JP2611888B2 - Method for producing polymer composite in which fine particles are dispersed - Google Patents

Method for producing polymer composite in which fine particles are dispersed

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JP2611888B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は微粒子を分散させた高分
子複合物の製造方法に係り、詳しくは結晶性高分子をそ
の融解温度より150〜550℃高い温度で加熱して低
粘度の液体とし、これを急速に冷却してフィルムを作製
し、該フィルムの表面に密着した金属あるいはフィルム
中に混合した金属を微粒子化して高分子中に分散させる
高分子複合物の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a polymer composite in which fine particles are dispersed, and more particularly, to a method for heating a crystalline polymer at a temperature 150 to 550.degree. The present invention relates to a method for producing a polymer, in which a film is prepared by rapidly cooling the film, and a metal adhered to the surface of the film or a metal mixed in the film is finely divided and dispersed in a polymer.

【0002】[0002]

【従来の技術】今日、導電性を有する機能性高分子とし
て種々のものが開発されているが、その中でもP−アセ
チレン、P−パラフェニレン、P−パラフェニレンビニ
レン、P−チオフェン、P−アリニン、P−ピロール等
に代表されるπ共役系電子を利用する高分子群があり、
導電率1〜105 S/cmとほぼ金属と同等になるもの
が知られている。一方、他の導電性を有する高分子材料
としては、高分子マトリックスに金属粉、金属繊維、カ
ーボンブラック等の導電体を充填したものがあるが、そ
の導電率は10-4〜1S/cmと低いものである。
2. Description of the Related Art At present, various functional polymers having conductivity have been developed. Among them, P-acetylene, P-paraphenylene, P-paraphenylenevinylene, P-thiophene, and P-allinine , There is a group of polymers utilizing π-conjugated electrons represented by P-pyrrole and the like,
It is known that the conductivity is approximately 1 to 10 5 S / cm, which is almost equivalent to that of a metal. On the other hand, as another polymer material having conductivity, there is a polymer matrix in which a conductor such as metal powder, metal fiber, or carbon black is filled, and the conductivity is 10 −4 to 1 S / cm. It is low.

【0003】ところで、金属の微粒子はその原子の殆ど
が表面形成に使用され、表面に露出する原子の割合が大
きいため、物理的、化学的な活性が大きく、バルク金属
とは著しく性質が異なることが知られている。その巨大
な表面積をもつことなども考え合わせて、触媒、熱交換
材料、特異な導電材料、磁気材料、光電変換材料、生体
材、薬剤等の用途に従来より試みられてきた。
[0003] By the way, since most of the metal fine particles are used for forming the surface and the proportion of the atoms exposed on the surface is large, the physical and chemical activities are large, and the properties are significantly different from those of the bulk metal. It has been known. Considering the large surface area, it has been tried for applications such as catalysts, heat exchange materials, unique conductive materials, magnetic materials, photoelectric conversion materials, biomaterials, and drugs.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記導電性
高分子は共役結合が出来てしまうと、溶媒にも溶けず成
型加工が極めて難しいため、薄膜、フィルム、線材等に
加工するのが極めて困難であること、また空気中に長時
間放置すると導電率が低下するといった大きな問題があ
った。一方、高分子複合材料においては導電体を互いに
接触させた状態で導電性を確保しているため、導電体の
接触状態はマトリックス中でばらつきが大きくて抵抗分
布が生じる欠点がある。
However, if a conjugated bond is formed in the conductive polymer, it is extremely difficult to mold into a thin film, film, wire, or the like because it is not soluble in a solvent and molding is extremely difficult. In addition, there is a big problem that the conductivity is lowered when left in air for a long time. On the other hand, in the polymer composite material, since the conductivity is ensured in a state where the conductors are in contact with each other, there is a disadvantage that the contact state of the conductors varies greatly in the matrix and a resistance distribution occurs.

【0005】一方、金属微粒子はその高い活性のため
に、例えば空気中で発火、爆発したり、極めて酸化され
易く、また微粒子同志が再焼結、凝集し、粒径が変化し
たりするというように、取扱いが困難で、且つ物理的、
化学的性質も変化するという問題のため、工業的にはそ
の成果は極めて数少ないものであった。
On the other hand, metal fine particles are liable to be ignited or exploded in the air or extremely oxidized due to their high activity, and the fine particles are re-sintered and aggregated to change the particle size. Difficult to handle and physical,
Due to the problem of changing chemical properties, the results have been extremely limited industrially.

