JP7424516B2 - 銀ナノワイヤーの製造方法 - Google Patents
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1Lポリ容器にプロピレングリコール667g(AGC株式会社製)を秤量し、金属塩として硝酸銀22.5g(0.13mol)(東洋化学工業株式会社製)を加えて室温遮光下で2時間撹拌することで硝酸銀溶液(第二溶液)を調製した。
合成例1の反応終了後、フラスコをオイルバスから取り出して冷却(空冷)した以外は合成例1の方法と同様に銀ナノワイヤーを製造した。合成例1同様、反応終了直後および80℃まで冷却した溶液(反応液)をサンプリングし、得られた任意の100本の銀ナノワイヤーの寸法(径)を測定しその相加平均値を求めた。また反応終了直後から80℃までの反応液の平均冷却速度を求めた。平均冷却速度は反応終了時点の温度T(℃)と80℃との差(T-80)℃を、反応終了直後から80℃までに要した時間t(分)で割る((T-80)/t)ことにより算出した。他の実施例、比較例も同様である。それらの結果を表2に示した。
合成例1の反応終了後、フラスコをオイルバスから取り出し、さらに小型扇風機(株式会社山善製、15cmミニ卓上扇DS-A151)でフラスコに向かって送風して冷却した以外は合成例1の方法と同様に銀ナノワイヤーを製造した。合成例1同様、反応終了直後および80℃まで冷却した溶液をサンプリングし、得られた任意の100本の銀ナノワイヤーの寸法(径)を測定しその相加平均値を求めた。また反応終了直後から80℃までの反応液の平均冷却速度を求めた。それらの結果を表2に示した。
合成例1の反応終了後、フラスコは加熱を停止したオイルバスに浸漬させたまま25℃のプロピレングリコール500gを9.0g/分の速度で滴下して冷却した以外は合成例1の方法と同様に銀ナノワイヤーを製造した。合成例1同様、反応終了直後および80℃まで冷却した溶液をサンプリングし、得られた任意の100本の銀ナノワイヤーの寸法(径)を測定しその相加平均値を求めた。また反応終了直後から80℃までの反応液の平均冷却速度を求めた。それらの結果を表2に示した。
合成例1の反応終了後、フラスコ内の溶液を別の2L SUS製容器に移し変えて室温中冷却した以外は合成例1の方法と同様に銀ナノワイヤーを製造した。合成例1同様、反応終了直後および80℃まで冷却した溶液をサンプリングし、得られた任意の100本の銀ナノワイヤーの寸法(径)を測定しその相加平均値を求めた。また反応終了直後から80℃までの反応液の平均冷却速度を求めた。それらの結果を表2に示した。
第一溶液の調製および硝酸銀溶液(第二溶液)を第一溶液へ滴下する時の温度を170℃に変更した以外は実施例1の方法と同様に銀ナノワイヤーを製造した。合成例1同様、反応終了直後および80℃まで冷却した溶液をサンプリングし、得られた任意の100本の銀ナノワイヤーの寸法(径)を測定しその相加平均値を求めた。また反応終了直後から80℃までの反応液の平均冷却速度を求めた。それらの結果を表2に示した。
第一溶液の調製および硝酸銀溶液(第二溶液)を第一溶液へ滴下する時の温度を170℃に変更した以外は実施例2の方法と同様に銀ナノワイヤーを製造した。合成例1同様、反応終了直後および80℃まで冷却した溶液をサンプリングし、得られた任意の100本の銀ナノワイヤーの寸法(径)を測定しその相加平均値を求めた。また反応終了直後から80℃までの反応液の平均冷却速度を求めた。それらの結果を表2に示した。
合成例1の反応終了後、フラスコは加熱を停止したオイルバスに浸漬させたままオイルバス内にアルミニウム製ヒートシンク(縦300mm×横40mm×厚さ8mmの金属板)を、オイルバスに浸漬されているフラスコと扇風機の設置位置との間のオイルバス内に、2枚のヒートシンクの表面が扇風機と対向するように、それぞれ縦の長さ150mmだけオイルバス内に浸漬(150mmがオイル表面より露出して空気に触れ)させるようにクランプで並べて固定し、オイルバス外150mmの部分(空気に触れている部分)に向かって小型扇風機(株式会社山善製、15cmミニ卓上扇DS-A151)で送風して冷却した以外は合成例1の方法と同様に銀ナノワイヤーを製造した。合成例1同様、反応終了直後および80℃まで冷却した溶液をサンプリングし、得られた任意の100本の銀ナノワイヤーの寸法(径)を測定しその相加平均値を求めた。また反応終了直後から80℃までの反応液の平均冷却速度を求めた。それらの結果を表2に示した。
合成例1の反応終了後、合成例1と同様にフラスコをオイルバスに浸漬させたまま冷却して銀ナノワイヤーを製造した。合成例1同様、反応終了直後および80℃まで冷却した溶液をサンプリングし、得られた任意の100本の銀ナノワイヤーの寸法(径)を測定しその相加平均値を求めた。また反応終了直後から80℃までの反応液の平均冷却速度を求めた。それらの結果を表2に示した。
合成例1の反応終了後、フラスコはオイルバスに浸漬させたまま銀ナノワイヤー溶液中に直接窒素ガスを0.3L/分の速度でバブリングさせ冷却した以外は合成例1の方法と同様に銀ナノワイヤーを製造した。合成例1同様、反応終了直後および80℃まで冷却した溶液をサンプリングし、得られた任意の100本の銀ナノワイヤーの寸法(径)を測定しその相加平均値を求めた。また反応終了直後から80℃までの反応液の平均冷却速度を求めた。それらの結果を表2に示した。
