JP4753609B2 - エレクトレットおよびその製造法 - Google Patents
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Description
また、高いトラップ電荷密度、かつその電荷密度の保持性に優れるミクロ相分離構造を示すブロック共重合体を用いる高分子エレクトレットが得られ、高分子エレクトレットの特性を最も良く引き出す生産性に優れた製造方法が得られる。
本発明者等は検討の結果、(1)ミクロ相分離構造を示すブロック共重合体を含む樹脂組成物をエレクトレット化することにより、本目的とするエレクトレットを得た。
さらに、(2)ブロック共重合体として、極性高分子と非極性高分子との共重合体、または親水性高分子と疎水性高分子との共重合体とすること、3)ミクロ相分離構造を示すブロック共重合体の一方の相にのみ電子供与性低分子、または電子受容性低分子を含む樹脂組成物とすることでより優れたエレクトレットを得るに至った。
さらには、このミクロ相分離構造の一方の相にのみ選択的に低分子化合物を導入することが可能なことが知られており、この現象を利用してミクロ相分離構造の一方の相にのみ電子受容性低分子化合物または電子供与性低分子化合物を含有させることにより、界面トラップ密度および界面トラップ深さを任意に制御することが可能となる。
ブロック共重合体化しうる極性高分子の具体的なポリマー例としては、ポリアミド、ポリウレタン、シアノ系ポリマー、フッ素系ポリマー、アクリル系ポリマー等が挙げられ、極性高分子の具体的なポリマー例としては、ポリオレフィン、ポリスチレンが挙げられる。
電子受容性低分子化合物とは、-CX3(X=F,Cl),-NO2,-CN,-COR,-COOR,-SO2R,(R=H,アルキル基),-SO3H, -NH3,等の電子吸引基を有する低分子化合物を言う。
電子供与性低分子化合物とは、-OH,-OR,-OCOR,-NH2,-NR2,-NHR,-NHCOR,-R,(R=アルキル基、アリール基)等の電子供与基を有する低分子化合物を言う。
このような他の熱可塑性樹脂としては、各種ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−1−ブテン、ポリ−4−メチル−1−ペンテンのようなポリオレフィン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン・(メタ)アクリル酸エステル共重合体、エチレンビニルアルコール共重合体のようなエチレン共重合体、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリスチレン、ABS系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフェニレンオキシド、ポリアセタール、ポリスルホン、ポリイミド、天然ゴム、合成ゴムなどを例示することができる。
既に互いに非相溶の2種以上のブロック共重合体が、溶媒キャストもしくは温度変化によりミクロ相分離構造を形成することが知られている。
本発明は、既に知られているこの現象をもとに考案された。すなわちミクロ相分離構造を示すブロック共重合体を含む樹脂組成物溶液を調合し、塗布法またはキャスト法により薄膜またはフィルムを形成した後、上記樹脂組成物のガラス転移点以上で融点以下の温度でアニールしてミクロ相分離構造を形成する。
高分子マトリックス内に高度に秩序化された均一形状からなるナノメートルサイズの相分離構造が形成されることにより、ポリマー界面面積が大きくなり、そのための高い界面トラップ電荷密度が形成される。その後、既知の方法にてエレクトレット化する製造法である。
上記の溶液の基板上への展開は、例えばスピンキャスト法、ディッピング法やドクターナイフ法などによって好適に行うことができる。
このブロック共重合体のTHF溶液を調整し、Al蒸着PET上にブレードコーティング法によりの乾燥後の膜厚が30μmに成るように塗布し、110℃で12時間アニール処理した。この膜が球状のミクロ層分離構造を形成していることをTEM観察及びSAXS測定で確認した。
この膜をコロナ帯電処理(印加電圧:10KV、印加時間:60秒、電極間距離:15mm)しエレクトレット化フィルムを得た。
得られてエレクトレットの表面電荷密度とその経時変化を測定した。
実施例1と同様に膜形成した後、アニール処理し、この膜がラメラ状のミクロ層分離構造を形成していることをTEM観察及びSAXS測定で確認した。
実施例1同様にエレクトレット化し、その表面電荷密度とその経時変化を測定した。
実施例1同様にエレクトレット化し、その表面電荷密度とその経時変化を測定した。
実施例1同様にエレクトレット化し、その表面電荷密度とその経時変化を測定した。
実施例1同様にエレクトレット化し、その表面電荷密度とその経時変化を測定した。
実施例1同様にエレクトレット化し、その表面電荷密度とその経時変化を測定した。
実施例1同様にエレクトレット化し、その表面電荷密度とその経時変化を測定した。
実施例1同様にエレクトレット化し、その表面電荷密度とその経時変化を測定した。
実施例1同様にエレクトレット化し、その表面電荷密度とその経時変化を測定した。
