JPH0360429A

JPH0360429A - 酸化亜鉛系導電性粉末

Info

Publication number: JPH0360429A
Application number: JP19611489A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Yamamoto; 信之山本; Masahiro Nemoto; 根本　正弘; Fumitomo Noritake; 乗竹　史智; Junko Tomita; 純子富田
Original assignee: Lion Corp
Current assignee: Lion Corp
Priority date: 1989-07-28
Filing date: 1989-07-28
Publication date: 1991-03-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は各種樹脂や塗料に対して導電性や帯電防止性を
付与できる導電性フィラーに関するものである。

〔従来の技術〕

樹脂や塗料用の導電性フィラーとして基体に任意に着色
しうる白色の導電性フィラーが求められている。このよ
うな要望を満すために種々の検討が行われており、酸化
亜鉛は本来的に白色の半導体であるため、ＡＡ、Ｇａ、
Ｇｅ等のドーピング剤を添加した導電性酸化亜鉛が提案
されている。具体的には、ドーピング剤として、Ａｌ１
、Ｇａ、　Ｉｎを用いるもの（ＵＳＰ３５３８０２２）
　、Ｇｅ、Ｓｎを用いるもの（ＵＳＰ３５３８０２３）
　、Ａｌｌを用いるものく特開昭５４−１６１５９８号
〉やＡ１１Ｔｉ、　Ｓｎを用いるものく特開昭５８−１
６１９２３号〉が提案されている。このようにｌｎ○に
ｌ。

Ｇａ、　Ｓｎ、　Ｇｅ、　Ｉｎ等を添加し、Ｚｎ○の体
積固有抵抗を下げる方法は知られているが、これらの方
法で得られたものはいずれも球状又は不定形粉末である
ため、樹脂に導電性を付与するのに多量に添加する必要
がある。

一方、針状ないし板状のＺｎ○の合成方法は知られてい
るが、これらはいずれも１等のドーピング剤を含まず、
導電性付与とは別の目的に使用されている。

このような板状のＺｎＯを製造する方法としては、特開
昭５３−８３９９６号に記載の方法があげられ、針状の
ＺｎＯを製造する方法としては、液相法（特開昭５７−
２０５３２０号など）や気相法（特開昭５０−６．５９
７号、特開昭５６−１２０５１８号など）があげられる
。

〔発明が解決しようとする課題〕

各種樹脂や塗料などに低添加量で有効な導電性を付与で
きる針状又は板状の導電性粉末を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は特定のアスペクト比を有する針状又は板の長径
／厚さの比が特定の範囲にある板状の酸化亜鉛に特定の
金属をドーピングすると上記課題を有効に達成できると
の知見に基づいてなされたのである。

すなわち、本発明は、酸化亜鉛系導電性粉末であって、
３価及び／又は４価の金属原子をＺｎ原子１モル当り０
．０００１〜０，１モル含有し、粉体の体積固有抵抗値
が１０’　ΩｃｌｌＩｌ以下であり、かつ粉体の形状が
アスペクト比３〜４００の針状または板の長径／厚さの
比が１０〜１０００の板状であることを特徴とする酸化
亜鉛系導電性粉末を提供する。

本発明では最終的に得られる酸化亜鉛系導電性粉末の形
状が重要である。

本発明で針状には、棒状、繊維状、ウィスカ、テトラポ
ット状も含まれる。本発明で用いる針状晶のアスペクト
比は、３〜４００、好ましくは６〜１００である。つま
り、アスペクト比が小さすぎると形状効果がでにくく、
大きすぎると折れやすく、樹脂、塗膜物性に悪影響を与
えるからである。針状晶の長軸は、２〜２００μが好ま
しく、より好ましくは、３〜５０μであり、短軸は０．
０５〜１０μが好ましく、より好ましくは０，１〜５μ
である。

テトラポット状は針状粒子が四面体の中心から四面体の
頂点方向に結晶成長したものである。大きさはテトラポ
ットを構成する・一つの軸が、上記針状粒子のアスペク
ト比及び長さを有していることが好ましい。

本発明で板状には、偏平状、平板状も含まれる。

板の形状は特に限定されないが、板の長径／厚さの比は
、１０〜１０００、好ましくは１５〜２００である。板
状晶の板の長径（最も長いところ）は、ｌ〜２００μが
好ましく、より好ましくは２〜１００μであり、厚さは
０．０１〜１０μが好ましく、より好ましくは０．１〜
５μである。

本発明の粉末としては、少ない添加量で樹脂又は塗膜に
導電性を有効に付与するために、さらに比表面積（ＢＥ
Ｔ法）がｌ　Ｉｎ”７２以上、吸油量（ＪＩＳ　　Ｋ５
１０１）がｌＯ蔵／１００ｇ以上のものが好ましく、こ
れらの値が大きいほど好ましい。

