JP6998962B2 - 帯電防止層または電磁放射線遮蔽の形成に有用な組成物 - Google Patents

帯電防止層または電磁放射線遮蔽の形成に有用な組成物 Download PDF

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Description

本発明は、ポリチオフェンとポリアニオンとの錯体を含む粒子を含む液体組成物、液体組成物の調製方法、そのような方法によって得られる液体組成物、層状体の調製方法、そのような方法によって得られる層状体、層状体、および液体組成物の使用に関する。
導電性ポリマーは、加工性、重量、および化学修飾による特性の目標とする調整に関して金属よりも有利であるため、ますます経済的重要性を獲得している。公知のπ共役ポリマーの例は、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリフェニレンおよびポリ(p-フェニレン-ビニレン)である。導電性ポリマーの層は、様々な工業利用、例えば、キャパシタにおけるポリマー対向電極として、または電子回路基材のスルーめっき(through-plating)のために使用される。導電性ポリマーの調製は、モノマー前駆体、例えば、任意に置換されたチオフェン、ピロールおよびアニリン、ならびにその特定の任意にオリゴマーの誘導体からの酸化によって、化学的または電気化学的に行われる。特に、化学酸化重合は、工業的に液体媒体中または多様な基材上で容易に実現できるため、広く使用されている。
工業的に使用される特に重要なポリチオフェンは、ポリ(3,4-エチレンジオキシ-チオフェン)(PEDOTまたはPEDT)であり、これは、例えば、特許文献1に記載されており、3,4-エチレンジオキシチオフェン(EDOTまたはEDT)の化学重合によって調製され、これは、その酸化形態において非常に高い導電性を有する。多数のポリ(3,4-アルキレンジオキシチオフェン)誘導体、特にポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)誘導体、およびそれらのモノマー単位、合成および使用の概要は、非特許文献1によって示されている。しばしば、3,4-エチレン-ジオキシチオフェンは、ポリスチレンスルホネート(PSS)などのポリアニオンの存在下で水中で重合され、それによって、カチオン性ポリチオフェンとポリアニオンとの錯体(しばしば「PEDOT/PSS」と呼ばれる)を含有する水性組成物が得られる。このような方法は、例えば、特許文献2に開示されている。ポリカチオンとしてのPEDOTおよびポリアニオンとしてのPSSの高分子電解質特性のために、これらの組成物は真の溶液ではなく、むしろ分散液である。この文脈においてポリマーまたはポリマーの一部が溶解または分散される程度は、ポリカチオンおよびポリアニオンの重量比、ポリマーの電荷密度、環境の塩濃度、および周囲媒体の性質に依存する(非特許文献2)。
PEDOT/PSS分散液は、特定の工業的重要性を獲得している。透明な導電性フィルムは、例えば、帯電防止コーティングとして、または電子部品における導電層として、例えば、有機発光ダイオード(OLED)における正孔注入層として、有機光起電力素子(OPV素子)における中間層として、または電磁干渉(EMI)遮蔽材料として、多数の用途が見出されている。それらはまた、固体電解質キャパシタの製造において、導電性ポリマー層、特に固体電解質層またはポリマー外層の形成のために一般に使用される。
しかしながら、満足な導電性能を提供する一方で、従来のPEDOT/PSS分散液によって調製された導電層は、しばしば、可視光および紫外線への曝露時のそれらの表面抵抗の急速な増加によって特徴付けられる。可視光および紫外線に対する安定性を改善するために、特許文献3には、ピロガロール、没食子酸エステルおよびポリヒドロキシ安息香酸などのポリヒドロキシおよび/またはカルボキシ基またはアミドまたはラクタム基含有脂肪族化合物でPEDOT/PSS分散液を補充することが示唆されている。
しかしながら、このような添加剤を補充したPEDOT/PSS分散液は、依然として、それらが貧弱な機械的および物理的特性を示すという欠点を有する。特に、ポリエチレンテレフタレート(PET)およびガラスのような基材に接着する接着強度、ならびにまた従来のPEDOT/PSS分散液によって調製された導電層の耐引っかき性は、特に導電層が帯電防止コーティングとして、または電磁放射線遮蔽として使用される場合、しばしば十分ではない。PEDOT/PSS層の接着強度および耐引っかき性を改善するために、特許文献4には、有機官能性シランに基づく接着促進剤および/または架橋剤を分散液に添加することが開示されている。しかしながら、先行技術に開示されている接着促進剤の欠点は、そのような接着促進剤を含むPEDOT/PSS分散液の長期貯蔵後、特に、特許文献3に開示されているようなポリヒドロキシおよび/またはカルボキシ基またはアミドまたはラクタム基含有脂肪族化合物をさらに含むPEDOT/PSS分散液の長期貯蔵後に、分散液がゲルを形成する傾向があることである。したがって、先行技術に開示された有機官能性シランをPEDOT/PSS分散液に補充すると、分散液の保存安定性が低下する。
欧州特許出願公開第0 339 340号明細書 欧州特許出願公開第0 440 957号明細書 国際公開第2008/055834 A1号 国際公開第2014/048561 A2号
A.Elschner,S.Kirchmeyer,W.Loevenich,U.Merker,K.Reuter"PEDOT Principles and Applications of an Intrinsically Conductive Polymer",CRC Press 2011 V.Kabanov,Russian Chemical Reviews 74,2005,3-20
本発明は、ポリチオフェンを含む液体組成物、特にPEDOT/PSS分散液に関連して先行技術から生じる欠点を克服する目的に基づいた。
特に、本発明は、特にPETまたはガラスのような基材に対して良好な接着性を有する耐引っ掻き性導電層の形成に使用することができるが、同時に、可視光および紫外線に対して十分な安定性も特徴とし、先行技術から知られているポリチオフェン分散体を形成することが知られているように、長期間の貯蔵後にゲルを形成する傾向を有しないポリチオフェンを含む液体組成物を提供する目的に基づいた。特に、液体組成物は、少なくとも6ヶ月間組成物を貯蔵した後でさえ、ゲルを形成すべきではなく、液体組成物の長期貯蔵は、液体組成物の粘度、またはこれらの組成物を用いて調製した導電層の表面抵抗、透過性、および耐引っかき性に悪影響を及ぼすべきではないことを特徴とすべきである。
実施形態
1 i)ポリチオフェンとポリアニオンとの錯体を含む粒子、
ii)少なくとも1つのテトラアルキルオルトシリケート、
iii)少なくとも1つの溶媒、および
iv)没食子酸、没食子酸の少なくとも1つの誘導体、またはそれらの混合物
を含む、液体組成物。
