JP7462425B2 - 修飾型導電性複合体の製造方法、修飾型導電性複合体分散液の製造方法、及び導電性フィルムの製造方法 - Google Patents
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Description
特許文献1には、ポリスチレンスルホン酸のスルホ基にエポキシ化合物を反応させることにより疎水化した導電性複合体と、硬化性シリコーンとを含む有機溶剤系の導電性離型層形成用塗料が開示されている。
しかし、これらの条件は修飾型導電性複合体の製造効率を低下させる原因となっていた。すなわち、第一の条件では、反応液に占める水溶性有機溶剤の容量が増えるため、反応後の廃液処理が増える問題があった。また、第二の条件では、導電性複合体の合成に使用される遷移金属イオン及び酸化剤が反応液に残留することが許容されず、遷移金属イオン及び酸化剤を反応液から予め除去する必要があった。
[2] 前記水系分散媒の総質量に対する水の含有量が60質量%以上100質量%以下である、[1]に記載の修飾型導電性複合体の製造方法。
[3] 前記エポキシ化合物の炭素数が8以上である、[1]又は[2]に記載の修飾型導電性複合体の製造方法。
[4] 前記調製液の総質量に対する前記酸化剤の含有量が、0.01質量%以上10質量%以下である、[1]~[3]の何れか一項に記載の修飾型導電性複合体の製造方法。
[5] 前記修飾型導電性複合体を分取する方法が、濾過又はデカンテーションである、[1]~[4]の何れか一項に記載の修飾型導電性複合体の製造方法。
[6] 前記π共役系導電性高分子がポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)である、[1]~[5]の何れか一項に記載の修飾型導電性複合体の製造方法。
[7] 前記ポリアニオンがポリスチレンスルホン酸である、[1]~[6]の何れか一項に記載の修飾型導電性複合体の製造方法。
[8] [1]~[7]の何れか一項に記載の製造方法によって修飾型導電性複合体を得て、前記修飾型導電性複合体と有機溶剤とを混合することを含む、修飾型導電性複合体分散液の製造方法。
[9] さらにバインダ成分を混合することを含む、[8]に記載の修飾型導電性複合体分散液の製造方法。
[10] 前記バインダ成分が、硬化後にアクリル樹脂を形成する化合物を含む、[9]に記載の修飾型導電性複合体分散液の製造方法。
[11] 前記バインダ成分が、硬化型シリコーンを含む、[9]に記載の修飾型導電性複合体分散液の製造方法。
[12] 前記硬化型シリコーンが、付加硬化型シリコーンである、[11]に記載の修飾型導電性複合体分散液の製造方法。
[13] フィルム基材の少なくとも一方の面に、[8]~[12]の何れか一項に記載の製造方法で得た修飾型導電性複合体分散液を塗工し、形成された塗膜を乾燥することを含む、導電性フィルムの製造方法。
[14] フィルム基材の少なくとも一方の面に、[8]~[12]の何れか一項に記載の製造方法で得た修飾型導電性複合体分散液の硬化層からなる導電層を備えた、導電性フィルム。
このように、本発明の修飾型導電性複合体の製造方法は従来必要であった2つの条件を満たす必要がなく、非常に製造効率が優れている。また、その製造方法を利用した本発明に係る修飾型導電性複合体分散液の製造方法、導電性フィルムの製造方法も当然に製造効率が優れている。
本発明の第一態様は、π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、遷移金属イオン及び酸化剤のうち少なくとも一方と、水系分散媒とを含む調製液にエポキシ化合物を添加し、前記水系分散媒に対して前記エポキシ化合物の少なくとも一部が溶解しない不均一液相を得て、前記不均一液相において、前記導電性複合体と前記エポキシ化合物とを反応させ、前記水系分散媒中に析出した修飾型導電性複合体を分取する工程を含む、修飾型導電性複合体の製造方法である。
本態様で用いる調製液は、π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、遷移金属イオン及び酸化剤のうち少なくとも一方と、水系分散媒とを含有する。この調製液は、液中の導電性複合体が分散状態にある範囲で、また、前記不均一液相の形成を妨げない範囲で、有機溶剤を含んでいても構わない。調製液には遷移金属イオンのカウンターアニオンが含まれていても構わない。
ここで、ろ紙の保留粒子径は目の粗さの目安であり、JIS P 3801〔ろ紙(化学分析用)〕で規定された硫酸バリウムなどを自然ろ過したときの漏えい粒子径により求められる。