数平均分子量〜45,000のポリスチレン(PSt)と数平均分子量〜40,000 のポリ−(2−ビニルピリジン)(P2VP)との混合物(80/20重量比)のTHF溶液で、実施例1同様に膜形成した後、アニール処理した。この膜は、ポリスチレンとポリ−(2−ビニルピリジン)がマクロに層分離した構造を形成していることをTEM観測で確認した。
実施例1同様にエレクトレット化し、その表面電荷密度とその経時変化を測定した。
数平均分子量〜35,000のポリ(アミノスチレン)(P4St)と数平均分子量〜35,000のイソプレン(PI)との混合物(70/30重量比)のピリジン/クロロホルム(1/9重量比)溶液で、実施例3同様に膜形成した後、アニール処理した。この膜は、ポリ(アミノスチレン)とイソプレンがマクロに層分離した構造を形成していることをTEM観測で確認した。
実施例1同様にエレクトレット化し、その表面電荷密度とその経時変化を測定した。
数平均分子量〜20,000の親水性高分子であるポリエチレングリコール(PEG)と数平均分子量〜40,000の親水性高分子であるポリ−(2−ビニルピリジン)(P2VP)との混合物(66/33重量比)のTHF溶液で、実施例1同様に膜形成した後、アニール処理した。この膜は、ポリエチレングリコールとのポリ−(2−ビニルピリジン)がマクロに層分離した構造を形成していることをTEM観測で確認した。
実施例1同様にエレクトレット化し、その表面電荷密度とその経時変化を測定した。
数平均分子量〜35,000の非極性高分子であるポリスチレン(PSt)と数平均分子量〜35,000の非極性高分子であるイソプレン(PI)との混合物(80/20重量比)のTHF溶液で、実施例1同様に膜形成した後、アニール処理した。この膜は、ポリスチレンとのイソプレンがマクロに層分離した構造を形成していることをTEM観測で確認した。
実施例1同様にエレクトレット化し、その表面電荷密度とその経時変化を測定した。
極性高分子と非極性高分子からなるミクロ相分離構造を示すブロック共重合体または親水性高分子と疎水性高分子からなるミクロ相分離構造を示すブロック共重合体からなる高分子エレクトレットは、類似の性質を示すミクロ相分離構造を示すブロック共重合体からなる高分子エレクトレットに比較し、高い電荷密度とその保持性を示す。
Claims (7)
- ミクロ相分離構造を示すブロック共重合体を含む樹脂組成物からなり、前記ブロック共重合体が、ポリ(スチレン−b−イソプレン)、ポリ(スチレン−b−イソプレン−b−スチレン)、ポリ(スチレン−b−エチレンプロピレン)、ポリ(スチレン−b−エチレンプロピレン−b−スチレン)、ポリ(エチレンオキシド−b−プロピレンオキシド−b−エチレンオキシド)、ポリ(スチレン−b−ビニルピリジン−b−エチレンオキシド)、ポリ(スチレン−b−ビニルピリジン)、ポリ(スチレン−b−ビニルピリジン−b−スチレン)、ポリ(スチレン−b−メタアクリル酸)、ポリ(スチレン−b−ブチルメタアクリル酸)、ポリ(スチレン−b−ビニルピリジン−b−ブチルメタアクリル酸)、ポリ(スチレン−b−アクリル酸−b−メタアクリル酸) ( poly(styrene-b-acrylic acid-b-methacrylate))共重合体、ポリアミドとビニルポリマーとのブロック共重合体、ポリイミドとオレフィンポリマーとのブロック共重合体のいずれかであることを特徴とするエレクトレット。
- 前記ミクロ相分離構造を示すブロック共重合体の一方の相にのみ電子供与性低分子化合物を含む樹脂組成物からなることを特徴とする請求項1に記載のエレクトレット。
- 前記ミクロ相分離構造を示すブロック共重合体の一方の相にのみ電子受容性低分子化合物を含む樹脂組成物からなることを特徴とする請求項1に記載のエレクトレット。
- 前記ミクロ相分離構造を示すブロック共重合体を含む樹脂組成物溶液を調合した後、塗布法またはキャスト法により薄膜またはフィルムを形成し、上記樹脂組成物のガラス転移点以上で融点以下の温度でアニールしてミクロ相分離構造を形成した後、エレクトレット化することを特徴とする請求項1に記載のエレクトレットの製造法。
- 電子低分子化合物とブロック共重合体とを含有する樹脂組成物溶液を調合した後、塗布法またはキャスト法により薄膜またはフィルムを形成し、上記樹脂組成物のガラス転移点以上で融点以下の温度でアニールして一方の相にのみ電子低分子化合物を含むミクロ相分離構造を形成した後、エレクトレット化することを特徴とする請求項2又は3記載のエレクトレットの製造法。
- ブロック共重合体を含有する樹脂組成物溶液を調合した後、塗布法、溶液浸漬法またはキャスト法により薄膜またはフィルムを形成し、上記樹脂組成物のガラス転移点以上で融点以下の温度でアニールしてミクロ相分離構造を形成した後、電子低分子化合物を含有する溶液と接触させ、一方の相にのみ電子低分子化合物を含むミクロ相分離構造を形成後にエレクトレット化することを特徴とする請求項2又は3記載のエレクトレットの製造法。
- ブロック共重合体を含有する樹脂組成物溶液を調合した後、塗布法またはキャスト法により薄膜またはフィルムを形成し、上記樹脂組成物のガラス転移点以上で融点以下の温度でアニールしてミクロ相分離構造を形成し、電子低分子化合物を含む層を積層し加熱拡散させ、一方の相にのみ電子低分子化合物を含むミクロ相分離構造を形成した後、エレクトレット化することを特徴とする請求項2又は3記載のエレクトレットの製造法。
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