2 錯体が、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)とポリスチレンスルホン酸のアニオンとの錯体(PEDOT/PSS)である、実施形態1に記載の液体組成物。
3 液体組成物が、ポリチオフェンとポリアニオンとの錯体、好ましくはPEDOT/PSSを、各場合において液体組成物の総重量に基づいて0.001~2.5重量%、より好ましくは0.005~1.0重量%、最も好ましくは0.01~0.5重量%の量で含む、実施形態1または2に記載の液体組成物。
4 少なくとも1つのテトラアルキルオルトシリケートii)が、テトラメチルオルトシリケート、テトラエチルオルトシリケート、テトラプロピルオルトシリケート、テトラブチルオルトシリケート、テトラペンチルオルトシリケート、オルトシリケート、これらのオルトシリケートの少なくとも部分的に加水分解された生成物、およびこれらのオルトシリケートの少なくとも2つの混合物からなる群から選択される、実施形態1~3のいずれか1つに記載の液体組成物。
5 前記テトラアルキルオルトシリケートは、テトラエチルオルトシリケート(TEOS)である、実施形態4に記載の液体組成物。
6 液体組成物は、各場合において、液体組成物の総重量に基づいて、0.01~15重量%、より好ましくは0.1~10重量%、最も好ましくは1~5重量%の量で、成分ii)、好ましくはTEOSを含む、実施形態1~5のいずれか1つに記載の液体組成物。
7 少なくとも1つの溶媒iii)が、水、アルコール、ジアセトンアルコール、脂肪族ケトン、またはこれらの溶媒の少なくとも2つの混合物からなる群から選択される、実施形態1~6のいずれか1つに記載の液体組成物。
8 液体組成物中の溶媒iii)の総量の少なくとも95重量%、より好ましくは少なくとも99重量%、さらにより好ましくは少なくとも99.5重量%、さらにより好ましくは少なくとも99.9重量%が、水または水とメタノール、エタノール、n-プロパノールおよびイソプロパノールからなる群から選択されるアルコールとの混合物に基づく、実施形態7に記載の液体組成物。
9 前記溶媒iii)は、1:1~1:25の範囲、好ましくは1:2~1:20の範囲、より好ましくは1:3~1:10の範囲の体積比の水:エタノールの水とエタノールとの混合物である、実施形態7または8に記載の液体組成物。
10 没食子酸の誘導体が没食子酸と糖のエステルである、実施形態1~9のいずれか1つに記載の液体組成物。
11 没食子酸の誘導体がガロタンニンである、実施形態10に記載の液体組成物。
12 ガロタンニンがタンニン酸である、実施形態11に記載の液体組成物。
13 没食子酸の誘導体が没食子酸のアルキルエステル、アルケニルエステル、シクロアルキルエステル、シクロアルケニルエステルまたはアリールエステルである、実施形態1~9のいずれか1つに記載の液体組成物。
14 前記エステルは、前記エステルのアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基またはアリール基中に1~15個のC原子、好ましくは1~6個のC原子を有する、実施形態13に記載の液体組成物。
15 前記エステルが、没食子酸メチル、没食子酸エチル、没食子酸プロピル、またはこれらのエステルの少なくとも2つの混合物である、実施形態14に記載の液体組成物。
16 液体組成物は、成分iv)、好ましくはガロタンニン、より好ましくはタンニン酸を、各場合において液体組成物の総重量に基づいて0.0001~5重量%、より好ましくは0.001~2.5重量%、最も好ましくは0.01~1重量%の量で含む、実施形態1~15のいずれか1つに記載の液体組成物。
17 液体組成物のpHが2.5以上であり、より好ましくはpHが2.5~6の範囲であり、さらにより好ましくは2.5~5の範囲であり、最も好ましくは2.5~4の範囲であり、pHが25℃の温度で決定される、実施形態1から16のいずれか1つに記載の液体組成物。
18 液体組成物は、成分i)~iv)に加えて、さらなる成分v)として、
v)硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、ケイ酸およびこれらの無機酸のうちの少なくとも2つの混合物からなる群から選択される少なくとも1つの無機酸、酢酸、ギ酸、安息香酸、p-トルエンスルホン酸、PSSおよびこれらの有機酸のうちの少なくとも2つの混合物からなる群から選択される少なくとも1つの有機酸、これらの無機酸のうちの少なくとも1つとこれらの有機酸のうちの少なくとも1つとの混合物、または上述の無機もしくは有機のうちのいずれかの少なくとも部分的に脱プロトン化された塩基形態
を含む、実施形態17に記載の液体組成物。
19 液体組成物は、成分i)~iv)および任意にv)に加えて、さらなる成分vi)として、
vi)ポリチオフェンおよびポリアニオンとは異なる少なくとも1つのさらなるポリマー
を含む、実施形態1~18のいずれか1つに記載の液体組成物。
20 少なくとも1つのさらなるポリマーvi)が、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリ酪酸ビニル、ポリアクリルエステル、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルエステル、ポリメタクリルアミド、ポリアクリロニトリル、スチレン/アクリルエステル、酢酸ビニル/アクリルエステル、エチレン/酢酸ビニルコポリマー、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリスチレン、ポリエーテル、ポリエステル、スルホン化ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、メラミン-ホルムアルデヒド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、シラン樹脂、セルロースまたはこれらの結合剤の少なくとも2つの混合物からなる群から選択される結合剤である、実施形態19に記載の液体組成物。
21 液体組成物の粘度が、0.1~100mPa×sの間、好ましくは1~10mPa×sの間、より好ましくは2~5mPa×sの間(20℃および100s-1のせん断速度でレオメーターを用いて測定して)である、実施形態1~20のいずれか1つに記載の液体組成物。
22 Vt0がt=0の時点での液体組成物の粘度である場合、およびVt0+6monthが密閉容器中で25℃で6ヶ月間貯蔵された後の同じ液体組成物の粘度である場合、粘度の変化は20%以下、好ましくは10%以下、より好ましくは5%以下であり、粘度の変化(ΔV)は以下のように計算される、実施形態1~21のいずれか1つに記載の液体組成物。
Figure 0006998962000001
23 12μmの湿潤フィルム厚さで基材上に液体組成物を塗布し、続いて溶媒iii)を除去することによって調製される導電層が、以下の特性(α1)~(α3)の少なくとも1つによって、好ましくはこれらの特性のすべてによって特徴付けられる、実施形態1~22のいずれか1つに記載の液体組成物。
(α1)1×10~1×1010Ω/sqの範囲、好ましくは1×10~1×10Ω/sqの範囲のシート抵抗;
