JP7349373B2 - ポリアニリン組成物、塗膜、ポリアニリン含有多孔質体、及び塗膜又はポリアニリン含有多孔質体の製造方法 - Google Patents

ポリアニリン組成物、塗膜、ポリアニリン含有多孔質体、及び塗膜又はポリアニリン含有多孔質体の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、ポリアニリン組成物に関する。
導電性高分子の一種であるポリアニリンは、その電気的な特性に加え、安価なアニリンから比較的簡便に合成でき、且つ導電性を示す状態で酸素などに対して優れた安定性を示すという利点及び特性を有する。
特許文献1に記載の方法によれば、導電性に優れるポリアニリンを簡便に製造できる。
国際公開第2012/102017号
特許文献1をはじめとする従来の技術には、ポリアニリン含有材料の機械的強度を向上する観点で、さらなる改善の余地が見出された。
本発明の目的の1つは、ポリアニリン含有材料の機械的強度を向上できるポリアニリン組成物、塗膜、ポリアニリン含有多孔質体、及び塗膜又はポリアニリン含有多孔質体の製造方法を提供することである。
本発明者らは鋭意検討の結果、ポリアニリンをドーパントによってドープしてなるポリアニリン複合体と、液状ポリマーとを含むポリアニリン組成物によって、該ポリアニリン組成物を用いて製造されるポリアニリン含有材料の機械的強度を向上できることを見出し、本発明を完成した。
本発明によれば、以下のポリアニリン組成物等が提供される。
1.ポリアニリンをドーパントによってドープしてなるポリアニリン複合体と、
液状ポリマーと
を含む、ポリアニリン組成物。
2.前記ドーパントが下記式(III)で表されるスルホコハク酸誘導体である、1に記載のポリアニリン組成物。
Figure 0007349373000001
(式(III)中、Mは、水素原子、有機遊離基又は無機遊離基である。m’は、Mの価数である。R13及びR14は、それぞれ独立に炭化水素基又は-(R15O)-R16基である。R15は、それぞれ独立に炭化水素基又はシリレン基であり、R16は水素原子、炭化水素基又はR17 Si-基であり、rは1以上の整数である。R17は、それぞれ独立に炭化水素基である。)
3.前記ドーパントがジ-2-エチルヘキシルスルホコハク酸である、1又は2に記載のポリアニリン組成物。
4.前記液状ポリマーが、ポリグリセリルエーテル、アクリルポリマー及び液状ゴムからなる群から選択される1種以上である、1~3のいずれかに記載のポリアニリン組成物。
5.前記ポリアニリン複合体100質量部に対する前記液状ポリマーの含有量が1質量部~50質量部である、1~4のいずれかに記載のポリアニリン組成物。
6.耐熱安定化剤を含む、1~5のいずれかに記載のポリアニリン組成物。
7.フェノール性化合物を含む、1~6のいずれかに記載のポリアニリン組成物。
8.浸透性向上剤を含む、1~7のいずれかに記載のポリアニリン組成物。
9.溶剤を含む、1~8のいずれかに記載のポリアニリン組成物。
10.1~8のいずれかに記載のポリアニリン組成物を含む、塗膜。
11.多孔質体と、前記多孔質体に含有された、1~8のいずれかに記載のポリアニリン組成物とを含む、ポリアニリン含有多孔質体。
12.10に記載の塗膜又は11に記載のポリアニリン含有多孔質体を耐熱安定化剤含有液と接触させることを含む、塗膜又はポリアニリン含有多孔質体の製造方法。
13.前記耐熱安定化剤含有液が液状ポリマーを含む、12に記載の塗膜又はポリアニリン含有多孔質体の製造方法。
14.前記耐熱安定化剤含有液中の前記液状ポリマーの濃度が5質量%~20質量%である、13に記載の塗膜又はポリアニリン含有多孔質体の製造方法。
本発明によれば、ポリアニリン含有材料の機械的強度を向上できるポリアニリン組成物、塗膜、ポリアニリン含有多孔質体、及び塗膜又はポリアニリン含有多孔質体の製造方法が提供できる。
以下に発明を実施するための形態について説明する。
尚、本明細書において、「x~y」は「x以上、y以下」の数値範囲を表すものとする。数値範囲に関して記載された上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
また、以下に記載される本発明の個々の形態を2つ以上組み合わせた形態もまた、本発明の形態である。
[ポリアニリン組成物]
本発明の一態様に係るポリアニリン組成物は、(A)ポリアニリンをドーパントによってドープしてなるポリアニリン複合体と、(B)液状ポリマーとを含む。
本態様によれば、ポリアニリン組成物を用いて製造されるポリアニリン含有材料(例えば塗膜やポリアニリン含有多孔質体)の機械的強度を向上できる効果が得られる。液状ポリマーではない、一般的に「樹脂」と称されるポリマーを用いても、このような効果は発揮され難い。
尚、ここでいう「機械的強度」は、例えば実施例に記載の引張試験によって測定される伸び率によって評価され得る。
また、液状ポリマーは、ポリマーであるが故に、モノマーと比較して分子が大きいため、ポリアニリン含有材料からのブリードアウトが防止される。さらに、液状ポリマーは、熱的に安定であるため、ポリアニリン含有材料の機械的強度を高温下においても良好に維持できる。
尚、ポリアニリン組成物が液状ポリマーを含むことによってポリアニリン複合体が希釈されるため、ポリアニリン含有材料の導電性が多少低下することがある。しかし、長期的には、ポリアニリン含有材料の機械的強度が維持されることによって、ポリアニリン含有材料の導電性を安定に維持できる。また、導電性が要求されない用途においても、ポリアニリン含有材料の機械的強度が維持される効果が得られる。
[成分(A):ポリアニリン複合体]
ポリアニリン複合体(成分(A))は、ポリアニリンとドーパントとの複合体であり、ポリアニリンをドーパントによってドープしてなる。
[ポリアニリン]
ポリアニリンの重量平均分子量及び分子量分布は格別限定されない。
一実施形態において、ポリアニリンの重量平均分子量は、5,000以上、10,000以上、20,000以上、30,000以上、40,000以上又は52,000以上であり、また、1,000,000以下、800,000以下、500,000以下、300,000以下又は200,000以下である。
一実施形態において、ポリアニリンの分子量分布は、20.0以下、10.0以下、5.0以下、4.5以下、4.0以下又は3.6以下である。下限は格別限定されず、例えば1.5以上である。導電率の観点では分子量分布は小さい方が好ましいが、溶剤への溶解性の観点では分子量分布が広い方が好ましい場合もある。
上記重量平均分子量及び分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によりポリスチレン換算で測定する。
ポリアニリンは、置換基を有しても有しなくてもよい。
一実施形態において、ポリアニリンは、無置換のポリアニリンである。無置換のポリアニリンは、汎用性及び経済性に優れる。
一実施形態において、ポリアニリンは、置換基を有するポリアニリンである。この場合の置換基としては、例えばメチル基、エチル基、ヘキシル基、オクチル基等の直鎖又は分岐の炭化水素基;メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基;フェノキシ基等のアリールオキシ基;トリフルオロメチル基(-CF基)等のハロゲン化炭化水素基が挙げられる。
[ドーパント]
ポリアニリン複合体において、ドーパントはプロトン供与体として機能し得る。
ドーパントとしては、例えばブレンステッド酸又はブレンステッド酸の塩から生じるブレンステッド酸イオンが挙げられ、好ましくは有機酸又は有機酸の塩から生じる有機酸イオンであり、さらに好ましくは下記式(I)で示される化合物から生じる有機酸イオンである。
尚、本明細書においては、ドーパントが特定の酸であると表現する場合、及びドーパントが特定の塩であると表現する場合があるが、いずれも特定の酸又は特定の塩から生じる特定の酸イオンが、ポリアニリンにドープすることができる。
M(XAR (I)
式(I)のMは、水素原子、有機遊離基又は無機遊離基である。
