JP6161117B2 - Conductive film using polycarbazole nanostructure - Google Patents
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Description
本発明は、ポリカルバゾールナノ構造体を用いた導電膜に関する。 The present invention relates to a conductive film using a polycarbazole nanostructure.
透明導電体は、液晶ディスプレイ、電界発光ディスプレイ、エレクトロクロミックディスプレイなどの画像表示装置の表示パネルや太陽電池のパネルに利用され、電圧印加や電荷注入のための電極として利用されている。また二次元情報入力装置であるタッチパネルなどにも広く用いられてきている。さらに、静電気発生を抑えかつ包装材が透け内包物の確認をしやすくした、透明性を有する導電性または帯電防止プラスティックス包装材への用途も検討されている。 Transparent conductors are used for display panels of image display devices such as liquid crystal displays, electroluminescent displays, and electrochromic displays, and panels of solar cells, and are used as electrodes for voltage application and charge injection. Moreover, it has been widely used for a touch panel which is a two-dimensional information input device. Furthermore, the application to the conductive or antistatic plastic packaging material having transparency in which the generation of static electricity is suppressed and the packaging material is easy to confirm the transparent inclusion is also being studied.
従来、透明導電体の材料として、金属酸化物である酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、フッ素ドープ酸化錫（ＦＴＯ）の薄膜をガラス基板あるいはプラスチックシート状に堆積したパネルが用いられてきた。特に、上記金属酸化物に用いられるインジウムは近い将来資源が枯渇し、需給が逼迫する懸念がある。これら金属酸化物は材料の製膜のコストが高く、例えば有機電界発光素子や有機太陽電池のかなりのコストが金属酸化物膜に費やされてしまうといった問題がある。さらに金属酸化物は、有機物質との電子的又は化学的な相互作用が乏しく、例えば有機ＥＬ素子の電荷輸送層への電荷注入効率に問題が生じてしまっている。
新たな試みとして、金属ナノワイヤーをポリマー溶液に分散させて透明導電膜を作製する透明導電膜が特許文献１に記載されている。また、カーボンナノチューブを用いた透明導電膜が特許文献２に記載されている。
Conventionally, as a transparent conductor material, a panel in which a thin film of indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), or fluorine-doped tin oxide (FTO), which are metal oxides, is deposited on a glass substrate or plastic sheet has been used. Has been. In particular, there is a concern that indium used for the metal oxide will be depleted of resources in the near future and supply and demand will be tight. These metal oxides have a high cost for forming a material, and there is a problem that a considerable cost of, for example, an organic electroluminescent element or an organic solar cell is spent on the metal oxide film. Furthermore, the metal oxide has a poor electronic or chemical interaction with an organic substance, causing a problem in, for example, the efficiency of charge injection into the charge transport layer of the organic EL element.
As a new attempt, Patent Document 1 discloses a transparent conductive film in which metal nanowires are dispersed in a polymer solution to produce a transparent conductive film. Further, Patent Document 2 discloses a transparent conductive film using carbon nanotubes.
一方で本発明者らは、カルバゾールに着目し、様々な技術を見出している。例えば、ポリカルバゾール膜又はポリ（Ｎ−アルキルカルバゾール）膜を、金属と接触させることで、透明導電膜を製造する技術を見出した（特許文献３又は４）。
さらに、ポリ（Ｎ−アルキルカルバゾール）の柱状構造体を製造する方法をも見出した（特許文献５）。
On the other hand, the present inventors have focused on carbazole and found various techniques. For example, a technique for producing a transparent conductive film by bringing a polycarbazole film or a poly (N-alkylcarbazole) film into contact with a metal has been found (Patent Document 3 or 4).
Furthermore, a method for producing a columnar structure of poly (N-alkylcarbazole) was also found (Patent Document 5).
特許文献１に記載の様な金属ナノワイヤーを用いる透明導電膜では、金属ナノワイヤーを用いるため、重量が増える傾向にあり、有機ポリマー中に金属ワイヤーが分散しているため、屈曲性が弱い事が懸念される。また、特許文献２に記載されているカーボンナノチューブの様な非常に高価な材料を使用するとコストが高いという問題、およびカーボンナノチューブは強固に凝集しているのでポリマー中に分散するのに特別な技術・装置が必要であるという問題がある。
本発明の課題は、上記問題を解決する事であり、安価かつ軽量な、新たな透明導電膜を提供することである。
In the transparent conductive film using metal nanowires as described in Patent Document 1, since metal nanowires are used, the weight tends to increase, and the metal wires are dispersed in the organic polymer, so that the flexibility is weak. Is concerned. In addition, the use of a very expensive material such as the carbon nanotube described in Patent Document 2 increases the cost, and the carbon nanotubes are strongly agglomerated so that a special technique for dispersing in the polymer. There is a problem that a device is necessary.
An object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide a new transparent conductive film that is inexpensive and lightweight.
