JP2016012159A - Method for manufacturing conductive laminate - Google Patents

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中村 友彦
Tomohiko Nakamura
友彦 中村
秀和 西野
Hidekazu Nishino
秀和 西野
尚代 岡本
Hisayo Okamoto
尚代 岡本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transparent conductive laminate excellent in stability of a resistance value and conductivity with transparency.SOLUTION: A method for manufacturing a conductive laminate is provided, which comprises bringing an acid into contact with a conductor having a conductive layer containing carbon nanotube on a substrate, and then laminating an adhesive layer on a surface of the conductor where the conductor layer is present. The conductive layer comprising carbon nanotube preferably contains an ionic dispersant. A method for bringing the acid into contact with the conductor is preferably carried out by one of immersion, coating, and spraying. The acid is one of nitric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, and an organic acid. The concentration of the acid is 1 to 90 wt.%. The adhesive layer is a transparent adhesive layer for optical use.

Description

本発明は導電性積層体の製造方法に関する。より詳細には、安定性に優れた導電性積層体の製造方法に関する。本発明の導電性積層体は、粘着層の貼り合わせを必要とする静電容量式タッチパネルなどの電極として用いられる。   The present invention relates to a method for producing a conductive laminate. More specifically, the present invention relates to a method for producing a conductive laminate having excellent stability. The conductive laminate of the present invention is used as an electrode such as a capacitive touch panel that requires sticking of an adhesive layer.

カーボンナノチューブは実質的にグラファイト1枚面を巻いて筒状にした形状を有したナノ物質であり、1層に巻いたものを単層カーボンナノチューブ、多層に巻いたものを多層カーボンナノチューブ、中でも特に2層に巻いたものを2層カーボンナノチューブという。カーボンナノチューブは、それ自体が優れた真性の導電性を有し、導電性材料として使用されることが期待されている。   A carbon nanotube is a nanomaterial having a cylindrical shape formed by winding a single sheet of graphite. A single-walled carbon nanotube is a single-walled carbon nanotube, a multi-walled carbon nanotube is a multi-walled carbon nanotube, What is wound in two layers is called a double-walled carbon nanotube. Carbon nanotubes themselves have excellent intrinsic conductivity and are expected to be used as conductive materials.

カーボンナノチューブの導電性を利用した用途として、例えば、クリーンルーム用部材や、ディスプレイ用部材、自動車用部材などがあり、制電、導電、電波吸収、電磁波遮蔽、近赤外カット性付与に用いられる。カーボンナノチューブはアスペクト比が高く少量で導電パスを形成できるため、従来のカーボンブラック等の導電性微粒子と比べ光透過性、耐脱落性に優れた導電性材料となりうる。例えば、カーボンナノチューブを用いて光学用透明導電性薄膜として用いることが知られている。   Applications using the conductivity of carbon nanotubes include, for example, clean room members, display members, automobile members, and the like, which are used for antistatic, conductive, radio wave absorption, electromagnetic wave shielding, and imparting near-infrared cut properties. Since the carbon nanotube has a high aspect ratio and can form a conductive path with a small amount, the carbon nanotube can be a conductive material excellent in light transmittance and drop-off resistance as compared with conventional conductive fine particles such as carbon black. For example, it is known to use a carbon nanotube as a transparent conductive thin film for optics.

光学用透明導電性薄膜は、例えばタッチパネルの透明電極部材として用いられる。タッチパネル内部では、透明電極と補強板となるプラスチックの固定や、透明電極同士の固定に両面粘着シートが用いられており、透明導電性薄膜をタッチパネルとして利用するには粘着層の貼り合わせが必要である(特許文献1)。   The optical transparent conductive thin film is used as a transparent electrode member of a touch panel, for example. Inside the touch panel, a double-sided adhesive sheet is used to fix the transparent electrode and the plastic that serves as the reinforcing plate, and between the transparent electrodes. To use the transparent conductive thin film as a touch panel, it is necessary to attach an adhesive layer. Yes (Patent Document 1).

一方、カーボンナノチューブを導電性材料として利用するためには高い導電性が必要となる。カーボンナノチューブは合成時に金属性を有するものと半導体性を有するものとの混合物として得られる。高い導電性を得るには、金属性と半導体性の混合物として得られるカーボンナノチューブを分離する必要があるが、分離技術には技術的困難が多く現状では実現していない。より簡便には、半導体性カーボンナノチューブを金属性カーボンナノチューブに変化させることができれば、容易に導電性材料として利用することできる。そこで、カーボンナノチューブを化学的あるいは電気化学的にドーピングすることによって半導電性を有するカーボンナノチューブを金属性のカーボンナノチューブに変化させ、導電性を高める、ドーピング技術が注目されている(特許文献2)。   On the other hand, high conductivity is required to use carbon nanotubes as a conductive material. Carbon nanotubes are obtained as a mixture of those having metallic properties and those having semiconducting properties during synthesis. In order to obtain high conductivity, it is necessary to separate carbon nanotubes obtained as a mixture of metallic and semiconducting properties, but there are many technical difficulties in the separation technique, and it has not been realized at present. More simply, if a semiconducting carbon nanotube can be changed to a metallic carbon nanotube, it can be easily used as a conductive material. Therefore, a doping technique that raises conductivity by changing carbon nanotubes having semiconductivity into metallic carbon nanotubes by chemically or electrochemically doping carbon nanotubes has attracted attention (Patent Document 2). .

特開2010−115818号公報JP 2010-115818 A 特開2012−214300号公報JP 2012-214300 A

特許文献1には、カーボンナノチューブを含む透明導電膜と粘着層を貼り合わせる記載はあるものの、透明導電膜の表面抵抗値は10Ω/□以下と大きく、透明電極部材として利用するには問題がある。また、抵抗値の安定性に関する記載は無く、粘着層の貼り合わせることで、抵抗値の安定性が低下していると考えられる。 Although there is a description in Patent Document 1 that a transparent conductive film containing carbon nanotubes and an adhesive layer are bonded together, the surface resistance value of the transparent conductive film is as large as 10 9 Ω / □ or less, which is a problem for use as a transparent electrode member. There is. Moreover, there is no description regarding the stability of the resistance value, and it is considered that the stability of the resistance value is lowered by bonding the adhesive layer.

特許文献2には、カーボンナノチューブを含む透明導電膜を硝酸で処理する記載はあるものの、粘着層を貼り合わせる記載がなく、得られた透明導電膜をタッチパネル用途などに応用することができない。また、硝酸をカーボンナノチューブ薄膜の導電性向上に用いており、安定性については考慮していない。   Although Patent Document 2 has a description of treating a transparent conductive film containing carbon nanotubes with nitric acid, there is no description of attaching an adhesive layer, and the obtained transparent conductive film cannot be applied to touch panel applications. Nitric acid is used to improve the conductivity of the carbon nanotube thin film, and stability is not taken into consideration.

本発明は、上記問題、状況を鑑みてなされたものであり、その解決課題は、タッチパネルなどの透明電極部材として利用可能である、基材上にカーボンナノチューブを含む導電層を有する導電体を含む、安定な高導電性積層体の製造方法を提供することである。   This invention is made | formed in view of the said problem and the situation, The solution subject includes the conductor which has a conductive layer containing a carbon nanotube on a base material which can be utilized as transparent electrode members, such as a touch panel. An object of the present invention is to provide a method for producing a stable highly conductive laminate.

本発明者らは、鋭意検討を行った結果、カーボンナノチューブを含む導電層を有する導電体に、酸を接触させた後、粘着層を貼り合わせることにより、抵抗値が安定で、表面抵抗値10Ω/□以下の高導電性積層体を製造できることを見出し、本発明に至ったものである。 As a result of intensive studies, the inventors of the present invention have a stable resistance value and a surface resistance value of 10 by contacting an acid with a conductor having a conductive layer containing carbon nanotubes, and then bonding an adhesive layer. It has been found that a highly conductive laminate of 3 Ω / □ or less can be produced, and has led to the present invention.

すなわち本発明は、下記を特徴とする。
<1>基材上にカーボンナノチューブを含む導電層を有する導電体に、酸を接触させた後、導電体の導電層を有する面に粘着層を貼り合わせる、導電性積層体の製造方法。
<2>前記カーボンナノチューブを含む導電層にイオン性分散剤を含む<1>記載の導電性積層体の製造方法。
<3>前記酸の接触方法が浸漬、塗布、噴霧のいずれかである<1>または<2>のいずれかに記載の導電性積層体の製造方法。
<4>前記酸が硝酸、塩酸、硫酸、燐酸、有機酸のいずれかである<1>〜<3>のいずれかに記載の導電性積層体の製造方法。
<5>前記酸の濃度が、1〜90重量%である<1>〜<4>のいずれかに記載の導電性積層体の製造方法。
<6>前記粘着層が、光学用透明粘着層である<1>〜<5>のいずれかに記載の導電性積層体の製造方法。
That is, the present invention is characterized by the following.
<1> A method for producing a conductive laminate, in which an acid is brought into contact with a conductor having a conductive layer containing carbon nanotubes on a substrate, and then an adhesive layer is bonded to the surface of the conductor having the conductive layer.
<2> The method for producing a conductive laminate according to <1>, wherein the conductive layer including the carbon nanotube includes an ionic dispersant.
<3> The method for producing a conductive laminate according to any one of <1> or <2>, wherein the acid contacting method is any one of dipping, coating, and spraying.
<4> The method for producing a conductive laminate according to any one of <1> to <3>, wherein the acid is any one of nitric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, and an organic acid.
<5> The method for producing a conductive laminate according to any one of <1> to <4>, wherein the acid concentration is 1 to 90% by weight.
<6> The method for producing a conductive laminate according to any one of <1> to <5>, wherein the adhesive layer is an optical transparent adhesive layer.

本発明によれば、基材上にカーボンナノチューブを含む導電層を有する導電体を酸と接触させた後、粘着層を貼り合わせることにより、抵抗値の安定性に優れ、かつ透明導電性に優れた導電性積層体を得ることができる。   According to the present invention, a conductive material having a conductive layer containing carbon nanotubes on a base material is brought into contact with an acid, and then an adhesive layer is bonded, whereby the resistance value is excellent in stability and excellent in transparent conductivity. A conductive laminate can be obtained.

以下に、本発明について、望ましい実施の形態とともに、詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail together with preferred embodiments.

本発明の導電性積層体の製造方法では、基材上にカーボンナノチューブを含む導電層を有する導電体を、酸に接触させた後に、導電体の導電層を有する面に粘着層を貼り合わせる。このような工程を経て導電性積層体の製造を行うことにより、何れかの処理を行わなかった場合と比較して抵抗値の安定性に優れた導電性積層体を得ることができる。導電性積層体の安定性を向上させる効果は、かかる製造方法を採用することにより、硝酸ドープ効果が時間経過によって失われていくことを粘着層貼り合わせによって抑制する効果と、環境中の水分を吸収することで抵抗値が上昇することを硝酸ドープが抑制する効果の組み合わせによって達成可能になったものと考えられる。   In the method for producing a conductive laminate of the present invention, a conductor having a conductive layer containing carbon nanotubes on a substrate is brought into contact with an acid, and then an adhesive layer is bonded to the surface of the conductor having the conductive layer. By producing a conductive laminate through such steps, a conductive laminate excellent in resistance value stability can be obtained as compared with the case where any treatment is not performed. The effect of improving the stability of the conductive laminate is that by adopting such a manufacturing method, the effect of suppressing the loss of the nitric acid doping effect over time by sticking the adhesive layer and the moisture in the environment are reduced. It is considered that the increase in the resistance value due to absorption can be achieved by a combination of the effects of suppressing the nitric acid dope.

[カーボンナノチューブ]
本発明では導電性材料としてカーボンナノチューブを用いる。カーボンナノチューブはグラファイトの1枚面を巻いて筒状にした形状を有しており、1層に巻いたものを単層カーボンナノチューブ、2層に巻いたものを2層カーボンナノチューブ、3層以上に巻いたものを多層カーボンナノチューブという。
[carbon nanotube]
In the present invention, carbon nanotubes are used as the conductive material. A carbon nanotube has a shape in which one surface of graphite is wound into a cylindrical shape, and a single-walled carbon nanotube is formed by winding one layer, a double-walled carbon nanotube is formed by winding two layers, and three or more layers are formed. The rolled material is called multi-walled carbon nanotube.

カーボンナノチューブ分散液およびそれによって得られる導電体には、求められる用途特性に応じて、単層、2層、多層のいずれのカーボンナノチューブも用いることができる。単層〜2層と層数の少ないカーボンナノチューブを用いれば導電性がより高く、光透過性も高い導電体を得ることができ、2層以上のカーボンナノチューブを用いれば光学特性において、光波長依存性の少ない導電体を得ることができる。光透過性の高い導電体を得るには、好ましくは、層数が単層から2層であるカーボンナノチューブが100本中50本以上含まれることが好ましく、特に2層カーボンナノチューブがカーボンナノチューブ100本中50本以上であると導電性ならびに分散性が極めて高く好ましい。3層以上の多層カーボンナノチューブは一般に結晶化度が低く導電性が低いうえ、直径が太く導電層中のカーボンナノチューブ単位量あたりの接点数が小さくなり透明導電性が低くなる。   As the carbon nanotube dispersion liquid and the conductor obtained thereby, any of single-walled, double-walled, and multi-walled carbon nanotubes can be used depending on required application characteristics. A single-layer to double-layer carbon nanotube with a small number of layers can be used to obtain a conductor with higher electrical conductivity and higher light transmittance. When two or more layers of carbon nanotubes are used, optical properties depend on the optical wavelength. It is possible to obtain a conductor with less property. In order to obtain a highly light-transmitting conductor, it is preferable that 50 or more of 100 carbon nanotubes having a single-layer to two-layer structure are included, and in particular, the double-walled carbon nanotube includes 100 carbon nanotubes. It is preferable that the number is 50 or more because the conductivity and dispersibility are extremely high. Multi-walled carbon nanotubes of three or more layers generally have low crystallinity and low conductivity, and have a large diameter and a small number of contacts per unit amount of carbon nanotubes in the conductive layer, resulting in low transparent conductivity.

