JP2022069939A - 導電性高分子分散液、導電性積層体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このような導電層を種々の用途に展開するためにその導電性を向上することが求められており、例えば、特許文献1には、グリセリン等のポリオールを高濃度で含有させた導電性高分子含有液が提案されている。
本発明は、導電性に優れた導電層を形成できる導電性高分子分散液、及びこれを用いた導電性積層体及びその製造方法を提供する。
[2] 前記不飽和脂肪族アルコール化合物が、ジオール類である、[1]に記載の導電性高分子分散液。
[3] 前記不飽和脂肪族アルコール化合物の炭素数が、4以上8以下である、[1]又は[2]に記載の導電性高分子分散液。
[4] 前記不飽和脂肪族アルコール化合物が、シス-2-ブテン-1,4-ジオール、トランス-2-ブテン-1,4-ジオール、2-ブチン-1,4-ジオール、及び2,4-ヘキサジイン-1,6-ジオールからなる群から選択される少なくとも1種を含む、[1]に記載の導電性高分子分散液。
[5] 前記不飽和脂肪族アルコール化合物の含有量が3質量%以下である、[1]~[4]のいずれか一項に記載の導電性高分子分散液。
[6] 導電性高分子分散液中の含水率が50質量%以上である、[1]~[5]のいずれか一項に記載の導電性高分子分散液。
[7] バインダ成分をさらに含有する、[1]~[6]のいずれか一項に記載の導電性高分子分散液。
[8] フェノール系酸化防止剤をさらに含有する、[1]~[7]のいずれか一項に記載の導電性高分子分散液。
[9] 基材と、前記基材の少なくとも一つの面に形成された、[1]~[8]のいずれか一項に記載の導電性高分子分散液の硬化層からなる導電層とを備える、導電性積層体。
[10] 基材の少なくとも一方の面に、[1]~[8]のいずれか一項に記載の導電性高分子分散液を塗工することを含む、導電性積層体の製造方法。
本発明の第一態様は、π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、分子中に炭素原子同士の不飽和結合とヒドロキシル基を有する不飽和脂肪族アルコール化合物と、分散媒と、を含有する導電性高分子分散液である。
本態様の導電性高分子分散液に含まれる導電性複合体は、π共役系導電性高分子とポリアニオンとを含む。導電性複合体中のポリアニオンはπ共役系導電性高分子にドープして、導電性を有する導電性複合体を形成している。
ポリアニオンにおいては、一部のアニオン基のみがπ共役系導電性高分子にドープしており、ドープに関与しない余剰のアニオン基を有している。余剰のアニオン基は親水基であるため、導電性複合体は水分散性を有する。
π共役系導電性高分子としては、主鎖がπ共役系で構成されている有機高分子であればよく、例えば、ポリピロール系導電性高分子、ポリチオフェン系導電性高分子、ポリアセチレン系導電性高分子、ポリフェニレン系導電性高分子、ポリフェニレンビニレン系導電性高分子、ポリアニリン系導電性高分子、ポリアセン系導電性高分子、ポリチオフェンビニレン系導電性高分子、及びこれらの共重合体等が挙げられる。空気中での安定性の点からは、ポリピロール系導電性高分子、ポリチオフェン類及びポリアニリン系導電性高分子が好ましく、透明性の面から、ポリチオフェン系導電性高分子がより好ましい。
ポリピロール系導電性高分子としては、ポリピロール、ポリ(N-メチルピロール)、ポリ(3-メチルピロール)、ポリ(3-エチルピロール)、ポリ(3-n-プロピルピロール)、ポリ(3-ブチルピロール)、ポリ(3-オクチルピロール)、ポリ(3-デシルピロール)、ポリ(3-ドデシルピロール)、ポリ(3,4-ジメチルピロール)、ポリ(3,4-ジブチルピロール)、ポリ(3-カルボキシピロール)、ポリ(3-メチル-4-カルボキシピロール)、ポリ(3-メチル-4-カルボキシエチルピロール)、ポリ(3-メチル-4-カルボキシブチルピロール)、ポリ(3-ヒドロキシピロール)、ポリ(3-メトキシピロール)、ポリ(3-エトキシピロール)、ポリ(3-ブトキシピロール)、ポリ(3-ヘキシルオキシピロール)、ポリ(3-メチル-4-ヘキシルオキシピロール)が挙げられる。