有機遊離基としては、例えば、ピリジニウム基、イミダゾリウム基、アニリニウム基等が挙げられる。無機遊離基としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、アンモニウム、カルシウム、マグネシウム、鉄等が挙げられる。
式(I)のXは、アニオン基であり、例えば-SO 基、-PO 2-基、-PO(OH)基、-OPO 2-基、-OPO(OH)基、-COO基等が挙げられ、好ましくは-SO 基である。
式(I)のAは、置換又は無置換の炭化水素基(炭素数は例えば1~20)である。
炭化水素基は、鎖状もしくは環状の飽和脂肪族炭化水素基、鎖状もしくは環状の不飽和脂肪族炭化水素基、又は芳香族炭化水素基である。
鎖状の飽和脂肪族炭化水素基(炭素数は例えば1~20)としては、直鎖もしくは分岐状のアルキル基が挙げられる。環状の飽和脂肪族炭化水素基(炭素数は例えば3~20)としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等のシクロアルキル基が挙げられる。環状の飽和脂肪族炭化水素基は、複数の環状の飽和脂肪族炭化水素基が縮合していてもよい。例えば、ノルボルニル基、アダマンチル基、縮合したアダマンチル基等が挙げられる。鎖状の不飽和脂肪族炭化水素基(炭素数は例えば2~20)としては、直鎖又は分岐状のアルケニル基が挙げられる。環状の不飽和脂肪族炭化水素基(炭素数は例えば3~20)としては、環状アルケニル基が挙げられる。芳香族炭化水素基(炭素数は例えば6~20)としては、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基等が挙げられる。
Aが置換の炭化水素基である場合の置換基は、アルキル基(炭素数は例えば1~20)、シクロアルキル基(炭素数は例えば3~20)、ビニル基、アリル基、アリール基(炭素数は例えば6~20)、アルコキシ基(炭素数は例えば1~20)、ハロゲン基、ヒドロキシ基、アミノ基、イミノ基、ニトロ基、シリル基又はエステル結合含有基である。
式(I)のRは、Aと結合しており、-H、-R、-OR、-COR、-COOR、-(C=O)-(COR)、又は-(C=O)-(COOR)で表わされる置換基であり、Rは、置換基を含んでもよい炭化水素基、シリル基、アルキルシリル基、-(RO)x-R基、又は-(OSiR )x-OR基である。Rはアルキレン基、Rは炭化水素基であり、xは1以上の整数である。xが2以上の場合、複数のRはそれぞれ同一でも異なってもよく、複数のRはそれぞれ同一でも異なってもよい。
の炭化水素基(炭素数は例えば1~20)としては、メチル基、エチル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ペンタデシル基、エイコサニル基等が挙げられる。炭化水素基は直鎖状であってもよく、また、分岐状であってもよい。
炭化水素基の置換基は、アルキル基(炭素数は例えば1~20)、シクロアルキル基(炭素数は例えば3~20)、ビニル基、アリル基、アリール基(炭素数は例えば6~20)、アルコキシ基(炭素数は例えば1~20)、ハロゲン基、ヒドロキシ基、アミノ基、イミノ基、ニトロ基又はエステル結合含有基である。Rの炭化水素基もRと同様である。
のアルキレン基(炭素数は例えば1~20)としては、例えばメチレン基、エチレン基、プロピレン基等が挙げられる。
式(I)のnは1以上の整数である。nが2以上の場合、複数のRはそれぞれ同一でも異なってもよい。
式(I)のmは、Mの価数/Xの価数である。
式(I)で示される化合物としては、ジアルキルベンゼンスルフォン酸、ジアルキルナフタレンスルフォン酸、又はエステル結合を2以上含有する化合物が好ましい。
エステル結合を2以上含有する化合物は、スルホフタル酸エステル、又は下記式(II)で表される化合物がより好ましい。
Figure 0007349373000002
式(II)中、M及びXは、式(I)と同様である。Xは、-SO 基が好ましい。
、R及びRは、それぞれ独立に水素原子、炭化水素基又はR Si-基である。3つのRはそれぞれ独立に炭化水素基である。
、R及びRが炭化水素基である場合の炭化水素基としては、炭素数1~24の直鎖もしくは分岐状のアルキル基、アリール基(炭素数は例えば6~20)、アルキルアリール基(炭素数は例えば7~20)等が挙げられる。
の炭化水素基としては、R、R及びRの場合と同様である。
式(II)のR及びRは、それぞれ独立に、炭化水素基又は-(R10O)-R11基である。R10は炭化水素基又はシリレン基であり、R11は水素原子、炭化水素基又はR12 Si-であり、qは1以上の整数である。3つのR12は、それぞれ独立に炭化水素基である。
及びRが炭化水素基である場合の炭化水素基としては、炭素数1~24、好ましくは炭素数4以上の直鎖もしくは分岐状のアルキル基、アリール基(炭素数は例えば6~20)、アルキルアリール基(炭素数は例えば7~20)等が挙げられ、具体例としては、例えば、いずれも直鎖又は分岐状の、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基等が挙げられる。
及びRにおける、R10が炭化水素基である場合の炭化水素基としては、例えば炭素数1~24の直鎖もしくは分岐状のアルキレン基、アリーレン基(炭素数は例えば6~20)、アルキルアリーレン基(炭素数は例えば7~20)、又はアリールアルキレン基(炭素数は例えば7~20)である。また、R及びRにおける、R11及びR12が炭化水素基である場合の炭化水素基としては、R、R及びRの場合と同様であり、qは、1~10であることが好ましい。
及びRが-(R10O)-R11基である場合の式(II)で表わされる化合物の具体例としては、下記式で表わされる2つの化合物である。
Figure 0007349373000003
(式中、Xは式(I)と同様である。)
上記式(II)で表わされる化合物は、下記式(III)で示されるスルホコハク酸誘導体であることがさらに好ましい。
Figure 0007349373000004
式(III)中、Mは、式(I)と同様である。m’は、Mの価数である。
13及びR14は、それぞれ独立に、炭化水素基又は-(R15O)-R16基である。R15は炭化水素基又はシリレン基であり、R16は水素原子、炭化水素基又はR17 Si-基であり、rは1以上の整数である。3つのR17はそれぞれ独立に炭化水素基である。rが2以上の場合、複数のR15はそれぞれ同一でも異なってもよい。
13及びR14が炭化水素基である場合の炭化水素基としては、R及びRと同様である。
13及びR14において、R15が炭化水素基である場合の炭化水素基としては、上記R10と同様である。また、R13及びR14において、R16及びR17が炭化水素基である場合の炭化水素基としては、上記R、R及びRと同様である。
rは、1~10であることが好ましい。
13及びR14が-(R15O)-R16基である場合の具体例としては、R及びRにおける-(R10O)-R11と同様である。
13及びR14の炭化水素基としては、R及びRと同様であり、ブチル基、ヘキシル基、2-エチルヘキシル基、デシル基が好ましい。
式(I)で示される化合物としては、ジ-2-エチルヘキシルスルホコハク酸、ジ-2-エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウムが好ましい。
ポリアニリン複合体のドーパントが置換又は無置換のポリアニリンにドープしていることは、紫外・可視・近赤外分光法やX線光電子分光法によって確認することができ、当該ドーパントは、ポリアニリンにキャリアを発生させるのに十分な酸性を有していれば、特に化学構造上の制限なく使用できる。
ポリアニリンに対するドーパントのドープ率は、好ましくは0.35以上0.65以下であり、より好ましくは0.42以上0.60以下であり、さらに好ましくは0.43以上0.57以下であり、特に好ましくは0.44以上0.55以下である。