カーボンナノチューブの層数は、例えば以下のようにサンプルを作成し測定できる。カーボンナノチューブが液などの媒体中に分散した組成物である場合、溶媒が水系の場合は組成物を水で見えやすい濃度に適宜希釈しコロジオン膜上に数μL滴下し風乾させた後、直接透過型電子顕微鏡でコロジオン膜上のカーボンナノチューブを調べる。溶媒が非水系の場合は、一度乾燥により溶媒を除去した後、再度水中で分散させてから適宜希釈してコロジオン膜上に数μL滴下し風乾させた後、透過型電子顕微鏡で観察する。導電体中のカーボンナノチューブの層数は、塗布前の組成物を同様にして観察することができる。導電体からカーボンナノチューブを採取する際は、エポキシ樹脂で包埋した後、ミクロトームなどを用いて0.1μm以下に薄く切断した切片を観察することによって、導電体を透過型電子顕微鏡で調べることができる。また、溶媒でカーボンナノチューブを抽出し、組成物の場合と同様にして高分解能透過型電子顕微鏡で観察することによって調べることもできる。コロジオン膜上に滴下する液のカーボンナノチューブ濃度は、カーボンナノチューブを一本一本観察できる濃度であればよいが、例えば0.001重量%である。   The number of carbon nanotube layers can be measured, for example, by preparing a sample as follows. When the composition is a composition in which carbon nanotubes are dispersed in a medium such as a liquid, when the solvent is aqueous, the composition is appropriately diluted with water to a concentration that can be easily seen, dropped on the collodion film by several μL, air-dried, and then directly transmitted. The carbon nanotubes on the collodion film are examined with a scanning electron microscope. When the solvent is non-aqueous, the solvent is once removed by drying, then dispersed again in water, diluted as appropriate, dropped several μL onto the collodion film, air-dried, and observed with a transmission electron microscope. The number of carbon nanotube layers in the conductor can be observed in the same manner as the composition before coating. When collecting carbon nanotubes from a conductor, the conductor can be examined with a transmission electron microscope by observing a section that has been embedded in an epoxy resin and then cut into a thickness of 0.1 μm or less using a microtome or the like. it can. Alternatively, the carbon nanotubes can be extracted with a solvent and examined by observation with a high-resolution transmission electron microscope in the same manner as in the case of the composition. The concentration of carbon nanotubes in the liquid dropped on the collodion film may be a concentration at which the carbon nanotubes can be observed one by one, and is, for example, 0.001% by weight.

上記カーボンナノチューブの層数の測定は、例えば、次のようにして行う。透過型電子顕微鏡を用いて25万倍で観察し、75nm四方の視野の中で、視野面積の10%以上がカーボンナノチューブである視野中から任意に抽出した100本のカーボンナノチューブについて層数を測定する。一つの視野中で100本の測定ができない場合は、100本になるまで複数の視野から測定する。このとき、カーボンナノチューブ1本とは、視野中で一部カーボンナノチューブが見えていれば1本と計上し、必ずしも両端が見えている必要はない。また視野中で2本と認識されても視野外でつながって1本となっていることもあり得るが、その場合は2本と計上する。   The number of carbon nanotube layers is measured, for example, as follows. Observe at 250,000 times using a transmission electron microscope, and measure the number of layers of 100 carbon nanotubes arbitrarily extracted from the field of view where 10% or more of the field area is carbon nanotubes in a 75 nm square field of view. To do. When 100 lines cannot be measured in one field of view, measurement is performed from a plurality of fields until 100 lines are obtained. At this time, one carbon nanotube is counted as one if some carbon nanotubes are visible in the field of view, and both ends are not necessarily visible. In addition, even if it is recognized as two in the field of view, it may be connected outside the field of view and become one, but in that case, it is counted as two.

カーボンナノチューブの直径は、特に限定はないが,上記好ましい範囲の層数のカーボンナノチューブの外径の平均値は1nm〜10nmであり、特に1〜3nmの範囲内であるものが好ましく用いられる。この外径の平均値は、上記透過型電子顕微鏡を用いて25万倍で観察し、75nm四方の視野の中で、視野面積の10%以上がカーボンナノチューブである視野中から任意に抽出した100本のカーボンナノチューブについて層数を測定するのと同様の方法でサンプルを観察し、カーボンナノチューブの外径を測定したときの算術平均値である。   The diameter of the carbon nanotubes is not particularly limited, but the average value of the outer diameters of the carbon nanotubes having the number of layers in the above preferred range is 1 nm to 10 nm, and those within the range of 1 to 3 nm are preferably used. The average value of the outer diameter was observed at 250,000 times using the transmission electron microscope, and was arbitrarily extracted from a field of view in which 10% or more of the field area was carbon nanotubes in a 75 nm square field of view 100 It is an arithmetic mean value when the sample is observed by the same method as measuring the number of layers of the carbon nanotubes and the outer diameter of the carbon nanotubes is measured.

カーボンナノチューブは表面や末端が官能基やアルキル基で修飾されていてもよく、また硝酸やアルカリ金属、ハロゲンでドーピングされていてもよい。例えば酸中で加熱することにより、カルボキシル基、水酸基で官能基化させてもよい。ドーピングすることによりカーボンナノチューブの導電性が向上し好ましい。   The carbon nanotubes may be modified at the surface or at the ends with functional groups or alkyl groups, or may be doped with nitric acid, alkali metals, or halogens. For example, it may be functionalized with a carboxyl group or a hydroxyl group by heating in an acid. Doping is preferable because the conductivity of the carbon nanotube is improved.

カーボンナノチューブの長さは特に限定はないが、短すぎると効率的に導電性パスを形成できないため0.5μm以上であることが好ましく、より好ましくは1μm以上である。上限は長すぎると分散性が低下する傾向にあるため10μm以下であることが好ましい。   The length of the carbon nanotube is not particularly limited, but is preferably 0.5 μm or more, more preferably 1 μm or more because a conductive path cannot be efficiently formed if it is too short. If the upper limit is too long, the dispersibility tends to decrease, so it is preferably 10 μm or less.

カーボンナノチューブの長さは、後述するように電界放射走査型電子顕微鏡を用いて調べることができる。組成物の場合には、マイカ基板上に数μL滴下し風乾させた後、電界放射走査型電子顕微鏡で調べることができる。必要により、溶媒やイオンスパッタリングを用いて、あるいは350℃、30分大気雰囲気下で焼成してカーボンナノチューブを露出してから観察することができる。   The length of the carbon nanotube can be examined using a field emission scanning electron microscope as will be described later. In the case of the composition, several μL is dropped on a mica substrate and air-dried, and then examined with a field emission scanning electron microscope. If necessary, it can be observed after exposing the carbon nanotubes by using a solvent, ion sputtering, or firing at 350 ° C. for 30 minutes in an air atmosphere.

導電体中のカーボンナノチューブの長さは、塗布前の組成物を上記の組成物の場合と同様にして観察することができる。滴下するカーボンナノチューブ濃度はカーボンナノチューブが一本一本観察できる濃度が好ましく適宜希釈すれば良いが、例えば0.01重量%である。   The length of the carbon nanotubes in the conductor can be observed in the same manner as in the case of the above composition in the composition before coating. The concentration of the carbon nanotubes to be dropped is preferably a concentration at which the carbon nanotubes can be observed one by one, and may be appropriately diluted. For example, it is 0.01% by weight.

導電体からカーボンナノチューブを採取する際は、導電体から溶媒を用いてカーボンナノチューブを抽出してから組成物と同様の方法で観察することができる。   When collecting carbon nanotubes from a conductor, the carbon nanotubes can be extracted from the conductor using a solvent and then observed by the same method as that for the composition.

カーボンナノチューブの長さについては、上記方法で試料を作成し電界放射走査型電子顕微鏡で観察し、15μm四方の視野の中で10本以上のカーボンナノチューブが含まれるところで写真を撮り、各カーボンナノチューブの長さを測定する。視野中から任意に抽出した100本のカーボンナノチューブの長さを長さ方向に沿って測定する。一つの視野中で100本の測定ができない場合は、100本になるまで複数の視野から測定する。合計100本のカーボンナノチューブについて長さを測定することによって100本中に含まれるカーボンナノチューブの長さとその本数を確認することができる。本発明においては、長さが0.5μm以下の範囲にあるカーボンナノチューブが100本中30本以下であれば、接点抵抗を低減でき、光透過率を向上することができ好ましく、さらに1μm以下の範囲にあるカーボンナノチューブが100本中30本以下であるとより好ましい。さらに、本発明においては、長さが10μm以上の範囲にあるカーボンナノチューブが100本中30本以下であると分散性が向上でき好ましい。カーボンナノチューブの長さが長く、視野内で全体の長さが見えていない場合は、視野内のカーボンナノチューブの長さを測定し、10μm以内であれば測定値の長さと見なし、10μmより大きければ10μm超の長さと見なして0.5〜10μmの範囲にあるカーボンナノチューブの本数を数えることとする。   Regarding the length of the carbon nanotube, a sample was prepared by the above method and observed with a field emission scanning electron microscope, and a photo was taken where 10 or more carbon nanotubes were included in a 15 μm square field of view. Measure the length. The length of 100 carbon nanotubes arbitrarily extracted from the visual field is measured along the length direction. When 100 lines cannot be measured in one field of view, measurement is performed from a plurality of fields until 100 lines are obtained. By measuring the length of a total of 100 carbon nanotubes, the length and number of carbon nanotubes contained in the 100 can be confirmed. In the present invention, if the number of carbon nanotubes in the range of 0.5 μm or less is 30 or less, the contact resistance can be reduced and the light transmittance can be improved, and the carbon nanotube is preferably 1 μm or less. The number of carbon nanotubes in the range is more preferably 30 or less out of 100. Furthermore, in the present invention, it is preferable that the number of carbon nanotubes in the range of 10 μm or more is 30 or less out of 100 because dispersibility can be improved. When the length of the carbon nanotube is long and the entire length is not visible in the field of view, the length of the carbon nanotube in the field of view is measured. If the length is within 10 μm, it is regarded as the length of the measured value. The number of carbon nanotubes in the range of 0.5 to 10 μm is counted assuming that the length exceeds 10 μm.

また、透明導電性に優れた導電体を得るには、結晶化度の高い高品質のカーボンナノチューブを用いることが好ましい。結晶化度の高いカーボンナノチューブは、それ自体電気伝導性に優れる。しかし、このような高品質のカーボンナノチューブは、結晶化度の低いカーボンナノチューブと比べより強固にバンドルや凝集体を形成しているため、一本一本を解し安定に高分散させるのは非常に困難である。そのため、結晶化度の高いカーボンナノチューブを用いて、より導電性の高い導電体を得るには、カーボンナノチューブの分散技術が非常に重要である。   Moreover, in order to obtain a conductor excellent in transparent conductivity, it is preferable to use high-quality carbon nanotubes with high crystallinity. A carbon nanotube with a high degree of crystallinity itself is excellent in electrical conductivity. However, such high-quality carbon nanotubes form bundles and aggregates more firmly than carbon nanotubes with low crystallinity, so it is very difficult to disperse them one by one and stably disperse them. It is difficult to. Therefore, in order to obtain a highly conductive conductor using carbon nanotubes having a high degree of crystallinity, a carbon nanotube dispersion technique is very important.

本発明で用いるカーボンナノチューブは、特に限定されないが、直線性があり結晶化度が高いカーボンナノチューブであることが導電性が高く好ましい。直線性のよいカーボンナノチューブとは、欠陥が少なくカーボンナノチューブ結晶化度が高いカーボンナノチューブである。カーボンナノチューブの結晶化度は、ラマン分光分析法により評価が可能である。ラマン分光分析法で使用するレーザー波長は種々あるが、ここでは532nm、633nmを利用する。ラマンスペクトルにおいて1590cm−1付近に見られるラマンシフトは、グラファイト由来のGバンドと呼ばれ、1350cm−1付近に見られるラマンシフトはアモルファスカーボンやグラファイトの欠陥に由来のDバンドと呼ばれる。すなわち、GバンドとDバンドのピーク高さの比であるG/D比が高いカーボンナノチューブほど、直線性、かつ結晶化度が高く、高品質である。 The carbon nanotube used in the present invention is not particularly limited, but a carbon nanotube having linearity and high crystallinity is preferable because of high conductivity. Carbon nanotubes with good linearity are carbon nanotubes with few defects and high carbon nanotube crystallinity. The crystallinity of the carbon nanotube can be evaluated by Raman spectroscopy. Although there are various laser wavelengths used in the Raman spectroscopic analysis method, 532 nm and 633 nm are used here. The Raman shift observed in the vicinity of 1590 cm −1 in the Raman spectrum is called a graphite-derived G band, and the Raman shift observed in the vicinity of 1350 cm −1 is called a D band derived from defects in amorphous carbon or graphite. That is, a carbon nanotube having a higher G / D ratio, which is the ratio of the peak height of the G band and the D band, has higher linearity and higher crystallinity and higher quality.

本発明で用いるカーボンナノチューブにおいて、ラマンG/D比を評価するときは波長633nmを用いる。G/D比は高いほど良いが、30以上であれば高品質カーボンナノチューブと言うことができる。好ましくは40以上、さらに好ましくは50以上である。上限は特にないが、通常200以下である。またカーボンナノチューブのような固体のラマン分光分析法はサンプリングによってばらつくことがある。そこで少なくとも3カ所、別の場所をラマン分光分析し、その相加平均をとるものとする。   In the carbon nanotube used in the present invention, a wavelength of 633 nm is used when evaluating the Raman G / D ratio. The higher the G / D ratio, the better. However, if it is 30 or more, it can be said to be a high-quality carbon nanotube. Preferably it is 40 or more, More preferably, it is 50 or more. There is no particular upper limit, but it is usually 200 or less. In addition, solid Raman spectroscopy such as carbon nanotubes may vary depending on sampling. Therefore, at least three places and another place are subjected to Raman spectroscopic analysis, and an arithmetic average thereof is taken.