(α2)少なくとも98%、好ましくは少なくとも98.5%、より好ましくは少なくとも99%、最も好ましくは少なくとも99.5%の透過率;
(α3)少なくとも6H、好ましくは少なくとも7H、より好ましくは少なくとも8H、最も好ましくは少なくとも9Hの鉛筆硬度。
24 SRt0、Tt0、およびPHt0がシート抵抗である場合、t=0の時点で液体組成物を12μmの湿潤膜厚で基材上に塗布し、続いて溶媒iii)を除去することによって調製される導電層の透過率および鉛筆硬度である場合、ならびにSRt0+6month、Tt0+6month、およびPHt0+6monthがシート抵抗である場合、同じ液体組成物を塗布することによって調製される導電層の透過率および鉛筆硬度は、それを密閉容器内で25℃で6ヶ月間保存した後、12μmの湿潤膜厚で基材上に塗布し、続いて溶媒iii)を除去することによって、以下の特性(β1)~(β3)の少なくとも1つ、好ましくはこれらの特性のすべてによって満たされる、実施形態1~23のいずれか1つに記載の液体組成物。
(β1)シート抵抗は20%以下、好ましくは10%以下、最も好ましくは5%以下変化し、シート抵抗の変化(ΔSR)は以下のように計算される:
Figure 0006998962000002
(β2)透過率は20%以下、好ましくは10%以下、最も好ましくは5%以下変化し、透過率の変化(ΔT)は以下のように計算される:
Figure 0006998962000003
(β3)鉛筆硬度は20%以下、好ましくは10%以下、最も好ましくは5%以下変化し、鉛筆硬度の変化(ΔPH)は以下のように計算される:
Figure 0006998962000004
25 液体組成物の調製方法であって、以下のプロセスステップ
I)ポリチオフェンとポリアニオンとの錯体を含む粒子を含む第1の液体組成物を提供するステップ;
II)没食子酸または没食子酸の少なくとも1つの誘導体を含む第2の液体組成物を提供するステップ;
III)第1の液体組成物を第2の液体組成物および少なくとも1種のテトラアルキルオルトシリケートと一緒に混合するステップ;
IV)混合物のpHを2.5以上の値、より好ましくは2.5~6の範囲の値、さらにより好ましくは2.5~5の範囲の値、最も好ましくは2.5~4の範囲の値に調整し、pHは25℃の温度で決定されるステップ
を含む、前記方法。
26 錯体がポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)とポリスチレンスルホン酸のアニオンとの錯体(PEDOT/PSS)であり、少なくとも1つのテトラアルキルオルトシリケートは、実施形態4または5で規定した通りであり、少なくとも1つの没食子酸の誘導体は、実施形態10~15で規定した通りである、実施形態25に記載の方法。
27 第1の液体組成物は、好ましくは水性PEDOT/PSS分散液である、実施形態25または26に記載の方法。
28 前記第2の液体組成物は、好ましくはタンニン酸のエタノール溶液である、実施形態25~27のいずれか1つに記載の方法。
29 実施形態25~28のいずれか1つに記載の方法によって得られる、液体組成物。
層状体の製造方法であって、以下のプロセスステップ:
A)基材を提供するステップ;
B)実施形態1~24または29のいずれか1つに記載の液体組成物をこの基材上に塗布するステップ;
C)少なくとも1つの溶媒iii)を前記液体組成物から少なくとも部分的に除去して、基材上にコーティングされた導電層を含む層状体を得るステップ
を含む、前記方法。
31 実施形態30に記載の方法によって得られる、層状体。
32 前記層状体の導電層は、以下の特性(α1)~(α3)のうちの少なくとも1つ、好ましくはこれらの特性の全てによって特徴付けられる、実施形態31に記載の層状体。
(α1)1×10~1×1010Ω/sqの範囲、好ましくは1×10~1×10Ω/sqの範囲のシート抵抗;
(α2)少なくとも98%、好ましくは少なくとも98.5%、より好ましくは少なくとも99%、最も好ましくは少なくとも99.5%の透過率;
(α3)少なくとも6H、好ましくは少なくとも7H、より好ましくは少なくとも8H、最も好ましくは少なくとも9Hの鉛筆硬度。
33 層状体であって、以下のもの:
a)基材;
b)基材上にコーティングされた導電層
を含み;
導電層は、
i)ポリチオフェンとポリアニオンとの錯体を含む粒子、
ii)少なくとも1つのテトラアルキルオルトシリケートおよび
iv)没食子酸、没食子酸の少なくとも1つの誘導体またはこれらの混合物
を含む、前記層状体。
34 錯体が、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)とポリスチレンスルホン酸のアニオンとの錯体(PEDOT/PSS)であり、少なくとも1つのテトラアルキルオルトシリケートは、実施形態4および5で規定した通りであり、没食子酸の少なくとも1つの誘導体は、実施形態10~15で規定した通りである、実施形態33に記載の層状体。
35 層状体の導電層は、以下の特性(α1)~(α3)のうちの少なくとも1つによって、好ましくはこれらの特性のすべてによって特徴付けられる、実施形態33または34に記載の層状体。
(α1)1×10~1×1010Ω/sqの範囲、好ましくは1×10~1×10Ω/sqの範囲のシート抵抗;
(α2)少なくとも98%、好ましくは少なくとも98.5%、より好ましくは少なくとも99%、最も好ましくは少なくとも99.5%の透過率;
(α3)少なくとも6H、好ましくは少なくとも7H、より好ましくは少なくとも8H、最も好ましくは少なくとも9Hの鉛筆硬度。
36 実施形態1~24または29のいずれか1つに記載の液体組成物の、帯電防止コーティングもしくは電磁放射線遮蔽の形成のため、または有機発光ダイオード(OLED)もしくは有機光起電性(OPV)素子中の正孔輸送層の調製のための使用。
上述の目的を達成することへの寄与は、
i)ポリチオフェンとポリアニオンとの錯体を含む粒子、
ii)少なくとも1つのテトラアルキルオルトシリケート、
iii)少なくとも1つの溶媒、
iv)没食子酸、没食子酸の少なくとも1つの誘導体、またはそれらの混合物
を含む液体組成物によってなされる。
驚くべきことに、ポリチオフェンとポリアニオンとの錯体ならびに可視光および紫外光に対する導電層の安定性を増加させる添加剤としての没食子酸、または没食子酸の誘導体に基づく導電層の接着性および耐引っかき性を増加させるための添加剤としてのテトラアルキルオルトシリケートの非常に特殊な組み合わせは、これらの有利な特性を有する導電層を調製することができるばかりでなく、同時にまた、類似の添加剤を含む先行技術の分散体と比較して増加した保存安定性によって特徴付けられる分散体をもたらすことが発見された。
本発明による液体組成物は、成分i)として、ポリチオフェンを含む粒子を含む。この文脈において、一般式
Figure 0006998962000005
を有するポリチオフェンが、特に好ましく、式中
Aは、任意に置換されたC~Cアルキレンラジカルを表し、