ドープ率は(ポリアニリンにドープしているドーパントのモル数)/(ポリアニリンのモノマーユニットのモル数)で定義される。例えば無置換ポリアニリンとドーパントを含むポリアニリン複合体のドープ率が0.5であることは、ポリアニリンのモノマーユニット分子2個に対し、ドーパントが1個ドープしていることを意味する。
ドープ率は、ポリアニリン複合体中のドーパントとポリアニリンのモノマーユニットのモル数が測定できれば算出可能である。例えば、ドーパントが有機スルホン酸の場合、ドーパント由来の硫黄原子のモル数と、ポリアニリンのモノマーユニット由来の窒素原子のモル数を、有機元素分析法により定量し、これらの値の比を計算することでドープ率を算出できる。但し、ドープ率の算出方法は、当該手段に限定されない。
ポリアニリン複合体は、周知の製造方法で製造することができる。例えば、ドーパント、リン酸、及びドーパントとは異なる乳化剤を含み、2つの液相を有する溶液中で、置換又は無置換のアニリンを化学酸化重合することにより製造できる。また、置換又は無置換のアニリン、ドーパント、リン酸、及びドーパントとは異なる乳化剤を含み、2つの液相を有する溶液中に、酸化重合剤を加えることにより製造できる。
ここで「2つの液相を有する溶液」とは、溶液中に相溶しない2つの液相が存在する状態を意味する。例えば、溶液中に「高極性溶剤の相」と「低極性溶剤の相」が存在する状態、を意味する。
また、「2つの液相を有する溶液」は、片方の液相が連続相であり、他方の液相が分散相である状態も含む。例えば「高極性溶剤の相」が連続相であり「低極性溶剤の相」が分散相である状態、及び「低極性溶剤の相」が連続相であり「高極性溶剤の相」が分散相である状態が含まれる。
上記ポリアニリン複合体の製造方法に用いる高極性溶剤としては、水が好ましく、低極性溶剤としては、例えばトルエン、キシレン等の芳香族炭化水素が好ましい。
上記乳化剤は、親水性部分がイオン性であるイオン性乳化剤、及び親水性部分が非イオン性である非イオン性乳化剤のどちらでも使用でき、また、1種又は2種以上の乳化剤を混合して使用してもよい。
化学酸化重合に用いる酸化剤としては、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素等の過酸化物;二クロム酸アンモニウム、過塩素酸アンモニウム、硫酸カリウム鉄(III)、三塩化鉄(III)、二酸化マンガン、ヨウ素酸、過マンガン酸カリウム又はパラトルエンスルホン酸鉄等が使用でき、好ましくは過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩である。
これらは単独で使用してもよいし2種以上を併用してもよい。
[成分(B):液状ポリマー]
液状ポリマー(成分(B))は、30℃において液状のポリマーである。液状ポリマーは、ポリアニリン組成物中において液状である必要はない。
一実施形態において、液状ポリマーの30℃における粘度は、0.01Pa・s以上、0.03Pa・s以上、0.05Pa・s以上又は0.07Pa・s以上であり、また、1000Pa・s以下、800Pa・s以下、500Pa・s以下、300Pa・s以下、200Pa・s以下又は150Pa・s以下である。
尚、液状ポリマーの粘度は、実施例に記載の方法によって測定される値である。
液状ポリマーの分子量は格別限定されず、30℃において液状になるように適宜設定することができる。また、液状ポリマーの分子量は、粘度及び流動性が上述した範囲になるように適宜設定することができる。
一実施形態において、液状ポリマーは、ポリグリセリルエーテル、アクリルポリマー及び液状ゴムからなる群から選択される1種以上である。これにより、本発明の効果が良好に発揮される。
ポリグリセリルエーテルは格別限定されず、例えば、ポリオキシエチレンポリグリセリルエーテル、ポリオキシプロピレンポリグリセリルエーテル等のようなポリオキシアルキレンポリグリセリルエーテルが挙げられる。
一実施形態において、ポリグリセリルエーテルの分子量は、300以上、500以上又は750以上であり、また、5,000以下、3,000以下又は1,600以下である。
ポリグリセリルエーテルの分子量は、350以上、800以上、850以上、さらには900以上であることが好ましく、また、1,900以下、1,800以下、さらには1,700以下であることが好ましい。これにより、機械的強度が顕著に向上する効果が得られる。
尚、ポリグリセリルエーテルについて示した分子量の値は、ポリグリセリルエーテルの重量平均分子量Mw及び数平均分子量Mnのいずれに適用してもよい。
一実施形態において、アクリルポリマーの重量平均分子量Mwは、300以上、750以上又は1,600以上であり、また、6,000以下、4,000以下又は3,000以下である。
「液状ゴム」とは、原料ポリマーとしては液状であり、架橋や鎖延長反応後にはゴム弾性を示すような液状ポリマーをいう。ここでいう、「架橋や鎖延長反応後」というのは、架橋後、鎖延長反応後、並びに、架橋及び鎖延長反応後のいずれであってもよい。
一実施形態に係るポリアニリン組成物において、液状ゴムは、架橋や鎖延長反応が完了しているか、架橋や鎖延長反応の途中であるか、又は、架橋や鎖延長反応が開始されていない。架橋や鎖延長反応が完了しているか、又は、架橋や鎖延長反応の途中である場合、本明細書に示された液状ポリマーの粘度や平均分子量等の値は、架橋や鎖延長反応が開始されていない液状ゴムについて測定される値に対応する。一実施形態において、組成物への配合時において、液状ゴムの架橋や鎖延長反応は開始されていなくてもよく、また、組成物中において、液状ゴムの架橋や鎖延長反応が開始されてもよい。
液状ゴムとして、例えば、ポリブタジエン、ポリイソプロピレン、ポリスチレンブタジエン、ポリアクリロニトリル-ブタジエン、ポリシリコーン、水酸基末端液状ポリオレフィン等が挙げられる。
一実施形態において、ポリブタジエンの数平均分子量Mnは、300以上、700以上又は1,200以上であり、また、6,000以下、4,000以下又は2,800以下である。
一実施形態において、ポリイソプレンの数平均分子量Mnは、300以上、1,000以上又は2,000以上であり、また、6,000以下、4,000以下又は3,000以下である。
水酸基末端液状ポリオレフィンとしては、例えば、ポリマー主鎖の末端に水酸基を有するポリオレフィン等が挙げられる。
一実施形態において、水酸基末端液状ポリオレフィンの数平均分子量Mnは、300以上、1,000以上又は2,000以上であり、また、6,000以下、4,000以下又は3,000以下である。
一実施形態において、液状ポリマーの水酸基が少ないほど、液状ポリマーの有機溶剤への溶解性が向上し、液状ポリマーとポリアニリン複合体とが均一に混合され易くなる。これにより、本発明の効果が良好に発揮される。
一実施形態において、ポリアニリン複合体100質量部に対する液状ポリマーの含有量は、0.1質量部以上、0.5質量部以上、1質量部以上、1.5質量部以上又は2質量部以上であり、また、500質量部以下、300質量部以下、100質量部以下、80質量部以下、50質量部以下、30質量部以下又は20質量部以下である。
一実施形態において、上記液状ポリマーの含有量は、多いほどポリアニリン含有材料の機械的強度が向上し、少ないほどポリアニリン複合体による導電性が発揮され易くなる。従って、上記液状ポリマーの含有量は目的や用途に応じて適宜設定できる。
ポリアニリン複合体100質量部に対する液状ポリマーの含有量は、6質量部以上、7質量部以上、8質量部以上、9質量部以上又は10質量部以上であることが好ましい。これにより、機械的強度が顕著に向上する効果が得られる。特に液状ポリマーとしてポリグリセリルエーテルを用いる場合は、このような高い含有量において、機械的強度が顕著に向上する。
[他の成分]
ポリアニリン組成物は、以上に説明した成分(A)及び成分(B)以外の他の成分をさらに含んでもよい。他の成分としては、例えば、溶剤(成分(C))、浸透性向上剤(成分(D))、耐熱安定化剤(成分(E))、フェノール性化合物(成分(F))、無機フィラー(成分(G))、及びバインダー樹脂(成分(H))等が挙げられる。他の成分は1種を単独で用いても、複数種を併用してもよい。