π共役系導電性高分子としては、主鎖がπ共役系で構成されている有機高分子であればよく、例えば、ポリピロール系導電性高分子、ポリチオフェン系導電性高分子、ポリアセチレン系導電性高分子、ポリフェニレン系導電性高分子、ポリフェニレンビニレン系導電性高分子、ポリアニリン系導電性高分子、ポリアセン系導電性高分子、ポリチオフェンビニレン系導電性高分子、及びこれらの共重合体等が挙げられる。空気中での安定性の点からは、ポリピロール系導電性高分子、ポリチオフェン類及びポリアニリン系導電性高分子が好ましく、透明性の面から、ポリチオフェン系導電性高分子がより好ましい。
ポリピロール系導電性高分子としては、ポリピロール、ポリ(N-メチルピロール)、ポリ(3-メチルピロール)、ポリ(3-エチルピロール)、ポリ(3-n-プロピルピロール)、ポリ(3-ブチルピロール)、ポリ(3-オクチルピロール)、ポリ(3-デシルピロール)、ポリ(3-ドデシルピロール)、ポリ(3,4-ジメチルピロール)、ポリ(3,4-ジブチルピロール)、ポリ(3-カルボキシピロール)、ポリ(3-メチル-4-カルボキシピロール)、ポリ(3-メチル-4-カルボキシエチルピロール)、ポリ(3-メチル-4-カルボキシブチルピロール)、ポリ(3-ヒドロキシピロール)、ポリ(3-メトキシピロール)、ポリ(3-エトキシピロール)、ポリ(3-ブトキシピロール)、ポリ(3-ヘキシルオキシピロール)、ポリ(3-メチル-4-ヘキシルオキシピロール)が挙げられる。
ポリアニリン系導電性高分子としては、ポリアニリン、ポリ(2-メチルアニリン)、ポリ(3-イソブチルアニリン)、ポリ(2-アニリンスルホン酸)、ポリ(3-アニリンスルホン酸)が挙げられる。
これらのπ共役系導電性高分子のなかでも、導電性、透明性、耐熱性の点から、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)が特に好ましい。
導電性複合体に含まれるπ共役系導電性高分子は、1種類でもよいし、2種類以上でもよい。
ポリアニオンは、アニオン基を有するモノマー単位を、分子内に2つ以上有する重合体である。このポリアニオンのアニオン基は、π共役系導電性高分子に対するドーパントとして機能して、π共役系導電性高分子の導電性を向上させる。
ポリアニオンのアニオン基としては、スルホ基、またはカルボキシ基であることが好ましい。
このようなポリアニオンの具体例としては、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、スルホ基を有するポリアクリル酸エステル、スルホ基を有するポリメタクリル酸エステル(例えば、ポリ(4-スルホブチルメタクリレート、ポリスルホエチルメタクリレート、ポリメタクリロイルオキシベンゼンスルホン酸)、ポリ(2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸)、ポリイソプレンスルホン酸等のスルホ基を有する高分子や、ポリビニルカルボン酸、ポリスチレンカルボン酸、ポリアリルカルボン酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ(2-アクリルアミド-2-メチルプロパンカルボン酸)、ポリイソプレンカルボン酸等のカルボキシ基を有する高分子が挙げられる。ポリアニオンは、単一のモノマーが重合した単独重合体であってもよいし、2種以上のモノマーが重合した共重合体であってもよい。
これらポリアニオンのなかでも、導電性をより高くできることから、スルホ基を有する高分子が好ましく、ポリスチレンスルホン酸がより好ましい。
前記ポリアニオンは1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ポリアニオンの質量平均分子量は2万以上100万以下であることが好ましく、10万以上50万以下であることがより好ましい。質量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィを用いて測定し、ポリスチレン換算で求めた質量基準の平均分子量である。
π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体は、例えば、ポリアニオンの水溶液中でπ共役系導電性高分子を形成するモノマーを化学酸化重合させて得ることができる。この化学酸化重合の反応液を本態様の調製液としてそのまま使用することができる。
上記範囲の下限値以上であると、エポキシ化合物の添加後の修飾型導電性複合体の析出が容易になる。上記範囲の上限値以下であると、調製液における導電性複合体の分散性が高まるので、調製液の保存中に意図しない凝集を防ぎ、エポキシ化合物の添加後に析出する修飾型導電性複合体の質を均一にすることができる。
本態様で用いる調製液が含有してもよい有機溶剤としては、水に対する混和性が高いものが好ましく、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系溶剤が挙げられる。