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を行った。その結果、ポリカルバゾールナノワイヤーあるいはポリカルバゾールナノチューブなどの、ポリ（Ｎ−アルキルカルバゾール）の柱状構造体（以下、本明細書においてポリカルバゾールナノ構造体ともいう）をポリマー溶液に分散させて製膜することで、新たな導電膜を作製出来ることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have intensively studied to solve the above problems. As a result, a columnar structure of poly (N-alkylcarbazole) such as polycarbazole nanowire or polycarbazole nanotube (hereinafter also referred to as polycarbazole nanostructure in this specification) is dispersed in a polymer solution to form a film. Thus, it was found that a new conductive film can be produced, and the present invention has been completed.
本発明は、以下の構成である。
［１］ポリマー中にポリカルバゾールナノ構造体を分散させた導電膜。
［２］前記ポリカルバゾールナノ構造体がポリカルバゾールナノワイヤーである［１］に記載の導電膜。
［３］前記ポリカルバゾールナノ構造体がポリカルバゾールナノチューブである［１］に記載の導電膜。
［４］前記ポリカルバゾールナノ構造体をポリマーに対して体積比０．０１％以上１５％以下含有する［１］〜［３］いずれかに記載の導電膜。
［５］前記ポリカルバゾールナノ構造体をポリマーに対して体積比０．３％以上５％以下含有する［１］〜［３］いずれかに記載の導電膜。
［６］ポリマー溶液中にポリカルバゾールナノ構造体を加えて混合及び攪拌し、前記ポリマー溶液を基板上に塗布し、乾燥させる導電膜の製造方法。
The present invention has the following configuration.
[1] A conductive film in which a polycarbazole nanostructure is dispersed in a polymer.
[2] The conductive film according to [1], wherein the polycarbazole nanostructure is a polycarbazole nanowire.
[3] The conductive film according to [1], wherein the polycarbazole nanostructure is a polycarbazole nanotube.
[4] The conductive film according to any one of [1] to [3], wherein the polycarbazole nanostructure is contained in a volume ratio of 0.01% to 15% with respect to the polymer.
[5] The conductive film according to any one of [1] to [3], wherein the polycarbazole nanostructure is contained in a volume ratio of 0.3% to 5% with respect to the polymer.
[6] A method for producing a conductive film, comprising adding a polycarbazole nanostructure to a polymer solution, mixing and stirring, applying the polymer solution on a substrate, and drying.
本発明により、軽量な導電膜を低コストで提供することが可能となる。加えて、ポリマーを用いているため、フレキシブル性に富む。更に、従来開発されている導電性フィルムと比較して、金属強度に優れる。
また、本発明の好ましい態様では、透明な導電膜を提供することができる。
According to the present invention, a lightweight conductive film can be provided at low cost. In addition, since a polymer is used, the flexibility is high. Furthermore, it is excellent in metal strength compared with the conventionally developed conductive film.
In a preferred embodiment of the present invention, a transparent conductive film can be provided.
本発明の実施形態について説明する。但し、本発明の形態は、多くの異なる形態による実施が可能で有り、以下に示す、実施形態、実施例に示す例示のみに限られるものではない。 An embodiment of the present invention will be described. However, embodiments of the present invention can be implemented in many different forms, and are not limited to the examples shown in the embodiments and examples shown below.
本発明の第一実施形態は、ポリマー中にポリカルバゾールナノ構造体を分散させた導電膜である。ポリカルバゾールナノ構造体は、ポリマー溶液中で分散されて分散液となり、該分散液を製膜することで導電膜を形成する。当該導電膜において、有機物であるポリカルバゾールナノ構造体は、ポリマー溶液中で溶解せずに存在することから、当該導電膜はカルバゾールナノ構造体／ポリマーコンポジットと表すこともできる。
本実施形態において、ポリカルバゾールナノ構造体とは、非常に小さな構造体であって、ナノ材料として用いることができるものである。その形状は、特に限定されるものではないが、ナノチューブあるいはナノワイヤー状である事が好ましい。その大きさは、おおよそ直径が１００μｍ以下、かつ長さが５０ｎｍ以上で有り、好ましくは、直径が５μｍ以下でかつ長さが１００ｎｍ以上である。なお、本明細書において、「チューブ」とは中空状の構造を表し、中空状の円柱（円筒）の他、三角柱、四角柱、五角柱、六角柱などの中空状の多角柱も含まれる。また、「ワイヤー」とは、針金のような中空ではない線状の構造物を表す。
The first embodiment of the present invention is a conductive film in which polycarbazole nanostructures are dispersed in a polymer. The polycarbazole nanostructure is dispersed in a polymer solution to form a dispersion, and a film is formed from the dispersion to form a conductive film. In the conductive film, since the polycarbazole nanostructure which is an organic substance exists without being dissolved in the polymer solution, the conductive film can also be expressed as a carbazole nanostructure / polymer composite.