【0006】本発明者らは、このような問題点に着目
し、結晶性高分子をその融解温度より150〜550℃
高い温度で加熱して得た分子間相互作用の働かない低粘
度の液体物を超急冷すれば、超急冷物であるフィルム等
の表面に密着した金属あるいはこのフィルム中に予め混
合している金属が、前記フィルムが熱安定化するにつれ
て微粒化して高分子中に均一に分散する特異な現象を見
出し、本発明に至ったものである。
The present inventors have paid attention to such a problem, and have set the crystalline polymer at 150 to 550 ° C. below its melting temperature.
If a low-viscosity liquid material that does not work with intermolecular interaction obtained by heating at a high temperature is super-quenched, the metal that is in close contact with the surface of a film or the like that is a super-quenched material or a metal that is previously mixed in this film However, the inventors have found a peculiar phenomenon in which the film is finely divided as the film is thermally stabilized and uniformly dispersed in a polymer, and the present invention has been achieved.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の微粒子を
分散させた高分子複合物の製造方法においては、結晶性
高分子をその融解温度より150〜550℃高い温度で
加熱して低粘度の液体とし、これを100℃/秒以上の
冷却速度で超冷却して熱力学的に不安定な高分子層を作
製し、この高分子の表面に金属層を密着した後、該融解
温度以下で加熱して高分子層を安定化させることで金属
層の金属を微粒子化して高分子層内に分散させる方法に
ある。
That is, in the method for producing a polymer composite in which fine particles are dispersed according to the present invention, a crystalline polymer is heated at a temperature 150 to 550 ° C. higher than its melting temperature to reduce the viscosity. And then supercooled at a cooling rate of 100 ° C./sec or more to produce a thermodynamically unstable polymer layer. To stabilize the polymer layer by heating the metal layer to form fine particles of metal in the metal layer and disperse the metal in the polymer layer.

【0008】 また、他の方法としては結晶性高分子と
金属粉末とを混合し、この混合物を結晶性高分子の融解
温度より150〜550℃高い温度で加熱して低粘度の
液体とし、これを100℃/秒以上の冷却速度で超急冷
して熱力学的に不安定な高分子層を作製し、これを該融
解温度以下で加熱して高分子層を安定化させることで金
属粉末を微粒子化して分散させる方法にある。
In another method, a crystalline polymer and a metal powder are mixed, and the mixture is heated at a temperature 150 to 550 ° C. higher than the melting temperature of the crystalline polymer to obtain a low-viscosity liquid. Is rapidly quenched at a cooling rate of 100 ° C./sec or more to produce a thermodynamically unstable polymer layer, which is heated below the melting temperature to stabilize the polymer layer, thereby reducing the metal powder. There is a method of dispersing the fine particles.

【0009】即ち、本発明方法の工程は図1より図4に
示すように、まず、第一工程としては結晶性高分子1か
らなる原材料を容器2に入れて、これを高分子の分解物
あるいは気化物を排気、回収できるダクト機能を有する
加熱炉3に投入し、該加熱炉3の温度をこの高分子の融
解温度より150〜550℃、より好ましくは200〜
350℃高い温度に保持する。この加熱炉3の中で結晶
性高分子1を分子間相互作用が働かず低粘度の液体4に
なるまで所定時間放置する。
That is, in the process of the present invention, as shown in FIG. 1 to FIG. 4, first, as a first process, a raw material composed of a crystalline polymer 1 is put into a container 2 and this is decomposed into a polymer decomposition product. Alternatively, the vaporized material is put into a heating furnace 3 having a duct function capable of exhausting and recovering the gas, and the temperature of the heating furnace 3 is set to 150 to 550 ° C., more preferably 200 to 550 ° C., from the melting temperature of the polymer.
Maintain 350 ° C. higher temperature. The crystalline polymer 1 is left in the heating furnace 3 for a predetermined time until a low-viscosity liquid 4 is formed without intermolecular interaction.

