JP2782454B2 - Stabilized paste-like conductive composition - Google Patents

Stabilized paste-like conductive composition

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嘉彦 山崎
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ペースト状導電性組成物に関するものであ
り、更に詳しくは熱に対して安定化されたペースト状導
電性組成物に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a paste-like conductive composition, and more particularly to a heat-stabilized paste-like conductive composition.

(従来の技術) 近年、エレクトロニクスの発達に伴ない、各種電子機
器の小型軽量化が進み、機器を構成するコンデンサや電
池などの部品についても小型、薄型かつ軽量であって、
更に液漏れのない信頼性の高いものが望まれている。
(Prior art) In recent years, with the development of electronics, various electronic devices have been reduced in size and weight, and components, such as capacitors and batteries, constituting the devices have been small, thin and lightweight.
Further, a highly reliable one that does not leak liquid is desired.

一方、各種電子機器に用いられるICやLSIのような集
積回路においては、その集積度が高くなるにつれて静電
気による故障が増えてきており、これらの部品を搬送す
る際や、これらの部品を使用した電子機器の使用時にお
いて静電気防止が強く望まれている。
On the other hand, in integrated circuits such as ICs and LSIs used in various electronic devices, failures due to static electricity have increased as the degree of integration has increased, and when these parts are transported or used. There is a strong demand for prevention of static electricity when using electronic devices.

前記要望に応えるものとして無機系あるいは有機系の
導電性組成物が開発されているが、無機系の導電性組成
物は導電性が高いものの加工性に劣る欠点がある。
Inorganic or organic conductive compositions have been developed to meet the above demand, but inorganic conductive compositions have high conductivity but have poor processability.

一方、有機系の高分子導電性組成物は加工性に優れて
おり、ペースト状のものや可とう性のある薄膜など任意
の形状に容易に加工しうるため、前記電子部品に使用す
ることにより小型、薄型、軽量化の面で大きな利点を有
する。
On the other hand, the organic polymer conductive composition is excellent in processability, and can be easily processed into any shape such as a paste-like or flexible thin film. It has great advantages in terms of size, thickness and weight reduction.

このような高分子導電性組成物として、ポリエチレン
オキサイド(以下PEOと言う)や、ポリプロピレンオキ
サイド(以下PPOと言う)のようにその分子構造中に極
性基を有する高分子を有機溶媒に溶解した後、流延法に
よって薄膜を形成し、この薄膜をアルカリ金属塩を有機
溶媒に溶解した溶液に浸漬後乾燥して得られる高分子−
アルカリ金属塩の複合体が知られている[例えば、Br.P
olymer J.,,319(1975);Fast Ion Transfer in Ioni
cs ,685(1981)]。この複合体は室温で比較的高い
イオン伝導性を有している。
As such a polymer conductive composition, a polymer having a polar group in its molecular structure, such as polyethylene oxide (hereinafter referred to as PEO) or polypropylene oxide (hereinafter referred to as PPO), is dissolved in an organic solvent. A polymer obtained by forming a thin film by a casting method, immersing the thin film in a solution in which an alkali metal salt is dissolved in an organic solvent, and then drying.
Complexes of alkali metal salts are known [for example, Br.
olymer J., 7 , 319 (1975); Fast Ion Transfer in Ioni
cs 5 , 685 (1981)]. The composite has a relatively high ionic conductivity at room temperature.

しかし、ポリエチレンオキサイドあるいはポリプロピ
レンオキサイド単独にアルカリ金属塩を溶解した複合体
はペースト状の形態も可能であるがポリエチレンオキサ
イド単独では水への溶解性が大きく静電防止剤としてプ
ラスチックに混入しても水を溶解してしまうので水抽出
され徐々に帯電防止効果が減少する。また、ポリプロピ
レンオキサイド単独ではアルカリ金属塩の溶解度が小さ
く導電性が低い。
However, a complex in which an alkali metal salt is dissolved in polyethylene oxide or polypropylene oxide alone can be in the form of a paste.However, polyethylene oxide alone has high solubility in water and can be mixed with plastic as an antistatic agent. , Which is extracted with water and the antistatic effect gradually decreases. In addition, polypropylene oxide alone has low solubility of alkali metal salts and low conductivity.

一方、ポリエチレンオキサイドおよび/またはポリプ
ロピレンオキサイドをウレタン結合などで高分子化しア
ルカリ金属塩を溶解した複合体も架橋度の調整によりペ
ースト化が可能であるが、ウレタン結合を含むために着
色したり化学的に不安定なものになることがある。
On the other hand, a complex in which polyethylene oxide and / or polypropylene oxide is polymerized with a urethane bond or the like and an alkali metal salt is dissolved can be made into a paste by adjusting the degree of cross-linking. May be unstable.