[成分(C):溶剤]
ポリアニリン組成物は、溶剤(成分(C))を含むことによって、塗膜を形成するための塗布液、あるいは多孔質体に含有(浸透)させるための液(含浸液)等として用いることができる。成分(C)を乾燥させることによって、塗膜やポリアニリン含有多孔質体等のようなポリアニリン含有材料を製造することができる。
溶剤はポリアニリンを溶解するものであれば特に制限はない。但し、後述する成分(D)~(F)は含まない。溶剤は有機溶剤が好ましい。例えば、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、アルコール、ケトン、エーテル、エステルが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、また、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
有機溶剤は、水溶性有機溶剤でもよく、また、実質的に水に混和しない有機溶剤(水不混和性有機溶剤)でもよい。
水溶性有機溶剤としては高極性有機溶剤が使用でき、プロトン性極性溶剤でも非プロトン性極性溶剤でもよい。例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-ペンタノール、ベンジルアルコール、アルコキシアルコール(例えば1-メトキシ-2-プロパノール、3-メトキシ-1-ブタノール)等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチルエーテル、エチレングリコールモノ-tert-ブチルエーテル等のエーテル類;Nメチルピロリドン等の非プロトン性極性溶剤等が挙げられる。
水不混和性有機溶剤としては、低極性有機溶剤が使用でき、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、ノナン、イソノナン、デカン、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、テトラリン等の炭化水素系溶剤;塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン、テトラクロロエタン等の含ハロゲン系溶剤;酢酸エチル、酢酸イソブチル、酢酸n-ブチル等のエステル系溶剤;メチルイソブチルケトン(MIBK)、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤;シクロペンチルメチルエーテル等のエーテル系溶剤等が挙げられる。また、炭化水素系溶剤として1種又は2種以上のイソパラフィンを含むイソパラフィン系溶剤を用いてもよい。
溶剤として有機溶剤を用いる場合、水不混和性有機溶剤と水溶性有機溶剤を99~1:1~99(質量比)で混合した混合有機溶剤を用いることにより、保存時のゲル等の発生を防止でき、長期保存できることから好ましい。
混合有機溶剤は、水不混和性有機溶剤を1種又は2種以上含んでもよく、水溶性有機溶剤を1種又は2種以上含んでもよい。
一実施形態において、溶剤に対する成分(A)の濃度[成分(A)×100/(成分(A)+成分(C))]は、0.01質量%以上、0.03質量%以上又は0.05質量%以上であり、また、15.0質量%以下、10.0質量%以下、5.0質量%以下、1.0質量%以下、0.5質量%以下、0.3質量%以下又は0.1質量%以下である。
尚、ポリアニリン組成物が後述する成分(D)及び成分(E)を含む場合、溶剤に対する成分(A)の濃度は下記式により計算するが、沸点は成分(C)のみで判断する。
成分(A)の濃度(質量%)=成分(A)×100/(成分(A)+(C)+(D)+(E))
[成分(D):浸透性向上剤]
浸透性向上剤(成分(D))は、例えば、ポリアニリン組成物を多孔質体に含有させる場合に、ポリアニリン組成物の多孔質体内部への浸透性を向上する機能を発揮する。これにより、多孔質体内部でのポリアニリン組成物の付着量及び付着の均一性を向上することができる。ポリアニリン組成物を多孔質体に含有させる場合、ポリアニリン組成物は成分(C)を含むことが好ましい。多孔質体に含有させた後、成分(C)は乾燥により除去することができる。
また、成分(D)を成分(C)と混合し、混合溶剤として用いてもよい。この場合、成分(A)の溶剤に対する濃度は、成分(C)と成分(D)を合わせた質量に対して計算する。
成分(D)として、酸又は塩を用いることができる。酸又は塩としては特に制限はない。但し、成分(D)は、後述する成分(E)と(F)は含まない。酸とは、酸性基(H)を有するアレニウス酸又はブレンステッド酸である。例えば、スルホン酸及びその塩、リン酸及びその塩、リン酸エステル及びその塩、カルボン酸及びその塩、アミノ酸及びその塩、ホウ酸及びその塩、ボロン酸及びその塩等が挙げられる。
塩は、対応する酸のアンモニウム塩、アルカリ金属塩(例えばナトリウム塩、リチウム塩、カリウム塩等)等を用いることができる。
具体的には、リン酸及びその塩;リン酸モノメチル、リン酸ジメチル、リン酸モノメチルとリン酸ジメチルの混合体及びそれらの塩;リン酸モノエチル、リン酸ジエチル、リン酸モノエチルとリン酸ジエチルの混合体及びそれらの塩;リン酸モノイソプロピル、リン酸ジイソプロピル、リン酸モノイソプロピル及びリン酸ジイソプロピルの混合体及びそれらの塩;リン酸モノブチル、リン酸ジブチル、リン酸モノブチルとリン酸ジブチルの混合体及びそれらの塩;リン酸モノ(2-エチルヘキシル)、リン酸ジ(2-エチルヘキシル)、リン酸モノ(2-エチルヘキシル)とリン酸ジ(2-エチルヘキシル)の混合体及びそれらの塩;酢酸及びその塩;プロピオン酸及びその塩;酪酸及びその塩;DL-2-メチル酪酸及びその塩;2-エチルヘキサン酸及びその塩;3,5,5-トリメチルヘキサン酸及びその塩;ミリスチン酸及びその塩;2-メチル吉草酸及びその塩;アジピン酸及びその塩;グリシン及びその塩;βアラニン及びその塩;DL-アラニン及びその塩;DL-バリン及びその塩;(±)-10-カンファースルホン酸及びその塩;スルホコハク酸ジオクチル及びその塩;2-[4-(2-ヒドロキシエチル)-1-ビペラジニル]エタンスルホン酸及びその塩;ホウ酸及びホウ酸塩;ドデシルベンゼンスルホン酸及びドデシルベンゼンスルホン酸塩;フェニルボロン酸及びフェニルボロン酸塩等が挙げられる。
これらは1種を単独で用いてもよく、また、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記のうち、リン酸エステル及びその塩、カルボン酸及びその塩、カルボン酸エステル及びその塩、アミノ酸及びその塩等であってもよい。尚、耐熱安定化剤(成分(E))とは異なる酸を用いるように構成してもよい。
成分(D)は、好ましくは溶解度パラメーター(SP値)が13.0(cal/cm1/2以下であり、より好ましくは11.0(cal/cm1/2以下である。また、10.0(cal/cm1/2以下としてもよい。SP値は通常0(cal/cm1/2以上である。
SP値は、「Polymer Engineering & Science」、1974年、第14巻、147~154頁に記載のFedors法により算出する。
成分(D)は、疎水性基を有する酸であると好ましい。
疎水性基としては、直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、アルキルフェニル基、アルキルナフチル基等が挙げられる。直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基のアルキル基、及びアルキルフェニル基、アルキルナフチル基に含まれるアルキル基の炭素数は、好ましくは2~20である。
成分(D)としては、アルキルカルボン酸,リン酸モノエステル、リン酸ジエステル、アルキルベンゼンカルボン酸、アルキルベンゼンホスホン酸等が挙げられる。尚、アルキルベンゼンカルボン酸はR-Ph-COOHで表される化合物であり、アルキルベンゼンホスホン酸はR-Ph-PO(OH)で表される化合物である(式中、Rはアルキル基を示し、Phはフェニル基を示す)。
