JP6478775B2 - アミン化合物及びイオン導電剤、導電性樹脂組成物 - Google Patents
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Description
即ち、本発明は、下記一般式(1)で表わされる構造を有することを特徴とするアミン化合物に関する。
R1〜R3は、各々独立に、炭素数1以上20以下のアルキル基、または、R1〜R3から選択されるいずれか2つが結合して1個の窒素原子とともに環構造を形成するに必要な原子群を表し、
R4〜R7は独立して水素原子、または、炭素数1以上、20以下のアルキル基を表し、
R8 は炭素数1以上20以下のアルキル基、または炭素数1以上20以下のアミノアルキル基を表し、
R9〜R10は、
各々独立に、フッ素原子または、炭素数が1以上、8以下のパーフルオロアルキル基を表すか、または、
R9とR10とが互いに結合して、2個の硫黄原子および1個の窒素原子とともにフッ素原子を含む環構造を形成するに必要な原子群を表す。
また、nおよびmは各々独立して1〜20の整数を表す。
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、構造中にアミン構造を保有する下記一般式(1)で表される構造を有するアミン化合物が、導電性に非常に優れることを見出した。また、該アミン化合物は、イオン導電剤となることも見出し本発明に至った。更に、該アミン化合物と樹脂を架橋させた導電性樹脂組成物は、樹脂にアミン化合物が固定されるため、ブリードが抑制され、導電性に優れることを見出し本発明に至った。
R1〜R3は、各々独立に、炭素数1以上20以下のアルキル基、または、R1〜R3から選択されるいずれか2つが結合して1個の窒素原子とともに環構造を形成するに必要な原子群を表し、
R4〜R7は独立して水素原子、または、炭素数1以上20以下のアルキル基を表し、
R8 は炭素数1以上20以下のアルキル基、または炭素数1以上20以下のアミノアルキル基を表し、
R9〜R10は、
各々独立に、フッ素原子または、炭素数が1以上8以下のパーフルオロアルキル基を表すか、または、
R9とR10とが互いに結合して、2個の硫黄原子および1個の窒素原子とともにフッ素原子を含む環構造を形成するに必要な原子群を表す。
また、nおよびmは各々独立して1〜20の整数を表す。
まず、3級アミン中間体(1)を得るアミノ化工程に関して説明する。
アミノ化工程は、アミノアルコールとハロゲン化合物を反応させることで3級アミン中間体(1)を得る工程である。
次に、ハロゲン化物中間体(1)を得るハロゲン置換工程に関して説明する。
ハロゲン置換工程は、3級アミン中間体(1)のヒドロキシ基をハロゲン原子に求核置換反応させてハロゲン化物中間体(1)を得る工程である。
次に、4級塩中間体(1)を得る4級塩化工程に関して説明する。
4級塩化工程は、ハロゲン化アルキルと3級アミンを反応させて、4級塩を得る工程である。
次に、3級アミン中間体(2)を得るガブリエル反応工程に関して説明する。
4級塩にヒドラジン一水和物を反応させて、3級アミン中間体(2)を得る工程である。
次に、一般式(1)の1態様を得るアニオン交換工程に関して説明する。
3級アミン中間体(2)とフッ素系アニオン化合物のアルカリ金属塩とのアニオンの交換反応によって、目的物を得る工程である。
本発明のアミン化合物を用いることで、ブリードが抑制され、導電性に優れた導電性樹脂組成物が得られる。
本発明の導電性樹脂組成物について説明する。
本発明の導電性樹脂組成物は、本発明のアミン化合物と熱可塑性樹脂、紫外線硬化樹脂、ゴム、粘着剤等の汎用樹脂とを直接混練することにより得ることができる。ここで言う熱可塑性樹脂、紫外線硬化樹脂、ゴム、粘着剤等の汎用樹脂は、ポリイソシアネート基(ポリイソシアネート化合物)を保有していても、保有していなくても良い。