本発明で用いるカーボンナノチューブは、例えば以下のように製造される。
マグネシアに鉄を担持した粉末状の触媒を、縦型反応器中、反応器の水平断面方向全面に存在させ、該反応器内にメタンを鉛直方向に流通させ、メタンと上記触媒を500〜1200℃で接触させ、カーボンナノチューブを製造した後、カーボンナノチューブを酸化処理することにより得られる。すなわち上記カーボンナノチューブの合成法により、単層〜2層のカーボンナノチューブを含有するカーボンナノチューブを得ることができる。
The carbon nanotube used in the present invention is produced, for example, as follows.
A powdery catalyst in which iron is supported on magnesia is made to exist in the entire horizontal cross-sectional direction of the reactor in a vertical reactor, and methane is circulated in the vertical direction in the reactor, and methane and the above catalyst are mixed in 500 to 1200. It is obtained by oxidizing the carbon nanotubes after contacting them at 0 ° C. to produce the carbon nanotubes. That is, carbon nanotubes containing single- to double-walled carbon nanotubes can be obtained by the carbon nanotube synthesis method.

カーボンナノチューブの酸化処理として硝酸や混酸、過酸化水素で処理することが挙げられる。カーボンナノチューブを過酸化水素で処理するとは、上記カーボンナノチューブを例えば市販の34.5%過酸化水素水中に0.01重量%〜10重量%になるように混合し、0〜100℃の温度にて0.5〜48時間反応させることを意味する。またカーボンナノチューブを混酸で処理するとは、上記カーボンナノチューブを例えば濃硫酸/濃硝酸(3/1)混合溶液中に0.01重量%〜10重量%になるように混合し、0〜100℃の温度にて0.5〜48時間反応させることを意味する。混酸の混合比としては生成したカーボンナノチューブ中の単層カーボンナノチューブの量に応じて濃硫酸/濃硝酸の比を1/10〜10/1とすることも可能である。カーボンナノチューブを硝酸で処理するとは、上記カーボンナノチューブを例えば市販の硝酸40〜80重量%中に0.01重量%〜10重量%になるように混合し、60〜150℃の温度にて0.5〜48時間反応させることを意味する。   Examples of the oxidation treatment of carbon nanotubes include treatment with nitric acid, mixed acid, and hydrogen peroxide. The treatment of carbon nanotubes with hydrogen peroxide means that the carbon nanotubes are mixed in, for example, commercially available 34.5% hydrogen peroxide water so as to be 0.01 wt% to 10 wt%, and the temperature is set to 0 to 100 ° C. For 0.5 to 48 hours. The treatment of carbon nanotubes with a mixed acid means that the carbon nanotubes are mixed in, for example, a concentrated sulfuric acid / concentrated nitric acid (3/1) mixed solution so as to be 0.01% by weight to 10% by weight. It means to react at temperature for 0.5 to 48 hours. As the mixing ratio of the mixed acid, the ratio of concentrated sulfuric acid / concentrated nitric acid can be set to 1/10 to 10/1 according to the amount of single-walled carbon nanotubes in the generated carbon nanotubes. The treatment of carbon nanotubes with nitric acid means that the carbon nanotubes are mixed in, for example, commercially available nitric acid 40 to 80% by weight so as to be 0.01% by weight to 10% by weight, and the temperature is 60.degree. It means reacting for 5 to 48 hours.

また、カーボンナノチューブの酸化処理は、例えば焼成処理する方法により行われる。焼成処理の温度は本発明で用いるカーボンナノチューブが得られる限り、特に限定されないが、通常、300〜1000℃の範囲で選択される。酸化温度は雰囲気ガスに影響されるため、酸素濃度が高い場合には比較的低温で、酸素濃度が低い場合には比較的高温で焼成処理することが好ましい。カーボンナノチューブの焼成処理としては、例えば大気下、カーボンナノチューブの燃焼ピーク温度±50℃の範囲内で焼成処理をする方法が挙げられるが、酸素濃度が大気よりも高い場合はこれよりも低目の温度範囲、低い場合には高めの温度範囲が選択されるのが通常である。特に大気下で焼成処理を行う場合は燃焼ピーク温度±15℃の範囲で行うことが好ましい。   Further, the oxidation treatment of the carbon nanotube is performed by a method of firing, for example. The temperature of the calcination treatment is not particularly limited as long as the carbon nanotube used in the present invention is obtained, but is usually selected in the range of 300 to 1000 ° C. Since the oxidation temperature is affected by the atmospheric gas, it is preferable to perform the baking treatment at a relatively low temperature when the oxygen concentration is high and at a relatively high temperature when the oxygen concentration is low. Examples of the calcination treatment of the carbon nanotubes include a method of calcination in the range of the combustion peak temperature of carbon nanotubes ± 50 ° C. in the atmosphere. If the oxygen concentration is higher than the atmosphere, the calcination treatment is lower than this. Usually, the temperature range is selected, and if it is low, the higher temperature range is selected. In particular, when the firing treatment is performed in the atmosphere, it is preferably performed within the range of the combustion peak temperature ± 15 ° C.

このような酸化処理を行うことで、生成物中のアモルファスカーボンなどの不純物および耐熱性の低い単層CNTを選択的に除去することが可能となり、単層から2層、特に2層カーボンナノチューブの純度を向上することができる。それと同時にカーボンナノチューブの表面が官能基化されることにより、分散媒および添加剤との親和性が向上するため分散性が向上する。これらの酸化処理のなかでも、硝酸を用いて処理することが特に好ましい。   By performing such an oxidation treatment, it becomes possible to selectively remove impurities such as amorphous carbon and single-walled CNTs having low heat resistance in the product. Purity can be improved. At the same time, since the surface of the carbon nanotube is functionalized, the affinity with the dispersion medium and additives is improved, so that the dispersibility is improved. Among these oxidation treatments, treatment with nitric acid is particularly preferable.

これら酸化処理はカーボンナノチューブ合成直後に行っても良いし、別の精製処理後に行っても良い。例えば触媒として鉄/マグネシアを用いる場合、先に塩酸等の酸により触媒除去のための精製処理を行った後に酸化処理してもよいし、酸化処理を行った後にさらに触媒除去のための精製処理を行っても良い。   These oxidation treatments may be performed immediately after the synthesis of the carbon nanotubes or after another purification treatment. For example, when iron / magnesia is used as the catalyst, the oxidation treatment may be performed after the purification treatment for removing the catalyst with an acid such as hydrochloric acid, or the oxidation treatment may be performed after the oxidation treatment. May be performed.

[カーボンナノチューブの分散]
本発明において、カーボンナノチューブを含む導電層は、カーボンナノチューブ分散液を塗布して形成することができる。カーボンナノチューブ分散液を得るには、カーボンナノチューブを溶媒とともに、混合分散機や超音波照射装置によって分散処理を行うことが一般的であり、さらに分散剤を添加することが望ましい。
[Dispersion of carbon nanotubes]
In the present invention, the conductive layer containing carbon nanotubes can be formed by applying a carbon nanotube dispersion. In order to obtain a carbon nanotube dispersion, it is common to perform a dispersion treatment with a carbon nanotube together with a solvent using a mixing and dispersing machine or an ultrasonic irradiation device, and it is desirable to add a dispersant.

本発明で用いられる分散剤として、いわゆるポリマー系分散剤の使用が好ましい。このとき分子量が小さすぎると、分散剤とカーボンナノチューブの相互作用が弱まるためにカーボンナノチューブのバンドルを十分に解すことができない。一方、分子量が大きすぎると、ポリマー鎖のカーボンナノチューブへの絡みつきが強くなりすぎることで過剰な分散剤の除去工程において分散剤が除去しきれず、導電性悪化の原因となってしまう。分散剤として使用するポリマーの重量平均分子量の範囲は1万以上40万以下であり、特に1万以上25万以下であることが好ましく、さらに好ましくは、1万を超え6万以下である。前記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法を用い、ポリエチレングリコールによる校正曲線と対比させることにより算出された分子量を指す。   As the dispersant used in the present invention, a so-called polymer-based dispersant is preferably used. At this time, if the molecular weight is too small, the interaction between the dispersant and the carbon nanotube is weakened, so that the bundle of carbon nanotubes cannot be sufficiently solved. On the other hand, if the molecular weight is too large, the entanglement of the polymer chain with the carbon nanotubes becomes too strong, so that the dispersant cannot be completely removed in the process of removing the excessive dispersant, resulting in deterioration of conductivity. The range of the weight average molecular weight of the polymer used as the dispersant is from 10,000 to 400,000, particularly preferably from 10,000 to 250,000, and more preferably from 10,000 to 60,000. The said weight average molecular weight points out the molecular weight computed by making contrast with the calibration curve by polyethyleneglycol using the gel permeation chromatography method.

カーボンナノチューブ分散液に含まれるカーボンナノチューブのバンドルを十分に解すためには、カーボンナノチューブに対して過剰な量の分散剤を必要とする。この過剰な分散剤は分散液を塗布して導電層を形成したときには導電層界面で膜状に析出してしまうため、本発明のカーボンナノチューブ分散液を用いて導電体を製造する場合は、過剰な分散剤を除去する工程を有することが好ましい。しかし、分散剤が除去しきれないほど過剰である場合には過剰な分散剤による導電阻害が大きすぎ、形成されるカーボンナノチューブ導電層の表面抵抗値は悪くなってしまう。一方、分散液に含まれる分散剤量が少ない場合にはカーボンナノチューブのバンドルを完全に解すことはできない。   In order to sufficiently unravel the carbon nanotube bundles contained in the carbon nanotube dispersion liquid, an excessive amount of dispersant is required with respect to the carbon nanotubes. This excess dispersant is deposited in the form of a film at the interface of the conductive layer when the dispersion is applied to form a conductive layer. Therefore, when a conductor is produced using the carbon nanotube dispersion of the present invention, an excess is required. It is preferable to have a step of removing a dispersant. However, when the dispersant is too large to be removed, the conductivity inhibition by the excessive dispersant is too great, and the surface resistance value of the formed carbon nanotube conductive layer is deteriorated. On the other hand, when the amount of the dispersant contained in the dispersion is small, the bundle of carbon nanotubes cannot be completely solved.

すなわち、本発明のカーボンナノチューブ分散液に含まれる分散剤の量はカーボンナノチューブに吸着される以上に過剰であり、かつ導電性を阻害しない量であることが好ましく、具体的にはカーボンナノチューブ100重量部に対して分散剤が100重量部以上2000重量部以下であることが好ましく、さらに200重量部以上1000重量部以下であることが好ましい。   That is, the amount of the dispersant contained in the carbon nanotube dispersion liquid of the present invention is preferably an amount that is excessive beyond that adsorbed on the carbon nanotubes and does not inhibit the conductivity. The dispersant is preferably 100 parts by weight or more and 2000 parts by weight or less, more preferably 200 parts by weight or more and 1000 parts by weight or less based on parts by weight.

分散剤の種類としては、カーボンナノチューブが分散できれば限定はなく、合成高分子、天然高分子などから選択できる。高分子の種類としては、カーボンナノチューブが分散できれば限定はなく、分散性の良い合成高分子、天然高分子などから選択することが好ましい。合成高分子は、例えば、ポリエーテルジオール、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオール、ポリビニルアルコール、部分けん化ポリビニルアルコール、アセトアセチル基変性ポリビニルアルコール、アセタール基変性ポリビニルアルコール、ブチラール基変性ポリビニルアルコール、シラノール基変性ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−ビニルアルコール−酢酸ビニル共重合樹脂、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ系樹脂、フェノキシ樹脂、変性フェノキシ系樹脂、フェノキシエーテル樹脂、フェノキシエステル樹脂、フッ素系樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドンおよびその誘導体から選択できる。天然高分子は、例えば、多糖類であるデンプン、プルラン、デキストラン、デキストリン、グアーガム、キサンタンガム、アミロース、アミロペクチン、アルギン酸、アラビアガム、カラギーナン、コンドロイチン硫酸、ヒアルロン酸、カードラン、キチン、キトサン、セルロースおよびその誘導体から選択できる。誘導体とはエステルやエーテル、塩などの従来公知の化合物を意味する。中でも特に多糖類を用いることが分散性向上の点から好ましい。これらは、1種または2種以上を混合して用いることができる。また、カーボンナノチューブ分散性、導電性に優れることから、イオン性高分子が好ましく用いられる。中でも、スルホン酸やカルボン酸などのイオン性官能基を持つものが分散性、導電性が高くなるため好ましい。分散性のよい分散剤を用いることで、カーボンナノチューブのバンドルを解して透明導電性を向上させることができる点から、ポリスチレンスルホン酸やコンドロイチン硫酸やヒアルロン酸、カルボキシメチルセルロースおよびそれらの誘導体を用いることが好ましく、特にイオン性官能基を有する多糖類であるカルボキシメチルセルロースおよびその誘導体の使用が最も好ましい。   The type of the dispersant is not limited as long as carbon nanotubes can be dispersed, and can be selected from synthetic polymers and natural polymers. The type of polymer is not particularly limited as long as carbon nanotubes can be dispersed, and is preferably selected from synthetic polymers and natural polymers with good dispersibility. Synthetic polymers include, for example, polyether diol, polyester diol, polycarbonate diol, polyvinyl alcohol, partially saponified polyvinyl alcohol, acetoacetyl group-modified polyvinyl alcohol, acetal group-modified polyvinyl alcohol, butyral group-modified polyvinyl alcohol, silanol group-modified polyvinyl alcohol, Ethylene-vinyl alcohol copolymer, ethylene-vinyl alcohol-vinyl acetate copolymer resin, dimethylaminoethyl acrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, acrylic resin, epoxy resin, modified epoxy resin, phenoxy resin, modified phenoxy resin, phenoxy Ether resin, phenoxy ester resin, fluorine resin, melamine resin, alkyd resin, phenol resin, polyacryl Bromide, polyacrylic acid, polystyrene sulfonic acid, polyethylene glycol, may be selected from polyvinyl pyrrolidone and derivatives thereof. Natural polymers include, for example, polysaccharides such as starch, pullulan, dextran, dextrin, guar gum, xanthan gum, amylose, amylopectin, alginic acid, gum arabic, carrageenan, chondroitin sulfate, hyaluronic acid, curdlan, chitin, chitosan, cellulose and the like It can be selected from derivatives. A derivative means a conventionally known compound such as an ester, ether, or salt. Among these, it is particularly preferable to use a polysaccharide from the viewpoint of improving dispersibility. These may be used alone or in combination of two or more. In addition, an ionic polymer is preferably used because of its excellent carbon nanotube dispersibility and conductivity. Among these, those having an ionic functional group such as sulfonic acid and carboxylic acid are preferable because of high dispersibility and conductivity. By using a dispersing agent with good dispersibility, it is possible to improve the transparent conductivity by releasing the bundle of carbon nanotubes. Use polystyrene sulfonic acid, chondroitin sulfate, hyaluronic acid, carboxymethyl cellulose and their derivatives. In particular, the use of carboxymethylcellulose, which is a polysaccharide having an ionic functional group, and derivatives thereof is most preferable.

