JP2012170936A - Carbon nanotube dispersant - Google Patents

Carbon nanotube dispersant Download PDF

Info

Publication number
JP2012170936A
JP2012170936A JP2011037917A JP2011037917A JP2012170936A JP 2012170936 A JP2012170936 A JP 2012170936A JP 2011037917 A JP2011037917 A JP 2011037917A JP 2011037917 A JP2011037917 A JP 2011037917A JP 2012170936 A JP2012170936 A JP 2012170936A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
carbon nanotube
carbon
branched structure
dispersant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2011037917A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5811547B2 (en
Inventor
Daigo Saito
大悟 齊藤
Daisuke Maeda
大輔 前田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Chemical Corp
Original Assignee
Nissan Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Chemical Corp filed Critical Nissan Chemical Corp
Priority to JP2011037917A priority Critical patent/JP5811547B2/en
Publication of JP2012170936A publication Critical patent/JP2012170936A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5811547B2 publication Critical patent/JP5811547B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carbon nanotube dispersant, which can carry out an isolated dissolution of a carbon nanotube up to a single size in a solvent such as an organic solvent.SOLUTION: The carbon nanotube dispersant includes as a repeat unit a constitution in which for example, a tricarbonyl benzene structure as shown in formulas (14) and (15) is a branching point, and comprises a hyperbranched polymer in which the weight-average molecular weight measured relative to polystyrene standards by a gel permeation chromatography is 1,000 to 2,000,000. Since the hyperbranched polymer is excellent in dissolution capability for carbon nanotubes, it is possible to obtain a composition in which a carbon nanotube is contained in an isolated dissolution state.

Description

本発明は、カーボンナノチューブ分散剤に関し、さらに詳述すると、トリカルボニルベンゼン構造を分岐点として含有する高分岐ポリマーからなるカーボンナノチューブ分散剤、およびこの分散剤を含むカーボンナノチューブ含有組成物に関する。   The present invention relates to a carbon nanotube dispersant. More specifically, the present invention relates to a carbon nanotube dispersant composed of a highly branched polymer containing a tricarbonylbenzene structure as a branch point, and a carbon nanotube-containing composition containing the dispersant.

カーボンナノチューブ(以下、CNTと略記する場合もある)は、ナノテクノロジーの有用な素材として、広範な分野での応用の可能性が検討されている。
その用途としては、トランジスタや、顕微鏡用プローブなどのように単独のCNTそのものを使用する方法と、電子放出電極や燃料電池用電極、またはCNTを分散させた導電性複合体などのように、多数のCNTをまとめてバルクとして使用する方法とに大別される。
Carbon nanotubes (hereinafter sometimes abbreviated as CNT) are being considered as a useful material for nanotechnology, and their potential for application in a wide range of fields has been studied.
There are many applications such as a method using a single CNT itself, such as a transistor or a probe for a microscope, an electron emission electrode, a fuel cell electrode, or a conductive composite in which CNTs are dispersed. The CNTs are roughly divided into methods that are used as a bulk.

単独のCNTを使用する場合、CNTを溶媒中に加えてこれに超音波を照射した後、電気泳動等で単一に分散しているCNTのみを取り出す方法などが用いられている。
一方、バルクで用いる導電性複合体では、マトリックス材となる重合体などの中にCNTを良好に分散させる必要がある。
しかし、一般的にCNTは分散しにくく、通常の複合体ではCNTの分散が不完全なまま用いられており、十分にカーボンナノチューブの性能を発現させているとは言い難い。
そして、この問題は、カーボンナノチューブの各種応用を難しくさせることにもつながっている。このため、CNTの表面改質、表面化学修飾などによって分散性を向上させる方法が種々検討されている。
When using single CNT, after adding CNT in a solvent and irradiating this with an ultrasonic wave, the method of taking out only the CNT disperse | distributed by electrophoresis etc. is used.
On the other hand, in a conductive composite used in bulk, it is necessary to disperse CNTs well in a polymer or the like serving as a matrix material.
However, CNTs are generally difficult to disperse, and in normal composites, CNT dispersion is used incompletely, and it is difficult to say that the performance of carbon nanotubes is sufficiently developed.
This problem has also led to difficulties in various applications of carbon nanotubes. For this reason, various methods for improving dispersibility by surface modification or surface chemical modification of CNT have been studied.

このようなCNTを分散させる方法としては、例えばCNTをドデシル硫酸ナトリウムなどの低分子界面活性剤を含有する水溶液に添加する方法(特許文献1参照)があるが、これら低分子界面活性剤を使用した際には薄膜形成能が低く、薄膜化を容易にするために重合性のモノマーやポリマーを更に添加する必要があり、これら非導電性の有機物が存在するために導電性が損なわれるという問題がある。
また、CNT表面にコイル状構造を有するポリマーを付着させる方法も知られており、具体的にはポリ−m−フェニレンビニレン−co−ジオクトキシ−p−フェニレンビニレンをCNT表面に付着させる方法(特許文献2参照)も提案されている。ここでは、有機溶媒中にCNTを孤立に分散させることが可能で、CNT1本にポリマーが付着している様子を示しているが、一度ある程度にまで分散した後に凝集が起こり、沈殿物としてCNTを捕集するというものであり、長期的にCNTを分散させた状態で保存できるものではなかった。
As a method of dispersing such CNTs, for example, there is a method of adding CNTs to an aqueous solution containing a low molecular surfactant such as sodium dodecyl sulfate (see Patent Document 1), and these low molecular surfactants are used. In this case, the ability to form a thin film is low, and it is necessary to further add a polymerizable monomer or polymer in order to facilitate thinning, and the conductivity is impaired due to the presence of these non-conductive organic substances. There is.
Also known is a method of attaching a polymer having a coiled structure to the CNT surface. Specifically, a method of attaching poly-m-phenylene vinylene-co-dioctoxy-p-phenylene vinylene to the CNT surface (Patent Literature). 2) has also been proposed. Here, it is possible to disperse CNTs in an organic solvent in isolation, and the polymer is shown attached to one CNT. However, after dispersion to a certain extent once, aggregation occurs, and CNTs are deposited as precipitates. It was intended to be collected and could not be stored in a state where CNTs were dispersed for a long time.

さらに、CNTに官能基を付加するなどにより化学修飾を施し、分散性を向上させる手法も知られている(非特許文献1参照)。
しかし、この手法では、化学修飾によりCNTを構成するπ共役系が破壊され易く、高導電性等のCNT本来の特性が損なわれるという問題点があった。
Furthermore, a method for improving dispersibility by chemically modifying the CNT by adding a functional group is also known (see Non-Patent Document 1).
However, this method has a problem that the π-conjugated system constituting the CNT is easily destroyed by chemical modification, and the original characteristics of the CNT such as high conductivity are impaired.

上記の問題点を解決する方法として、水溶性ポリマーであるポリビニルピロリドンのようなポリマーによりCNTを分散させる方法(例えば非特許文献2参照)も知られているが、水溶性であるため、その応用範囲は限られている。
また、有機溶媒を用いる方法として、塩基性官能基を有する化合物を用い、ケトン系の有機溶媒に分散させる方法(例えば特許文献3参照)が提案されているが、塩基性官能基に関する詳細な規定がなく、安定的に分散できるCNTの直径が限定されている。
さらに、非イオン性面活性剤であるポリオキシエチレン系化合物を用い、アミド系の極性有機溶媒中に分散させる方法(例えば特許文献4参照)、ポリビニルピロリドンによりアミド系極性有機溶媒中に分散させる方法(例えば特許文献5参照)、アルコール系有機溶媒中に分散させる方法(例えば特許文献6参照)なども提案されている。
しかし、これらの技術において、分散剤として用いられるポリマーは全て直鎖状ポリマーであり、高分岐ポリマーについての知見は明らかにされていない。
As a method for solving the above problems, a method of dispersing CNTs with a polymer such as polyvinyl pyrrolidone that is a water-soluble polymer (for example, see Non-Patent Document 2) is also known. The range is limited.
In addition, as a method using an organic solvent, a method of using a compound having a basic functional group and dispersing it in a ketone-based organic solvent (see, for example, Patent Document 3) has been proposed. The diameter of CNT that can be stably dispersed is limited.
Furthermore, using a polyoxyethylene compound which is a nonionic surfactant, a method of dispersing in an amide polar organic solvent (see, for example, Patent Document 4), a method of dispersing in polyvinylamide with pyrrolidone in an amide polar organic solvent (For example, refer patent document 5), the method (for example refer patent document 6) etc. which are made to disperse | distribute in alcohol type organic solvent are also proposed.
However, in these techniques, the polymers used as the dispersant are all linear polymers, and knowledge about hyperbranched polymers has not been clarified.

ところで、高分岐ポリマーとは、スターポリマーや、デンドリティック(樹枝状)ポリマーとして分類されるデンドリマー、ハイパーブランチポリマーなどのように、骨格内に分岐を有するポリマーである。
一般的な高分子の形状が紐状であるのに対し、高分岐ポリマーでは積極的に分岐を導入しているため、比較的疎な内部空間や粒子性を有するという特異な形状であるとともに、各種官能基の導入により修飾可能な多数の末端有しており、これらの特徴を利用することで直鎖状のポリマーと比較してCNTを高度に分散させる可能性がある。
By the way, the highly branched polymer is a polymer having a branch in the skeleton, such as a star polymer, a dendrimer classified as a dendritic (dendritic) polymer, or a hyperbranched polymer.
While the shape of the general polymer is string-like, the highly branched polymer actively introduces branching, so it has a unique shape that has a relatively sparse internal space and particle properties, It has many terminals that can be modified by the introduction of various functional groups, and by utilizing these characteristics, there is a possibility that CNTs can be highly dispersed as compared with a linear polymer.

このような高分岐ポリマーをCNTの分散剤として着目した方法(例えば特許文献7、非特許文献3参照)は既に提案されている。
しかし、長期的にCNTの孤立溶解状態を保つには、機械的な処理のほかに熱処理も必要としており、CNTの分散能はそれほど高いものではなかった。
また、CNT分散剤として用いられている上記各高分岐ポリマーは、合成の際の収率が低く、収率を向上させるためにカップリング剤として多量の金属触媒を使用する必要があり、高分岐ポリマー中に金属成分が残留する可能性があるため、CNTとの複合体の用途では応用が限定される可能性もある。
A method (see, for example, Patent Document 7 and Non-Patent Document 3) in which such a hyperbranched polymer is focused as a CNT dispersant has already been proposed.
However, in order to maintain the isolated and dissolved state of CNTs over a long period of time, heat treatment is required in addition to mechanical treatment, and the dispersibility of CNTs was not so high.
In addition, each of the hyperbranched polymers used as CNT dispersants has a low yield during synthesis, and in order to improve the yield, it is necessary to use a large amount of a metal catalyst as a coupling agent. Since the metal component may remain in the polymer, the application may be limited in the use of the composite with CNT.

特開平6−228824号公報JP-A-6-228824 特開2000−44216号公報JP 2000-44216 A 特開2008−24568号公報JP 2008-24568 A 特開2005−75661号公報JP-A-2005-75661 特開2005−162877号公報JP 2005-162877 A 特開2008−24522号公報JP 2008-24522 A 国際公開第2008/139839号パンフレットInternational Publication No. 2008/139839 Pamphlet

Science,vol.282,p.95−98,1998年Science, vol. 282, p. 95-98, 1998 CHEMICAL PYSICS LETTERS,Vol.342,p.265−271,2001年CHEMICAL PYSICS LETTERS, Vol. 342, p. 265-271, 2001 第56回高分子学会年次大会予稿集,vol.56,No.1,p.1463,2007年Proceedings of the 56th Annual Meeting of the Society of Polymer Science, vol. 56, no. 1, p. 1463, 2007

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、有機溶媒などの媒体中でカーボンナノチューブを、その単独サイズまで孤立溶解させ得るカーボンナノチューブ分散剤を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the carbon nanotube dispersing agent which can carry out isolation dissolution of the carbon nanotube to the single size in media, such as an organic solvent.