アルキルカルボン酸、アルキルベンゼンカルボン酸及びアルキルベンゼンホスホン酸のアルキル基の炭素数は、好ましくは2~20である。リン酸モノエステル及びリン酸ジエステルは、好ましくはリン酸と炭素数2~20のアルコールから得られるエステルである。
成分(D)としては、具体的に、プロピオン酸、DL-2-メチル酪酸、2-メチル吉草酸、2-エチルヘキサン酸、3,5,5-トリメチルヘキサン酸、ミリスチン酸、リン酸モノメチル、リン酸ジメチル、リン酸モノメチルとリン酸ジメチルの混合物、リン酸モノエチル、リン酸ジエチル、リン酸モノエチルとリン酸ジエチルの混合物、リン酸モノイソプロピル、リン酸ジイソプロピル、リン酸モノイソプロピルとリン酸ジイソプロピルの混合物、リン酸モノブチル、リン酸ジブチル、リン酸モノブチルとリン酸ジブチルの混合物、リン酸モノ(2-エチルヘキシル)、リン酸ジ(2-エチルヘキシル)、リン酸モノ(2-エチルヘキシル)とリン酸ジ(2-エチルヘキシル)の混合物等が挙げられる。
成分(D)の含有量は、ポリアニリン組成物中に、好ましくは0.1~70質量%であり、より好ましくは0.5~70質量%であり、さらに好ましくは1~30質量%であり、よりさらに好ましくは2~20質量%である。
[成分(E):耐熱安定化剤]
耐熱安定化剤(成分(E))としては、酸性物質又は酸性物質の塩が挙げられる。但し、成分(E)は成分(D)及び(F)を含まない。酸性物質はスルホン酸基を1つ以上有する有機酸(有機化合物の酸)、無機酸(無機化合物の酸)のいずれでもよい。
酸性物質は、有機化合物の酸である有機酸、無機化合物の酸である無機酸のいずれでもよく、好ましくは有機酸である。
酸性物質としては、好ましくはスルホン酸基を1つ以上有する有機酸である。
上記スルホン酸基を有する有機酸は、好ましくはスルホン酸基を1つ以上有する、環状、鎖状又は分岐のアルキルスルホン酸、置換又は無置換の芳香族スルホン酸、又はポリスルホン酸である。
上記アルキルスルホン酸としては、例えば、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ジ(2-エチルヘキシル)スルホコハク酸が挙げられる。ここで、アルキル基は好ましくは炭素数が1~18の直鎖又は分岐のアルキル基である。
上記芳香族スルホン酸としては、炭素数6~20のものが挙げられ、例えば、ベンゼン環を有するスルホン酸、ナフタレン骨格を有するスルホン酸、アントラセン骨格を有するスルホン酸が挙げられる。また、上記芳香族スルホン酸としては、置換又は無置換のベンゼンスルホン酸、置換又は無置換のナフタレンスルホン酸及び置換又は無置換のアントラセンスルホン酸が挙げられる。
置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1~20のもの)、アルコキシ基(例えば炭素数1~20のもの)、ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシ基、アシル基からなる群から選択される置換基であり、1以上置換していてもよい。
具体的に、芳香族スルホン酸として、下記式(4)又は(5)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0007349373000005
(式(4)中、lは1以上6以下の整数であり、mは0以上5以下の整数であり、nは0以上5以下の整数である。m又はnの一方が0の場合、他方は1以上である。)
Figure 0007349373000006
(式(5)中、qは1以上8以下の整数であり、pは0以上7以下の整数であり、Rは、それぞれ独立に炭素数1~20のアルキル基、カルボキシ基、水酸基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基である。)
lは1~3が好ましい。mは1~3が好ましい。nは0~3が好ましい。
qは1~3が好ましい。pは0~3が好ましい。Rは炭素数1~20のアルキル基、カルボキシ基、水酸基が好ましい。
芳香族スルホン酸としては、4-スルホフタル酸、5-スルホイソフタル酸、5-スルホサリチル酸、1-ナフタレンスルホン酸、2-ナフタレンスルホン酸、2-ヒドロキシ-6-ナフタレンスルホン酸、p-フェノールスルホン酸、トルエンスルホン酸、p-キシレン-2-スルホン酸、4,4’-ビフェニルジスルホン酸、ジベンゾフラン-2-スルホン酸、フラビアン酸、(+)-10-カンファースルホン酸、モノイソプロピルナフタレンスルホン酸、1-ピレンスルホン酸等が挙げられる。これらの中でも、耐熱性向上の観点から、4-スルホフタル酸、5-スルホサリチル酸、5-スルホイソフタル酸、2-ナフタレンスルホン酸、ジベンゾフラン-2-スルホン酸、フラビアン酸、2-ヒドロキシ-6-ナフタレンスルホン酸及び1-ピレンスルホン酸が好ましい。
酸性物質の塩としては、上記に挙げた化合物の塩が挙げられる。塩の対イオンとしては、ナトリウム、リチウム、カリウム、セシウム、アンモニウム、カルシウム、バリウム等が挙げられる。
成分(E)は水和物であってもよい。
成分(E)の含有量は、好ましくは成分(A)100質量部に対して0.1~1000質量部であり、より好ましくは1~100質量部であり、さらに好ましくは1~30質量部である。
尚、成分(E)は、例えば、ポリアニリン組成物による塗膜形成の前に該ポリアニリン組成物に含有させておいてもよいし、ポリアニリン組成物による塗膜形成の後に塗膜に含有させてもよい。後者の場合は、塗膜と、成分(E)を含む液体(「耐熱安定化剤含有液」ともいう。)とを接触させることによって、成分(E)を塗膜に含有させることができる。この接触は、例えば、塗膜を、耐熱安定化剤含有液に浸漬することによって行うことができる。
耐熱安定化剤含有液を用いる場合、成分(E)としては、上記式(4)で表されるスルホン酸塩又はその塩が好ましい。
耐熱安定化剤含有液は、溶剤を含んでもよい。
溶剤は、成分(E)が溶解すれば特に限定されず、水、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤等が挙げられる。1種又は2種以上を混合して使用してもよい。
溶剤として、具体的には、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、1-メトキシ-2-プロパノール、3-メトキシ-1-ブタノール、3-メトキシ-3-メチルブタノール、1-エトキシ-2-プロパノール、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルイソブチルケトン(MIBK)、メチルエチルケトン(MEK)、エチレングリコールモノtertブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。
耐熱安定化剤含有液中の成分(E)の濃度は、0.1質量%~10質量%が好ましく、0.3質量%~6質量%がより好ましく、0.7質量%~3.5質量%がさらに好ましい。
塗膜と耐熱安定化剤含有液との接触(浸漬)時間は1分間以上が好ましく、3分間以上200分間以下がより好ましい。接触(浸漬)時の温度は、5℃~50℃が好ましい。
接触(浸漬)後の乾燥は、オーブン、ホットプレート等により行うことが好ましい。
乾燥温度は、80~200℃が好ましく、100~170℃がより好ましい。
乾燥時間は、1~180分間が好ましく3~60分間がより好ましい。必要に応じて、減圧下で加熱してもよい。乾燥温度及び乾燥時間は、特に制限されず、用いる材料に応じて適宜選択すればよい。
上述したように、成分(E)は、ポリアニリン組成物による塗膜形成の前に該ポリアニリン組成物に含有させておいてもよいし、ポリアニリン組成物による塗膜形成の後に塗膜に含有させてもよい。また、成分(E)は、ポリアニリン組成物による塗膜形成の前に該ポリアニリン組成物に含有させておき、さらにポリアニリン組成物による塗膜形成の後に塗膜に追加的に含有させてもよい。