Rは、直鎖状または分枝状の任意に置換されたC~C18アルキルラジカル、任意に置換されたC~C12シクロアルキルラジカル、任意に置換されたC~C14アリールラジカル、任意に置換されたC~C18アラルキルラジカル、任意に置換されたC~Cヒドロキシアルキルラジカルまたはヒドロキシラジカルを表し、0~8個のラジカルRはAに結合することができ、1個以上のラジカルの場合には、同一であるかまたは異なり得る。
ポリチオフェンは、好ましくは、各場合において、末端基上にHを有する。
本発明の文脈において、C~CアルキレンラジカルAは、好ましくは、メチレン、エチレン、n-プロピレン、n-ブチレンまたはn-ペンチレンである。C~C18アルキルRは、好ましくは、メチル、エチル、n-またはイソ-プロピル、n-、イソ-、sec-またはtert-ブチル、n-ペンチル、1-メチルブチル、2-メチルブチル、3-メチルブチル、1-エチルプロピル、1,1-ジメチルプロピル、1,2-ジメチルプロピル、2,2-ジメチルプロピル、n-ヘキシル、n-ヘプチル、n-オクチル、2-エチルヘキシル、n-ノニル、n-デシル、n-ウンデシル、n-ドデシル、n-トリデシル、n-テトラデシル、n-ヘキサデシルまたはn-オクタデシルのような直鎖状または分枝状のC~C18アルキル基を表し、C~C12シクロアルキルラジカルRは、例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニルまたはシクロデシルを表し、C~C14アリールラジカルRは、例えば、フェニルまたはナフチルを表し、C~C18アラルキルラジカルRは、例えば、ベンジル、o-、m-、p-トリル、2,3-、2,4-、2,5-、2,6-、3,4-、3,5-キシリルまたはメシチルを表す。前述のリストは、例として本発明を説明するのに役立ち、決定的であると考慮するべきではない。
本発明の文脈において、多数の有機基、例えばアルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル、アルコキシ、ハロゲン、エーテル、チオエーテル、ジスルフィド、スルホキシド、スルホン、スルホネート、アミノ、アルデヒド、ケト、カルボン酸エステル、カルボン酸、カーボネート、カルボキシレート、シアノ、アルキルシランおよびアルコキシシラン基ならびにカルボキサミド基が、ラジカルAおよび/またはラジカルRの任意のさらなる置換基として可能である。
Aが任意に置換されたC~C-アルキレンラジカルを表すポリチオフェンが、特に好ましい。ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)は、ポリチオフェンとして非常に特に好ましい。
ポリチオフェンは、中性であってもカチオン性であってもよい。好ましい実施形態では、それらは、カチオン性であり、「カチオン性」は、ポリチオフェン主鎖上の電荷のみに関連する。ポリチオフェンは、ラジカルR上の置換基に依存して、構造単位中に正および負の電荷を有することができ、正の電荷はポリチオフェン主鎖上にあり、負の電荷は、任意選択で、スルホネートまたはカルボキシレート基によって置換されたラジカルR上にある。これに関連して、ポリチオフェン主鎖の正電荷は、ラジカルR上に任意に存在するアニオン性基によって部分的にまたは完全に満たすことができる。全体として、これらの場合、ポリチオフェンは、カチオン性、中性、またはさらにアニオン性であってもよい。それにもかかわらず、本発明の文脈においては、ポリチオフェン主鎖上の正電荷が決定因子であるので、それらは全てカチオン性ポリチオフェンとみなされる。正電荷は、それらの正確な数および位置を絶対的に決定することができないので、式には示していない。しかしながら、正電荷の数は、少なくとも1であり、多くともnであり、nは、ポリチオフェン内の全ての繰り返し単位(同一または異なる)の総数である。
ポリチオフェンの正電荷を補償するために、導電性ポリマーを含む粒子は、好ましくは酸基で官能化されたポリマーをベースとするポリアニオンをさらに含む。ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸もしくはポリマレイン酸などのポリマーカルボン酸、またはポリスチレンスルホン酸およびポリビニルスルホン酸などのポリマースルホン酸のアニオンが、特にポリアニオンとして可能である。これらのポリカルボン酸およびスルホン酸は、ビニルカルボン酸およびビニルスルホン酸の、アクリル酸エステルおよびスチレンなどの他の重合性モノマーとのコポリマーであってもよい。さらに可能であるポリアニオンは、パーフルオロ化されたコロイド形成ポリアニオンであり、これは、例えばNafion(登録商標)の名称で商業的に入手可能である。酸基で官能化され、ポリアニオンを供給するポリマーの分子量は、好ましくは1,000~2,000,000、特に好ましくは2,000~500,000である。酸基またはそれらのアルカリ金属塩で官能化されたポリマーは、商業的に入手可能であり、例えば、ポリスチレンスルホン酸およびポリアクリル酸であり、または公知の方法によって調製することができる(例えば、Houben Weyl,Methoden der organischen Chemie,vol.E 20 Makromolekulare Stoffe,part 2,(1987),p.1141以下を参照されたい)。特に好ましいポリアニオンは、ポリスチレンスルホン酸のアニオンである。
粒子i)は、ポリチオフェンとポリアニオンとの錯体、特に好ましくはPEDOT/PSS錯体を含む。このような錯体は、ポリアニオンの存在下で、好ましくは水溶液中で酸化的にチオフェンモノマー、好ましくは3,4-エチレンジオキシチオフェンを重合することによって、好ましくはポリスチレンスルホン酸のアニオンの存在下で3,4-エチレン-ジオキシチオフェンを酸化的に重合することによって得られる。
ポリチオフェンとポリアニオンとの錯体を含む粒子i)の重量平均粒径(d50)は、典型的には10nm~2000nmの範囲、より好ましくは20nm~500nmの範囲、より好ましくは25nm~50nmの範囲である。直径分布のd50値は、全ての粒子i)の総重量の50%が、d50値より小さいかまたはそれに等しい直径を有する粒子に割り当てられ得ることを示している(d50値は、したがって、重量平均粒子直径を表す)。水溶液中に分散されたPEDOT/PSS粒子の場合のように、粒子は、通常、膨潤したゲル粒子の形態で存在し、上述の粒子サイズは、膨潤したゲル粒子の粒子サイズを指し、超遠心測定によって決定される。
本発明による液体組成物の好ましい実施形態によれば、液体組成物は、ポリチオフェンとポリアニオンとの錯体i)、好ましくはPEDOT/PSSを、各場合において液体組成物の総重量に基づいて0.001~2.5重量%、より好ましくは0.005~1.0重量%、最も好ましくは0.01~0.5重量%の量で含む。