これらの複合体はアルカリ金属塩として陰イオンがハ
ロゲンアニオン、ハロゲン化物アニオン、ハロゲン酸
塩、有機酸アニオンなどが用いられるが、高い導電性を
得るには過塩素酸リチウムなどの過塩素酸塩が好まし
い。しかし、過塩素酸塩は危険性が高く有機物との混合
物は加熱により爆発することすらある。この理由により
過塩素酸塩の添加量は低く数wt%までである。またポリ
エチレンオキサイド系、あるいはポリプロピレンオキサ
イド系の高分子は熱安定性に乏しく加熱により分解する
ため、多量の過塩素酸塩を含有するときにはより危険性
があった。
In these composites, anions such as halogen anions, halide anions, halides, and organic acid anions are used as alkali metal salts, but in order to obtain high conductivity, perchlorates such as lithium perchlorate are used. preferable. However, perchlorates are dangerous and mixtures with organic matter can even explode when heated. For this reason, the amount of perchlorate added is low, up to a few wt%. In addition, polyethylene oxide-based or polypropylene oxide-based polymers have poor thermal stability and are decomposed by heating, so there is a greater danger when a large amount of perchlorate is contained.

(発明が解決しようとする問題点) 本発明の目的は高いイオン伝導性を有するペースト状
導電性組成物を提供することであり、また熱的に安定で
爆発などの危険性のない導電性組成物を提供することが
できる。
(Problems to be Solved by the Invention) An object of the present invention is to provide a paste-like conductive composition having a high ionic conductivity, and a conductive composition which is thermally stable and has no danger of explosion. Things can be provided.

(問題点を解決するための手段) 本発明者らは鋭意研究の結果、上記目的を達成するこ
とのできるペースト状導電性組成物を完成するに至っ
た。
(Means for Solving the Problems) As a result of intensive studies, the present inventors have completed a paste-like conductive composition that can achieve the above object.

すなわち、アルカリ金属過塩素酸塩を8重量%以上25
重量%以下含有するポリエチレングリコール及びポリプ
ロピレングリコールのブロック共重合体であり、共重合
体分子中のエチレンオキサイド鎖の含有率が10モル%以
上50モル%以下であることを特徴とする安定化したペー
スト状導電性組成物である。
That is, the content of alkali metal perchlorate is 8% by weight or more.
A stabilized paste, comprising a block copolymer of polyethylene glycol and polypropylene glycol containing not more than 10% by weight, wherein the content of ethylene oxide chains in the copolymer molecule is from 10 mol% to 50 mol%. Is a conductive composition in the form of a solid.

アルカリ金属過塩素酸塩を多量に含むペースト状導電
性組成物は、単独のブロック共重合体に比べ熱的に安定
であり分解開始温度が上昇した。理由は明らかでない
が、アルカリ金属過塩素酸塩とブロック共重合体との間
に分子間相互利用が生じ安定化したものと推定される。
また、この安定化は水分を含むほうが良く、水分を13重
量%以下含有したペースト状導電性組成物の分解開始温
度は上昇する。水分を13重量%より多く含むとプラスチ
ックの帯電防止剤として適用したとき表面抵抗に経時変
化が生じる。
The paste-like conductive composition containing a large amount of the alkali metal perchlorate was thermally more stable than the block copolymer alone and the decomposition starting temperature was increased. Although the reason is not clear, it is presumed that intermolecular utilization occurs between the alkali metal perchlorate and the block copolymer, and the alkali metal perchlorate is stabilized.
In addition, this stabilization preferably includes water, and the decomposition start temperature of the paste-like conductive composition containing 13% by weight or less of water increases. If the content of water is more than 13% by weight, the surface resistance changes with time when applied as an antistatic agent for plastics.

本発明に適用するアルカリ金属過塩素酸塩のカチオン
としてはナトリウム、カリウム、リチウム、セシウムを
用いるが溶解性の良さの点からリチウムが好ましい。ア
ルカリ金属過塩素酸塩の添加量は8重量%以上25重量%
以下であり、8重量%未満では安定化効果は少なく25重
量%より多いと溶解度の点から難しい。
As the cation of the alkali metal perchlorate used in the present invention, sodium, potassium, lithium, and cesium are used, but lithium is preferable from the viewpoint of good solubility. Alkali metal perchlorate should be added in an amount of 8% by weight to 25% by weight
If it is less than 8% by weight, the stabilizing effect is small, and if it is more than 25% by weight, it is difficult from the viewpoint of solubility.