【0010】図5は結晶性高分子の加熱温度と粘度及び
分解、気化量の関係を示す模式図であるが、一般に結晶
性高分子は加熱温度が上昇するにつれて融点までは固体
状態で融点を越えると液体化するとともに高分子の分子
間相互作用による高粘度液体域になり、この領域を越え
ると急速に粘度が低下し始める。この温度をTeとす
る。更に、温度がTeより上昇すると、高分子の分解、
気化量が急上昇し始める。この温度をThとする。更
に、温度を上げると高分子の分解が極めて激しくなる。
従って、本発明方法における結晶性高分子の加熱温度
は、上記Te〜Thの範囲であり、この温度範囲は高分
子の種類により異なる。
FIG. 5 is a schematic diagram showing the relationship between the heating temperature and the viscosity, decomposition and vaporization amount of a crystalline polymer. In general, as the heating temperature increases, the melting point of the crystalline polymer in a solid state increases to the melting point. If it exceeds, it becomes liquid and becomes a high-viscosity liquid region due to the intermolecular interaction of the polymer, and if it exceeds this region, the viscosity starts to decrease rapidly. This temperature is defined as Te. Further, when the temperature rises above Te, the decomposition of the polymer,
The amount of vaporization begins to soar. This temperature is defined as Th. Further, when the temperature is increased, the decomposition of the polymer becomes extremely severe.
Therefore, the heating temperature of the crystalline polymer in the method of the present invention is in the range of Te to Th described above, and this temperature range varies depending on the type of the polymer.

【0011】 本発明で使用する結晶性高分子は、例え
ばナイロン6、ナイロン66、ナイロン11、ナイロン
12、ナイロン69、高密度ポリエチレン(HDP
E)、低密度ポリエチレン(LDPE)、ポリエチレン
テレフタレート(PET)、ポリビニルアルコール、ポ
リフェニレンスルフィド(PPS)等である。これらの
高分子を用いるとTeは融点より約150℃高く、また
Thは融点より550℃高い温度である。より好ましく
は、Te〜Thの温度範囲は融点より200〜350℃
高い温度である。
The crystalline polymer used in the present invention is, for example, nylon 6, nylon 66, nylon 11, nylon 12, nylon 69, high-density polyethylene (HDP
E), low-density polyethylene (LDPE), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl alcohol, polyphenylene sulfide (PPS) and the like. When these polymers are used, Te is about 150 ° C. higher than the melting point, and Th is 550 ° C. higher than the melting point. More preferably, the temperature range of Te to Th is 200 to 350C from the melting point.
High temperature .

【0012】そして、上記温度で結晶性高分子が均一に
温度上昇するまで最低30秒必要である。あまり長く置
くと、高分子の分解が激しくなり、歩溜まりも悪くなる
ところから、本発明の保持時間は30秒から30分であ
る。
It takes at least 30 seconds for the temperature of the crystalline polymer to rise uniformly at the above temperature. If it is placed too long, the polymer will be severely decomposed and the yield will be poor, so the retention time of the present invention is 30 seconds to 30 minutes.

【0013】次いで、第二工程として図2に示すよう
に、結晶性高分子の低粘度の液体4を約20℃に保持さ
れた金型5に流し込んで冷却速度100℃/秒以上で超
急冷して厚さ約300μmのフィルムなどの型物からな
る高分子層6を作製する。前記金型5は通常結晶性高分
子の融点より最低でも150℃低いことが必要であり、
そのため金型5を水冷するか液体窒素で冷却する。連続
的に超冷却の高分子層6を作製するために冷却水を還流
して常時冷却するのが好ましい。尚、冷却速度が100
℃/秒未満では、微粒子9を分散させる熱力学的に不安
定構造を有する高分子層6が得られない。
Next, as shown in FIG. 2, as a second step, a low-viscosity liquid 4 of a crystalline polymer is poured into a mold 5 maintained at about 20 ° C., and is rapidly quenched at a cooling rate of 100 ° C./sec or more. Then, a polymer layer 6 made of a mold such as a film having a thickness of about 300 μm is prepared. The mold 5 usually needs to be at least 150 ° C. lower than the melting point of the crystalline polymer,
Therefore, the mold 5 is cooled with water or with liquid nitrogen. In order to continuously produce the super-cooled polymer layer 6, it is preferable that the cooling water is refluxed and constantly cooled. When the cooling rate is 100
When the temperature is lower than ° C / sec, the polymer layer 6 having a thermodynamically unstable structure for dispersing the fine particles 9 cannot be obtained.