調製液にエポキシ化合物を添加して不均一液相を得る方法は、調製液とエポキシ化合物とを混合できる方法であればよい。調製液とエポキシ化合物を混合すると、水相と有機相とに分離した不均一液相が形成される。また、不均一液相を攪拌した後、静置することにより、再び水相と有機相とに分離し得る。水相と有機相の分離が不明確であると、水相に含まれる遷移金属イオンや酸化剤が有機相に容易に拡散して、エポキシ化合物が導電性複合体と反応する前に分解する恐れがある。
不均一液相における反応終了の目安は、水相に析出した修飾型導電性複合体の量で判断することができ、例えば、1時間以上24時間以下で反応を完了させることができる。
不均一液相の水相に修飾型導電性複合体を析出させる方法は特に制限されない。不均一液相を静置して両相の界面における前記反応の進行を待ち、自然に析出することを待つだけでもよいが、不均一液相を攪拌して界面を増やし、前記反応を促進させることが好ましい。反応により生成された修飾型導電性複合体は、水相に析出した状態で得られる。
上記範囲の下限値以上であると、修飾型導電性複合体が水相に容易に析出し、上記範囲の上限値以下であると、水相と有機相の界面の面積が適度となり、反応効率が向上する。
不均一液相の有機相に含まれるエポキシ化合物は、1種でもよいし、2種以上でもよい。
導電性複合体を構成するポリアニオンの一部のアニオン基にエポキシ化合物が反応して得られた修飾型導電性複合体は、導電性複合体と比べて疎水化されており、有機溶剤に対する分散性が高い。
前記ポリアニオンのドープに関与しない余剰のアニオン基にエポキシ化合物が付加した置換基の構造は、エポキシ基が開環反応して形成された下記化学式(A1)又は下記化学式(A2)で表される置換基(A)であると考えられる。
置換基としての1価の基としては、炭素数1~4のアルキル基、炭素数2~4のアルケニル基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、トリアルコキシシリル基(トリメトキシシリル基等)、等が挙げられる。
置換基としての2価の基としては、酸素原子(-O-)、-C(=O)-、-C(=O)-O-等が挙げられる。ただし、2つの酸素原子同士が隣接する場合を除く。
上記範囲であると、上述の好適な置換基(A)を形成することができる。
エポキシ化合物は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
不均一液相の水相、すなわち水系分散媒に析出した修飾型導電性複合体を分取する(回収する)方法は特に制限されず、例えば、濾過、デカンテーション、遠心分離、減圧乾燥、凍結乾燥、噴霧乾燥等が挙げられる。
なかでも、不均一液相の水相に含まれる修飾型導電性複合体以外の成分と修飾型導電性複合体とを分離することが容易であることから、濾過又はデカンテーションが好ましい。ここで、濾過とは、不均一液相の水相を通過させたフィルターに、修飾型導電性複合体を捕捉する操作である。また、デカンテーションとは、析出した修飾型導電性複合体を沈殿させ、上澄み液を除去する操作である。
濾過で分取する場合にはフィルターの目詰まりに対処する必要がある。また、フィルター上で修飾型導電性複合体の固形物が濾過圧により圧縮されるので、濾過で分取した修飾型導電性複合体は、デカンテーションで分取した場合よりも固い状態となり易い。デカンテーションで得た修飾型導電性複合体は比較的柔らかいパウダー状態で得られるので、後で分散媒に容易に分散させることができる。
一方、デカンテーションで分取する場合、修飾型導電性複合体が前記水相中で沈殿するまで待つ必要がある。修飾型導電性複合体の製造速度を高める観点からすると、濾過で分取することが好ましい。
分取した修飾型導電性複合体に付着した水等を乾燥して除去することにより、修飾型導電性複合体の乾燥体を得ることができる。
本発明の修飾型導電性複合体の製造方法によれば、調製液に含ませた導電性複合体100質量部に対して、90~100質量部の導電性複合体を析出物として回収することができる。つまり、本態様の修飾型導電性複合体の製造方法は、90~100質量%という高い収率を示し得る。
本発明の修飾型導電性複合体の製造方法において、不均一液相の水相に遷移金属イオン及び酸化剤のうち少なくとも一方が含まれることにより、水相中の導電性複合体と有機相中のエポキシ化合物が両相の界面で容易に反応させることができる。もしも水相中に遷移金属イオン又は酸化剤が含まれないと、その反応が進行しない場合がある(後述の実施例、比較例参照)。炭素数が多く疎水性が高いエポキシ化合物は、水相中に遷移金属イオン又は酸化剤が含まれないと上記反応は特に進行し難い。逆に言えば、炭素数が多く疎水性が高いエポキシ化合物であっても、水相中に遷移金属イオン及び酸化剤のうち少なくとも一方が含まれることによって、上記反応が容易に起こる。