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、トリカルボニルベンゼン構造を分岐点として含有する高分岐ポリマーが、CNTの分散能に優れること、およびこの高分岐ポリマーをCNTの分散剤として用いた場合に、CNT(の少なくとも一部)を、その単独サイズまで孤立溶解させ得ることを見出し、本発明を完成した。   As a result of intensive studies in order to achieve the above object, the present inventors have found that a highly branched polymer containing a tricarbonylbenzene structure as a branching point has excellent CNT dispersibility, and this highly branched polymer is converted to CNT. When used as a dispersant, it was found that CNT (at least a part thereof) can be isolated and dissolved up to its single size, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、
1. トリカルボニルベンゼン構造を分岐点として含有し、ゲル浸透クロマトグラフィによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が1,000〜2,000,000である高分岐ポリマーからなることを特徴とするカーボンナノチューブ分散剤、
2. 前記高分岐ポリマーが、式(1)で示される構造単位を繰り返し単位として有する1のカーボンナノチューブ分散剤、
(式中、RおよびR′は、水素原子または炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキル基を表し、Arは、置換基を有していてもよいアリール基を表す。)
3. 前記Arが、式(2)〜(12)で表される少なくとも1種である2のカーボンナノチューブ分散剤、
〔式中、R1〜R80は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシル基、スルホン基、炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキル基、または炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルコキシ基を表し、W1およびW2は、互いに独立して、単結合、CR8182(R81およびR82は、互いに独立して、水素原子または炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキル基(ただし、これらは一緒になって環を形成していてもよい。)を表す。)、C=O、O、S、SO、SO2、またはNR83(R83は、水素原子または炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキル基を表す。)を表し、X1およびX2は、互いに独立して、単結合、炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキレン基、または式(13)
(式中、R84〜R87は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシル基、スルホン基、炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキル基、または炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルコキシ基を表し、Y1およびY2は、互いに独立して、単結合または炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキレン基を表す。)
で示される基を表す。〕
4. 前記繰り返し単位が、式(14)で示される2のカーボンナノチューブ分散剤、
5. 前記繰り返し単位が、式(15)で示される2のカーボンナノチューブ分散剤、
6. 2〜5のいずれかのカーボンナノチューブ分散剤と、カーボンナノチューブとを含む組成物、
7. 前記カーボンナノチューブ分散剤が、前記カーボンナノチューブの表面に付着して複合体を形成している6の組成物、
8. さらに有機溶媒を含む6または7の組成物、
9. 前記カーボンナノチューブが、前記有機溶媒に分散している8の組成物、
10. 前記複合体が前記有機溶媒に分散または溶解している9の組成物、
11. 前記カーボンナノチューブが、単層カーボンナノチューブ、2層カーボンナノチューブおよび多層カーボンナノチューブから選ばれる少なくとも1種である2〜10のいずれかの組成物、
12.7〜11のいずれかの組成物から得られる薄膜、
13. 1〜5のいずれかのカーボンナノチューブ分散剤と、カーボンナノチューブと、有機溶媒とを混合して混合物を調製し、この混合物を機械的処理する組成物の製造方法、
14. 前記機械的処理が超音波処理である13の製造方法、
15. 前記カーボンナノチューブ分散剤を前記有機溶媒に溶かしてなる溶液中にカーボンナノチューブを添加して前記混合物を調製し、この混合物を超音波処理する14の製造方法、
16. 式(14)で示される構造単位を繰り返し単位として有する高分岐ポリマー、
17. 式(15)で示される構造単位を繰り返し単位として有する高分岐ポリマー
を提供する。
That is, the present invention
1. A carbon nanotube dispersant characterized by comprising a highly branched polymer containing a tricarbonylbenzene structure as a branch point and having a weight average molecular weight of 1,000 to 2,000,000 measured by gel permeation chromatography in terms of polystyrene ,
2. 1 carbon nanotube dispersant in which the hyperbranched polymer has a structural unit represented by the formula (1) as a repeating unit;
(In the formula, R and R ′ represent a hydrogen atom or an alkyl group which may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms, and Ar represents an aryl group which may have a substituent. )
3. The carbon nanotube dispersant of 2, wherein Ar is at least one represented by formulas (2) to (12),
[Wherein, R 1 to R 80 are independently of each other a hydrogen atom, a halogen atom, a carboxyl group, a sulfone group, an alkyl group which may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms, or 1 carbon atom. Represents an alkoxy group which may have a branched structure of 1 to 10, W 1 and W 2 are each independently a single bond, CR 81 R 82 (R 81 and R 82 are independently hydrogen An atom or an alkyl group which may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms (however, they may be combined to form a ring), C = O, O, S , SO, SO 2 , or NR 83 (R 83 represents a hydrogen atom or an alkyl group optionally having a branched structure having 1 to 10 carbon atoms), and X 1 and X 2 are independent of each other. An alkylene group which may have a single bond or a branched structure having 1 to 10 carbon atoms. Or the formula (13)
(Wherein R 84 to R 87 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a carboxyl group, a sulfone group, an alkyl group optionally having a branched structure having 1 to 10 carbon atoms, or 1 carbon atom) Represents an alkoxy group which may have a branched structure of 1 to 10, Y 1 and Y 2 each independently represent an alkylene group which may have a single bond or a branched structure of 1 to 10 carbon atoms. To express.)
Represents a group represented by ]
4). The carbon nanotube dispersant of 2, wherein the repeating unit is represented by the formula (14):
5. The carbon nanotube dispersant of 2, wherein the repeating unit is represented by the formula (15):
6). A composition comprising any one of 2 to 5 carbon nanotube dispersants and carbon nanotubes,
7). 6. The composition according to 6, wherein the carbon nanotube dispersant is attached to the surface of the carbon nanotube to form a composite;
8). 6 or 7 composition further comprising an organic solvent,
9. 8. The composition according to 8, wherein the carbon nanotube is dispersed in the organic solvent,
10. 9 compositions wherein the complex is dispersed or dissolved in the organic solvent;
11. The composition according to any one of 2 to 10, wherein the carbon nanotube is at least one selected from single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, and multi-walled carbon nanotubes,
A thin film obtained from the composition of any one of 12.7 to 11,
13. A method for producing a composition comprising preparing a mixture by mixing the carbon nanotube dispersant of any one of 1 to 5, a carbon nanotube, and an organic solvent, and mechanically treating the mixture,
14 13 manufacturing methods in which the mechanical treatment is ultrasonic treatment;
15. 14 manufacturing methods of preparing the mixture by adding carbon nanotubes to a solution obtained by dissolving the carbon nanotube dispersant in the organic solvent, and sonicating the mixture;
16. A hyperbranched polymer having the structural unit represented by formula (14) as a repeating unit;
17. Hyperbranched polymer having structural unit represented by formula (15) as repeating unit
I will provide a.

本発明の分散剤は、トリカルボニルベンゼン構造を分岐点として含有するハイパーブランチ構造を有する高分岐ポリマーからなるため、カーボンナノチューブの分散能に優れている。
本発明の分散剤を用いることで、カーボンナノチューブの少なくとも一部をその単独サイズまで分離して、いわゆる「孤立溶解」の状態で安定に(凝集させることなく)有機溶媒に分散させることができる。なお、本発明において「孤立溶解」とは、カーボンナノチューブが相互の凝集力によって塊状や束状、縄状となることなく、カーボンナノチューブの1本1本がバラバラになって媒体に分散して存在している状態をいう。
しかも、分散剤、カーボンナノチューブおよび有機溶媒を含有する組成物に超音波処理などの機械的処理を施すだけで、カーボンナノチューブを分散させることができ、分散にあたって更なる熱処理などの付加工程を省略でき、かつ、処理時間を短縮することができる。
したがって、本発明のカーボンナノチューブ分散剤を用いれば、カーボンナノチューブ(の少なくとも一部)を孤立溶解の状態で分散させた、カーボンナノチューブ含有組成物を容易に得ることができる。
Since the dispersant of the present invention is composed of a highly branched polymer having a hyperbranched structure containing a tricarbonylbenzene structure as a branching point, it is excellent in carbon nanotube dispersibility.
By using the dispersant of the present invention, at least a part of the carbon nanotubes can be separated up to its single size and stably dispersed (without agglomeration) in a so-called “isolated dissolution” state. In the present invention, “isolated dissolution” means that the carbon nanotubes are dispersed into the medium in such a way that each carbon nanotube is separated into individual pieces without causing the carbon nanotubes to become clumps, bundles or ropes due to mutual cohesive force. The state which is doing.
In addition, the carbon nanotubes can be dispersed simply by subjecting the composition containing the dispersant, the carbon nanotubes, and the organic solvent to a mechanical treatment such as ultrasonic treatment, and additional steps such as heat treatment can be omitted in the dispersion. And processing time can be shortened.
Therefore, by using the carbon nanotube dispersant of the present invention, it is possible to easily obtain a carbon nanotube-containing composition in which carbon nanotubes (at least a part thereof) are dispersed in an isolated dissolved state.

そして本発明のカーボンナノチューブ含有組成物は、基板に塗布するだけで容易に薄膜形成が可能であり、しかも高導電性の薄膜を得ることができる。
そして上記組成物において、カーボンナノチューブの量をその用途に応じて調整することが容易であるため、各種半導体素材、電導体素材等として幅広い用途に好適に用いることができる。
The carbon nanotube-containing composition of the present invention can be easily formed into a thin film by simply applying it to a substrate, and a highly conductive thin film can be obtained.
And in the said composition, since it is easy to adjust the quantity of a carbon nanotube according to the use, it can use suitably for a wide use as various semiconductor materials, conductor materials, etc.

合成例1で得られた高分岐ポリマーの1H−NMRスペクトル図である。1 is a 1 H-NMR spectrum diagram of a hyperbranched polymer obtained in Synthesis Example 1. FIG. 合成例2で得られた高分岐ポリマーの1H−NMRスペクトル図である。2 is a 1 H-NMR spectrum diagram of a hyperbranched polymer obtained in Synthesis Example 2. FIG. 合成例3で得られた高分岐ポリマーの1H−NMRスペクトル図である。4 is a 1 H-NMR spectrum diagram of a hyperbranched polymer obtained in Synthesis Example 3. FIG. 合成例4で得られた高分岐ポリマーの1H−NMRスペクトル図である。4 is a 1 H-NMR spectrum diagram of a hyperbranched polymer obtained in Synthesis Example 4. FIG. 比較合成例1で得られた直鎖ポリマーの1H−NMRスペクトル図である。1 is a 1 H-NMR spectrum diagram of a linear polymer obtained in Comparative Synthesis Example 1. FIG. 比較合成例2で得られた直鎖ポリマーの1H−NMRスペクトル図である。2 is a 1 H-NMR spectrum diagram of a linear polymer obtained in Comparative Synthesis Example 2. FIG.

以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
本発明に係るカーボンナノチューブ分散剤は、トリカルボニルベンゼン構造を分岐点として含有し、ゲル浸透クロマトグラフィ(以下、GPCという)によるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が1,000〜2,000,000である、ハイパーブランチ構造を有する高分岐ポリマーからなるものである。
この高分岐ポリマーは、CNTが有する共役構造に対し、トリカルボニルベンゼン構造の芳香環由来のπ−π相互作用を通して高い親和性を示すと考えられるため、CNTの高い分散能が期待されるとともに、上記トリカルボニルベンゼン類とジアミン類から選ばれる共モノマーとの組み合わせや条件により、様々な骨格のデザインや官能基導入、分子量やその分布の制御、更には機能付与を行うことが可能であるなどの特徴を有する。また分岐構造を有することで直鎖状のものでは見られない高溶解性をも有しているとともに、トリカルボニルベンゼンを分岐点として含有する高分岐ポリマーは、熱安定性にも優れており、優れたホール輸送性を示すことから有機ELとしての応用も期待される。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The carbon nanotube dispersant according to the present invention contains a tricarbonylbenzene structure as a branch point, and has a weight average molecular weight of 1,000 to 2,000,000 as measured by gel permeation chromatography (hereinafter referred to as GPC) in terms of polystyrene. It is made of a hyperbranched polymer having a hyperbranched structure.
Since this highly branched polymer is considered to exhibit high affinity for the conjugated structure of CNT through the π-π interaction derived from the aromatic ring of the tricarbonylbenzene structure, a high dispersibility of CNT is expected, Depending on the combination and conditions of the above-mentioned tricarbonylbenzenes and comonomers selected from diamines, various skeleton designs, functional group introductions, control of molecular weight and distribution, etc., and addition of functions are possible. Has characteristics. In addition, since it has a branched structure, it has a high solubility that cannot be seen in a straight chain, and a highly branched polymer containing tricarbonylbenzene as a branching point has excellent thermal stability, Application as organic EL is also expected because of its excellent hole transportability.

本発明において、当該ポリマーの重量平均分子量が1,000未満であると、CNTの分散能が著しく低下する、もしくは分散能を発揮しなくなる虞があり、2,000,000を超えると、分散処理における取り扱いが極めて困難となる虞がある。重量平均分子量が2,000〜1,000,000の高分岐ポリマーがより好ましい。   In the present invention, if the weight average molecular weight of the polymer is less than 1,000, the dispersibility of CNTs may be significantly reduced or the dispersibility may not be exhibited. There is a possibility that the handling in the case becomes extremely difficult. A highly branched polymer having a weight average molecular weight of 2,000 to 1,000,000 is more preferred.

本発明において、トリカルボニルベンゼン構造を分岐点として有する高分岐ポリマーの繰り返し単位構造としては、特に限定されるものではないが、トリカルボニルベンゼン誘導体と芳香族ジアミンとから得られる高分岐ポリアミドが好ましく、特に、下記式(1)で示されるものが好適である。   In the present invention, the repeating unit structure of the hyperbranched polymer having a tricarbonylbenzene structure as a branch point is not particularly limited, but a highly branched polyamide obtained from a tricarbonylbenzene derivative and an aromatic diamine is preferred, In particular, those represented by the following formula (1) are preferable.

(式中、RおよびR′は、水素原子、または炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキル基を表し、Arは、置換基を有していてもよいアリール基を表す。) (In the formula, R and R ′ represent a hydrogen atom or an alkyl group which may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms, and Ar represents an aryl group which may have a substituent. .)

炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキル基としては、特に限定されるものではなく、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、シクロブチル基、1−メチル−シクロプロピル基、2−メチル−シクロプロピル基、n−ペンチル基、1−メチル−n−ブチル基、2−メチル−n−ブチル基、3−メチル−n−ブチル基、1,1−ジメチル−n−プロピル基、1,2−ジメチル−n−プロピル基、2,2−ジメチル−n−プロピル基、1−エチル−n−プロピル基、シクロペンチル基、1−メチル−シクロブチル基、2−メチル−シクロブチル基、3−メチル−シクロブチル基、1,2−ジメチル−シクロプロピル基、2,3−ジメチル−シクロプロピル基、1−エチル−シクロプロピル基、2−エチル−シクロプロピル基、n−ヘキシル基、1−メチル−n−ペンチル基、2−メチル−n−ペンチル基、3−メチル−n−ペンチル基、4−メチル−n−ペンチル基、1,1−ジメチル−n−ブチル基、1,2−ジメチル−n−ブチル基、1,3−ジメチル−n−ブチル基、2,2−ジメチル−n−ブチル基、2,3−ジメチル−n−ブチル基、3,3−ジメチル−n−ブチル基、1−エチル−n−ブチル基、2−エチル−n−ブチル基、1,1,2−トリメチル−n−プロピル基、1,2,2−トリメチル−n−プロピル基、1−エチル−1−メチル−n−プロピル基、1−エチル−2−メチル−n−プロピル基、シクロヘキシル基、1−メチル−シクロペンチル基、2−メチル−シクロペンチル基、3−メチル−シクロペンチル基、1−エチル−シクロブチル基、2−エチル−シクロブチル基、3−エチル−シクロブチル基、1,2−ジメチル−シクロブチル基、1,3−ジメチル−シクロブチル基、2,2−ジメチル−シクロブチル基、2,3−ジメチル−シクロブチル基、2,4−ジメチル−シクロブチル基、3,3−ジメチル−シクロブチル基、1−n−プロピル−シクロプロピル基、2−n−プロピル−シクロプロピル基、1−イソプロピル−シクロプロピル基、2−イソプロピル−シクロプロピル基、1,2,2−トリメチル−シクロプロピル基、1,2,3−トリメチル−シクロプロピル基、2,2,3−トリメチル−シクロプロピル基、1−エチル−2−メチル−シクロプロピル基、2−エチル−1−メチル−シクロプロピル基、2−エチル−2−メチル−シクロプロピル基、2−エチル−3−メチル−シクロプロピル基等が挙げられる。   The alkyl group which may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms is not particularly limited, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, a cyclopropyl group, an n- Butyl group, isobutyl group, s-butyl group, t-butyl group, cyclobutyl group, 1-methyl-cyclopropyl group, 2-methyl-cyclopropyl group, n-pentyl group, 1-methyl-n-butyl group, 2 -Methyl-n-butyl group, 3-methyl-n-butyl group, 1,1-dimethyl-n-propyl group, 1,2-dimethyl-n-propyl group, 2,2-dimethyl-n-propyl group, 1-ethyl-n-propyl group, cyclopentyl group, 1-methyl-cyclobutyl group, 2-methyl-cyclobutyl group, 3-methyl-cyclobutyl group, 1,2-dimethyl-cyclopropyl group, 2, -Dimethyl-cyclopropyl group, 1-ethyl-cyclopropyl group, 2-ethyl-cyclopropyl group, n-hexyl group, 1-methyl-n-pentyl group, 2-methyl-n-pentyl group, 3-methyl- n-pentyl group, 4-methyl-n-pentyl group, 1,1-dimethyl-n-butyl group, 1,2-dimethyl-n-butyl group, 1,3-dimethyl-n-butyl group, 2,2 -Dimethyl-n-butyl group, 2,3-dimethyl-n-butyl group, 3,3-dimethyl-n-butyl group, 1-ethyl-n-butyl group, 2-ethyl-n-butyl group, 1, 1,2-trimethyl-n-propyl group, 1,2,2-trimethyl-n-propyl group, 1-ethyl-1-methyl-n-propyl group, 1-ethyl-2-methyl-n-propyl group, Cyclohexyl group, 1-methyl-cyclopentyl Group, 2-methyl-cyclopentyl group, 3-methyl-cyclopentyl group, 1-ethyl-cyclobutyl group, 2-ethyl-cyclobutyl group, 3-ethyl-cyclobutyl group, 1,2-dimethyl-cyclobutyl group, 1,3- Dimethyl-cyclobutyl group, 2,2-dimethyl-cyclobutyl group, 2,3-dimethyl-cyclobutyl group, 2,4-dimethyl-cyclobutyl group, 3,3-dimethyl-cyclobutyl group, 1-n-propyl-cyclopropyl group 2-n-propyl-cyclopropyl group, 1-isopropyl-cyclopropyl group, 2-isopropyl-cyclopropyl group, 1,2,2-trimethyl-cyclopropyl group, 1,2,3-trimethyl-cyclopropyl group 2,2,3-trimethyl-cyclopropyl group, 1-ethyl-2-methyl-cyclopropyl group, 2 -Ethyl-1-methyl-cyclopropyl group, 2-ethyl-2-methyl-cyclopropyl group, 2-ethyl-3-methyl-cyclopropyl group and the like.

式(1)において、置換基を有していてもよいアリール基としては、特に限定されるものではないが、カーボンナノチューブの分散能を高めることを考慮すると、本発明においては、下記式(2)〜(12)で示される少なくとも1種を用いることが好ましく、よりカーボンナノチューブの分散能に優れる高分岐ポリマーを与えることから、特に式(2)、(6)および(12)で表されるアリール基が好ましい。   In the formula (1), the aryl group which may have a substituent is not particularly limited. However, in consideration of increasing the dispersibility of the carbon nanotube, in the present invention, the following formula (2) It is preferable to use at least one kind represented by (12) to (12), and since it provides a highly branched polymer with more excellent dispersibility of carbon nanotubes, it is particularly represented by formulas (2), (6) and (12). Aryl groups are preferred.

式(2)〜(12)においてR1〜R80は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシル基、スルホン基、炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキル基、または炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルコキシ基を表す。
また、W1およびW2は、互いに独立して、単結合、CR8182(R81およびR82は、互いに独立して、水素原子または炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキル基(ただし、これらは一緒になって環を形成していてもよい。)を表す。)、C=O、O、S、SO、SO2、またはNR83(R83は、水素原子または炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキル基を表す。)を表す。
In formulas (2) to (12), R 1 to R 80 are independently of each other a hydrogen atom, a halogen atom, a carboxyl group, a sulfone group, or an alkyl group that may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms. Or an alkoxy group which may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms.
W 1 and W 2 are each independently a single bond, CR 81 R 82 (R 81 and R 82 are each independently a hydrogen atom or a branched structure having 1 to 10 carbon atoms. An alkyl group which may be combined to form a ring), C═O, O, S, SO, SO 2 , or NR 83 (R 83 is hydrogen) Represents an atom or an alkyl group which may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms.

ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキル基としては、上記と同様のものが挙げられる。
また、R81およびR82が一緒になって形成する環としては、シクロペンタン環、シクロヘキサン環等が挙げられる。
炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、n−ペントキシ基等が挙げられる。
Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
Examples of the alkyl group which may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms include the same ones as described above.
Examples of the ring formed by R 81 and R 82 together include a cyclopentane ring and a cyclohexane ring.
Examples of the alkoxy group which may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms include methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, i-propoxy group, n-butoxy group, s-butoxy group and t-butoxy group. , N-pentoxy group and the like.

1およびX2は、互いに独立して、単結合、炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキレン基、または式(13)で示される基を表す。 X 1 and X 2 each independently represent a single bond, an alkylene group which may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms, or a group represented by the formula (13).

84〜R87は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシル基、スルホン基、炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキル基、または炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルコキシ基を表し、Y1およびY2は、互いに独立して、単結合または炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキレン基を表す。
これらハロゲン原子、炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキル基およびアルコキシ基としては上記と同様のものが挙げられる。
炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基等が挙げられる。
R 84 to R 87 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a carboxyl group, a sulfone group, an alkyl group that may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms, or a branched group having 1 to 10 carbon atoms. An alkoxy group which may have a structure is represented, and Y 1 and Y 2 each independently represent an alkylene group which may have a single bond or a branched structure having 1 to 10 carbon atoms.
Examples of the halogen atom, the alkyl group and the alkoxy group which may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms are the same as those described above.
Examples of the alkylene group which may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a trimethylene group, a tetramethylene group, and a pentamethylene group.

上記式(2)〜(12)で表されるアリール基の具体例としては、下記式で示されるものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Specific examples of the aryl group represented by the above formulas (2) to (12) include those represented by the following formula, but are not limited thereto.

本発明で好適に用いられる高分岐ポリマーにおけるトリカルボニルベンゼン環を含む繰り返し単位の具体例としては、下記式(14)、(15)で示されるものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Specific examples of the repeating unit containing a tricarbonylbenzene ring in the hyperbranched polymer suitably used in the present invention include those represented by the following formulas (14) and (15), but are not limited thereto. Absent.

本発明のカーボンナノチューブ分散剤として用いられる高分岐ポリマーの製造法について一例を挙げて説明する。
例えば、下記スキーム1に示されるように、繰り返し構造(14’)を有する高分岐ポリマーは、トリハロゲン化ベンゼンカルボニル化合物(16)およびジアミノ化合物(17)を適当な有機溶媒中で反応させて得ることができる。
また、下記スキーム2に示されるように、繰り返し構造(14’)を有する高分岐ポリマーは、トリハロゲン化ベンゼンカルボニル化合物(16)およびジアミノ化合物(17)を適当な有機溶媒中で等量用いて反応させて得られる化合物(18)より合成することもできる。
この方法を用いることで、高分岐ポリマーを、安価に、しかも簡便かつ安全に製造することができる。この製造方法は、一般的なポリマーを合成する際の反応時間よりも著しく短いことから、近年の環境への配慮に適合した製造方法であり、CO2排出量を低減できる。また、製造スケールを大幅に増加させても安定製造することが可能であり、工業化レベルでの安定供給体制を損なわない。
An example is given and demonstrated about the manufacturing method of the hyperbranched polymer used as a carbon nanotube dispersing agent of the present invention.
For example, as shown in Scheme 1 below, a hyperbranched polymer having a repeating structure (14 ′) is obtained by reacting a trihalogenated benzenecarbonyl compound (16) and a diamino compound (17) in a suitable organic solvent. be able to.
Further, as shown in Scheme 2 below, a hyperbranched polymer having a repeating structure (14 ′) is obtained by using an equivalent amount of a trihalogenated benzenecarbonyl compound (16) and a diamino compound (17) in an appropriate organic solvent. It can also be synthesized from the compound (18) obtained by the reaction.
By using this method, a highly branched polymer can be produced inexpensively, easily and safely. Since this production method is significantly shorter than the reaction time for synthesizing a general polymer, it is a production method suitable for environmental considerations in recent years and can reduce CO 2 emissions. Moreover, stable production is possible even if the production scale is greatly increased, and the stable supply system at the industrialization level is not impaired.

(式中、Xは、互いに独立してハロゲン原子を表す。Rは上記と同じ意味を表す。) (In the formula, X represents a halogen atom independently of each other. R represents the same meaning as described above.)

(式中、Xは、互いに独立してハロゲン原子を表す。Rは上記と同じ意味を表す。) (In the formula, X represents a halogen atom independently of each other. R represents the same meaning as described above.)

スキーム1の方法の場合、各原料の仕込み量としては、目的とするポリマーが得られる限りにおいて任意であるが、トリハロゲン化ベンゼンカルボニル化合物(16)1当量に対し、ジアミノ化合物(17)0.01〜10当量が好ましい。
有機溶媒としては、この種の反応において通常用いられる種々の溶媒を用いることができ、例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピペリドン、N,N−ジメチルエチレン尿素、N,N,N’,N’−テトラメチルマロン酸アミド、N−メチルカプロラクタム、N−アセチルピロリジン、N,N−ジエチルアセトアミド、N−エチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルプロピオン酸アミド、N,N−ジメチルイソブチルアミド、N−メチルホルムアミド、N,N’−ジメチルプロピレン尿素等のアミド系溶媒、およびそれらの混合溶媒が挙げられる。
中でもN,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、およびそれらの混合系が好ましく、特に、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドンが好適である。
In the case of the method of Scheme 1, the amount of each raw material charged is arbitrary as long as the target polymer is obtained, but the diamino compound (17) 0. 01 to 10 equivalents are preferred.
As the organic solvent, various solvents usually used in this kind of reaction can be used, for example, tetrahydrofuran, dioxane, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone, tetramethylurea, Hexamethylphosphoramide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-piperidone, N, N-dimethylethyleneurea, N, N, N ′, N′-tetramethylmalonic acid amide, N-methylcaprolactam, N-acetylpyrrolidine, N, N-diethylacetamide, N-ethyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylpropionic acid amide, N, N-dimethylisobutyramide, N-methylformamide, N, N′-dimethylpropylene urea Amide solvents such as, and mixed solvents thereof
Among these, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, and a mixed system thereof are preferable, and N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone are particularly preferable. Is preferred.

スキーム1の反応およびスキーム2の第2段階の反応において、反応温度は、用いる溶媒の融点から溶媒の沸点までの範囲で適宜設定すればよいが、特に、−20〜100℃程度が好ましく、−10〜50℃がより好ましい。
上記スキーム1の反応およびスキーム2の第2段階の反応では、通常用いられる種々の塩基を用いることができる。
この塩基の具体例としては、炭酸カリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、ナトリウムエトキシド、酢酸ナトリウム、炭酸リチウム、水酸化リチウム、酸化リチウム、酢酸カリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、水酸化バリウム、リン酸三リチウム、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、フッ化セシウム、酸化アルミニウム、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、N−メチルピペリジン、2,2,6,6−テトラメチル−N−メチルピペリジン、ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、N−メチルモルホリン等が挙げられる。
塩基の添加量は、トリハロゲン化ベンゼンカルボニル化合物(16)1当量に対して1〜100当量が好ましく、1〜10当量がより好ましい。なお、これらの塩基は水溶液にして用いてもよい。
式(14’)で表される化合物を原料として得られる高分子は、原料成分が残存していないことが好ましいが、本発明の効果を損なわなければ一部の原料が残存していてもよい。
いずれのスキームの方法においても、反応終了後、生成物は再沈法等によって容易に精製できる。
In the reaction of Scheme 1 and the second stage reaction of Scheme 2, the reaction temperature may be appropriately set in the range from the melting point of the solvent to be used to the boiling point of the solvent, and is particularly preferably about -20 to 100 ° C. 10-50 degreeC is more preferable.
In the reaction of Scheme 1 and the second stage reaction of Scheme 2, various commonly used bases can be used.
Specific examples of this base include potassium carbonate, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydroxide, sodium hydrogen carbonate, sodium ethoxide, sodium acetate, lithium carbonate, lithium hydroxide, lithium oxide, potassium acetate, magnesium oxide, oxidized Calcium, barium hydroxide, trilithium phosphate, trisodium phosphate, tripotassium phosphate, cesium fluoride, aluminum oxide, trimethylamine, triethylamine, diisopropylamine, diisopropylethylamine, N-methylpiperidine, 2,2,6,6 -Tetramethyl-N-methylpiperidine, pyridine, 4-dimethylaminopyridine, N-methylmorpholine and the like.
The amount of the base added is preferably 1 to 100 equivalents and more preferably 1 to 10 equivalents per 1 equivalent of the trihalogenated benzenecarbonyl compound (16). These bases may be used as an aqueous solution.
In the polymer obtained using the compound represented by the formula (14 ′) as a raw material, it is preferable that the raw material component does not remain, but a part of the raw material may remain as long as the effect of the present invention is not impaired. .
In any of the scheme methods, after completion of the reaction, the product can be easily purified by a reprecipitation method or the like.

