JPH06196022A - 高誘電体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】本発明は従来使用されていたものよりも低吸湿
の高誘電体を提供する。 【構成】この高誘電体は、少糖類、多糖類、ポリビニル
アルコールおよびこれらの誘導体から選ばれる化合物
を、シアノエチル基および炭素数10〜20の飽和脂肪酸エ
ステル基により置換したものであって、シアノエチル基
の置換率が60％以上、炭素数10〜20の飽和脂肪酸エステ
ル基の置換率が５〜40％のものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は分散型ＥＬ発光素子やコ
ンデンサーなどの電気・電子部品として有用な高誘電体
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より有機物の中では比較的高い誘電
率を有する化合物として、サッカロース、デンプン、セ
ルロース、プルラン、ポリビニルアルコール等にアクリ
ロニトリルを付加反応させることによって製造される各
種シアノエチル化物が知られており、分散型ＥＬ発光素
子やコンデンサなどに利用されている。これらのシアノ
エチル化物は、通常、原料である少糖類、多糖類、ポリ
ビニルアルコールの有する水酸基の80〜97％程度がシア
ノエチル基に置換され、３〜20％程度の水酸基が残存す
る状態となっていて、この水酸基および極性基であるシ
アノエチル基により25℃、75％ＲＨにおいて４％程度の
吸湿性を有する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このため、電気・電子
部品材料として使用した場合に種々の問題が生じた。例
えば、分散型ＥＬ発光素子の場合には上記シアノエチル
化物を蛍光体およびチタン酸バリウム等の無機粉体を分
散させるバインダーとして用いるが、吸湿性が高いため
に蛍光体層内部に水分が吸湿され、その水分により蛍光
体が経時的に劣化し輝度が低下し、その結果として分散
型発光素子の寿命を短縮させていた。また、コンデンサ
ー等の電気部品に適用した場合には、吸湿により静電容
量、抵抗値または耐電圧が変化したりする等の問題があ
った。したがって、本発明の目的は従来使用されていた
ものよりも低吸湿の高誘電体を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
の達成のため鋭意研究の結果、少糖類、多糖類、ポリビ
ニルアルコールおよびこれらの誘導体から選ばれる化合
物を、シアノエチル基および炭素数10〜20の飽和脂肪酸
エステル基により置換したものであって、シアノエチル
基の置換率が60％以上、炭素数10〜20の飽和脂肪酸エス
テル基の置換率が５〜40％のものが、従来使用されてい
たものよりも低吸湿の高誘電体であることを見出し、本
発明を完成した。

【０００５】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
高誘電体は、原料である少糖類、多糖類、ポリビニルア
ルコールおよびこれらの誘導体から選ばれる化合物を、
シアノエチル基および炭素数10〜20の飽和脂肪酸エステ
ル基により置換したものであって、シアノエチル基の置
換率が60％以上、炭素数10〜20の飽和脂肪酸エステル基
の置換率が５〜40％のものであることが必要とされる。
ここで、シアノエチル基の置換率が60％未満のもの、飽
和脂肪酸エステル基の置換率が40％を超えるもの、ある
いは飽和脂肪酸エステル基の炭素数が20を超えるもので
は誘電率が著しく低下し、飽和脂肪酸エステル基の置換
率が５％未満であるか、炭素数が10未満のものでは吸湿
性の低下が十分でなく、いずれの場合も本発明の目的が
達成されない。このように本発明の高誘電体が従来のシ
アノエチル化物に対し吸湿性が低下し、かつ比較的高誘
電を維持できるのは、その構造中に電子吸引基であるシ
アノエチル基と疎水基である炭素数10〜20の飽和脂肪酸
エステル基を併せ持つことに起因する。すなわち、シア
ノエチル基により高い誘電率が得られ、かつ炭素数10〜
20の飽和脂肪酸エステル基の疎水性により分子内部への
水の侵入を阻んでいるためと考えられる。なお、炭素数
10〜20の飽和脂肪酸エステル基としては、デカノイル、
ラウロイル、ミリストイル、パルミトイル、ステアロイ
ル等の直鎖状アルキル基、イソミリストイル、イソパル
ミトイル、イソステアロイル等の分岐状アルキル基が例
示される。