In the present embodiment, the polycarbazole nanostructure is a very small structure and can be used as a nanomaterial. The shape is not particularly limited, but is preferably a nanotube or nanowire shape. The size is approximately 100 μm or less in diameter and 50 nm or more in length, and preferably 5 μm or less in diameter and 100 nm or more in length. In the present specification, the “tube” represents a hollow structure, and includes a hollow cylindrical column (cylindrical) and a hollow polygonal column such as a triangular column, a quadrangular column, a pentagonal column, and a hexagonal column. The “wire” represents a linear structure that is not hollow, such as a wire.
また、本実施形態に用いるポリマーは、いわゆる高分子であって、溶媒中に溶解させることで分散媒として用いることが可能であり、製膜した際にポリカルバゾールナノ構造体を安定的に保持することができるものである。この限りにおいてポリマーの種類や分子量は限定されるものではないが、可視領域において透明である材料が好ましい。ここで「透明」とは、膜厚によって適宜調整可能であるが、膜状とした場合に、少なくとも可視領域において十分な透過性を有することをいい、例えば５μｍ膜厚とした際に、３６０ｎｍから９００ｎｍの範囲の光を６０％以上透過することをいう。 The polymer used in this embodiment is a so-called polymer, and can be used as a dispersion medium by dissolving in a solvent, and stably holds the polycarbazole nanostructure when it is formed into a film. It is something that can be done. As long as this is the case, the type and molecular weight of the polymer are not limited, but a material that is transparent in the visible region is preferable. Here, “transparent” can be adjusted as appropriate depending on the film thickness, but when it is in the form of a film, it means that it has sufficient transparency at least in the visible region. Transmitting light in the range of 900 nm for 60% or more.
本実施形態に係るポリマーは、上記機能を有する限りにおいて限定されないが、例えばポリエステル、ポリメチルメタクリレート、ポリアセチレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリビニルアルコールまたはそれらの２種以上からなる混合物等を挙げる事が出来る。このうち、ポリメチルメタクリレート、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレンまたはそれらの２種以上からなる混合物であることが、ポリカルバゾールナノ構造体の分散性の観点から好ましい。
なお、これらのポリマーは、常温で固体の場合には、適宜溶媒に溶解させることでポリマー溶液を調製することができる。ポリマーを溶解させる溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、エタノール等のアルコール類、ジクロロメタン等のハロゲン類、γ−ブチロラクトン等のラクトン類、水、またはそれらの２種以上からなる混合溶媒等が挙げられる。
Although the polymer which concerns on this embodiment is not limited as long as it has the said function, For example, polyester, polymethylmethacrylate, polyacetylene, a polycarbonate, polystyrene, polyvinyl alcohol, or the mixture which consists of 2 or more types etc. can be mentioned. Of these, polymethyl methacrylate, polyester, polycarbonate, polystyrene, or a mixture of two or more thereof is preferable from the viewpoint of dispersibility of the polycarbazole nanostructure.
In addition, when these polymers are solid at normal temperature, a polymer solution can be prepared by dissolving in a solvent as appropriate. Solvents for dissolving the polymer include ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, alcohols such as ethanol, halogens such as dichloromethane, lactones such as γ-butyrolactone, water, or a mixed solvent composed of two or more thereof. Can be mentioned.
本実施形態の導電膜において、ポリカルバゾールナノ構造体は、ポリマーに対して体積比で０．０１％以上１５％が好ましく、０．３％以上５％以下であることがさらに好ましい。 In the conductive film of the present embodiment, the polycarbazole nanostructure is preferably 0.01% or more and 15%, more preferably 0.3% or more and 5% or less by volume ratio with respect to the polymer.
本実施形態の導電膜は、簡易な方法で得られ良好な導電性を示す。導電性は、１０−９Ｓ／ｃｍ以上であることが好ましく、１０−５Ｓ／ｃｍ以上であることがより好ましい。このような良好な導電性を示す理由としては、導電性を示すポリカルバゾールナノ構造体がポリマー中に安定して分散していることが挙げられる。一般的にカーボンナノチューブなどの有機導電性フィラーは、ポリマーへの分散性が悪いことが知られているが、本実施形態の導電膜は、分散性が非常に高い。 The conductive film of this embodiment is obtained by a simple method and exhibits good conductivity. The conductivity is preferably 10 −9 S / cm or more, and more preferably 10 −5 S / cm or more. The reason for exhibiting such good conductivity is that the polycarbazole nanostructure exhibiting conductivity is stably dispersed in the polymer. In general, organic conductive fillers such as carbon nanotubes are known to have poor dispersibility in polymers, but the conductive film of this embodiment has very high dispersibility.
