッ素環状重合体」、「シクロオレフィンポリマー」、「非環状含フッ素樹脂」、および主鎖および/または側鎖の末端における「極性の官能基」の各々について詳述する。
From the above viewpoint, the main chain of the organic polymer preferably has an aliphatic ring structure or preferably contains fluorine, and more preferably has a fluorine-containing aliphatic ring structure. Specifically, the following (α) to (γ) are preferable, and (α) is particularly preferable.
(Α) A polymer having a fluorinated aliphatic ring structure in the main chain (hereinafter referred to as “fluorinated cyclic polymer”).
(Β) A polymer having an aliphatic hydrocarbon ring structure in the main chain (hereinafter referred to as “cycloolefin polymer”).
(Γ) Fluorinated resin having no aliphatic ring structure in the main chain (hereinafter referred to as “acyclic fluorinated resin”)
In any case of (α) to (γ), those having a polar functional group at the end of the main chain and / or side chain are preferred.
Therefore, an organic polymer which is a fluorine-containing cyclic polymer and has a polar functional group at the end of the main chain and / or side chain is particularly preferred.
Hereinafter, each of “fluorinated cyclic polymer”, “cycloolefin polymer”, “acyclic fluoropolymer”, and “polar functional group” at the end of the main chain and / or side chain will be described in detail.

(含フッ素環状重合体)
「含フッ素環状重合体」とは、上記のように、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素重合体であり、含フッ素脂肪族環構造を構成する炭素原子のうち少なくとも1つが該含フッ素重合体の主鎖を構成する炭素原子であるものをいう。
含フッ素脂肪族環構造を構成する炭素原子のうち、主鎖を構成する炭素原子は、該含フッ素重合体を構成する単量体が有する重合性二重結合に由来する。
たとえば含フッ素重合体が、後述するような環状単量体を重合させて得た含フッ素重合体の場合は、該二重結合を構成する2個の炭素原子が主鎖を構成する炭素原子となる。
また、2個の重合性二重結合を有する単量体を環化重合させて得た含フッ素重合体の場合は、2個の重合性二重結合を構成する4個の炭素原子のうちの少なくとも2個が主鎖を構成する炭素原子となる。
含フッ素脂肪族環構造としては、環骨格が炭素原子のみから構成されるものであってもよく、炭素原子以外に、酸素原子、窒素原子等のヘテロ原子を含む複素環構造であってもよい。含フッ素脂肪族環としては、環骨格に1〜2個の酸素原子を有する含フッ素脂肪族環が好ましい。
含フッ素脂肪族環構造の環骨格を構成する原子の数は、4〜7個が好ましい。すなわち、含フッ素脂肪族環構造は4〜7員環であることが好ましい。
(Fluorine-containing cyclic polymer)
The “fluorinated cyclic polymer” is a fluoropolymer having a fluorinated aliphatic ring structure in the main chain as described above, and at least one of the carbon atoms constituting the fluorinated aliphatic ring structure is the fluorinated polymer. What is a carbon atom which comprises the principal chain of a fluoropolymer.
Of the carbon atoms constituting the fluorinated alicyclic structure, the carbon atoms constituting the main chain are derived from the polymerizable double bond of the monomer constituting the fluorinated polymer.
For example, when the fluorine-containing polymer is a fluorine-containing polymer obtained by polymerizing a cyclic monomer as described later, two carbon atoms constituting the double bond and a carbon atom constituting the main chain Become.
Further, in the case of a fluorinated polymer obtained by cyclopolymerizing a monomer having two polymerizable double bonds, among the four carbon atoms constituting the two polymerizable double bonds At least two are carbon atoms constituting the main chain.
As the fluorine-containing aliphatic ring structure, the ring skeleton may be composed only of carbon atoms, or may be a heterocyclic structure containing hetero atoms such as oxygen atoms and nitrogen atoms in addition to carbon atoms. . The fluorine-containing aliphatic ring is preferably a fluorine-containing aliphatic ring having 1 to 2 oxygen atoms in the ring skeleton.
The number of atoms constituting the ring skeleton of the fluorine-containing aliphatic ring structure is preferably 4 to 7. That is, the fluorine-containing aliphatic ring structure is preferably a 4- to 7-membered ring.

好ましい含フッ素環状重合体としては、下記含フッ素環状重合体(I’)、含フッ素環状重合体(II’)が挙げられる。
含フッ素環状重合体(I’):環状含フッ素単量体に基づく単位を有する重合体。
含フッ素環状重合体(II’):ジエン系含フッ素単量体の環化重合により形成される単位を有する重合体。
Preferred fluorine-containing cyclic polymers include the following fluorine-containing cyclic polymers (I ′) and fluorine-containing cyclic polymers (II ′).
Fluorine-containing cyclic polymer (I ′): a polymer having units based on a cyclic fluorine-containing monomer.
Fluorine-containing cyclic polymer (II ′): a polymer having units formed by cyclopolymerization of a diene fluorine-containing monomer.

含フッ素環状重合体(I’)は、「環状含フッ素単量体」に基づく単位を有している。「環状含フッ素単量体」とは、含フッ素脂肪族環を構成する炭素原子間に重合性二重結合を有する単量体、または、含フッ素脂肪族環を構成する炭素原子と含フッ素脂肪族環外の炭素原子との間に重合性二重結合を有する単量体である。
環状含フッ素単量体としては、下記の化合物(1)または化合物(2)が好ましい。
The fluorinated cyclic polymer (I ′) has units based on “cyclic fluorinated monomer”. “Cyclic fluorine-containing monomer” means a monomer having a polymerizable double bond between carbon atoms constituting a fluorine-containing aliphatic ring, or a carbon atom constituting a fluorine-containing aliphatic ring and a fluorine-containing fat. It is a monomer having a polymerizable double bond with a carbon atom outside the group ring.
As the cyclic fluorine-containing monomer, the following compound (1) or compound (2) is preferable.

Figure 2009253050
Figure 2009253050

式中、X11、X12、X13、X14、Y11およびY12は、それぞれ独立に、フッ素原子、パーフルオロアルキル基またはパーフルオロアルコキシ基である。
11、X12、X13、X14、Y11およびY12におけるパーフルオロアルキル基としては、炭素数が1〜7であることが好ましく、炭素数1〜4であることがより好ましい。該パーフルオロアルキル基は、直鎖状または分岐鎖状が好ましく、直鎖状がより好ましい。具体的には、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基等が挙げられ、特にトリフルオロメチル基が好ましい。
11、X12、X13、X14、Y11およびY12におけるパーフルオロアルコキシ基としては、前記パーフルオロアルキル基に酸素原子(−O−)が結合したものが挙げられる。
11としては、フッ素原子が好ましい。
12としては、フッ素原子、トリフルオロメチル基、または炭素数1〜4のパーフルオロアルコキシ基が好ましく、フッ素原子またはトリフルオロメトキシ基がより好ましい。
13およびX14としては、それぞれ独立に、フッ素原子または炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基が好ましく、フッ素原子またはトリフルオロメチル基がより好ましい。
11およびY12としては、それぞれ独立に、フッ素原子、炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基または炭素数1〜4のパーフルオロアルコキシ基が好ましく、フッ素原子またはトリフルオロメチル基がより好ましい。
In the formula, X 11 , X 12 , X 13 , X 14 , Y 11 and Y 12 are each independently a fluorine atom, a perfluoroalkyl group or a perfluoroalkoxy group.
The perfluoroalkyl group in X 11 , X 12 , X 13 , X 14 , Y 11 and Y 12 preferably has 1 to 7 carbon atoms, and more preferably 1 to 4 carbon atoms. The perfluoroalkyl group is preferably linear or branched, and more preferably linear. Specific examples include a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group, a heptafluoropropyl group, and the like, and a trifluoromethyl group is particularly preferable.
Examples of the perfluoroalkoxy group in X 11 , X 12 , X 13 , X 14 , Y 11 and Y 12 include those in which an oxygen atom (—O—) is bonded to the perfluoroalkyl group.
X 11 is preferably a fluorine atom.
X 12 is preferably a fluorine atom, a trifluoromethyl group, or a perfluoroalkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably a fluorine atom or a trifluoromethoxy group.
X 13 and X 14 are each independently preferably a fluorine atom or a C 1-4 perfluoroalkyl group, more preferably a fluorine atom or a trifluoromethyl group.
Y 11 and Y 12 are each independently preferably a fluorine atom, a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a perfluoroalkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and more preferably a fluorine atom or a trifluoromethyl group.

化合物(1)においては、X13およびX14が相互に結合して、X13およびX14が結合した炭素原子とともに、含フッ素脂肪族環を形成していてもよい。
該含フッ素脂肪族環としては、4〜6員環が好ましい。
該含フッ素脂肪族環は、飽和脂肪族環であることが好ましい。
該含フッ素脂肪族環は、その環骨格中に、エーテル性酸素原子(−O−)を有していてもよい。この場合、含フッ素脂肪族環中のエーテル性酸素原子の数は、1または2が好ましい。
化合物(2)においては、Y11およびY12が相互に結合して、Y11およびY12が結合した炭素原子とともに、含フッ素脂肪族環を形成していてもよい。
該含フッ素脂肪族環としては、4〜6員環が好ましい。
該含フッ素脂肪族環は、飽和脂肪族環であることが好ましい。
該含フッ素脂肪族環は、その環骨格中に、エーテル性酸素原子(−O−)を有していてもよい。この場合、含フッ素脂肪族環中のエーテル性酸素原子の数は、1または2が好ましい。
化合物(1)の好ましい具体例としては、化合物(1−1)〜(1−5)が挙げられる。
化合物(2)の好ましい具体例としては、化合物(2−1)〜(2−2)が挙げられる。
In the compound (1), X 13 and X 14 may be bonded to each other to form a fluorine-containing aliphatic ring together with the carbon atom to which X 13 and X 14 are bonded.
As this fluorine-containing aliphatic ring, a 4-6 membered ring is preferable.
The fluorine-containing aliphatic ring is preferably a saturated aliphatic ring.
The fluorine-containing aliphatic ring may have an etheric oxygen atom (—O—) in the ring skeleton. In this case, the number of etheric oxygen atoms in the fluorine-containing aliphatic ring is preferably 1 or 2.
In the compound (2), Y 11 and Y 12 may be bonded to each other to form a fluorine-containing aliphatic ring together with the carbon atom to which Y 11 and Y 12 are bonded.
As this fluorine-containing aliphatic ring, a 4-6 membered ring is preferable.
The fluorine-containing aliphatic ring is preferably a saturated aliphatic ring.
The fluorine-containing aliphatic ring may have an etheric oxygen atom (—O—) in the ring skeleton. In this case, the number of etheric oxygen atoms in the fluorine-containing aliphatic ring is preferably 1 or 2.
Preferable specific examples of compound (1) include compounds (1-1) to (1-5).
Preferable specific examples of compound (2) include compounds (2-1) to (2-2).

Figure 2009253050
Figure 2009253050

Figure 2009253050
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含フッ素環状重合体(I’)は、上記環状含フッ素単量体の単独重合体であってもよく、該環状含フッ素単量体と、それ以外の他の単量体との共重合体であってもよい。
ただし、該含フッ素環状重合体(I’)中、環状含フッ素単量体に基づく単位の割合は、該含フッ素環状重合体(I’)を構成する全繰り返し単位の合計に対し、20モル%以上が好ましく、40モル%以上がより好ましく、100モル%であってもよい。
該他の単量体としては、上記環状含フッ素単量体と共重合可能なものであればよく、特に限定されない。具体的には、後述するジエン系含フッ素単量体、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)等が挙げられる。
The fluorine-containing cyclic polymer (I ′) may be a homopolymer of the above-mentioned cyclic fluorine-containing monomer, and a copolymer of the cyclic fluorine-containing monomer and other monomers It may be.
However, the proportion of the units based on the cyclic fluorinated monomer in the fluorinated cyclic polymer (I ′) is 20 mol with respect to the total of all repeating units constituting the fluorinated cyclic polymer (I ′). % Or more is preferable, 40 mol% or more is more preferable, and 100 mol% may be sufficient.
The other monomer is not particularly limited as long as it is copolymerizable with the cyclic fluorine-containing monomer. Specific examples include diene fluorine-containing monomers described later, tetrafluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, perfluoro (methyl vinyl ether), and the like.

含フッ素環状重合体(II’)は、「ジエン系含フッ素単量体」の環化重合により形成される単位を有している。「ジエン系含フッ素単量体」とは、2個の重合性二重結合およびフッ素原子を有する単量体である。該重合性二重結合としては、特に限定されないが、ビニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基が好ましい。
ジエン系含フッ素単量体としては、化合物(3)が好ましい。
CF=CF−Q−CF=CF ・・・(3)。
式中、Qは、エーテル性酸素原子を有していてもよく、フッ素原子の一部がフッ素原子以外のハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜3のパーフルオロアルキレン基である。該フッ素以外のハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子等が挙げられる。
Qがエーテル性酸素原子を有するパーフルオロアルキレン基である場合、該パーフルオロアルキレン基におけるエーテル性酸素原子は、該基の一方の末端に存在していてもよく、該基の両末端に存在していてもよく、該基の炭素原子間に存在していてもよい。環化重合性の点から、該基の一方の末端に存在していることが好ましい。
化合物(3)の環化重合により形成される単位としては、下式(3−1)〜(3−4)の繰り返し単位が挙げられる。
The fluorinated cyclic polymer (II ′) has units formed by cyclopolymerization of the “diene fluorinated monomer”. The “diene fluorine-containing monomer” is a monomer having two polymerizable double bonds and fluorine atoms. Although it does not specifically limit as this polymerizable double bond, A vinyl group, an allyl group, an acryloyl group, and a methacryloyl group are preferable.
As the diene fluorine-containing monomer, the compound (3) is preferable.
CF 2 = CF-Q-CF = CF 2 ··· (3).
In formula, Q is a C1-C3 perfluoroalkylene group which may have an etheric oxygen atom and in which a part of the fluorine atom may be substituted with a halogen atom other than the fluorine atom. Examples of halogen atoms other than fluorine include chlorine atom and bromine atom.
When Q is a perfluoroalkylene group having an etheric oxygen atom, the etheric oxygen atom in the perfluoroalkylene group may be present at one end of the group, and is present at both ends of the group. Or may be present between the carbon atoms of the group. From the viewpoint of cyclopolymerizability, it is preferably present at one end of the group.
Examples of the unit formed by the cyclopolymerization of the compound (3) include repeating units of the following formulas (3-1) to (3-4).

Figure 2009253050
Figure 2009253050

化合物(3)の具体例としては、下記化合物が挙げられる。
CF=CFOCFCF=CF
CF=CFOCF(CF)CF=CF
CF=CFOCFCFCF=CF
CF=CFOCFCF(CF)CF=CF
CF=CFOCF(CF)CFCF=CF
CF=CFOCFClCFCF=CF
CF=CFOCClCFCF=CF
CF=CFOCFOCF=CF
CF=CFOC(CFOCF=CF
CF=CFOCFCF(OCF)CF=CF
CF=CFCFCF=CF
CF=CFCFCFCF=CF
CF=CFCFOCFCF=CF
Specific examples of the compound (3) include the following compounds.
CF 2 = CFOCF 2 CF = CF 2 ,
CF 2 = CFOCF (CF 3 ) CF═CF 2 ,
CF 2 = CFOCF 2 CF 2 CF = CF 2 ,
CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3 ) CF═CF 2 ,
CF 2 = CFOCF (CF 3 ) CF 2 CF = CF 2 ,
CF 2 = CFOCFClCF 2 CF = CF 2 ,
CF 2 = CFOCCl 2 CF 2 CF = CF 2,
CF 2 = CFOCF 2 OCF = CF 2 ,
CF 2 = CFOC (CF 3) 2 OCF = CF 2,
CF 2 = CFOCF 2 CF (OCF 3 ) CF═CF 2 ,
CF 2 = CFCF 2 CF = CF 2 ,
CF 2 = CFCF 2 CF 2 CF = CF 2 ,
CF 2 = CFCF 2 OCF 2 CF = CF 2.

含フッ素環状重合体(II’)は、上記ジエン系含フッ素単量体の環化重合により形成される単位のみから構成されてもよく、該単位と、それ以外の他の単位とを有する共重合体であってもよい。
ただし、該含フッ素環状重合体(II’)中、ジエン系含フッ素単量体の環化重合により形成される単位の割合は、該含フッ素環状重合体(II’)を構成する全繰り返し単位の合計に対し、50モル%以上が好ましく、80モル%以上がより好ましく、100モル%が最も好ましい。
該他の単量体としては、上記ジエン系含フッ素単量体と共重合可能なものであればよく、特に限定されない。具体的には、上述した化合物(1)、化合物(2)等の環状含フッ素単量体、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)等が挙げられる。
The fluorinated cyclic polymer (II ′) may be composed only of units formed by cyclopolymerization of the diene-based fluorinated monomer, and a copolymer having the units and other units. It may be a polymer.
However, the proportion of the units formed by cyclopolymerization of the diene-based fluorinated monomer in the fluorinated cyclic polymer (II ′) is the total number of repeating units constituting the fluorinated cyclic polymer (II ′). Is preferably 50 mol% or more, more preferably 80 mol% or more, and most preferably 100 mol%.
The other monomer is not particularly limited as long as it is copolymerizable with the diene fluorine-containing monomer. Specific examples include cyclic fluorine-containing monomers such as the above-mentioned compound (1) and compound (2), tetrafluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, perfluoro (methyl vinyl ether) and the like.