なお、本発明においては、少なくとも1つの末端トリカルボニルベンゼン環のハロゲン原子の一部を、アルキル基、アラルキル基、アリール基、アルキルアミノ基、アルコキシシリル基含有アルキルアミノ基、アラルキルアミノ基、アリールアミノ基、アルコキシ基、アラルキルオキシ基、アリールオキシ基、エステル基等でキャップしてもよい。
上記アルキル基、アルコキシ基としては上記と同様のものが挙げられる。
エステル基の具体例としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等が挙げられる。
アリール基の具体例としては、フェニル基、o−クロルフェニル基、m−クロルフェニル基、p−クロルフェニル基、o−フルオロフェニル基、p−フルオロフェニル基、o−メトキシフェニル基、p−メトキシフェニル基、p−ニトロフェニル基、p−シアノフェニル基、α−ナフチル基、β−ナフチル基、o−ビフェニリル基、m−ビフェニリル基、p−ビフェニリル基、1−アントリル基、2−アントリル基、9−アントリル基、1−フェナントリル基、2−フェナントリル基、3−フェナントリル基、4−フェナントリル基、9−フェナントリル基等が挙げられる。
アラルキル基の具体例としては、ベンジル基、p−メチルフェニルメチル基、m−メチルフェニルメチル基、o−エチルフェニルメチル基、m−エチルフェニルメチル基、p−エチルフェニルメチル基、2−プロピルフェニルメチル基、4−イソプロピルフェニルメチル基、4−イソブチルフェニルメチル基、α−ナフチルメチル基等が挙げられる。
In the present invention, at least one of the halogen atoms of the terminal tricarbonylbenzene ring is substituted with an alkyl group, an aralkyl group, an aryl group, an alkylamino group, an alkoxysilyl group-containing alkylamino group, an aralkylamino group, an arylamino group. It may be capped with a group, alkoxy group, aralkyloxy group, aryloxy group, ester group or the like.
Examples of the alkyl group and alkoxy group are the same as those described above.
Specific examples of the ester group include a methoxycarbonyl group and an ethoxycarbonyl group.
Specific examples of the aryl group include a phenyl group, an o-chlorophenyl group, an m-chlorophenyl group, a p-chlorophenyl group, an o-fluorophenyl group, a p-fluorophenyl group, an o-methoxyphenyl group, and a p-methoxy group. Phenyl group, p-nitrophenyl group, p-cyanophenyl group, α-naphthyl group, β-naphthyl group, o-biphenylyl group, m-biphenylyl group, p-biphenylyl group, 1-anthryl group, 2-anthryl group, Examples include 9-anthryl group, 1-phenanthryl group, 2-phenanthryl group, 3-phenanthryl group, 4-phenanthryl group, 9-phenanthryl group and the like.
Specific examples of the aralkyl group include benzyl group, p-methylphenylmethyl group, m-methylphenylmethyl group, o-ethylphenylmethyl group, m-ethylphenylmethyl group, p-ethylphenylmethyl group, 2-propylphenyl group. Examples thereof include a methyl group, 4-isopropylphenylmethyl group, 4-isobutylphenylmethyl group, α-naphthylmethyl group and the like.

アルキルアミノ基の具体例としては、メチルアミノ基、エチルアミノ基、n−プロピルアミノ基、イソプロピルアミノ基、n−ブチルアミノ基、イソブチルアミノ基、s−ブチルアミノ基、t−ブチルアミノ基、n−ペンチルアミノ基、1−メチル−n−ブチルアミノ基、2−メチル−n−ブチルアミノ基、3−メチル−n−ブチルアミノ基、1,1−ジメチル−n−プロピルアミノ基、1,2−ジメチル−n−プロピルアミノ基、2,2−ジメチル−n−プロピルアミノ基、1−エチル−n−プロピルアミノ基、n−ヘキシルアミノ基、1−メチル−n−ペンチルアミノ基、2−メチル−n−ペンチルアミノ基、3−メチル−n−ペンチルアミノ基、4−メチル−n−ペンチルアミノ基、1,1−ジメチル−n−ブチルアミノ基、1,2−ジメチル−n−ブチルアミノ基、1,3−ジメチル−n−ブチルアミノ基、2,2−ジメチル−n−ブチルアミノ基、2,3−ジメチル−n−ブチルアミノ基、3,3−ジメチル−n−ブチルアミノ基、1−エチル−n−ブチルアミノ基、2−エチル−n−ブチルアミノ基、1,1,2−トリメチル−n−プロピルアミノ基、1,2,2−トリメチル−n−プロピルアミノ基、1−エチル−1−メチル−n−プロピルアミノ基、1−エチル−2−メチル−n−プロピルアミノ基等が挙げられる。   Specific examples of the alkylamino group include methylamino group, ethylamino group, n-propylamino group, isopropylamino group, n-butylamino group, isobutylamino group, s-butylamino group, t-butylamino group, n -Pentylamino group, 1-methyl-n-butylamino group, 2-methyl-n-butylamino group, 3-methyl-n-butylamino group, 1,1-dimethyl-n-propylamino group, 1,2 -Dimethyl-n-propylamino group, 2,2-dimethyl-n-propylamino group, 1-ethyl-n-propylamino group, n-hexylamino group, 1-methyl-n-pentylamino group, 2-methyl -N-pentylamino group, 3-methyl-n-pentylamino group, 4-methyl-n-pentylamino group, 1,1-dimethyl-n-butylamino group, 1,2- Methyl-n-butylamino group, 1,3-dimethyl-n-butylamino group, 2,2-dimethyl-n-butylamino group, 2,3-dimethyl-n-butylamino group, 3,3-dimethyl- n-butylamino group, 1-ethyl-n-butylamino group, 2-ethyl-n-butylamino group, 1,1,2-trimethyl-n-propylamino group, 1,2,2-trimethyl-n- Examples include a propylamino group, a 1-ethyl-1-methyl-n-propylamino group, and a 1-ethyl-2-methyl-n-propylamino group.

アラルキルアミノ基の具体例としては、ベンジルアミノ基、メトキシカルボニルフェニルメチルアミノ基、エトキシカルボニルフェニルメチルアミノ基、p−メチルフェニルメチルアミノ基、m−メチルフェニルメチルアミノ基、o−エチルフェニルメチルアミノ基、m−エチルフェニルメチルアミノ基、p−エチルフェニルメチルアミノ基、2−プロピルフェニルメチルアミノ基、4−イソプロピルフェニルメチルアミノ基、4−イソブチルフェニルメチルアミノ基、ナフチルメチルアミノ基、メトキシカルボニルナフチルメチルアミノ基、エトキシカルボニルナフチルメチルアミノ基等が挙げられる。
アリールアミノ基の具体例としては、フェニルアミノ基、メトキシカルボニルフェニルアミノ基、エトキシカルボニルフェニルアミノ基、ナフチルアミノ基、メトキシカルボニルナフチルアミノ基、エトキシカルボニルナフチルアミノ基、アントラニルアミノ基、ピレニルアミノ基、ビフェニルアミノ基、ターフェニルアミノ基、フルオレニルアミノ基等が挙げられる。
Specific examples of the aralkylamino group include benzylamino group, methoxycarbonylphenylmethylamino group, ethoxycarbonylphenylmethylamino group, p-methylphenylmethylamino group, m-methylphenylmethylamino group, o-ethylphenylmethylamino group. M-ethylphenylmethylamino group, p-ethylphenylmethylamino group, 2-propylphenylmethylamino group, 4-isopropylphenylmethylamino group, 4-isobutylphenylmethylamino group, naphthylmethylamino group, methoxycarbonylnaphthylmethyl An amino group, an ethoxycarbonyl naphthylmethylamino group, etc. are mentioned.
Specific examples of the arylamino group include phenylamino group, methoxycarbonylphenylamino group, ethoxycarbonylphenylamino group, naphthylamino group, methoxycarbonylnaphthylamino group, ethoxycarbonylnaphthylamino group, anthranylamino group, pyrenylamino group, biphenylamino. Group, terphenylamino group, fluorenylamino group and the like.

アルコキシシリル基含有アルキルアミノ基としては、モノアルコキシシリル基含有アルキルアミノ基、ジアルコキシシリル基含有アルキルアミノ基、トリアルコキシシリル基含有アルキルアミノ基のいずれでもよく、その具体例としては、3−トリメトキシシリルプロピルアミノ基、3−トリエトキシシリルプロピルアミノ基、3−ジメチルエトキシシリルプロピルアミノ基、3−メチルジエトキシシリルプロピルアミノ基、N−(2−アミノエチル)−3−ジメチルメトキシシリルプロピルアミノ基、N−(2−アミノエチル)−3−メチルジメトキシシリルプロピルアミノ基、N−(2−アミノエチル)−3−トリメトキシシリルプロピルアミノ基等が挙げられる。   The alkoxysilyl group-containing alkylamino group may be any of a monoalkoxysilyl group-containing alkylamino group, a dialkoxysilyl group-containing alkylamino group, or a trialkoxysilyl group-containing alkylamino group. Methoxysilylpropylamino group, 3-triethoxysilylpropylamino group, 3-dimethylethoxysilylpropylamino group, 3-methyldiethoxysilylpropylamino group, N- (2-aminoethyl) -3-dimethylmethoxysilylpropylamino group Group, N- (2-aminoethyl) -3-methyldimethoxysilylpropylamino group, N- (2-aminoethyl) -3-trimethoxysilylpropylamino group and the like.

アリールオキシ基の具体例としては、フェノキシ基、ナフトキシ基、アントラニルオキシ基、ピレニルオキシ基、ビフェニルオキシ基、ターフェニルオキシ基、フルオレニルオキシ基等が挙げられる。
アラルキルオキシ基の具体例としては、ベンジルオキシ基、p−メチルフェニルメチルオキシ基、m−メチルフェニルメチルオキシ基、o−エチルフェニルメチルオキシ基、m−エチルフェニルメチルオキシ基、p−エチルフェニルメチルオキシ基、2−プロピルフェニルメチルオキシ基、4−イソプロピルフェニルメチルオキシ基、4−イソブチルフェニルメチルオキシ基、α−ナフチルメチルオキシ基等が挙げられる。
Specific examples of the aryloxy group include a phenoxy group, a naphthoxy group, an anthranyloxy group, a pyrenyloxy group, a biphenyloxy group, a terphenyloxy group, and a fluorenyloxy group.
Specific examples of the aralkyloxy group include benzyloxy group, p-methylphenylmethyloxy group, m-methylphenylmethyloxy group, o-ethylphenylmethyloxy group, m-ethylphenylmethyloxy group, p-ethylphenylmethyl group. Examples include an oxy group, 2-propylphenylmethyloxy group, 4-isopropylphenylmethyloxy group, 4-isobutylphenylmethyloxy group, α-naphthylmethyloxy group, and the like.

これらの基は、トリハロゲン化ベンゼンカルボニル化合物(16)のハロゲン原子を、対応する置換基を与える一官能性物質で置換することで容易に導入することができ、例えば、下記式スキーム3に示されるように、アニリン誘導体を加えて反応させることで、少なくとも1つの末端にフェニルアミノ基を有する高分岐ポリマー(19)が得られる。   These groups can be easily introduced by substituting the halogen atom of the trihalogenated benzenecarbonyl compound (16) with a monofunctional substance that provides a corresponding substituent, and, for example, shown in the following scheme 3 As described above, the hyperbranched polymer (19) having a phenylamino group at at least one terminal is obtained by adding an aniline derivative and reacting.

(式中、XおよびRは上記と同じ意味を表す。) (In the formula, X and R represent the same meaning as described above.)

なお、上記末端修飾は、トリハロゲン化ベンゼンカルボニル化合物(16)およびジアミノ化合物(17)を反応させて得られた繰り返し構造(14’)を有する高分岐ポリマーをアニリン等の一官能性物質で処理してもよく、上記化合物(16)および(17)をアニリン等の一官能性物質の存在下で反応させて処理してもよいが、得られた高分岐ポリマーの有機溶媒に対する溶解性を高めることを考慮すると、後者の手法が好適である。
この際、アニリン等の一官能性物質の仕込み量としては、特に限定されるものではないが、トリハロゲン化ベンゼンカルボニル化合物(16)1当量に対して、0.01〜10当量が好ましく、0.1〜5当量がより好ましい。
The terminal modification is performed by treating a hyperbranched polymer having a repeating structure (14 ′) obtained by reacting a trihalogenated benzenecarbonyl compound (16) and a diamino compound (17) with a monofunctional substance such as aniline. Alternatively, the compounds (16) and (17) may be treated by reacting them in the presence of a monofunctional substance such as aniline, but the solubility of the obtained hyperbranched polymer in an organic solvent is increased. In view of this, the latter method is preferable.
At this time, the amount of the monofunctional substance such as aniline is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 10 equivalents per 1 equivalent of the trihalogenated benzenecarbonyl compound (16). .1 to 5 equivalents are more preferable.