【0014】続いて、前記熱力学的に不安定にある超急
冷された高分子層6は、ガラス基材8に設置され、第3
図に示すように、その表面に金属層7を密着させる工程
へと移される。この工程では真空蒸着装置によって金属
7を高分子層6に蒸着させるか、もしくは金属箔、金属
板を直接高分子層6に密着させる等の方法で金属層7を
高分子層6に積層させる。その金属材料としては金、
銀、白金、銅、鉄、ニッケル、コバルト、スズ、亜鉛、
セリウム、イットリウム等であり、特に限定されない。
Subsequently, the ultra-quenched polymer layer 6, which is thermodynamically unstable, is placed on a glass substrate 8, and the third
As shown in the figure, the process is shifted to a step of bringing the metal layer 7 into close contact with the surface. In this step, the metal layer 7 is deposited on the polymer layer 6 by a method such as vapor deposition of the metal 7 on the polymer layer 6 by a vacuum deposition apparatus, or by directly attaching a metal foil or a metal plate to the polymer layer 6. The metal material is gold,
Silver, platinum, copper, iron, nickel, cobalt, tin, zinc,
Cerium, yttrium and the like are not particularly limited.

【0015】このようにして得られた金属層7と高分子
層6とが密着した複合物を、加熱して高分子層6を安定
状態へ移行させる。この工程では前記金属層付の高分子
層6を恒温槽中で結晶性高分子の融解温度以下において
加熱する。その結果、第4図に示されるように金属層7
の金属は、粒径1,000nm以下、好ましくは300
nm以下、より好ましくは100nm以下の金属もしく
は金属酸化物の微粒子9となって高分子層6内へ拡散浸
透し、この状態は高分子層6が完全に緩和するまで続
き、高分子層6に付着している金属層7はその厚さも減
少して最終的に無くなる。(図3及び図4参照)従っ
て、金属層7が全て金属もしくは金属酸化物の微粒子9
となって高分子層6に分散するためには、その厚みを調
節する必要がある。
The composite in which the metal layer 7 and the polymer layer 6 thus obtained are in close contact with each other is heated to shift the polymer layer 6 to a stable state. In this step, the polymer layer 6 with the metal layer is heated in a thermostat at a temperature lower than the melting temperature of the crystalline polymer. As a result, as shown in FIG.
Has a particle size of 1,000 nm or less, preferably 300 nm or less.
The fine particles 9 of metal or metal oxide having a diameter of 10 nm or less, more preferably 100 nm or less, diffuse and penetrate into the polymer layer 6, and this state continues until the polymer layer 6 is completely relaxed. The attached metal layer 7 also has a reduced thickness and eventually disappears. (See FIGS. 3 and 4.) Therefore, all the metal layers 7 are fine particles 9 of metal or metal oxide.
In order to disperse the polymer layer 6 in the polymer layer 6, it is necessary to adjust its thickness.

【0016】前記微粒子9は金、銀、プラチナ等の金属
と、Cu2 O、Fe3 4 、ZnO、Y2 3 等の金属
酸化物を含んでいる。
The fine particles 9 contain a metal such as gold, silver and platinum, and a metal oxide such as Cu 2 O, Fe 3 O 4 , ZnO and Y 2 O 3 .

【0017】尚、この工程で高分子層6を加熱すると、
高分子層6が金属もしくは金属酸化物の微粒子9との相
互作用で固有の着色を示し、金属もしくは金属酸化物の
微粒子9が高分子層6内へ浸透していることがわかる。
また、この色は金属もしくは金属酸化物の種類、金属も
しくは金属酸化物の微粒子径、高分子の種類により変化
しうる。このようにして得られた高分子複合物10は、
図4に示すように微粒子が独立した状態で分離分散して
いる。
When the polymer layer 6 is heated in this step,
It can be seen that the polymer layer 6 shows a unique coloring due to the interaction with the metal or metal oxide fine particles 9, and that the metal or metal oxide fine particles 9 permeate into the polymer layer 6.
Also, this color can vary depending on the type of metal or metal oxide, the particle size of the metal or metal oxide, and the type of polymer. The polymer composite 10 thus obtained is
As shown in FIG. 4, the fine particles are separated and dispersed independently.

【0018】 また、本発明の他の製造方法としては、
前記結晶性高分子と粒子径1〜30μmの金属粉とを混
合し、この混合物を入れた容器を前述のダクト機能を有
する加熱炉に投入し、該加熱炉3をTe〜Thの範囲
に所定時間設置して低粘度の液体とし、これを約20℃
に保持した金型5に流し込んで冷却速度100℃/秒以
上で超急冷して高分子層6を作製する。この高分子層6
を結晶性高分子の融解温度以下で加熱して緩和し、金属
粉は元の粒子径より小さい粒子径を有する微粒子として
分離分散する。この微粒子の大きさは、粒径1,000
nm以下、具体的には300mm以下、あるいは100
nm以下になっている。
Further, as another manufacturing method of the present invention,
The crystalline polymer and metal powder having a particle diameter of 1 to 30 μm are mixed, and a container containing the mixture is put into the heating furnace 3 having the above-described duct function, and the heating furnace 3 is set in a range of Te to Th. Set for a predetermined time to make a low-viscosity liquid, which is about 20 ° C
Into the mold 5 and ultra-rapidly cooled at a cooling rate of 100 ° C./sec or more to produce the polymer layer 6. This polymer layer 6
Is heated and relaxed below the melting temperature of the crystalline polymer, and the metal powder is separated and dispersed as fine particles having a particle diameter smaller than the original particle diameter. The size of the fine particles is 1,000
nm or less, specifically 300 mm or less, or 100
nm or less.