本発明では、導電性粉末の体積固有抵抗が１０５０ＣＩ
［ｌ以下、好ましくは１０’　０ｃｍ以下、より好まし
くはｌＯ４〜ｌの範囲とすることが重要である。

つまり体積固有抵抗が上記値を越えると樹脂や塗膜に十
分な導電性を付与できないからである。このような体積
固有抵抗は、例えば、試料１ｇを内径１０ｍｍの樹脂の
円筒に入れ、１００ｋｇ／ｃ［Ｉｆの加圧を行い、テス
ターで抵抗を測定し、下記の式により求めることができ
る。

体積固有抵抗（０ｃｍ）− 試料の厚さ（ｃｍ）上記体積固有抵抗を得るために、酸化亜鉛に３価及び／
又は４価の金属、例えばＡＣＧａ、　Ｇｅ、。

Ｓｎ、　Ｉｎなどの少なくとも１種を、Ｚｎ原子エモル
あたり０．０００１〜０．１モル、好ましくは０．００
１〜０．０５モル含有させる。これら金属のドーピング
量が少なすぎると体積固有抵抗が高く、多すぎても体積
固有抵抗の低下が望めない。

本発明の導電性粉末は、例えば針状又は板状の酸化亜鉛
又は酸化亜鉛前駆体にドーピング物質であるＡｌ、　Ｇ
ｅ５Ｇａ、　Ｓｎ、　Ｉｎなどの３価又は４価の金属の
酸化物又は塩類を混合し、非酸化性雰囲気で焼成するこ
とにより製造できる。また、針状又は板状酸化亜鉛の製
造時に、ドーピング物質を同時に共存させ、ドーピング
物質を含有した針状又は板状酸化亜鉛を製造することも
可能である。

酸化亜鉛前駆体として具体的には、水酸化亜鉛、炭酸亜
鉛、塩基性塩化亜鉛、塩基性硝酸亜鉛、塩基性硫酸亜鉛
、塩基性炭酸亜鉛、塩化亜鉛、硝酸亜鉛、硫酸亜鉛など
の鉱酸塩及び酢酸亜鉛、シーウ酸亜鉛、ギ酸亜鉛などの
有機酸塩などがあげられる。

ドーピングする金属は塩酸塩、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩
、酢酸塩、ギ酸塩、シュウ酸塩等の金属塩、及び酸化物
や金属そのものがあげられる。

酸化亜鉛又は酸化亜鉛前駆体とドーピング材の混合方法
は、乾式で混合してもよく、湿式でドーピング材を分散
又は溶解させて混合してもよい。

ドーピング材を有効にドープするために特開昭５８−１
６１９２３号に示したような侵蝕剤を用いてもよい。こ
の場合、針状、板状の粉末形状が反応中に崩れないよう
に処理温度を７０℃以下、処理時間を１時間以内とする
のがよい。

焼成は、非酸化性ガス中（Ｎ２ガス、アルゴンガス、Ｃ
○又はＮ２を含むＮ２又はアルゴンガス〉で５００〜１
３００℃、好ましくは７００〜９００℃の温度で行うの
がよい。また、特開昭５４−１６１５９８号に開示され
ているように固体炭素の存在下で加熱してもよい。

上記方法により製造した酸化亜鉛系導電性粉末の結晶形
はアモルファス若しくは六方晶系である。

上記導電性粉末を得るために用いる原料の針状や板状の
酸化亜鉛粉末は、例えば次の方法により。

製造される。針状のものは、液相法によっても気相法に
よっても製造可能であり、気相法によるとテトラポット
状になりやすい。

液相法としては、特開昭５７−２０５３２０号に示した
ような均一沈殿法があげられ、気相法としては、特開昭
５６−１２０５１８号に示したような亜鉛蒸気を酸化し
て急冷する方法があげられる。

一方、板状のものは、特開昭５３−８３９９６号に示し
たような板状水酸化亜鉛を加熱して得る方法により製造
される。

〔発明の効果〕

本発明によれば粉末形状が針状又は板状であるため樹脂
や塗膜中で有効なネットワークを形威しやすく、少量の
添加ですぐれた導電性を付与できる酸化亜鉛系導電性粉
末が提供される。また本発明の粉末は白色なので他の着
色材とともに樹脂に添加して任意の色に着色できる。

従って、本発明の導電性粉末は各種樹脂や塗料に導電性
や帯電防止性を付与できるフィラーとして幅広く使用で
きる。また、静電記録、通電記録、放電記録によるファ
クシミリ用記録紙やその他情報記録用紙、産業用記録用
紙を製造する際のコーティング剤としても使用できる。