ポリアニリン系導電性高分子としては、ポリアニリン、ポリ(2-メチルアニリン)、ポリ(3-イソブチルアニリン)、ポリ(2-アニリンスルホン酸)、ポリ(3-アニリンスルホン酸)が挙げられる。
これらのπ共役系導電性高分子のなかでも、導電性、透明性、耐熱性に優れることから、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)が特に好ましい。
導電性複合体に含まれるπ共役系導電性高分子は、1種類でもよいし、2種類以上でもよい。
ポリアニオンは、アニオン基を有するモノマー単位を、分子内に2つ以上有する重合体である。このポリアニオンのアニオン基は、π共役系導電性高分子に対するドーパントとして機能して、π共役系導電性高分子の導電性を向上させる。
ポリアニオンのアニオン基としては、スルホ基、またはカルボキシ基であることが好ましい。
このようなポリアニオンの具体例としては、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、スルホ基を有するポリアクリル酸エステル、スルホ基を有するポリメタクリル酸エステル(例えば、ポリ(4-スルホブチルメタクリレート、ポリスルホエチルメタクリレート、ポリメタクリロイルオキシベンゼンスルホン酸)、ポリ(2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸)、ポリイソプレンスルホン酸等のスルホ基を有する高分子や、ポリビニルカルボン酸、ポリスチレンカルボン酸、ポリアリルカルボン酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ(2-アクリルアミド-2-メチルプロパンカルボン酸)、ポリイソプレンカルボン酸等のカルボキシ基を有する高分子が挙げられる。ポリアニオンは、単一のモノマーが重合した単独重合体であってもよいし、2種以上のモノマーが重合した共重合体であってもよい。
これらポリアニオンのなかでも、導電性をより高くできることから、スルホ基を有する高分子が好ましく、ポリスチレンスルホン酸がより好ましい。
前記ポリアニオンは1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ポリアニオンの質量平均分子量は2万以上100万以下であることが好ましく、10万以上50万以下であることがより好ましい。質量平均分子量は、ゲルろ過クロマトグラフィを用いて測定し、プルラン換算で求めた質量基準の平均分子量である。
上記範囲の下限値以上であると、導電性高分子分散液を塗布して形成する導電層の導電性をより向上させることができる。
上記範囲の上限値以下であると、導電性高分子分散液における導電性複合体の分散性を高め、均一な導電層を形成することができる。
本態様の導電性高分子分散液に含まれている1種以上の不飽和脂肪族アルコール化合物は、分子内に炭素原子同士の二重結合又は三重結合を1つ以上有し、かつ、分子内にヒドロキシル基(水酸基)を1つ以上有するアルコールである。
また、同様の観点から、前記不飽和脂肪族アルコール化合物の炭素数は、4以上12以下が好ましく、4以上10以下がより好ましく、4以上8以下がさらに好ましく、4以上6以下が特に好ましい。
また、同様の観点から、前記不飽和脂肪族アルコール化合物が有する不飽和結合の数は1つ以上4つ以下が好ましく、1つ以上3つ以下がより好ましく、1つ又は2つがさらに好ましい。
また、3,6-ジメチル-4-オクチン―3,6-ジオール、2,5-ジメチル-3-ヘキシン-2,5-ジオール等も挙げられる。
上記範囲の下限値以上であると、導電層の導電性及び耐久性を充分に向上させることができる。上記範囲の上限値以下であると、指触乾燥時間をより短縮することができる。
本態様の導電性高分子分散液に含まれる分散媒としては、水、有機溶剤、水と有機溶剤との混合液が挙げられる。
前記不飽和脂肪族アルコール化合物は、本態様の導電性高分子分散液に含まれる分散媒には該当しないものとする。
アルコール系溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、2-メチル-2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチル-1-プロパノール、アリルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル等の一価アルコール;エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール等の二価アルコールが挙げられる。