本発明による液体組成物は、成分ii)として、少なくとも1つのテトラアルキルオルトシリケートをさらに含む。好ましいテトラアルキルオルトシリケートは、テトラメチルオルトシリケート、テトラエチルオルトシリケート、テトラプロピルオルトシリケート、テトラブチルオルトシリケート、テトラペンチルオルトシリケート、オルトシリケート、これらのオルトシリケートの少なくとも部分的に加水分解された生成物、およびこれらのオルトシリケートの少なくとも2つの混合物からなる群から選択され、テトラエチルオルトシリケート(TEOS)の使用が特に好ましい。
本発明による液体組成物の好ましい実施形態によれば、液体組成物は、成分ii)、好ましくはTEOSを、各場合において液体組成物の総重量に基づいて、0.01~15重量%、より好ましくは0.1~10重量%、最も好ましくは1~5重量%の量で含む。液体組成物が成分ii)として2種以上のテトラアルコキシシランの混合物を含む場合、上記の量は、これらの成分の総量を表す。
本発明による液体組成物は、成分iii)として、少なくとも1つの溶媒をさらに含む。本発明の意味内の「溶媒」として、好ましくは、液体組成物の任意の成分は、単離された化合物として存在する場合、室温で液体であることが理解される。好ましくは、ポリチオフェンとポリアニオンとの錯体を含む粒子i)は、溶媒iii)中に分散される。従って、液体組成物は、好ましくは分散液である。
好ましい溶媒iii)は、水、水混和性溶媒、特にメタノール、エタノール、n-プロパノールおよびイソプロパノールなどの脂肪族アルコール、ジアセトンアルコール、アセトンおよびメチルエチルケトンなどの脂肪族ケトン、またはこれらの溶媒の少なくとも2つの混合物からなる群から選択されるものである。この文脈において、液体組成物中の溶媒iii)の総量の少なくとも95重量%、より好ましくは少なくとも99重量%、さらにより好ましくは少なくとも99.5重量%、さらにより好ましくは少なくとも99.9重量%が、水または水とメタノール、エタノール、n-プロパノールおよびイソプロパノールからなる群から選択されるアルコールとの混合物に基づくことがさらに好ましい。
本発明による液体組成物の特に好ましい実施形態によれば、溶媒iii)は、1:1~1:25の範囲、より好ましくは1:3~1:10の範囲の水:エタノールの体積比の水とエタノールとの混合物である。
本発明による液体組成物は、成分iv)として没食子酸、没食子酸の誘導体またはそれらの混合物をさらに含み、没食子酸の好ましい誘導体は、没食子酸エステルである。特に好ましい没食子酸エステルは、しばしばタンニンまたはガロタンニンと呼ばれる没食子酸および糖のエステルである(Roempp Chemie,第10版(1999),4391頁参照)。没食子酸のさらに好ましいエステルは、没食子酸のアルキルエステル、アルケニルエステル、シクロアルキルエステル、シクロアルケニルエステルおよびアリールエステルであり、好ましくはエステルのアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基またはアリール基中に1~15個のC原子、好ましくは1~6個のC原子を有するものである。没食子酸の最も好ましい誘導体は、タンニン酸などの没食子タンニン、または没食子酸メチル、没食子酸エチル、没食子酸プロピル、もしくはこれらのエステルの少なくとも2つの混合物などの没食子酸のアルキルエステルである。
本発明による液体組成物の好ましい実施形態によれば、液体組成物は、成分iv)、好ましくはガロタンニン、より好ましくはタンニン酸を、各場合において液体組成物の総重量に基づいて、0.0001~5重量%、より好ましくは0.001~2.5重量%、最も好ましくは0.01~1重量%の量で含む。液体組成物が没食子酸とその誘導体との混合物、または没食子酸の少なくとも2つの誘導体の混合物を含む場合、上記の量は、これらの成分の総量を表す。
本発明による液体組成物の好ましい実施形態によれば、液体組成物のpHは2.5以上であり、より好ましくはpHは2.5~6の範囲であり、さらにより好ましくは2.5~5の範囲であり、最も好ましくは2.5~4の範囲であり、pHは25℃の温度で決定される。pHを、成分i)~iv)を混合することによって調製された組成物に適切な酸を添加することによって調整することができる。適切な酸は、無機酸、例えば硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、ケイ酸もしくはこれらの無機酸の少なくとも2つの混合物、または有機酸、例えば酢酸、ギ酸、安息香酸、p-トルエンスルホン酸、PSSもしくはこれらの有機酸の少なくとも2つの混合物、またはこれらの無機酸の少なくとも1つおよびこれらの有機酸の少なくとも1つの混合物である。したがって、本発明による組成物は、成分i)~iv)に加えて、さらなる成分v)として含んでもよい。
v)硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、ケイ酸およびこれらの無機酸のうちの少なくとも2つの混合物からなる群から選択される少なくとも1つの無機酸、酢酸、ギ酸、安息香酸、p-トルエンスルホン酸、PSSおよびこれらの有機酸のうちの少なくとも2つの混合物からなる群から選択される少なくとも1つの有機酸、これらの無機酸のうちの少なくとも1つとこれらの有機酸のうちの少なくとも1つとの混合物、または上述の無機もしくは有機のうちのいずれかの少なくとも部分的に脱プロトン化された塩基形態。
本発明による液体組成物は、
vi)ポリチオフェンおよびポリアニオンとは異なる少なくとも1つのさらなるポリマー
をさらに含んでもよく、
この少なくとも1つのさらなるポリマーvi)は、好ましくは結合剤として働く。適切な結合剤は、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリ酪酸ビニル、ポリアクリルエステル、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルエステル、ポリメタクリルアミド、ポリアクリロニトリル、スチレン/アクリルエステル、酢酸ビニル/アクリルエステル、エチレン/酢酸ビニルコポリマー、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリスチレン、ポリエーテル、ポリエステル、スルホン化ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、メラミン-ホルムアルデヒド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、シラン樹脂、セルロース、またはこれらの結合剤の少なくとも2つの混合物からなる群から選択される。さらに有用なポリマー結合剤は、好ましくはまた、架橋剤、例えばメラミン化合物、キャップドイソシアネート(capped isocyanate)または官能性シラン、例えば3-グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、テトラエチルオルトシリケートおよびテトラエチルオルトシリケート加水分解物を架橋性ポリマー、例えばポリウレタン、ポリアクリレートまたはポリオレフィンに添加し、その後架橋することによって得られるものである。スルホン化ポリエステルのような水溶性結合剤が、特に好ましい。
本発明の液体組成物は、