合成例1の反応終了後、フラスコはオイルバスに浸漬させたまま500gのプロピレングリコールを全量約10秒で投入して冷却した以外は合成例1の方法と同様に銀ナノワイヤーを製造した。合成例1同様、反応終了直後および80℃まで冷却した溶液をサンプリングし、得られた任意の100本の銀ナノワイヤーの寸法(径)を測定しその相加平均値を求めた。また反応終了直後から80℃までの反応液の平均冷却速度を求めた。それらの結果を表2に示した。
本発明で得られた銀ナノワイヤーの透明導電膜における光学特性への寄与を確認するため、実施例4と比較例1の銀ナノワイヤーを用いて透明導電フィルムの作製、評価を実施した。実施例4および比較例1の銀ナノワイヤー反応液に対し、それぞれ以下の精製操作を行った。
得られた銀ナノワイヤー反応液のうち3.5kgを5LのPFA(パーフルオロアルコキシエチレン-テトラフルオロエチレン共重合体)コートSUS容器に入れ、メカニカルスターラーを用いて150rpmにて攪拌しながら酢酸ブチル(富士フイルム和光純薬株式会社製)3.6kgを10分かけて添加した。10分攪拌を継続した後、撹拌を止め10分静置することで上澄み液と沈殿物とを分離させた。その後、デカンテーション操作により上澄みを5.9kg除去した。
滴定結果に基づいて、下記式に従い銀濃度を求める。
銀濃度(質量%)={(V×c)×107.9/1000}/m
m:試料の重量(g)
V:終点までの滴定に消費したチオシアン酸アンモニウム水溶液の量(mL)
c:チオシアン酸アンモニウム水溶液の濃度(0.01mol/L)
得られた銀ナノワイヤー精製液を用いて銀ナノワイヤーインクを作製した。バインダー樹脂源として、ポリ-N-ビニルアセトアミド(PNVA(登録商標))(昭和電工株式会社製GE191-103、ホモポリマー(重量平均分子量90万(カタログ値))の10質量%水溶液)を用いた。
上記各銀ナノワイヤーインクを、株式会社井元製作所製塗工機70F0を用い、ウエット膜厚が約15μmとなるバーコーターを使用して、印刷速度500mm/secで、プラズマ処理した支持基材としての21cm×30cmのサイズのCOP(シクロオレフィンポリマー)支持基材(フィルム基板、ZF-14 日本ゼオン株式会社製)に塗布した。その後、熱風乾燥機(楠本化成株式会社製 ETAC HS350)により80℃で1分間、乾燥させ、透明導電層を有する透明導電フィルムを形成した。
フィルム基板の表面処理としてのプラズマ処理は、プラズマ処理装置(積水化学工業株式会社製 AP-T03)を用いて窒素ガス雰囲気下、出力1kWで20秒間行った。
得られた透明導電フィルムのシート抵抗(表面抵抗率)を、三菱化学アナリテック社製 Loresta-GPにより測定した。また、透明導電フィルムの光学特性として、全光線透過率、ヘーズおよびb*を、日本電色工業社製、分光色彩・ヘーズメーターCOH7700により測定した。光学特性測定のリファレンスは空気を用いて測定を行った。結果を表3に示す。
Claims (7)
- 銀ナノワイヤーを120~170℃の温度でポリオール還元法により合成する工程と、銀ナノワイヤー合成終了後、反応液温度を反応終了時の温度から80℃まで平均-0.50℃/分以上の冷却速度で冷却する工程と、を含み、
前記冷却する工程において、冷却時に40℃以下の空気を反応容器に向かって送風することで冷却することを特徴とする銀ナノワイヤーの製造方法。 - 銀ナノワイヤーを120~170℃の温度でポリオール還元法により合成する工程と、銀ナノワイヤー合成終了後、反応液温度を反応終了時の温度から80℃まで平均-0.50℃/分以上の冷却速度で冷却する工程と、を含み、
前記冷却する工程において、反応終了後、40℃以下、かつ沸点が銀ナノワイヤー合成時の反応温度以上の溶剤を30分以上かけて反応液中に投入することで冷却することを特徴とする銀ナノワイヤーの製造方法。 - 冷却時に投入する前記溶剤がポリオールである、請求項2に記載の銀ナノワイヤーの製造方法。
- 銀ナノワイヤーを120~170℃の温度でポリオール還元法により合成する工程と、銀ナノワイヤー合成終了後、反応液温度を反応終了時の温度から80℃まで平均-0.50℃/分以上の冷却速度で冷却する工程と、を含み、
前記冷却する工程において、銀ナノワイヤー合成終了後、合成時に使用した液体熱媒に金属板を一部が空気に触れるように投入し、40℃以下の空気を金属板の空気に触れている部分に向かって送風することで冷却することを特徴とする銀ナノワイヤーの製造方法。 - 前記冷却速度が-10.00℃/分未満である、請求項1~4のいずれか一項に記載の銀ナノワイヤーの製造方法。
- 銀ナノワイヤー合成終了後、反応液温度を反応終了時の温度から80℃まで冷却する冷却時間が140分以内である、請求項1~5のいずれか一項に記載の銀ナノワイヤーの製造方法。
- 反応終了直後の銀ナノワイヤーの平均径に対する80℃まで冷却後の銀ナノワイヤーの平均径の増分が1nm以下である、請求項1~6のいずれか一項に記載の銀ナノワイヤーの製造方法。
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