本発明に係るカーボンナノチューブ含有組成物は、以上で説明したカーボンナノチューブ分散剤と、カーボンナノチューブとを含むものである。
カーボンナノチューブ(CNT)は、アーク放電法、化学気相成長法(CVD法)、レーザー・アブレーション法等によって作製されるが、本発明に使用されるCNTはいずれの方法で得られたものでもよい。また、CNTには1枚の炭素膜(グラフェン・シート)が円筒状に巻かれた単層CNT(以下、SWCNTと記載)と、2枚のグラフェン・シートが同心円状に巻かれた2層CNT(以下、DWCNTと記載)と、複数のグラフェン・シートが同心円状に巻かれた多層CNT(以下、MWCNTと記載)とがあるが、本発明においては、SWCNT、DWCNT、MWCNTをそれぞれ単体で、または複数を組み合わせて使用できる。
The carbon nanotube-containing composition according to the present invention includes the carbon nanotube dispersant described above and carbon nanotubes.
Carbon nanotubes (CNT) are produced by arc discharge method, chemical vapor deposition method (CVD method), laser ablation method, etc. The CNT used in the present invention may be obtained by any method. . In addition, single-walled CNT (hereinafter referred to as SWCNT) in which one carbon film (graphene sheet) is wound in a cylindrical shape and two-layered CNT in which two graphene sheets are wound in a concentric shape. (Hereinafter referred to as DWCNT) and multi-layer CNT (hereinafter referred to as MWCNT) in which a plurality of graphene sheets are concentrically wound, but in the present invention, SWCNT, DWCNT, and MWCNT are each a single unit, Or a combination of several can be used.

上記の方法でSWCNT、DWCNTやMWCNTを作製する際には、同時にフラーレンやグラファイト、非晶性炭素が副生産物として生成し、またニッケル、鉄、コバルト、イットリウムなどの触媒金属も残存するので、これらの不純物の除去、精製を必要とする場合がある。不純物の除去には、硝酸、硫酸などによる酸処理とともに超音波処理が有効である。しかし、硝酸、硫酸などによる酸処理ではCNTを構成するπ共役系が破壊され、CNT本来の特性が損なわれてしまう可能性があるため、精製せずに使用することが望ましい。   When producing SWCNT, DWCNT, and MWCNT by the above method, fullerene, graphite, and amorphous carbon are produced as by-products at the same time, and catalyst metals such as nickel, iron, cobalt, and yttrium remain. It may be necessary to remove and purify these impurities. In order to remove impurities, ultrasonic treatment is effective together with acid treatment with nitric acid, sulfuric acid and the like. However, acid treatment with nitric acid, sulfuric acid or the like destroys the π-conjugated system constituting the CNT and may impair the original characteristics of the CNT. Therefore, it is desirable to use without purification.

本発明の組成物は、さらに上記分散剤(高分岐ポリマー)の溶解能を有する有機溶媒を含んでいてもよい。
このような有機溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン(THF)、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン(DME)等のエーテル系化合物;塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素;N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等のアミド系化合物;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系化合物;メタノール、エタノール、イソプロパノール、プロパノール等のアルコール類;n−ヘプタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素類などが挙げられ、これら有機溶媒は、それぞれ単独でまたは2種以上混合して用いることができる。
特に、CNTの孤立溶解の割合を向上させ得るという点から、NMP、メタノール、イソプロパノールが好ましく、さらに組成物の成膜性をも向上し得る添加剤として、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのグリコールのエーテル類の溶媒を、少量含むことが望ましい。
The composition of the present invention may further contain an organic solvent capable of dissolving the dispersant (hyperbranched polymer).
Examples of such an organic solvent include ether compounds such as tetrahydrofuran (THF), diethyl ether, dimethoxyethane (DME); halogenated hydrocarbons such as methylene chloride and chloroform; N, N-dimethylformamide (DMF), Amide compounds such as N, N-dimethylacetamide (DMAc) and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP); Ketone compounds such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and cyclohexanone; methanol, ethanol, isopropanol, propanol and the like Alcohols; aliphatic hydrocarbons such as n-heptane, n-hexane, and cyclohexane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, and ethylbenzene, and the like. It can be used as a mixture or more.
In particular, NMP, methanol, and isopropanol are preferable from the viewpoint that the ratio of isolated dissolution of CNT can be improved, and ethylene glycol monoethyl ether and ethylene glycol monobutyl ether are used as additives that can also improve the film-forming property of the composition. It is desirable to contain a small amount of a solvent of glycol ethers such as propylene glycol monomethyl ether.

本発明の組成物の調製法は任意であり、分散剤(高分岐ポリマー)が液状の場合には、当該分散剤とCNTとを適宜混合し、分散剤が固体の場合には、これを溶融させた後、CNTと混合して調製することができる。
また、有機溶媒を用いる場合には、分散剤、CNT、有機溶媒を任意の順序で混合して組成物を調製すればよい。
この際、分散剤、CNTおよび有機溶媒からなる混合物を分散処理することが好ましく、この処理により、CNTの孤立溶解の割合をより向上させることができる。分散処理としては、機械的処理としてのボールミル、ビーズミル、ジェットミルなどを用いた湿式処理や、バス型やプローブ型のソニケータを用いる超音波処理が挙げられるが、処理効率を考慮すると、超音波処理が好適である。
分散処理の時間は任意であるが、5分間から10時間程度が好ましく、10分間から5時間程度がより好ましい。
The method for preparing the composition of the present invention is arbitrary. When the dispersant (hyperbranched polymer) is liquid, the dispersant and CNT are mixed as appropriate, and when the dispersant is solid, it is melted. Then, it can be prepared by mixing with CNTs.
Moreover, when using an organic solvent, what is necessary is just to mix a dispersing agent, CNT, and an organic solvent in arbitrary orders, and to prepare a composition.
At this time, it is preferable to disperse a mixture of a dispersant, CNT, and an organic solvent, and this treatment can further improve the ratio of isolated dissolution of CNT. Examples of dispersion processing include wet processing using a ball mill, bead mill, jet mill, etc. as mechanical processing, and ultrasonic processing using a bath type or probe type sonicator. However, in consideration of processing efficiency, ultrasonic processing is performed. Is preferred.
The time for the dispersion treatment is arbitrary, but is preferably about 5 minutes to 10 hours, more preferably about 10 minutes to 5 hours.

本発明の組成物における、分散剤とCNTとの混合比率は、質量比で1000:1〜1:100程度とすることができる。
また、有機溶媒を使用した組成物中における分散剤の濃度は、CNTを有機溶媒に分散させ得る濃度であれば特に限定されるものではないが、本発明においては、組成物中に0.001〜20質量%程度とすることが好ましく、0.005〜10質量%程度とすることがより好ましい。
さらに、この組成物中におけるCNTの濃度は、少なくともCNTの一部が孤立溶解する限りにおいて任意であるが、本発明においては、組成物中に0.0001〜20質量%程度とすることが好ましく、0.001〜10質量%程度とすることがより好ましい。
以上のようにして調製された本発明の組成物中では、分散剤がCNTの表面に付着して複合体を形成しているものと推測される。
The mixing ratio of the dispersant and CNT in the composition of the present invention can be about 1000: 1 to 1: 100 by mass ratio.
Further, the concentration of the dispersant in the composition using the organic solvent is not particularly limited as long as it is a concentration capable of dispersing CNTs in the organic solvent, but in the present invention, 0.001 in the composition. It is preferable to set it as about -20 mass%, and it is more preferable to set it as about 0.005-10 mass%.
Furthermore, the concentration of CNTs in the composition is arbitrary as long as at least a part of the CNTs are isolated and dissolved, but in the present invention, it is preferable to set the concentration to about 0.0001 to 20% by mass in the composition. More preferably, the content is about 0.001 to 10% by mass.
In the composition of the present invention prepared as described above, it is presumed that the dispersant adheres to the surface of the CNT to form a complex.

本発明の組成物は、上述した各種有機溶媒に可溶な汎用合成樹脂と混合して複合化させることもできる。
汎用合成樹脂の具体例としては、PE(ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)、EVA(エチレン−酢酸ビニル共重合体)、EEA(エチレン−アクリル酸エチル共重合体)等のポリオレフィン系樹脂;PS(ポリスチレン)、HIPS(ハイインパクトポリスチレン)、AS(アクリロニトリル−スチレン共重合体)、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体)、MS(メタクリル酸メチル−スチレン共重合体)等のポリスチレン系樹脂;ポリカーボネート樹脂;塩化ビニル樹脂;ポリアミド樹脂;ポリイミド樹脂;PMMA(ポリメチルメタクリレート)等の(メタ)アクリル樹脂;PET(ポリエチレンテレフタレート)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、PLA(ポリ乳酸)、ポリ−3−ヒドロキシ酪酸、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート/アジペート等のポリエステル樹脂;ポリフェニレンエーテル樹脂;変性ポリフェニレンエーテル樹脂;ポリアセタール樹脂;ポリスルホン樹脂;ポリフェニレンサルファイド樹脂;ポリビニルアルコール樹脂;ポリグルコール酸;変性でんぷん;酢酸セルロース、三酢酸セルロース;キチン、キトサン;リグニンなどの熱可塑性樹脂、およびフェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。
The composition of the present invention can be mixed and mixed with a general-purpose synthetic resin soluble in the various organic solvents described above.
Specific examples of the general-purpose synthetic resin include polyolefin resins such as PE (polyethylene), PP (polypropylene), EVA (ethylene-vinyl acetate copolymer), EEA (ethylene-ethyl acrylate copolymer); PS (polystyrene) ), HIPS (high impact polystyrene), AS (acrylonitrile-styrene copolymer), ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer), MS (methyl methacrylate-styrene copolymer), etc .; polycarbonate resin ; Vinyl chloride resin; polyamide resin; polyimide resin; (meth) acrylic resin such as PMMA (polymethyl methacrylate); PET (polyethylene terephthalate), polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate Polyester resins such as PLA (polylactic acid), poly-3-hydroxybutyric acid, polycaprolactone, polybutylene succinate, polyethylene succinate / adipate; polyphenylene ether resin; modified polyphenylene ether resin; polyacetal resin; polysulfone resin; Polyvinyl alcohol resin; polyglycolic acid; modified starch; cellulose acetate, cellulose triacetate; chitin, chitosan; thermoplastic resin such as lignin, phenol resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester resin, polyurethane resin, epoxy resin, etc. These thermosetting resins can be mentioned.

本発明のCNT含有組成物(分散液)は、PET、ガラス、ITOなどの適当な基板上にキャスト法、スピンコート法、バーコート法、ロールコート法、ディップコート法などの適宜な方法により塗布して製膜することが可能である。
得られた薄膜は、カーボンナノチューブの金属的性質を活かした帯電防止膜、透明電極等の導電性材料、あるいは半導体的性質を活かした光電変換素子、電解発光素子などに好適に用いることができる。
The CNT-containing composition (dispersion liquid) of the present invention is applied on an appropriate substrate such as PET, glass, ITO by an appropriate method such as a casting method, a spin coating method, a bar coating method, a roll coating method, or a dip coating method. Thus, it is possible to form a film.
The obtained thin film can be suitably used for an antistatic film utilizing the metallic properties of carbon nanotubes, a conductive material such as a transparent electrode, a photoelectric conversion device utilizing the semiconductor properties, an electroluminescent device, and the like.

以下、合成例、実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
なお、実施例において、試料の調製および物性の分析に用いた装置および条件は、以下のとおりである。
(1)GPC(ゲル浸透クロマトグラフィ)
装置:SHIMADZU社製 SCL−10Avp GPCに改造
カラム:Shodex K−804L+K−805L
カラム温度:60℃
溶媒: N−メチル−2−ピロリドン(1質量%LiCl添加)
検出器:UV(254nm)
検量線:標準ポリスチレン
(2)1H−NMRスペクトル
装置:日本電子データム(株)製 JNM−ECA700
溶媒:DMSO−d6
内部標準:テトラメチルシラン
(3)ホットプレート(プリベーク)
装置:アズワン(株)製 ND−2
(4)プローブ型超音波照射装置(分散処理)
装置:Hielscher Ultrasonics社製 UIP1000
(5)抵抗率計(表面抵抗測定)
装置:三菱化学(株)製 ロレスタ−GP
プローブ:三菱化学(株)製 直列4探針プローブ ASP(探針間距離:5mm)
(6)ヘイズメーター(全光透過率測定)
装置:日本電色工業(株)製 NDH5000
(7)示差熱天秤(TG−DTA)
装置:(株)リガク製 TG−8120
昇温速度:10℃/分
測定温度:20〜500℃
(8)Photo DSC
装置:NETZSCH製 DSC 204F1 Phoenix
昇温速度:30℃/分
測定温度:25〜300℃
(9)微細形状測定機(サーフコーダ)
装置:株式会社 小坂研究所製 ET4000A
Hereinafter, although a synthesis example, an Example, and a comparative example are given and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to the following Example.
In the examples, the apparatus and conditions used for sample preparation and physical property analysis are as follows.
(1) GPC (gel permeation chromatography)
Equipment: Modified to SHIMADZU SCL-10Avp GPC Column: Shodex K-804L + K-805L
Column temperature: 60 ° C
Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone (1% by mass added LiCl)
Detector: UV (254 nm)
Calibration curve: Standard polystyrene (2) 1 H-NMR spectrum Apparatus: JNM-ECA700 manufactured by JEOL Datum Co., Ltd.
Solvent: DMSO-d 6
Internal standard: Tetramethylsilane (3) Hot plate (pre-baked)
Device: ND-2 manufactured by AS ONE Corporation
(4) Probe-type ultrasonic irradiation device (dispersion processing)
Apparatus: UIP1000 manufactured by Hielscher Ultrasonics
(5) Resistivity meter (surface resistance measurement)
Equipment: Loresta-GP, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
Probe: In-line 4-probe probe ASP manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation (distance between probes: 5 mm)
(6) Haze meter (total light transmittance measurement)
Device: NDH5000 manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.
(7) Differential thermal balance (TG-DTA)
Device: TG-8120, manufactured by Rigaku Corporation
Temperature increase rate: 10 ° C / min Measurement temperature: 20-500 ° C
(8) Photo DSC
Device: DSC 204F1 Phoenix made by NETZSCH
Temperature increase rate: 30 ° C / min Measurement temperature: 25-300 ° C
(9) Micro shape measuring machine (surf coder)
Equipment: ET4000A manufactured by Kosaka Laboratory Ltd.