【0019】このようにして得られた高分子複合物10
は、導電性高分子、導電性ペーストを初めとして、微粒
子化金属の極めて大きい触媒活性をもち、しかも高分子
が被覆した形状になっているため安定に保持された触
媒、微粒子化したことで大きなメモリ容量が期待される
磁気メモリ、光もしくは熱等の刺激によって高分子と前
記微粒子の間の構造、距離が変化することを利用する光
もしくは熱応答材、高分子と金属の種類を適当に選定す
ることによって透明でしかも固有の色を示すことから液
晶カラー表示などの光学材、微粒子によって粉末金属の
焼結温度が低下することを利用する焼結促進剤及び接合
材、微粒子の比熱容量が大きいことを利用する高分子−
金属もしくは金属酸化物の微粒子複合物による熱交換
膜、大容量コンデンサ材、各種ガスセンサなどに適用さ
れる。
The thus obtained polymer composite 10
It has a very high catalytic activity of fine particles of metal, such as conductive polymers and conductive paste. Appropriate selection of a magnetic memory expected to have a memory capacity, a light or heat responsive material utilizing the fact that the structure and distance between a polymer and the fine particles are changed by stimulation of light or heat, and a type of polymer and metal Optical materials such as liquid crystal color display, sintering accelerators and bonding materials that utilize the fact that the sintering temperature of powdered metal is reduced by fine particles because they are transparent and exhibit a unique color, and the specific heat capacity of the fine particles is large. Polymers that utilize
It is applied to heat exchange membranes made of metal or metal oxide fine particle composites, large capacity capacitor materials, various gas sensors, and the like.

【0020】[0020]

【実施例】次に、本発明を具体的な実施例により更に詳
細に説明する。 実施例1 ナイロン11のポリマーペレット5gを容器に投入し、
これを所定温度に設定したダクト付の加熱炉内に所定時
間だけ放置して、結晶性高分子を低粘度の液体とした。
この液体の全てを冷却水を還流させて所定温度に保持し
たフラットな金型に流し込んで超急冷し、厚さ200〜
300μmのフィルムを作製した。この時のフィルムの
重量と容器に付着している重量の合計量を予め容器に投
入したポリマーペレットの量で除することによって残留
ポリマー量(%)を求めた。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. Example 1 A polymer pellet of nylon 11 (5 g) was charged into a container,
This was left in a heating furnace with a duct set at a predetermined temperature for a predetermined time to convert the crystalline polymer into a low-viscosity liquid.
All of this liquid was refluxed with cooling water, poured into a flat mold maintained at a predetermined temperature, and rapidly cooled to a thickness of 200 to
A 300 μm film was produced. The residual polymer amount (%) was determined by dividing the total amount of the weight of the film and the weight attached to the container at this time by the amount of the polymer pellets previously charged in the container.

【0021】次いで、該フィルムを金型から剥離し、ガ
ラス基板の上に設置し、これを真空蒸着装置内に投入
し、銅線あるいは金線をタングステン線に巻き付け加熱
融解して10-4〜10-6Torrの真空下で蒸着を行
い、フィルムの上に銅あるいは金蒸着膜を付着して、こ
のガラス板を真空蒸着装置から取り出した。そして、こ
れを120℃に設置した恒温槽中に30分間放置して高
分子複合物を得た。このようにして得られた高分子複合
物の表面の色、及びこの複合物を透過型電子顕微鏡によ
って撮影した写真をもとに分散している微粒子のサイズ
を求めた。これを表1に示す。
Next, the film is peeled off from the mold, placed on a glass substrate, placed in a vacuum evaporation apparatus, and a copper wire or a gold wire is wound around a tungsten wire and melted by heating to 10 −4 to 10 −4 . Vapor deposition was performed under a vacuum of 10 -6 Torr, a copper or gold vapor-deposited film was deposited on the film, and the glass plate was taken out of the vacuum vapor deposition apparatus. This was left in a thermostat set at 120 ° C. for 30 minutes to obtain a polymer composite. The color of the surface of the polymer composite thus obtained and the size of the dispersed fine particles were determined based on a photograph of the composite taken with a transmission electron microscope. This is shown in Table 1.