また、ポリカルバゾールナノ構造体をポリマー溶液中に分散させたポリマー分散液は、極めて安定であり、ポリカルバゾールナノ構造体の沈降が生じないことを特徴とする。本発明の第二の実施態様は、ポリマー中にポリカルバゾールナノ構造体を分散させた組成物（分散液）からなるインク、である。当該インクは、基板上に塗布し、乾燥させることで、本発明の第一の実施態様に係る導電膜を形成する。当該インクは、基板上に導電膜のパ
ターンを印刷するためのものであるから、無色である場合を包含する。
当該インクは、既に説明したように安定な組成物であり、分散液の状態で１日静置してもポリカルバゾールナノ構造体の沈降が生じない。
In addition, a polymer dispersion in which a polycarbazole nanostructure is dispersed in a polymer solution is extremely stable and does not cause precipitation of the polycarbazole nanostructure. The second embodiment of the present invention is an ink comprising a composition (dispersion) in which polycarbazole nanostructures are dispersed in a polymer. The ink is applied on a substrate and dried to form the conductive film according to the first embodiment of the present invention. Since the ink is for printing a conductive film pattern on a substrate, it includes a case where the ink is colorless.
As described above, the ink is a stable composition, and the polycarbazole nanostructure does not precipitate even if the ink is allowed to stand for 1 day in a dispersion state.
以下第一の実施形態に係る導電膜の製造方法について説明する。当該導電膜の製造方法は、本発明の第三の実施形態である。
＜ポリカルバゾールナノ構造体の準備工程＞
本実施形態に用いるポリカルバゾールナノ構造体は、本発明者らがその調製に成功し、特許出願している（特開２０１３−１７７３号公報）。本実施形態では、当該方法によりポリカルバゾールナノ構造体を調製し、準備することができる。他の調製方法が存在する場合にはその方法を用いて準備しても良い。
ポリカルバゾールナノ構造体としては、ポリ（Ｎ−メチルカルバゾール）ナノ構造体又はポリ（Ｎ−エチルカルバゾール）ナノ構造体であることが好ましい。なお、複数種類のポリカルバゾールナノ構造体を用いてもよい。このポリカルバゾールナノ構造体を構成するポリカルバゾールは、重合度が２以上であればよく、また異なる２種以上のカルバゾールを重合させたものでもよく、異なる２種以上のポリカルバゾールの混合物であってもよい。
Hereinafter, the manufacturing method of the electrically conductive film which concerns on 1st embodiment is demonstrated. The manufacturing method of the said electrically conductive film is 3rd embodiment of this invention.
<Preparation process of polycarbazole nanostructure>
The polycarbazole nanostructure used in the present embodiment has been successfully prepared by the present inventors and has been applied for a patent (Japanese Patent Laid-Open No. 2013-1773). In the present embodiment, a polycarbazole nanostructure can be prepared and prepared by the method. If another preparation method exists, it may be prepared using that method.
The polycarbazole nanostructure is preferably a poly (N-methylcarbazole) nanostructure or a poly (N-ethylcarbazole) nanostructure. A plurality of types of polycarbazole nanostructures may be used. The polycarbazole constituting the polycarbazole nanostructure may have a polymerization degree of 2 or more, or may be obtained by polymerizing two or more different carbazoles, and is a mixture of two or more different polycarbazoles. Also good.
＜ポリマー溶液とポリカルバゾールナノ構造体との混合・撹拌工程＞
本工程では、上記準備したポリカルバゾールナノ構造体を分散媒であるポリマー溶液中に分散させる。分散の方法は、ポリカルバゾールナノ構造体とポリマー溶液を混合・撹拌すれば良い。ポリマーが常温で固体である場合には、ポリマーを溶媒中に溶解させればよい。ポリマーを溶解させる溶媒としては、ケトン類、エタノール等のアルコール類、ジクロロメタン等のハロゲン類、γブチロラクトン等のラクトン類、水、またはそれらの２種以上からなる混合溶媒が挙げられる。
既知の導電体であるカーボンナノチューブをポリマー溶液中に分散させることは非常に困難である一方、ポリカルバゾールナノ構造体は、撹拌のみで容易にポリマー溶液中に分散させることができる。また、撹拌時間も短時間で良く、通常３０分以上、好ましくは１時間以上、また、通常２４時間以下、好ましくは３時間以下であればよい。また、撹拌条件も特段限定されず、常温下撹拌すればよい。
<Mixing / stirring step of polymer solution and polycarbazole nanostructure>
In this step, the prepared polycarbazole nanostructure is dispersed in a polymer solution that is a dispersion medium. As a dispersion method, the polycarbazole nanostructure and the polymer solution may be mixed and stirred. When the polymer is solid at room temperature, the polymer may be dissolved in a solvent. Examples of the solvent for dissolving the polymer include ketones, alcohols such as ethanol, halogens such as dichloromethane, lactones such as γ-butyrolactone, water, or a mixed solvent composed of two or more thereof.
While it is very difficult to disperse carbon nanotubes, which are known conductors, in a polymer solution, polycarbazole nanostructures can be easily dispersed in a polymer solution only by stirring. The stirring time may be short, usually 30 minutes or longer, preferably 1 hour or longer, and usually 24 hours or shorter, preferably 3 hours or shorter. Further, the stirring conditions are not particularly limited and may be stirred at room temperature.