【０００６】本発明の高誘電体を得るには、まず原料で
ある少糖類、多糖類、ポリビニルアルコールまたはこれ
らの誘導体を、アルカリ触媒の存在下アクリロニトリル
と反応させることにより、所望のシアノエチル基置換度
を有するシアノエチル化物を調製する。出発原料として
の少糖類、多糖類、ポリビニルアルコールまたはこれら
の誘導体としては、サッカロース、ソルビトール、キシ
リトールなどの少糖類、セルロース、プルラン、デンプ
ンなどの多糖類、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロ
キシプロピルセルロースなどのヒドロキシアルキルセル
ロース、ヒドロキシプロピルデンプンなどのヒドロキシ
アルキルデンプン、セルロース、プルランまたはデンプ
ンとグリシドールとの反応によって得られる、ジヒドロ
キシプロピルセルロース、ジヒドロキシプロピルプルラ
ン、ジヒドロキシプロピルデンプンなどのジヒドロキシ
アルキル多糖類およびポリビニルアルコールなどが例示
される。なお、上記セルロースには再生セルロース、粉
末セルロース、微結晶セルロースなどが、また上記デン
プンまたはその誘導体には、じゃがいもデンプン、米デ
ンプン、とうもろこしデンプン、デキストリン、アミロ
ース、アミロペクチンなどが包含される。アルカリ触媒
には水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水酸化物、
ナトリウムエチラート等のアルコラート、炭酸ナトリウ
ム、水酸化アンモニウム塩等の塩類、および金属ナトリ
ウムなどが例示される。

【０００７】次のエステル化は、得られたシアノエチル
化物を溶媒に分散あるいは溶解した後、塩酸補足剤の存
在下に、炭素数10〜20の飽和脂肪酸基を有するエステル
化剤、例えば、塩化ステアロイル、塩化パルミトイル、
塩化ラウロイル等の脂肪酸クロライドを添加し反応させ
ることによって行われる。この反応に用いられる溶媒に
はアセトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキ
シド、メチルエチルケトン、ジメチルアセトアミド、ピ
リジンなどが例示される。塩酸補足剤としてはピリジ
ン、トリエチルアミン等の塩基性有機溶媒が用いられ
る。このエステル化反応は 100℃以下の温度で行うのが
好ましい。エステル化剤の添加量は目的とする置換度に
よって異なるが、原料が有する水酸基に対してエステル
化剤の含む炭素数10〜20の飽和脂肪酸基モル数が 1.0モ
ル以上、とくには 1.5モル以上が好ましい。これが原料
水酸基に対して 1.0モル未満のときは変性度を十分に大
きくすることができない。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の具体的態様を実施例および比
較例により説明するが、本発明はこの実施例に限定され
るものではない。 実施例１.無水グルコース単位当たり 2.6モルのシアノ
エチル基（置換率87％）を含有するシアノエチルプルラ
ン：シアノレジンCR-S（信越化学工業社製、商品名）40
ｇをアセトン 200ｇに溶解した後、ピリジン50ｇを加え
て70℃で撹拌下に塩化ラウロイル33.1ｇを約20分かけて
滴下し４時間反応を行った。放冷後、10ｇのメタノール
を加えて反応を停止し、ついで反応液を撹拌しながらメ
タノール中に投入して沈殿物を得た。得られた沈殿物を
ヘキサンにて洗浄し、真空下80℃で12時間乾燥し、淡黄
色の45.4ｇの精製生成物を得た。これを元素分析したと
ころ窒素含量は10.17 ％であり、無水グルコース単位当
たり0.32モル（置換率11％）のシアノエチルプルランラ
ウレートであった。次に、これをジメチルホルムアミド
に溶解し、アルミニウムシート上にキャスティングし、
100℃で２時間、ついで 120℃で２時間乾燥し、厚さ約
50μm のフィルムを作成した。このフィルムの表面にア
ルミニウムを蒸着して測定試料を作り、ＬＦインピーダ
ンスアナライザ4192型（横河ＨＰ社製、商品名）を用い
て20℃の雰囲気下で静電容量を測定した。この値より比
誘電率を算出したところ16であった。また、25℃、相対
湿度75％ＲＨの雰囲気下に上記精製生成物を放置して平
衡吸湿量を測定したところ 1.8％であった。

【０００９】実施例２．実施例１におけるシアノエチル
プルラン40ｇに代えて、無水グルコース単位当たり 2.3
モルのシアノエチル基（置換率：77％）と1.45モルのヒ
ドロキシエチル基を含有するシアノエチルヒドロキシエ
チルセルロース：シアノレジンCR-E（信越化学工業社
製、商品名）30ｇを用い、塩化ラウロイル33.1ｇに代え
て塩化ステアロイル49.7ｇとしたほかは同様にして、反
応を行い後処理を行ったところ、淡黄色の精製生成物3
6.2ｇを得た。これを元素分析したところ窒素含量は6.1
9％であり、無水グルコース単位当たり0.65モル（置換
率：22％）のシアノエチルヒドロキシエチルセルロース
ステアレートであった。また、この化合物の比誘電率と
平衡吸湿量を実施例１と同様の方法で求めたところ、そ
れぞれ16と 1.4％であった。