エーテル系溶剤としては、例えば、ジエチルエーテル、ジメチルエーテル、プロピレングリコールジアルキルエーテル等が挙げられる。
ケトン系溶剤としては、例えば、ジエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、ジイソプロピルケトン、メチルエチルケトン、アセトン、ジアセトンアルコール等が挙げられる。
エステル系溶剤としては、例えば、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等が挙げられる。
芳香族炭化水素系溶剤としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、イソプロピルベンゼン等が挙げられる。
上記に分類されない溶剤としては、例えば、ジメチルスルホキシドが挙げられる。
有機溶剤は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ここで、水溶性有機溶剤は、20℃の水100gに対する溶解量が1g以上の有機溶剤であり、非水溶性有機溶剤は、20℃の水100gに対する溶解量が1g未満の有機溶剤である。
水溶性有機溶剤としては、アルコール系溶剤から選択される1種以上が好ましい。
導電性複合体の分散性をより一層高める観点から、アルコール系溶剤は、水と組み合わせて含まれることが好ましい。
本態様の導電性高分子分散液の総質量に対する水の含有割合(導電性高分子分散液中の含水率)は、例えば、50質量%以上99.9質量%以下が好ましく、55質量%以上80質量%以下がより好ましく、60質量%以上75質量%以下がさらに好ましい。
また、本態様の導電性高分子分散液に含まれる導電性複合体1質量部に対して、50質量部以上250質量部以下の水が含まれることが好ましい。
水以外の分散媒としては、前述した水溶性有機溶剤が好ましい。
バインダ成分は、π共役系導電性高分子、ポリアニオン、及び不飽和脂肪族アルコール化合物以外の化合物であり、導電性複合体を基材等に結着させ得る成分である。
バインダ成分は、熱可塑性樹脂、硬化性モノマー、硬化性オリゴマー、及び酸化ケイ素化合物(シリカ)からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。
熱可塑性樹脂はそのままバインダとなり、硬化性モノマー、オリゴマー、及び酸化ケイ素化合物は、硬化により形成した硬化物がバインダ(結着材)となる。
本明細書において、アルコキシシランの縮合物とシリケートの縮合物の総称としてシラン化合物ということがある。
本態様の導電性高分子分散液に含まれるバインダ成分は、1種でもよいし、2種以上でもよい。
エマルション樹脂の具体例としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂等であって、乳化剤によってエマルションにされたものが挙げられる。
水溶性樹脂の具体例としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂であって、カルボキシ基やスルホ基等の酸基又はその塩を有するものが挙げられる。
水溶性樹脂は、25℃の蒸留水に1質量%以上溶解し、好ましくは5質量%以上溶解し、より好ましくは10質量%以上溶解する。
熱可塑性樹脂の含有割合が上記範囲の下限値以上であれば、導電層の強度や基材との密着性をより向上させることができる。
熱可塑性樹脂の含有割合が上記範囲の上限値以下であると、導電性複合体の含有割合が相対的に低下することによる導電性の低下を抑制できる。
本態様に含まれるアルコキシシランは、容易に加水分解することから、メトキシ基またはエトキシ基を有することが好ましい。
アルコキシシランは、アルコキシ基以外の官能基として、例えば、エポキシ基、アリル基、ビニル基、グリシジル基等を有していてもよい。
具体的な好ましいアルコキシシランとしては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等が挙げられる。