vii)上述の成分i)~vi)とは異なる少なくとも1種の添加剤
をさらに含んでもよい。
適切な添加剤vii)は、例えば、界面活性物質、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸および塩、パラフィンスルホネート、アルコールスルホネート、エーテルスルホネート、スルホスクシネート、リン酸エステル、アルキルエーテルカルボン酸またはカルボン酸塩、カチオン性界面活性剤、例えば第四級アルキルアンモニウム塩、非イオン性界面活性剤、例えば直鎖状アルコールエトキシレート、オキソアルコールエトキシレート、アルキルフェノールエトキシレートまたはアルキルポリグルコシド、特にDynol(登録商標)およびZonyl(登録商標)の商標で市販されている界面活性剤などのアニオン性界面活性剤である。また添加剤として好適なのは、高沸点化合物、例えばプロピレングリコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ジメチルスルホキシド(DMSO)、メチルアセトアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドン、N-シクロヘキシルピロリドン、またはこれらの溶媒の少なくとも2つの混合物であり、DMSOが最も好ましい。これらの高沸点溶媒を0.1~10重量%、好ましくは0.5~5重量%の量で本発明の液体組成物に添加すると、導電率を著しく増大させることができる。
本発明による液体組成物の粘度は、好ましくは10~100mPa×s(レオメーターを用いて20℃、せん断速度100s-1で測定して)である。より好ましくは、粘度は、1~10mPa×s、特に好ましくは2~5mPa×sである。粘度の調整を、例えば、さらなる添加剤vii)として適切なレオロジー調整剤を添加することによって達成することができる。
さらに、Vt0がt=0の時点での液体組成物の粘度である場合、およびVt0+6monthが密閉容器中で25℃で6ヶ月間貯蔵した後の同じ液体組成物の粘度である場合、粘度の変化は20%以下、好ましくは10%以下、より好ましくは5%以下であることが好ましく、粘度の変化(ΔV)は、以下のように計算される:
Figure 0006998962000006
本発明による液体組成物によって調製される導電層は、以下の特性(α1)~(α3)の少なくとも1つ、好ましくはこれらの特性のすべてによって特徴付けられることがさらに好ましい。
(α1)1×10~1×1010Ω/sqの範囲、好ましくは1×10~1×10Ω/sqの範囲のシート抵抗;
(α2)少なくとも98%、好ましくは少なくとも98.5%、より好ましくは少なくとも99%、最も好ましくは少なくとも99.5%の透過率;
(α3)少なくとも6H、好ましくは少なくとも7H、より好ましくは少なくとも8H、最も好ましくは少なくとも9Hの鉛筆硬度。
これに関連して、SRt0、Tt0、およびPHt0がシート抵抗、t=0の時点で液体組成物を12μmの湿潤膜厚で基材上に塗布し、続いて溶媒iii)を除去することによって調製した導電層の透過率および鉛筆硬度である場合、ならびにSRt0+6month、Tt0+6month、およびPHt0+6monthがシート抵抗である場合、同じ液体組成物を塗布することによって調製した導電層の透過率および鉛筆硬度は、密閉容器中で25℃で6ヶ月間保存した後、12μmの湿潤膜厚で基材上に塗布し、続いて溶媒iii)を除去することによって調製した導電層の透過率および鉛筆硬度、以下の特性(β1)~(β3)のうちの少なくとも1つ、好ましくはこれらの特性のすべてが満たされることが特に好ましい:
(β1)シート抵抗は20%以下、好ましくは10%以下、最も好ましくは5%以下変化し、シート抵抗の変化(ΔSR)は以下のように計算される:
Figure 0006998962000007
(β2)透過率は20%以下、好ましくは10%以下、最も好ましくは5%以下変化し、透過率の変化(ΔT)は以下のように計算される:
Figure 0006998962000008
(β3)鉛筆硬度は20%以下、好ましくは10%以下、最も好ましくは5%以下変化し、鉛筆硬度の変化(ΔPH)は以下のように計算される:
Figure 0006998962000009
上述の目的を達成することへの寄与は、液体組成物を調製するための方法によってなされ、該方法は、以下のプロセスステップ
I)ポリチオフェンとポリアニオンとの錯体を含む粒子を含む第1の液体組成物を提供し、該第1の液体組成物は、好ましくは、水性PEDOT/PSS分散液であるステップ;
II)没食子酸または没食子酸の少なくとも1つの誘導体を含む第2の液体組成物を提供し、第2の液体組成物は、好ましくはタンニン酸のエタノール溶液であるステップ;
III)第1の液体組成物を第2の液体組成物および少なくとも1種のテトラアルキルオルトシリケート、好ましくはTEOSと一緒に混合するステップ;
IV)混合物のpHを2.5以上の値、より好ましくは2.5~6の範囲の値、さらにより好ましくは2.5~5の範囲の値、最も好ましくは2.5~4の範囲の値に調整し、pHは25℃の温度で決定されるステップ
を含む。
プロセスステップI)において、ポリチオフェンとポリアニオンとの錯体を含む粒子を含む第1の液体組成物を提供し、第1の液体組成物は、好ましくは、水溶液PEDOT/PSS分散液である。このような液体組成物は、市販されているか、または適当な溶媒中、好ましくは水中でポリアニオンの存在下でチオフェンモノマーを酸化的に重合することによって製造することができる。プロセスステップII)において、没食子酸または没食子酸の少なくとも1つの誘導体を含む第2の液体組成物を提供し、第2の液体組成物は、好ましくはタンニン酸のエタノール溶液である。このような液体組成物は、没食子酸またはその誘導体を溶媒に溶解または分散させることによって、好ましくはタンニン酸をエタノールに溶解させることによって簡単に調製することができる。プロセスステップIII)において、第1の液体組成物は、第2の液体組成物および少なくとも1つのテトラアルキルオルトシリケート、好ましくはTESOと一緒に混合され、これらの成分の混合を、液体および固体成分を一緒に混合するのに適切であると当業者が考慮する任意の混合装置によって達成することができる。プロセスステップIV)では、プロセスステップIII)で得られた液体組成物のpHを調整し、当該目的のために、本発明による液体組成物に関連して既に述べた無機もしくは有機酸(またはこれらの酸の混合物)のいずれかを、使用することができる。
上記の方法で使用する個々の成分の量は、好ましくは、プロセスステップIV)で得られる液体組成物が、
i)各場合において液体組成物の総量に基づいて0.001~2.5重量%、より好ましくは0.005~1.0重量%、最も好ましくは0.01~0.5重量%の量での、ポリチオフェンとポリアニオンとの錯体、好ましくはPEDOT/PSS:
ii)各場合において液体組成物の総重量に基づいて、0.01~15重量%、より好ましくは0.1~10重量%、最も好ましくは1~5重量%の量での、テトラアルキルオルトシリケート、好ましくはTEOS;