(シクロオレフィンポリマー)
「シクロオレフィンポリマー」とは、上記のように、主鎖に脂肪族炭化水素環構造を有するポリマーであり、当該脂肪族炭化水素環構造を構成する炭素原子のうち少なくとも2つが当該ポリマーの主鎖に組み込まれているものをいう。
シクロオレフィンポリマーは、脂肪族炭化水素環構造を有する単位(以下、単位(a1)ということがある。)を有しており、該単位(a1)においては、当該脂肪族炭化水素環構造を構成する炭素原子のうち少なくとも2つが当該ポリマーの主鎖に組み込まれている。
シクロオレフィンポリマーとして、好ましいものとしては、単位(a1−1)を含むものが挙げられる。
(Cycloolefin polymer)
The “cycloolefin polymer” is a polymer having an aliphatic hydrocarbon ring structure in the main chain as described above, and at least two of the carbon atoms constituting the aliphatic hydrocarbon ring structure are the main chain of the polymer. Means something built into
The cycloolefin polymer has a unit having an aliphatic hydrocarbon ring structure (hereinafter sometimes referred to as a unit (a1)), and the unit (a1) constitutes the aliphatic hydrocarbon ring structure. At least two of the carbon atoms to be incorporated into the main chain of the polymer.
Preferred examples of the cycloolefin polymer include those containing the unit (a1-1).

Figure 2009253050
Figure 2009253050

[式中、Rは置換基を有していてもよい2価の炭化水素基であり、mは0〜10の整数であり、rは0または1であり、sは0または1である。] [Wherein, R is a divalent hydrocarbon group which may have a substituent, m is an integer of 0 to 10, r is 0 or 1, and s is 0 or 1. ]

式(a1−1)中、Rの炭化水素基が「置換基を有していてもよい」とは、該炭化水素基の水素原子の一部または全部が置換基で置換されていてもよいことを意味する。
該置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、フェニル基等のアリール基、アダマンチル基等の多環式の脂肪族炭化水素基などが挙げられる。
置換基としてのアルキル基は、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよく、炭素数が1〜10であることが好ましく、1〜3であることがより好ましい。該アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基が好ましく、メチル基、エチル基が特に好ましい。
置換基としてのシクロアルキル基は、炭素数が3〜10であることが好ましく、5〜8であることがより好ましい。該シクロアルキル基としては、シクロペンチル基またはシクロヘキシ基が特に好ましい。
置換基としてのアルコキシ基は、前記アルキル基に酸素原子(−O−)が結合したものが挙げられる。
In formula (a1-1), the hydrocarbon group of R “may have a substituent” means that part or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group may be substituted with a substituent. Means that.
Examples of the substituent include an aryl group such as an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, and a phenyl group, and a polycyclic aliphatic hydrocarbon group such as an adamantyl group.
The alkyl group as a substituent may be linear or branched, and preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms. As the alkyl group, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group are preferable, and a methyl group and an ethyl group are particularly preferable.
The cycloalkyl group as a substituent preferably has 3 to 10 carbon atoms, and more preferably 5 to 8 carbon atoms. As the cycloalkyl group, a cyclopentyl group or a cyclohexyl group is particularly preferable.
Examples of the alkoxy group as a substituent include those in which an oxygen atom (—O—) is bonded to the alkyl group.

Rの炭化水素基は、鎖状であってもよく、環状であってもよい。また、該炭化水素基は飽和であってもよく、不飽和であってもよく、好ましくは飽和である。
鎖状の炭化水素基としては、置換基を有していてもよい直鎖状のアルキレン基が好ましく、その炭素数は1〜4が好ましく、2〜3がより好ましく、2が最も好ましい。具体的には、ジメチレン基が挙げられる。
環状の炭化水素基としては、置換基を有していてもよい単環式または多環式のシクロアルカンから水素原子を2つ除いた基が好ましい。単環式のシクロアルカンとしては、シクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。多環式のシクロアルカンとしては、ノルボルナン、アダマンタン等が挙げられる。これらの中でも、シクロペンタンまたはノルボルナンが好ましい。
The hydrocarbon group for R may be a chain or a ring. The hydrocarbon group may be saturated or unsaturated, and preferably saturated.
The chain hydrocarbon group is preferably a linear alkylene group which may have a substituent, and the number of carbon atoms is preferably 1 to 4, more preferably 2 to 3, and most preferably 2. Specific examples include a dimethylene group.
The cyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing two hydrogen atoms from a monocyclic or polycyclic cycloalkane which may have a substituent. Examples of monocyclic cycloalkanes include cyclopentane and cyclohexane. Examples of the polycyclic cycloalkane include norbornane and adamantane. Among these, cyclopentane or norbornane is preferable.

式(a1−1)中、mは0〜10の整数である。
mが1以上の整数の場合、後述する単位(a1−11)のように、ポリマー主鎖が、脂肪族炭化水素環構造のオルト位ではなく、メチレン鎖1つ以上の間隔をあけて結合することにより当該脂肪族炭化水素環構造がポリマー主鎖に組み込まれている。この場合、mとしては、1〜3が好ましく、1が最も好ましい。
mが0の場合、後述する単位(a1−21)のように、ポリマー主鎖が、脂肪族炭化水素環構造のオルト位に結合することにより当該脂肪族炭化水素環構造がポリマー主鎖に組み込まれている。
rおよびsは、それぞれ、0であってもよく、1であってもよい。
特に、mが0の場合はrおよびsが0であることが好ましい。また、mが1の場合は、rおよびsが1であることが好ましい。
In formula (a1-1), m is an integer of 0-10.
When m is an integer of 1 or more, as in the unit (a1-11) described later, the polymer main chain is not an ortho-position of the aliphatic hydrocarbon ring structure, but is bonded with one or more methylene chains. As a result, the aliphatic hydrocarbon ring structure is incorporated into the polymer main chain. In this case, m is preferably 1 to 3, and most preferably 1.
When m is 0, the aliphatic hydrocarbon ring structure is incorporated into the polymer main chain by bonding the polymer main chain to the ortho position of the aliphatic hydrocarbon ring structure as in the unit (a1-21) described later. It is.
r and s may each be 0 or 1.
In particular, when m is 0, r and s are preferably 0. When m is 1, r and s are preferably 1.

単位(a1−1)として、好ましいものとしては、以下に示す単位(a1−11)、単位(a1−21)が挙げられる。   Preferred examples of the unit (a1-1) include the following units (a1-11) and units (a1-21).

Figure 2009253050
Figure 2009253050

[式中、RおよびRはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基またはシクロアルキル基であり、RおよびRが相互に結合して環を形成していてもよい。] [Wherein, R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group, and R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a ring. ]

Figure 2009253050
Figure 2009253050

[式中、RおよびRはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基またはシクロアルキル基であり、RおよびRが相互に結合して環を形成していてもよい。] [Wherein, R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group or a cycloalkyl group, and R 3 and R 4 may be bonded to each other to form a ring. ]

式(a1−11)中、RおよびRにおけるアルキル基、シクロアルキル基としては、それぞれ、前記置換基としてのアルキル基、シクロアルキル基として挙げたものと同様のものが挙げられる。
およびRは相互に結合して、RおよびRがそれぞれ結合した炭素原子とともに、環を形成していてもよい。この場合に形成される環としては、単環式または多環式のシクロアルカンが好ましい。単環式のシクロアルカンとしては、シクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。多環式のシクロアルカンとしては、ノルボルナン、アダマンタン等が挙げられる。これらの中でも、シクロペンタンまたはノルボルナンが好ましい。
該環は置換基を有していてもよい。該置換基としては、前記Rの炭化水素基が有していてもよい置換基として挙げたものと同様のものが挙げられる。
およびRが環を形成している場合の単位(a1−11)の具体例としては、下記単位(a1−11−1)、単位(a1−12−1)等が挙げられる。
In formula (a1-11), examples of the alkyl group and cycloalkyl group in R 1 and R 2 include the same groups as those described above as the alkyl group and cycloalkyl group as the substituent.
R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a ring together with the carbon atom to which R 1 and R 2 are bonded. In this case, the ring formed is preferably a monocyclic or polycyclic cycloalkane. Examples of monocyclic cycloalkanes include cyclopentane and cyclohexane. Examples of the polycyclic cycloalkane include norbornane and adamantane. Among these, cyclopentane or norbornane is preferable.
The ring may have a substituent. Examples of the substituent include the same as those described as the substituent that the hydrocarbon group of R may have.
Specific examples of the unit (a1-11) when R 1 and R 2 form a ring include the following unit (a1-11-1) and unit (a1-12-1).

Figure 2009253050
Figure 2009253050

[式中、R11は水素原子またはアルキル基である。] [Wherein, R 11 represents a hydrogen atom or an alkyl group. ]

11のアルキル基としては、前記Rの炭化水素基が有していてもよい置換基として挙げたアルキル基と同様のものが挙げられ、特にメチル基が好ましい。
本発明において、単位(a1−11)としては、RおよびRが環を形成しているもの、またはRおよびRの少なくとも一方がシクロアルキル基であるものが好ましい。
Examples of the alkyl group for R 11 include the same alkyl groups as the substituents that the hydrocarbon group for R may have, and a methyl group is particularly preferable.
In the present invention, the unit (a1-11) is preferably one in which R 1 and R 2 form a ring, or one in which at least one of R 1 and R 2 is a cycloalkyl group.

式(a1−21)中、RおよびRは、それぞれ、前記RおよびRと同様である。
およびRが環を形成している場合の単位(a1−21)の具体例としては、下記単位(a1−21−1)、単位(a1−21−2)等が挙げられる。
In formula (a1-21), R 3 and R 4 are the same as R 1 and R 2 , respectively.
Specific examples of the unit (a1-21) when R 3 and R 4 form a ring include the following unit (a1-21-1) and unit (a1-21-2).

Figure 2009253050
Figure 2009253050

[式中、R13は水素原子またはアルキル基である。] [Wherein R 13 represents a hydrogen atom or an alkyl group. ]

13のアルキル基としては、前記Rの炭化水素基が有していてもよい置換基として挙げたアルキル基と同様のものが挙げられ、特にメチル基が好ましい。 Examples of the alkyl group for R 13 include the same alkyl groups listed as the substituents that the hydrocarbon group for R may have, and a methyl group is particularly preferable.

シクロオレフィンポリマーは、単位(a1)として、上記のような単位のうちのいずれか1種を含有してもよく、2種以上を含有してもよい。
シクロオレフィンポリマー中、単位(a1)の割合は、当該シクロオレフィンポリマーを構成する全繰り返し単位の合計に対し、30モル%以上が好ましく、40モル%以上がより好ましく、100モル%であってもよい。
A cycloolefin polymer may contain any 1 type in the above units as a unit (a1), and may contain 2 or more types.
In the cycloolefin polymer, the proportion of the unit (a1) is preferably at least 30 mol%, more preferably at least 40 mol%, even if it is 100 mol%, based on the total of all repeating units constituting the cycloolefin polymer. Good.

シクロオレフィンポリマーは、単位(a1)以外の他の単位(以下、単位(a2)ということがある。)を含んでいてもよい。
単位(a2)としては、従来、シクロオレフィンポリマーに用いられている任意の単位が利用でき、特に限定されない。
該単位(a2)としては、置換基を有していてもよいオレフィンに基づく単位が好ましく、該単位としては、たとえば下記単位(a2−1)が挙げられる。
The cycloolefin polymer may contain units other than the unit (a1) (hereinafter sometimes referred to as unit (a2)).
As the unit (a2), any unit conventionally used in cycloolefin polymers can be used and is not particularly limited.
The unit (a2) is preferably a unit based on an olefin which may have a substituent. Examples of the unit include the following unit (a2-1).

Figure 2009253050
Figure 2009253050

[式中、Rは水素原子、アルキル基またはアリール基である。] [Wherein R 5 represents a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group. ]

式中、Rのアルキル基としては、前記Rの炭化水素基が有していてもよい置換基として挙げたアルキル基と同様のものが挙げられる。
アリール基としては、ベンジル基、フェニル基、p−トリル基、m−トリル基、p−フルオロフェニル基、m-フルオロフェニル基、o−フルオロフェニル基、p-トリフルオロフェニル基、m-トリフルオロフェニル基、o−トリフルオロフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等が挙げられる。
In the formula, examples of the alkyl group for R 5 include the same alkyl groups as those described above as the substituent that the hydrocarbon group for R may have.
Examples of the aryl group include benzyl group, phenyl group, p-tolyl group, m-tolyl group, p-fluorophenyl group, m-fluorophenyl group, o-fluorophenyl group, p-trifluorophenyl group, m-trifluoro group. A phenyl group, o-trifluorophenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, etc. are mentioned.

本発明に用いられるシクロオレフィンポリマーとしては、特に、下記シクロオレフィンポリマー(I)、シクロオレフィンポリマー(II)が好ましい。
シクロオレフィンポリマー(I):前記単位(a1−11)を含むシクロオレフィンポリマー。
シクロオレフィンポリマー(II):前記単位(a1−21)および単位(a2)を含むシクロオレフィンポリマー。
As the cycloolefin polymer used in the present invention, the following cycloolefin polymer (I) and cycloolefin polymer (II) are particularly preferable.
Cycloolefin polymer (I): a cycloolefin polymer containing the unit (a1-11).
Cycloolefin polymer (II): a cycloolefin polymer containing the unit (a1-21) and the unit (a2).

シクロオレフィンポリマー(I)は、単位(a1−11)として、1種を含有してもよく、2種以上を含有してもよい。
また、シクロオレフィンポリマー(I)は、本発明の効果を損なわない範囲で、単位(a1−11)以外の単位を含んでいてもよい。
シクロオレフィンポリマー(I)中、単位(a1−11)の割合は、当該シクロオレフィンポリマー(I)を構成する全繰り返し単位の合計に対し、80モル%以上が好ましく、90モル%以上がより好ましく、100モル%が特に好ましい。すなわち、シクロオレフィンポリマー(I)としては、単位(a1−11)のみから構成される重合体が特に好ましい。
Cycloolefin polymer (I) may contain 1 type as a unit (a1-11), and may contain 2 or more types.
Moreover, the cycloolefin polymer (I) may contain units other than the unit (a1-11) as long as the effects of the present invention are not impaired.
In the cycloolefin polymer (I), the proportion of the units (a1-11) is preferably 80 mol% or more, more preferably 90 mol% or more with respect to the total of all repeating units constituting the cycloolefin polymer (I). 100 mol% is particularly preferred. That is, as the cycloolefin polymer (I), a polymer composed only of the unit (a1-11) is particularly preferable.

シクロオレフィンポリマー(II)は、単位(a1−21)、単位(a2)として、それぞれ、1種を含有してもよく、2種以上を含有してもよい。
また、シクロオレフィンポリマー(II)は、本発明の効果を損なわない範囲で、単位(a1−21)および単位(a2)以外の単位を含んでいてもよい。
シクロオレフィンポリマー(II)中、単位(a1−21)の割合は、当該シクロオレフィンポリマー(II)を構成する全繰り返し単位の合計に対し、20〜70モル%が好ましく、30〜50モル%がより好ましい。また、単位(a2)の割合は、当該シクロオレフィンポリマー(II)を構成する全繰り返し単位の合計に対し、30〜80モル%が好ましく、50〜70モル%がより好ましい。
また、シクロオレフィンポリマー(II)中の単位(a1−21)および単位(a2)の含有量の比(モル比)は、単位(a1−21):単位(a2)= 20:80〜70:30の範囲内が好ましく、30:70〜50:50の範囲内がより好ましい。
シクロオレフィンポリマー(II)の好ましい具体例としては、下記式(II−1)、(II−2)にそれぞれ示す2種の単位を含む共重合体が挙げられる。
Cycloolefin polymer (II) may contain 1 type as a unit (a1-21) and a unit (a2), respectively, and may contain 2 or more types.
Moreover, cycloolefin polymer (II) may contain units other than unit (a1-21) and unit (a2) in the range which does not impair the effect of this invention.
In the cycloolefin polymer (II), the proportion of the unit (a1-21) is preferably from 20 to 70 mol%, preferably from 30 to 50 mol%, based on the total of all repeating units constituting the cycloolefin polymer (II). More preferred. Moreover, 30-80 mol% is preferable with respect to the sum total of all the repeating units which comprise the said cycloolefin polymer (II), and, as for the ratio of a unit (a2), 50-70 mol% is more preferable.
The ratio (molar ratio) of the content of the unit (a1-21) and the unit (a2) in the cycloolefin polymer (II) is unit (a1-21): unit (a2) = 20: 80 to 70: The range of 30 is preferable, and the range of 30:70 to 50:50 is more preferable.
Preferable specific examples of the cycloolefin polymer (II) include copolymers containing two types of units represented by the following formulas (II-1) and (II-2), respectively.