アルコキシシランの含有量が前記下限値以上であれば、前記導電性高分子分散液から形成される導電層の硬度を充分に高くでき、前記上限値以下であれば、前記導電性高分子分散液から形成される導電層の導電性低下を防ぐことができる。
シリケートのSiO2単位の含有量は、シリケートの総質量に対して15質量%以上70質量%以下であることが好ましく、25質量%以上50質量%以下であることがより好ましい。シリケートのSiO2単位の含有量が前記下限値以上であれば、本態様の導電性高分子分散液から形成される導電層の硬度がより高くなり、前記上限値以下であれば、前記導電層の導電性低下を防ぐことができる。
ここで、シリケートのSiO2単位の含有量は、シリケートの分子量100質量%に対する、シリケートに含まれるSiO2単位(-O-Si-O-単位)の質量の割合のことであり、元素分析により測定できる。
(X)… R3O-[(R4O-)(R5O-)Si-O-]s-R6
炭素数1~4のアルキル基としては、直鎖状又は分岐鎖状であってもよく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。
sは2~50が好ましく、3~25がより好ましく、4~10がさらに好ましい。
(x1)… SimOm-1(OCH3)2m+2
(x2)… SinOn-1(OCH2CH3)2n+2
上記式(x1)(x2)中、mは2以上100以下であり、nは2以上100以下である。
上記式(x1)(x2)中、SiとOが結合し、Si同士、O同士は隣接しない。
シリケートの含有量が前記下限値以上であれば、前記導電性高分子分散液から形成される導電層の硬度を充分に高くでき、前記上限値以下であれば、前記導電性高分子分散液から形成される導電層の導電性低下を防ぐことができる。
本態様の導電性高分子分散液には酸化防止剤(安定剤)が含まれていてもよい。
酸化防止剤のなかでも、フェノール系酸化防止剤が好ましい。フェノール系酸化防止剤のなかでは、ガリック酸(没食子酸)及びガリック酸のエステルのうち少なくとも一方が好ましい。ガリック酸及びガリック酸のエステルは、高い酸化防止性能を発揮すると共に導電性を向上させる効果も有する。
ガリック酸のエステルとしては、例えば、ガリック酸メチル、ガリック酸エチル、ガリック酸プロピルが挙げられる。
また、その他のフェノール系酸化防止剤として、スルフィド基またはスルホン基を有するビスフェノール化合物も好適に用いることができる。
スルフィド基またはスルホン基を有するビスフェノール化合物としては、例えば、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(4-ヒドロキシフェニル)ジスルフィド、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(2,4-ジヒドロキシフェニル)スルフィドが挙げられる。
上記範囲の上限値以下であれば、導電性複合体の導電性の低下を防ぐことができる。
導電性高分子分散液には、その他の添加剤が含まれてもよい。
添加剤としては、本発明の効果が得られる限り特に制限されず、例えば、界面活性剤、無機導電剤、消泡剤、カップリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤などを使用できる。
ただし、添加剤は、前述したπ共役系導電性高分子、ポリアニオン、不飽和脂肪族アルコール化合物、分散媒、バインダ成分、及びフェノール系酸化防止剤以外のものである。
界面活性剤としては、ノニオン系、アニオン系、カチオン系の界面活性剤が挙げられるが、保存安定性の面からノニオン系が好ましい。また、ポリビニルピロリドンなどのポリマー系界面活性剤を添加してもよい。
無機導電剤としては、金属イオン類、導電性カーボン等が挙げられる。なお、金属イオンは、金属塩を水に溶解させることにより生成させることができる。
消泡剤としては、シリコーン樹脂、ポリジメチルシロキサン、シリコーンオイル等が挙げられる。
カップリング剤としては、エポキシ基、ビニル基又はアミノ基を有するシランカップリング剤等が挙げられる。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、糖類等が挙げられる。
紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、サリシレート系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、オキサニリド系紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系紫外線吸収剤、ベンゾエート系紫外線吸収剤等が挙げられる。
本態様の導電性高分子分散液を製造する方法としては、例えば、導電性複合体の水分散液に、分散媒、バインダ成分、不飽和脂肪族アルコール化合物等を添加する方法が挙げられる。
導電性複合体の水分散液は、ポリアニオンの水溶液中でπ共役系導電性高分子を形成するモノマーを化学酸化重合させて得てもよいし、市販のものを使用しても構わない。
本発明の第二態様は、基材と、前記基材の少なくとも一つの面に形成された、第一態様の導電性高分子分散液の硬化層からなる導電層とを備える、導電性積層体である。
基材の少なくとも一つの面に備えられた前記導電層の平均厚みとしては、例えば、10nm以上100μm以下であることが好ましく、20nm以上50μm以下であることがより好ましく、30nm以上30μm以下であることがさらに好ましい。
導電層の平均厚さが前記下限値以上であれば、充分に高い導電性を発揮でき、前記上限値以下であれば、導電層の基材に対する密着性がより向上する。
本態様の導電性積層体を構成する基材は、絶縁性材料からなる基材であってもよいし、導電性材料からなる基材であってもよい。基材の形状は特に制限されず、例えば、フィルム、基板等の平面を主体とする形状が挙げられる。
絶縁性材料としては、ガラス、合成樹脂、セラミックス等が挙げられる。
導電性材料としては、金属、導電性金属酸化物、カーボン等が挙げられる。
前記基材としてフィルム基材を用いると、導電性積層体は導電性フィルムとなる。
前記フィルム基材としては、例えば、合成樹脂からなるプラスチックフィルムが挙げられる。前記合成樹脂としては、例えば、エチレン-メチルメタクリレート共重合樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、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、ポリエチレンナフタレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン、ポリアリレート、スチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネートなどが挙げられる。
フィルム基材と導電層との密着性を高める観点から、フィルム基材用の合成樹脂はバインダ樹脂と同種の樹脂であることが好ましく、なかでも、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂が好ましい。
フィルム基材は、未延伸のものでもよいし、延伸されたものでもよい。
フィルム基材には、導電性高分子分散液から形成される導電層の接着性をさらに向上させるために、コロナ放電処理、プラズマ処理、火炎処理等の表面処理が施されてもよい。
フィルム基材の平均厚みは、無作為に選択される10箇所について厚さを測定し、その測定値を平均した値である。
ガラス基材としては、例えば、無アルカリガラス基材、ソーダ石灰ガラス基材、ホウケイ酸ガラス基材、石英ガラス基材等が挙げられる。基材にアルカリ成分が含まれると、導電層の導電性が低下する傾向にあるため、前記ガラス基材のなかでも、無アルカリガラスが好ましい。ここで、無アルカリガラスとは、アルカリ成分の含有量がガラス組成物の総質量に対し、0.1質量%以下のガラス組成物のことである。
ガラス基材の平均厚みは、無作為に選択される10箇所について厚さを測定し、その測定値を平均した値である。
本発明の第三態様は、基材の少なくとも一つの面に、第一態様の導電性高分子分散液を塗工することを含む、導電性積層体の製造方法である。本態様の製造方法により、第二態様の導電性積層体を製造することができる。
塗膜を乾燥する方法としては、加熱乾燥、真空乾燥等が挙げられる。加熱乾燥としては、例えば、熱風加熱や、赤外線加熱などの方法を採用できる。
