JP2010007046A - 導電性樹脂組成物とその成形体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】[CNF-P]と[CNF-T]を分散させた樹脂、または[CNF−F]と[CNF-T]を分散させた樹脂、または[CNF-P]と[CNF−F]と[CNF-T]を分散させた樹脂であって、面内分布において最も低い表面抵抗RLと最も高い表面抵抗RHの対数値の差が1以下〔[Log10RH−Log10RL]≦1〕であることを特徴とし、好ましくは、[CNF-T]に対する[CNF-P]の混合割合、[CNF−F]の混合割合、あるいは[CNF-P]と[CNF−F]の合計混合割合が、何れも50/50〜99.9/0.1であり、樹脂中のこれらのカーボンナノファイバーの合計含有量が何れも0.5〜12質量%であり、平均表面抵抗Rが106〜1013Ω/□である導電性樹脂組成物とその成形体。
【選択図】図1
Description
〔1〕プレートタイプのカーボンナノファイバー[CNF-P]とチューブタイプのカーボンナノファイバー[CNF-T]を分散させた樹脂であって、面内分布において最も低い表面抵抗RLと最も高い表面抵抗RHの差が対数値において1以下〔[Log10RH−Log10RL]≦1〕であることを特徴とする導電性樹脂組成物。
〔2〕[CNF-P]と[CNF-T]の混合割合が、[CNF-P]/[CNF-T]=50/50〜99.9/0.1、樹脂中の[CNF-P]と[CNF-T]の合計含有量が0.5〜12質量%であり、平均表面抵抗Rが106〜1013Ω/□である上記[1]に記載する導電性樹脂組成物。
〔3〕フィシュボーンタイプのカーボンナノファイバー[CNF−F]とチューブタイプのカーボンナノファイバー[CNF-T]を分散させた樹脂であって、面内分布において最も低い表面抵抗RLと最も高い表面抵抗RHの差が対数値において1以下〔[Log10RH−Log10RL]≦1〕であることを特徴とする導電性樹脂組成物。
〔4〕[CNF−F]と[CNF-T]の混合割合が、[CNF−F]/[CNF-T]=50/50〜99.9/0.1、樹脂中のCNF−FとCNF-Tの合計含有量が0.5〜12質量%であり、平均表面抵抗Rが106〜1013Ω/□である上記[3]に記載する導電性樹脂組成物。
〔5〕[CNF-P]と[CNF−F]と[CNF-T]を分散させた樹脂であって、面内分布において最も低い表面抵抗RLと最も高い表面抵抗RHの差が対数値において1以下〔[Log10RH−Log10RL]≦1〕であることを特徴とする導電性樹脂組成物。
〔6〕[CNF-P]と[CNF−F]と[CNF-T]の合計混合割合が、([CNF-P]+[CNF−F])/[CNF-T]=50/50〜99.9/0.1、樹脂中の[CNF-P]と[CNF−F]と[CNF-T]の合計含有量が0.5〜12質量%であって、平均表面抵抗Rが106〜1013Ω/□である上記[5]に記載する導電性樹脂組成物。
〔7〕カーボンナノファイバーの添加量がx質量%のときの平均表面抵抗がRx、カーボンナノファイバーの添加量が(x+1)質量%のときの平均表面抵抗がR(x+1)であるとき、平均表面抵抗の差が対数値において1以下〔[Log10Rx−Log10R(x+1)]≦1〕である上記[1]〜上記[6]の何れかに記載する導電性樹脂組成物。
〔8〕上記[1]〜上記[7]の何れかに記載する導電性樹脂組成物であって、[CNF-P]と[CNF-T]、または[CNF−F]と[CNF-T]、または[CNF-P]と[CNF−F]と[CNF-T]の分散液を樹脂塗料中に分散混合させてなる導電性塗料。
〔9〕上記[8]に記載の塗料を機材に塗布、乾燥あるいは焼成して得られる導電性機材。
〔10〕上記[1]〜上記[7]の何れかに記載する導電性樹脂組成物からなる導電性コンパウンド樹脂。
〔11〕上記[10]のコンパウンド樹脂を射出成形または押し出し成形してなる導電性樹脂成形物。