次に実施例により本発明を説明する。

〔実施例〕

実施例１水１０１に塩化亜鉛０．２モル、塩酸０．１モノペヘキ
サメチレンテトラミン０．４モルを溶解し、９５℃まで
加熱して２時間反応させた。得られた白色沈殿をろ過乾
燥したところ、平均長袖ｌＯμ、平均短軸０．５μ、ア
スペクト比２０の針状ＺｎＯ粉末が得られた。

この針状Ｚｎ○粉末１０ｇを水２０ＣＣに分散させ、こ
れに５．７ｗｔ％の炭酸アンモニウム水溶液５３ｇと４
．９ｗｔ％の硫酸アルミニウム水溶液５．５ｇを加え、
６０℃で３０分間撹拌後、ろ過し、乾燥した。

この乾燥粉末をＣ○を含むＮガス中で、８００℃で１時
間焼成した。焼成後も針状を保持し、若干淡い灰色をお
びた白色粉末が得られた。粉末０体積固体抵抗は８５０
ｃｍであり、アスペクト比は２０であった。

Ａｆの含有量を螢光Ｘ線で調べたところＺｎ原子１モル
当り０．０１２モル含まれていた。

実施例２水１２に硫酸亜鉛１６１ｇと尿素１８０ｇを溶解させ、
この溶液を１００℃に加熱した水１ｊ２中に滴下した。

滴下終了後白色沈殿をろ過乾燥したところ、平均長径３
０μ、厚さ１μ、長径／厚さ−３０の板状塩基性硫酸亜
鉛の粉末が得られた。

この板状塩基性硫酸亜鉛１１．９　ｇに少量の水で溶解
した硝酸アルミニウム０．４３　ｇを加えて乾燥後、Ｃ
Ｏを含むＮ２ガス中９００℃で１時間焼成した。焼成後
は酸化亜鉛粒子となったが、板状を保持しく長径／厚さ
＝３５）若干黄色味をおびた白色粉末であった。

粉末の体積固有抵抗は８３０ΩｃＩｎであった。

Ａｌの含有量を螢光Ｘ線で調べたところＺｎ原子１モル
当り０．０２モル含まれていた。

実施例３テトラポットを構成する一軸の長軸の長さが２０μ、短
軸の長さが２μ、アスペクト比ｌＯのテトラポット状酸
化亜鉛（検子産業機器製）１００ｇに酸化ゲルマニウム
１．３ｇを水分散させながら混合し、乾燥後、ＣＯを含
むＮ２ガス中８００℃で１時間焼成した。

焼成後、一部テトラポット状が崩れ、針状となっている
ものの、はぼもとの形を保持していた（アスペクト比１
０）。色は白色粉末であった。

粉末の体積固有抵は２５０Ωｃｍであった。

Ｇｅの含有量を螢光Ｘ線で調べたところ重原子１モル当
り０．００９モル含まれていた。

実施例４実施例３の酸化ゲルマニウムの代わりに酸化ガリウム、
酸化インジウム、酸化第２スズを所定量添加し、導電性
酸化亜鉛を合成した。粉末の体積固有抵抗と粉体の色を
表−１に示す。

表−１実施例５高密度ポリエチレン樹脂（出光石油化学製ｒＵＦ−６４
０Ｊ）１００重量部と実施例１〜３で合成した針状又は
板状の導電性酸化亜鉛を表−２に示す重量比でバンバ＋
、＋−ミキサーにて混合混練し、プレス成形して樹脂板
を作成した。この成形品の体積固有抵抗（０ｃｍ）をＳ
Ｒｌ５−２３０１の方法で測定し表中に示した。

実施例６アクリル樹脂塗料（大日本インキ製ｒＡ−１３６−５５
Ｊ）１００重量部と実施例１〜３で合成した針状又は板
状の導電性酸化亜鉛をトルエンに分散させ表−３に示す
重量比で三本ロールで混練したのち、１００μのドクタ
ーブレードでＰＥＴフィルム上に塗膜をひき１夜間乾燥
した後、表面固有抵抗（Ω）をＡＳＴＭ　　○−２５７
の方法にて測定した。結果を表−３に示す。

Claims

【特許請求の範囲】

　酸化亜鉛系導電性粉末であって、３価及び／又は４価
の金属原子をＺｎ原子１モル当り０．０００１〜０．１
モル含有し、粉体の体積固有抵抗値が１０＾５Ωｃｍ以
下であり、かつ粉体の形状がアスペクト比３〜４００の
針状または板の長径／厚さの比が１０〜１０００の板状
であることを特徴とする酸化亜鉛系導電性粉末。