加熱乾燥を適用する場合、加熱温度は、使用する分散媒に応じて適宜設定されるが、通常は、50℃以上150℃以下の範囲内である。ここで、加熱温度は、乾燥装置の設定温度である。上記加熱温度の範囲における好適な乾燥時間としては、1分以上30分以下が好ましく、5分以上15分以下がより好ましい。
予備乾燥の方法としては、室温(20~25℃)で自然に乾燥するのを待ってもよいし、室温で真空環境においてもよいし、室温の空気や不活性ガスを吹き付けてもよい。
室温で自然に乾燥する場合の予備乾燥時間としては、後述の指触乾燥時間以上となる時間が好ましく、例えば、1分~20分程度とすることができる。
室温の空気や不活性ガスを吹き付ける場合、指触乾燥時間をより短縮することができ、例えば、30秒~5分程度とすることができる。
また、予備乾燥時間を短縮できるほど、乾燥中の塗膜に埃が付着するリスクを避けることができる。
なお、予備乾燥しただけの塗膜(導電層)の導電性は、加熱乾燥した塗膜と比べて劣り、製造後に導電性低下が進行する問題が生じる場合がある。このため、予備乾燥工程後に、上述の加熱乾燥を行うことが好ましい。この際の加熱温度は、60℃以上150℃以下が好ましく、80℃以上140℃以下がより好ましく、100℃以上130℃以下がさらに好ましい。
1000mlのイオン交換水に206gのスチレンスルホン酸ナトリウムを溶解し、80℃で攪拌しながら、予め10mlの水に溶解した1.14gの過硫酸アンモニウム酸化剤溶液を20分間滴下し、この溶液を12時間攪拌した。
得られたポリスチレンスルホン酸ナトリウム含有溶液に10質量%に希釈した硫酸を1000ml添加し、ポリスチレンスルホン酸含有溶液を得た。続いて限外ろ過法によりポリスチレンスルホン酸含有溶液の約1000ml溶液を除去し、残液に2000mlのイオン交換水を加え、限外ろ過法により約2000ml溶液を除去した。上記の限外ろ過操作を3回繰り返した。さらに、得られたろ液に約2000mlのイオン交換水を添加し、限外ろ過法により約2000mlの溶液を除去した。この限外ろ過操作を3回繰り返した。
得られた溶液中の水を減圧除去して、無色の固形状のポリスチレンスルホン酸を得た。
14.2gの3,4-エチレンジオキシチオフェンと、36.7gのポリスチレンスルホン酸を2000mlのイオン交換水に溶かした溶液とを20℃で混合させた。
これにより得られた混合溶液を20℃に保ち、掻き混ぜながら、200mlのイオン交換水に溶かした29.64gの過硫酸アンモニウムと8.0gの硫酸第二鉄の酸化触媒溶液とをゆっくり添加し、3時間攪拌して反応させた。
得られた反応液に2000mlのイオン交換水を加え、限外ろ過法により約2000ml溶液を除去した。この操作を3回繰り返した。
そして、得られた溶液に200mlの10質量%に希釈した硫酸と2000mlのイオン交換水とを加え、限外ろ過法により約2000mlの溶液を除去し、これに2000mlのイオン交換水を加え、限外ろ過法により約2000ml溶液を除去した。この操作を3回繰り返した。
さらに、得られた溶液に2000mlのイオン交換水を加え、限外ろ過法により約2000mlの溶液を除去した。この操作を5回繰り返し、1.2質量%のポリスチレンスルホン酸ドープポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)水分散液(PEDOT-PSS水分散液)を得た。
製造例2で得たPEDOT-PSS水分散液25gに、不飽和脂肪族アルコール化合物としてシス-2-ブテン-1,4-ジオール0.5g、分散媒として純水35gとエタノール35g、バインダ成分として水分散ポリエステル樹脂(高松油脂株式会社製、ペスレジンA645GH、固形分濃度30質量%)3gを加え、室温で十分に混合した後に、安定剤として没食子酸0.1gとアセチレン系界面活性剤(日信化学工業社製、サーフィノール420)0.01gを加え、さらに1時間撹拌混合して、含水率63%の導電性高分子分散液を得た。
不飽和脂肪族アルコール化合物を2-ブチン-1,4-ジオール0.5gに変更した以外は実施例1と同様にして、含水率63%の導電性高分子分散液を得た。