本発明の導電性樹脂組成物は、カーボンナノファイバーについて、以下の(イ)(ロ)(ハ)に示すように、プレートタイプのカーボンナノファイバー[CNF-P]、チューブタイプのカーボンナノファイバー[CNF-T]、フィシュボーンタイプのカーボンナノファイバー[CNF−F]の二種または三種を併用したものである。
〔ロ〕[CNF−F]と[CNF-T]の二種を分散させた樹脂であって、面内分布において最も低い表面抵抗RLと最も高い表面抵抗RHの差が対数値において1以下〔[Log10RH−Log10RL]≦1〕であることを特徴とする導電性樹脂組成物。
〔ハ〕[CNF-P]と[CNF−F]と[CNF-T]の三種を分散させた樹脂であって、面内分布において最も低い表面抵抗RLと最も高い表面抵抗RHの差が対数値において1以下〔[Log10RH−Log10RL]≦1〕であることを特徴とする導電性樹脂組成物。
[CNF-T]濃度を4質量%に調整したN-メチルピロリドン分散液、[CNF-P]濃度を4質量%に調整したN-メチルピロリドン分散液、市販のポリイミドワニス(固形分濃度18質量%)をそれぞれ準備し、ポリイミドワニスの固形分に対して、[CNF-T]を1.17質量%、[CNF-P]を5.7質量%になるように混合攪拌して均一な塗料を調製した。この塗料をバーコーターにてガラス基板上に塗布し、120℃に加熱して溶媒のNMPを蒸発させ、その後、350℃で熱処理し、[CNF-T]および[CNF-P]が分散したポリイミド塗膜(縦90mm×横270mm)を得た。この塗膜を縦3等分および横9等分に区切り(計27分割)、各区分の表面抵抗を測定した。平均表面抵抗は7.2×1010Ω/□であり、表面抵抗の分布差[Log10RH−Log10RL]は0.49であった。
[CNF−T]、[CNF−P]の分散液、およびポリイミドワニスを使用し、ポリイミドワニスの固形分に対して[CNF−T]を1.12質量%、[CNF−P]を7.6質量%になるように混合した以外は、実施例1と同様に塗膜を作成し、その表面抵抗を測定した。平均表面抵抗は2.4×109Ω/□であり、表面抵抗の分布差は0.61であった。
[CNF−T]、[CNF−P]の分散液、およびポリイミドワニスを使用し、ポリイミドワニスの固形分に対して[CNF−T]を1.17質量%、[CNF−P]を4.6質量%になるように混合した以外は、実施例1と同様に塗膜を作成し、その表面抵抗を測定した。平均表面抵抗は3.1×1011Ω/□であり、表面抵抗の分布差は0.73であった。
ポリカーボネイト樹脂に、[CNF−T]と[CNF−P]をそれぞれ2質量%、4質量%含有するように添加して混錬し、コンパウンドを製造した。このコンパウンドを熱プレスにて厚さ40μmのシート、半径15cmの円盤状のシートをおのおの作成し、面内の表面抵抗を10箇所測定した。平均表面抵抗は3.4×109Ω/□であり、表面抵抗の分布差は0.54であった。
樹脂をポリカーボネイトからペット樹脂に変更した以外は実施例4と同様の組成のコンパウンドを作成し、熱プレスシートを作成してその表面抵抗を測定した。平均表面抵抗は8×108Ω/□であり、表面抵抗の分布差は0.26であった。
[CNF−T]分散液およびポリイミドワニスを使用し、ポリイミドワニスの固形分に対して[CNF−T]を1.1質量%になるように混合した([CNF−P]は併用せず)。それ以外は実施例1と同様に塗膜を作成し、その表面抵抗を測定した。平均表面抵抗は2.5×1011Ω/□であり、表面抵抗の分布差は2.71であった。
[CNF−T]に代えて[CNF−P]を用い、[CNF−P]の添加量を13質量%とした以外は実施例1と同様に塗膜を作成し、その表面抵抗を測定した。平均表面抵抗は1.2×1011Ω/□であり、表面抵抗の分布差は2.26であった。
[CNF−T]、[CNF−P]の分散液、およびポリイミドワニスを使用し、ポリイミドワニスの固形分に対して[CNF−T]を0.2質量%、[CNF−P]を0.2質量%になるように混合した以外は、実施例1と同様に塗膜を作成し、その表面抵抗を測定した。平均表面抵抗は1.0×1013Ω/□以上であった。