本発明の修飾型導電性複合体の製造方法によれば、エポキシ化合物を水相に溶解させるための水溶性有機溶剤を使用する必要がない。また、水相にはπ共役系導電性高分子の合成に用いた触媒や酸化剤が残留していてもよく、その触媒や酸化剤をエポキシ化合物の反応に再利用することができるので、π共役系導電性高分子を形成するための酸化重合を行った反応液をそのまま調製液として使用することができる。つまり、イオン交換、ゲル濾過、又は限外濾過等の処理を行って、調製液から酸化剤等を除去する必要がない。
また、不均一液相での反応後、未反応で余った有機相に含まれるエポキシ化合物はそのまま回収して次の不均一液相を形成する材料として使用することもできる。
このように、本発明は、従来の製造方法と比べて、材料の無駄が少なく、製造効率が優れている。
本発明の第二態様は、第一態様の製造方法によって修飾型導電性複合体を得て、修飾型導電性複合体と有機溶剤とを混合することを含む、修飾型導電性複合体分散液の製造方法である。
第一態様で得た修飾型導電性複合体は有機溶剤に対する分散性が高いので、有機溶剤に容易に分散させることができる。
本態様で用いる修飾型導電性複合体は、第一態様の製造方法により分取した後、乾燥して保存されていてもよいし、保存を経ずに直ちに使用されてもよい。
本態様の製造方法で用いる有機溶剤としては、例えば、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、アルコール系溶剤、エステル系溶剤、窒素原子含有化合物系溶剤等が挙げられる。有機溶剤は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
炭化水素系溶剤としては、脂肪族炭化水素系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤が挙げられる。脂肪族炭化水素系溶剤としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等が挙げられる。芳香族炭化水素系溶剤としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、イソプロピルベンゼン等が挙げられる。
ケトン系溶剤としては、例えば、ジエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、ジイソプロピルケトン、メチルエチルケトン、アセトン、ジアセトンアルコール等が挙げられる。
アルコール系溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、t-ブタノール、アリルアルコール等が挙げられる。
エステル系溶剤としては、例えば、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等が挙げられる。
窒素原子含有化合物系溶剤としては、例えば、N-メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド等が挙げられる。
上記範囲であると、修飾型導電性複合体をより安定に分散させることができる。
本態様の修飾型導電性複合体分散液は、バインダ成分を含んでいてもよい。バインダ成分は、前記π共役系導電性高分子及び前記ポリアニオン以外の樹脂又はその前駆体であり、熱可塑性樹脂、又は、導電層(導電膜)形成時に硬化する硬化性のモノマー又はオリゴマーである。熱可塑性樹脂はそのままバインダ樹脂となり、硬化性のモノマー又はオリゴマーは硬化により形成した樹脂がバインダ樹脂となる。
バインダ成分は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
硬化性のモノマーとしては、例えば、アクリルモノマー(アクリル化合物)、エポキシモノマー、オルガノシロキサン等が挙げられる。硬化性のオリゴマーとしては、例えば、アクリルオリゴマー(アクリル化合物)、エポキシオリゴマー、シリコーンオリゴマー(硬化型シリコーン)等が挙げられる。
バインダ成分としてアクリルモノマー又はアクリルオリゴマーを用いた場合には、加熱又は光照射により容易に硬化させることができる。バインダ成分としてオルガノシロキサン又はシリコーンオリゴマーを用いた場合には、導電層に離型性(非粘着性)を付与することができる。
本態様の修飾型導電性複合体分散液が含有するバインダ樹脂としては、有機溶剤に対する分散性が良好であることから、硬化後にアクリル樹脂を形成する化合物(アクリル化合物)、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、又は付加硬化型シリコーンが好ましい。
本態様の修飾型導電性複合体分散液には、その他の添加剤が含まれてもよい。