CNT−1:未精製MWCNT(CNT社製 “C Tube 100” 外径10〜30nm)
PVP:ポリビニルピロリドン(東京化成工業(株)製 K15)
NMP:N−メチル−2−ピロリドン
CNT-1: Unrefined MWCNT (“C Tube 100” manufactured by CNT, outer diameter of 10 to 30 nm)
PVP: Polyvinylpyrrolidone (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. K15)
NMP: N-methyl-2-pyrrolidone

[1]分散剤(トリカルボニルベンゼン系高分岐ポリマー)の合成
[合成例1]
窒素下、100mL四口フラスコに、1,3,5−ベンゼントリカルボニルトリクロリド(5g、18.8mmol、東京化成工業(株)製)とジメチルアセトアミド(35.3g、純正化学(株)製)とを仕込み、1,3−フェニレンジアミン(1.53g、14.1mmol、デュポン(株)製)およびアニリン(1.32g、14.1mmol、純正化学(株)製)をジメチルアセトアミド(35.3g、純正化学(株)製)に溶解した溶液を、内温−15℃で30分かけて滴下して重合した。滴下後、室温下で1時間撹拌し、反応液を純水(750g)へ加えて再沈殿させた。得られた沈殿物をろ過し、再度、THF(75g、関東化学(株)製)に溶解させ、これを純水(750g)へ加えて再沈殿させた。得られた沈殿物をろ過し、減圧乾燥機で150℃、2時間乾燥し、目的とするトリカルボニルベンゼン系高分岐ポリマー(以下TmPDA−Anと略す)5.5gを得た。TmPDA−Anの1H−NMRスペクトルの測定結果を図1に示す。
TmPDA−AnのGPCによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは11725、多分散度Mw/Mnは4.28であった。
[1] Synthesis of dispersant (tricarbonylbenzene-based hyperbranched polymer) [Synthesis Example 1]
In a 100 mL four-necked flask under nitrogen, 1,3,5-benzenetricarbonyltrichloride (5 g, 18.8 mmol, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and dimethylacetamide (35.3 g, manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd.) 1,3-phenylenediamine (1.53 g, 14.1 mmol, manufactured by DuPont Co., Ltd.) and aniline (1.32 g, 14.1 mmol, manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd.) were added to dimethylacetamide (35.3 g). The solution dissolved in Junsei Chemical Co., Ltd. was dropped at an internal temperature of −15 ° C. over 30 minutes for polymerization. After dropping, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour, and the reaction solution was added to pure water (750 g) to cause reprecipitation. The resulting precipitate was filtered and dissolved again in THF (75 g, manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.), and this was added to pure water (750 g) for reprecipitation. The obtained precipitate was filtered and dried in a vacuum dryer at 150 ° C. for 2 hours to obtain 5.5 g of a target tricarbonylbenzene-based hyperbranched polymer (hereinafter abbreviated as TmPDA-An). The measurement result of the 1 H-NMR spectrum of TmPDA-An is shown in FIG.
The weight average molecular weight Mw measured by GPC of TmPDA-An in terms of polystyrene was 11725, and the polydispersity Mw / Mn was 4.28.

[合成例2]
窒素下、100mL四口フラスコに、1,3,5−ベンゼントリカルボニルトリクロリド(2g、7.53mmol、東京化成工業(株)製)とN−メチル−2−ピロリドン(12g、純正化学(株)製)とを仕込み、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン(1.4g、5.64mmol、東京化成工業(株)製)およびアニリン(0.63g、6.76mmol、純正化学(株)製)をN−メチル−2−ピロリドン(18g、純正化学(株)製)に溶解した溶液を、内温−15℃で30分かけて滴下して重合した。滴下後、室温下で1時間撹拌し、反応液を純水(150g)へ加えて再沈殿させた。得られた沈殿物をろ過し、減圧乾燥機で150℃、2時間乾燥し、目的とするトリカルボニルベンゼン系高分岐ポリマー(以下TAS−Anと略す)2.5gを得た。TAS−Anの1H−NMRスペクトルの測定結果を図2に示す。
TAS−AnのGPCによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは102432、多分散度Mw/Mnは26.05であった。
[Synthesis Example 2]
In a 100 mL four-necked flask under nitrogen, 1,3,5-benzenetricarbonyltrichloride (2 g, 7.53 mmol, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and N-methyl-2-pyrrolidone (12 g, Junsei Chemical Co., Ltd.) 3,3′-diaminodiphenylsulfone (1.4 g, 5.64 mmol, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and aniline (0.63 g, 6.76 mmol, manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd.) Was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone (18 g, manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd.) dropwise at 30 ° C. for 30 minutes for polymerization. After dropping, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour, and the reaction solution was added to pure water (150 g) to cause reprecipitation. The resulting precipitate was filtered and dried at 150 ° C. for 2 hours with a vacuum dryer to obtain 2.5 g of a target tricarbonylbenzene-based hyperbranched polymer (hereinafter abbreviated as TAS-An). The measurement result of 1 H-NMR spectrum of TAS-An is shown in FIG.
The weight average molecular weight Mw measured in terms of polystyrene by GPC of TAS-An was 102432, and the polydispersity Mw / Mn was 26.05.

[合成例3]
窒素下、100mL四口フラスコに、1,3,5−ベンゼントリカルボニルトリクロリド(5g、18.8mmol、東京化成工業(株)製)とN−メチル−2−ピロリドン(29.4g、純正化学(株)製)とを仕込み、1,3−フェニレンジアミン(1.53g、14.1mmol、デュポン(株)製)をN−メチル−2−ピロリドン(29.4g、純正化学(株)製)に溶解した溶液を、内温−15℃で30分かけて滴下して重合した。滴下後、純水(10g)とN−メチルピロリドン(10g、純正化学(株)製)とを加えて1時間撹拌し、これを純水(750g)へ加えて再沈殿させた。得られた沈殿物をろ過し、減圧乾燥機で150℃、2時間乾燥し、目的とするトリカルボニルベンゼン系高分岐ポリマー(以下TmPDAと略す)4.4gを得た。TmPDAの1H−NMRスペクトルの測定結果を図3に示す。
TmPDAのGPCによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは2717、多分散度Mw/Mnは2.77であった。
[Synthesis Example 3]
In a 100 mL four-necked flask under nitrogen, 1,3,5-benzenetricarbonyltrichloride (5 g, 18.8 mmol, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and N-methyl-2-pyrrolidone (29.4 g, Junsei Chemical) 1), 3-Phenylenediamine (1.53 g, 14.1 mmol, manufactured by DuPont) N-methyl-2-pyrrolidone (29.4 g, manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd.) The solution dissolved in was dripped at an internal temperature of −15 ° C. over 30 minutes for polymerization. After dripping, pure water (10 g) and N-methylpyrrolidone (10 g, manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd.) were added and stirred for 1 hour, and this was added to pure water (750 g) for reprecipitation. The obtained precipitate was filtered and dried in a vacuum dryer at 150 ° C. for 2 hours to obtain 4.4 g of a target tricarbonylbenzene-based hyperbranched polymer (hereinafter abbreviated as TmPDA). The measurement result of 1 H-NMR spectrum of TmPDA is shown in FIG.
The weight average molecular weight Mw measured in terms of polystyrene by GPC of TmPDA was 2717, and the polydispersity Mw / Mn was 2.77.

[合成例4]
窒素下、50mL四口フラスコに、1,3,5−ベンゼントリカルボニルトリクロリド(2g、7.53mmol、東京化成工業(株)製)とN−メチル−2−ピロリドン(13.2g、純正化学(株)製)とを仕込み、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン(0.94g、3.77mmol、東京化成工業(株)製)をN−メチル−2−ピロリドン(13.2g、純正化学(株)製)に溶解した溶液を、内温−20℃で滴下して重合した。滴下後、純水(2g)を滴下して室温下で1時間撹拌した後、反応液を濾過し、これを純水(300g)へ加えて再沈殿させた。得られた沈殿物をろ過し、減圧乾燥機で150℃、2時間乾燥し、目的とするトリカルボニルベンゼン系高分岐ポリマー(以下TASと略す)1.35gを得た。TASの1H−NMRスペクトルの測定結果を図4に示す。
TASのGPCによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは85551、多分散度Mw/Mnは38.81であった。
[Synthesis Example 4]
In a 50 mL four-necked flask under nitrogen, 1,3,5-benzenetricarbonyltrichloride (2 g, 7.53 mmol, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and N-methyl-2-pyrrolidone (13.2 g, Junsei Chemical) ), 3,3′-diaminodiphenylsulfone (0.94 g, 3.77 mmol, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and N-methyl-2-pyrrolidone (13.2 g, Junsei Chemical ( The solution dissolved in (made by Co., Ltd.) was dropped and polymerized at an internal temperature of -20 ° C. After dropping, pure water (2 g) was added dropwise and stirred at room temperature for 1 hour, and then the reaction solution was filtered and added to pure water (300 g) for reprecipitation. The resulting precipitate was filtered and dried in a vacuum dryer at 150 ° C. for 2 hours to obtain 1.35 g of a target tricarbonylbenzene hyperbranched polymer (hereinafter abbreviated as TAS). The measurement result of the 1 H-NMR spectrum of TAS is shown in FIG.
The weight average molecular weight Mw measured by polystyrene conversion by TAS GPC was 85551, and the polydispersity Mw / Mn was 38.81.

[比較合成例1]
窒素下、50mL四口フラスコにテレフタロイルクロリド(3g、14.8mmol、東京化成工業(株)製)とN−メチル−2−ピロリドン(10.8g、純正化学(株)製)とを仕込み、1,3−フェニレンジアミン(0.80g、7.39mmol、デュポン(株)製)をN−メチル−2−ピロリドン(10.8g、純正化学(株)製)に溶解した溶液を、内温−15℃で30分かけて滴下して重合した。滴下後、室温下で1時間撹拌し、純水(3g)を滴下して30分撹拌し、反応液を純水(240g)へ加えて再沈殿させた。得られた沈殿物をろ過し、減圧乾燥機で150℃、2時間乾燥し、目的とするジカルボニルベンゼン系リニアポリマー(以下TPmPDAと略す)1.6gを得た。TPmPDAの1H−NMRスペクトルの測定結果を図5に示す。
TPmPDAのGPCによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは2792、多分散度Mw/Mnは2.83であった。
[Comparative Synthesis Example 1]
Terephthaloyl chloride (3 g, 14.8 mmol, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and N-methyl-2-pyrrolidone (10.8 g, manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd.) were charged into a 50 mL four-necked flask under nitrogen. 1,3-phenylenediamine (0.80 g, 7.39 mmol, manufactured by DuPont Co., Ltd.) in N-methyl-2-pyrrolidone (10.8 g, manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd.) The polymerization was conducted dropwise at -15 ° C over 30 minutes. After dropping, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour, pure water (3 g) was added dropwise and stirred for 30 minutes, and the reaction solution was added to pure water (240 g) to cause reprecipitation. The resulting precipitate was filtered and dried at 150 ° C. for 2 hours with a vacuum dryer to obtain 1.6 g of a target dicarbonylbenzene-based linear polymer (hereinafter abbreviated as TPmPDA). The measurement result of the 1 H-NMR spectrum of TPmPDA is shown in FIG.
The weight average molecular weight Mw measured by GPC of TPmPDA in terms of polystyrene was 2792, and the polydispersity Mw / Mn was 2.83.