iv)各場合において、液体組成物の総重量に基づいて、0.0001~5重量%、より好ましくは0.001~2.5重量%、最も好ましくは0.01~1重量%の量での、没食子酸または没食子酸の少なくとも1つの誘導体、好ましくはタンニン酸
を含むようなものである。
さらに、水性PEDOT/PSS分散液をプロセスステップI)で提供し、タンニン酸のエタノール溶液をプロセスステップII)で提供する場合、これらの溶液を、好ましくは、プロセスステップIV)で得られる混合物中で、1:1~1:25の範囲、好ましくは1:2~1:20の範囲、より好ましくは1:3~1:10の範囲の体積比水:エタノールであるような相対量で混合する。
上述の目的を達成することへの寄与は、上述の方法によって得ることができる液体組成物によってもなされ、そのような液体組成物の特性は、好ましくは、本発明による液体組成物の特性と同一である。
上述の目的を達成するための寄与はまた、層状体の製造方法によってなされ、この方法は、以下のプロセスステップを含む:
A)基材を提供するステップ;
B)本発明による液体組成物または本発明によるプロセスによって得られる液体組成物をこの基材上に塗布するステップ;
C)少なくとも1つの溶媒ii)を液体組成物から少なくとも部分的に除去して、基材上にコーティングされた導電層を含む層状体を得るステップ。
プロセスステップA)では、まず、基材を提供し、基材の性質は、本発明による組成物が使用する意図する目的に依存する。適切な基材としては、フィルム、特に好ましくはポリマーフィルム、非常に特に好ましくは熱可塑性ポリマーのポリマーフィルム、またはガラス板が挙げられる。
プロセスステップB)において、本発明による液体組成物または本発明による方法によって得られる液体組成物を、次いで基材上に塗布し、この塗布を、既知のプロセスによって、例えばスピンコーティング、含浸、注入、滴下、スプレー、ミスト、ナイフコーティング、ブラッシングまたは印刷によって、例えばインクジェット、スクリーン、グラビア、オフセットまたはタンポン印刷によって、例えば、0.5μm~250μmの湿潤フィルム厚さ、好ましくは2μmから50μmの湿潤フィルム厚さで実行することが可能である。
プロセスステップC)では、少なくとも1つの溶媒iii)の少なくとも一部を、次に組成物から除去して、基材上にコーティングされた導電層を含む層状体を得、この除去を、好ましくは、組成物でコーティングした基材の20℃~200℃の範囲の温度で乾燥することによって行う。
上述の目的を達成するための寄与はまた、上述のプロセスによって得られる層状体によってなされる。これに関連して、層状体の導電層は、以下の特性(α1)~(α3)の少なくとも1つによって、好ましくはこれらの特性のすべてによって特徴付けられることが特に好ましい:
(α1)1×10~1×1010Ω/sqの範囲、好ましくは1×10~1×10Ω/sqの範囲のシート抵抗;
(α2)少なくとも98%、好ましくは少なくとも98.5%、より好ましくは少なくとも99%、最も好ましくは少なくとも99.5%の透過率;
(α3)少なくとも6H、好ましくは少なくとも7H、より好ましくは少なくとも8H、最も好ましくは少なくとも9Hの鉛筆硬度。
上述の目的を達成するための寄与はまた、以下:
a)基材;
b)基材上にコーティングされた導電層
を含む層状体によってなされ、
前記導電層は、
i)ポリチオフェンとポリアニオンとの錯体を含む粒子、
ii)少なくとも1つのテトラアルキルオルトシリケートシランおよび
iv)没食子酸、没食子酸の少なくとも1つの誘導体またはこれらの混合物
を含む。
好ましい基材は、本発明による層状体の製造方法に関連して上述したものである。ポリチオフェンとポリアニオンとの錯体を含む好ましい粒子、好ましいテトラアルキルオルトシリケートおよび没食子酸の好ましい誘導体は、本発明による液体組成物に関連して上述した当該成分である。
好ましくは、層状体の導電層は、以下の特性(α1)~(α3)のうちの少なくとも1つによって、好ましくはこれらの特性のすべてによって特徴付けられる:
(α1)1×10~1×1010Ω/sqの範囲、好ましくは1×10~1×10Ω/sqの範囲のシート抵抗;
(α2)少なくとも98%、好ましくは少なくとも98.5%、より好ましくは少なくとも99%、最も好ましくは少なくとも99.5%の透過率;
(α3)少なくとも6H、好ましくは少なくとも7H、より好ましくは少なくとも8H、最も好ましくは少なくとも9Hの鉛筆硬度。
上述の目的を達成することへの寄与は、本発明による液体組成物、または基材および基材上にコーティングされた導電層を含む層状体の製造のための本発明による方法によって得られる液体組成物の使用によってもなされる。
本発明による液体組成物を用いて調製することができる層状体は、電子部品として、特に導電性もしくは帯電防止手段として、透明加熱として、または電極として使用するのに極めて適している。それらは、有利には透明であり得る。
これらの層状体を、電子部品として、例えば、フィルム、電子部品のパッケージング、プラスチックのフィルムを仕上げるため、およびスクリーンをコーティングするためにも使用することができる。さらに、それらを、例えば表示部における透明電極として、例えば酸化インジウムスズ電極の代わりとして、またはポリマーエレクトロニクスにおける導電体として使用することができる。さらなる可能な用途は、センサ、電池、太陽電池、エレクトロクロミックウィンドウ(スマートウィンドウ)およびディスプレイならびに腐食保護である。
本発明による液体組成物または本発明による方法によって得られる液体組成物を用いて得られるコーティングのUV安定性および耐引っかき性の観点から、これらの液体組成物は、帯電防止コーティングまたは電磁放射線遮蔽の製造に特に有用である。さらに、それらは、有機発光ダイオード(OLED)または有機光起電性(OPV)素子中の正孔輸送層の調製に特に有用である。
本発明を、ここで、非限定的な実施例の補助でより詳細に説明する。
試験法
粘度の決定
100Hzのせん断速度および20℃でレオメーター(Haake型RotoVisco 1、DG43ダブル隙間シリンダーシステム)を用いて測定した分散液の粘度。
固形分の決定
固形分を、精密スケール(Mettler AE 240)を用いた重量測定によって決定した。最初に、蓋を含む空の秤量ビンの重量を(重量A)で示す。次に、分析するべき分散液3gをビン中に迅速に充填し、蓋で閉じ、再び秤量して、正確な総重量Bを決定する。次にビンを照明なしのドラフト中に3時間配置して、室温で揮発性溶媒を蒸発させる。第2のステップでは、ビンを、換気を伴う乾燥オーブン(Memmert UNB200)中に100℃で16~17時間置く。試料ビンをオーブンから取り出す際、乾燥分散材料の吸湿性のために、ガラス蓋による即座の被覆が重要である。10~15分間の冷却時間の後、ビンを蓋を含めて再び秤量して、重量Cを決定する。常に2つの試料を繰り返し測定する。
導電率の決定
シート抵抗を、Ring-Probe URS RMH214を装備したHigh Resistivity Meter Model Hiresta-UX(Model MCP-HT 800)を用いて測定した。測定を、100Vで行った。