製造例2で得たPEDOT-PSS水分散液25gに、不飽和脂肪族アルコール化合物として2-ブチン-1,4-ジオール1.5g、分散媒として純水47gとメタノール24g、バインダ成分として水分散ポリエステル樹脂(互応化学工業(株)製、RZ-105、固形分濃度25質量%)3gを加え、室温で十分に混合した後に、安定剤として没食子酸0.1gとアセチレン系界面活性剤(日信化学工業社製、サーフィノール420)0.01gを加え、さらに1時間撹拌混合して、含水率73%の導電性高分子分散液を得た。
製造例2で得たPEDOT-PSS水分散液15gに、不飽和脂肪族アルコール化合物として2-ブチン-1,4-ジオール0.5g、分散媒として純水47gとメタノール34g、バインダ成分として水分散ポリエステル樹脂(互応化学工業(株)製、RZ-105、固形分濃度25質量%)3gを加え、室温で十分に混合した後に、安定剤として没食子酸0.1gを加え、さらに1時間撹拌混合して、含水率64%の導電性高分子分散液を得た。
不飽和脂肪族アルコール化合物として2,4-ヘキサジイン-1,6-ジオール2gを用いた以外は実施例1と同様にして、含水率62%の導電性高分子分散液を得た。
製造例2で得たPEDOT-PSS水分散液25gに、不飽和脂肪族アルコール化合物として2-ブチン-1,4-ジオール1g、分散媒として純水70g、バインダ成分として水分散ポリエステル樹脂(高松油脂株式会社製、ペスレジンA640、固形分濃度25質量%)3gを加え、室温で十分に混合した後に、安定剤として没食子酸メチル0.1gと4-ヒドロキシピリジン0.1gを加え、アセチレン系界面活性剤(日信化学工業社製、オルフィン4200)0.02gを加え、さらに1時間撹拌混合して、含水率98%の導電性高分子分散液を得た。
製造例2で得たPEDOT-PSS水分散液40gに、不飽和脂肪族アルコール化合物としてトランス-2-ブテン-1,4-ジオール1g、分散媒として純水26gとメタノール30g、バインダ成分として水分散ポリエステル樹脂(高松油脂株式会社製、ペスレジンA640、固形分濃度25質量%)3gを加え、室温で十分に混合した後に、安定剤として没食子酸0.1gを加え、アセチレン系界面活性剤(日信化学工業社製、オルフィン4200)0.01gを加え、さらに1時間撹拌混合して、含水率68%の導電性高分子分散液を得た。
製造例2で得たPEDOT-PSS水分散液25gに、不飽和脂肪族アルコール化合物として2-ブチン-1,4-ジオール1g、分散媒として純水40gとエタノール30g、バインダ成分としてテトラエトキシシラン3gを加え、室温で48時間混合した後に、安定剤としてビス(4-ヒドロキシフェニル)スルフィド0.05gおよびビス(4-ヒドロキシフェニル)スルホン0.05gとシリコーン系界面活性剤(日信化学工業社製、シルフェイスSJM002)0.01gを加え、さらに1時間撹拌混合して、含水率65%の導電性高分子分散液を得た。
製造例2で得たPEDOT-PSS水分散液40gに、不飽和脂肪族アルコール化合物としてシス-2-ブテン-1,4-ジオール0.5g、分散媒として純水25gとエタノール30g、バインダ成分としてテトラエトキシシラン(信越化学社製、KBE-04、SiO2換算固形分濃度28.8質量%)3gと水分散シリカゾル(日産化学工業株式会社製、スノーテックスST-OS、固形分濃度20質量%)1gを加え、室温で48時間混合した後に、安定剤としてビス(4-ヒドロキシフェニル)スルフィド0.05gおよびビス(4-ヒドロキシフェニル)スルホン0.05gとシリコーン系界面活性剤(日信化学工業社製、シルフェイスSJM002)0.01gを加え、さらに1時間撹拌混合して、含水率68%の導電性高分子分散液を得た。
不飽和脂肪族アルコール化合物を使用しなかったこと以外は実施例1と同様にして、含水率63%の導電性高分子分散液を得た。
不飽和脂肪族アルコール化合物の代わりに、エチレングリコール0.5gを使用した以外は実施例1と同様にして、含水率63%の導電性高分子分散液を得た。
不飽和脂肪族アルコール化合物の代わりに、1,4-ブタンジオール1gを使用した以外は実施例1と同様にして、含水率62%の導電性高分子分散液を得た。
上記の各例の組成を表1に示す。なお、表中の「重量部」は「質量部」と同義である。
以下の評価項目について、結果を表2および表3に示す。
[指触乾燥時間の測定]