即ち、一実施形態において、ポリアニリン組成物は、塗膜形成前に含有させた成分(E)(以下、成分(E1)と称する場合がある)と、塗膜形成後に含有させた成分(E)(以下、成分(E2)と称する場合がある)とを含む。この場合、成分(E1)と(E2)は同一でも異なってもよい。異なる場合、例えば、成分(E1)は上記式(5)で表される化合物であり、成分(E2)は上記式(4)で表される化合物である。
一実施形態において、耐熱安定化剤含有液は、上述した成分(E)及び溶剤に加えて、成分(B)を含む。これにより、塗膜の耐熱安定性及び機械的強度を向上できる。
耐熱安定化剤含有液中の成分(B)の濃度は格別限定されない。
一実施形態において、耐熱安定化剤含有液中の成分(B)の濃度は、0.1質量%以上、0.5質量%以上、1質量%以上、2質量%以上、3質量%以上又は5質量%以上であり、また、90質量%以下、80質量%以下、70質量%以下、60質量%以下、50質量%以下、40質量%以下、30質量%以下又は20質量%以下である。
耐熱安定化剤含有液中の成分(B)の濃度は5質量%~20質量%であることが好ましい。これにより、塗膜の機械的強度をより良好に向上できる。
以上、成分(E)を含有させる方法について、主に塗膜を形成する場合を例に説明したが、ポリアニリン含有多孔質体を形成する場合も同様である。
また、一実施形態において、ポリアニリン組成物の製造方法は、ポリアニリン組成物から成分(B)を除いたものを用いてポリアニリン含有材料(例えば塗膜やポリアニリン含有多孔質体)を製造すること、及び、前記ポリアニリン含有材料を、成分(B)を含む耐熱安定化剤含有液と接触させることを含む。このようにして、ポリアニリン含有材料の製造後に、該ポリアニリン含有材料中に成分(B)を取り込ませて、本発明の一態様に係るポリアニリン組成物を製造してもよい。また、本実施形態において、成分(B)を含む耐熱安定化剤含有液に代えて、成分(B)を含む液(耐熱安定化剤を含まない)を用いてもよい。
[成分(F):フェノール性化合物]
一実施形態において、ポリアニリン組成物はフェノール性化合物を含む。
フェノール性化合物(成分(F))は特に限定されず、ArOH(ここで、Arはアリール基又は置換アリール基である)で示される化合物である。尚、成分(F)は成分(C)~(E)とは異なる成分である。
具体的には、フェノール、o-,m-若しくはp-クレゾール、o-,m-若しくはp-エチルフェノール、o-,m-若しくはp-プロピルフェノール、o-,m-若しくはp-ブチルフェノール、o-,m-若しくはp-クロロフェノール、サリチル酸、ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシナフタレン等の置換フェノール類;カテコール、レゾルシノール等の多価フェノール性化合物;及びフェノール樹脂、ポリフェノール、ポリ(ヒドロキシスチレン)等の高分子化合物等を例示することができる。
また、下記式(6)で表されるフェノール性化合物を用いることができる。
Figure 0007349373000007
(式(6)中、nは1~5の整数である。nが2以上である場合、複数のR21はそれぞれ、同じであってもよく、また、異なっていてもよい。
21は、それぞれ炭素数2~10のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数1~20のアルキルチオ基、炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~20のアルキルアリール基又は炭素数7~20のアリールアルキル基である。)
上記R21のアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ターシャルブチル、ターシャルアミル等が挙げられる。
アルケニル基としては、上述したアルキル基の分子内に不飽和結合を有する置換基が挙げられる。
シクロアルキル基としては、シクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。
アルキルチオ基としては、メチルチオ、エチルチオ等が挙げられる。
アリール基としては、フェニル、ナフチル等が挙げられる。
アルキルアリール基、及びアリールアルキル基としては、上述したアルキル基とアリール基を組み合わせて得られる置換基等が挙げられる。
これらの基のうち、R21としては、メチル又はエチル基が好ましい。
さらに、下記式(7)で表されるフェノール性化合物を用いることができる。
Figure 0007349373000008
(式(7)中、nは1~5の整数であり、好ましくは1~3であり、より好ましくは1である。nが2以上である場合、複数のR22はそれぞれ、同じであってもよく、また、異なっていてもよい。
22は、炭素数1~20のアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルアリール基又はアリールアルキル基である。)
式(7)で表されるフェノール性化合物において、-OR22の置換位置はフェノール性水酸基に対し、メタ位又はパラ位であることが好ましい。-OR22の置換位置をメタ位又はパラ位とすることにより、フェノール性水酸基の立体障害が低減され、組成物の導電性をより高めることができる。
式(7)で表わされるフェノール性化合物の具体例としては、メトキシフェノール(例えば4-メトキシフェノール)、エトキシフェノール、プロポキシフェノール、イソプロポキシフェノール、ブチルオキシフェノール、イソブチルオキシフェノール、ターシャルブチルオキシフェノールが挙げられる。
成分(F)の含有量は、ポリアニリン組成物中に1~80質量%、より好ましくは5~60質量%、さらに好ましくは10~40質量%である。当該フェノール性化合物を用いることにより、導電性が向上したり、アルコールへの溶解性が向上するため好ましい。
また、成分(F)を成分(C)と混合し、混合溶剤として用いてもよい。この場合、成分(A)の溶剤に対する濃度は、成分(C)と成分(D)を合わせた質量に対して計算する。
[成分(G):無機フィラー]
無機フィラーは格別限定されず、例えば、炭素、シリカ、チタニア、アルミナ、カーボン及び金属(Ag、Cu等)からなる群から選ばれる1種以上を含む粒子又は繊維状の微粒子等が挙げられる。
ポリアニリン組成物が無機フィラーを含むことによって、例えば、強度、表面硬度及び寸法安定性を向上でき、また、導電性等の電気特性も向上できる。
[成分(H):バインダー樹脂]
バインダー樹脂は、30℃において液状ではなく、液状ポリマーとは区別される。
バインダー樹脂は格別限定されず、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、塩素化ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂等が挙げられる。
[組成]
一実施形態において、ポリアニリン組成物の、50質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上、95質量%以上、97質量%以上、98質量%以上、99質量%以上、99.5質量%以上、99.7質量%以上又は本質的に(不可避不純物を含んでもよい)100質量%が、ポリアニリン複合体、液状ポリマー、及び任意に上述した他の成分(例えば成分(C)~(H))から選択される1種以上であってもよい。
一実施形態において、ポリアニリン組成物は、本質的に、ポリアニリン複合体、液状ポリマー、及び任意に上述した他の成分(例えば成分(C)~(H))から選択される1種以上からなる。この場合、不可避不純物を含んでもよい。
一実施形態において、ポリアニリン組成物は、ポリアニリン複合体、液状ポリマー、及び任意に上述した他の成分(例えば成分(C)~(H))から選択される1種以上のみからなる。
[塗膜]
本発明の一態様に係る塗膜は、以上に説明した本発明の一態様に係るポリアニリン組成物を含む。
塗膜の膜厚は格別限定されず、目的、用途に応じて適宜設定できる。
[ポリアニリン含有多孔質体]
また、本発明の一態様に係るポリアニリン含有多孔質体は、多孔質体と、該多孔質体に含有された、以上に説明した本発明の一態様に係るポリアニリン組成物とを含む。