[比較合成例2]
窒素下、50mL四口フラスコに、テレフタロイルクロリド(3g、14.8mmol、東京化成工業(株)製)とN−メチル−2−ピロリドン(16.3g、純正化学(株)製)とを仕込み、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン(2.75g、11.1mmol、東京化成工業(株)製)をN−メチル−2−ピロリドン(16.3g、純正化学(株)製)に溶解した溶液を、内温−15℃で30分かけて滴下して重合した。滴下後、室温下で1時間撹拌し、純水(3g)を滴下して30分撹拌した後、反応液を純水(240g)へ加えて再沈殿させた。得られた沈殿物をろ過し、減圧乾燥機で150℃、2時間乾燥し、目的とするジカルボニルベンゼン系リニアポリマー(以下TPASと略す)4.5gを得た。TPASの1H−NMRスペクトルの測定結果を図6に示す。
TPASのGPCによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは9157、多分散度Mw/Mnは4.01であった。
[Comparative Synthesis Example 2]
In a 50 mL four-necked flask under nitrogen, terephthaloyl chloride (3 g, 14.8 mmol, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and N-methyl-2-pyrrolidone (16.3 g, manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd.) were added. First, 3,3′-diaminodiphenylsulfone (2.75 g, 11.1 mmol, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone (16.3 g, manufactured by Junsei Chemical Co., Ltd.). The solution was polymerized dropwise at an internal temperature of −15 ° C. over 30 minutes. After dropping, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour, pure water (3 g) was added dropwise and stirred for 30 minutes, and then the reaction solution was added to pure water (240 g) for reprecipitation. The obtained precipitate was filtered and dried at 150 ° C. for 2 hours with a vacuum dryer to obtain 4.5 g of a target dicarbonylbenzene linear polymer (hereinafter abbreviated as TPAS). The measurement result of 1 H-NMR spectrum of TPAS is shown in FIG.
The weight average molecular weight Mw measured by polystyrene conversion by GPC of TPAS was 9157, and the polydispersity Mw / Mn was 4.01.

[各ポリマーの熱分析]
上記合成例1〜4、比較合成例1,2で得られた各ポリマーについて、DSCによりガラス転移温度(Tg)を、TG−DTAにより5%重量減少温度(Td5%)をそれぞれ測定した。結果を表1に示す。
[Thermal analysis of each polymer]
For each of the polymers obtained in Synthesis Examples 1 to 4 and Comparative Synthesis Examples 1 and 2, the glass transition temperature (Tg) was measured by DSC, and the 5% weight loss temperature (Td 5%) was measured by TG-DTA. The results are shown in Table 1.

[2]カーボンナノチューブ含有組成物および薄膜の製造
[実施例1]TmPDA−Anを用いたCNT−1の分散
合成例1で得られたTmPDA−An0.50gをNMP49.25gに溶解し、この溶液へCNT−1 0.25gを添加した。この混合物に、プローブ型超音波照射装置を用いて室温(およそ25℃)で30分間超音波処理を行い、沈降物がなくMWCNTが均一に分散した黒色のMWCNT含有分散液を得た。
上記MWCNT含有分散液1.0gに、シクロヘキサノン0.25gを添加し、薄膜作製用の組成物を調製した。得られた組成物50μLを、スリット幅25.4μmのアプリケータを用いてガラス基板上に均一に展開し、100℃で2分間乾燥することで透明で均一なMWCNT/高分岐ポリマー薄膜複合体を作製した。
[2] Production of carbon nanotube-containing composition and thin film [Example 1] Dispersion of CNT-1 using TmPDA-An 0.50 g of TmPDA-An obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in 49.25 g of NMP, and this solution 0.25 g of CNT-1 was added. This mixture was subjected to ultrasonic treatment at room temperature (approximately 25 ° C.) for 30 minutes using a probe-type ultrasonic irradiation device to obtain a black MWCNT-containing dispersion liquid in which MWCNT was uniformly dispersed without a precipitate.
To 1.0 g of the above MWCNT-containing dispersion, 0.25 g of cyclohexanone was added to prepare a composition for forming a thin film. The obtained composition 50 μL is uniformly spread on a glass substrate using an applicator having a slit width of 25.4 μm, and dried at 100 ° C. for 2 minutes to obtain a transparent and uniform MWCNT / highly branched polymer thin film composite. Produced.

[実施例2]TAS−Anを用いたCNT−1の分散
TmPDA−Anを合成例2で得られたTAS−Anに変更した以外は、実施例1と同様にして、MWCNT含有分散液およびMWCNT/高分岐ポリマー薄膜複合体を作製した。
[Example 2] Dispersion of CNT-1 using TAS-An MWCNT-containing dispersion and MWCNT were obtained in the same manner as in Example 1 except that TmPDA-An was changed to TAS-An obtained in Synthesis Example 2. / A hyperbranched polymer thin film composite was prepared.

[実施例3]TmPDAを用いたCNT−1の分散
TmPDA−Anを合成例3で得られたTmPDAに変更した以外は、実施例1と同様にして、MWCNT含有分散液およびMWCNT/高分岐ポリマー薄膜複合体を作製した。
[Example 3] Dispersion of CNT-1 using TmPDA A MWCNT-containing dispersion and a MWCNT / highly branched polymer were obtained in the same manner as in Example 1 except that TmPDA-An was changed to TmPDA obtained in Synthesis Example 3. A thin film composite was prepared.

[比較例1]TPmPDA(直鎖ポリマー)を用いたCNT−1の分散
TmPDA−Anを比較合成例1で得られたTPmPDAに変更した以外は、実施例1と同様にして、MWCNT含有分散液およびMWCNT/直鎖ポリマー薄膜複合体を作製した。
[Comparative Example 1] Dispersion of CNT-1 using TPmPDA (linear polymer) MWCNT-containing dispersion in the same manner as in Example 1 except that TmPDA-An was changed to TPmPDA obtained in Comparative Synthesis Example 1. And MWCNT / linear polymer thin film composites.

[比較例2]TPAS(直鎖ポリマー)を用いたCNT−1の分散
TmPDA−Anを比較合成例2で得られたTPASに変更した以外は、実施例1と同様にして、MWCNT含有分散液およびMWCNT/直鎖ポリマー薄膜複合体を作製した。
[Comparative Example 2] Dispersion of CNT-1 using TPAS (linear polymer) MWCNT-containing dispersion in the same manner as in Example 1 except that TmPDA-An was changed to TPAS obtained in Comparative Synthesis Example 2. And MWCNT / linear polymer thin film composites.

[比較例3]PVPを用いたCNT−1の分散
TmPDA−AnをPVPに変更した以外は、実施例1と同様にして、MWCNT含有分散液およびMWCNT/直鎖ポリマー薄膜複合体を作製した。
[Comparative Example 3] Dispersion of CNT-1 using PVP A MWCNT-containing dispersion and a MWCNT / linear polymer thin film composite were prepared in the same manner as in Example 1 except that TmPDA-An was changed to PVP.

上記実施例1〜3および比較例1〜3で得られた薄膜複合体の薄膜均一性、表面抵抗および全光透過率を評価した。なお、薄膜の均一性については、目視により、以下の基準に従って評価した。各評価結果を表2に示す。
(1)薄膜均一性
○:凝集物のような塊やムラが全く確認できない。
△:MWCNTの凝集物や膜ムラが見られる。
×:MWCNTの凝集物や膜ムラが薄膜の殆どの部分で見られ、膜としての評価ができない。
The thin film uniformity, surface resistance, and total light transmittance of the thin film composites obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were evaluated. The uniformity of the thin film was evaluated visually according to the following criteria. Each evaluation result is shown in Table 2.
(1) Thin film uniformity ○: No clumps or irregularities such as aggregates can be confirmed.
(Triangle | delta): The aggregate and film nonuniformity of MWCNT are seen.
X: Aggregates and film unevenness of MWCNT are seen in most parts of the thin film, and evaluation as a film cannot be performed.

また、別途、上記各MWCNT含有分散液を室温(およそ25℃)で1ヶ月静置後、分散液中の沈降物の存在を目視にて確認し、以下の基準に従って、分散液の分散安定性を評価した。評価結果を表2に併せて示す。
(2)分散安定性
○:沈降物が確認できない。
△:沈降物が見られる。
×:分散状態を保てず、MWCNTの大部分が沈降物として現れる。
Separately, after each MWCNT-containing dispersion is allowed to stand at room temperature (approximately 25 ° C.) for 1 month, the presence of sediment in the dispersion is visually confirmed, and the dispersion stability of the dispersion is determined according to the following criteria. Evaluated. The evaluation results are also shown in Table 2.
(2) Dispersion stability ○: No sediment can be confirmed.
(Triangle | delta): A sediment is seen.
X: The dispersion state cannot be maintained, and most of the MWCNT appears as a sediment.

表1に示したとおり、実施例1〜3と類似骨格を有する直鎖ポリマーを用いた比較例1,2とを比較すると、合成例1〜3の分散剤の方が、CNTを高濃度で安定に分散できていることから、高分岐構造を有する分散剤を用いることがCNTを分散する上で有利であることがわかる。
また、実施例1〜3と、CNT/分散剤混合比が同一である公知の分散剤であるPVPとを比較すると、合成例1〜3の分散剤を用いた方が、薄膜を調製した際のCNTの均一性が高く、結果として表面抵抗値は安定して103〜104Ω/□レベルを示し、全光透過率も同等以上であった。
以上の点から、本発明の分散剤が高導電性で均一な薄膜複合体を得る上で、有利であることが明らかとなった。
さらに、実施例1と実施例3との結果から、得られる薄膜複合体の特性(表面抵抗値、全光透過率)は反応に用いるアミン類(官能基)により調整可能であり、薄膜複合体の特性の向上が期待できるため、本発明の分散剤はこのような点でも有利であることが明らかとなった。
As shown in Table 1, when Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 using a linear polymer having a similar skeleton were compared, the dispersants of Synthesis Examples 1 to 3 were higher in CNT concentration. It can be seen that the use of a dispersant having a highly branched structure is advantageous in dispersing CNT because it is stably dispersed.
Moreover, when Examples 1-3 and PVP which is a well-known dispersing agent with the same CNT / dispersing agent mixing ratio are compared, when the dispersing agent of the synthesis examples 1-3 was used, when the thin film was prepared As a result, the surface resistance value stably showed a level of 10 3 to 10 4 Ω / □, and the total light transmittance was equivalent or higher.
From the above points, it was revealed that the dispersant of the present invention is advantageous in obtaining a highly conductive and uniform thin film composite.
Furthermore, from the results of Example 1 and Example 3, the properties (surface resistance value, total light transmittance) of the thin film composite obtained can be adjusted by the amines (functional groups) used in the reaction, and the thin film composite It can be expected that the properties of the dispersion of the present invention are improved, and the dispersant of the present invention is also advantageous in this respect.

[3]カーボンナノチューブ含有組成膜の溶剤耐性試験
[実施例4]
実施例1で作製したMWCNT/高分岐ポリマー薄膜複合体を、さらに100℃で10分間乾燥して得られた膜について、膜厚および特性(表面抵抗、全光透過率)を測定した。
また、加熱後の薄膜複合体をNMPに5分間浸漬し、100℃で15分乾燥した膜の膜厚および特性を再度測定した。結果を表3に示す。
[3] Solvent resistance test of carbon nanotube-containing composition film [Example 4]
The film thickness and characteristics (surface resistance, total light transmittance) of the film obtained by further drying the MWCNT / highly branched polymer thin film composite produced in Example 1 at 100 ° C. for 10 minutes were measured.
Moreover, the film thickness and characteristic of the film | membrane which immersed the thin film composite after a heating for 5 minutes in NMP, and dried for 15 minutes at 100 degreeC were measured again. The results are shown in Table 3.

[実施例5]
実施例1で作製したMWCNT/高分岐ポリマー薄膜複合体を、さらに200℃で10分間乾燥した膜の膜厚および特性(表面抵抗、全光透過率)を測定した。
また、加熱後の薄膜複合体をNMPに5分間浸漬し、100℃で15分乾燥した膜の膜厚および特性を再度測定した。結果を表3に示す。
[Example 5]
The film thickness and characteristics (surface resistance, total light transmittance) of a film obtained by further drying the MWCNT / highly branched polymer thin film composite produced in Example 1 for 10 minutes at 200 ° C. were measured.
Moreover, the film thickness and characteristic of the film | membrane which immersed the thin film composite after a heating for 5 minutes in NMP, and dried for 15 minutes at 100 degreeC were measured again. The results are shown in Table 3.

[比較例4]
比較例3で作製したMWCNT/直鎖ポリマー薄膜複合体を、さらに100℃で10分間乾燥した膜の膜厚および特性(表面抵抗、全光透過率)を測定した。
また、加熱後の薄膜複合体をNMP溶液に5分間浸漬し、100℃で15分乾燥した膜の膜厚および特性を再度測定した。結果を表3に示す。
[Comparative Example 4]
The film thickness and characteristics (surface resistance, total light transmittance) of a film obtained by further drying the MWCNT / linear polymer thin film composite prepared in Comparative Example 3 at 100 ° C. for 10 minutes were measured.
Moreover, the film thickness and characteristic of the film | membrane which immersed the thin film composite after a heating for 5 minutes in NMP solution and dried for 15 minutes at 100 degreeC were measured again. The results are shown in Table 3.

[比較例5]
比較例3で作製したMWCNT/直鎖ポリマー薄膜複合体を、さらに200℃で10分間乾燥した膜の膜厚および特性(表面抵抗、全光透過率)を測定した。
また、加熱後の薄膜複合体をNMP溶液に5分間浸漬し、100℃で15分乾燥した膜の膜厚および特性を再度測定した。
上記実施例4,5および比較例4,5の結果を表3に示す。
[Comparative Example 5]
The film thickness and characteristics (surface resistance, total light transmittance) of a film obtained by further drying the MWCNT / linear polymer thin film composite produced in Comparative Example 3 at 200 ° C. for 10 minutes were measured.
Moreover, the film thickness and characteristic of the film | membrane which immersed the thin film composite after a heating for 5 minutes in NMP solution and dried for 15 minutes at 100 degreeC were measured again.
The results of Examples 4 and 5 and Comparative Examples 4 and 5 are shown in Table 3.