＜製膜工程＞
ポリマー溶液中にポリカルバゾールナノ構造体を分散させたポリマー分散液は、基板上に塗布し、乾燥することで製膜できる。
基板の種類は特段限定されることなく、ガラスプレートやプラスチック基板などが挙げられる。基板上への塗布方法も任意の方法を用いれば良く、バーコート、スピンコート、スプレーコート、スリットコート、グラビアコート、インクジェット法等の方法により、膜状に塗布すれば良い。
基板上に塗布されたポリマー溶液は、乾燥させて製膜する。乾燥は、ポリマーや溶媒の種類に応じて適宜行うことができる。
<Film forming process>
A polymer dispersion in which a polycarbazole nanostructure is dispersed in a polymer solution can be formed by coating on a substrate and drying.
The type of substrate is not particularly limited, and examples thereof include a glass plate and a plastic substrate. The coating method on the substrate may be any method, and it may be coated in a film by a method such as bar coating, spin coating, spray coating, slit coating, gravure coating, and ink jet method.
The polymer solution applied on the substrate is dried to form a film. Drying can be appropriately performed according to the type of polymer or solvent.
以下、具体的な実施例を用いて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明の範囲が具体的な実施例のみに限定されないことはいうまでもない。
（ポリ（Ｎ−メチルカルバゾール）ナノチューブの合成）
ポリ（Ｎ−メチルカルバゾール）ナノチューブの合成を行った。合成に用いた電解合成装置の模式図を図１に示す。定電位電解は２室からなる３電極式の電解セルに電気化学アナライザー（ALS Japan Inc., Model 600A）を接続して行った。
動作電極１には透明導電性ガラスである酸化インジウム錫塗布ガラス（ＩＴＯ基板、ＩＴＯ層の厚さ＝２００±２０ｎｍ)、対向電極２には電気化学的に不活性なＰｔ板（１０
ｍｍ×２０ｍｍ×０．３ｍｍ）、参照電極３には飽和カロメル電極（以下ＳＣＥと略すことがある。ＴＯＡ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｔｄ．，Ｍｏｄｅｌ ＨＣ−２０５）を用いた。また、ＳＣＥの汚染を防ぐためガラスフィルタ７を配し、さらに塩橋４を経由して電位の基準を取った。電解重合における動作電極の浸漬面積は１．０ｃｍ２である。電解液にはモノマーとしてＮ−メチルカルバゾール１０ｍＭ、支持電解質に過塩素酸テトラブチルアンモニウム０．１Ｍを添加し、溶媒をメタノールとした。また、電解液の溶存酸素を除去する目的で重合前にＮ２バブリングを約３０ｍｉｎ施し、セル内の雰囲気をＮ２ガスで置換した状態で重合を行った。重合温度は２２℃とした。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail using specific examples, but it goes without saying that the scope of the present invention is not limited to only specific examples.
(Synthesis of poly (N-methylcarbazole) nanotube)
Poly (N-methylcarbazole) nanotubes were synthesized. A schematic diagram of the electrolytic synthesis apparatus used for the synthesis is shown in FIG. The constant potential electrolysis was performed by connecting an electrochemical analyzer (ALS Japan Inc., Model 600A) to a three-electrode electrolytic cell consisting of two chambers.
The working electrode 1 is a transparent conductive glass indium tin oxide coated glass (ITO substrate, ITO layer thickness = 200 ± 20 nm), and the counter electrode 2 is an electrochemically inactive Pt plate (10
mm × 20 mm × 0.3 mm), and the reference electrode 3 was a saturated calomel electrode (hereinafter sometimes abbreviated as SCE; TOA Electronics Ltd., Model HC-205). Further, a glass filter 7 was disposed to prevent SCE contamination, and the potential reference was taken via the salt bridge 4. The immersion area of the working electrode in the electropolymerization is 1.0 cm 2 . N-methylcarbazole 10 mM as a monomer was added to the electrolytic solution, tetrabutylammonium perchlorate 0.1 M was added to the supporting electrolyte, and the solvent was methanol. Further, for the purpose of removing dissolved oxygen from the electrolyte, N 2 bubbling was performed for about 30 minutes before polymerization, and polymerization was performed in a state where the atmosphere in the cell was replaced with N 2 gas. The polymerization temperature was 22 ° C.