ポリカーボネイト樹脂に[CNF−T]だけを2質量%になるように添加して混錬した以外は実施例4と同様にして熱プレスシート(厚さ40μm)を作成し、面内の表面抵抗を10箇所測定した。平均表面抵抗は1×107Ω/□であり、表面抵抗の分布差は3.0であった。
[CNF−T]だけを使用し、その使用量をおのおの1.0質量%、1.1質量%、1.4質量%、1.6質量%、3質量%、5質量%、10質量%とした以外は実施例1と同様に塗膜を作成し、その表面抵抗を測定した。その結果を図1および図2の▲でプロットした。このデータより明らかなように、[CNF−T]だけを使用して高抵抗値のコントロールを行おうとした場合には、CNF添加量が2質量%以下の高抵抗領域において、表面抵抗の急激な変化が見られ、高抵抗値のコントロールは困難になる。
[CNF−T]濃度を4質量%に調整したN-メチルピロリドン分散液、[CNF−F]濃度を4質量%に調整したN-メチルピロリドン分散液、市販のポリイミドワニス(固形分濃度18質量%)をそれぞれ準備し、ポリイミドワニスの固形分に対して、[CNF−T]を0.75質量%、[CNF−F]を10質量%になるように混合攪拌して均一な塗料を調製した。この塗料をバーコーターにてガラス基板上に塗布し、120℃に加熱して溶媒のNMPを蒸発させ、その後、350℃で熱処理し、[CNF−T]および[CNF−F]が分散したポリイミド塗膜(縦90mm×横270mm)を得た。この塗膜を縦3等分および横9等分に区切り(計27分割)、各区分の表面抵抗を測定した。平均表面抵抗は1.9×1010Ω/□であり、表面抵抗の分布差[Log10RH−Log10RL]は0.52であった。
[CNF−T]、[CNF−F]の分散液、およびポリイミドワニスを使用し、ポリイミドワニスの固形分に対して[CNF−T]を0.75質量%、[CNF−F]を7.5質量%になるように混合した以外は、実施例6と同様に塗膜を作成し、その表面抵抗を測定した。平均表面抵抗は5.2×1011Ω/□であり、表面抵抗の分布差は0.63であった。
[CNF−T]、[CNF−F]の分散液、およびポリイミドワニスを使用し、ポリイミドワニスの固形分に対して[CNF−T]を0.75質量%、[CNF−F]を5質量%になるように混合した以外は、実施例6と同様に塗膜を作成し、その表面抵抗を測定した。平均表面抵抗は8.0×1012Ω/□であり、表面抵抗の分布差は0.71であった。
ポリカーボネイト樹脂に、[CNF−T]と[CNF−F]をそれぞれ2質量%、4質量%含有するように添加して混錬し、コンパウンドを製造した。このコンパウンドを熱プレスにて厚さ40μmのシート、半径15cmの円盤状のシートをおのおの作成し、面内の表面抵抗を10箇所測定した。平均表面抵抗は1.2×1010Ω/□であり、表面抵抗の分布差は0.57であった。
樹脂をポリカーボネイトからペット樹脂に変更した以外は実施例9と同様の組成のコンパウンドを作成し、熱プレスシートを作成してその表面抵抗を測定した。平均表面抵抗は3.3×109Ω/□であり、表面抵抗の分布差は0.34であった。
[CNF−T]濃度を4質量%に調整したN-メチルピロリドン分散液、[CNF−P]濃度を4質量%に調整したN-メチルピロリドン分散液、[CNF−F]濃度を4質量%に調整したN-メチルピロリドン分散液、市販のポリイミドワニス(固形分濃度18質量%)をそれぞれ準備し、ポリイミドワニスの固形分に対して、[CNF−T]を0.75質量%、[CNF−P]を4.0質量%、[CNF−F]を4.0質量%になるように混合攪拌して均一な塗料を調製した。この塗料をバーコーターにてガラス基板上に塗布し、120℃に加熱して溶媒のNMPを蒸発させ、その後、350℃で熱処理し、[CNF−T]、[CNF−P]、[CNF−F]が分散したポリイミド塗膜(縦90mm×横270mm)を得た。この塗膜を縦3等分および横9等分に区切り(計27分割)、各区分の表面抵抗を測定した。平均表面抵抗は1.3×1011Ω/□であり、表面抵抗の分布差[Log10RH−Log10RL]は0.60であった。