表3に示されるように、実施例4,5および比較例4,5の各温度における焼成後の膜厚は、0.11〜0.13μmの領域に存在していた。
また、得られた膜をNMPに浸漬後乾燥した膜では、いずれも膜厚の減少が観測されたが、高温のベークになるほどその残膜率は高いことが分かる。
実施例4,5と比較例4,5とを比較すると、高分岐ポリマーを用いた実施例では、100℃の昇温でも62%の残膜率を示し、200℃の昇温では77%の高い残膜率を示したが、PVPでは100℃で48%の残膜率、200℃で52%の残膜率と焼成温度による残膜率の増加はほとんど確認されなかった。
この理由は、本発明の分散剤が、分子内にアミノ基とカルボン酸基といった反応性末端が多く存在しているため、昇温により分子内または分子間の縮合が起こり、反応性末端を有していない直鎖ポリマー(PVP)と比較した際に低い温度においても膜の硬化が進行するためであると考えられる。
以上の点から、本発明の分散剤が溶剤耐性に優れた薄膜複合体を得る上で、有利であると言える。
As shown in Table 3, the film thickness after firing at each temperature of Examples 4 and 5 and Comparative Examples 4 and 5 was in the region of 0.11 to 0.13 μm.
In addition, in the films obtained by immersing the obtained films in NMP and then dried, a decrease in the film thickness was observed, but it can be seen that the higher the baking temperature, the higher the remaining film ratio.
When Examples 4 and 5 are compared with Comparative Examples 4 and 5, in the example using the highly branched polymer, the remaining film ratio was 62% even at a temperature increase of 100 ° C., and 77% at a temperature increase of 200 ° C. Although a high residual film rate was exhibited, in PVP, a residual film rate of 48% at 100 ° C., a residual film rate of 52% at 200 ° C., and an increase in the residual film rate due to the firing temperature were hardly confirmed.
The reason for this is that the dispersant of the present invention has many reactive ends such as amino groups and carboxylic acid groups in the molecule. Therefore, condensation within the molecule or between molecules occurs due to temperature rise, and the dispersant has an end. This is thought to be because the curing of the film proceeds even at a low temperature when compared with a non-linear polymer (PVP).
From the above points, it can be said that the dispersant of the present invention is advantageous in obtaining a thin film composite having excellent solvent resistance.

Claims (17)

トリカルボニルベンゼン構造を分岐点として含有し、ゲル浸透クロマトグラフィによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が1,000〜2,000,000である高分岐ポリマーからなることを特徴とするカーボンナノチューブ分散剤。   A carbon nanotube dispersant comprising a highly branched polymer containing a tricarbonylbenzene structure as a branch point and having a weight average molecular weight of 1,000 to 2,000,000 as measured by gel permeation chromatography in terms of polystyrene . 前記高分岐ポリマーが、式(1)で示される構造単位を繰り返し単位として有する請求項1記載のカーボンナノチューブ分散剤。
(式中、RおよびR′は、水素原子または炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキル基を表し、Arは、置換基を有していてもよいアリール基を表す。)
The carbon nanotube dispersant according to claim 1, wherein the hyperbranched polymer has a structural unit represented by the formula (1) as a repeating unit.
(In the formula, R and R ′ represent a hydrogen atom or an alkyl group which may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms, and Ar represents an aryl group which may have a substituent. )
前記Arが、式(2)〜(12)で表される少なくとも1種である請求項2記載のカーボンナノチューブ分散剤。
〔式中、R1〜R80は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシル基、スルホン基、炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキル基、または炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルコキシ基を表し、W1およびW2は、互いに独立して、単結合、CR8182(R81およびR82は、互いに独立して、水素原子または炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキル基(ただし、これらは一緒になって環を形成していてもよい。)を表す。)、C=O、O、S、SO、SO2、またはNR83(R83は、水素原子または炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキル基を表す。)を表し、X1およびX2は、互いに独立して、単結合、炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキレン基、または式(13)
(式中、R84〜R87は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、カルボキシル基、スルホン基、炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキル基、または炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルコキシ基を表し、Y1およびY2は、互いに独立して、単結合または炭素数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキレン基を表す。)
で示される基を表す。〕
The carbon nanotube dispersant according to claim 2, wherein the Ar is at least one kind represented by formulas (2) to (12).
[Wherein, R 1 to R 80 are independently of each other a hydrogen atom, a halogen atom, a carboxyl group, a sulfone group, an alkyl group which may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms, or 1 carbon atom. Represents an alkoxy group which may have a branched structure of 1 to 10, W 1 and W 2 are each independently a single bond, CR 81 R 82 (R 81 and R 82 are independently hydrogen An atom or an alkyl group which may have a branched structure having 1 to 10 carbon atoms (however, they may be combined to form a ring), C = O, O, S , SO, SO 2 , or NR 83 (R 83 represents a hydrogen atom or an alkyl group optionally having a branched structure having 1 to 10 carbon atoms), and X 1 and X 2 are independent of each other. An alkylene group which may have a single bond or a branched structure having 1 to 10 carbon atoms. Or the formula (13)
(Wherein R 84 to R 87 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a carboxyl group, a sulfone group, an alkyl group optionally having a branched structure having 1 to 10 carbon atoms, or 1 carbon atom) Represents an alkoxy group which may have a branched structure of 1 to 10, Y 1 and Y 2 each independently represent an alkylene group which may have a single bond or a branched structure of 1 to 10 carbon atoms. To express.)
Represents a group represented by ]
前記繰り返し単位が、式(14)で示される請求項2記載のカーボンナノチューブ分散剤。
The carbon nanotube dispersant according to claim 2, wherein the repeating unit is represented by the formula (14).
前記繰り返し単位が、式(15)で示される請求項2記載のカーボンナノチューブ分散剤。
The carbon nanotube dispersant according to claim 2, wherein the repeating unit is represented by the formula (15).
請求項2〜5のいずれか1項記載のカーボンナノチューブ分散剤と、カーボンナノチューブとを含む組成物。   The composition containing the carbon nanotube dispersing agent of any one of Claims 2-5, and a carbon nanotube. 前記カーボンナノチューブ分散剤が、前記カーボンナノチューブの表面に付着して複合体を形成している請求項6記載の組成物。   The composition according to claim 6, wherein the carbon nanotube dispersant is attached to the surface of the carbon nanotube to form a composite. さらに有機溶媒を含む請求項6または7記載の組成物。   The composition according to claim 6 or 7, further comprising an organic solvent. 前記カーボンナノチューブが、前記有機溶媒に分散している請求項8記載の組成物。   The composition according to claim 8, wherein the carbon nanotubes are dispersed in the organic solvent. 前記複合体が前記有機溶媒に分散または溶解している請求項9記載の組成物。   The composition according to claim 9, wherein the complex is dispersed or dissolved in the organic solvent. 前記カーボンナノチューブが、単層カーボンナノチューブ、2層カーボンナノチューブおよび多層カーボンナノチューブから選ばれる少なくとも1種である請求項2〜10のいずれか1項記載の組成物。   The composition according to any one of claims 2 to 10, wherein the carbon nanotube is at least one selected from single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, and multi-walled carbon nanotubes. 請求項7〜11のいずれか1項記載の組成物から得られる薄膜。   The thin film obtained from the composition of any one of Claims 7-11. 請求項1〜5のいずれか1項記載のカーボンナノチューブ分散剤と、カーボンナノチューブと、有機溶媒とを混合して混合物を調製し、この混合物を機械的処理する組成物の製造方法。   The manufacturing method of the composition which mixes the carbon nanotube dispersing agent of any one of Claims 1-5, a carbon nanotube, and an organic solvent, prepares a mixture, and mechanically processes this mixture. 前記機械的処理が超音波処理である請求項13記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 13, wherein the mechanical treatment is ultrasonic treatment. 前記カーボンナノチューブ分散剤を前記有機溶媒に溶かしてなる溶液中にカーボンナノチューブを添加して前記混合物を調製し、この混合物を超音波処理する請求項14記載の製造方法。   The method according to claim 14, wherein the mixture is prepared by adding carbon nanotubes to a solution obtained by dissolving the carbon nanotube dispersant in the organic solvent, and the mixture is subjected to ultrasonic treatment. 式(14)で示される構造単位を繰り返し単位として有する高分岐ポリマー。
A hyperbranched polymer having the structural unit represented by formula (14) as a repeating unit.
式(15)で示される構造単位を繰り返し単位として有する高分岐ポリマー。
A hyperbranched polymer having a structural unit represented by formula (15) as a repeating unit.
JP2011037917A 2011-02-24 2011-02-24 Method for producing carbon nanotube dispersion composition Expired - Fee Related JP5811547B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011037917A JP5811547B2 (en) 2011-02-24 2011-02-24 Method for producing carbon nanotube dispersion composition

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011037917A JP5811547B2 (en) 2011-02-24 2011-02-24 Method for producing carbon nanotube dispersion composition

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015026384A Division JP5854159B2 (en) 2015-02-13 2015-02-13 Hyperbranched polymer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012170936A true JP2012170936A (en) 2012-09-10
JP5811547B2 JP5811547B2 (en) 2015-11-11

Family

ID=46974342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011037917A Expired - Fee Related JP5811547B2 (en) 2011-02-24 2011-02-24 Method for producing carbon nanotube dispersion composition

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5811547B2 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006117759A (en) * 2004-10-20 2006-05-11 Teijin Ltd Method for manufacturing polyamide composite material
JP2008240222A (en) * 2007-03-26 2008-10-09 Shanghai Tanlon Fiber Co Ltd Method for producing omni-meta aromatic polysulfonamide fiber
WO2008139839A1 (en) * 2007-05-09 2008-11-20 Kyushu University, National University Corporation Carbon nanotube solubilizer
JP2008285368A (en) * 2007-05-18 2008-11-27 Teijin Ltd Dispersion of multi-walled carbon nanotube and its production method
WO2009035415A1 (en) * 2007-09-10 2009-03-19 National University Of Singapore Polymeric membranes incorporating nanotubes
WO2009128449A1 (en) * 2008-04-15 2009-10-22 国立大学法人九州大学 Carbon nanotube solubilizer consisting of aroylbiphenyl-type hyperbranch polymer
JP2010163570A (en) * 2009-01-19 2010-07-29 Nissan Chem Ind Ltd Carbon nanotube dispersing and solubilizing agent
WO2011004864A1 (en) * 2009-07-08 2011-01-13 日産化学工業株式会社 Carbon nanotube dispersant
WO2011065395A1 (en) * 2009-11-25 2011-06-03 日産化学工業株式会社 Carbon nano-tube dispersant

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006117759A (en) * 2004-10-20 2006-05-11 Teijin Ltd Method for manufacturing polyamide composite material
JP2008240222A (en) * 2007-03-26 2008-10-09 Shanghai Tanlon Fiber Co Ltd Method for producing omni-meta aromatic polysulfonamide fiber
WO2008139839A1 (en) * 2007-05-09 2008-11-20 Kyushu University, National University Corporation Carbon nanotube solubilizer
JP2008285368A (en) * 2007-05-18 2008-11-27 Teijin Ltd Dispersion of multi-walled carbon nanotube and its production method
WO2009035415A1 (en) * 2007-09-10 2009-03-19 National University Of Singapore Polymeric membranes incorporating nanotubes
WO2009128449A1 (en) * 2008-04-15 2009-10-22 国立大学法人九州大学 Carbon nanotube solubilizer consisting of aroylbiphenyl-type hyperbranch polymer
JP2010163570A (en) * 2009-01-19 2010-07-29 Nissan Chem Ind Ltd Carbon nanotube dispersing and solubilizing agent
WO2011004864A1 (en) * 2009-07-08 2011-01-13 日産化学工業株式会社 Carbon nanotube dispersant
WO2011065395A1 (en) * 2009-11-25 2011-06-03 日産化学工業株式会社 Carbon nano-tube dispersant

Also Published As

Publication number Publication date
JP5811547B2 (en) 2015-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5880044B2 (en) Carbon nanotube dispersion and solubilizer
TWI532763B (en) A triazine-containing polymer and a film-forming composition containing the polymer
TWI568771B (en) A triazine-containing polymer and a film-forming composition containing the polymer
TWI585124B (en) A film-forming composition
TWI515226B (en) Containing three nitrogen And a film-forming composition containing the same
JP6465024B2 (en) Composition for forming carbon material dispersion film
JP5598258B2 (en) Electronic device comprising a triazine ring-containing polymer-containing high refractive index film
TWI676653B (en) A composition for forming a protective film for a transparent conductive film
CN108602953B (en) Triazine ring-containing polymer and film-forming composition containing the same
JP5691408B2 (en) Triazine ring-containing polymer and film-forming composition containing the same
JP5794235B2 (en) Triazine ring-containing polymer and film-forming composition containing the same
JP5854159B2 (en) Hyperbranched polymer
JP5842959B2 (en) High refractive index material comprising triazine ring-containing polymer and composition for forming high refractive index film containing the same
JP2016033230A (en) High refractive index material comprising triazine ring-containing polymer
JP5811547B2 (en) Method for producing carbon nanotube dispersion composition
JP5902498B2 (en) Method for improving conductivity of carbon nanotube dispersed material
JP7205466B2 (en) Triazine ring-containing polymer, resin composition, cured film and solid-state imaging device
JP6052378B2 (en) Film-forming composition comprising triazine ring-containing polymer
JP5880630B2 (en) Triazine ring-containing polymer
JP6669206B2 (en) Composition for forming high refractive index film containing triazine ring-containing polymer
JP6970926B2 (en) Triazine ring-containing polymer
Haridas Characterization of conducting polypyrrole based insulating polymercomposites
JP2015227462A (en) Triazine ring-containing polymer
JP2019214733A (en) Triazine ring-containing polymer
JP2017122188A (en) Fluorescent polymer and use thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140213

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20141125

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20141216

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150213

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150825

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150907

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees