JPS6099166A - 導電性組成物 - Google Patents

導電性組成物

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JPS6099166A
JPS6099166A JP58206805A JP20680583A JPS6099166A JP S6099166 A JPS6099166 A JP S6099166A JP 58206805 A JP58206805 A JP 58206805A JP 20680583 A JP20680583 A JP 20680583A JP S6099166 A JPS6099166 A JP S6099166A
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polymer
phthalocyanine
metal
metal phthalocyanine
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謙二 英
Mitsutoshi Kitamura
北村 満利
Nobumasa Hojo
北條 舒正
Hirokazu Hirahara
平原 洋和
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    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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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】 ■ 発明の背3i 技術分野 本発明は、特に、新規な金属フタロシアニンジカルボン
酸ないしそのアルキルエステルを含む導電性組成物に関
する。
先行技術とその問題点 金属フタロシアニンは、大きなπ′rF子共役系の中に
金属イオンがイを在するため、゛屯導、光電・す、エネ
ルギー変換、電極、触媒等の材料として注目され、種々
研究が行われている。
この金1ヱフタロシアニンを高分子とブレ7ドすれば,
フィルム等の成型が容易となり、高j■の機能をもつ高
分子−材ネ“1が広範に設シ1できるとちえられる。
しかし、金属フタロシアニンは、通常の高分子−ポリマ
ー(例えばポリアクリル酸エステル類″V)に対する相
溶性が低く、また、トルエン等の溶剤に対しても溶解度
が低く、ポリマー中に均−・に分散することがきわめて
困難であり、この結果、電導度が低いという欠点をもつ
ところで、本発明者らは、先に、溶解性や相溶性を高め
る目的で、フタロシアニン環中のベンセン環に−COO
H基を導入した、金属フタロシアニンテトラカルボン酩
を合成している(H,5hirai et、al、、 
Makromol、 Chew、 +802073 (
1979)など〕。
しかし、金属フタロシアニンテトラカルボン酸も、溶解
性、相溶性の点′で未だ不十分である。
なお、この金属フタロシアニンテトラカルボン酸を、ア
ルコールを用いてアルキルエステル化すれば溶解性が向
上することが予測されるが、この金属フタロシアニンテ
トラカルボン酸テトラアルキルエステルは、ベンゼン環
に結合するアルキル部によってt体障害が生じ、平面フ
タロシアニン環同志の近づきが阻害されるため、良好な
導電性が発現しないという欠点がある。
II 発明の目的 本発明は、このような実状に鑑みなされたものであって
、その1:たる目的は、電導度か高このような目的は、
ド記の本発明によって達成される。
すなわち本発明は、 フタロシアニン環中に縮合している4つのベンゼン項乃
うちの2つのベンセン環に、それぞれ、カルボキシ基1
(またはアルキルオキシ力ルボニルノ、(が結合してい
る金属フタロシアニンまI−はそのアルキルエステルと
、高分子ポリマーとを含むことを特徴とする導電性組成
物である。
■ 発明の具体的構成 以下、本発明の具体的構成について詳細に説明する。
未発明における金属フタロシアニン化合物は、フタロシ
アニン環中に縮合している4つのベンセン環のうちの2
つのベンゼン環に、それぞれカルボキシ基またはアルキ
ルオキシカルボニルノ1(か結合しているものである。
この場合、カルボキシ基またはアルキルオキシカルボニ
ル基が結合する2つのヘンセン環は、フタロシアニン環
中にて、Il、いに相隣るものであってもよく、あるい
は1つのベンゼン環を間に介在させ隣りあうものであっ
てもよく、通常、これら2種の異性体の混合物としてえ
られる。
また、アルキル部^またはアルキルオキシカルボニル基
か結合するベンセン環の位置は、通常3−位または4−
位であり、3−位と3′ −位、3−位と4′−位、4
−位と3′−位、4−位と4′−位、3−位と3″−位
、3−位と4″−位、4−位と3″−位および 4−位
と4″−位のいずれかである。 そして、通常はこれら
異性体の程合物としてえられる。