【0022】[0022]

【表1】 [Table 1]

【0023】また、前記フィルムの表面に銅蒸着膜を密
着して得た実施例1−4と1−8の試料と、これらを加
熱した後の試料を入射角1.0°の薄膜X線回折装置
(理学電機社製RINT1200)を用いて、X線回折
パターンを測定した。その結果を図6、図7に示す。
Further, the samples of Examples 1-4 and 1-8 obtained by adhering a copper vapor-deposited film on the surface of the film, and the sample after heating them were thin-film X-rays having an incident angle of 1.0 °. The X-ray diffraction pattern was measured using a diffractometer (RINT1200 manufactured by Rigaku Corporation). The results are shown in FIGS.

【0024】このX線回折パターンにおいて、実線はフ
ィルムと金属膜との積層物であり、点線はこの積層物を
120℃で30分恒温槽に放置して熱処理した後の複合
物を示す。これによると各熱処理前のパターンでは,い
ずれもそれぞれの金属及びナイロン11の回折ピークが
出現しており、ナイロン11の高分子層に金属の蒸着膜
を積層した構成であることを示している。また、各熱処
理後のパターンはナイロン11の構造が変化し、熱処理
によって緩和していることがわかる。また、それぞれの
金属の回折ピーク幅(半価幅)が大きくなっているとこ
ろから、各金属が微粒子化してナイロン11中に分散し
ていることを示している。尚、銅を使用した場合には、
銅はCu2 O(酸化銅)に変化し、この微粒子がナイロ
ン11中に分散していることが判る。
In this X-ray diffraction pattern, the solid line is a laminate of the film and the metal film, and the dotted line shows the composite after the laminate was left in a thermostat at 120 ° C. for 30 minutes and heat-treated. According to this, in the patterns before each heat treatment, diffraction peaks of the respective metals and nylon 11 appeared in each case, indicating a configuration in which a metal vapor-deposited film was laminated on the nylon 11 polymer layer. Further, it can be seen that the pattern after each heat treatment changes the structure of nylon 11 and is relaxed by the heat treatment. Also, the fact that the diffraction peak width (half width) of each metal is large indicates that each metal is finely divided and dispersed in nylon 11. When using copper,
Copper changes to Cu 2 O (copper oxide), and it can be seen that these fine particles are dispersed in nylon 11.

【0025】比較例1 表2に示すようにポリマーペレットの加熱条件を実施例
1と相違させ、他の方法は実施例1と同様の方法よって
試料を得た。熱処理前後のフィルムの色、微粒子のサイ
ズ等を表2に併記する。
Comparative Example 1 As shown in Table 2, the heating conditions for the polymer pellets were different from those in Example 1, and the other methods were the same as in Example 1 to obtain samples. Table 2 shows the color of the film before and after the heat treatment, the size of the fine particles, and the like.

【0026】[0026]

【表2】 [Table 2]

【0027】 これによると、比較例1−1では炉の加
熱温度が高すぎるため、加熱中に結晶性高分子の分解、
気化する量が多くて歩溜まりが悪く、また変成が大きい
ため均一な厚みのフィルムを作製することが出来なかっ
た。
According to this, in Comparative Example 1-1, since the heating temperature of the furnace was too high, decomposition of the crystalline polymer during heating,
Poor yield due to large amount of vaporization and large metamorphosis
Cannot produce a film with a uniform thickness
Was.

【0028】 また、比較例1−2では冷却速度が遅く
て低粘度の液体を除々に冷却しているために、高分子層
は不安定な構造とならず、フィルム中に微粒子を分散さ
せることは不可能であった。更に、比較例1−3、1−
では加熱温度が低いために、結晶性高分子が高粘度な
液体となり、これを超急冷してフィルム化しても,高分
子複合物を得ることは不可能であった。図8は比較例1
−3の試料の熱処理前後のX線回折パターンを示すが、
熱処理前後における試料の回折パターンは同じであると
ころから、金属が微粒子化してフィルム中に分散してい
ないことが判る。
In Comparative Example 1-2 , since the cooling rate is low and the low-viscosity liquid is gradually cooled, the polymer layer does not have an unstable structure, and fine particles are dispersed in the film. Was impossible. Further, Comparative Examples 1-3 and 1-
In No. 4 , since the heating temperature was low, the crystalline polymer became a high-viscosity liquid, and it was impossible to obtain a polymer composite even if it was rapidly quenched to form a film. FIG. 8 shows Comparative Example 1.
-3 shows an X-ray diffraction pattern of the sample before and after the heat treatment.
Since the diffraction patterns of the sample before and after the heat treatment are the same, it can be seen that the metal is finely divided and is not dispersed in the film.