鉛筆硬度
コーティングの鉛筆硬度を、ISO 15184に従ってガラス板上に堆積されたコーティングを横切って種々の硬度の種々の鉛筆を滑らせることによって行う。鉛筆トレースがコーティングに及ぼす可能性のある影響を、目視で評価する。
透過率
コーティングした基材の透過率を、2チャネル分光計(Lambda900,PerkinElmer)で決定する。ここで散乱光の干渉を排除するために、試料を光度計球(Ulbricht球)で測定し、その結果、散乱光および透過光を光検出器によって検出する。したがって、透過率は、コーティングおよび基材の吸収を意味すると理解される。純粋な基材の透過率を、最初に測定する。厚さ175μmのMelinex 506フィルムを、基材として用いた。その後、コーティングした基材を測定する。透過スペクトルを、5nmのステップ幅を有する可視光の範囲、すなわち、320nm~780nmで記録する。
試料の標準色値Yを、10°の観察者角度および光タイプD65を基礎として採用して、DIN 5033に従ってスペクトルから計算する。内部透過率を、コーティングを有する基材(Y)の、コーティングを有さない基材(Y)に対する標準色値の比率から計算する。内部透過率は、%単位でのY/Y×100に相当する。簡単にするために、以下では透過率のみを参照する。
実施例1(本発明による):1
0.1gのタンニン酸を、84gのエタノールに溶解する。12.6gのClevios P(Heraeus)を、250mLのガラスビーカーに入れる。PEDOT/PSSは、粒径d50=28nmを示す。エタノール中のタンニン酸の溶液を、撹拌下でClevios P分散液に添加する。3.1gのテトラエチルオルトシリケートを、混合物に添加する。pHを、種々のタイプの酸を添加することによって2.8を超えるように調整する。表1は、結果を要約したものである。混合物を、室温で5~8時間撹拌する。
12μmの湿潤フィルム厚さを有するフィルムを、ワイヤーバーを用いてガラス上に堆積させ、その後120℃で5分間乾燥させる。鉛筆硬度およびシート抵抗を、表1にまとめる。全てのコーティングは、8Hの鉛筆硬度および4×10~3×10オーム/sqのシート抵抗を示す。分散液の安定性を、5時間以上維持する。
コーティングしたガラスは、以下の光学特性を示す:
ガラスを有する透過率:92%
ガラスなしの透過率:100%
かすみ:0.2%
Figure 0006998962000010
表1:pH値を調整するための種々の酸を含む本発明による分散液から作製されたコーティングの性能。
実施例2(本発明による):
12μmの湿潤フィルム厚さを有するフィルムを、ワイヤーバーを用いてガラス上に堆積させ、その後120℃で5分間乾燥させる。
実施例1で調製した分散液(酢酸でのpH調整)を、室温で30日間保存する。12μmの湿潤フィルム厚さを有するフィルムを、ワイヤーバーを用いてガラス上に堆積させ、その後120℃で5分間乾燥させる。
フィルムは、以下の特性を示す:
シート抵抗:4.0×10オーム/sq
鉛筆硬度:9H
実施例3(比較例)
0.1gのタンニン酸を、84gのエタノールに溶解する。12.6gのClevios P(Heraeus)を、250mLのガラスビーカーに入れる。PEDOT/PSSは、粒径d50=28nmを示す。エタノール中のタンニン酸の溶液を、撹拌下でClevios P分散液に添加する。3.1gのテトラエチルオルトシリケートを、混合物に添加する。pHを、種々の量およびタイプの酸によって2.5未満に調整する。結果を、表2にまとめる。分散液は、5時間を超えて安定ではなかった。
Figure 0006998962000011
表2:pH<2.5での分散液の安定性。
比較例4(本発明によらない)
0.1gのタンニン酸を、84gのエタノールに溶解した。12.6gのClevios P(Heraeus)を、250mLのガラスビーカーに入れた。エタノール中のタンニン酸の溶液を、撹拌下でClevios P分散液に添加した。pHを、HClによって3.3未満に調整した。
分散液は、以下の特性を示す:
固形分:1.19%
pH:<3.3
12μmの湿潤フィルム厚さを有する上記の分散液のフィルムを、ワイヤーバーを用いてガラス上に堆積させ、その後120℃で5分間乾燥させる。得られたコーティングは、3H未満の鉛筆硬度を示す。

Claims (4)

  1. i)ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)とポリスチレンスルホン酸のアニオンとの錯体(PEDOT/PSS)を含む粒子、
    ii)テトラエチルオルトシリケート(TEOS)、
    iii)水または水とメタノール、エタノール、n-プロパノールおよびイソプロパノールからなる群から選択されるアルコールとの混合物、
    iv)ガロタンニン、および
    v)硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、ケイ酸およびこれらの無機酸のうちの少なくとも2つの混合物からなる群から選択される少なくとも1つの無機酸、酢酸、ギ酸、安息香酸、p-トルエンスルホン酸、PSSおよびこれらの有機酸のうちの少なくとも2つの混合物からなる群から選択される少なくとも1つの有機酸、これらの無機酸のうちの少なくとも1つとこれらの有機酸のうちの少なくとも1つとの混合物、または上述の無機もしくは有機のうちのいずれかの少なくとも部分的に脱プロトン化された塩基形態
    を含む、液体組成物であって、
    前記液体組成物が分散液であり、かつ前記液体組成物のpHが2.5~4の範囲であり、前記pHが25℃の温度で測定される、液体組成物。
  2. 前記組成物から調製された導電層が、以下の特性(α1)~(α3)の少なくとも1つによって、好ましくはこれらの特性のすべてによって特徴付けられる、請求項1に記載の液体組成物。
    (α1)1×10~1×1010Ω/sqの範囲、好ましくは1×10~1×10Ω/sqの範囲のシート抵抗;
    (α2)少なくとも98%、好ましくは少なくとも98.5%、より好ましくは少なくとも99%、最も好ましくは少なくとも99.5%の透過率;
    (α3)少なくとも6H、好ましくは少なくとも7H、より好ましくは少なくとも8H、最も好ましくは少なくとも9Hの鉛筆硬度。
  3. 層状体の製造方法であって、以下のプロセスステップ:
    A)基材を提供するステップ;
    B)請求項1または2に記載の液体組成物をこの基材上に塗布するステップ;
    C)前記少なくとも1つの溶媒iii)を前記液体組成物から少なくとも部分的に除去して、基材上にコーティングされた導電層を含む層状体を得るステップ
    を含む、前記方法。
  4. 請求項1または2に記載の液体組成物の、帯電防止コーティングもしくは電磁放射線遮蔽の形成のため、または有機発光ダイオード(OLED)もしくは有機光起電性(OPV)素子中の正孔輸送層の調製のための使用。
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