本発明ではカーボンナノチューブ、分散剤および溶媒を用いてカーボンナノチューブ分散液を調製する。この分散液はさらにその他添加剤を含むことができ、液体形状でもペーストやゲルのような半固形状でもかまわないが、液体形状が好ましい。本発明において分散液とは、得られた組成物が目視において沈降物や凝集物がなく、少なくとも24時間静置後においても目視において沈降物や凝集物がない状態の液をいう。また、分散液全体に対するカーボンナノチューブの含有量は0.01重量%以上、20重量%以下であることが好ましく、0.01〜10重量%であることが好ましい。   In the present invention, a carbon nanotube dispersion is prepared using carbon nanotubes, a dispersant and a solvent. The dispersion may further contain other additives, and may be in liquid form or semi-solid form such as paste or gel, but liquid form is preferred. In the present invention, the dispersion refers to a liquid in which the obtained composition is visually free of precipitates and aggregates and is free of sediments and aggregates visually after standing for at least 24 hours. In addition, the content of carbon nanotubes with respect to the entire dispersion is preferably 0.01 wt% or more and 20 wt% or less, and preferably 0.01 to 10 wt%.

本発明で用いる水系溶媒は、分散剤が溶解し、カーボンナノチューブが分散するものであれば限定はなく、水および水と混和する溶媒類を用いることができる。溶媒としては、エーテル類(ジオキサン、テトラヒドロフラン、メチルセロソルブ等)、エーテルアルコール(エトキシエタノール、メトキシエトキシエタノール等)、エステル類(酢酸メチル、酢酸エチル等)、ケトン類(シクロヘキサノン、メチルエチルケトン等)、アルコール類(エタノール、イソプロパノール、フェノール等)、低級カルボン酸(酢酸等)、アミン類(トリエチルアミン、トリメタノールアミン等)、窒素含有極性溶媒(N,N−ジメチルホルムアミド、ニトロメタン、N−メチルピロリドン、アセトニトリル等)、硫黄化合物類(ジメチルスルホキシド等)などを用いることができる。   The aqueous solvent used in the present invention is not limited as long as the dispersant is dissolved and the carbon nanotubes are dispersed, and water and solvents miscible with water can be used. Solvents include ethers (dioxane, tetrahydrofuran, methyl cellosolve, etc.), ether alcohols (ethoxyethanol, methoxyethoxyethanol, etc.), esters (methyl acetate, ethyl acetate, etc.), ketones (cyclohexanone, methyl ethyl ketone, etc.), alcohols (Ethanol, isopropanol, phenol, etc.), lower carboxylic acids (acetic acid, etc.), amines (triethylamine, trimethanolamine, etc.), nitrogen-containing polar solvents (N, N-dimethylformamide, nitromethane, N-methylpyrrolidone, acetonitrile, etc.) , Sulfur compounds (such as dimethyl sulfoxide) can be used.

これらのなかでも特に、水、アルコール、エーテルおよびそれらを組み合わせた溶媒を含有することがカーボンナノチューブ分散性から好ましい。カーボンナノチューブ分散液のpHの範囲は弱酸性からアルカリ性であることが好ましく、さらにpH6〜12であることが好ましく、特にpH6〜8であることが好ましい。カーボンナノチューブ分散液のpHは、アレニウスの定義による酸性物質や塩基性物質をカーボンナノチューブ分散液に添加することで調整できる。酸性物質は、例えば、プロトン酸としては、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、ホウフッ化水素酸、フッ化水素酸、過塩素酸等の無機酸や、有機カルボン酸、有機スルホン酸等が挙げられる。さらに、有機カルボン酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、ショウ酸、安息香酸、フタル酸、マレイン酸、フマル酸、マロン酸、酒石酸、クエン酸、乳酸、コハク酸、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、ニトロ酢酸、トリフェニル酢酸等が挙げられる。有機スルホン酸としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸、アルキルナフタレンジスルホン酸、ナフタレンスルホン酸ホルマリン重縮合物、メラミンスルホン酸ホルマリン重縮合物、ナフタレンジスルホン酸、ナフタレントリスルホン酸、ジナフチルメタンジスルホン酸、アントラキノンスルホン酸、アントラキノンジスルホン酸、アントラセンスルホン酸、ピレンスルホン酸などが挙げられる。この中でも好ましいのは、塗布乾燥時に揮発する揮発酸であり、例えば硝酸、塩酸などである。   Among these, it is particularly preferable from the viewpoint of dispersibility of carbon nanotubes to contain water, alcohol, ether, and a combination solvent thereof. The pH range of the carbon nanotube dispersion is preferably weakly acidic to alkaline, more preferably pH 6-12, and particularly preferably pH 6-8. The pH of the carbon nanotube dispersion can be adjusted by adding an acidic substance or a basic substance according to the definition of Arrhenius to the carbon nanotube dispersion. Examples of the acidic substance include protic acids such as nitric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, borohydrofluoric acid, hydrofluoric acid, perchloric acid and the like, organic carboxylic acids, organic sulfonic acids, and the like. . Furthermore, examples of the organic carboxylic acid include formic acid, acetic acid, succinic acid, benzoic acid, phthalic acid, maleic acid, fumaric acid, malonic acid, tartaric acid, citric acid, lactic acid, succinic acid, monochloroacetic acid, dichloroacetic acid, and trichloroacetic acid. Trifluoroacetic acid, nitroacetic acid, triphenylacetic acid and the like. Examples of the organic sulfonic acid include alkylbenzene sulfonic acid, alkyl naphthalene sulfonic acid, alkyl naphthalene disulfonic acid, naphthalene sulfonic acid formalin polycondensate, melamine sulfonic acid formalin polycondensate, naphthalene disulfonic acid, naphthalene trisulfonic acid, dinaphthylmethane. Examples include disulfonic acid, anthraquinone sulfonic acid, anthraquinone disulfonic acid, anthracene sulfonic acid, and pyrene sulfonic acid. Among these, preferred are volatile acids that volatilize during coating and drying, such as nitric acid and hydrochloric acid.

塩基性物質としては、例えば、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムなどが挙げられる。この中でも好ましいのは、塗布乾燥時に揮発する揮発塩基であり、例えばアンモニアである。   Examples of the basic substance include ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide and the like. Among these, preferred is a volatile base that volatilizes during coating and drying, such as ammonia.

カーボンナノチューブ分散液のpH調整は、pHを測定しながら、上記酸性物質および/または塩基性物質を所望のpHとなるまで添加することで行う。pH測定法としては、リトマス試験紙などのpH試験紙を用いる方法、水素電極法、キンヒドロン電極法、アンチモン電極法、ガラス電極法などが挙げられるが、この中でもガラス電極法が簡便であり、必要な精度を得られるため好ましい。具体的には、pHメーター(東亜電波工業社製、HM−30S)などにより測定される。また、酸性物質、あるいは、塩基性物質を過剰に添加して所望のpH値を越えてしまった場合には、逆の特性を持つ物質を添加してpHを調整すればよい。かかる調整に適用する酸性物質としては硝酸が、塩基性物質としてはアンモニアが好ましい。   The pH of the carbon nanotube dispersion is adjusted by adding the acidic substance and / or basic substance to a desired pH while measuring the pH. Examples of the pH measurement method include a method using a pH test paper such as litmus test paper, a hydrogen electrode method, a quinhydrone electrode method, an antimony electrode method, a glass electrode method, etc. Among them, the glass electrode method is simple and requires the required accuracy. Is preferable. Specifically, it is measured by a pH meter (manufactured by Toa Denpa Kogyo Co., Ltd., HM-30S). In addition, when an acidic substance or a basic substance is excessively added to exceed a desired pH value, a substance having the opposite characteristics may be added to adjust the pH. Nitric acid is preferable as an acidic substance applied for such adjustment, and ammonia is preferable as a basic substance.

カーボンナノチューブ分散液の調製方法としては、カーボンナノチューブと分散剤および溶媒を塗装製造に慣用の混合分散機(例えば超音波ホモジナイザー、振動ミル、ジェットミル、ボールミル、ビーズミル、サンドミル、ロールミル、ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、超音波装置、アトライター、デゾルバー、ペイントシェーカー等)を用いて混合し、分散液を製造することができる。中でも、超音波を用いて分散することで、カーボンナノチューブの分散性が向上し好ましい。分散させるカーボンナノチューブは乾燥状態であっても、溶媒を含んだ状態でもよいが、精製後乾燥させずに溶媒を含んだ状態で分散させることが、分散性が向上するために好ましい。   The carbon nanotube dispersion can be prepared by mixing and dispersing carbon nanotubes, a dispersant and a solvent, which are commonly used for coating production (for example, ultrasonic homogenizer, vibration mill, jet mill, ball mill, bead mill, sand mill, roll mill, homogenizer, high pressure homogenizer). , An ultrasonic device, an attritor, a dissolver, a paint shaker, etc.) to produce a dispersion. Among them, it is preferable to disperse using ultrasonic waves because the dispersibility of the carbon nanotubes is improved. The carbon nanotubes to be dispersed may be in a dry state or a state containing a solvent. However, it is preferable to disperse the carbon nanotubes in a state containing a solvent without being dried after purification because the dispersibility is improved.

カーボンナノチューブ分散液は、上記分散剤、カーボンナノチューブ以外に、例えば界面活性剤や導電性もしくは非導電性高分子など各種高分子材料等をその他の添加剤として含んでいてもかまわない。また、添加剤の含有量は、本発明の効果を阻害しない範囲で添加できる。   The carbon nanotube dispersion liquid may contain, for example, various polymeric materials such as a surfactant and a conductive or nonconductive polymer as other additives in addition to the dispersant and the carbon nanotube. Moreover, content of an additive can be added in the range which does not inhibit the effect of this invention.

[基材]
本発明では、カーボンナノチューブ分散液は後述の方法により塗布して導電体を形成することができる。
[Base material]
In the present invention, the carbon nanotube dispersion can be applied by a method described later to form a conductor.

本発明のカーボンナノチューブ分散液を塗布して得られる導電体の製造に用いる基材は、カーボンナノチューブ分散液が塗布でき、得られる導電層が固定できれば形状、サイズ、および材質は特に限定されず、目的とする用途によって選択でき、例えばフィルム、シート、板、紙、繊維、粒子状であってもよい。材質は例えば、有機材料であれば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、アクリル、ポリウレタン、ポリメチルメタクリレート、セルロース、トリアセチルセルロース、非晶質ポリオレフィンなどの樹脂、無機材料であればステンレス、アルミ、鉄、金、銀などの金属、ガラスおよび炭素材料等から選択できる。基材に樹脂フィルムを用いた場合は、接着性、延伸追従性、柔軟性に優れた導電性フィルムを得ることができ好ましい。その際の好ましい基材の厚みは、特に限定されず中程度の厚さから非常に薄い厚さまで種々の範囲をとることができる。例えば、前記基材は約1〜約1000μmの間の厚さとしうる。好ましい実施形態では基材の厚さは約5〜約500μmとなりうる。別の好ましい実施形態では基材の厚さは約10〜約200μmである。   The substrate used for the production of the conductor obtained by applying the carbon nanotube dispersion of the present invention is not particularly limited in shape, size, and material as long as the carbon nanotube dispersion can be applied and the obtained conductive layer can be fixed. It can be selected depending on the intended use, and may be, for example, a film, a sheet, a board, paper, a fiber, or a particulate form. For example, if the material is an organic material, polyester, polycarbonate, polyamide, acrylic, polyurethane, polymethyl methacrylate, cellulose, triacetyl cellulose, amorphous polyolefin and other resins, and inorganic materials are stainless steel, aluminum, iron, gold It can be selected from metals such as silver, glass and carbon materials. When a resin film is used as the substrate, a conductive film excellent in adhesiveness, stretchability and flexibility can be obtained, which is preferable. The thickness of the preferable base material in that case is not specifically limited, It can take various ranges from moderate thickness to very thin thickness. For example, the substrate can be between about 1 and about 1000 μm thick. In a preferred embodiment, the thickness of the substrate can be from about 5 to about 500 μm. In another preferred embodiment, the thickness of the substrate is from about 10 to about 200 μm.

基材は必要に応じ、コロナ放電、グロー放電処理やオゾン処理等の表面親水化処理を施してあってもよい。あるいはアンダーコート層を設けてあっても良い。アンダーコート層の素材としては親水性の高い素材であることが好ましい。   The substrate may be subjected to surface hydrophilization treatment such as corona discharge, glow discharge treatment or ozone treatment as necessary. Alternatively, an undercoat layer may be provided. The material for the undercoat layer is preferably a highly hydrophilic material.

また、基材はカーボンナノチューブを塗布する反対面に耐摩耗性、高表面硬度、耐溶剤性、耐汚染性、耐指紋性等を付与したハードコート処理が施されているものも併せて用いることができる。   In addition, the substrate should be used in combination with a hard coat that has been given the wear resistance, high surface hardness, solvent resistance, contamination resistance, fingerprint resistance, etc. on the opposite side to which the carbon nanotubes are applied. Can do.

また、基材として透明性がある基材を用いることにより透明性・導電性に優れた導電体を得ることができ好ましい。透明性がある基材とは、全光線透過率が50%以上であることを示す。   In addition, it is preferable to use a transparent base material as the base material because a conductor excellent in transparency and conductivity can be obtained. A transparent substrate means that the total light transmittance is 50% or more.