その後、動作電極に１．１Ｖｖｓ．ＳＣＥの電位を印加した。その際の通電電気量を電気化学アナライザーにて制御した。なお、ポリ（Ｎ−メチルカルバゾール）ナノチューブは通電電気量３００ｍＣ／ｃｍ２にて形成した
ポリカルバゾールナノチューブ形成後、ＩＴＯ基板を電解液から慎重に取り出し、基板およびナノチューブ堆積膜上に付着したモノマーと支持電解質を除去するためにメタノールにて洗い流し、自然乾燥した。図２にＮ−メチルカルバゾールナノチューブ堆積膜の写真（ａ）と、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ，ＴＯＰＣＯＮ ＡＢＴ−３２）を用いて拡大観察を行った画像（ｂ）を示す。ＳＥＭ写真から、中空状のポリ（Ｎ−メチルカルバゾール）ナノチューブが形成されたことを確認した。
Thereafter, 1.1 Vvs. An SCE potential was applied. The amount of electricity supplied at that time was controlled by an electrochemical analyzer. Incidentally, poly (N- methyl carbazole) nanotubes after polycarbazole nanotube formation formed at the energization amount of electricity 300mC / cm 2, an ITO substrate carefully removed from the electrolyte, and monomers adhered to the substrate and nanotubes deposited film on a support In order to remove the electrolyte, it was rinsed with methanol and air dried. FIG. 2 shows a photograph (a) of an N-methylcarbazole nanotube deposited film and an image (b) obtained by performing an enlarged observation using a scanning electron microscope (SEM, TOPCON ABT-32). From the SEM photograph, it was confirmed that hollow poly (N-methylcarbazole) nanotubes were formed.
（実施例１：導電膜１の製造）
ポリマーとしてポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を使用した。ＰＭＭＡ１ｇに対し、溶媒としてメチルエチルケトン５ｇを混合し、１日程度スターラー（ＡＤＶＡＮＴＥＣ ＳＲ−３０６）にて攪拌しＰＭＭＡを溶媒中に完全に溶解させ、ＰＭＭＡ溶液を作製した。次に、合成したポリ（Ｎ−メチルカルバゾール）ナノチューブをＰＭＭＡ溶液に混合させた。混合溶液はサンプル管に入れ、スターラーで１時間ほど攪拌した。
ポリマー溶液中にポリカルバゾールナノチューブが均一に分散した後、可視光に対する光透過率測定用として、ガラス基板（ＭＡＴＳＵＮＡＭＩ Ｓ１２２６、厚さ１．０ｍｍ）、および電気伝導度測定用として、銅板（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｓｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ ＪＩＳＨ３１００ Ｃ１１００Ｐ １０ｍｍ×２５ｍｍ 厚さ１．０ｍｍ）上にそれぞれバーコート法にて、均一にポリマー溶液をコートし、透明なコンポジット膜（導電膜１：厚さ５μｍ）を得た。
コンポジット膜作製後、自然乾燥を１日おこないＰＭＭＡ溶液の溶媒であるメチルエチルケトンを十分に揮発させた。図３にＰＭＭＡにポリ（Ｎ−メチルカルバゾールナノチューブ）を体積分率で３．２７％混合したコンポジット膜（導電膜１）の写真を図３に示す。
(Example 1: Production of conductive film 1)
Polymethyl methacrylate (PMMA) was used as the polymer. To 1 g of PMMA, 5 g of methyl ethyl ketone was mixed as a solvent and stirred with a stirrer (ADVANTEC SR-306) for about 1 day to completely dissolve PMMA in the solvent to prepare a PMMA solution. Next, the synthesized poly (N-methylcarbazole) nanotubes were mixed with the PMMA solution. The mixed solution was put into a sample tube and stirred with a stirrer for about 1 hour.
After the polycarbazole nanotubes are uniformly dispersed in the polymer solution, a glass substrate (MATSANAMI S1226, thickness 1.0 mm) is used for measuring light transmittance with respect to visible light, and a copper plate (Engineering Test Service is used for measuring electrical conductivity). JISH3100 C1100P (10 mm × 25 mm, thickness 1.0 mm) was each uniformly coated with a polymer solution by a bar coating method to obtain a transparent composite film (conductive film 1: thickness 5 μm).
After the composite film was prepared, it was naturally dried for one day to sufficiently volatilize methyl ethyl ketone, which is a solvent for the PMMA solution. FIG. 3 shows a photograph of a composite film (conductive film 1) in which poly (N-methylcarbazole nanotube) is mixed with PMMA at a volume fraction of 3.27%.