【0029】実施例2、比較例2 種々の結晶性高分子のペレットを用いることにより、前
述の実施例1と同様の方法で高分子複合物を得た。その
製造条件および熱処理前後のフィルムの色、微粒子のサ
イズ等を表3に示す。
Example 2 and Comparative Example 2 Polymer composites were obtained in the same manner as in Example 1 by using pellets of various crystalline polymers. Table 3 shows the production conditions, the color of the film before and after the heat treatment, the size of the fine particles, and the like.

【0030】[0030]

【表3】 [Table 3]

【0031】これによると、ポリカーボネート、ポリメ
チルメタアクリレート等の非晶性高分子、あるいはポリ
イミド等の分解性高分子から目的とする高分子複合物を
得ることが出来ないことが判る。
According to this, it can be seen that a desired polymer composite cannot be obtained from an amorphous polymer such as polycarbonate or polymethyl methacrylate, or a degradable polymer such as polyimide.

【0032】実施例3、比較例3 高分子粉体と銅粉体(粒径約10μm)を予め混合し、
この混合物を容器に入れ、表4に示す加熱温度及び保持
時間でダクト付きの加熱炉で加熱して低粘度の液体を
得、これを実施例1と同様の方法でフィルムを作製した
のち、恒温槽中で加熱処理して試料を得た。これらの試
料の熱処理前後フィルムの色、微粒子のサイズ等を表4
に示す。
Example 3 and Comparative Example 3 A polymer powder and a copper powder (particle diameter: about 10 μm) were previously mixed,
The mixture was placed in a container, and heated in a heating furnace with a duct at a heating temperature and a holding time shown in Table 4 to obtain a low-viscosity liquid. A sample was obtained by heat treatment in a bath. Table 4 shows the color of the film and the size of the fine particles before and after the heat treatment of these samples.
Shown in

【0033】[0033]

【表4】 [Table 4]

【0034】これによると、予め金属粉体を結晶性高分
子中に分散した混合物の低粘度の液体を超急冷してフィ
ルムを作製し、このフィルムを加熱しても、金属粉体を
微粒化することが出来る。
According to this, a low-viscosity liquid of a mixture in which a metal powder is dispersed in a crystalline polymer in advance is rapidly quenched to form a film, and even when the film is heated, the metal powder is atomized. You can do it.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上のように本発明の微粒子を分散させ
た高分子複合物の製造方法では、結晶性高分子をその融
解温度より約150〜550℃高い温度で加熱して低粘
度の液体とし、これを冷却速度100℃/秒以上で超急
冷して熱力学的に不安定な高分子層を作製し、この高分
子層の表面に金属層を密着した後、該融解温度以下で加
熱して高分子層を安定化させることにより、上記金属層
の金属を微粒子化して高分子層中に均一に分散させるこ
とができる。
As described above, in the method for producing a polymer composite in which fine particles are dispersed according to the present invention, the crystalline polymer is heated at a temperature about 150 to 550 ° C. higher than its melting temperature to obtain a low-viscosity liquid. This is rapidly cooled at a cooling rate of 100 ° C./sec or more to produce a thermodynamically unstable polymer layer, and a metal layer is adhered to the surface of the polymer layer, and then heated at a temperature lower than the melting temperature. By stabilizing the polymer layer by doing so, the metal of the metal layer can be finely divided and uniformly dispersed in the polymer layer.