[カーボンナノチューブ分散液の塗布]
本発明では、カーボンナノチューブ分散液を塗布する方法は特に限定されない。公知の塗布方法、例えばワイヤーバーコーティング、ダイコーティング、グラビアコーティング、マイクログラビアコーティング、ディップコーティング、スプレーコーティング、ロールコーティング、スピンコーティング、ドクターナイフコーティング、キスコーティング、スリットコーティング、スリットダイコーティング、ブレードコーティング、押出コーティングや、スクリーン印刷、グラビア印刷、インクジェット印刷、パット印刷、他の種類の印刷などが利用できる。また塗布は、何回行ってもよく、異なる2種類の塗布方法を組み合わせても良い。最も好ましい塗布方法は、ワイヤーバーコーティング、ダイコーティングである。
[Application of carbon nanotube dispersion]
In the present invention, the method for applying the carbon nanotube dispersion liquid is not particularly limited. Known coating methods such as wire bar coating, die coating, gravure coating, micro gravure coating, dip coating, spray coating, roll coating, spin coating, doctor knife coating, kiss coating, slit coating, slit die coating, blade coating, extrusion Coating, screen printing, gravure printing, inkjet printing, pad printing, and other types of printing can be used. The application may be performed any number of times, and two different application methods may be combined. The most preferable application method is wire bar coating or die coating.

塗布厚み(ウェット厚)は塗布液の濃度にも依存するため、望む導電性が得られれば特に規定する必要はない。しかしその中でも0.01μm〜50μmであることが好ましい。さらに好ましくは0.1μm〜20μmである。   Since the coating thickness (wet thickness) also depends on the concentration of the coating solution, it does not need to be specified if the desired conductivity can be obtained. However, among these, the thickness is preferably 0.01 μm to 50 μm. More preferably, it is 0.1 micrometer-20 micrometers.

塗布厚み(ドライ厚)は導電体断面を観察することで測定でき、例えば、透過型顕微鏡において観察でき、必要であれば染色してもよい。好ましいドライ厚は望む導電性が得られれば規定はないが、好ましくは、0.001μm〜5μmである。さらに好ましくは、0.001〜1μmである。   The coating thickness (dry thickness) can be measured by observing the cross section of the conductor. For example, the coating thickness can be observed with a transmission microscope, and may be stained if necessary. A preferable dry thickness is not specified as long as desired conductivity is obtained, but is preferably 0.001 to 5 μm. More preferably, it is 0.001-1 micrometer.

カーボンナノチューブ分散液が水系分散液であるとき、基材上に塗布する時、組成物中に濡れ剤を添加しても良い。非親水性の基材へは特に界面活性剤やアルコール等の濡れ剤を組成物中に添加することで、基材に組成物がはじかれることなく塗布することができる。中でもアルコールが好ましく、アルコールの中でもメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールが好ましい。メタノール、エタノール、イソプロパノールなどの低級アルコールは揮発性が高いために塗布後の基材乾燥時に容易に除去可能である。場合によってはアルコールと水の混合液を用いても良い。   When the carbon nanotube dispersion is an aqueous dispersion, a wetting agent may be added to the composition when it is applied on the substrate. By adding a wetting agent such as a surfactant or alcohol to the non-hydrophilic substrate, the composition can be applied to the substrate without being repelled. Among these, alcohol is preferable, and methanol, ethanol, propanol, and isopropanol are preferable among alcohols. Lower alcohols such as methanol, ethanol and isopropanol are highly volatile and can be easily removed when the substrate is dried after coating. In some cases, a mixture of alcohol and water may be used.

このようにしてカーボンナノチューブ分散液を基材に塗布した後、風乾、加熱、減圧などの方法により不要な溶媒を除去し、形成される導電層を乾燥させることが好ましい。それによりカーボンナノチューブは、3次元編目構造を形成し基材に固定化される。中でも加熱による乾燥が好ましい。乾燥温度は溶媒が除去可能であり基材の耐熱温度以下であればよく、樹脂製基材の場合は、好ましくは0℃〜250℃であり、さらに好ましくは、15℃〜150℃である。   Thus, after apply | coating a carbon nanotube dispersion liquid to a base material, it is preferable to remove an unnecessary solvent by methods, such as air drying, a heating, and pressure reduction, and to dry the formed conductive layer. Thereby, the carbon nanotube forms a three-dimensional stitch structure and is fixed to the base material. Of these, drying by heating is preferred. The drying temperature may be the temperature at which the solvent can be removed and is not higher than the heat resistant temperature of the base material.

上記導電層には過剰な分散剤が含まれているため、過剰な分散剤を除去することが好ましい。この操作により、電荷の分散が容易になり導電性複合体の導電性が向上する。過剰な分散剤を除去する方法としては、導電層を乾燥後、溶媒中へ浸漬させる、あるいは溶媒を導電層へ噴霧させるなどして分散剤を洗浄する方法がある。洗浄のための溶媒としては除去したい透明導電性を低下させる成分、例えば添加剤や余剰量の分散剤を溶解し、かつカーボンナノチューブを除去しないものであれば特に制限はない。具体的には水やアルコール類、アセトニトリルが挙げられる。   Since the conductive layer contains an excessive dispersant, it is preferable to remove the excess dispersant. This operation facilitates the dispersion of charges and improves the conductivity of the conductive composite. As a method for removing the excessive dispersant, there is a method of washing the dispersant by drying the conductive layer and then immersing it in a solvent or spraying the solvent onto the conductive layer. The solvent for washing is not particularly limited as long as it is capable of dissolving a component that lowers the transparent conductivity to be removed, such as an additive or an excessive amount of a dispersant, and does not remove carbon nanotubes. Specific examples include water, alcohols, and acetonitrile.

その他の除去方法としては、過剰な分散剤を吸着することができる分散剤吸着層を予め基材に設けておく方法がある。分散剤吸着層としては、親水性無機酸化物を用いることが好ましい。より好ましくは、シリカ、チタニア、アルミナである。これらの物質は、表面に親水基であるヒドロキシル基を有しており、高い親水性が得られるため好ましい。さらに分散剤吸収層はこれらの無機酸化物と樹脂複合体でも良く、例えばシリカ微粒子とポリシリケートの複合物が挙げられる。分散剤吸着層によって分散剤が除去できる理由は定かではないが、以下のようなことが考えられる。すなわち、カーボンナノチューブの分散剤としてイオン性分散剤のような親水性基を有する分散剤を用いた場合、カーボンナノチューブ自身よりも分散剤の方が分散剤吸着層との親和性が高いため、カーボンナノチューブ分散液を塗布すると同時に過剰な分散剤が分散剤吸着層に選択的に移動するため、カーボンナノチューブの周囲から局所的に分散剤を除去することができるためではないかと考えられる。   As another removal method, there is a method in which a dispersing agent adsorption layer capable of adsorbing an excessive dispersing agent is provided on a substrate in advance. As the dispersant adsorption layer, it is preferable to use a hydrophilic inorganic oxide. More preferred are silica, titania and alumina. These substances have a hydroxyl group which is a hydrophilic group on the surface and are preferable because high hydrophilicity can be obtained. Further, the dispersant absorbing layer may be a composite of these inorganic oxides and resin, for example, a composite of silica fine particles and polysilicate. The reason why the dispersant can be removed by the dispersant adsorption layer is not clear, but the following may be considered. That is, when a dispersant having a hydrophilic group, such as an ionic dispersant, is used as a dispersant for carbon nanotubes, the dispersant has a higher affinity for the dispersant adsorption layer than the carbon nanotubes themselves. It is thought that it is possible to remove the dispersant locally from the periphery of the carbon nanotubes because the excess dispersant is selectively transferred to the dispersant adsorption layer at the same time as the nanotube dispersion is applied.

カーボンナノチューブの分散剤としてイオン性分散剤を用いた場合、親水性基を有するため、高温度・高湿度などの環境変化に影響されやすく、抵抗値安定性が悪いという問題がある。カーボンナノチューブ分散液を基材に塗布して導電体を形成後、酸と接触させることで、基材上でイオン性分散剤の親水性基が疎水化され、カーボンナノチューブが高分散状態で固定化されるため、高導電性を維持しつつ長期の抵抗値安定化ができる。   When an ionic dispersant is used as a dispersant for carbon nanotubes, it has a hydrophilic group, so that it is susceptible to environmental changes such as high temperature and high humidity, and there is a problem that resistance value stability is poor. After applying the carbon nanotube dispersion to the base material to form a conductor and then contacting with acid, the hydrophilic group of the ionic dispersant is hydrophobized on the base material, and the carbon nanotube is fixed in a highly dispersed state. Therefore, the resistance value can be stabilized for a long time while maintaining high conductivity.

[酸との接触]
本発明ではカーボンナノチューブ分散液を基材に塗布して導電体を形成後、酸と接触させることにより、透明導電性や耐湿熱安定性を向上できる。接触させる酸は、例えば、プロトン酸としては、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、ホウフッ化水素酸、フッ化水素酸、過塩素酸等の無機酸や、有機カルボン酸、有機スルホン酸等が挙げられる。さらに、有機カルボン酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、ショウ酸、安息香酸、フタル酸、マレイン酸、フマル酸、マロン酸、酒石酸、クエン酸、乳酸、コハク酸、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、ニトロ酢酸、トリフェニル酢酸等が挙げられる。有機スルホン酸としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸、アルキルナフタレンジスルホン酸、ナフタレンスルホン酸ホルマリン重縮合物、メラミンスルホン酸ホルマリン重縮合物、ナフタレンジスルホン酸、ナフタレントリスルホン酸、ジナフチルメタンジスルホン酸、アントラキノンスルホン酸、アントラキノンジスルホン酸、アントラセンスルホン酸、ピレンスルホン酸などが挙げられる。この中でも、強酸であり、基材への影響が小さい点から、硝酸を用いることが好ましい。
[Contact with acid]
In the present invention, after the carbon nanotube dispersion is applied to a substrate to form a conductor and then contacted with an acid, the transparent conductivity and wet heat resistance can be improved. Examples of the acid to be contacted include proton acids such as nitric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, borohydrofluoric acid, hydrofluoric acid, and perchloric acid, and organic carboxylic acids and organic sulfonic acids. It is done. Furthermore, examples of the organic carboxylic acid include formic acid, acetic acid, succinic acid, benzoic acid, phthalic acid, maleic acid, fumaric acid, malonic acid, tartaric acid, citric acid, lactic acid, succinic acid, monochloroacetic acid, dichloroacetic acid, and trichloroacetic acid. Trifluoroacetic acid, nitroacetic acid, triphenylacetic acid and the like. Examples of the organic sulfonic acid include alkylbenzene sulfonic acid, alkyl naphthalene sulfonic acid, alkyl naphthalene disulfonic acid, naphthalene sulfonic acid formalin polycondensate, melamine sulfonic acid formalin polycondensate, naphthalene disulfonic acid, naphthalene trisulfonic acid, dinaphthylmethane. Examples include disulfonic acid, anthraquinone sulfonic acid, anthraquinone disulfonic acid, anthracene sulfonic acid, and pyrene sulfonic acid. Among these, it is preferable to use nitric acid because it is a strong acid and has little influence on the substrate.

本発明において、酸の濃度は1重量%以上90重量%以下であることが好ましく、特に10重量%以上70重量%以下であることが好ましく、さらに好ましくは、50重量%以上70重量%以下である。   In the present invention, the acid concentration is preferably 1% by weight to 90% by weight, particularly preferably 10% by weight to 70% by weight, and more preferably 50% by weight to 70% by weight. is there.

本発明において、酸の接触方法は、特に限定されない。例えば、酸溶液へ導電体を浸す方法(浸漬)、酸溶液を導電体の導電層を有する面へ塗布する方法(塗布)、酸溶液を霧状にして導電体の導電層を有する面へふきつける方法(噴霧)、酸溶液の蒸気を導電体の導電層を有する面へあてる方法(蒸気)を用いることがあげられるが、安全上の観点から浸漬法、塗布法を用いることが好ましい。   In the present invention, the acid contacting method is not particularly limited. For example, a method of immersing a conductor in an acid solution (immersion), a method of applying an acid solution to a surface of a conductor having a conductive layer (application), and wiping the acid solution into a mist to wipe the surface of a conductor having a conductive layer. The method of applying (spraying) and the method of applying the vapor of the acid solution to the surface of the conductor having the conductive layer (steam) can be used, but from the viewpoint of safety, the dipping method and the coating method are preferably used.

本発明において、導電体へ酸を接触させる時間は、特に限定されないが、生産性の観点から10秒以上10分以下であることが好ましい。   In the present invention, the time for contacting the acid with the conductor is not particularly limited, but is preferably 10 seconds or longer and 10 minutes or shorter from the viewpoint of productivity.

酸と接触させた後の導電体は、余剰な酸を除去するために十分に水で洗浄することが好ましい。洗浄方法としては、流水法、浸漬法があげられる。   The conductor after being brought into contact with the acid is preferably sufficiently washed with water in order to remove excess acid. Examples of the cleaning method include a flowing water method and a dipping method.

[オーバーコート層]
本発明のカーボンナノチューブを導電層に含む導電体を形成後、酸と接触させた導電体を有機または無機透明被膜を形成しうるバインダー材料でオーバーコーティングすることも好ましい。オーバーコーティングすることにより、さらなる電荷の分散や、移動に効果的である。また、上記導電体は、カーボンナノチューブ分散液中に有機または無機透明被膜を形成しうるバインダー材料を含有させ、基材に塗布後、必要により加熱して塗膜の乾燥ないし焼付(硬化)を行っても得ることができる。その際の加熱条件は、バインダー種に応じて適当に設定する。バインダーが光硬化性または放射線硬化性の場合には、加熱硬化ではなく、塗布後直ちに塗膜に光または放射線を照射することにより塗膜を硬化させる。放射線としては電子線、紫外線、X線、ガンマー線等のイオン化性放射線が使用でき、照射線量はバインダー種に応じて決定する。
[Overcoat layer]
It is also preferable that after forming a conductor containing the carbon nanotubes of the present invention in a conductive layer, the conductor contacted with an acid is overcoated with a binder material capable of forming an organic or inorganic transparent film. By overcoating, it is effective for further charge dispersion and movement. Further, the conductor contains a binder material capable of forming an organic or inorganic transparent film in the carbon nanotube dispersion, and is applied to the substrate, and then heated as necessary to dry or bake (harden) the coating film. Can also be obtained. The heating conditions at that time are appropriately set according to the binder type. When the binder is photocurable or radiation curable, the coating film is cured by irradiating the coating film with light or radiation immediately after coating, not by heat curing. As the radiation, ionizing radiation such as electron beam, ultraviolet ray, X-ray and gamma ray can be used, and the irradiation dose is determined according to the binder type.