（比較例１、及び実施例２〜６：比較導電膜１、及び導電膜２〜６の製造）
ポリ（Ｎ−メチルカルバゾール）ナノチューブをポリマー中にそれぞれ体積分率でａ：０ｖｏｌ％（比較例１：比較導電膜１）、ｂ：０．４１ｖｏｌ％（実施例２：導電膜２）、ｃ：１．０３ｖｏｌ％（実施例３：導電膜３）、ｄ：３．２７ｖｏｌ％（実施例４：導電膜４）、ｅ：５．１７ｖｏｌ％（実施例５：導電膜５）、ｆ：６．８３ｖｏｌ％（実施例６：導電膜６）を混合した以外は実施例１と同様にし、コンポジット膜ａ〜ｆ（比較導電膜１、導電膜２乃至６）を得た。それぞれのコンポジット膜の透過率を図４に示す。なお、それぞれのコンポジット膜の膜厚は５μｍである。
(Comparative Example 1 and Examples 2-6: Production of Comparative Conductive Film 1 and Conductive Films 2-6)
Poly (N-methylcarbazole) nanotubes in the polymer in volume fractions of a: 0 vol% (Comparative Example 1: Comparative conductive film 1), b: 0.41 vol% (Example 2: conductive film 2), c: 1.03 vol% (Example 3: conductive film 3), d: 3.27 vol% (Example 4: conductive film 4), e: 5.17 vol% (Example 5: conductive film 5), f: 6. Composite films a to f (comparative conductive film 1 and conductive films 2 to 6) were obtained in the same manner as in Example 1 except that 83 vol% (Example 6: conductive film 6) was mixed. The transmittance of each composite membrane is shown in FIG. The film thickness of each composite film is 5 μm.
（ポリ（Ｎ−メチルカルバゾール）ナノワイヤーの化学的合成）
Ｎ−メチルカルバゾールモノマー０．０５Ｍ、酸化剤として過塩素酸第二鉄（ＩＩＩ）０．０７１Ｍをそれぞれ、メタノール：アセトニトリル＝３：１（体積比）からなる溶媒に完全に溶解させ、モノマー溶液、及び酸化剤溶液を作製した。それぞれの溶媒を攪拌するとともに、Ｎ２バブリングを約２０分施した。攪拌・バブリングを継続したまま、反応
温度０℃（セルを氷水に浸した）にてモノマー溶液中に酸化剤溶液を４０ｍｉｎ／２０ｍｌで滴下し重合を開始させると、滴下開始数秒後から深緑色の沈殿物が形成されることを確認した。滴下終了後、反応を十分に定常まで達せさせるために、この状態で約２４ｈ放置した。約２４ｈ後、吸引ろ過により沈殿物をろ過した。ろ過にはガラスろ過器を用いた。残渣を乾燥機で４０℃、１時間乾燥させポリ（Ｎ−メチルカルバゾール）ナノワイヤーを得た。ＳＥＭ写真から、ポリ（Ｎ−メチルカルバゾール）ナノワイヤーが形成されたことを確認した。
(Chemical synthesis of poly (N-methylcarbazole) nanowires)
N-methylcarbazole monomer 0.05M and ferric perchlorate (III) 0.071M as an oxidizing agent were completely dissolved in a solvent consisting of methanol: acetonitrile = 3: 1 (volume ratio), respectively, And an oxidant solution was prepared. Each solvent was stirred and N 2 bubbling was applied for about 20 minutes. While the stirring and bubbling were continued, the polymerization was started by dropping the oxidant solution at 40 min / 20 ml into the monomer solution at a reaction temperature of 0 ° C. (cell was immersed in ice water). It was confirmed that a precipitate was formed. After completion of dropping, the reaction was allowed to stand for about 24 hours in order to sufficiently reach the steady state. After about 24 hours, the precipitate was filtered by suction filtration. A glass filter was used for filtration. The residue was dried with a dryer at 40 ° C. for 1 hour to obtain poly (N-methylcarbazole) nanowires. From the SEM photograph, it was confirmed that poly (N-methylcarbazole) nanowires were formed.
（実施例７：導電膜の製造）
ポリ（Ｎ−メチルカルバゾール）ナノチューブを含有量（体積分率）を様々変化させてＰＭＭＡ中に混合して得られたコンポジット膜の、ナノチューブ含有量（横軸）と電気伝導度（縦軸）の関係を図５に示した。
(Example 7: Production of conductive film)
The composite film obtained by mixing poly (N-methylcarbazole) nanotubes with various contents (volume fraction) and mixed with PMMA, the nanotube contents (horizontal axis) and electrical conductivity (vertical axis) The relationship is shown in FIG.
（実施例８：導電膜の製造）
ポリ（Ｎ−メチルカルバゾール）ナノワイヤーをポリ（Ｎ−メチルカルバゾール）ナノチューブの代わりに使用し、ポリ（Ｎ−メチルカルバゾール）ナノワイヤーの含有量（体積分率）を様々変化させた以外は実施例１と同様に、複数の導電膜を製造した。ポリ（Ｎ−メチルカルバゾール）ナノワイヤーの含有量（横軸）と電気伝導度（縦軸）をプロットしたものを図６に示した。電気伝導度は、銅板上に塗布したコンポジット膜の上に、金電極膜を蒸着し、２端子法による電流―電圧測定で測定した。電源は、ＫＩＫＵＳＵＩ社製モデル１９５Ａ、電流計はアドバンテスト社製Ｒ８２４０、そして電圧計としてケースレー社製のモデル１９５Ａを用いた。
(Example 8: Production of conductive film)
Example except that poly (N-methylcarbazole) nanowires were used in place of poly (N-methylcarbazole) nanotubes and the content (volume fraction) of poly (N-methylcarbazole) nanowires was varied. As in Example 1, a plurality of conductive films were produced. A plot of the content (horizontal axis) and electrical conductivity (vertical axis) of poly (N-methylcarbazole) nanowires is shown in FIG. The electrical conductivity was measured by current-voltage measurement by a two-terminal method after depositing a gold electrode film on a composite film coated on a copper plate. The power source was a model 195A manufactured by KIKUSUI, the ammeter was R8240 manufactured by Advantest, and the model 195A manufactured by Keithley was used as the voltmeter.