Figure 2009253050
Figure 2009253050

[式中、R13、Rはそれぞれ前記と同じである。] [Wherein, R 13 and R 5 are the same as defined above. ]

シクロオレフィンポリマーとしては、市販のものを用いてもよく、合成してもよい。
シクロオレフィンポリマーの合成方法としては、下記(1)〜(7)等が知られている。
(1)ノルボルネン類とオレフィンとを付加共重合させる方法(たとえば下記反応式(1’)に示す方法)。
(2)ノルボルネン類の開環メタセシス重合体に対して水素添加する方法(たとえば下記反応式(2’)に示す方法)。
(3)アルキリデンノルボルネンをトランスアニュラー重合する方法(たとえば下記反応式(3’)に示す方法)。
(4)ノルボルネン類を付加重合させる方法(たとえば下記反応式(4’)に示す方法)。
(5)シクロペンタジエンの1,2−および1,4−付加重合体に対して水素添加する方法(たとえば下記反応式(5’)に示す方法)。
(6)シクロヘキサジエンの1,2−および1,4−付加重合体に対して水素添加する方法(たとえば下記反応式(6’)に示す方法)。
(7)共役ジエンを環化重合させる方法(たとえば下記反応式(7’)に示す方法)。
As the cycloolefin polymer, a commercially available one may be used or synthesized.
The following (1) to (7) are known as methods for synthesizing cycloolefin polymers.
(1) A method of addition copolymerization of norbornenes and olefin (for example, a method shown in the following reaction formula (1 ′)).
(2) A method of hydrogenating a ring-opening metathesis polymer of norbornene (for example, a method shown in the following reaction formula (2 ′)).
(3) A method of transannular polymerization of alkylidene norbornene (for example, a method shown in the following reaction formula (3 ′)).
(4) A method of addition polymerization of norbornene (for example, a method shown in the following reaction formula (4 ′)).
(5) A method of hydrogenating 1,2- and 1,4-addition polymers of cyclopentadiene (for example, a method shown in the following reaction formula (5 ′)).
(6) A method of hydrogenating 1,2- and 1,4-addition polymers of cyclohexadiene (for example, a method shown in the following reaction formula (6 ′)).
(7) A method of cyclopolymerizing a conjugated diene (for example, a method shown in the following reaction formula (7 ′)).

Figure 2009253050
Figure 2009253050

各反応式中、R〜Rはそれぞれ前記と同じである。
〜Rはそれぞれ独立にアルキル基であり、該アルキル基としては、前記Rの炭化水素基が有していてもよい置換基として挙げたアルキル基と同様のものが挙げられる。
In each reaction formula, R 1 to R 5 are the same as described above.
R 6 to R 7 are each independently an alkyl group, and examples of the alkyl group include the same alkyl groups listed as the substituents that the hydrocarbon group of R may have.

これらの中では、(1)の方法により得られるシクロオレフィンポリマー(ノルボルネン類とオレフィンの付加共重合体)、および(2)の方法により得られるシクロオレフィンポリマー(ノルボルネン類の開環メタセシス重合体の水素添加ポリマー)が、造膜性に優れる点、合成が容易である点から好ましい。
ノルボルネン類の付加共重合体としては、例えばアペル(登録商標)(三井化学(株)製)、TOPAS(登録商標)(Ticona社製)の商品名で販売されているものが挙げられる。
また、ノルボルネン類の開環メタセシス重合体の水素添加ポリマーとしては、種々のものがあるが、透明性、低吸湿性、耐熱性を有することから、ゼオネックス(登録商標)(日本ゼオン(株)製)、ゼオノア(登録商標)(日本ゼオン(株)製)、アートン(登録商標)(JSR(株)製)の商品名で販売されているポリマーが好ましい。
Among these, cycloolefin polymers obtained by the method (1) (addition copolymers of norbornenes and olefins) and cycloolefin polymers obtained by the method (2) (ring-opening metathesis polymers of norbornenes) Hydrogenated polymer) is preferable from the viewpoint of excellent film forming property and easy synthesis.
Examples of the norbornene addition copolymer include those sold under the trade names of Apel (registered trademark) (manufactured by Mitsui Chemicals) and TOPAS (registered trademark) (manufactured by Ticona).
There are various hydrogenated polymers of ring-opening metathesis polymers of norbornenes, but they have transparency, low hygroscopicity, and heat resistance. Therefore, ZEONEX (registered trademark) (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) ), Zeonoa (registered trademark) (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), Arton (registered trademark) (manufactured by JSR Co., Ltd.), and polymers sold under the trade names are preferred.

(非環状含フッ素樹脂)
「非環状含フッ素樹脂」とは、上記のように、主鎖に脂肪族炭化水素環構造を有しない含フッ素樹脂をいう。
非環状含フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体(PFA)、フルオロオレフィン−アルキルビニルエーテル共重合体等が挙げられ、樹脂単体の非晶質性が高く、有機無機複合材料にしたときの分散性にも優れる点から、フルオロオレフィン−ビニルエーテル共重合体が好ましい。
(Non-cyclic fluorine-containing resin)
The “acyclic fluorine-containing resin” refers to a fluorine-containing resin having no aliphatic hydrocarbon ring structure in the main chain as described above.
Examples of non-cyclic fluorine-containing resins include polytetrafluoroethylene, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), tetrafluoroethylene-perfluoro (alkyl vinyl ether) copolymer (PFA), and fluoroolefin-alkyl vinyl ether copolymer. A fluoroolefin-vinyl ether copolymer is preferred from the viewpoint that the resin itself is highly amorphous and has excellent dispersibility when an organic-inorganic composite material is used.

フルオロオレフィン−ビニルエーテル共重合体としては、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンから選ばれるフルオロオレフィンに基づく繰り返し単位と、ビニルエーテル類に基づく繰り返し単位と、必要に応じて、フルオロオレフィンおよびビニルエーテル類を除く他のモノマー(好ましくは、ビニルエステル類、アリルエーテル類、アリルエステル類、イソプロペニルエーテル類またはイソプロペニルエステル類。)に基づく繰り返し単位とを有する共重合体が挙げられる。   The fluoroolefin-vinyl ether copolymer includes a repeating unit based on a fluoroolefin selected from tetrafluoroethylene and chlorotrifluoroethylene, a repeating unit based on a vinyl ether, and, if necessary, excluding the fluoroolefin and vinyl ether. And a copolymer having a repeating unit based on a monomer (preferably vinyl esters, allyl ethers, allyl esters, isopropenyl ethers or isopropenyl esters).

ビニルエーテル類としては、アルキルビニルエーテル、フルオロアルキルビニルエーテル、ヒドロキシアルキルビニルエーテル、シクロアルキルビニルエーテル、ヒドロキシシクロアルキルビニルエーテル等の炭素数10以下のビニルエーテル類が好ましい。
ビニルエステル類としては、酢酸ビニル、ピバル酸ビニル等の炭素数10以下のビニルエステル類が好ましい。
アリルエーテル類としては、炭素数10以下のアルキルアリルエーテル、ヒドロキシアルキルアリルエーテルが好ましい。
イソプロペニルエーテル類としては、炭素数10以下のアルキルイソプロペニルエーテル、ヒドロキシアルキルイソプロペニルエーテルが好ましい。
アリルエステル類としては、酢酸アリル等が好ましい。
イソプロペニルエステル類としては、酢酸イソプロペニルエステル等が好ましい。
As vinyl ethers, vinyl ethers having 10 or less carbon atoms such as alkyl vinyl ether, fluoroalkyl vinyl ether, hydroxyalkyl vinyl ether, cycloalkyl vinyl ether, and hydroxycycloalkyl vinyl ether are preferable.
As the vinyl esters, vinyl esters having 10 or less carbon atoms such as vinyl acetate and vinyl pivalate are preferable.
As allyl ethers, alkyl allyl ethers having 10 or less carbon atoms and hydroxyalkyl allyl ethers are preferable.
The isopropenyl ether is preferably an alkyl isopropenyl ether or hydroxyalkyl isopropenyl ether having 10 or less carbon atoms.
As the allyl esters, allyl acetate and the like are preferable.
As isopropenyl esters, acetic acid isopropenyl ester and the like are preferable.

(極性の官能基)
有機高分子は、主鎖および/または側鎖の末端に極性の官能基を有するものが好ましい。極性の官能基は、下記の何れかの官能基である。
(A)電気陰性度の異なる2種類以上の原子を含み、当該官能基中に分極による極性を有する官能基。
(B)当該官能基と結合した炭素との電気陰性度の差により分極を生じさせる官能基。
(Polar functional group)
The organic polymer preferably has a polar functional group at the end of the main chain and / or side chain. The polar functional group is any of the following functional groups.
(A) A functional group containing two or more types of atoms having different electronegativity and having polarity due to polarization in the functional group.
(B) A functional group that causes polarization due to a difference in electronegativity with carbon bonded to the functional group.

極性の官能基の具体例としては、カルボキシ基、スルホ基、フォスフォノ基、アミド基、酸ハライド基、ホルミル基、アミノ基、ヒドロキシ基、チオール基、フェノール基、シラノール基、アルコキシ基、アルコキシシリル基、シアノ基等なる群より選ばれる1種以上が好ましい。
極性の強さ、有機高分子の末端への導入のしやすさの点から、カルボキシ基、スルホ基、フォスフォノ基、酸ハライド基、ヒドロキシ基、チオール基、シラノール基、アルコキシシリル基がより好ましく、無機微粒子が金属酸化物の微粒子の場合、親和性の高さの点から、カルボキシ基及びアルコキシシリル基が特に好ましい。
また、極性の官能基としては、後述の分散助剤の官能基と同じ極性の官能基が好ましく、後述の分散助剤の官能基と同一の官能基がより好ましい。
Specific examples of polar functional groups include carboxy group, sulfo group, phosphono group, amide group, acid halide group, formyl group, amino group, hydroxy group, thiol group, phenol group, silanol group, alkoxy group, alkoxysilyl group. One or more selected from the group consisting of cyano group and the like are preferable.
From the viewpoint of the strength of polarity and ease of introduction to the end of the organic polymer, a carboxy group, a sulfo group, a phosphono group, an acid halide group, a hydroxy group, a thiol group, a silanol group, and an alkoxysilyl group are more preferable. When the inorganic fine particles are metal oxide fine particles, a carboxy group and an alkoxysilyl group are particularly preferable from the viewpoint of high affinity.
Moreover, as a polar functional group, the functional group of the same polarity as the functional group of the below-mentioned dispersion assistant is preferable, and the same functional group as the functional group of the below-mentioned dispersion assistant is more preferable.

極性の官能基は、有機高分子の主鎖の末端に存在することが好ましい。
極性の官能基の数は、有機高分子の1分子あたり、1つ以上、有機高分子の重合度の半分以下が好ましい。極性の官能基の数が重合度の半分以下であれば、有機高分子が界面活性剤として機能することがないため、有機無機複合材料の製造において、無機微粒子分散液の分散媒と分離する工程における相分離を阻害することがない。また、有機高分子の絶縁性を保ちやすい。
The polar functional group is preferably present at the end of the main chain of the organic polymer.
The number of polar functional groups is preferably at least one per molecule of the organic polymer and not more than half of the degree of polymerization of the organic polymer. If the number of polar functional groups is less than half of the degree of polymerization, the organic polymer does not function as a surfactant, so in the production of an organic-inorganic composite material, the step of separating from the dispersion medium of the inorganic fine particle dispersion Does not inhibit phase separation. Moreover, it is easy to maintain the insulating property of the organic polymer.

上記「含フッ素環状重合体」、「シクロオレフィンポリマー」、「非環状含フッ素樹脂」は、何れも主鎖および/または側鎖の末端に極性の官能基を有するものが好ましい。
主鎖および/または側鎖の末端に極性の官能基を有する含フッ素環状重合体の市販品としては、サイトップ(登録商標、旭硝子社製)が挙げられる。主鎖および/または側鎖の末端に極性の官能基を有する非環状含フッ素樹脂の市販品としては、フレミオン(登録商標、旭硝子社製)、ルミフロン(登録商標、旭硝子社製)等が挙げられる。ルミフロンは、側鎖の末端にカルボキシ基を有するフルオロオレフィン−ビニルエーテル共重合体である。
また、上記以外で主鎖および/または側鎖の末端に極性の官能基を有する化合物としては、ポリエーテル(ポリエチレングリコール等。)、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン、ポリプロピレン、アクリル樹脂、ポリウレタン、アラミド樹脂等が挙げられる。
The above “fluorinated cyclic polymer”, “cycloolefin polymer”, and “acyclic fluororesin” preferably have polar functional groups at the ends of the main chain and / or side chain.
Cytop (registered trademark, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) may be mentioned as a commercial product of a fluorine-containing cyclic polymer having a polar functional group at the end of the main chain and / or side chain. Examples of commercially available non-cyclic fluorine-containing resins having a polar functional group at the end of the main chain and / or side chain include Flemion (registered trademark, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Lumiflon (registered trademark, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), and the like. . Lumiflon is a fluoroolefin-vinyl ether copolymer having a carboxy group at the end of the side chain.
In addition to the above, as a compound having a polar functional group at the end of the main chain and / or side chain, polyether (polyethylene glycol, etc.), polyamide, polyester, polystyrene, polypropylene, acrylic resin, polyurethane, aramid resin, etc. Is mentioned.

有機高分子の数平均分子量は、3000〜100万が好ましく、1万〜30万がより好ましい。
有機高分子の比誘電率は、1.8〜8.0であることが好ましく、1.8〜5.0がより好ましく、1.8〜3.0が特に好ましい。
通常、有機高分子を単独で用いる場合、比誘電率が低いほど電気絶縁性に優れるが、低すぎると蓄えうる電荷量が充分に得られない。本発明の場合、絶縁性の有機高分子に電荷保持特性に優れる無機微粒子を分散させることにより、絶縁性の高い(比誘電率の低い)有機高分子を使用しても、蓄えうる電荷量を充分大きくすることができる。したがって、エレクトレットとして、より安定に電荷を保持することができ、電荷保持の熱安定性が向上するものと考えられる。
The number average molecular weight of the organic polymer is preferably 3,000 to 1,000,000, more preferably 10,000 to 300,000.
The relative dielectric constant of the organic polymer is preferably 1.8 to 8.0, more preferably 1.8 to 5.0, and particularly preferably 1.8 to 3.0.
Usually, when an organic polymer is used alone, the lower the relative dielectric constant, the better the electrical insulation, but if it is too low, the amount of charge that can be stored cannot be sufficiently obtained. In the case of the present invention, by dispersing inorganic fine particles having excellent charge retention characteristics in an insulating organic polymer, the amount of charge that can be stored even when using an organic polymer with high insulating properties (low relative dielectric constant) is obtained. It can be made large enough. Therefore, it is considered that the electret can hold charges more stably and improve the thermal stability of charge holding.

[無機微粒子]
本発明に用いる無機微粒子は、比誘電率が2.0〜4.0×10であり、2.5〜2.0×10であることが好ましく、2.5〜1.5×10であることがより好ましい。比誘電率が2.0以上であれば、エレクトレットは電荷保持特性及び熱安定性に優れる。一方、比誘電率が4.0×10以下であれば、有機無機複合材料全体の誘電率が上がりすぎることによる、絶縁性の低下を防ぐことができる。
無機微粒子の比誘電率は、有機高分子の比誘電率より5以上高いことが好ましく、10以上高いことがより好ましい。差が5以上であれば、エレクトレットは電荷保持特性及び熱安定性により優れる。
[Inorganic fine particles]
The inorganic fine particles used in the present invention have a relative dielectric constant of 2.0 to 4.0 × 10 3 , preferably 2.5 to 2.0 × 10 3 , and 2.5 to 1.5 × 10 3. 3 is more preferable. If the relative dielectric constant is 2.0 or more, the electret is excellent in charge retention characteristics and thermal stability. On the other hand, when the relative dielectric constant is 4.0 × 10 3 or less, it is possible to prevent a decrease in insulation due to an excessive increase in the dielectric constant of the whole organic-inorganic composite material.
The relative dielectric constant of the inorganic fine particles is preferably 5 or more, more preferably 10 or more, higher than that of the organic polymer. If the difference is 5 or more, the electret is more excellent in charge retention characteristics and thermal stability.

無機微粒子としては、金属酸化物の微粒子が好ましい。
金属酸化物としては、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化スズ、二酸化マンガン、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化亜鉛、酸化鉄、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、ニオブ酸カリウム等が挙げられ、有機高分子と複合化した場合のエレクトレットとしての電荷保持の安定性及び熱安定性の観点から、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化スズ、二酸化マンガン、酸化ニッケル、酸化鉄またはチタン酸バリウムが好ましい。
The inorganic fine particles are preferably metal oxide fine particles.
Metal oxides include silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, aluminum oxide, cerium oxide, tin oxide, manganese dioxide, nickel oxide, cobalt oxide, zinc oxide, iron oxide, barium titanate, strontium titanate, potassium niobate From the viewpoint of charge retention stability and thermal stability as an electret when combined with an organic polymer, silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, aluminum oxide, cerium oxide, tin oxide, manganese dioxide Nickel oxide, iron oxide or barium titanate is preferred.

無機微粒子としては、アニオン性の官能基(カルボキシ基等。)が結合または吸着しやすい点から、酸性の水分散液中において表面が正に帯電する無機微粒子が好ましい。該無機微粒子としては、等電点が4以上の金属酸化物(酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化スズ等。)の微粒子が挙げられる。   As the inorganic fine particles, inorganic fine particles whose surface is positively charged in an acidic aqueous dispersion are preferable from the viewpoint that an anionic functional group (carboxy group or the like) is easily bonded or adsorbed. Examples of the inorganic fine particles include fine particles of metal oxides (titanium oxide, zirconium oxide, aluminum oxide, cerium oxide, tin oxide, etc.) having an isoelectric point of 4 or more.