また、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリ
コールのブロック共重合体は、エチレンオキサイドの含
有率が10モル%以上50モル%以下である。エチレンオキ
サイドの含有率が50モル%をこえると固体状態となり取
り扱いが不便である。エチレンオキサイドの含有率が10
モル%未満であるとアルカリ金属過塩素酸塩の溶解度が
小さくなる。
The block copolymer of polyethylene glycol and polypropylene glycol has an ethylene oxide content of 10 mol% or more and 50 mol% or less. If the content of ethylene oxide exceeds 50 mol%, it becomes a solid state and handling is inconvenient. Ethylene oxide content of 10
If it is less than mol%, the solubility of the alkali metal perchlorate will be low.

ポリプロピレングリコールの分子量は1000以上2000以
下が好ましい。1000より小さいと水への溶解が大きくな
り、2000より大きいとアルカリ金属過塩素酸塩の溶解度
が小さくなる。
The molecular weight of the polypropylene glycol is preferably from 1,000 to 2,000. If it is less than 1000, the solubility in water increases, and if it is more than 2000, the solubility of the alkali metal perchlorate decreases.

このようにして得られた本発明のペースト状導電性組
成物は、電池、コンデンサ、エレクトロクロミックデイ
スプレイなどの電解質や、ICやLSI等の電子部品のキャ
リアテープ、プラスチックの帯電防止剤、防曇剤に供さ
れる。
The paste-form conductive composition of the present invention thus obtained is used for batteries, capacitors, electrolytes such as electrochromic displays, carrier tapes for electronic parts such as ICs and LSIs, antistatic agents for plastics, and antifogging agents. To be served.

尚、本発明による安定化したペースト状導電性組成物
は使用にあたってエタノール、メチルエチルケトン、ト
ルエンなどの有機溶媒に溶解して使用できる。
The stabilized paste-form conductive composition according to the present invention can be used by dissolving it in an organic solvent such as ethanol, methyl ethyl ketone or toluene.

(実施例) 以下、実施例および比較例により本発明を詳細に説明
する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples.

実施例1、2、3、4 ポリプロピレングリコールの分子量が1200、共重合体
分子中のエチレンオキサイド鎖の含有率が50モル%であ
るポリエチレングリコールとポリプロピレングリコール
のブロック共重合体を得た。
Examples 1, 2, 3, 4 A block copolymer of polyethylene glycol and polypropylene glycol having a molecular weight of polypropylene glycol of 1200 and an ethylene oxide chain content in the copolymer molecule of 50 mol% was obtained.

該当重合体を90℃に加熱し、過塩素酸リチウム(無
水)を適量添加溶解し、過塩素酸リチウム及びブロック
共重合体からなるペースト状導電性組成物を得た。過塩
素酸リチウム添加量を8重量%(実施例1)、15重量%
(実施例2)、20重量%(実施例3)、25重量%(実施
例4)とし、各組成物について密閉セルを用いた示差熱
分析を行い分解開始温度を測定した。測定結果を第1表
に示す。尚、参考のためブロック共重合体単独の分解開
始温度も示す。
The polymer was heated to 90 ° C., and an appropriate amount of lithium perchlorate (anhydrous) was added and dissolved to obtain a paste-like conductive composition comprising lithium perchlorate and a block copolymer. 8% by weight of lithium perchlorate (Example 1), 15% by weight
(Example 2), 20% by weight (Example 3), and 25% by weight (Example 4), the composition was subjected to differential thermal analysis using a closed cell to measure the decomposition onset temperature. Table 1 shows the measurement results. For reference, the decomposition start temperature of the block copolymer alone is also shown.

比較例 1 過塩素酸リチウムの添加量を6重量%とした以外は実
施例1に準じた。分解開始温度を第1表に示す。
Comparative Example 1 Example 1 was followed except that the addition amount of lithium perchlorate was changed to 6% by weight. Table 1 shows the decomposition onset temperatures.

過塩素酸リチウムの添加量が8重量%以上であると
き、添加量が増大するに従って分解開始温度が上昇す
る。6重量%では効果がない。
When the addition amount of lithium perchlorate is 8% by weight or more, the decomposition start temperature increases as the addition amount increases. 6% by weight has no effect.

比較例 2 過塩素酸リチウムの添加量を28重量%とした以外は実
施例1に準じた。過塩素酸リチウムは均一に溶解せずペ
ースト状導電性組成物を得ることが出来なかった。
Comparative Example 2 Example 1 was followed except that the amount of lithium perchlorate added was 28% by weight. Lithium perchlorate did not dissolve uniformly and a paste-like conductive composition could not be obtained.

実施例 5、6 共重合体分子中のエチレンオキサイド鎖の含有率が10
モル%(実施例5)、20モル%(実施例6)である以外
は実施例1に準じた。分解開始温度を第1表に示す。
Examples 5 and 6 When the content of ethylene oxide chains in the copolymer molecule was 10
The procedure was the same as in Example 1 except that the mol% (Example 5) and 20 mol% (Example 6) were used. Table 1 shows the decomposition onset temperatures.