（実施例９〜１１：導電膜の製造）
ポリマーとしてポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）の代わりにポリカーボネート（ＰＣ：実施例９）、ポリエステル（ＰＥＳ：実施例１０）、ポリスチレン（ＰＳ：実施例１１）を用い、各ポリマーに対し、ポリ（Ｎ−メチルカルバゾールナノチューブ）を体積分率で３％混合し、コンポジット膜を調製した。
実施例９では、ポリカーボネート（パンライトＫ−１３００Ｙ 帝人化学社製）を用い、ＰＣ：ジクロロメタン：クロロホルム＝１：８：８の重量比で混合し、ポリマー溶液を調製した。実施例１０では、ポリエステル（バイロン２００ 東洋紡社製）を用い、ＰＥＳ：トルエン：テトラヒドロフラン＝１：３：３の重量比で混合し、ポリマー溶液を調製した。実施例１１では、ポリスチレン（日本ポリスチレン社製 平均分子量２０万）を用い、ＰＳ：トルエン＝１．５ｇ：９ｍｌの比で混合し、ポリマー溶液を調製した。
これ以外は、実施例１と同様に膜厚５μｍの導電膜を調製した。写真を図７に示す。
(Examples 9 to 11: Production of conductive film)
Instead of polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC: Example 9), polyester (PES: Example 10), polystyrene (PS: Example 11) was used as the polymer, and poly (N-methyl) was used for each polymer. Carbazole nanotubes) were mixed at a volume fraction of 3% to prepare a composite film.
In Example 9, polycarbonate (Panlite K-1300Y manufactured by Teijin Chemical Co., Ltd.) was used and mixed at a weight ratio of PC: dichloromethane: chloroform = 1: 8: 8 to prepare a polymer solution. In Example 10, polyester (Byron 200 manufactured by Toyobo Co., Ltd.) was used and mixed at a weight ratio of PES: toluene: tetrahydrofuran = 1: 3: 3 to prepare a polymer solution. In Example 11, polystyrene (average molecular weight 200,000 manufactured by Nippon Polystyrene Co., Ltd.) was used and mixed at a ratio of PS: toluene = 1.5 g: 9 ml to prepare a polymer solution.
Except for this, a conductive film having a thickness of 5 μm was prepared in the same manner as in Example 1. A photograph is shown in FIG.
調製した実施例９〜１１に係る導電膜の電気伝導度を測定値した。結果を表１に示す。 The electrical conductivity of the conductive films according to Examples 9 to 11 thus prepared was measured. The results are shown in Table 1.
本発明に係る導電膜は、その導電性を利用したアースフィルムの他、ディスプレイ用フィルムやタッチパネルとしての使用が期待される。加えて、太陽電池、有機ＥＬ照明、エレクトロクロミック等のフレキシブルな電極フィルムへの応用についても期待される。 The conductive film according to the present invention is expected to be used as a display film or a touch panel in addition to an earth film utilizing the conductivity. In addition, application to flexible electrode films such as solar cells, organic EL lighting, and electrochromics is also expected.
１ 動作電極
２ 対向電極
３ 参照電極
４ 塩橋
５ 主室
６ 副室
７ ガラスフィルタ
８ 窒素導入口
９ 窒素排出口
１１ ガラス基板
１２ 導電膜１
1 Working electrode 2 Counter electrode 3 Reference electrode 4 Salt bridge 5 Main chamber 6 Sub chamber 7 Glass filter 8 Nitrogen inlet 9 Nitrogen outlet 11 Glass substrate 12 Conductive film 1
Claims (4)
前記ポリカルバゾールナノ構造体がポリカルバゾールナノワイヤーまたはポリカルバゾールナノチューブである、導電膜。 A conductive film in which a polycarbazole nanostructure is dispersed in a polymer ,
The conductive film, wherein the polycarbazole nanostructure is a polycarbazole nanowire or a polycarbazole nanotube .
前記ポリカルバゾールナノ構造体がポリカルバゾールナノワイヤーまたはポリカルバゾールナノチューブである、導電膜の製造方法。 A method for producing a conductive film in which a polycarbazole nanostructure is added to a polymer solution, mixed and stirred, the polymer solution is applied onto a substrate, and dried .
The manufacturing method of the electrically conductive film whose said polycarbazole nanostructure is a polycarbazole nanowire or a polycarbazole nanotube .
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