添加剤としては、本発明の効果が得られる限り特に制限されず、例えば、界面活性剤、無機導電剤、消泡剤、カップリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤などが挙げられる。ただし、添加剤は、前記π共役系導電性高分子、ポリアニオン、有機溶剤、バインダ成分以外のものである。
界面活性剤としては、ノニオン系、アニオン系、カチオン系の界面活性剤が挙げられるが、保存安定性の面からノニオン系が好ましい。また、ポリビニルピロリドンなどのポリマー系界面活性剤を添加してもよい。
無機導電剤としては、金属イオン類、導電性カーボン等が挙げられる。なお、金属イオンは、金属塩を水に溶解させることにより生成させることができる。
消泡剤としては、シリコーン樹脂、ポリジメチルシロキサン、シリコーンオイル等が挙げられる。
カップリング剤としては、ビニル基又はアミノ基を有するシランカップリング剤等が挙げられる。
紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、サリシレート系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、オキサニリド系紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系紫外線吸収剤、ベンゾエート系紫外線吸収剤等が挙げられる。
本態様の修飾型導電性複合体分散液が上記添加剤を含有する場合、その含有割合は、添加剤の種類に応じて適宜決められるが、例えば、修飾型導電性複合体の固形分100質量部に対して、0.001質量部以上5質量部以下の範囲とすることができる。
本発明の修飾型導電性複合体分散液の製造方法は、第一態様の製造方法によって修飾型導電性複合体を得るので製造効率が優れている。
本発明の第三態様の導電性フィルムの製造方法は、第二態様の製造方法で得た修飾型導電性複合体分散液をフィルム基材の少なくとも一方の面に塗工し、形成された塗膜を乾燥することを含む、導電性フィルムの製造方法である。
プラスチックフィルムを構成するフィルム基材用樹脂としては、例えば、エチレン-メチルメタクリレート共重合樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン、ポリアリレート、スチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネートなどが挙げられる。これらのフィルム基材用樹脂のなかでも、安価で機械的強度に優れる点から、ポリエチレンテレフタレートが好ましい。
前記フィルム基材用樹脂は、非晶性でもよいし、結晶性でもよい。
また、フィルム基材は、未延伸のものでもよいし、延伸されたものでもよい。
また、フィルム基材には、形成する導電層の密着性をさらに向上させるために、コロナ放電処理、プラズマ処理、火炎処理等の表面処理が施されてもよい。
本明細書におけるフィルム基材の厚さは、無作為に選択される10箇所の断面について厚さを測定し、その測定値を平均した値である。
修飾型導電性複合体分散液をフィルム基材に塗工する方法としては、例えば、グラビアコーター、ロールコーター、カーテンフローコーター、スピンコーター、バーコーター、リバースコーター、キスコーター、ファウンテンコーター、ロッドコーター、エアドクターコーター、ナイフコーター、ブレードコーター、キャストコーター、スクリーンコーター等のコーターを用いた塗工方法、エアスプレー、エアレススプレー、ローターダンプニング等の噴霧器を用いた噴霧方法、ディップ等の浸漬方法等を適用することができる。
前記分散液のフィルム基材への塗工量は特に制限されないが、良好な導電性を得る観点から、固形分として、0.1g/m2以上10.0g/m2以下の範囲であることが好ましい。
フィルム基材に形成された塗膜を乾燥する方法としては、例えば、加熱乾燥、真空乾燥等が挙げられる。加熱乾燥としては、例えば、熱風加熱や、赤外線加熱などの通常の方法を採用できる。加熱乾燥を適用する場合、加熱温度は、使用する分散媒に応じて適宜設定され、例えば、50℃以上150℃以下に設定できる。ここで、加熱温度は、乾燥装置の設定温度である。上記温度で乾燥する場合の乾燥時間としては、例えば、30秒以上5分以下とすることができる。
本発明の第四態様は、フィルム基材の少なくとも一方の面に、第二態様の製造方法で得た修飾型導電性複合体分散液の硬化層からなる導電層を備えた、導電性フィルムである。本態様の導電性フィルムは、第三態様の製造方法によって製造することができる。
導電層の厚さは、任意に選択される箇所の導電層の断面について、光学顕微鏡又は電子顕微鏡を用いて測定した値である。
導電層は、フィルム基材の表面にパターン状に形成されていてもよいし、フィルム基材の全面に形成されていてもよい。