実施例 7、8、9 ポリプロピレングリコールの分子量が1750、共重合体
中のエチレンオキサイド鎖の含有率が10モル%であるポ
リエチレングリコールとポリプロピレングリコールのブ
ロック共重合体を得た。
Examples 7, 8, and 9 A block copolymer of polyethylene glycol and polypropylene glycol having a molecular weight of polypropylene glycol of 1750 and an ethylene oxide chain content of 10 mol% in the copolymer was obtained.

該共重合体を60℃に加熱し、無水または水分を適量含
んだ過塩素酸リチウムを添加溶解し、無水または水分を
含んだ過塩素酸リチウム及びブロック共重合体からなる
ペースト状導電性組成物を得た。水分量が0重量%(実
施例7)、5重量%(実施例8)、13重量%(実施例
9)含む組成物について分解開始温度を測定した。結果
を各成分からの組成と合わせて第2表に示す。
The copolymer is heated to 60 ° C., anhydrous or water-containing lithium perchlorate is added and dissolved, and a paste-like conductive composition comprising anhydrous or water-containing lithium perchlorate and a block copolymer I got The decomposition onset temperatures of the compositions containing 0% by weight (Example 7), 5% by weight (Example 8) and 13% by weight (Example 9) were measured. The results are shown in Table 2 together with the composition of each component.

比較例 3 水を15g、過塩素酸リチウムを10g、共重合体を75gと
し、水分を15重量%とした以外は実施例7に準じてペー
スト状導電性組成物を得た。静電防止用添加剤としてポ
リ塩化ビニルに混練したところ、導電性は経時変化と共
に減少し使用できなかった。
Comparative Example 3 A paste-like conductive composition was obtained in the same manner as in Example 7, except that water was 15 g, lithium perchlorate was 10 g, the copolymer was 75 g, and the water content was 15 wt%. When kneaded with polyvinyl chloride as an antistatic additive, the conductivity decreased with time and could not be used.

実施例 10、11 アルカリ金属過塩素酸塩として、過塩素酸ナトリウム
(無水)(実施例10)、過塩素酸カリウム(無水)(実
施例11)を使用した以外は実施例1に準じた。分解開始
温度を第3表に示す。
Examples 10 and 11 The procedure of Example 1 was repeated except that sodium perchlorate (anhydrous) (Example 10) and potassium perchlorate (anhydrous) (Example 11) were used as the alkali metal perchlorate. Table 3 shows the decomposition onset temperatures.

(発明の効果) 本発明のペースト状導電性組成物は熱的に安定化され
ており加熱分解温度が高く爆発の危険性も少ないので取
り扱いが容易である。
(Effect of the Invention) The paste-like conductive composition of the present invention is thermally stabilized and has a high thermal decomposition temperature and a low risk of explosion, so that it is easy to handle.

また、特に過塩素酸リチウムを含むものは高導電性で
あり且つ透明であるので電池などの電解質に使用した
り、透明性を必要とするプラスチックの帯電防止剤とし
て使用することができる。
In particular, those containing lithium perchlorate have high conductivity and are transparent, so that they can be used for electrolytes such as batteries and as antistatic agents for plastics requiring transparency.

また、親水性であるポリエチレングリコールの含有率
が低いので帯電防止剤としてプラスチックに練り込んで
も水による抽出がなく、特性が経時変化しない。更に水
分を適当量含むことにより加熱分解温度は更に上昇し安
全である。
Further, since the content of polyethylene glycol, which is hydrophilic, is low, even when kneaded into plastic as an antistatic agent, there is no extraction with water, and the characteristics do not change with time. Further, by containing an appropriate amount of water, the thermal decomposition temperature further rises and is safe.

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C09D 5/00,5/24,171/02Continuation of front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) C09D 5/00, 5/24, 171/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】アルカリ金属過塩素酸塩を8重量%以上25
重量%以下含有するポリエチレングリコール及びポリプ
ロピレングリコールのブロック共重合体であり、共重合
体分子中のエチレンオキサイド鎖の含有率が10モル%以
上50モル%以下であることを特徴とするペースト状導電
性組成物。
1. An alkali metal perchlorate of not less than 8% by weight and not less than 25% by weight.
A block copolymer of polyethylene glycol and polypropylene glycol containing not more than 10% by weight, wherein the content of ethylene oxide chains in the copolymer molecule is from 10 mol% to 50 mol%. Composition.
【請求項2】アルカリ金属過塩素酸塩が過塩素酸リチウ
ムである請求項(1)記載の導電性組成物。
2. The conductive composition according to claim 1, wherein the alkali metal perchlorate is lithium perchlorate.
【請求項3】水分を13重量%以下含有することを特徴と
する請求項(1)記載の導電性組成物。
3. The conductive composition according to claim 1, which contains 13% by weight or less of water.
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