【0036】また、本発明方法では結晶性高分子と金属
粉末とを混合し、この混合物を結晶性高分子の融解温度
より約150〜550℃高い温度で加熱して低粘度の液
体とし、これを冷却速度100℃/秒で超急冷して熱力
学的に不安定な高分子層を作製し、これを加熱して緩和
することで内在する金属粉末をより粒径の小さな微粒子
として分離、分散することができるため、微粒子の発
火、爆発等の危険をおかすことなく安全に高分子複合物
を製造することができる。
In the method of the present invention, the crystalline polymer and the metal powder are mixed, and the mixture is heated at a temperature about 150 to 550 ° C. higher than the melting temperature of the crystalline polymer to form a low-viscosity liquid. Is rapidly quenched at a cooling rate of 100 ° C./sec to produce a thermodynamically unstable polymer layer, which is heated and relaxed to separate and disperse the underlying metal powder as fine particles having a smaller particle size. Therefore, the polymer composite can be produced safely without danger of ignition or explosion of the fine particles.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】容器に入れた結晶性高分子を加熱して粘調な液
体にする工程を示す。
FIG. 1 shows a step of heating a crystalline polymer placed in a container to a viscous liquid.

【図2】粘調な液体を金型に流し込んで超急冷した高分
子層を得る工程を示す。
FIG. 2 shows a step of pouring a viscous liquid into a mold to obtain a super-quenched polymer layer.

【図3】高分子層の表面に金属層を積層した積層物を加
熱した後の状態を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state after heating a laminate in which a metal layer is laminated on the surface of a polymer layer.

【図4】本発明方法によって得られた高分子複合物の断
面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a polymer composite obtained by the method of the present invention.

【図5】結晶性高分子の加熱温度と粘度及び分解,気化
量の関係を示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic view showing the relationship between the heating temperature of a crystalline polymer and the viscosity, decomposition and vaporization amounts.

【図6】実施例1−4により得られた高分子層と金属膜
との積層物の熱処理前後の薄膜X線回折パターン図であ
る。
FIG. 6 is a thin-film X-ray diffraction pattern diagram of a laminate of a polymer layer and a metal film obtained according to Example 1-4 before and after heat treatment.

【図7】実施例1−8により得られた高分子層と金属膜
との積層物の熱処理前後の薄膜X線回折パターン図であ
る。
FIG. 7 is a thin-film X-ray diffraction pattern diagram before and after heat treatment of a laminate of a polymer layer and a metal film obtained in Example 1-8.

【図8】 比較例1−3により得られた高分子層と金属
膜との積層物の熱処理前後の薄膜X線回折パターン図で
ある。
FIG. 8 is a thin-film X-ray diffraction pattern diagram of a laminate of a polymer layer and a metal film obtained in Comparative Example 1-3 before and after heat treatment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 結晶性高分子 2 容器 3 加熱炉 4 低粘度の液体 5 金型 6 高分子層 7 金属層 9 微粒子 10 高分子複合物 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crystalline polymer 2 Container 3 Heating furnace 4 Low-viscosity liquid 5 Die 6 Polymer layer 7 Metal layer 9 Fine particles 10 Polymer composite

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 結晶性高分子をその融解温度より150
〜550℃高い温度で加熱して低粘度の液体とし、これ
を100℃/秒以上の冷却速度で超急冷して熱力学的に
不安定な高分子層を作製し、この高分子層の表面に金属
層を密着した後、該融解温度以下で加熱して高分子層を
安定化させることで金属層の金属を微粒子化して高分子
内に分散させることを特徴とする微粒子を分散させた高
分子複合物の製造方法。
1. The method according to claim 1, wherein the melting point of the crystalline polymer is 150
A liquid having a low viscosity is heated at a high temperature of 5550 ° C., and then rapidly cooled at a cooling rate of 100 ° C./sec or more to produce a thermodynamically unstable polymer layer. After the metal layer is brought into close contact with the metal layer, the metal layer is heated to a temperature lower than the melting temperature to stabilize the polymer layer, whereby the metal of the metal layer is made finer and dispersed in the polymer. A method for producing a molecular composite.
【請求項2】 結晶性高分子と金属粉末とを混合し、こ
の混合物を結晶性高分子の融解温度より150〜550
高い温度で加熱して低粘度の液体とし、これを100
℃/秒以上の冷却速度で超急冷して熱力学的に不安定な
高分子層を作製し、これを該融解温度以下で加熱して金
属粉末を微粒子化して分散させることを特徴とする微粒
子を分散させた高分子複合物の製造方法。
2. A crystalline polymer and a metal powder are mixed, and the mixture is heated to a melting point of the crystalline polymer of 150 to 550.
C. to a low viscosity liquid by heating at a high temperature.
Ultra-rapid cooling at a cooling rate of at least ℃ / sec to produce a thermodynamically unstable polymer layer, which is heated below the melting temperature to form fine metal particles to be dispersed. A method for producing a polymer composite in which is dispersed.
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