各例の導電性高分子分散液を、バーコーター(wet膜厚16μm)を用いてポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ社製、ルミラーT60)に塗布して、塗膜を形成した。この塗膜を24℃40%RHの条件で保管し、一定時間ごとに不織布を20gfの荷重で押し当て、痕跡が残らなくなった時間を指触乾燥時間とした。指触乾燥時間が短いほど塗膜の乾燥が速いことを意味し、歩留まりや生産性が向上する。
実施例1~7および比較例1~3の導電性高分子分散液を、バーコーター(wet膜厚16μm)を用いてポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ社製、ルミラーT60)に塗布し、乾燥温度100℃で5分間加熱乾燥することで導電性フィルムを得た。
実施例8および実施例9の導電性高分子分散液を、スピンコーター(ミカサ社製MS-B100、回転数1000rpm、時間10秒)を用いて、無アルカリガラス(コーニング社製イーグルXG 75mm×75mm×0.7mm)に塗布し、乾燥温度120℃で30分間加熱乾燥することで導電性ガラスを得た。
上記で得られた導電性フィルムと導電性ガラスの導電層の表面抵抗値を、抵抗率計((株)日東精工アナリテック製ロレスタ)を用い、印加電圧10Vの条件で測定した。
実施例1~2および比較例2~3の導電性高分子分散液を、バーコーター(wet膜厚16μm)を用いてポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ社製、ルミラーT60)に塗布し、乾燥温度100℃で5分間加熱乾燥して導電性フィルムを作製した。
上記の方法で作製直後の初期の表面抵抗値を測定した後、この導電性フィルムを高温高湿条件下(温度85℃且つ湿度85%)に置き、その導電層の表面が曝された状態で500時間放置した後、その表面抵抗値(高温高湿暴露後の表面抵抗値)を測定した。表面抵抗値の変化率(暴露後の表面抵抗値/初期の表面抵抗値)を耐久性の指標とした。表面抵抗値の変化率の値が1に近いほど耐久性が高いことを示す。
比較例1の導電性高分子分散液はジオール化合物を含まないので、その塗膜の導電性は実施例と比べて格段に劣っている。
比較例2の導電性高分子分散液は不飽和結合を有しないエチレングリコールを含むが、その塗膜の導電性及び耐久性は実施例と比べて格段に劣っている。
比較例3の導電性高分子分散液は不飽和結合を有しないブタンジオールを含み、その塗膜の導電性は実施例と比べて同等であるが、指触乾燥時間及び耐久性が劣っている。
Claims (10)
- π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、分子中に炭素原子同士の不飽和結合とヒドロキシル基を有する不飽和脂肪族アルコール化合物と、分散媒と、を含有する導電性高分子分散液。
- 前記不飽和脂肪族アルコール化合物が、ジオール類である、請求項1に記載の導電性高分子分散液。
- 前記不飽和脂肪族アルコール化合物の炭素数が、4以上8以下である、請求項1又は2に記載の導電性高分子分散液。
- 前記不飽和脂肪族アルコール化合物が、シス-2-ブテン-1,4-ジオール、トランス-2-ブテン-1,4-ジオール、2-ブチン-1,4-ジオール、及び2,4-ヘキサジイン-1,6-ジオールからなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項1に記載の導電性高分子分散液。
- 前記不飽和脂肪族アルコール化合物の含有量が3質量%以下である、請求項1~4のいずれか一項に記載の導電性高分子分散液。
- 導電性高分子分散液中の含水率が50質量%以上である、請求項1~5のいずれか一項に記載の導電性高分子分散液。
- バインダ成分をさらに含有する、請求項1~6のいずれか一項に記載の導電性高分子分散液。
- フェノール系酸化防止剤をさらに含有する、請求項1~7のいずれか一項に記載の導電性高分子分散液。
- 基材と、前記基材の少なくとも一つの面に形成された、請求項1~8のいずれか一項に記載の導電性高分子分散液の硬化層からなる導電層とを備える、導電性積層体。
- 基材の少なくとも一方の面に、請求項1~8のいずれか一項に記載の導電性高分子分散液を塗工することを含む、導電性積層体の製造方法。
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