1000mlのイオン交換水に206gのスチレンスルホン酸ナトリウムを溶解し、80℃で攪拌しながら、予め10mlの水に溶解した1.14gの過硫酸アンモニウム酸化剤溶液を20分間滴下し、この溶液を12時間攪拌した。
得られたスチレンスルホン酸ナトリウム含有溶液に10質量%に希釈した硫酸を1000ml添加し、限外ろ過法によりポリスチレンスルホン酸含有溶液の約1000ml溶液を除去し、残液に2000mlのイオン交換水を加え、限外ろ過法により約2000ml溶液を除去した。上記の限外ろ過操作を3回繰り返した。さらに、得られたろ液に約2000mlのイオン交換水を添加し、限外ろ過法により約2000mlの溶液を除去した。この限外ろ過操作を3回繰り返した。
得られた溶液中の水を減圧除去して、無色の固形状のポリスチレンスルホン酸を得た。
14.2gの3,4-エチレンジオキシチオフェンと36.7gのポリスチレンスルホン酸を2000mlのイオン交換水に溶かした溶液とを20℃で混合させた。
これにより得られた混合溶液を20℃に保ち、掻き混ぜながら、200mlのイオン交換水に溶かした29.64gの過硫酸アンモニウムと8.0gの硫酸第二鉄の酸化触媒溶液とをゆっくり添加し、3時間撹拌して反応させた。
これにより、2.2質量%のポリスチレンスルホン酸ドープポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT-PSS)と、鉄イオン約0.098質量%と、過硫酸アンモニウム約1.3質量%を含む調製液を得た。ここでPEDOT-PSS固形分に対するPSSの含有量は75質量%である。
14.2gの3,4-エチレンジオキシチオフェンと36.7gのポリスチレンスルホン酸を2000mlのイオン交換水に溶かした溶液とを20℃で混合させた。
これにより得られた混合溶液を20℃に保ち、掻き混ぜながら、200mlのイオン交換水に溶かした29.64gの過硫酸アンモニウムと8.0gの硫酸第二鉄の酸化触媒溶液とをゆっくり添加し、3時間撹拌して反応させた。
得られた反応液に2000mlのイオン交換水を加え、限外ろ過法により約2000mlの溶媒を除去した。この操作を3回繰り返した。
そして、得られた溶液に200mlの10質量%に希釈した硫酸と2000mlのイオン交換水とを加え、限外ろ過法により約2000mlの溶媒を除去した。残液に2000mlのイオン交換水を加え、限外ろ過法により約2000ml溶液を除去した。この操作を3回繰り返した。
さらに、得られた溶液に2000mlのイオン交換水を加え、限外ろ過法により約2000mlの溶媒を除去した。この操作を5回繰り返し、1.2質量%のポリスチレンスルホン酸ドープポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT-PSS)の水分散液を得た。PEDOT-PSS固形分に対するPSSの含有量は75質量%である。
ここで得たPEDOT-PSS水分散液には、鉄イオンや過硫酸アンモニウムは実質的に含まれない。
製造例2の調製液100gにエポライトM-1230(共栄社化学社製、C12,13混合高級アルコールグリシジルエーテル)25gを加えた。この際、エポライトM-1230は調製液に溶解せず、不均一液相が形成されたことを確認した。不均一液相を60℃で4時間加熱攪拌した後、室温(25℃)で静置すると、不均一液相の水相に、修飾型導電性複合体が析出していた。水相中の析出物をろ取し、水100gで洗浄して、1.6gの修飾型導電性複合体を得た。得られた修飾型導電性複合体の鉄含有量を蛍光X線にて測定した結果を表1に示す。
次に、修飾型導電性複合体1.6gにイソプロパノールを198.4g添加し、高圧ホモジナイザーで分散し、修飾型導電性複合体分散液を得た。続いて、#8のバーコーターを用いてPETフィルム(東レ ルミラーT60)上に、上記の修飾型導電性複合体分散液を塗布し、150℃で1分乾燥して導電性フィルムを得た。
製造例2の調製液100gにブチルグリシジルエーテル25gを加えた。この際、ブチルグリシジルエーテルは調製液に溶解せず、不均一液相が形成されたことを確認した。不均一液相を60℃で4時間加熱攪拌した後、室温で静置すると、不均一液相の水相に、修飾型導電性複合体が析出していた。水相中の析出物をろ取し、水100gで洗浄して、1.5gの修飾型導電性複合体を得た。得られた修飾型導電性複合体の鉄含有量を蛍光X線にて測定した結果を表1に示す。
次に、修飾型導電性複合体1.5gにイソプロパノールを198.5g添加し、高圧ホモジナイザーで分散し、修飾型導電性複合体分散液を得た。続いて、#8のバーコーターを用いてPETフィルム上に修飾型導電性複合体分散液を塗布し、150℃で1分乾燥して導電性フィルムを得た。