金属酸化物の微粒子は、表面が他の金属酸化物で被覆された微粒子であってもよい。該微粒子としては、酸化アルミニウム等で被覆された酸化ケイ素微粒子;耐酸性の高い金属酸化物(酸化アルミニウム、酸化ケイ素等。)で被覆された耐酸性の低い金属酸化物(酸化コバルト、酸化亜鉛等。)の微粒子等が挙げられる。酸化ケイ素微粒子は、酸化アルミニウム等で被覆することにより、有機高分子の存在する溶媒の相に移相しやすくなる。
無機微粒子の表面の一部は、炭化水素基によって修飾されていてもよい。炭化水素基による修飾は、たとえば、炭化水素基を有するシランカップリング剤によって無機微粒子の表面を処理することによって行われる。炭化水素基によって修飾することにより、より少ない分散助剤によって、無機微粒子を、有機高分子の存在する溶媒の相に移相させることができる。その結果、無機微粒子の特性を損なうことなく、無機微粒子を有機高分子に分散できるので、エレクトレットとしての電荷保持の安定性及び熱安定性に優れる有機無機複合材料が得られやすい。
The metal oxide fine particles may be fine particles whose surfaces are coated with other metal oxides. The fine particles include silicon oxide fine particles coated with aluminum oxide or the like; low acid resistant metal oxides (cobalt oxide, zinc oxide, etc.) coated with a high acid resistant metal oxide (aluminum oxide, silicon oxide, etc.) .)) And the like. By coating the silicon oxide fine particles with aluminum oxide or the like, the phase is easily transferred to the solvent phase in which the organic polymer exists.
A part of the surface of the inorganic fine particles may be modified with a hydrocarbon group. The modification with the hydrocarbon group is performed, for example, by treating the surface of the inorganic fine particles with a silane coupling agent having a hydrocarbon group. By modifying with a hydrocarbon group, the inorganic fine particles can be phase-shifted to the solvent phase in which the organic polymer is present with less dispersion aid. As a result, since the inorganic fine particles can be dispersed in the organic polymer without impairing the properties of the inorganic fine particles, an organic-inorganic composite material having excellent charge retention stability and thermal stability as an electret can be easily obtained.

無機微粒子の平均一次粒子径は、2〜400nmが好ましい。無機微粒子の平均一次粒子径が2nm以上であれば、体積あたりの表面積が相対的に小さくなり、分散助剤の使用量を低減しても、有機高分子中への無機微粒子の分散性が良好となる。無機微粒子の平均一次粒子径が400nm以下であれば、粒子サイズが成形体の膜厚よりも十分に小さく、製膜時に凹凸を生じることがないため、製膜性に優れた有機無機複合材料が得られる。よって、無機微粒子の平均一次粒子径は、分散助剤の使用量を低減する点および可視光の透過率を高くする点から、5〜100nmが好ましい。
無機微粒子の平均一次粒子径は、分散液の状態にて動的散乱法で測定される。
The average primary particle diameter of the inorganic fine particles is preferably 2 to 400 nm. If the average primary particle size of the inorganic fine particles is 2 nm or more, the surface area per volume is relatively small, and the dispersibility of the inorganic fine particles in the organic polymer is good even if the amount of the dispersing aid is reduced. It becomes. If the average primary particle diameter of the inorganic fine particles is 400 nm or less, the particle size is sufficiently smaller than the film thickness of the molded body, and there are no irregularities during film formation. can get. Therefore, the average primary particle diameter of the inorganic fine particles is preferably 5 to 100 nm from the viewpoint of reducing the amount of the dispersion aid used and increasing the visible light transmittance.
The average primary particle diameter of the inorganic fine particles is measured by a dynamic scattering method in a dispersion state.

無機微粒子のなかには、分散液中にて一次粒子でなく、一部が二次凝集した状態で分散しているものもある。該無機微粒子の場合、無機微粒子の平均二次粒子径は、30〜120nmが好ましい。
無機微粒子の形状は、分散助剤の使用量を抑制するために比表面積を抑制する点から、球形に近い形状が好ましい。板状の無機微粒子の場合は、長径が15nm以上の微粒子が好ましい。
Some inorganic fine particles are not primary particles but some are dispersed in a secondary aggregated state in the dispersion. In the case of the inorganic fine particles, the average secondary particle diameter of the inorganic fine particles is preferably 30 to 120 nm.
The shape of the inorganic fine particles is preferably a shape close to a sphere from the viewpoint of suppressing the specific surface area in order to suppress the use amount of the dispersion aid. In the case of plate-like inorganic fine particles, fine particles having a major axis of 15 nm or more are preferred.

[分散助剤]
分散助剤は、下記の役割を担っている。
(i)有機高分子が無機微粒子に結合または吸着するのを補助する。
(ii)分散液中の無機微粒子を、分散液から追い出す、すなわち無機微粒子を有機高分子の存在する相へと速やかに移相させる。
(iii)無機微粒子の凝集を抑制する、すなわち機械的ストレスを緩和する。
よって、有機無機複合材料が形成されれば、分散助剤はもはや不要であり、抽出、分留等の方法によって除去しても構わない。
[Dispersion aid]
The dispersion aid plays the following role.
(I) Assist the organic polymer in binding or adsorbing to the inorganic fine particles.
(Ii) The inorganic fine particles in the dispersion are expelled from the dispersion, that is, the inorganic fine particles are rapidly phase-shifted to the phase in which the organic polymer exists.
(Iii) Suppress the aggregation of inorganic fine particles, that is, relieve mechanical stress.
Therefore, once the organic-inorganic composite material is formed, the dispersion aid is no longer necessary and may be removed by a method such as extraction or fractional distillation.

分散助剤としては、極性の官能基を有し、かつ有機高分子との親和性を有する有機化合物が挙げられる。
極性の官能基としては、上述の有機高分子と同様の官能基が挙げられ、カルボキシ基が特に好ましい。
また、極性の官能基としては、有機高分子の無機微粒子への結合または吸着を促進する点から、上述の有機高分子の官能基と同じ極性の官能基が好ましく、上述の有機高分子の官能基と同一の官能基がより好ましい。
極性の官能基の極性は、強いほど好ましく、具体的には、カルボキシ基の酸性度を指標とした場合、pKa=4.8以下が好ましく、4.6以下がさらに好ましく、4以下が特に好ましい。
Examples of the dispersion aid include an organic compound having a polar functional group and having an affinity for an organic polymer.
As a polar functional group, the same functional group as the above-mentioned organic polymer is mentioned, and a carboxy group is particularly preferable.
The polar functional group is preferably a functional group having the same polarity as the functional group of the organic polymer described above, from the viewpoint of promoting the binding or adsorption of the organic polymer to the inorganic fine particles. A functional group identical to the group is more preferred.
The polarity of the polar functional group is preferably as strong as possible. Specifically, when the acidity of the carboxy group is used as an index, pKa is preferably 4.8 or less, more preferably 4.6 or less, and particularly preferably 4 or less. .

有機化合物としては、極性の官能基を有する、脂肪族化合物、含フッ素脂肪族化合物、芳香族化合物、含フッ素芳香族化合物等が挙げられる。
脂肪族化合物としては、有機高分子との親和性の点から、炭素数が3以上のアルキル基が好ましく、炭素数が5以上のアルキル基がより好ましい。アルキル基は、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよい。
Examples of the organic compound include aliphatic compounds, fluorine-containing aliphatic compounds, aromatic compounds, fluorine-containing aromatic compounds having a polar functional group.
The aliphatic compound is preferably an alkyl group having 3 or more carbon atoms, more preferably an alkyl group having 5 or more carbon atoms, from the viewpoint of affinity with an organic polymer. The alkyl group may be linear or branched.

分散助剤における、官能基の極性と、有機高分子との親和性とは、おおむね相反する。たとえば、プロピオン酸は、酢酸に比べ、有機高分子との親和性が高いが、極性は低い(pKaは高い)。
官能基の極性と、有機高分子との親和性とが両立された分散助剤としては、カルボキシ基に結合するアルキル基の、α位の炭素原子に結合する水素原子の1つ以上がハロゲンで置換された有機酸が挙げられる。該有機酸としては、パーフルオロ吉草酸、パーフルオロヘキサン酸、トリデカフルオロヘプタン酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロノナン酸、2,2−トリフルオロメチルプロピオン酸等が挙げられ、トリデカフルオロヘプタン酸が好ましい。
また、上記以外に、官能基の極性と、有機高分子との親和性とが両立された分散助剤としては、カルボキシ基に結合するアルキル基の、α位の炭素原子の1つ以上が水素原子よりも大きい官能基で置換された有機酸が挙げられる。該有機酸としては、2−エチルヘキサン酸(オクチル酸)、アミノ基を保護基で保護されたアミノ酸が好ましい。該アミノ酸としては、F−mocアミノ酸、N−アセチルアミノ酸などが挙げられる。また、該アミノ酸を合成して用いてもよい。該アミノ酸側鎖の官能基などに疎水性化合物を結合させるなどして、該アミノ酸の疎水性(有機高分子との親和性)を高めるとさらに好ましい。
In the dispersion aid, the polarity of the functional group and the affinity with the organic polymer are generally contradictory. For example, propionic acid has a higher affinity for organic polymers than acetic acid, but has a low polarity (pKa is high).
As a dispersion aid in which both the polarity of the functional group and the affinity with the organic polymer are compatible, one or more of the hydrogen atoms bonded to the α-position carbon atom of the alkyl group bonded to the carboxy group is halogen. Examples include substituted organic acids. Examples of the organic acid include perfluorovaleric acid, perfluorohexanoic acid, tridecafluoroheptanoic acid, perfluorooctanoic acid, perfluorononanoic acid, 2,2-trifluoromethylpropionic acid and the like, and tridecafluoroheptane Acid is preferred.
In addition to the above, as a dispersion aid in which both the polarity of the functional group and the affinity with the organic polymer are compatible, one or more of the α-position carbon atoms of the alkyl group bonded to the carboxy group is hydrogen. An organic acid substituted with a functional group larger than an atom may be mentioned. As the organic acid, 2-ethylhexanoic acid (octylic acid) and an amino acid whose amino group is protected with a protecting group are preferred. Examples of the amino acid include F-moc amino acid and N-acetylamino acid. Moreover, you may synthesize | combine and use this amino acid. More preferably, the hydrophobicity (affinity with an organic polymer) of the amino acid is increased by binding a hydrophobic compound to the functional group of the amino acid side chain.

[その他の成分]
有機無機複合材料は、上記有機高分子、無機微粒子、分散助剤の他に、無機微粒子の表面処理剤、無機微粒子への吸着水としての水分、無機微粒子の分散媒等を含んでもよい。ただし、エレクトレット特性を向上させる観点から、水の含有量は少ないほど好ましい。
[Other ingredients]
In addition to the organic polymer, inorganic fine particles, and dispersion aid, the organic-inorganic composite material may include a surface treatment agent for inorganic fine particles, moisture as water adsorbed on the inorganic fine particles, a dispersion medium for inorganic fine particles, and the like. However, from the viewpoint of improving electret characteristics, the smaller the water content, the better.

<有機無機複合材料の製造方法>
有機無機複合材料は、下記の(a)〜(c)工程を有する製造方法により製造することが好ましい。また、必要に応じて下記の(d)〜(f)工程の1以上を追加して製造することができる。
(a)溶媒に有機高分子を溶解した溶液(以下、有機高分子の溶液と記す。)と、溶媒と相分離し得る分散媒に無機微粒子を分散させた分散液(以下、無機微粒子の分散液と記す。)とを混合し、エマルジョンを得る工程。
(b)エマルジョンを、溶媒の相と分散媒の相とに相分離させる工程。
(c)溶媒の相を、有機無機複合材料の分散液として回収する工程。
(d)必要に応じて、有機無機複合材料の分散液から、酸根または塩基根を除去する工程。
(e)必要に応じて、有機無機複合材料の分散液から水分を除去する工程。
(f)必要に応じて、有機無機複合材料の分散液から溶媒を除去し、固形の有機無機複合材料を得る工程。
<Method for producing organic-inorganic composite material>
The organic-inorganic composite material is preferably produced by a production method having the following steps (a) to (c). Moreover, it can manufacture by adding one or more of the following (d)-(f) process as needed.
(A) A solution in which an organic polymer is dissolved in a solvent (hereinafter referred to as an organic polymer solution), and a dispersion in which inorganic fine particles are dispersed in a dispersion medium that can be phase-separated with the solvent (hereinafter referred to as dispersion of inorganic fine particles). And a liquid).) To obtain an emulsion.
(B) A step of separating the emulsion into a solvent phase and a dispersion medium phase.
(C) The process of collect | recovering the phase of a solvent as a dispersion liquid of an organic inorganic composite material.
(D) The process of removing an acid radical or a base root from the dispersion liquid of an organic inorganic composite material as needed.
(E) The process of removing a water | moisture content from the dispersion liquid of an organic inorganic composite material as needed.
(F) The process of removing a solvent from the dispersion liquid of an organic inorganic composite material as needed, and obtaining a solid organic inorganic composite material.

[(a)工程]
溶媒としては、有機溶媒が挙げられる。
有機溶媒としては、分散媒が水の場合は、水に溶解しない、またはほとんど溶解しない有機溶媒、たとえば、パーフルオロトリブチルアミン、パーフルオロヘキサン、1、1、1、2、3、4、4、5、5、5−デカフルオロ−3−メトキシ−2−(トリフルオロメチル)ペンタン、トルエン、ベンゼン、スチレン、キシレン、ヘキサン、メチルエチルケトン、酢酸エチル等が挙げられる。分散媒が有機溶媒の場合は、含フッ素有機溶媒が挙げられる。
[Step (a)]
Examples of the solvent include organic solvents.
As the organic solvent, when the dispersion medium is water, an organic solvent which does not dissolve or hardly dissolves in water, for example, perfluorotributylamine, perfluorohexane, 1, 1, 1, 2, 3, 4, 4, 5,5,5-decafluoro-3-methoxy-2- (trifluoromethyl) pentane, toluene, benzene, styrene, xylene, hexane, methyl ethyl ketone, ethyl acetate and the like. When the dispersion medium is an organic solvent, a fluorine-containing organic solvent is exemplified.

含フッ素有機溶媒としては、非プロトン性含フッ素溶媒が好ましい。非プロトン性含フッ素溶媒としては、以下の含フッ素化合物を例示できる。   As the fluorine-containing organic solvent, an aprotic fluorine-containing solvent is preferable. Examples of the aprotic fluorine-containing solvent include the following fluorine-containing compounds.

パーフルオロベンゼン、ペンタフルオロベンゼン、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、1,4−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン等のポリフルオロ芳香族化合物、パーフルオロトリブチルアミン、パーフルオロトリプロピルアミン等のポリフルオロトリアルキルアミン化合物、パーフルオロデカリン、パーフルオロシクロヘキサン、パーフルオロ(1,3,5−トリメチルシクロヘキサン)等のポリフルオロシクロアルカン化合物、パーフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)等のポリフルオロ環状エーテル化合物、パーフルオロポリエーテル、   Polyfluoroaromatic compounds such as perfluorobenzene, pentafluorobenzene, 1,3-bis (trifluoromethyl) benzene, 1,4-bis (trifluoromethyl) benzene, perfluorotributylamine, perfluorotripropylamine, etc. Polyfluorotrialkylamine compounds, perfluorodecalin, perfluorocyclohexane, polyfluorocycloalkane compounds such as perfluoro (1,3,5-trimethylcyclohexane), and polyfluoro cyclic ethers such as perfluoro (2-butyltetrahydrofuran) Compound, perfluoropolyether,

パーフルオロヘキサン、パーフルオロオクタン、パーフルオロデカン、パーフルオロドデカン、パーフルオロ(2,7−ジメチルオクタン)、1,1,2−トリクロロ−1,2,2−トリフルオロエタン、1,1,1−トリクロロ−2,2,2−トリフルオロエタン、1,3−ジクロロ−1,1,2,2,3−ペンタフルオロプロパン、1,1,1,3−テトラクロロ−2,2,3,3−テトラフルオロプロパン、1,1,3,4−テトラクロロ−1,2,2,3,4,4−ヘキサフルオロブタン、パーフルオロ(1,2−ジメチルヘキサン)、パーフルオロ(1,3−ジメチルヘキサン)、2H,3H−パーフルオロペンタン、1H−パーフルオロヘキサン、1H−パーフルオロオクタン、1H−パーフルオロデカン、1H,1H,1H,2H,2H−パーフルオロヘキサン、1H,1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクタン、1H,1H,1H,2H,2H−パーフルオロデカン、3H,4H−パーフルオロ−2−メチルペンタン、2H,3H−パーフルオロ−2−メチルペンタン、1H−1,1−ジクロロパーフルオロプロパン、1H−1,3−ジクロロパーフルオロプロパン等のポリフルオロアルカン化合物。   Perfluorohexane, perfluorooctane, perfluorodecane, perfluorododecane, perfluoro (2,7-dimethyloctane), 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoroethane, 1,1,1 -Trichloro-2,2,2-trifluoroethane, 1,3-dichloro-1,1,2,2,3-pentafluoropropane, 1,1,1,3-tetrachloro-2,2,3 3-tetrafluoropropane, 1,1,3,4-tetrachloro-1,2,2,3,4,4-hexafluorobutane, perfluoro (1,2-dimethylhexane), perfluoro (1,3 -Dimethylhexane), 2H, 3H-perfluoropentane, 1H-perfluorohexane, 1H-perfluorooctane, 1H-perfluorodecane, 1H, 1H, 1H, H, 2H-perfluorohexane, 1H, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctane, 1H, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecane, 3H, 4H-perfluoro-2-methylpentane, 2H, Polyfluoroalkane compounds such as 3H-perfluoro-2-methylpentane, 1H-1,1-dichloroperfluoropropane, and 1H-1,3-dichloroperfluoropropane.

これらの非プロトン性含フッ素溶媒は単独でまたは混合して使用できる。また、これらの他にも広範な化合物を使用できる。例えば、ハイドロフルオロエーテル(HFE)等の含フッ素溶媒が好適である。このような含フッ素溶媒は、一般式R−O−R(Rはエーテル結合を有してもよい炭素数5〜12の直鎖状または分岐状のポリフルオロアルキル基であり、Rは炭素数1〜5の直鎖状または分岐状のアルキル基またはポリフルオロアルキル基である。)で表される含フッ素溶媒が好ましい。 These aprotic fluorine-containing solvents can be used alone or in combination. In addition to these, a wide range of compounds can be used. For example, a fluorine-containing solvent such as hydrofluoroether (HFE) is suitable. Such a fluorine-containing solvent is a general formula R a —O—R b (R a is a linear or branched polyfluoroalkyl group having 5 to 12 carbon atoms which may have an ether bond, and R b is a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a polyfluoroalkyl group.

の炭素数が4以下であると含フッ素環構造含有重合体を溶解し難く、Rの炭素数が13以上の場合は工業的に入手困難であるため、Rの炭素数は5〜12の範囲から選定される。Rの炭素数は、6〜10が好ましく、6〜7および9〜10がより好ましい。 When the number of carbon atoms of R a is 4 or less difficult to dissolve the fluorinated cyclic structure-containing polymer, for the number of carbon atoms of R a is in the case of 13 or more is industrially hard to obtain, the number of carbon atoms of R a is 5 It is selected from the range of ˜12. 6-10 are preferable and, as for carbon number of Ra , 6-7 and 9-10 are more preferable.

ポリフルオロアルキル基とは、アルキル基の水素原子の2個以上がフッ素原子に置換された基であり、アルキル基の水素原子のすべてがフッ素原子に置換されたパーフルオロアルキル基、およびアルキル基の水素原子の2個以上がフッ素原子に置換されかつアルキル基の水素原子の1個以上がフッ素原子以外のハロゲン原子に置換された基を含むものである。フッ素原子以外のハロゲン原子としては塩素原子が好ましい。   A polyfluoroalkyl group is a group in which two or more of the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine atoms, a perfluoroalkyl group in which all of the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine atoms, and The group includes a group in which two or more hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms and one or more hydrogen atoms in the alkyl group are substituted with halogen atoms other than fluorine atoms. As halogen atoms other than fluorine atoms, chlorine atoms are preferred.

ポリフルオロアルキル基としては、対応するアルキル基の水素原子の数にして60%以上がフッ素原子に置換された基が好ましく、より好ましくは80%以上である。さらに好ましいポリフルオロアルキル基はパーフルオロアルキル基である。   The polyfluoroalkyl group is preferably a group in which 60% or more of hydrogen atoms in the corresponding alkyl group are substituted with fluorine atoms, and more preferably 80% or more. More preferred polyfluoroalkyl groups are perfluoroalkyl groups.

がエーテル結合を有する場合、エーテル結合の数が多すぎると溶解性を阻害するため、R中のエーテル結合は1〜3個が好ましく、1〜2個がより好ましい。
の炭素数が6以上であると含フッ素環構造含有重合体の溶解性を著しく阻害する。Rの好ましい例は、メチル基、エチル基、トリフルオロエチル基、テトラフルオロエチル基、テトラフルオロプロピル基等である。
When R a has an ether bond, if the number of ether bonds is too large, the solubility is inhibited. Therefore, 1 to 3 ether bonds in R a are preferable, and 1 to 2 are more preferable.
When the carbon number of Rb is 6 or more, the solubility of the fluorine-containing ring structure-containing polymer is significantly inhibited. Preferred examples of R b are a methyl group, an ethyl group, a trifluoroethyl group, a tetrafluoroethyl group, a tetrafluoropropyl group, and the like.

含フッ素溶媒の分子量は、大きすぎると含フッ素重合体組成物の粘度を上昇させるだけでなく、含フッ素環構造含有重合体の溶解性も低下するため、1000以下が好ましい。
また、含フッ素環構造含有重合体の溶解性を高めるために含フッ素溶媒のフッ素含有量は60〜80重量%が好ましい。好ましい含フッ素溶媒として、下記のものが例示できる。
If the molecular weight of the fluorinated solvent is too large, not only will the viscosity of the fluorinated polymer composition be increased, but also the solubility of the fluorinated ring structure-containing polymer will be reduced, so 1000 or less is preferred.
Moreover, in order to improve the solubility of a fluorine-containing ring structure containing polymer, the fluorine content of the fluorine-containing solvent is preferably 60 to 80% by weight. The following can be illustrated as a preferable fluorine-containing solvent.

F(CFOCH、HCFCFOCHCF、HCFCFCHOCHCF、F(CFOCH、F(CFOCH、F(CFOCH、F(CFOCH、F(CFOCH、F(CF10OCH、H(CFOCH、(CFCF(OCH)CFCFCF、F(CFOCF(CF)CFOCH、F(CFOCF(CF)CFOCF(CF)CFOCH、F(CFOCHCHCH、(CFCFCFCFOCH、F(CFO(CFOCHCHF (CF 2 ) 4 OCH 3 , HCF 2 CF 2 OCH 2 CF 3 , HCF 2 CF 2 CH 2 OCH 2 CF 3 , F (CF 2 ) 5 OCH 3 , F (CF 2 ) 6 OCH 3 , F (CF 2 ) 7 OCH 3 , F (CF 2 ) 8 OCH 3 , F (CF 2 ) 9 OCH 3 , F (CF 2 ) 10 OCH 3 , H (CF 2 ) 6 OCH 3 , (CF 3 ) 2 CF (OCH 3 ) CFCF 2 CF 3 , F (CF 2 ) 3 OCF (CF 3 ) CF 2 OCH 3 , F (CF 2 ) 3 OCF (CF 3 ) CF 2 OCF (CF 3 ) CF 2 OCH 3 , F (CF 2 ) 8 OCH 2 CH 2 CH 3 , (CF 3) 2 CFCF 2 CF 2 OCH 3, F (CF 2) 2 O (CF 2) 4 OCH 2 CH 3.

これらの含フッ素溶媒では、特に(CFCF(OCH)CFCFCFが好適である。
溶媒の沸点は、68〜216℃が好ましい。含フッ素有機溶媒の沸点が100℃以上であれば、(d)工程における水分の除去を容易に行うことができる。
Of these fluorine-containing solvents, (CF 3 ) 2 CF (OCH 3 ) CFCF 2 CF 3 is particularly suitable.
The boiling point of the solvent is preferably 68 to 216 ° C. If the boiling point of the fluorine-containing organic solvent is 100 ° C. or higher, water can be easily removed in the step (d).

有機高分子の溶液の具体例としては、主鎖の末端にカルボキシ基を有する含フッ素環状重合体のパーフルオロトリブチルアミン溶液、側鎖の末端にカルボキシ基を有するフルオロオレフィン−ビニルエーテル共重合体のパーフルオロヘキサン溶液等が挙げられる。   Specific examples of the organic polymer solution include a perfluorotributylamine solution of a fluorinated cyclic polymer having a carboxy group at the end of the main chain, and a perfluorotrimethyl-vinyl ether copolymer perfluoropolymer having a carboxy group at the end of the side chain. Examples include a fluorohexane solution.

有機高分子の濃度は、溶液(100質量%)中、1〜23質量%が好ましく、2〜15質量%がより好ましい。有機高分子の濃度が1質量%以上であれば、有機高分子中への無機微粒子の分散性が良好となる。有機高分子の濃度が23質量%以下であれば、得られる有機無機複合材料の分散液の粘性が抑えられ、有機無機複合材料がゲル化(固体化)しにくく、また、有機無機複合材料の分散液をスピンコート等に問題なく用いることができる。   The concentration of the organic polymer is preferably 1 to 23% by mass and more preferably 2 to 15% by mass in the solution (100% by mass). When the concentration of the organic polymer is 1% by mass or more, the dispersibility of the inorganic fine particles in the organic polymer is good. If the concentration of the organic polymer is 23% by mass or less, the viscosity of the resulting dispersion of the organic-inorganic composite material is suppressed, and the organic-inorganic composite material is difficult to gel (solidify). The dispersion can be used for spin coating without problems.

有機高分子の量は、得られる有機無機複合材料の固形分(100体積%)中、有機高分子の体積分率が10〜99.8体積%となる量が好ましく、15〜体積99.8%となる量がより好ましい。有機高分子の体積分率が99.8体積%以下であれば、有機無機複合材料の機械的特性が充分に向上する。有機高分子の体積分率が10体積%以上であれば、有機無機複合材料の塗膜が脆くなりにくい。   The amount of the organic polymer is preferably such that the volume fraction of the organic polymer is 10 to 99.8% by volume in the solid content (100% by volume) of the obtained organic-inorganic composite material. % Is more preferred. When the volume fraction of the organic polymer is 99.8% by volume or less, the mechanical properties of the organic-inorganic composite material are sufficiently improved. If the volume fraction of the organic polymer is 10% by volume or more, the coating film of the organic-inorganic composite material is unlikely to become brittle.

溶媒と相分離し得る分散媒としては相分離のしやすさの点から、水が好ましい。有機無機複合材料の絶縁性を高めやすい点からは、有機溶媒を用いることが好ましい。溶媒が含フッ素有機溶媒であれば、含フッ素有機溶媒以外の有機溶媒の中から、含フッ素有機溶媒と相分離できるものを分散媒として選択できる。
含フッ素有機溶媒と相分離し得る有機溶媒としては、トルエン、ヘキサン、テトラヒドロフラン、イソプロパノール、エタノール、メタノール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン、キシレン、n−ブタノール、N,N−ジメチルアセトアミド、エチレングリコール、ポリプロピレングリコール等が挙げられる。
The dispersion medium capable of phase separation with the solvent is preferably water from the viewpoint of ease of phase separation. It is preferable to use an organic solvent from the viewpoint of easily improving the insulating property of the organic-inorganic composite material. If the solvent is a fluorine-containing organic solvent, a solvent that can be phase-separated from the fluorine-containing organic solvent can be selected from among organic solvents other than the fluorine-containing organic solvent.
Examples of the organic solvent that can be phase-separated with the fluorine-containing organic solvent include toluene, hexane, tetrahydrofuran, isopropanol, ethanol, methanol, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetone, xylene, n-butanol, N, N-dimethylacetamide, ethylene glycol, Examples thereof include polypropylene glycol.

有機高分子が極性の官能基としてアニオン性の官能基(カルボキシ基等。)を有し、かつ分散媒が水である場合、分散液のpHは7以下(酸性)が好ましい。分散液のpHが7を超えると、分散液をアルカリ性にするために添加した化合物に由来するアンモニウムイオン、金属イオン等によって、アニオン性の官能基を有する有機高分子がゲル化する場合がある。また、有機高分子の無機微粒子への結合または吸着が起きにくい。分散液のpHは、1〜7がより好ましく、無機微粒子(金属酸化物)の等電点より低いことがさらに好ましい。   When the organic polymer has an anionic functional group (carboxy group or the like) as a polar functional group and the dispersion medium is water, the pH of the dispersion is preferably 7 or less (acidic). When the pH of the dispersion exceeds 7, an organic polymer having an anionic functional group may be gelled by ammonium ions, metal ions, and the like derived from compounds added to make the dispersion alkaline. In addition, binding or adsorption of organic polymer to inorganic fine particles is difficult to occur. The pH of the dispersion is more preferably 1 to 7, and further preferably lower than the isoelectric point of the inorganic fine particles (metal oxide).

無機微粒子の分散液の具体例としては、金属酸化物(酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化スズ、酸化鉄等。)微粒子の酸性水分散液、金属酸化物微粒子の有機溶媒(トルエン、イソプロパノール、テトラヒドロフラン等。)分散液等が挙げられる。   Specific examples of inorganic fine particle dispersions include metal oxide (silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, aluminum oxide, cerium oxide, tin oxide, iron oxide, etc.) acidic aqueous dispersions of fine particles, metal oxide fine particles An organic solvent (toluene, isopropanol, tetrahydrofuran, etc.) dispersion liquid, etc. are mentioned.

無機微粒子の濃度は、分散液(100質量%)中、0.2〜50質量%が好ましく、1〜30質量%がより好ましい。無機微粒子の濃度が0.2質量%以上であれば、有機無機複合材料を直接得ることができる。無機微粒子の濃度が0.2質量%未満では、(b)工程における相分離が困難になる。無機微粒子の濃度が50質量%以下であれば、有機高分子の溶液と無機微粒子の分散液との混合時に、無機微粒子の凝集や有機無機複合材料のゲル化(固体化)が生起しない。無機微粒子の濃度が50質量%を超えると、(a)工程における混合の操作時に、有機高分子または分散助剤が速やかに全ての無機微粒子を被覆せず、部分的に被覆された無機微粒子が両親媒性となるので、(b)工程における相分離が困難となる。   The concentration of the inorganic fine particles is preferably 0.2 to 50% by mass and more preferably 1 to 30% by mass in the dispersion (100% by mass). When the concentration of the inorganic fine particles is 0.2% by mass or more, an organic-inorganic composite material can be obtained directly. When the concentration of the inorganic fine particles is less than 0.2% by mass, phase separation in the step (b) becomes difficult. When the concentration of the inorganic fine particles is 50% by mass or less, the aggregation of the inorganic fine particles and the gelation (solidification) of the organic-inorganic composite material do not occur when the organic polymer solution and the inorganic fine particle dispersion are mixed. When the concentration of the inorganic fine particles exceeds 50% by mass, the organic polymer or the dispersion aid does not quickly cover all the inorganic fine particles during the mixing operation in the step (a), and the partially coated inorganic fine particles Since it becomes amphiphilic, the phase separation in the step (b) becomes difficult.

無機微粒子の量は、得られる有機無機複合材料の電気特性(絶縁特性)および得られるエレクトレットの熱安定性の点から、有機無機複合材料の固形分(100体積%)中、無機微粒子の体積分率は0.02〜38体積%が好ましく、0.02〜35体積%がより好ましい。無機微粒子の体積分率が38体積%以下であれば、有機無機複合材料の分散液の粘性が抑えられ、また、有機無機複合材料の塗膜が脆くなりにくい。
より好ましくは、0.02〜15体積%である。得られる有機無機複合材料の扱いやすさと、分散助剤の使用量の低減のために、無機微粒子の体積分率は、10%未満がより好ましく、8%未満がさらに好ましい。無機微粒子の体積分率が0.02体積%以上であれば、有機無機複合材料から得られるエレクトレットは熱安定性に優れる。
The amount of the inorganic fine particles is determined based on the volume fraction of the inorganic fine particles in the solid content (100% by volume) of the organic / inorganic composite material from the viewpoint of the electrical properties (insulation characteristics) of the obtained organic / inorganic composite material and the thermal stability of the obtained electret. The rate is preferably 0.02 to 38% by volume, more preferably 0.02 to 35% by volume. When the volume fraction of the inorganic fine particles is 38% by volume or less, the viscosity of the dispersion liquid of the organic-inorganic composite material is suppressed, and the coating film of the organic-inorganic composite material is not easily brittle.
More preferably, it is 0.02-15 volume%. In order to facilitate handling of the obtained organic-inorganic composite material and to reduce the amount of the dispersion aid used, the volume fraction of the inorganic fine particles is more preferably less than 10%, and even more preferably less than 8%. If the volume fraction of the inorganic fine particles is 0.02% by volume or more, the electret obtained from the organic-inorganic composite material is excellent in thermal stability.

分散助剤は、有機高分子の溶液に添加することが好ましい。
分散助剤の量は、有機高分子の有する官能基の数と無機微粒子の表面積との関係で決まり、有機高分子の分子量が小さく1分子あたりの極性の官能基が多いほど、無機微粒子の直径が大きく体積あたりの表面積が小さいほど、分散助剤の使用量を低減できる。また、無機微粒子の表面の一部が、すでに炭化水素基によって修飾されている場合は、さらに分散助剤の使用量を低減できる。
The dispersion aid is preferably added to the organic polymer solution.
The amount of the dispersion aid is determined by the relationship between the number of functional groups of the organic polymer and the surface area of the inorganic fine particles. The smaller the molecular weight of the organic polymer, the more polar functional groups per molecule, and the smaller the diameter of the inorganic fine particles. The larger the surface area per volume, the lower the amount of dispersing aid used. In addition, when a part of the surface of the inorganic fine particle is already modified with a hydrocarbon group, the amount of the dispersion aid can be further reduced.

有機高分子の溶液と無機微粒子の分散液とを混合し、エマルジョンを得る方法としては、有機高分子の溶液と無機微粒子の分散液とを容器に入れ、公知の撹拌機等で撹拌する方法が挙げられる。撹拌方法としては、遊星ミルを用いて撹拌する方法、または撹拌子もしくは撹拌翼によって穏やかに撹拌する方法が好ましい。激しく撹拌したり、空気相を巻き込むようにして撹拌したりすると、得られる有機無機複合材料の一部が、分散媒を含んだ乳化物になってしまう。   As a method of mixing an organic polymer solution and a dispersion of inorganic fine particles to obtain an emulsion, there is a method in which the organic polymer solution and the dispersion of inorganic fine particles are placed in a container and stirred with a known stirrer or the like. Can be mentioned. As the stirring method, a method of stirring using a planetary mill or a method of gently stirring with a stirring bar or a stirring blade is preferable. When vigorously stirred or stirred so as to involve an air phase, a part of the obtained organic-inorganic composite material becomes an emulsion containing a dispersion medium.