熱可塑性樹脂、紫外線硬化樹脂、ゴム、粘着剤等の汎用樹脂100質量部に対して、0.001〜100質量部の範囲であり、好ましくは0.01〜50質量部であり、特に好ましくは0.1〜10質量部である。
また、ポリイソシアネート基保有の熱可塑性樹脂、紫外線硬化樹脂、ゴム、粘着剤等の汎用樹脂100質量部に対して、0.001〜100質量部の範囲であり、好ましくは0.5〜20質量部であり、特に好ましくは0.5〜5質量部である。配合量が0.5質量部以上の場合には、導電剤添加による導電性の付与効果を容易に得ることができる。5質量部以下の場合には、電気抵抗の経時変化を低減させることができる。
本発明の一般式(1)で表わされる構造を有するアミン化合物は、公知の方法によって合成することが可能である。
以下に記載する方法で本発明の一般式(1)で表される構造を有するアミン化合物を製造した。
[1]1H−NMR(400MHz、DMSO-d6、室温):δ(ppm)=1.20−1.44(60H、m)、1.64−1.68(2H、m)、2.27−2.30(5H、m)、2.60−2.64(3H、m)、3.03(9H、s)、3.23−3.27(2H、m)、4.25(4H、br)。
[2]質量分析(ESI−TOF):m/z=890.6047(M+H)+。
製造例1において、リチウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド(アニオン化合物(2))を用いる代わりに、アニオン化合物(5)、(1)、(7)のイミドを用いた以外は、製造例1と同様に合成して、化合物(3)、(5)、(11)を得、上記分析装置で同定した。
製造例5において、トリメチルアミン水溶液を用いる代わりに、1−メチルイミダゾール6mLを用いた以外は、製造例5と同様の操作で、5.5gの化合物(8)を得た。目的物であることを上記分析装置で同定した。
<ウレタン樹脂組成物1の製造>
ポリエーテルポリオール(商品名EP505S:三井化学社製)84.4質量部に対し、イソシアネート(商品名:ミリオネートMT、MDI:日本ポリウレタン工業社製)15.6質量部、化合物(2)を2質量部加え、NCO当量が1.4となるようにした。なお、NCO当量は、イソシアネート化合物中のイソシアネート基のモル数とポリオール成分中の水酸基のモル数と本件に係るアミン化合物のアミノ基のモル数の比([NCO]/([OH]+[NH2]))を示すものである。次に、総固形分比が30質量%となるようにメチルエチルケトン(以下MEK)を加え混合攪拌し、溶剤キャスト法により厚さ0.5mmのシート状に成膜した。次に、120℃に加熱したオーブンで3時間加熱処理することでシート状のウレタン樹脂組成物1を製造した。
実施例1において、化合物(2)を2質量部用いる代わりに、表1に示す部数を用い、NCO当量が1.4になるようにポリエーテルポリオールとイソシアネートの添加量を調整した以外は、実施例1と同様の製造方法にてウレタン樹脂組成物2および3を製造した。
実施例1において、化合物(2)を用いる代わりに、表1に記載の化合物に変更した以外は、実施例1と同様の方法でウレタン樹脂組成物4〜10を製造した。
2質量部の化合物(2)、100質量部のエピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル3元共重合体(GECO)(商品名:エピクロマーCG−102 ダイソー社製)、5質量部の酸化亜鉛、35質量部の炭酸カルシウム、0.5質量部カーボンブラック(商品名:シーストSO 東海カーボン社製)、2質量部のステアリン酸を混練し、ゴム組成物Aを製造した。
実施例7において、化合物(2)を用いる代わりに、表1に記載の化合物に変更した以外は、実施例7と同様の方法でゴム組成物2および3を製造した。
<比較用樹脂組成物1の作製>
実施例1において、化合物(2)を用いない以外は、実施例1と同様の製造方法にて比較用樹脂組成物1を製造した。
<比較用樹脂組成物2〜5の作製>
実施例1において、化合物(2)を用いる代わりに、比較用化合物(1)〜(4)に変更した以外は、実施例1と同様の製造方法にて比較用樹脂組成物2〜5を製造した。