上記バインダー材料としては、導電性塗料に使用されるものであれば特に制限はなく、各種の無機および有機バインダー、すなわち透明な無機ポリマーまたはその前駆体(以下「無機ポリマー系バインダー」と称する場合もある)または有機ポリマーまたはその前駆体(以下「有機ポリマー系バインダー」と称する場合もある)が使用できる。無機ポリマー系バインダーの例としては、シリカ、酸化錫、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等の金属酸化物のゾル、あるいは無機ポリマーの前駆体となる加水分解または熱分解性の有機金属化合物(有機リン化合物、有機ボロン化合物、有機シラン化合物、有機チタン化合物、有機ジルコニウム化合物、有機鉛化合物、有機アルカリ土類金属化合物など)がある。加水分解性または熱分解性の有機金属化合物の具体的例は、アルコキシドまたはその部分加水分解物、酢酸塩などの低級カルボン酸塩、アセチルアセトンなどの金属錯体である。   The binder material is not particularly limited as long as it is used for conductive paints, and various inorganic and organic binders, that is, transparent inorganic polymers or precursors thereof (hereinafter sometimes referred to as “inorganic polymer binders”). Or an organic polymer or a precursor thereof (hereinafter sometimes referred to as “organic polymer binder”) can be used. Examples of inorganic polymer binders include sols of metal oxides such as silica, tin oxide, aluminum oxide and zirconium oxide, or hydrolyzable or thermally decomposable organometallic compounds (organophosphorus compounds, Organic boron compounds, organic silane compounds, organic titanium compounds, organic zirconium compounds, organic lead compounds, organic alkaline earth metal compounds, and the like. Specific examples of hydrolyzable or thermally decomposable organometallic compounds are alkoxides or partial hydrolysates thereof, lower carboxylates such as acetate, and metal complexes such as acetylacetone.

これらの無機ポリマー系バインダーを焼成すると、酸化物または複合酸化物からなるガラス質の無機ポリマー系透明被膜もしくはマトリックスを形成することができる。無機ポリマー系マトリックスは、一般にガラス質であり、高硬度で耐擦過性に優れ、透明性も高い。   When these inorganic polymer binders are baked, a glassy inorganic polymer transparent film or matrix made of an oxide or a composite oxide can be formed. The inorganic polymer matrix is generally glassy, has high hardness, excellent scratch resistance, and high transparency.

有機ポリマー系バインダーは熱可塑性、熱硬化性、あるいは紫外線、電子線などの放射線硬化性のいずれであってもよい。適当な有機バインダーの例としては、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリアミド(ナイロン6、ナイロン11、ナイロン66、ナイロン610等)、ポリエステル(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等)、シリコーン樹脂、ビニル樹脂(ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリレート、ポリスチレン誘導体、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール等)、ポリケトン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリアセタール、フッ素樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、セルロース系ポリマー、蛋白質類(ゼラチン、カゼイン等)、キチン、ポリペプチド、多糖類、ポリヌクレオチドなどの有機ポリマー、ならびにこれらのポリマーの前駆体(モノマーまたはオリゴマー)がある。これらは単に溶剤の蒸発により、あるいは熱硬化または光もしくは放射線照射による硬化により、透明被膜もしくはマトリックスを形成することができる。   The organic polymer binder may be thermoplastic, thermosetting, or radiation curable such as ultraviolet rays or electron beams. Examples of suitable organic binders include polyolefins (polyethylene, polypropylene, etc.), polyamides (nylon 6, nylon 11, nylon 66, nylon 610, etc.), polyesters (polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, etc.), silicone resins, vinyl resins ( Polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyacrylonitrile, polyacrylate, polystyrene derivatives, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, etc.), polyketone, polyimide, polycarbonate, polysulfone, polyacetal, fluororesin, phenol resin, urea resin, melamine resin, epoxy resin , Polyurethanes, cellulosic polymers, proteins (gelatin, casein, etc.), chitin, polypeptides, polysaccharides, polynucleotides, and other organic polymers , As well as precursors of these polymers (monomer or oligomer). These can form transparent coatings or matrices simply by evaporation of the solvent, or by thermal curing or curing with light or radiation.

有機ポリマー系バインダーとして好ましいのは、放射線もしくは光によりラジカル重合硬化可能な不飽和結合を有する化合物であり、これはビニル基ないしビニリデン基を有するモノマー、オリゴマー、あるいはポリマーである。この種のモノマーとしては、スチレン誘導体(スチレン、メチルスチレン等)、アクリル酸もしくはメタクリル酸またはそれらの誘導体(アルキルアクリートもしくはメタクリレート、アリルアクリレートもしくはメタクリレート等)、酢酸ビニル、アクリロニトリル、イタコン酸等がある。オリゴマーあるいはポリマーは、主鎖に二重結合を有する化合物または直鎖の両末端にアクリロイルもしくはメタクリロイル基を有する化合物が好ましい。この種のラジカル重合硬化性バインダーは、高硬度で耐擦過性に優れ、透明度の高い被膜もしくはマトリックスを形成する
ことができる。
The organic polymer binder is preferably a compound having an unsaturated bond that can be radically polymerized and cured by radiation or light. This is a monomer, oligomer, or polymer having a vinyl group or a vinylidene group. Examples of this type of monomer include styrene derivatives (such as styrene and methylstyrene), acrylic acid or methacrylic acid or derivatives thereof (such as alkyl acrylate or methacrylate, allyl acrylate or methacrylate), vinyl acetate, acrylonitrile, and itaconic acid. The oligomer or polymer is preferably a compound having a double bond in the main chain or a compound having acryloyl or methacryloyl groups at both ends of the straight chain. This type of radical polymerization curable binder has a high hardness, excellent scratch resistance, and can form a highly transparent film or matrix.

バインダーの使用量は、オーバーコートをするのに十分な量、もしくは、液中に配合する場合には塗布に適した粘性を得るのに十分な量であればよい。少なすぎると塗布がうまくいかず、多すぎても導電性を阻害し良くない。オーバーコート層の厚みは1nm以上1000nm未満が好ましく、さらに好ましくは10nm以上200nm以下である。   The amount of the binder used may be an amount sufficient for overcoating, or an amount sufficient for obtaining a viscosity suitable for coating when mixed in a liquid. If the amount is too small, the coating will not be successful, and if the amount is too large, the conductivity will be hindered. The thickness of the overcoat layer is preferably 1 nm or more and less than 1000 nm, and more preferably 10 nm or more and 200 nm or less.

[粘着層]
本発明では、カーボンナノチューブを導電層に含む導電体を形成後、酸と接触させた導電体の導電層を有する面に、粘着層を貼り合わせることを特徴とする。本発明において、粘着層とは、粘着剤を含み、導電体の導電面を別の光学部材、例えば異なる導電体やカバーガラスなどと、貼り合わせるために用いる。例えばスマートフォンなどに用いられる静電容量式タッチパネルでは、導電体の導電面に透明粘着剤を粘着層として貼り合わせ、その粘着層の導電体と接着していない面に、粘着層を介してさらに導電体を貼り合わせる必要がある。粘着層の厚みは1μm以上1000μm以下が好ましく、さらに好ましくは5μm以上100μm以下である。
[Adhesive layer]
The present invention is characterized in that after forming a conductor containing carbon nanotubes in a conductive layer, an adhesive layer is bonded to the surface having the conductive layer of the conductor brought into contact with an acid. In the present invention, the pressure-sensitive adhesive layer includes a pressure-sensitive adhesive, and is used for bonding the conductive surface of the conductor to another optical member such as a different conductor or a cover glass. For example, in a capacitive touch panel used for a smartphone or the like, a transparent adhesive is bonded to the conductive surface of a conductor as an adhesive layer, and the conductive layer of the adhesive layer is further electrically connected to the surface not bonded to the conductor. It is necessary to paste the bodies together. The thickness of the adhesive layer is preferably 1 μm or more and 1000 μm or less, and more preferably 5 μm or more and 100 μm or less.

本発明で粘着層に用いる粘着剤としては、ビニル重合系、ゴム系、縮合重合系、熱硬化性樹脂系、シリコーン系などの粘着剤を用いることができる。この中で、ビニル重合系の粘着剤としては、アクリル系、スチレン系、酢酸ビニル−エチレン共重合体系、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体系などを挙げることができる。ゴム系の粘着剤としては、ブタジエン−スチレン共重合体系(SBR)、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体系(NBR)、クロロプレン重合体系、イソブチレン−イソプレン共重合体系(ブチルゴム)などを挙げることができる。また、縮合重合系の粘着剤としては、ポリエステル系を挙げることができる。さらに熱硬化樹脂系の粘着剤としては、エポキシ樹脂系、ウレタン樹脂系、ホルマリン樹脂系などを挙げることができる。これらの中でも透明性に優れ、耐候性、耐熱性、耐湿熱性、基材密着性等を考慮すると、アクリル系粘着剤が好適に用いられる。さらに、粘着剤成分中に酸が含まれていないものを用いることが好ましい。   As the pressure-sensitive adhesive used in the pressure-sensitive adhesive layer in the present invention, a vinyl polymerization system, rubber system, condensation polymerization system, thermosetting resin system, silicone system, or the like can be used. Among these, examples of the vinyl polymerization pressure-sensitive adhesive include acrylic, styrene, vinyl acetate-ethylene copolymer system, and vinyl chloride-vinyl acetate copolymer system. Examples of the rubber-based pressure-sensitive adhesive include butadiene-styrene copolymer system (SBR), butadiene-acrylonitrile copolymer system (NBR), chloroprene polymer system, and isobutylene-isoprene copolymer system (butyl rubber). Examples of the condensation polymerization pressure-sensitive adhesive include polyester. Furthermore, examples of the thermosetting resin-based pressure-sensitive adhesive include epoxy resin-based, urethane resin-based, and formalin resin-based adhesives. Among these, acrylic adhesives are preferably used in consideration of transparency, weather resistance, heat resistance, moist heat resistance, substrate adhesion, and the like. Furthermore, it is preferable to use a pressure-sensitive adhesive component that does not contain an acid.

[用途]
本発明のカーボンナノチューブを含む導電層を有する導電体を酸に接触させ、粘着層を貼り合わせた導電性積層体は、高導電性であり、ドープ抜けや吸湿などによる抵抗値上昇が無く安定であるため、制電靴や、制電板などのクリーンルーム用部材や、電磁波遮蔽、近赤外カット、透明電極、タッチパネル、電波吸収などのディスプレイ用、自動車用部材として使える。中でも主に表面の平滑性が要求されるタッチパネル、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンス、電子ペーパーなどのディスプレイ関連の透明電極として特に優れた性能を発揮する。特に光学フィルター用プラスチックフィルムは、貼合することにより、ディスプレイ装置として用いることができる。導電層の完成形態において抵抗値安定性が高いことは極めて重要であり、特に静電容量式タッチパネル用途として優れた性能を発揮する。
[Usage]
The conductive laminate having a conductive layer containing the carbon nanotube of the present invention in contact with an acid and bonded with an adhesive layer is highly conductive and stable without an increase in resistance due to loss of dope or moisture absorption. Therefore, it can be used as a member for clean rooms such as anti-static shoes and anti-static plates, a display for electromagnetic wave shielding, near-infrared cut, transparent electrode, touch panel, radio wave absorption, and automobile member. In particular, it exhibits particularly excellent performance as a display-related transparent electrode such as a touch panel, a liquid crystal display, organic electroluminescence, and electronic paper, which mainly require surface smoothness. In particular, the plastic film for optical filters can be used as a display device by bonding. It is very important that the resistance layer has high stability in the completed form of the conductive layer, and particularly exhibits excellent performance as a capacitive touch panel application.

以下、実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。実施例中、光線透過率、表面抵抗値、分散剤の分子量測定は前述の方法で実施した。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples. In the examples, the light transmittance, the surface resistance value, and the molecular weight of the dispersant were measured by the methods described above.

以下のようにカーボンナノチューブを得た。   Carbon nanotubes were obtained as follows.

(参考例1)
[カーボンナノチューブ用触媒調製例]
約24.6gのクエン酸鉄(III)アンモニウム(和光純薬工業(株)社製)をイオン交換水6.2kgに溶解した。この溶液に、酸化マグネシウム(岩谷化学工業(株)社製MJ−30)を約1kg加え、撹拌機で60分間激しく撹拌処理した後に、懸濁液を10Lのオートクレーブ容器中に導入した。この時、洗い込み液としてイオン交換水0.5kgを使用した。密閉した状態で200℃に加熱し2時間保持した。その後オートクレーブ容器を放冷し、容器からスラリー状の白濁物質を取り出し、過剰の水分を吸引濾過により濾別し、濾取物中に少量含まれる水分は120℃の乾燥機中で加熱乾燥した。得られた固形分は篩い上で、乳鉢で細粒化しながら、10〜20メッシュの範囲の粒径を回収した。左記の顆粒状の触媒体を電気炉中に導入し、大気下600℃で6時間加熱した。かさ密度は0.26g/mLであった。また、触媒体の原子吸光分析から、触媒体に含まれる鉄含有量は0.38重量%であった。
(Reference Example 1)
[Examples of catalyst preparation for carbon nanotubes]
About 24.6 g of iron (III) ammonium citrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 6.2 kg of ion-exchanged water. About 1 kg of magnesium oxide (MJ-30 manufactured by Iwatani Chemical Industry Co., Ltd.) was added to this solution, and after vigorously stirring for 60 minutes with a stirrer, the suspension was introduced into a 10 L autoclave container. At this time, 0.5 kg of ion exchange water was used as a washing solution. In a sealed state, it was heated to 200 ° C. and held for 2 hours. Thereafter, the autoclave container was allowed to cool, the slurry-like cloudy substance was taken out from the container, excess water was filtered off by suction filtration, and a small amount of water contained in the filtered material was dried by heating in a 120 ° C. drier. The obtained solid content was collected on a sieve and the particle size in the range of 10 to 20 mesh was recovered while being finely divided in a mortar. The granular catalyst body shown on the left was introduced into an electric furnace and heated at 600 ° C. for 6 hours in the atmosphere. The bulk density was 0.26 g / mL. From the atomic absorption analysis of the catalyst body, the iron content in the catalyst body was 0.38% by weight.