有機高分子の溶液と無機微粒子の分散液とを混合する際には、有機高分子の溶液の量(体積)を100体積部とした場合、無機微粒子の分散液は5〜300体積部であることが好ましく、10〜200体積部であることがより好ましい。有機高分子の溶液に対する無機微粒子の分散液の量が5体積部未満では、(b)工程の(ii)において分相した分散媒を除去するときの操作性と回収量が悪くなる。有機高分子の溶液に対する無機微粒子の分散液の量が300体積部を超えると、有機高分子の一部が、溶媒と分散媒との乳化に作用しはじめるし、また固形分濃度が高くても分散が可能であるとする本発明の意義が薄れる。比較的低濃度の無機微粒子の分散液を用い、かつ得られる有機無機複合材料中の無機微粒子含量を高めたい場合は、(c)工程または(d)工程で得られた有機無機複合材料の分散液を有機高分子の溶液の代わりに用いて、再び(a)工程以降を繰り返してもかまわない。得られる有機無機複合材料の一部が、分散媒を含んだ乳化物になってしまうのを低減するには、混合時に有機高分子の溶液と無機微粒子の分散液とを、室温〜溶媒および分散媒の沸点未満の間で加温してよく、得られる有機無機複合材料に対して0.1〜5質量%のアルコール類をあらかじめ有機高分子の溶液に添加してもよい。   When mixing the organic polymer solution and the inorganic fine particle dispersion, the amount of the organic polymer solution (volume) is 100 parts by volume, and the inorganic fine particle dispersion is 5 to 300 parts by volume. It is preferably 10 to 200 parts by volume. When the amount of the dispersion of inorganic fine particles relative to the organic polymer solution is less than 5 parts by volume, the operability and the recovery amount when removing the phase-separated dispersion medium in (ii) of step (b) are deteriorated. When the amount of the dispersion of inorganic fine particles with respect to the organic polymer solution exceeds 300 parts by volume, a part of the organic polymer begins to act on emulsification of the solvent and the dispersion medium, and even if the solid content concentration is high. The significance of the present invention that the dispersion is possible is diminished. When using a dispersion of inorganic fine particles having a relatively low concentration and increasing the inorganic fine particle content in the obtained organic / inorganic composite material, the dispersion of the organic / inorganic composite material obtained in step (c) or (d) is used. The liquid may be used in place of the organic polymer solution, and the steps (a) and after may be repeated. In order to reduce that part of the resulting organic-inorganic composite material becomes an emulsion containing a dispersion medium, the organic polymer solution and the inorganic fine particle dispersion are mixed at room temperature to the solvent and the dispersion during mixing. You may heat between below the boiling point of a medium, and 0.1-5 mass% alcohol may be added to the organic polymer solution previously with respect to the organic-inorganic composite material obtained.

[(b)工程]
エマルジョンを、溶媒の相と分散媒の相とに相分離させる方法としては、下記の方法が挙げられる。
(i)遠心分離によってエマルジョンを溶媒の相と分散媒の相とに相分離させる方法。
(ii)エマルジョンを静置し、溶媒と分散媒との比重差によって溶媒の相と分散媒の相とに相分離させる方法。
[Step (b)]
Examples of the method for separating the emulsion into the solvent phase and the dispersion medium phase include the following methods.
(I) A method in which the emulsion is phase-separated into a solvent phase and a dispersion medium phase by centrifugation.
(Ii) A method in which the emulsion is allowed to stand and phase-separated into a solvent phase and a dispersion medium phase based on a difference in specific gravity between the solvent and the dispersion medium.

[(c)工程]
(a)、(b)工程において、分散液中の無機微粒子は、界面を経由して有機高分子の溶液に移相され、溶媒の相中にて、有機高分子の極性の官能基が無機微粒子の表面に直接結合または吸着することにより、マトリックスの有機高分子中にナノサイズの無機微粒子が均一に分散した有機無機複合材料が形成される。
よって、(c)工程において、溶媒の相を、有機無機複合材料の分散液として回収する。溶媒の相の回収は、公知の分液操作によって行われる。
[(C) Step]
In the steps (a) and (b), the inorganic fine particles in the dispersion are phase-shifted to the organic polymer solution via the interface, and the polar functional group of the organic polymer is inorganic in the solvent phase. By directly binding or adsorbing to the surface of the fine particles, an organic-inorganic composite material in which nano-sized inorganic fine particles are uniformly dispersed in the organic polymer of the matrix is formed.
Therefore, in the step (c), the solvent phase is recovered as a dispersion of the organic-inorganic composite material. Recovery of the solvent phase is performed by a known liquid separation operation.

[(d)工程]
無機微粒子の分散媒が水である場合、有機無機複合材料の分散液には酸根または塩基根が混入している。これらが多量に混入した有機無機複合材料の分散液をそのまま成形または塗膜として用いると、乾燥時またはその後の熱により腐食するため、機械的特性が低下しやすく、また、着色しやすい。よって、必要に応じて、有機無機複合材料の分散液から酸根または塩基根を除去する。
酸根または塩基根の除去方法としては、水による洗浄方法が好ましい。中和による酸性または塩基性の緩和は、有機無機複合材料中に塩を生じるため用いるべきではない。
無機微粒子の分散媒が有機溶媒である場合、酸根または塩基根の影響は無視できる。よって、有機無機複合材料を、電気絶縁性等が要求される用途や、水分の揮発が困難な1μmを超える厚さに成形する用途に用いる場合、無機微粒子の分散媒としては、有機溶媒が好ましい。
有機無機複合材料が形成されれば、分散助剤はもはや不要であるため、(d)工程にて、同時に抽出するなどして除去しても構わない。
[Step (d)]
When the dispersion medium of the inorganic fine particles is water, acid radicals or base roots are mixed in the dispersion liquid of the organic-inorganic composite material. If a dispersion of an organic-inorganic composite material mixed with a large amount of these is used as a molded or coated film as it is, it will corrode due to heat during drying or afterwards, so that the mechanical properties are liable to deteriorate and the color tends to be colored. Therefore, acid roots or base roots are removed from the dispersion of the organic-inorganic composite material as necessary.
As a method for removing the acid or base root, a washing method with water is preferable. Acidic or basic relaxation by neutralization should not be used because it produces salts in organic-inorganic composites.
When the dispersion medium of the inorganic fine particles is an organic solvent, the influence of the acid root or base root can be ignored. Therefore, when the organic-inorganic composite material is used for applications that require electrical insulation or the like, or for applications that are formed to a thickness exceeding 1 μm, where the volatilization of moisture is difficult, an organic solvent is preferable as the dispersion medium for the inorganic fine particles. .
If the organic-inorganic composite material is formed, the dispersion aid is no longer necessary, and may be removed by extraction at the same time in the step (d).

[(e)工程]
無機微粒子の分散媒が水である場合、有機無機複合材料の分散液には水が混入している。水が混入した有機無機複合材料の分散液をそのままコーティング液として用いると、塗膜の乾燥時に水の蒸発により孔があくため、機械的特性が低下しやすく、また、エレクトレット化する際に電荷注入を阻害する恐れがある。また、塗膜の乾燥が不充分であれば、絶縁性の低下を招く虞がある。よって、必要に応じて、有機無機複合材料の分散液から水分を除去する。
[(E) Process]
When the dispersion medium of the inorganic fine particles is water, water is mixed in the dispersion liquid of the organic-inorganic composite material. If the dispersion liquid of organic-inorganic composite material mixed with water is used as it is as a coating liquid, pores are formed by evaporation of water when the coating film is dried, so mechanical properties are likely to deteriorate, and charge injection is performed during electretization. May interfere. Moreover, if the coating film is insufficiently dried, there is a risk of causing a decrease in insulation. Therefore, moisture is removed from the dispersion of the organic-inorganic composite material as necessary.

水分の除去方法としては、下記の方法が挙げられる。
(i)有機無機複合材料の分散液を100℃以上、有機高分子の溶媒の沸点以下で加熱し、水を蒸発させる方法。
(ii)有機無機複合材料の分散液に脱水剤を加える方法。
The following method is mentioned as a water removal method.
(I) A method of evaporating water by heating a dispersion of an organic-inorganic composite material at 100 ° C. or higher and below the boiling point of the organic polymer solvent.
(Ii) A method of adding a dehydrating agent to the dispersion of the organic-inorganic composite material.

無機微粒子の分散媒が有機溶媒である場合、(a)、(b)工程の環境に配慮すれば、水の混入を充分に抑えられる。有機無機複合材料を、電気絶縁性等が要求される用途に用いる場合、無機微粒子の分散媒としては、有機溶媒が好ましい。
有機無機複合材料が形成されれば、分散助剤はもはや不要であるため、(e)工程にて、抽出、分留等の方法によって除去しても構わない。
When the dispersion medium of the inorganic fine particles is an organic solvent, mixing of water can be sufficiently suppressed if the environment in the steps (a) and (b) is taken into consideration. When the organic-inorganic composite material is used for applications requiring electrical insulation, an organic solvent is preferable as the dispersion medium for the inorganic fine particles.
If the organic-inorganic composite material is formed, the dispersion aid is no longer necessary, and may be removed by a method such as extraction or fractionation in the step (e).

[(f)工程]
有機無機複合材料の分散液は、必要に応じて、有機無機複合材料の分散液から溶媒を除去し、固形の有機無機複合材料としてもよい。
[Step (f)]
The organic-inorganic composite material dispersion may be a solid organic-inorganic composite material by removing the solvent from the organic-inorganic composite material dispersion as necessary.

以上説明した有機無機複合材料の製造方法にあっては、溶媒に有機高分子を溶解した溶液と、溶媒と相分離し得る分散媒に無機微粒子を分散させた分散液とを混合し、エマルジョンを得た後、該エマルジョンを、溶媒の相と分散媒の相とに相分離させ、溶媒の相を、有機無機複合材料の分散液として回収しているため、有機高分子中への無機微粒子の分散性を高めるために必要充分な量の溶媒(分散媒)を用いているにもかかわらず、得られる有機無機複合材料の分散液に含まれる溶媒の量を、従来の有機無機複合材料の分散液に比べ、約半分程度にすることができる、すなわち固形分濃度を、従来の有機無機複合材料の分散液に比べ、約2倍程度にすることができる。よって、得られる有機無機複合材料の分散液を濃縮することなくそのままコーティング液として用いることができ、しかも充分な厚さの塗膜を形成できる。
また、本発明の有機無機複合材料にあっては、有機高分子自体が分散剤として機能しているため、分散助剤の使用量を低減できる。
In the method for producing an organic-inorganic composite material described above, a solution in which an organic polymer is dissolved in a solvent is mixed with a dispersion in which inorganic fine particles are dispersed in a dispersion medium capable of phase separation with the solvent. After being obtained, the emulsion is phase-separated into a solvent phase and a dispersion medium phase, and the solvent phase is recovered as a dispersion of an organic-inorganic composite material. Despite the use of a sufficient amount of solvent (dispersion medium) necessary to enhance the dispersibility, the amount of solvent contained in the resulting dispersion of the organic-inorganic composite material is changed to the dispersion of the conventional organic-inorganic composite material. Compared with the liquid, it can be reduced to about a half, that is, the solid content concentration can be about doubled compared with the dispersion of the conventional organic-inorganic composite material. Therefore, the obtained dispersion liquid of the organic-inorganic composite material can be used as it is as a coating liquid without being concentrated, and a coating film having a sufficient thickness can be formed.
Moreover, in the organic-inorganic composite material of the present invention, since the organic polymer itself functions as a dispersant, the amount of the dispersion aid used can be reduced.

<エレクトレット>
本発明のエレクトレットは、上記有機無機複合材料からなる層(以下「複合材料層」という。)に電荷を注入したものである。
本発明のエレクトレットは、必要に応じて複合材料層以外の層を有していてもよい。複合材料層と積層可能な他の層としては、例えば、保護層、前記有機高分子のみからなる層、前記無機微粒子の成分と同様の無機物からなる層等が挙げられる。
<Electret>
The electret of the present invention is obtained by injecting electric charge into a layer made of the organic-inorganic composite material (hereinafter referred to as “composite material layer”).
The electret of this invention may have layers other than a composite material layer as needed. Examples of other layers that can be laminated with the composite material layer include a protective layer, a layer made of only the organic polymer, and a layer made of an inorganic material similar to the component of the inorganic fine particles.

本発明のエレクトレットは、上記複合材料層を製膜し、電荷を注入することにより得られる。
複合材料層の製膜方法は特に限定されず、使用する材料に応じて従来公知の製膜方法を利用すればよい。たとえば、湿式コーティング法により製膜してもよく、フィルムをプレス成形することにより製膜しても良い。また蒸着、CVD、スパッタリング等のドライプロセスにて製膜しても良い。中でも、製膜プロセスの観点から湿式コーティング法により製膜することが好ましい。
The electret of the present invention can be obtained by forming the composite material layer and injecting electric charges.
The film forming method of the composite material layer is not particularly limited, and a conventionally known film forming method may be used depending on the material to be used. For example, the film may be formed by a wet coating method, or the film may be formed by press molding a film. Moreover, you may form into a film by dry processes, such as vapor deposition, CVD, and sputtering. Especially, it is preferable to form into a film by the wet coating method from a viewpoint of a film forming process.

湿式コーティング法により製膜する場合、有機無機複合材料を含有するコーティング液を基板表面にコーティングし、ベーク等により乾燥させることにより実施できる。
複合材料層を得るためには、上記(f)工程を行わずに得た分散液を、そのままコーティング液として用いてもよい。また、上記(f)工程を行って得た固形の有機無機複合材料を、再度溶媒に溶解してコーティング液として用いてもよい。
再度溶媒に溶解する場合の溶媒としては、前記(a)工程で用いた溶媒を用いることができる。必要に応じて前記分散助剤を添加しても良い。
コーティング液中の有機高分子の固形分濃度は、形成しようとする膜厚に応じて適宜設定すればよい。通常、0.1〜30質量%であり、0.5〜20質量%が好ましい。
In the case of forming a film by a wet coating method, it can be carried out by coating the surface of the substrate with a coating liquid containing an organic-inorganic composite material and drying it by baking or the like.
In order to obtain a composite material layer, the dispersion obtained without performing the step (f) may be used as it is as a coating solution. Further, the solid organic-inorganic composite material obtained by performing the step (f) may be dissolved again in a solvent and used as a coating liquid.
As the solvent in the case of dissolving again in the solvent, the solvent used in the step (a) can be used. You may add the said dispersion aid as needed.
What is necessary is just to set suitably the solid content concentration of the organic polymer in a coating liquid according to the film thickness to form. Usually, it is 0.1-30 mass%, and 0.5-20 mass% is preferable.

コーティング方法としては、溶液から膜を形成させる方法として従来公知の方法が利用でき、特に限定されない。かかる方法の具体例としては、ロールコーター法、キャスト法、ディッピング法、スピンコート法、水上キャスト法、ラングミュア・ブロジェット法、ダイコート法、インクジェット法、スプレーコート法等が挙げられる。また、凸版印刷法、グラビア印刷法、平板印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法などの印刷技術も用いることができる。   As a coating method, a conventionally known method can be used as a method for forming a film from a solution, and is not particularly limited. Specific examples of such a method include a roll coater method, a cast method, a dipping method, a spin coat method, a water cast method, a Langmuir-Blodget method, a die coat method, an ink jet method, and a spray coat method. Printing techniques such as letterpress printing, gravure printing, lithographic printing, screen printing, and flexographic printing can also be used.

コーティング液をコーティングする基板としては、コーティングして得られたコーティング膜に電荷を注入する際にアースに接続できるような基板であれば、材質を選ばずに用いることができる。好ましい材質としては、例えば、金、白金、銅、アルミニウム、クロム、ニッケル等の導電性の金属が挙げられる。また、材質が導電性の金属以外のもの、たとえばシリコン等の半導体材料、ガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリカーボネート、アクリル樹脂等の有機高分子材料等の絶縁性の材料であっても、その表面にスパッタリング、蒸着、ウエットコーティング等の方法で金属膜をコーティングしたものであれば用いることができる。   As the substrate for coating the coating liquid, any material can be used as long as it can be connected to the ground when injecting electric charge into the coating film obtained by coating. Examples of preferable materials include conductive metals such as gold, platinum, copper, aluminum, chromium, and nickel. Also, the material may be an insulating material other than a conductive metal, for example, a semiconductor material such as silicon, an inorganic material such as glass, an organic polymer material such as polyethylene terephthalate, polyimide, polycarbonate, and acrylic resin. As long as the surface is coated with a metal film by a method such as sputtering, vapor deposition, or wet coating, it can be used.