【００１０】実施例３．実施例１におけるシアノエチル
プルラン40ｇに代えて、ポリビニルアルコールの水酸基
の77％がシアノエチル基と置換されているシアノエチル
ポリビニルアルコール：：シアノレジンCR-V（信越化学
工業社製、商品名）30ｇを用い、塩化ラウロイル33.1ｇ
に代えて塩化パルミトイル56ｇとしたほかは同様にし
て、反応を行い後処理を行ったところ、淡黄色の精製生
成物39.8ｇを得た。これを元素分析したところ窒素含量
は8.76％であり、ポリビニルアルコールの水酸基の16％
（置換率：16％）のシアノエチルポリビニルアルコール
パルミテートであった。このものの比誘電率と平衡吸湿
量を実施例１と同様の方法で求めたところ、それぞれ15
と 1.9％であった。

【００１１】実施例４．二酢酸セルロースL-20（ダイセ
ル化学工業社製、商品名）を鹸化して得た再生セルロー
ス 120ｇをアセトン1200ｇに分散し、10％水酸化ナトリ
ウム水溶液 270ｇを加えて室温で30分撹拌後、グリシド
ール87.7ｇを滴下し、50℃で４時間反応した。ついで20
％酢酸水溶液 215ｇを加えて反応を停止した。生成物を
ろ取し、水／アセトン／メタノールの１：２：２の混合
液1000ｇで２回洗浄後、アセトンで洗浄し、ろ取した。
得られた生成物を 900ｇの水に溶解し、25％水酸化ナト
リウム水溶液 200ｇを添加して25℃で30分撹拌した。つ
いでアクリロニトリル 790ｇ、アセトン 660ｇを投入
し、15℃で３時間保った後、30℃に昇温して６時間反応
させた。20％酢酸水溶液 240ｇを加えて反応を停止し、
反応液を大量の水中に投入して生成物を晶出し、80℃で
８時間乾燥して 175ｇの生成物を得た。この生成物は無
水グルコース単位当たり 2.7モルのシアノエチル基（置
換率79％）と0.45モルのジヒドロキシプロピル基を含有
するシアノエチルジヒドロキシプロピルセルロースであ
った。このシアノエチルジヒドロキシプロピルセルロー
ス30ｇを用いたほかは実施例１と同様に反応を行い後処
理を行ったところ、乳白色の精製生成物38.9ｇを得た。
これを元素分析したところ、窒素含量が8.35％で、無水
グルコース単位当たり0.41モル（置換率12％）のシアノ
エチルジヒドロキシプロピルセルロースステアレートで
あった。この化合物の比誘電率と平衡吸湿量とを実施例
１と同様の方法で求めたところ、それぞれ20と 2.2％で
あった。

【００１２】比較例１．実施例１で用いたのと同じシア
ノエチルプルランについて、その比誘電率と平衡吸湿量
を実施例１と同様の方法で求めたところ、それぞれ18と
4.5％であった。

【００１３】比較例２．実施例２で用いたのと同じシア
ノエチルヒドロキシエチルセルロースについて、その比
誘電率と平衡吸湿量を実施例１と同様の方法で求めたと
ころ、それぞれ18と 4.2％であった。

【００１４】比較例３．実施例３で用いたのと同じシア
ノエチルポリビニルアルコールについて、その比誘電率
と平衡吸湿量を実施例１と同様の方法で求めたところ、
それぞれ16と 4.1％であった。

【００１５】比較例４．実施例４で用いたのと同じシア
ノエチルジヒドロキシプロピルセルロースの比誘電率と
平衡吸湿量を実施例１と同様の方法で求めたところ、そ
れぞれ22と 4.9％であった。

【００１６】

【発明の効果】本発明による高誘電体は、従来のシアノ
エチル下物と比べて吸湿性が低下し比較的高い誘電率を
維持するので、これを電気・電子部品に使用した場合
に、より高い信頼性が得られることになり、工業的に広
く応用できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少糖類、多糖類、ポリビニルアルコールお
   よびこれらの誘導体から選ばれる化合物を、シアノエチ
   ル基および炭素数10〜20の飽和脂肪酸エステル基により
   置換したものであって、シアノエチル基の置換率が60％
   以上、炭素数10〜20の飽和脂肪酸エステル基の置換率が
   ５〜40％であることを特徴とする高誘電体。