製造例2の調製液100gに1,2-エポキシ-4-ビニルシクロヘキサン25gを加えた。この際、1,2-エポキシ-4-ビニルシクロヘキサンが調製液に溶解せず、不均一液相が形成されたことを確認した。不均一液相を60℃で4時間加熱攪拌した後、室温で静置すると、不均一液相の水相に、修飾型導電性複合体が析出していた。水相中の析出物をろ取し、水100gで洗浄して、1.5gの修飾型導電性複合体を得た。得られた修飾型導電性複合体の鉄含有量を蛍光X線にて測定した結果を表1に示す。
次に、修飾型導電性複合体1.5gにイソプロパノールを198.5g添加し、高圧ホモジナイザーで分散し、修飾型導電性複合体分散液を得た。続いて、#8のバーコーターを用いてPETフィルム上に修飾型導電性複合体分散液を塗布し、150℃で1分乾燥して導電性フィルムを得た。
製造例2の調製液100gにブチレンオキシド25gを加えた。この際、ブチレンオキシドが調製液に溶解せず、不均一液相が形成されたことを確認した。不均一液相を60℃で4時間加熱攪拌した後、室温で静置すると、不均一液相の水相に、修飾型導電性複合体が析出していた。水相中の析出物をろ取し、水100gで洗浄して、1.4gの修飾型導電性複合体を得た。得られた修飾型導電性複合体の鉄含有量を蛍光X線にて測定した結果を表1に示す。
次に、修飾型導電性複合体1.4gにイソプロパノールを198.6g添加し、高圧ホモジナイザーで分散し、修飾型導電性複合体分散液を得た。続いて、#8のバーコーターを用いてPETフィルム上に修飾型導電性複合体分散液を塗布し、150℃で1分乾燥して導電性フィルムを得た。
実施例1と同様にして、導電性複合体とエポライトM-1230が反応して生成した修飾型導電性複合体1.6gを得た。
得られた修飾型導電性複合体1.6gにメチルエチルケトンを198.4g添加し、高圧ホモジナイザーで分散し、修飾型導電性複合体分散液を得た。次に、#8のバーコーターを用いてPETフィルム上に修飾型導電性複合体分散液を塗布し、150℃で1分乾燥して導電性フィルムを得た。
製造例2の調製液100gにメタノール300gとエポライトM-1230の25gを加えた。この際、エポライトM-1230が調製液に完全に溶解し、均一な混合液になったことを確認した。この混合液を60℃で4時間加熱攪拌した後、室温で静置すると、混合液に濁りが生じていた。次に、混合液中の濁りのろ取を試みたが、すべての成分がろ紙を通過し、析出物として回収できなかったため、以後の実験を中止した。
製造例2の調製液100gにメタノール300gとブチルグリシジルエーテル25gを加えた。この際、ブチルグリシジルエーテルが調製液に完全に溶解し、均一な混合液になったことを確認した。この混合液を60℃で4時間加熱攪拌した後、室温で静置すると、混合液に濁りが生じていた。次に、混合液中の濁りのろ取を試みたが、すべての成分がろ紙を通過し、析出物として回収できなかったため、以後の実験を中止した。
製造例2の調製液100gにメタノール300gと1,2-エポキシ-4-ビニルシクロヘキサン25gを加えた。この際、1,2-エポキシ-4-ビニルシクロヘキサンが調製液に完全に溶解し、均一な混合液になったことを確認した。この混合液を60℃で4時間加熱攪拌した後、室温で静置すると、混合液に濁りが生じていた。次に、混合液中の濁りのろ取を試みたが、全ての成分がろ紙を通過し、析出物として回収できなかったため、以後の実験を中止した。
製造例2の調製液100gにメタノール300gとブチレンオキシド25gを加えた。この際、ブチレンオキシドが調製液に完全に溶解し、均一な混合液になったことを確認した。この混合液を60℃で4時間加熱攪拌した後、室温で静置すると、混合液に濁りが生じていた。次に、混合液中の濁りのろ取を試みたが、全ての成分がろ紙を通過し、析出物として回収できなかったため、以後の実験を中止した。
製造例3のPEDOT-PSS水分散液100gにエポライトM-1230の25gを加えた。この際、エポライトM-1230はPEDOT-PSS水分散液に溶解せず、不均一液相が形成されたことを確認した。不均一液相を60℃で4時間加熱攪拌した後、室温で静置すると、不均一液相の水相中に析出物は見当たらなかった。次に、水相をろ紙に通したところ、すべての成分がろ紙を通過したため、以後の実験を中止した。
実施例1で得た修飾型導電性複合体分散液50gに、アートレジンUN-904M(根上工業社製、ウレタンアクリレート、固形分80%、メチルエチルケトン溶液)10gとペンタエリスリトールトリアクリレート30gとヒドロキシエチルアクリルアミド2.5gとジアセトンアルコール10gとイルガキュア184(BASF社製、光重合開始剤)1.6gを加えて、塗料を得た。次に、#8のバーコーターを用いてPETフィルム上に前記塗料を塗布し、100℃で1分乾燥し、400mJの紫外線を照射して、導電性フィルムを得た。