当該基板は表面が平滑な平板でもよく、凹凸を形成したものでもよい。また、様々な形状にパターニングされていても良い。特に上記絶縁性基板を用いる場合に、絶縁性基板そのものに凹凸またはパターンを形成しても良いし、表面にコーティングされた金属膜に凹凸又はパターンを形成しても良い。当該基板に凹凸またはパターンを形成する方法として従来公知の方法が利用でき、特に限定されない。凹凸またはパターンを形成する方法としては、真空プロセス、湿式プロセスのどちらを用いても良い。かかる方法の具体例としては、真空プロセスとして、マスクを介したスパッタリング法、マスクを介した蒸着法、湿式プロセスとして、ロールコーター法、キャスト法、ディッピング法、スピンコート法、水上キャスト法、ラングミュア・ブロジェット法、ダイコート法、インクジェット法、スプレーコート法等が挙げられる。また、凸版印刷法、グラビア印刷法、平板印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法などの印刷技術も用いることができる。また微細な凹凸またはパターンを形成する方法としてナノインプリント法、フォトリソグラフィ法なども用いることができる。
なお、基板は、電荷注入後に剥離してもよい。
The substrate may be a flat plate with a smooth surface, or may have irregularities formed thereon. Moreover, it may be patterned into various shapes. In particular, when the above-described insulating substrate is used, the unevenness or pattern may be formed on the insulating substrate itself, or the unevenness or pattern may be formed on the metal film coated on the surface. A conventionally known method can be used as a method for forming irregularities or patterns on the substrate, and is not particularly limited. As a method for forming the unevenness or pattern, either a vacuum process or a wet process may be used. Specific examples of such a method include a vacuum process, a sputtering method through a mask, a vapor deposition method through a mask, and a wet process such as a roll coater method, a casting method, a dipping method, a spin coating method, a water casting method, a Langmuir Examples include a blow jet method, a die coating method, an ink jet method, and a spray coating method. Printing techniques such as letterpress printing, gravure printing, lithographic printing, screen printing, and flexographic printing can also be used. Further, as a method for forming fine irregularities or patterns, a nanoimprint method, a photolithography method, or the like can be used.
Note that the substrate may be peeled off after the charge injection.

コーティング後は、分散液の分散媒や、固形の有機無機複合材料を再溶解した溶媒を、ベーク等により乾燥させることが好ましい。
乾燥条件としては、分散媒としての溶媒、または再溶解した溶媒の沸点以上で行うのが好ましい。
After the coating, it is preferable to dry the dispersion medium of the dispersion and the solvent in which the solid organic-inorganic composite material is redissolved by baking or the like.
Drying conditions are preferably higher than the boiling point of the solvent as the dispersion medium or the redissolved solvent.

複合材料層の形状、大きさは、所望のエレクトレットの形状、大きさに応じて適宜設定すればよい。エレクトレットは、一般的に、厚さ1〜200μmの膜として用いられる。特に厚さ10〜20μmの膜として用いることが、エレクトレットしての特性、及び加工する上で有利であることから好ましい。   What is necessary is just to set suitably the shape and magnitude | size of a composite material layer according to the shape and magnitude | size of a desired electret. The electret is generally used as a film having a thickness of 1 to 200 μm. It is particularly preferable to use it as a film having a thickness of 10 to 20 μm because it is advantageous in terms of electret characteristics and processing.

複合材料層へ電荷を注入する方法としては、一般的に絶縁体を帯電させる方法であれば手段を選ばずに用いることができる。例えば、G.M.Sessler, Electrets Third Edition,pp20,Chapter2.2“Charging and Polarizing Methods”(Laplacian Press, 1998)に記載のコロナ放電法、電子ビーム衝突法、イオンビーム衝突法、放射線照射法、光照射法、接触帯電法、液体接触帯電法などが適用可能である。特に本発明のエレクトレットではコロナ放電法、電子ビーム衝突法を用いることが好ましい。
また、電荷を注入する際の温度条件としては、有機高分子のガラス転移温度以上で行うことが、注入後に保持される電荷の安定性の面から好ましく、特にガラス転移温度+10〜20℃程度の温度条件で行うことが好ましい。さらに、電荷を注入する際の印加電圧としては、複合材料層の絶縁破壊電圧以下であれば、高圧を印加することが好ましい。本発明における複合材料層では、±6〜±30kVの高電圧が適用可能であり、特に±8〜±15kVの電圧印加が好ましい。特に複合材料に用いる有機高分子が含フッ素樹脂である場合には、当該複合材料層では、正電荷より負電荷をより安定に保持可能であることから、−8〜−15kVの電圧印加をすることがさらに好ましい。
As a method for injecting charges into the composite material layer, any method can be used as long as it is a method for charging an insulator. For example, the corona discharge method described in GMSessler, Electrets Third Edition, pp20, Chapter 2.2 “Charging and Polarizing Methods” (Laplacian Press, 1998), electron beam collision method, ion beam collision method, radiation irradiation method, light irradiation method, A contact charging method, a liquid contact charging method, or the like is applicable. In particular, the electret of the present invention preferably uses a corona discharge method or an electron beam collision method.
Moreover, as a temperature condition at the time of injecting the charge, it is preferable to perform at a temperature higher than the glass transition temperature of the organic polymer from the viewpoint of the stability of the charge retained after the injection, and in particular, a glass transition temperature of about +10 to 20 ° C. It is preferable to carry out under temperature conditions. Furthermore, it is preferable to apply a high voltage as the applied voltage when injecting the charge, as long as it is lower than the dielectric breakdown voltage of the composite material layer. In the composite material layer in the present invention, a high voltage of ± 6 to ± 30 kV can be applied, and voltage application of ± 8 to ± 15 kV is particularly preferable. In particular, when the organic polymer used for the composite material is a fluorine-containing resin, the composite material layer can hold a negative charge more stably than a positive charge, so a voltage of −8 to −15 kV is applied. More preferably.

本発明のエレクトレットは、電気エネルギと運動エネルギとを変換する静電誘導型変換素子として好適である。
静電誘導型変換素子としては、振動型発電機、アクチュエータ、センサ等が挙げられる。これらの静電誘導型変換素子の構造は、エレクトレットとして本発明のエレクトレットが用いられる以外は従来公知のものと同様であってよい。
The electret of the present invention is suitable as an electrostatic induction conversion element that converts electrical energy and kinetic energy.
Examples of the electrostatic induction conversion element include a vibration generator, an actuator, and a sensor. The structures of these electrostatic induction conversion elements may be the same as those conventionally known except that the electret of the present invention is used as the electret.

本発明のエレクトレットは、従来のエレクトレットに比べて、注入された電荷の熱安定性が高く、高温時の電荷保持特性に優れている。そのため、該エレクトレットを使用した静電誘導型変換素子は、特性の劣化が生じにくい、特性の環境依存性が小さい、等の特徴がある。   The electret of the present invention has higher thermal stability of injected charges and is superior in charge retention characteristics at high temperatures as compared to conventional electrets. Therefore, the electrostatic induction conversion element using the electret has characteristics such that characteristics are hardly deteriorated and characteristics are less dependent on the environment.

以下に、上記実施形態の具体例を実施例として説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
以下の各例で使用した材料の比誘電率はすべてASTM D150に準拠し、周波数1MHzにおいて測定された値である。体積固有抵抗は、ASTM D257により測定された値である。また、該絶縁破壊電圧は、ASTM D149により測定された値である。
また、以下の各例で、膜厚の測定は浜松ホトニクス社製光干渉式膜厚測定装置C10178を用いて行った。
Specific examples of the above embodiment will be described below as examples. The present invention is not limited to the following examples.
The relative dielectric constants of materials used in the following examples are all values measured at a frequency of 1 MHz in accordance with ASTM D150. The volume resistivity is a value measured by ASTM D257. The dielectric breakdown voltage is a value measured by ASTM D149.
In each of the following examples, the film thickness was measured using a light interference type film thickness measuring device C10178 manufactured by Hamamatsu Photonics.

<実施例1>
[分散液Aの製造]
有機高分子として、主成分として下式(A)の繰り返し単位を有し、主鎖の末端にカルボキシ基を有する含フッ素環状重合体(旭硝子社製サイトップ、比誘電率2.1、示差走査熱分析(DSC)により測定したガラス転移温度:108℃、体積固有抵抗値>1017Ωcm、絶縁破壊電圧19kV/mm)を、含フッ素有機溶媒(旭硝子社製、サイトップCT−solv180で、以下、solv180と記す。)に濃度23質量%で溶解した溶液(旭硝子社製サイトップ溶液 CTL−823A、以下CT−Aと記載する。)の1.2g(重合体質量換算)を採取し、solv180で希釈し、含フッ素環状重合体の濃度が8.8質量%の溶液の13.7gを得た。この溶液に分散相助剤としてトリデカフルオロヘプタン酸(以下、C6RfAと記す。)を、10mg加えてさらに撹拌し、含フッ素環状重合体の溶液とした。
<Example 1>
[Production of Dispersion A]
As an organic polymer, a fluorine-containing cyclic polymer having a repeating unit of the following formula (A) as a main component and having a carboxy group at the end of the main chain (Cytop, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., relative permittivity 2.1, differential scanning) Glass transition temperature measured by thermal analysis (DSC): 108 ° C., volume resistivity value> 10 17 Ωcm, dielectric breakdown voltage 19 kV / mm) was measured using a fluorine-containing organic solvent (Cytop CT-solv180, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) 1.2 g (in terms of polymer mass) of a solution (Cytop solution CTL-823A manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., hereinafter referred to as CT-A) dissolved at a concentration of 23% by mass was collected, and solv180 was described. To obtain 13.7 g of a solution having a concentration of the fluorinated cyclic polymer of 8.8% by mass. 10 mg of tridecafluoroheptanoic acid (hereinafter referred to as C6RfA) was added to this solution as a dispersion aid, and the mixture was further stirred to obtain a solution of a fluorinated cyclic polymer.

Figure 2009253050
Figure 2009253050

酸化ジルコニウム微粒子(比誘電率12.5)のトルエン分散液(住友大阪セメント社製、平均一次粒子径:7nm、比重:0.96、濃度:9.9質量%。以下、Zrトルエンゾルと記す。)を、0.5mlとり、上記含フッ素環状重合体の溶液の入っている容器に入れ、5分間撹拌し、エマルジョンを得た。
このエマルジョンを400Gで5分間遠心分離し、solv180の相とトルエンの相とに相分離させた。上相がトルエンの相、下相がsolv180の相であった。
Toluene dispersion of zirconium oxide fine particles (relative dielectric constant 12.5) (manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd., average primary particle size: 7 nm, specific gravity: 0.96, concentration: 9.9% by mass, hereinafter referred to as Zr toluene sol). ) Was placed in a container containing the above-mentioned fluorocyclic polymer solution and stirred for 5 minutes to obtain an emulsion.
The emulsion was centrifuged at 400 G for 5 minutes and phase separated into a solv 180 phase and a toluene phase. The upper phase was a toluene phase, and the lower phase was a solv 180 phase.

次いで、トルエンの相をデカンテーションにより除去した後、solv180の相をフィルタ(孔径:0.4μm)を用いてろ過し、120℃の換気つきオーブンに2時間入れ、残存するトルエンを除去し、有機無機複合材料の分散液Aを得た。上記トルエンの相を乾燥させたところ、7.8mgの固形分が残った。  Next, after the toluene phase was removed by decantation, the solv 180 phase was filtered using a filter (pore size: 0.4 μm), placed in a 120 ° C. ventilated oven for 2 hours to remove the remaining toluene, and organic An inorganic composite dispersion A was obtained. The toluene phase was dried, leaving 7.8 mg of solids.

最初に仕込んだ含フッ素環状重合体、およびC6RfAが、すべてsolv180の相に移相され、酸化ジルコニウム微粒子が、トルエンの相に残存した重量を除きsolv180の相に移相されたとして、有機無機複合材料の固形分(100質量%)中の酸化ジルコニウム微粒子の質量分率を計算すると、3.2質量%であった。また、有機無機複合材料の固形分(100体積%)中の酸化ジルコニウム微粒子の体積分率を、含フッ素環状重合体の比重を2.03、C6RfAの比重を1.792、酸化チタン微粒子の比重を3.9として計算すると、1.2体積%であった。   Assuming that the fluorine-containing cyclic polymer and C6RfA charged first are all phase-shifted to the sol180 phase, and the zirconium oxide fine particles are phase-shifted to the sol180 phase except for the weight remaining in the toluene phase. The mass fraction of the zirconium oxide fine particles in the solid content (100 mass%) of the material was calculated to be 3.2 mass%. Further, the volume fraction of the zirconium oxide fine particles in the solid content (100% by volume) of the organic-inorganic composite material, the specific gravity of the fluorine-containing cyclic polymer is 2.03, the specific gravity of C6RfA is 1.792, and the specific gravity of the titanium oxide fine particles. Was calculated as 3.9 and found to be 1.2% by volume.

[エレクトレットAの製造]
3cm角、厚さ350μmの銅基板に、上記分散液Aをスピンコートした後、200℃でベークして乾燥することにより、膜厚15μmの複合材料層Aを得た。
得られた複合材料層Aに、コロナ放電にて電荷を注入することによりエレクトレットAとした。電荷の注入は、図1に概略構成図を示すコロナ荷電装置を用い、120℃にて、荷電電圧−8kV、荷電時間3分の条件で、以下の手順により行った。
すなわち、ヒーター19で加熱しながら、銅基板10を電極として、直流高圧電源装置12(HAR−20R5;松定プレシジョン製)により、コロナ針14と銅基板10との間に−8kVの高電圧をかけることにより、銅基板10上に形成された複合材料層11(本実施例では複合材料層A)に電荷を注入した。このコロナ荷電装置においては、コロナ針14から放電した負イオンはグリッド16で均一化された後、複合材料層11上に降り注ぎ、電荷が注入される。なお、グリッド16には、グリッド用電源18から−600Vの電圧が印加されている。17は電流計である。
[Manufacture of electret A]
The dispersion liquid A was spin-coated on a 3 cm square copper substrate having a thickness of 350 μm, and then baked at 200 ° C. and dried to obtain a composite material layer A having a thickness of 15 μm.
An electret A was obtained by injecting electric charge into the obtained composite material layer A by corona discharge. Charge injection was performed according to the following procedure using a corona charging apparatus whose schematic configuration is shown in FIG. 1 at 120 ° C. under a charging voltage of −8 kV and a charging time of 3 minutes.
That is, a high voltage of −8 kV is applied between the corona needle 14 and the copper substrate 10 by the DC high voltage power supply device 12 (HAR-20R5; manufactured by Matsusada Precision) using the copper substrate 10 as an electrode while being heated by the heater 19. By applying, charges were injected into the composite material layer 11 (composite material layer A in this example) formed on the copper substrate 10. In this corona charging device, the negative ions discharged from the corona needle 14 are made uniform by the grid 16 and then poured onto the composite material layer 11 to inject charges. A voltage of −600 V is applied to the grid 16 from the grid power supply 18. Reference numeral 17 denotes an ammeter.

<実施例2>
[分散液Bの製造]
CT−Aの1.2g(重合体質量換算)を採取し、solv180で希釈し、重合体の濃度が8.8質量%の溶液の13.7gを得た。この溶液にC6RfAを、12mg加えてさらに撹拌し、含フッ素環状重合体の溶液とした。
酸化チタン微粒子(比誘電率100)の水分散液(石原産業社製、STS−01、平均一次粒子径:5nm、比重:1.3、濃度:30質量%。以下、STS−01と記す。)を、0.06mlとり、上記含フッ素環状重合体の溶液の入っている容器に入れ、5分間撹拌し、エマルジョンを得た。
このエマルジョンを400Gで5分間遠心分離し、solv180の相と水の相とに相分離させた。上相が水の相、下相が含フッ素有機溶媒の相であった。
<Example 2>
[Production of Dispersion B]
1.2 g (in terms of polymer mass) of CT-A was collected and diluted with solv 180 to obtain 13.7 g of a solution having a polymer concentration of 8.8% by mass. To this solution, 12 mg of C6RfA was added and further stirred to obtain a solution of a fluorinated cyclic polymer.
An aqueous dispersion of titanium oxide fine particles (relative dielectric constant 100) (manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd., STS-01, average primary particle size: 5 nm, specific gravity: 1.3, concentration: 30% by mass, hereinafter referred to as STS-01). 0.06 ml was put into a container containing the above-mentioned solution of the fluorinated cyclic polymer and stirred for 5 minutes to obtain an emulsion.
The emulsion was centrifuged at 400 G for 5 minutes to separate into a solv 180 phase and a water phase. The upper phase was a water phase, and the lower phase was a fluorine-containing organic solvent phase.

次いで、水の相をデカンテーションにより除去した後、solv180の相をフィルタ(孔径:0.4μm)を用いてろ過し、120℃の換気つきオーブンに2時間入れ、残存する水を除去し、有機無機複合材料の分散液Bを得た。上記水の相を乾燥させたところ、固形分は観測されなかった。   Next, the water phase was removed by decantation, and then the solv 180 phase was filtered using a filter (pore size: 0.4 μm), placed in a 120 ° C. ventilated oven for 2 hours to remove the remaining water, and organic An inorganic composite dispersion B was obtained. When the water phase was dried, no solids were observed.

最初に仕込んだ含フッ素環状重合体、酸化チタン微粒子、およびC6RfAが、すべてsolv180の相に移相されたとして、有機無機複合材料の固形分(100質量%)中の酸化チタン微粒子の質量分率を計算すると、1.9質量%であった。また、有機無機複合材料の固形分(100体積%)中の酸化チタン微粒子の体積分率を、含フッ素環状重合体の比重を2.03、C6RfAの比重を1.792、酸化チタン微粒子の比重を3.9として計算すると、1.0体積%であった。   The mass fraction of titanium oxide fine particles in the solid content (100% by mass) of the organic-inorganic composite material on the assumption that all of the fluorine-containing cyclic polymer, titanium oxide fine particles, and C6RfA charged first were transferred to the sorb180 phase. Was calculated to be 1.9% by mass. Further, the volume fraction of the titanium oxide fine particles in the solid content (100% by volume) of the organic-inorganic composite material, the specific gravity of the fluorine-containing cyclic polymer is 2.03, the specific gravity of C6RfA is 1.792, and the specific gravity of the titanium oxide fine particles. Was 1.0% by volume when calculated as 3.9.