ポリアニリン含有多孔質体は、例えば、成分(C)を含むポリアニリン組成物を多孔質体内に浸透させた後、成分(C)を乾燥させることによって製造できる。
多孔質体は細孔が存在する材料であり、好ましくはその表面に直径1nm~10μm程度の細孔を多数有する。
多孔質体としては、例えば、金属(例えば、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモン)の酸化物多孔質体、ゼオライト、活性炭、メソポーラスシリカが挙げられる。
多孔質体の形状は特に制限されず、例えば成形体又は膜(箔)であって、一定の厚さを有するものである。
多孔質体の具体例としては、例えば、金属の酸化物のみからなる成形体(例えば細孔を有する酸化アルミニウムからなる球体(アルミナボール))が挙げられる。また、金属の酸化物からなる膜(箔)(例えば粗面化によりエッチング孔を有するアルミニウムと、その表面に形成された酸化アルミニウムとからなる膜(箔)(アルミニウム電解コンデンサの陽極材料)、タンタル微粒子の焼結体と、その表面に形成された五酸化タンタルとからなる膜(タンタルコンデンサの陽極材料)が挙げられる。
多孔質体にポリアニリン組成物を含有させたポリアニリン含有多孔質体は、例えば、固体電解コンデンサの固体電解質として好適である。
[用途]
ポリアニリン組成物の用途は格別限定されず、種々の用途に適用できる。
ポリアニリン組成物は、例えば、導電インクやコート剤として使用され、得られた塗膜はコンデンサの固体電解質、電磁波吸収コート剤、帯電防止コート剤、電解めっき下地材、回路配線用途等として好適である。
ポリアニリン組成物は、例えば、コンデンサの固体電解質、電磁波吸収コート剤、帯電防止コート剤、電解めっき下地材、回路配線用途等の導電インク等として使用できる。
以下に本発明の実施例を説明するが、本発明はかかる実施例により限定されない。
(製造例1)
1,000mlセパラブルフラスコに、ネオコールSWC(第一工業製薬株式会社製、ジ-2-エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウム)32.4g、アニリン13.3g及びソルボンT-20(東邦化学工業株式会社製、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル構造を有する非イオン性乳化剤)0.9gを入れ、トルエン320.4gにて溶解させた。そこに、17質量%リン酸水溶液450gを加え、水層とトルエン層との2つの液相を有する反応液を撹拌し、反応液の内温を-5℃まで冷却した。反応液の内温が-5℃に到達した時点で撹拌しながら、過硫酸アンモニウム(APS)39.3gを17質量%リン酸水溶液90.2gに溶解した溶液を、滴下漏斗を用いて1時間かけて滴下した。滴下終了後、更に溶液内温を-5℃に保ったまま8時間撹拌(合計反応時間9時間)した。撹拌停止後、分液漏斗に内容物を移し、水層とトルエン層とを静置分離した。分離後、トルエン層を8.5質量%リン酸水溶液180.3gで1回、イオン交換水328.0gで5回洗浄することにより、ポリアニリン複合体のトルエン溶液を得た。この溶液をNo.2の濾紙にて濾過し、不溶分を除去し、トルエンに可溶なポリアニリン複合体のトルエン溶液を回収した。この溶液をエバポレーターに移し、60℃の湯浴で加温し、減圧することにより、揮発分を蒸発留去し、ポリアニリン複合体を得た。
(実施例1)
[ポリアニリン組成物の調製]
1-メトキシ-2-プロパノール(東京化成工業株式会社製)36g、p-tert-アミルフェノール(富士フィルム和光純薬株式会社製)40g、及びキョーワゾールC-900(KHネオケム株式会社製、C9アルカンの異性体混合物)24gを均一になるまで撹拌混合して混合溶剤を調製した。混合溶剤93gに、製造例1で得られたポリアニリン複合体7gを添加して均一に溶解させ、7質量%のポリアニリン複合体を含むポリアニリン複合体溶液を調製した。その後、このポリアニリン複合体溶液100gに、2-ナフタレンスルホン酸水和物0.526g、及びSC-E1500(阪本薬品工業株式会社製、ポリオキシエチレンポリグリセリルエーテル、平均分子量1500)0.7gを添加し、均一に溶解させてポリアニリン組成物を得た。
[塗膜の作成]
得られたポリアニリン組成物1.2gをシリコンシャーレ上にキャストし、100℃で1時間乾燥し、その後150℃で3時間乾燥し、塗膜を作成した。溶剤を乾燥させた後の塗膜の厚さは40μmであった。
測定及び評価方法
[液状ポリマーの粘度測定]
実施例及び比較例で用いた液状ポリマーの粘度は、回転粘度計(ビスコテック株式会社製「Fungilab-α」)を使用し、下記の条件で測定した値である。
・サンプル温度:30℃
・スピンドル:TL7(ビスコテック株式会社製)
・回転数:0.5rpm(固定)
尚、実施例及び比較例で用いた液状ポリマーはいずれも30℃において液状である。
[塗膜の引張試験]
得られた塗膜を幅7mm、長さ3cmの短冊状に切断し、小型卓上引張試験機(EZGraph、株式会社島津製作所製)を用いて、変位1mm/分の速度で塗膜を引張る引張試験を行い、塗膜が破断する時の伸び率を測定した。尚、伸び率が大きいほど、機械的強度に優れると評価する。
(実施例2)
SC-E1500の添加量を1.4gに変更した以外は実施例1と同様に塗膜(膜厚24μm)を作成し、評価した。
(実施例3)
SC-E1500の添加量を2.1gに変更した以外は実施例1と同様に塗膜(膜厚31μm)を作成し、評価した。
参考例4)
SC-E1500の添加量を3.5gに変更した以外は実施例1と同様に塗膜(膜厚44μm)を作成し、評価した。
(実施例5)
SC-E1500に代えてSC-E350(阪本薬品工業株式会社製、ポリオキシエチレンポリグリセリルエーテル、平均分子量350)を用いた以外は実施例1と同様に塗膜(膜厚22μm)を作成し、評価した。
(実施例6)
SC-E1500に代えてSC-P750(阪本薬品工業株式会社製、ポリオキシプロピレングリコールエーテル、平均分子量750)を用いた以外は実施例1と同様に塗膜(膜厚28μm)を作成し、評価した。
(実施例7)
SC-E1500に代えてSC-P1000(阪本薬品工業株式会社製、ポリオキシプロピレングリコールエーテル、平均分子量1000)を用いた以外は実施例1と同様に塗膜(膜厚27μm)を作成し、評価した。
(実施例8)
SC-E1500に代えてSC-P1600(阪本薬品工業株式会社製、ポリオキシプロピレングリコールエーテル、平均分子量1600)を用いた以外は実施例1と同様に塗膜(膜厚27μm)を作成し、評価した。
(実施例9)
SC-E1500に代えてアルフォンUP1110(東亞合成株式会社製、アクリルポリマー、重量平均分子量Mw2500)0.14gを用いた以外は実施例1と同様に塗膜(膜厚29μm)を作成し、評価した。
(実施例10)
SC-E1500に代えてアルフォンUP1110 0.35gを用いた以外は実施例1と同様に塗膜(膜厚43μm)を作成し、評価した。
(実施例11)
SC-E1500に代えてアルフォンUP1110 0.7gを用いた以外は実施例1と同様に塗膜(膜厚33μm)を作成し、評価した。
(実施例12)
SC-E1500に代えてアルフォンUP1110 1.4gを用いた以外は実施例1と同様に塗膜(膜厚33μm)を作成し、評価した。
(実施例13)
SC-E1500に代えてアルフォンUP1110 2.1gを用いた以外は実施例1と同様に塗膜(膜厚38μm)を作成し、評価した。
(実施例14)
SC-E1500に代えてアルフォンUP1000(東亞合成株式会社製、アクリルポリマー、重量平均分子量Mw3000)1.4gを用いた以外は実施例1と同様に塗膜(膜厚34μm)を作成し、評価した。
(実施例15)
SC-E1500に代えてアルフォンUP1010(東亞合成株式会社製、アクリルポリマー、重量平均分子量Mw1700)1.4gを用いた以外は実施例1と同様に塗膜(膜厚33μm)を作成し、評価した。
(実施例16)
SC-E1500に代えてアルフォンUP1021(東亞合成株式会社製、アクリルポリマー、重量平均分子量Mw1600)1.4gを用いた以外は実施例1と同様に塗膜(膜厚31μm)を作成し、評価した。