実施例5で得た修飾型導電性複合体分散液2.7gに、KS-3703T(信越化学工業社製、付加硬化型シリコーン、固形分30%、トルエン溶液)1.5gとトルエン25.5gとメチルエチルケトン60gとCAT-PL-50T(信越化学工業社製、白金触媒)0.3gを加えて、塗料を得た。次に、#8のバーコーターを用いてPETフィルム上に前記塗料を塗布し、150℃で1分乾燥し、導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムの表面抵抗値と剥離力を測定した結果を表1に示す。
[表面抵抗値]
各例の導電性フィルムの表面抵抗値は、抵抗率計(三菱ケミカルアナリテック社製ハイレスタ)を用い、印加電圧を10Vとして測定した。その測定結果を表1に記載する。なお、表中の「Ω/□」はオームパースクエアの意味であり、「1.0E+05」は「1.0×105」を表し、他も同様である。表面抵抗値(単位:Ω/□)が小さい程、導電性が高いことを示す。
導電層にシリコーンを含む実施例7の導電性フィルムについて、下記の方法により剥離力を測定した。
導電性フィルムの導電層の表面に幅25mmポリエステル粘着テープ(日東電工社製、No.31B)を貼り付け、その粘着テープの上から1976Paの荷重をかけて25℃で20時間加圧処理した。次に、JIS Z0237に従い、引張試験機を用いて、導電層に貼った上記粘着テープを180°の角度で剥離(剥離速度0.3m/分)して、剥離力(単位:N)を測定した。剥離力が小さい程、離型性が高いことを意味する。
一方、比較例1~4では、調製液の3倍量のアルコール溶剤とともにエポキシ化合物を添加しているので、不均一液相は形成されず、均一な混合液となった。この混合液には、π共役系導電性高分子の酸化重合を行った反応液に由来する鉄イオンと過硫酸アンモニウムが含まれているので、エポキシ化合物のエポキシ基が速やかに分解され、目的の修飾型導電性複合体は得られず、濁りを生じたと考えられる。
また、比較例5では、炭素数12以上のエポキシ化合物とともにアルコール溶剤を添加しなかったので、実施例1~4と同様に不均一液相を形成した。しかし、遷移金属イオン及び過硫酸アンモニウムの何れも水相に含まれていないので、不均一液相の界面において反応が進行しなかった。
Claims (12)
- π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、遷移金属イオン及び酸化剤のうち少なくとも前記酸化剤である過硫酸塩と、水系分散媒とを含む調製液に、エポキシ化合物を添加し、前記水系分散媒に対して前記エポキシ化合物の少なくとも一部が溶解しない不均一液相を得て、
前記不均一液相において、前記導電性複合体と前記エポキシ化合物とを反応させ、前記水系分散媒中に析出した修飾型導電性複合体を分取する工程を含み、
前記調製液の総質量に対する前記酸化剤の含有量が、0.01質量%以上10質量%以下である、修飾型導電性複合体の製造方法。 - 前記水系分散媒の総質量に対する水の含有量が60質量%以上100質量%以下である、請求項1に記載の修飾型導電性複合体の製造方法。
- 前記エポキシ化合物の炭素数が8以上である、請求項1又は2に記載の修飾型導電性複合体の製造方法。
- 前記修飾型導電性複合体を分取する方法が、濾過又はデカンテーションである、請求項1~3の何れか一項に記載の修飾型導電性複合体の製造方法。
- 前記π共役系導電性高分子がポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)である、請求項1~4の何れか一項に記載の修飾型導電性複合体の製造方法。
- 前記ポリアニオンがポリスチレンスルホン酸である、請求項1~5の何れか一項に記載の修飾型導電性複合体の製造方法。
- 請求項1~6の何れか一項に記載の製造方法によって修飾型導電性複合体を得て、
前記修飾型導電性複合体と有機溶剤とを混合することを含む、修飾型導電性複合体分散液の製造方法。 - さらにバインダ成分を混合することを含む、請求項7に記載の修飾型導電性複合体分散液の製造方法。
- 前記バインダ成分が、硬化後にアクリル樹脂を形成する化合物を含む、請求項8に記載の修飾型導電性複合体分散液の製造方法。
- 前記バインダ成分が、硬化型シリコーンを含む、請求項8に記載の修飾型導電性複合体分散液の製造方法。
- 前記硬化型シリコーンが、付加硬化型シリコーンである、請求項10に記載の修飾型導電性複合体分散液の製造方法。
- フィルム基材の少なくとも一方の面に、請求項7~11の何れか一項に記載の製造方法で得た修飾型導電性複合体分散液を塗工し、形成された塗膜を乾燥することを含む、導電性フィルムの製造方法。
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