[エレクトレットBの製造]
分散液Aを分散液Bに代えた他は、実施例1と同様にして。複合材料層Bを得た。
得られた複合材料層Bに、コロナ放電にて電荷を注入することによりエレクトレットBとした。電荷の注入は、複合材料層Aを複合材料層Bに代えた他は、実施例1と同様にして行った。
[Manufacture of electret B]
The same procedure as in Example 1 was performed except that the dispersion A was replaced with the dispersion B. A composite material layer B was obtained.
An electret B was obtained by injecting electric charge into the obtained composite material layer B by corona discharge. Charge injection was performed in the same manner as in Example 1 except that the composite material layer A was replaced with the composite material layer B.

<実施例3>
[分散液Cの製造]
CT−Aの1.2g(重合体質量換算)を採取し、solv180で希釈し、重合体の濃度が8.8質量%の溶液の13.7gを得た。この溶液に分散相助剤としてトリデカフルオロヘプタン酸(以下、C6RfAと記す。)を、45mg加えてさらに撹拌し、含フッ素環状重合体の溶液とした。
酸化ジルコニウム微粒子(比誘電率12.5)のトルエン分散液(住友大阪セメント社製、平均一次粒子径:7nm、比重:0.96、濃度:9.9質量%。以下、Zrトルエンゾルと記す。)を、2mlとり、上記含フッ素環状重合体の溶液の入っている容器に入れ、5分間撹拌し、エマルジョンを得た。
このエマルジョンを400Gで5分間遠心分離し、solv180の相とトルエンの相とに相分離させた。上相がトルエンの相、下相がsolv180の相であった。
<Example 3>
[Production of Dispersion C]
1.2 g (in terms of polymer mass) of CT-A was collected and diluted with solv 180 to obtain 13.7 g of a solution having a polymer concentration of 8.8% by mass. To this solution, 45 mg of tridecafluoroheptanoic acid (hereinafter referred to as C6RfA) as a dispersion phase aid was added and further stirred to obtain a solution of a fluorinated cyclic polymer.
Toluene dispersion of zirconium oxide fine particles (relative dielectric constant 12.5) (manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd., average primary particle size: 7 nm, specific gravity: 0.96, concentration: 9.9% by mass, hereinafter referred to as Zr toluene sol). 2 ml) was put into a container containing the above-mentioned fluorine-containing cyclic polymer solution and stirred for 5 minutes to obtain an emulsion.
The emulsion was centrifuged at 400 G for 5 minutes and phase separated into a solv 180 phase and a toluene phase. The upper phase was a toluene phase, and the lower phase was a solv 180 phase.

次いで、トルエンの相をデカンテーションにより除去した後、solv180の相をろ過し、120℃の換気つきオーブンに2時間入れ、残存するトルエンを除去し、有機無機複合材料の分散液Aを得た。上記トルエンの相を乾燥させたところ、30.6mgの固形分が残った。   Next, after the toluene phase was removed by decantation, the solv 180 phase was filtered and placed in a 120 ° C. ventilated oven for 2 hours to remove the remaining toluene, thereby obtaining a dispersion A of an organic-inorganic composite material. The toluene phase was dried, leaving 30.6 mg of solids.

最初に仕込んだ含フッ素環状重合体、およびC6RfAが、すべてsolv180の相に移相され、酸化ジルコニウム微粒子が、トルエンの相に残存した重量を除きsolv180の相に移相されたとして、有機無機複合材料の固形分(100質量%)中の酸化ジルコニウム微粒子の質量分率を計算すると、11.3質量%であった。また、有機無機複合材料の固形分(100体積%)中の酸化ジルコニウム微粒子の体積分率を、含フッ素環状重合体の比重を2.03、C6RfAの比重を1.792、酸化チタン微粒子の比重を3.9として計算すると、4.5体積%であった。   First, the fluorine-containing cyclic polymer charged and the C6RfA were all phase-shifted to the sorb180 phase, and the zirconium oxide fine particles were phase-shifted to the sorb180 phase except for the weight remaining in the toluene phase. The mass fraction of zirconium oxide fine particles in the solid content (100% by mass) of the material was calculated to be 11.3% by mass. Further, the volume fraction of zirconium oxide fine particles in the solid content (100% by volume) of the organic-inorganic composite material, the specific gravity of the fluorine-containing cyclic polymer is 2.03, the specific gravity of C6RfA is 1.792, and the specific gravity of the titanium oxide fine particles. When calculated as 3.9, it was 4.5% by volume.

[エレクトレットCの製造]
分散液Aを分散液Cに代えた他は、実施例1と同様にして。複合材料層Cを得た。
得られた複合材料層Cに、コロナ放電にて電荷を注入することによりエレクトレットCとした。電荷の注入は、複合材料層Aを複合材料層Cに代えた他は、実施例1と同様にして行った。
[Manufacture of electret C]
The same procedure as in Example 1 was performed except that the dispersion A was replaced with the dispersion C. A composite material layer C was obtained.
An electret C was obtained by injecting electric charge into the obtained composite material layer C by corona discharge. The charge injection was performed in the same manner as in Example 1 except that the composite material layer A was replaced with the composite material layer C.

<比較例1>
分散液Aを、上記式(A)の繰り返し単位を有する旭硝子製サイトップ溶液(CTL−809A、前記分散液Aに用いたのと同じ旭硝子製サイトップをsolv180に濃度9%で溶かした溶液)に代えた他は、実施例1と同様にして含フッ素樹脂層Dを得た。
得られた含フッ素樹脂層Dに、コロナ放電にて電荷を注入することによりエレクトレットDとした。電荷の注入は、複合材料層Aを含フッ素樹脂層Dに代えた他は、実施例1と同様にして行った。
<Comparative Example 1>
Asahi Glass Cytop solution containing the repeating unit of the above formula (A) (CTL-809A, a solution of Asahi Glass Cytop used in Dispersion A in solv 180 at a concentration of 9%) A fluorine-containing resin layer D was obtained in the same manner as in Example 1 except for the above.
An electret D was obtained by injecting electric charge into the obtained fluororesin layer D by corona discharge. Charge injection was performed in the same manner as in Example 1 except that the composite material layer A was replaced with the fluorine-containing resin layer D.

[試験例1:荷電試験]
上記で得たエレクトレットA,B,C,Dについて、以下の手順により荷電試験を行った。
荷電電圧−8kV、荷電時間3分の条件でのコロナ荷電により電荷を注入した直後のエレクトレットA,B,C,Dを、それぞれ、常温(25℃)に戻してその表面電位(初期表面電位)を測定した。また、各エレクトレットを、20℃,60%RHの条件で400時間保管した後、常温に戻してその表面電位(400時間後表面電位)を測定した。
表面電位(V)は、表面電位計(model279;モンローエレクトロニクス製)を用い、各エレクトレットの9点の測定点(膜の中心から3mm毎に格子状に設定。図2参照。)の表面電位を測定し、それらの平均値として求めた。その結果を表1に示す。
[Test Example 1: Charge test]
The electrets A, B, C, and D obtained above were subjected to a charge test according to the following procedure.
The electrets A, B, C, and D immediately after the charge is injected by corona charging under conditions of a charging voltage of -8 kV and a charging time of 3 minutes are returned to room temperature (25 ° C.), respectively, and their surface potential (initial surface potential) Was measured. Each electret was stored for 400 hours under the conditions of 20 ° C. and 60% RH, and then returned to room temperature to measure the surface potential (surface potential after 400 hours).
For the surface potential (V), a surface potential meter (model 279; manufactured by Monroe Electronics) was used, and the surface potential of nine measurement points of each electret (set in a grid pattern every 3 mm from the center of the membrane, see FIG. 2). It measured and calculated | required as those average values. The results are shown in Table 1.

[試験例2:熱安定性試験]
上記エレクトレットA,B,Dについて、図3に概略構成図を示す装置を用い、以下の手順により熱安定性試験を行った。
まず、図3に示すように、銅基板10上のエレクトレット21(エレクトレットA,B,CまたはD)に対向して対向電極20を配置した。
次に、図3の破線で示される部分の温度を、ヒーターで加熱することにより一定の速さ(1℃/分)で昇温し、各エレクトレットA,B,Dから放出される電荷量を、対向電極20から流れる電流値iとして電流計22(微小電流計(Keithley製、Model6517A))により測定し、放電開始温度および放電ピーク温度を求めた。その結果を表1に示す。
ここで、放電ピーク温度とは、放電の際に検出される電流値が最大になる温度を示し、放電開始温度とは、電流計22にて、以下の式で求められる電流値(放電開始時電流値)が検出された時点の温度を示す。
放電開始時電流値={(放電ピーク温度における電流値)−(放電前の電流値)}×0.1+(放電前の電流値)
[Test Example 2: Thermal stability test]
With respect to the electrets A, B, and D, a thermal stability test was performed by the following procedure using an apparatus whose schematic configuration is shown in FIG.
First, as shown in FIG. 3, the counter electrode 20 was disposed so as to face the electret 21 (electret A, B, C, or D) on the copper substrate 10.
Next, the temperature of the portion indicated by the broken line in FIG. 3 is heated at a constant rate (1 ° C./min) by heating with a heater, and the amount of charge released from each electret A, B, D is determined. The current value i flowing from the counter electrode 20 was measured with an ammeter 22 (a microammeter (manufactured by Keithley, Model 6517A)) to determine the discharge start temperature and the discharge peak temperature. The results are shown in Table 1.
Here, the discharge peak temperature indicates the temperature at which the current value detected at the time of discharge is maximized, and the discharge start temperature is the current value (at the start of discharge) obtained by the ammeter 22 using the following formula. The temperature at which the current value is detected.
Current value at start of discharge = {(current value at discharge peak temperature) − (current value before discharge)} × 0.1 + (current value before discharge)

上記熱安定性試験は、Thermal Stimulated Discharge法(以下、TSD法と称する。)と呼ばれる方法である。この方法では、エレクトレット21と対向電極20とでキャパシタが形成されたことになる。そのため、エレクトレット21を加熱したときに、膜中にトラップされた電荷が不安定となり、拡散などにより表面付近の電荷が消滅すると、対向電極20に蓄えられた電荷も減少する。従って、対向電極20から流れる電流値の大きさを測定することにより、各エレクトレットA,B,Dの熱安定性を評価できる。
また、エレクトレットCの熱安定性評価に関しては、エレクトレットDと共に大気下、125℃で一定に保った恒温オーブン(ヤマト科学社製 イナートオーブンDN410I)中に保管し、表面電位減衰の経時変化を計測した。表1に示す電位残存率は以下の式により定義される。
(電位残存率)={(70時間後の表面電位)/(オーブン投入前表面電位)}*100
The thermal stability test is a method called Thermal Stimulated Discharge method (hereinafter referred to as TSD method). In this method, the electret 21 and the counter electrode 20 form a capacitor. Therefore, when the electret 21 is heated, the charge trapped in the film becomes unstable, and when the charge near the surface disappears due to diffusion or the like, the charge stored in the counter electrode 20 also decreases. Therefore, the thermal stability of each electret A, B, D can be evaluated by measuring the magnitude of the current value flowing from the counter electrode 20.
As for the thermal stability evaluation of electret C, it was stored in a constant temperature oven (inert oven DN410I manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) kept at 125 ° C. together with electret D, and the change with time of surface potential decay was measured. . The potential remaining rate shown in Table 1 is defined by the following equation.
(Potential residual ratio) = {(surface potential after 70 hours) / (surface potential before throwing into the oven)} * 100

Figure 2009253050
Figure 2009253050

表1に示す通り、エレクトレットA,Bは、それぞれ、エレクトレットDに比べて放電開始温度および放電ピーク温度が高く、注入された電荷の熱安定性が向上していた。またエレクトレットCに関しても、125℃、70時間保管後の電位残存率を比較して、エレクトレットDに比べて電位残存率が大幅に向上しており、注入された電荷の熱安定性が向上していると言える。
また、表面電位についても、エレクトレットA,B,Cは、それぞれ、エレクトレットDに比べて、初期、400時間後ともに表面電位が高く、優れた電荷保持特性を有していることが確認できた。
As shown in Table 1, each of the electrets A and B had a higher discharge start temperature and a discharge peak temperature than the electret D, and the thermal stability of the injected charge was improved. In addition, regarding the electret C, the potential remaining rate after storage at 125 ° C. for 70 hours is significantly improved compared to the electret D, and the thermal stability of the injected charge is improved. I can say that.
Also, regarding the surface potential, electrets A, B, and C had a higher surface potential at the initial stage and after 400 hours than electret D, respectively, and were confirmed to have excellent charge retention characteristics.

電荷の注入に用いたコロナ荷電装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the corona charging device used for the charge injection. 表面電位の測定点の設定位置を示す図である。It is a figure which shows the setting position of the measurement point of surface potential. 熱安定性試験で用いた装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the apparatus used by the thermal stability test.

符号の説明Explanation of symbols

10…銅基板、11…複合材料層、12…直流高圧電源装置、14…コロナ針、16…グリッド、17…電流計、18…グリッド用電源、19…ヒーター、20…対向電極、21…エレクトレット、22…電流計。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Copper board | substrate, 11 ... Composite material layer, 12 ... DC high voltage power supply device, 14 ... Corona needle, 16 ... Grid, 17 ... Ammeter, 18 ... Power supply for grids, 19 ... Heater, 20 ... Counter electrode, 21 ... Electret 22 ... Ammeter.

Claims (10)

有機高分子と、比誘電率が2.0〜4.0×10の無機微粒子とを含む有機無機複合材料からなる層を有することを特徴とするエレクトレット。 An electret comprising a layer made of an organic-inorganic composite material including an organic polymer and inorganic fine particles having a relative dielectric constant of 2.0 to 4.0 × 10 3 . 前記無機微粒子が金属酸化物の微粒子である請求項1に記載のエレクトレット。   The electret according to claim 1, wherein the inorganic fine particles are metal oxide fine particles. 前記金属酸化物が、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化スズ、二酸化マンガン、酸化ニッケル、酸化鉄およびチタン酸バリウムからなる群より選ばれる1種以上である請求項2に記載のエレクトレット。   3. The metal oxide is one or more selected from the group consisting of silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, aluminum oxide, cerium oxide, tin oxide, manganese dioxide, nickel oxide, iron oxide, and barium titanate. The electret as described in. 前記無機微粒子の表面の一部が炭化水素基によって修飾されている請求項1〜3のいずれかに記載のエレクトレット。   The electret according to any one of claims 1 to 3, wherein a part of the surface of the inorganic fine particle is modified with a hydrocarbon group. 前記有機高分子は、主鎖および/または側鎖の末端に極性の官能基を有する請求項1〜4のいずれかに記載のエレクトレット。   The electret according to any one of claims 1 to 4, wherein the organic polymer has a polar functional group at an end of a main chain and / or a side chain. 前記極性の官能基が、カルボキシ基、スルホ基、フォスフォノ基、アミド基、酸ハライド基、ホルミル基、アミノ基、ヒドロキシ基、チオール基、フェノール基、シラノール基、アルコキシ基、アルコキシシリル基およびシアノ基からなる群より選ばれる1種以上である、請求項5に記載のエレクトレット。   The polar functional groups are carboxy group, sulfo group, phosphono group, amide group, acid halide group, formyl group, amino group, hydroxy group, thiol group, phenol group, silanol group, alkoxy group, alkoxysilyl group and cyano group The electret of Claim 5 which is 1 or more types chosen from the group which consists of. 前記有機高分子が脂肪族環構造を有する請求項1〜6のいずれかに記載のエレクトレット。   The electret according to any one of claims 1 to 6, wherein the organic polymer has an aliphatic ring structure. 前記有機高分子が含フッ素樹脂である請求項1〜7のいずれかに記載のエレクトレット。   The electret according to any one of claims 1 to 7, wherein the organic polymer is a fluorine-containing resin. 前記有機無機複合材料が、下記(a)〜(c)の工程を有する製造方法によって製造されたものである請求項1〜8のいずれかに記載のエレクトレット。
(a)溶媒に前記有機高分子を溶解した溶液と、前記溶媒と相分離し得る分散媒に前記無機微粒子を分散させた分散液とを混合し、エマルジョンを得る工程。
(b)前記エマルジョンを、前記溶媒の相と前記分散媒の相とに相分離させる工程。
(c)前記溶媒の相を、前記有機無機複合材料の分散液として回収する工程。
The electret according to any one of claims 1 to 8, wherein the organic-inorganic composite material is produced by a production method having the following steps (a) to (c).
(A) A step of mixing the solution in which the organic polymer is dissolved in a solvent and a dispersion in which the inorganic fine particles are dispersed in a dispersion medium capable of phase separation with the solvent to obtain an emulsion.
(B) A step of separating the emulsion into the solvent phase and the dispersion medium phase.
(C) A step of recovering the solvent phase as a dispersion of the organic-inorganic composite material.
請求項1〜9のいずれか一項に記載のエレクトレットを備えることを特徴とする静電誘導型変換素子。   An electrostatic induction conversion element comprising the electret according to claim 1.
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