[カーボンナノチューブ含有組成物製造工程]
上記の触媒を用い、カーボンナノチューブを合成した。固体触媒132gをとり、鉛直方向に設置した反応器の中央部の石英焼結板上に導入することで触媒層を形成した。反応管内温度が約860℃になるまで、触媒体層を加熱しながら、反応器底部から反応器上部方向へ向けて窒素ガスを16.5L/minで供給し、触媒体層を通過するように流通させた。その後、窒素ガスを供給しながら、さらにメタンガスを0.78L/minで60分間導入して触媒体層を通過するように通気し、反応させた。メタンガスの導入を止め、窒素ガスを16.5L/min通気させながら、石英反応管を室温まで冷却して触媒付きカーボンナノチューブ組成物を得た。この触媒付きカーボンナノチューブ組成物を128g用いて4.8Nの塩酸水溶液400mL中で1時間撹拌することで触媒金属である鉄とその担体であるMgOを溶解した。得られた黒色懸濁液は濾過した後、濾取物は再度4.8Nの塩酸水溶液400mLに投入し脱MgO処理をし、濾取した。この操作を3回繰り返し、触媒が除去されたカーボンナノチューブ組成物を得た。
[Process for producing carbon nanotube-containing composition]
Carbon nanotubes were synthesized using the above catalyst. A catalyst layer was formed by taking 132 g of the solid catalyst and introducing it onto a quartz sintered plate at the center of the reactor installed in the vertical direction. While heating the catalyst layer until the temperature in the reaction tube reaches about 860 ° C., nitrogen gas is supplied from the bottom of the reactor toward the top of the reactor at 16.5 L / min so as to pass through the catalyst layer. Circulated. Thereafter, while supplying nitrogen gas, methane gas was further introduced at 0.78 L / min for 60 minutes and aeration was performed so as to pass through the catalyst body layer to cause a reaction. The introduction of methane gas was stopped, and the quartz reaction tube was cooled to room temperature while supplying nitrogen gas at 16.5 L / min to obtain a carbon nanotube composition with a catalyst. By using 128 g of this catalyst-attached carbon nanotube composition and stirring in 400 mL of a 4.8N hydrochloric acid aqueous solution for 1 hour, iron as the catalyst metal and MgO as the carrier were dissolved. The obtained black suspension was filtered, and the filtered product was again put into 400 mL of a 4.8N hydrochloric acid aqueous solution, treated with MgO, and collected by filtration. This operation was repeated three times to obtain a carbon nanotube composition from which the catalyst was removed.

[カーボンナノチューブの精製工程:液相酸化処理+アンモニア処理+再硝酸処理]
得られたウェット状態のカーボンナノチューブ含有組成物の乾燥重量分に対して、約300倍の重量の濃硝酸(キシダ化学(株)社製 1級 1.38(60%))を添加した。その後、約140℃±4℃に加熱したオイルバスで約24時間攪拌しながら加熱還流した。加熱還流後、室温まで放冷し、カーボンナノチューブ含有組成物を含む硝酸溶液をイオン交換水で2倍に希釈して、ミリポア社製オムニポアメンブレンフィルター(フィルタータイプ:1.0μmJA)をしいた内径90mm濾過器を用いて吸引濾過した。イオン交換水で濾取物の懸濁液が中性となるまで水洗後、水を含んだウェット状態のままカーボンナノチューブ組成物を得た。得られたカーボンナノチューブ含有組成物の含むウェットケークを28%アンモニア水溶液(キシダ化学(株)社製 特級)0.3Lに添加し、室温下で1時間撹拌した。その後、該溶液をミリポア社製オムニポアメンブレンフィルター(フィルタータイプ:1.0μmJA)をしいた内径90mm濾過器を用いて吸引濾過した。その後メンブレンフィルター上のウェットケークが中性付近になるまでイオン交換水で洗浄し、水を含んだウェット状態のままカーボンナノチューブ組成物を得た。
[Purification process of carbon nanotube: liquid phase oxidation treatment + ammonia treatment + re-nitric acid treatment]
About 300 times the weight of concentrated nitric acid (first grade 1.38 (60%) manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) was added to the dry weight of the obtained carbon nanotube-containing composition in the wet state. Thereafter, the mixture was heated to reflux with stirring in an oil bath heated to about 140 ° C. ± 4 ° C. for about 24 hours. After heating under reflux, the inside diameter was allowed to cool to room temperature, and the nitric acid solution containing the carbon nanotube-containing composition was diluted 2 times with ion-exchanged water, and an Omnipore membrane filter (filter type: 1.0 μm JA) manufactured by Millipore was used. Suction filtration was performed using a 90 mm filter. After washing with ion-exchanged water until the suspension of the filtered material became neutral, a carbon nanotube composition was obtained in a wet state containing water. The wet cake containing the obtained carbon nanotube-containing composition was added to 0.3 L of a 28% aqueous ammonia solution (special grade manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) and stirred at room temperature for 1 hour. Thereafter, the solution was subjected to suction filtration using a 90 mm inner diameter filter equipped with an omnipore membrane filter (filter type: 1.0 μm JA) manufactured by Millipore. Thereafter, the membrane was washed with ion-exchanged water until the wet cake on the membrane filter became near neutral, and a carbon nanotube composition was obtained in a wet state containing water.

得られたカーボンナノチューブ含有組成物の含むウェットケークを60%硝酸水溶液(キシダ化学(株)社製 1級 1.38(60%))0.3L中に添加した。室温で24時間撹拌した後にミリポア社製オムニポアメンブレンフィルター(フィルタータイプ:1.0μmJA)をしいた内径90mm濾過器を用いて吸引濾過した。その後メンブレンフィルター上のウェットケークが中性付近になるまでイオン交換水で洗浄した。水を含んだウェット状態のままカーボンナノチューブ含有組成物を保存した。このカーボンナノチューブ含有濾取物の一部を採取し、120℃で加熱乾燥を一晩行い、乾燥後の重量からウェット中のカーボンナノチューブ含有組成物の濃度を算出した。   The wet cake containing the obtained carbon nanotube-containing composition was added to 0.3 L of a 60% aqueous nitric acid solution (first grade 1.38 (60%) manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.). After stirring for 24 hours at room temperature, the mixture was subjected to suction filtration using a 90 mm inner diameter filter equipped with an Omnipore membrane filter (filter type: 1.0 μm JA) manufactured by Millipore. Thereafter, the membrane was washed with ion-exchanged water until the wet cake on the membrane filter became near neutral. The carbon nanotube-containing composition was stored in a wet state containing water. A part of the carbon nanotube-containing filter cake was collected, dried by heating at 120 ° C. overnight, and the concentration of the carbon nanotube-containing composition in the wet was calculated from the weight after drying.

得られたウェット状態のカーボンナノチューブ含有組成物全体の重量にカーボンナノチューブ含有組成物濃度をかけて算出したカーボンナノチューブ含有組成物の乾燥重量(触媒体100g当たり)は0.257gであった。   The dry weight (per 100 g of catalyst body) of the carbon nanotube-containing composition calculated by multiplying the total weight of the obtained carbon nanotube-containing composition in the wet state by the concentration of the carbon nanotube-containing composition was 0.257 g.

カーボンナノチューブ組成物の波長532nmによるラマン分光分析の結果、カーボンナノチューブ含有組成物のG/D比は61であった。また波長633nmによるカーボンナノチューブ含有組成物のG/D比は60であった。   As a result of Raman spectroscopic analysis of the carbon nanotube composition at a wavelength of 532 nm, the G / D ratio of the carbon nanotube-containing composition was 61. The G / D ratio of the carbon nanotube-containing composition at a wavelength of 633 nm was 60.

(参考例2)
[分散剤吸着層作製例]
以下の操作によりポリシリケートをバインダーとし、直径30nmの親水シリカ微粒子が表出する分散剤吸着層を作製した。
(Reference Example 2)
[Dispersant adsorption layer preparation example]
A dispersant adsorbing layer in which hydrophilic silica fine particles having a diameter of 30 nm were exposed was prepared by using the polysilicate as a binder by the following operation.

約30nmの親水シリカ微粒子とポリシリケートを固形分濃度で1質量%含むメガアクア親水DMコート((株)菱和社製、DM−30−26G−N1)をシリカ膜作製用塗液として用いた。   Megaaqua hydrophilic DM coat (manufactured by Ryowa Co., Ltd., DM-30-26G-N1) containing about 30 nm of hydrophilic silica fine particles and polysilicate in a solid content concentration of 1% by mass was used as a coating solution for producing a silica film.

ワイヤーバー#4を用いてポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東レ(株)社製 ルミラー U46)上に前記シリカ膜作製用塗液を塗布した。塗布後、120℃の乾燥機内で1分間乾燥させ、アンダーコート層を設けたPETフィルム基材を作製した。   The said coating liquid for silica film preparation was apply | coated on the polyethylene terephthalate (PET) film (Toray Co., Ltd. product Lumirror U46) using wire bar # 4. After application, the film was dried in a dryer at 120 ° C. for 1 minute to prepare a PET film substrate provided with an undercoat layer.

(参考例3)
[カルボキシメチルセルロースの加水分解]
10質量%カルボキシメチルセルロースナトリウム(第一工業製薬(株)社製、セロゲン(登録商標)5A(重量平均分子量:80000、分子量分布(Mw/Mn):1.6、エーテル化度:0.7))水溶液500gを三口フラスコに加えて、1級硫酸(キシダ化学(株)社製)を用いて、水溶液をpH2に調整した。この容器を120℃に昇温したオイルバス中に移し、加熱還流下で攪拌しながら9時間加水分解反応を行った。三口フラスコを放冷後、28%アンモニア水溶液(キシダ化学(株)社製)を用いて、水溶液をpH7に調整し、反応停止した。加水分解後のカルボキシメチルセルロースナトリウムの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法を用い、ポリエチレングリコールによる校正曲線と対比させて分子量を算出した。その結果、重量平均分子量は約35000であり分子量分布(Mw/Mn)は1.5であった。また収率は97%であった。
(Reference Example 3)
[Hydrolysis of carboxymethyl cellulose]
10 mass% sodium carboxymethylcellulose (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., Cerogen (registered trademark) 5A (weight average molecular weight: 80000, molecular weight distribution (Mw / Mn): 1.6, degree of etherification: 0.7) ) 500 g of an aqueous solution was added to a three-necked flask, and the aqueous solution was adjusted to pH 2 using primary sulfuric acid (Kishida Chemical Co., Ltd.). This container was transferred into an oil bath heated to 120 ° C., and subjected to a hydrolysis reaction for 9 hours with stirring under heating and reflux. After allowing the three-necked flask to cool, the aqueous solution was adjusted to pH 7 using a 28% aqueous ammonia solution (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.), and the reaction was stopped. The weight average molecular weight of the sodium carboxymethylcellulose after hydrolysis was calculated by comparing with a calibration curve with polyethylene glycol using a gel permeation chromatography method. As a result, the weight average molecular weight was about 35,000 and the molecular weight distribution (Mw / Mn) was 1.5. The yield was 97%.

[カーボンナノチューブ分散液の調製]
カーボンナノチューブ15mg(乾燥質量換算で15mgのカーボンナノチューブを含有する参考例1で得られたカーボンナノチューブ組成物)、10質量%カルボキシメチルセルロースナトリウム(第一工業製薬(株)社製、上記で得られたセロゲン5Aの加水分解物(重量平均分子量35000))水溶液38mg(分散剤/カーボンナノチューブ重量比 2.5)を量りとり、蒸留水を加え10gにし、28質量%アンモニア水溶液(キシダ化学(株)社製)を用いてpH7にあわせ、超音波ホモジナイザー出力20W、1.5分間で氷冷下分散し、カーボンナノチューブ分散液を調製した。得られた液を高速遠心分離機にて10000G、15分遠心処理し、カーボンナノチューブ分散液9gを得た。上清取得後の残液にも目視でわかる大きさの沈殿は見られなかった。
[Preparation of carbon nanotube dispersion]
15 mg of carbon nanotubes (carbon nanotube composition obtained in Reference Example 1 containing 15 mg of carbon nanotubes in terms of dry mass), 10% by mass sodium carboxymethylcellulose (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., obtained above) Serogen 5A hydrolyzate (weight average molecular weight 35000)) 38 mg aqueous solution (dispersant / carbon nanotube weight ratio 2.5) was weighed, distilled water was added to 10 g, and 28 mass% ammonia aqueous solution (Kishida Chemical Co., Ltd.) To a pH of 7, using an ultrasonic homogenizer output of 20 W, and dispersing for 1.5 minutes under ice cooling to prepare a carbon nanotube dispersion. The obtained liquid was centrifuged at 10,000 G for 15 minutes with a high-speed centrifuge to obtain 9 g of a carbon nanotube dispersion. In the residual liquid after obtaining the supernatant, no precipitate of a size that can be visually observed was found.

[カーボンナノチューブ分散液塗布]
前記分散液にイオン交換水を添加して、0.055質量%に調整後、参考例2で得られたアンダーコート層を設けた基材またはPETフィルム基材にワイヤーバー#7を用いて塗布、140℃乾燥機内で1分間乾燥させカーボンナノチューブ組成物を固定化した(以降、カーボンナノチューブ組成物を固定化したフィルムを、カーボンナノチューブ塗布フィルムと記す。)。なお、カーボンナノチューブの塗布量は5.8mg/mと算出された。
[Coating carbon nanotube dispersion]
After adding ion-exchanged water to the dispersion to adjust to 0.055% by mass, it was applied to the substrate provided with the undercoat layer obtained in Reference Example 2 or the PET film substrate using wire bar # 7. The carbon nanotube composition was fixed by drying in a dryer at 140 ° C. for 1 minute (hereinafter, a film on which the carbon nanotube composition was fixed is referred to as a carbon nanotube-coated film). The coating amount of carbon nanotube was calculated to be 5.8 mg / m 2 .

(実施例1)
[硝酸への浸漬]
参考例3で得られたカーボンナノチューブ塗布フィルムを、常温の濃硝酸(60%)30g中に20秒間浸漬した後、イオン交換水30g中に10秒間浸漬にて水洗、常温で乾燥した。
(Example 1)
[Immersion in nitric acid]
The carbon nanotube-coated film obtained in Reference Example 3 was immersed in 30 g of concentrated nitric acid (60%) at room temperature for 20 seconds, then rinsed in 30 g of ion-exchanged water for 10 seconds and dried at room temperature.