実施例7において、化合物(2)を用いる代わりに、化合物(2)を用いない、または、比較用化合物(1)に変更した以外は、実施例7と同様の方法で比較用ゴム組成物1および2を製造した。
ポリエチレンテレフタレート(PET)シートに樹脂組成物1を当接させ、温度40℃/湿度95%R.H.環境下で、1週間静置させた。PETシート表面の樹脂組成物を光学顕微鏡(10倍)(VHX−500 キーエンス社製)で観察した。
評価は以下のように行い、B以上であれば、ブリードの影響がないと判断した。評価結果を表1に示す。
A:当接部にブリード物が観察されない。
B:当接部の一部にかすかな曇りが観察される。
C:当接部全面にかすかな曇りが観察される。
D:当接部全面にブリード物が観察され、目立つもの。
樹脂組成物の電流値測定機の概略を図2に示す。
0.5mm厚の樹脂組成物1を平板電極2とガイドリンク3を有する直径1cmの円筒状電極4に当接させる。次に温度23℃、湿度50%R.H.の環境下、電源5で直流50μAの電流を印加する。電流を印加して2秒後、電源5より抵抗6に印加される電圧を電圧計7で3秒間測定し、時間平均の電圧から樹脂組成物の初期体積抵抗率(Ω・cm)を算出した。
更に、50μAの電流を10分間印加した後、電源5から抵抗6に印加される電圧を電圧計7で3秒間測定し、時間平均の電圧から、樹脂組成物の10分後の体積抵抗率(Ω・cm)を算出し、10分後の体積抵抗率/初期体積抵抗率を導電性変化率とした。
導電性変化率が2.0未満の値であれば、導電性に優れると判断した。
A:導電性変化率が1.5未満(導電性に非常に優れる)
B:導電性変化率が1.5以上、2.0未満(導電性に優れる)
C:導電性変化率が2.0以上(導電性に劣る)
2 平板電極
3 ガイドリンク
4 円筒状電極
5 電源
6 抵抗
7 電圧計
Claims (10)
- 下記一般式(1)で表される構造を有することを特徴とするアミン化合物:
R1〜R3は、各々独立に、炭素数1以上20以下のアルキル基、または、R1〜R3から選択されるいずれか2つが結合して1個の窒素原子とともに環構造を形成するに必要な原子群を表し、
R4〜R7は独立して水素原子、または、炭素数1以上20以下のアルキル基を表し、
R8 は炭素数1以上20以下のアルキル基、または炭素数1以上20以下のアミノアルキル基を表し、
R9〜R10は、各々独立に、フッ素原子または、炭素数が1以上8以下のパーフルオロアルキル基を表すか、または、
R9とR10とが互いに結合して、2個の硫黄原子および1個の窒素原子とともにフッ素原子を含む環構造を形成するに必要な原子群を表す。
また、nおよびmは各々独立して1〜20の整数を表す。]。 - 前記一般式(1)中のR1〜R3が、炭素数1以上4以下のアルキル基である請求項1に記載のアミン化合物。
- 前記一般式(1)中のR4〜R7が、水素原子である請求項1または2に記載のアミン化合物。
- 前記一般式(1)中のR8が、炭素数1以上20以下のアミノアルキル基である請求項1〜3の何れか1項に記載のアミン化合物。
- 前記一般式(1)中のR1〜R3が、メチル基である請求項1〜4の何れか1項に記載のアミン化合物。
- 前記一般式(1)中のR9〜R10が、炭素数が1以上8以下のパーフルオロアルキル基である請求項1〜5の何れか1項に記載のアミン化合物。
- 前記一般式(1)中のR9〜R10が、トリフルオロメチル基である請求項1〜6の何れか1項に記載のアミン化合物。
- 請求項1〜7の何れか1項に記載のアミン化合物を含有するイオン導電剤。
- 請求項1〜7の何れか1項に記載のアミン化合物を含有する導電性樹脂組成物。
- 請求項1〜7の何れか1項に記載のアミン化合物とポリイソシアネート化合物とを含有し、架橋させてなることを特徴とする導電性樹脂組成物。
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