[CNF−T]分散液およびポリイミドワニスを使用し、ポリイミドワニスの固形分に対して[CNF−T]を1.1質量%になるように混合した([CNF−F]は併用せず)。それ以外は実施例6と同様に塗膜を作成し、その表面抵抗を測定した。平均表面抵抗は2.5×1011Ω/□であり、表面抵抗の分布差は2.71であった。
[CNF−T]に代えて[CNF−F]を用い、[CNF−F]の添加量を13質量%とした以外は実施例6と同様に塗膜を作成し、その表面抵抗を測定した。平均表面抵抗は8.9×1011Ω/□であり、表面抵抗の分布差は2.54であった。
[CNF−T]、[CNF−F]の分散液、およびポリイミドワニスを使用し、ポリイミドワニスの固形分に対して[CNF−T]を0.2質量%、[CNF−F]を0.2質量%になるように混合した以外は、実施例6と同様に塗膜を作成し、その表面抵抗を測定した。平均表面抵抗は1.0×1013Ω/□以上であった。
Claims (11)
- プレートタイプのカーボンナノファイバー[CNF-P]とチューブタイプのカーボンナノファイバー[CNF-T]を分散させた樹脂であって、面内分布において最も低い表面抵抗RLと最も高い表面抵抗RHの差が対数値において1以下〔[Log10RH−Log10RL]≦1〕であることを特徴とする導電性樹脂組成物。
- [CNF-P]と[CNF-T]の混合割合が、[CNF-P]/[CNF-T]=50/50〜99.9/0.1、樹脂中の[CNF-P]と[CNF-T]の合計含有量が0.5〜12質量%であり、平均表面抵抗Rが106〜1013Ω/□である請求項1に記載する導電性樹脂組成物。
- フィシュボーンタイプのカーボンナノファイバー[CNF−F]とチューブタイプのカーボンナノファイバー[CNF-T]を分散させた樹脂であって、面内分布において最も低い表面抵抗RLと最も高い表面抵抗RHの差が対数値において1以下〔[Log10RH−Log10RL]≦1〕であることを特徴とする導電性樹脂組成物。
- [CNF−F]と[CNF-T]の混合割合が、[CNF−F]/[CNF-T]=50/50〜99.9/0.1、樹脂中のCNF−FとCNF-Tの合計含有量が0.5〜12質量%であり、平均表面抵抗Rが106〜1013Ω/□である請求項3に記載する導電性樹脂組成物。
- [CNF-P]と[CNF−F]と[CNF-T]を分散させた樹脂であって、面内分布において最も低い表面抵抗RLと最も高い表面抵抗RHの差が対数値において1以下〔[Log10RH−Log10RL]≦1〕であることを特徴とする導電性樹脂組成物。
- [CNF-P]と[CNF−F]と[CNF-T]の合計混合割合が、([CNF-P]+[CNF−F])/[CNF-T]=50/50〜99.9/0.1、樹脂中の[CNF-P]と[CNF−F]と[CNF-T]の合計含有量が0.5〜12質量%であって、平均表面抵抗Rが106〜1013Ω/□である請求項5に記載する導電性樹脂組成物。
- カーボンナノファイバーの添加量がx質量%のときの平均表面抵抗がRx、カーボンナノファイバーの添加量が(x+1)質量%のときの平均表面抵抗がR(x+1)であるとき、平均表面抵抗の差が対数値において1以下〔[Log10Rx−Log10R(x+1)]≦1〕である請求項1〜請求項6の何れかに記載する導電性樹脂組成物。
- 請求項1〜請求項7の何れかに記載する導電性樹脂組成物であって、[CNF-P]と[CNF-T]、または[CNF−F]と[CNF-T]、または[CNF-P]と[CNF−F]と[CNF-T]の分散液を樹脂塗料中に分散混合させてなる導電性塗料。
- 請求項8に記載の塗料を機材に塗布、乾燥あるいは焼成して得られる導電性機材。
- 請求項1〜請求項7の何れかに記載する導電性樹脂組成物からなる導電性コンパウンド樹脂。
- 請求項10のコンパウンド樹脂を射出成形または押し出し成形してなる導電性樹脂成形物。
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