[端子電極の作製]
上記カーボンナノチューブ塗布フィルムを50mm×100mmにサンプリングした。このサンプルの全光線透過率は85.1%であった。全光線透過率はヘイズメーター(日本電色工業(株)製 NDH4000)を用いて測定した。このサンプルの両短辺に沿って幅5mm長さ50mmの範囲で銀ペースト電極(太陽インキ製造(株)製 ECM−100 AF4820)を塗布、90℃、30分乾燥させ端子電極とした。
[Production of terminal electrode]
The carbon nanotube-coated film was sampled to 50 mm × 100 mm. The total light transmittance of this sample was 85.1%. The total light transmittance was measured using a haze meter (NDH4000 manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.). A silver paste electrode (ECM-100 AF4820 manufactured by Taiyo Ink Mfg. Co., Ltd.) was applied along the short sides of this sample in a range of 5 mm wide and 50 mm long, and dried at 90 ° C. for 30 minutes to form a terminal electrode.

[粘着層貼合と抵抗値変化観測]
上記フィルムのカーボンナノチューブ塗布面に、光透過性アクリル系粘着剤(3M社製 8146−1)を貼合し、端子間抵抗値を測定したところ227Ωであった。その後、23℃、50%RHの条件(A)で2週間放置後の端子間抵抗値と、放置前の端子間抵抗値を比較して抵抗値変化率を算出した。2週間放置前の端子電極間抵抗値をR、放置後抵抗値をRとしたときに、(R−R)/Rを抵抗値変化率とした。端子電極間抵抗はカードハイテスター(日置電機(株)製 3244)で測定した。抵抗値変化率は18.6%だった。
[Adhesion layer bonding and resistance change observation]
When the light-transmitting acrylic pressure-sensitive adhesive (8146-1, manufactured by 3M) was bonded to the carbon nanotube-coated surface of the above film and the resistance value between terminals was measured, it was 227Ω. Thereafter, the resistance change rate was calculated by comparing the resistance value between the terminals after being left for 2 weeks under the condition (A) of 23 ° C. and 50% RH and the resistance value between the terminals before being left as it was. When the resistance value between the terminal electrodes before standing for 2 weeks is R 0 and the resistance value after standing is R, (R−R 0 ) / R 0 is defined as the resistance value change rate. The resistance between terminal electrodes was measured with a card high tester (3244 manufactured by Hioki Electric Co., Ltd.). The resistance value change rate was 18.6%.

(実施例2)
[硝酸の塗布]
参考例3で得られたカーボンナノチューブ塗布フィルムに、ワイヤーバー#8を用いて常温の濃硝酸(60%)を塗布し、常温で乾燥した。このフィルムを実施例1と同様に50mm×100mmにサンプリングした。このサンプルの全光線透過率は84.6%であった。このサンプルに実施例1と同様に銀ペースト電極を塗布し、端子電極とした。このフィルムのカーボンナノチューブ塗布面に、光透過性アクリル系粘着剤(3M社製 8146−1)を貼合し、端子間抵抗値を測定したところ243Ωであった。その後、23℃、50%RHの条件(A)で2週間放置後の端子間抵抗値と、該処理前の端子間抵抗値を比較して抵抗値変化率を算出した。抵抗値変化率は6.6%だった。なお、硝酸の塗布量は7.2g/mと算出された。
(Example 2)
[Nitric acid application]
The carbon nanotube-coated film obtained in Reference Example 3 was coated with concentrated nitric acid (60%) at room temperature using wire bar # 8 and dried at room temperature. This film was sampled to 50 mm × 100 mm in the same manner as in Example 1. The total light transmittance of this sample was 84.6%. A silver paste electrode was applied to this sample in the same manner as in Example 1 to obtain a terminal electrode. A light-transmitting acrylic pressure-sensitive adhesive (manufactured by 3M, 8146-1) was bonded to the carbon nanotube-coated surface of this film, and the resistance value between terminals was measured to be 243Ω. Thereafter, the resistance value change rate was calculated by comparing the inter-terminal resistance value after standing for 2 weeks under the condition (A) of 23 ° C. and 50% RH and the inter-terminal resistance value before the treatment. The resistance value change rate was 6.6%. The amount of nitric acid applied was calculated to be 7.2 g / m 2 .

(実施例3)
参考例3で得られたカーボンナノチューブ塗布フィルムに、ワイヤーバー#8を用いて常温の濃硝酸(60%)を塗布し、イオン交換水30g中に10秒間浸漬にて水洗、常温で乾燥した。このフィルムを実施例1と同様に50mm×100mmにサンプリングした。このサンプルの全光線透過率は84.4%であった。このサンプルに実施例1と同様に銀ペースト電極を塗布し、端子電極とした。このフィルムのカーボンナノチューブ塗布面に、光透過性アクリル系粘着剤(3M社製 8146−1)を貼合し、端子間抵抗値を測定したところ210Ωであった。その後、23℃、50%RHの条件(A)で2週間放置後の端子間抵抗値と、該処理前の端子間抵抗値を比較して抵抗値変化率を算出した。抵抗値変化率は20.9%だった。また、同様にして作製した導電性積層体を、33±5℃、95±3%RHの条件(B)で2週間湿熱処理を行った。湿熱処理後の端子間抵抗値と、該処理前の端子間抵抗値を比較して抵抗値変化率を算出した。抵抗値変化率は20.3%だった。
(Example 3)
The carbon nanotube-coated film obtained in Reference Example 3 was coated with concentrated nitric acid (60%) at room temperature using wire bar # 8, washed with 10 g of ion-exchanged water for 10 seconds, and dried at room temperature. This film was sampled to 50 mm × 100 mm in the same manner as in Example 1. The total light transmittance of this sample was 84.4%. A silver paste electrode was applied to this sample in the same manner as in Example 1 to obtain a terminal electrode. A light-transmitting acrylic pressure-sensitive adhesive (8146-1, manufactured by 3M) was bonded to the carbon nanotube-coated surface of this film, and the resistance value between terminals was measured to be 210Ω. Thereafter, the resistance value change rate was calculated by comparing the inter-terminal resistance value after standing for 2 weeks under the condition (A) of 23 ° C. and 50% RH and the inter-terminal resistance value before the treatment. The resistance value change rate was 20.9%. Moreover, the electroconductive laminated body produced similarly was wet-heat-treated for 2 weeks on the conditions (B) of 33 +/- 5 degreeC and 95 +/- 3% RH. The resistance change rate was calculated by comparing the inter-terminal resistance value after the wet heat treatment with the inter-terminal resistance value before the treatment. The resistance value change rate was 20.3%.

(実施例4)
[塩酸への浸漬]
参考例3で得られたカーボンナノチューブ塗布フィルムを、常温の濃塩酸(35%)30g中に20秒間浸漬した後、イオン交換水30g中に10秒間浸漬にて水洗、常温で乾燥した。このフィルムを実施例1と同様に50mm×100mmにサンプリングした。このサンプルの全光線透過率は85.3%であった。このサンプルに実施例1と同様に銀ペースト電極を塗布し、端子電極とした。このフィルムのカーボンナノチューブ塗布面に、光透過性アクリル系粘着剤(3M社製 8146−1)を貼合し、端子間抵抗値を測定したところ272Ωであった。その後、23℃、50%RHの条件(A)で2週間放置後の端子間抵抗値と、該処理前の端子間抵抗値を比較して抵抗値変化率を算出した。抵抗値変化率は27.6%だった。
Example 4
[Immersion in hydrochloric acid]
The carbon nanotube-coated film obtained in Reference Example 3 was immersed in 30 g of concentrated hydrochloric acid (35%) at room temperature for 20 seconds, then rinsed in 30 g of ion-exchanged water for 10 seconds and dried at room temperature. This film was sampled to 50 mm × 100 mm in the same manner as in Example 1. The total light transmittance of this sample was 85.3%. A silver paste electrode was applied to this sample in the same manner as in Example 1 to obtain a terminal electrode. When the light-transmitting acrylic pressure-sensitive adhesive (8146-1, manufactured by 3M) was bonded to the carbon nanotube-coated surface of this film and the resistance value between terminals was measured, it was 272Ω. Thereafter, the resistance value change rate was calculated by comparing the inter-terminal resistance value after standing for 2 weeks under the condition (A) of 23 ° C. and 50% RH and the inter-terminal resistance value before the treatment. The resistance value change rate was 27.6%.

(比較例1)
参考例3で得られたカーボンナノチューブ塗布フィルムに、ワイヤーバー#8を用いて常温の濃硝酸(60%)を塗布し、イオン交換水30g中に10秒間浸漬にて水洗、常温で乾燥した。このフィルムを実施例1と同様に50mm×100mmにサンプリングした。このサンプルの全光線透過率は84.5%であった。このサンプルに実施例1と同様に銀ペースト電極を塗布し、端子電極とした。このサンプルの端子間抵抗値を測定したところ214Ωであった。その後、23℃、50%RHの条件(A)で2週間放置後の端子間抵抗値と、該処理前の端子間抵抗値を比較して抵抗値変化率を算出した。抵抗値変化率は39.9%だった。また、同様にして作製した導電性積層体を、33±5℃、95±3%RHの条件(B)で2週間湿熱処理を行った。湿熱処理後の端子間抵抗値と、該処理前の端子間抵抗値を比較して抵抗値変化率を算出した。抵抗値変化率は39.6%だった。
(Comparative Example 1)
The carbon nanotube-coated film obtained in Reference Example 3 was coated with concentrated nitric acid (60%) at room temperature using wire bar # 8, washed with 10 g of ion-exchanged water for 10 seconds, and dried at room temperature. This film was sampled to 50 mm × 100 mm in the same manner as in Example 1. The total light transmittance of this sample was 84.5%. A silver paste electrode was applied to this sample in the same manner as in Example 1 to obtain a terminal electrode. The resistance value between terminals of this sample was measured and found to be 214Ω. Thereafter, the resistance value change rate was calculated by comparing the inter-terminal resistance value after standing for 2 weeks under the condition (A) of 23 ° C. and 50% RH and the inter-terminal resistance value before the treatment. The resistance value change rate was 39.9%. Moreover, the electroconductive laminated body produced similarly was wet-heat-treated for 2 weeks on the conditions (B) of 33 +/- 5 degreeC and 95 +/- 3% RH. The resistance change rate was calculated by comparing the inter-terminal resistance value after the wet heat treatment with the inter-terminal resistance value before the treatment. The resistance value change rate was 39.6%.

(比較例2)
参考例3で得られたカーボンナノチューブ塗布フィルムを実施例1と同様に50mm×100mmにサンプリングした。このサンプルの全光線透過率は84.4%であった。このサンプルに実施例1と同様に銀ペースト電極を塗布し、端子電極とした。このフィルムのカーボンナノチューブ塗布面に、光透過性アクリル系粘着剤(3M社製 8146−1)を貼合し、端子間抵抗値を測定したところ158Ωであった。その後、23℃、50%RHの条件(A)で2週間放置後の端子間抵抗値と、該処理前の端子間抵抗値を比較して抵抗値変化率を算出した。抵抗値変化率は54.5%だった。また、同様にして作製した導電性積層体を、33±5℃、95±3%RHの条件(B)で2週間湿熱処理を行った。湿熱処理後の端子間抵抗値と、該処理前の端子間抵抗値を比較して抵抗値変化率を算出した。抵抗値変化率は138.4%だった。
(Comparative Example 2)
The carbon nanotube-coated film obtained in Reference Example 3 was sampled to 50 mm × 100 mm as in Example 1. The total light transmittance of this sample was 84.4%. A silver paste electrode was applied to this sample in the same manner as in Example 1 to obtain a terminal electrode. When the light-transmitting acrylic pressure-sensitive adhesive (8146-1, manufactured by 3M) was bonded to the carbon nanotube-coated surface of this film and the resistance value between terminals was measured, it was 158Ω. Thereafter, the resistance value change rate was calculated by comparing the inter-terminal resistance value after standing for 2 weeks under the condition (A) of 23 ° C. and 50% RH and the inter-terminal resistance value before the treatment. The resistance value change rate was 54.5%. Moreover, the electroconductive laminated body produced similarly was wet-heat-treated for 2 weeks on the conditions (B) of 33 +/- 5 degreeC and 95 +/- 3% RH. The resistance change rate was calculated by comparing the inter-terminal resistance value after the wet heat treatment with the inter-terminal resistance value before the treatment. The resistance value change rate was 138.4%.

実施例1〜4,比較例1,2の結果をまとめて表1に示す。   Table 1 summarizes the results of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2.

Claims (6)

基材上にカーボンナノチューブを含む導電層を有する導電体に、酸を接触させた後、導電体の導電層を有する面に粘着層を貼り合わせる、導電性積層体の製造方法 A method for producing a conductive laminate, comprising contacting a conductor having a conductive layer containing carbon nanotubes on a substrate with an acid, and then bonding an adhesive layer to the surface of the conductor having the conductive layer. 前記カーボンナノチューブを含む導電層にイオン性分散剤を含む請求項1記載の導電性積層体の製造方法 The method for producing a conductive laminate according to claim 1, wherein the conductive layer containing carbon nanotubes contains an ionic dispersant. 前記酸の接触方法が浸漬、塗布、噴霧のいずれかである請求項1または2のいずれかに記載の導電性積層体の製造方法 The method for producing a conductive laminate according to claim 1, wherein the acid contact method is any one of dipping, coating, and spraying. 前記酸が、硝酸、塩酸、硫酸、燐酸、有機酸のいずれかである請求項1〜3のいずれかに記載の導電性積層体の製造方法 The method for producing a conductive laminate according to claim 1, wherein the acid is any one of nitric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, and an organic acid. 前記酸の濃度が、1〜90重量%である請求項1〜4のいずれかに記載の導電性積層体の製造方法 The method for producing a conductive laminate according to any one of claims 1 to 4, wherein the acid concentration is 1 to 90% by weight. 前記粘着層が、光学用透明粘着層である請求項1〜5のいずれかに記載の導電性積層体の製造方法 The method for producing a conductive laminate according to claim 1, wherein the adhesive layer is a transparent adhesive layer for optics.
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