(実施例17)
SC-E1500に代えてPoly bd(登録商標) R-15HT(出光興産株式会社製、ポリブタジエン、数平均分子量Mn1200)0.14gを用いた以外は実施例1と同様に塗膜(膜厚32μm)を作成し、評価した。
(実施例18)
SC-E1500に代えてPoly bd(登録商標) R-15HT 0.35gを用いた以外は実施例1と同様に塗膜(膜厚40μm)を作成し、評価した。
(実施例19)
SC-E1500に代えてPoly bd(登録商標) R-15HT 0.7gを用いた以外は実施例1と同様に塗膜(膜厚31μm)を作成し、評価した。
(実施例20)
SC-E1500に代えてPoly bd(登録商標) R-45HT(出光興産株式会社製、ポリブタジエン、数平均分子量Mn2800)0.14gを用いた以外は実施例1と同様に塗膜(膜厚29μm)を作成し、評価した。
(実施例21)
SC-E1500に代えてPoly bd(登録商標) R-45HT 0.35gを用いた以外は実施例1と同様に塗膜(膜厚40μm)を作成し、評価した。
(実施例22)
SC-E1500に代えてPoly ip(登録商標)(出光興産株式会社製、ポリイソプレン、数平均分子量Mn2500)0.14gを用いた以外は実施例1と同様に塗膜(膜厚32μm)を作成し、評価した。
(実施例23)
SC-E1500に代えてPoly ip(登録商標)0.35gを用いた以外は実施例1と同様に塗膜(膜厚25μm)を作成し、評価した。
(実施例24)
SC-E1500に代えてEPOL(登録商標)(出光興産株式会社製、水酸基末端液状ポリオレフィン、数平均分子量Mn2500)0.7gを用いた以外は実施例1と同様に塗膜(膜厚37μm)を作成し、評価した。
(実施例25)
SC-E1500に代えてEPOL(登録商標)1.4gを用いた以外は実施例1と同様に塗膜(膜厚50μm)を作成し、評価した。
(比較例1)
SC-E1500の添加を省略した以外は実施例1と同様に塗膜(膜厚20μm)を作成し、評価した。
以上の結果を表1に示す。尚、表1において、「液状ポリマー含有量[質量部]」は、ポリアニリン複合体100質量部に対する値である。
Figure 0007349373000009
評価
表1より、ポリアニリン複合体と液状ポリマーとを含むポリアニリン組成物を用いて製造された塗膜は、機械的強度に優れることがわかる。
(実施例26)
[耐熱安定化剤含有液Cの調製]
1-メトキシ-2-プロパノール(東京化成工業株式会社製)98g、及び50質量%4-スルホフタル酸水溶液2gを混合し、耐熱安定化剤含有液Cを得た。
[浸漬処理]
得られた耐熱安定化剤含有液C10gに実施例1で得られた塗膜を10分間浸漬した。その後、塗膜を溶液から取り出し、170℃で1時間乾燥し、耐熱安定化剤含有塗膜(膜厚43μm)を得た。
得られた耐熱安定化剤含有塗膜を実施例1と同様に評価した。
(実施例27)
[塗膜の作成]
SC-E1500の添加量を0.35gに変えた以外は実施例1と同様に塗膜を作成した。
[耐熱安定化剤含有液Dの調製]
1-メトキシ-2-プロパノール(東京化成工業株式会社製)88g、SC-E1500 10g、及び50質量%4-スルホフタル酸水溶液2gを混合し、耐熱安定化剤含有液Dを得た。
[浸漬処理]
得られた耐熱安定化剤含有液D10gに上記により得られた塗膜を10分間浸漬した。その後、塗膜を溶液から取り出し、170℃で1時間乾燥し、耐熱安定化剤含有塗膜(膜厚26μm)を得た。
得られた耐熱安定化剤含有塗膜を実施例1と同様に評価した。
(実施例28)
実施例1で得られた塗膜を、実施例27と同様の浸漬処理(耐熱安定化剤含有液D)に供した。得られた耐熱安定化剤含有塗膜(膜厚55μm)を実施例1と同様に評価した。
(実施例29)
実施例2で得られた塗膜を、実施例27と同様の浸漬処理(耐熱安定化剤含有液D)に供した。得られた耐熱安定化剤含有塗膜(膜厚53μm)を実施例1と同様に評価した。
(実施例30)
実施例11で得られた塗膜を、実施例26と同様の浸漬処理(耐熱安定化剤含有液C)に供した。得られた耐熱安定化剤含有塗膜(膜厚44μm)を実施例1と同様に評価した。
(実施例31)
実施例19で得られた塗膜を、実施例26と同様の浸漬処理(耐熱安定化剤含有液C)に供した。得られた耐熱安定化剤含有塗膜(膜厚74μm)を実施例1と同様に評価した。
(実施例32)
実施例24で得られた塗膜を、実施例26と同様の浸漬処理(耐熱安定化剤含有液C)に供した。得られた耐熱安定化剤含有塗膜(膜厚27μm)を実施例1と同様に評価した。
(実施例33)
実施例25で得られた塗膜を、実施例26と同様の浸漬処理(耐熱安定化剤含有液C)に供した。得られた耐熱安定化剤含有塗膜(膜厚54μm)を実施例1と同様に評価した。
(比較例2)
比較例1で得られた塗膜を、実施例26と同様の浸漬処理(耐熱安定化剤含有液C)に供した。得られた耐熱安定化剤含有塗膜(膜厚35μm)を実施例1と同様に評価した。
以上の結果を表2に示す。尚、表2において、「液状ポリマー含有量[質量部]」は、ポリアニリン複合体100質量部に対する値である。
Figure 0007349373000010
評価
表2より、ポリアニリン複合体と液状ポリマーとを含むポリアニリン組成物を用いて製造された塗膜は、耐熱安定化剤含有液に接触させた後においても、塗膜(耐熱安定化剤含有塗膜)の機械的強度に優れることがわかる。また、耐熱安定化剤含有液に液状ポリマーを含有させておくことによって、耐熱安定化剤含有塗膜の機械的強度をさらに向上できることがわかる。

Claims (13)

  1. ポリアニリンをドーパントによってドープしてなるポリアニリン複合体と、
    液状ポリマーとを含み、
    前記ポリアニリン複合体100質量部に対する前記液状ポリマーの含有量が1質量部~30質量部である、ポリアニリン組成物。
  2. 前記ドーパントが下記式(III)で表されるスルホコハク酸誘導体である、請求項1に記載のポリアニリン組成物。
    Figure 0007349373000011
    (式(III)中、Mは、水素原子、有機遊離基又は無機遊離基である。m’は、Mの価数である。R13及びR14は、それぞれ独立に炭化水素基又は-(R15O)-R16基である。R15は、それぞれ独立に炭化水素基又はシリレン基であり、R16は水素原子、炭化水素基又はR17 Si-基であり、rは1以上の整数である。R17は、それぞれ独立に炭化水素基である。)
  3. 前記ドーパントがジ-2-エチルヘキシルスルホコハク酸である、請求項1又は2に記載のポリアニリン組成物。
  4. 前記液状ポリマーが、ポリグリセリルエーテル、アクリルポリマー及び液状ゴムからなる群から選択される1種以上である、請求項1~3のいずれかに記載のポリアニリン組成物。
  5. 耐熱安定化剤を含む、請求項1~のいずれかに記載のポリアニリン組成物。
  6. フェノール性化合物を含む、請求項1~のいずれかに記載のポリアニリン組成物。
  7. 浸透性向上剤を含む、請求項1~のいずれかに記載のポリアニリン組成物。
  8. 溶剤を含む、請求項1~のいずれかに記載のポリアニリン組成物。
  9. 請求項1~のいずれかに記載のポリアニリン組成物を含む、塗膜。
  10. 多孔質体と、前記多孔質体に含有された、請求項1~のいずれかに記載のポリアニリン組成物とを含む、ポリアニリン含有多孔質体。
  11. 請求項に記載の塗膜又は請求項10に記載のポリアニリン含有多孔質体を耐熱安定化剤含有液と接触させることを含む、塗膜又はポリアニリン含有多孔質体の製造方法。
  12. 前記耐熱安定化剤含有液が液状ポリマーを含む、請求項11に記載の塗膜又はポリアニリン含有多孔質体の製造方法。
  13. 前記耐熱安定化剤含有液中の前記液状ポリマーの濃度が5質量%~20質量%である、請求項12に記載の塗膜又はポリアニリン含有多孔質体の製造方法。
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