また、ベンゼン環のこれらの位置に結合する基は、カル
ボキシ基またはアルキルオキシカルボニルJ&であるが
、通常の製造条件では、ともにカルボキシ基、(である
か、ともにアルキルオキシカルボニル基てあり、金属フ
タロシアニンジカルボン酸か、そのジアルキルエステル
を構成する。
なお、アルキルオキシカルボニル ル部は、他の置換基によって置換されていてもよいが、
通畠、非置換のものであり、その炭素原r数は1〜30
程度とされる。
さらに、中心金属原子には、特に制限はなく.Fe,C
u,Co,Niなどの他、■。
Pb,Si,Ge,Sn,AJI,Ru,Ti。
Z n 、 M g 、 M n 、 V O等が+i
l能である。
この場合、フタロシアニン環の上ドには,さらに工ない
し2の他の配位r・が配位してもよい。
ただ、これらの”うちでは、Fe,Ni,C。
またはCuが好適である。
このような金属フタロシアニン化合物は、以下のように
して合成される。
まず、金属フタロシアニンジカルボン酸アルキルエステ
ルの合成は以下の方法に従う。
すなわち、無水トリメリット ル酸と、金属塩化物と、尿素とを混合し、ニトロベンゼ
ン中で、モリブデン酸アンモニウムを触媒として反応さ
せる。
この場合、無水トリメリント酸と無水フタル酸とは、好
ましくは等モル用いられる。
次いで、この生成物を、例えばメタノールにてソンクス
レイ抽出して精製し、 Mt Pc (CON)12’)x 、(ここに、ML
は金属原子、Pcはフタロシアニン環、Xは4以下の整
数である)をうる。
得られたML Pc (CONH2 )xを、KOHに
て、例えば100℃程度で加水分解を行い、沈設物を濾
別し、水洗し、さらに水酸化カリウムにて精製すれば。
ML Pc (COOH)xが畳られる。
次に、これを、SOC見2を用いて還流し、エバポレー
ションおよび洗浄を行い、乾燥してMt Pc (CO
O文)Xをえる。
この後、アルキルエステルのアルキルに対応するアルコ
ールと、例えば100℃にてlO時間程度反応させ、生
成物を癌過し、洗浄、乾燥を行い、MtPc(COOR
)x (ここに、Rはアルキル基である)かえられる。
そして、こ(7)Mt P c (COOR)xを、例
えばベンセンに溶解し、シリカゲルカラム等にて、ベン
ゼン/エタノールなどを展開溶媒としてjJり開し、最
初におちてくる液体を、エバポレーションおよび乾燥す
れば、 Mt Pc (COOR)2がえられる。
このようにしてML Pc (COOR)2は、1ii
i記したように、各異性体の混合物であり,アルキル基
の炭素原r−数のいかんにかかわらず、その赤外吸収ス
ペク・トルには、υ(C = O)1 7 2 0cm
−’、v (CH2 ) 2 9 0 0cm−”が存
在する。
・方、金属フタロシアニンジカルボン酸を合成するには
、−1−記c7)ML Pc (COOR)2を、IN
程度の水酸化カリウム−エタノール溶液にて還流して加
水分解し、分子ath製を行えばよい。
あるいは、2.2−ビス(p−トリメリット酸フェニル
)プロパン2無水物と、無水フタル酸との、好ましくは
等モルを、前記と同様に反応させ、メタノール等にて抽
出し、精製し、同様に加水分解し精製すれば、 Mt Pc (’CO6H)2が!られる。
この場合には、COOHは、それぞれ、1つおいて隣り
あうベンゼン環に結合するものである。
このような各方−□法によってえられるML Pc (
COOH)2は、いずれも1680cm−1のυ(C=
0’)を示す。
なお、L記COOHが1つおいて隣りあうベンゼン環に
結合するML Pc (COOH)2を,前記同様エス
テル化しぞ、 Mt Pc (COOR)2を得てもよい。
次に、本発明のフタロシアニン化合物の具体的合成例を
示す。
合成例1 無 水 ト リ メ リ ン ト 酸 8.2g( 0
 、06mol)、無水フタル酸 10.6g(0.0
6mol)、ニッケルクロライド (3.7X10−2
moり、尿素60g (1−、 O+ool)を混合し
、500ff1文の3ツ1」セパラブルフラスコに入し
、ニトロベンゼンloomM中で、モリブデン酸アンモ
ニウムを触媒として,160〜l’ 7 0°Cで2時
間反応させた。
反応後、固形状の生成物を、メタノールにて48時間ソ
・・・クスレイ抽出して、未反応物とニトロベンゼンを
除き、50℃で減圧乾燥した。
I R (KB r) : 1 650cm−’(− 
C O N H2のυ(C=O))11jられたNiP
c (CONH2)X 20gと水酸化カリウム500
gおよび純水5oogを、2文の3つ11フラスコに入
れ、100’C!−?’24時間撹拌した。
反応後、生成物を64のフィルターで濾別し、約3〜4
文の水に溶解させ、これを64フイルターに通して不溶
物を除いた。 このさ液を6Nの塩酸で酸性(pH2)
にし、析出したr’f色沈V物を濾別した。
次に、この生成物を2〜5%の木酸化カリウム3〜4文
に溶かし、4二記の方法と同様に精製した後、150°
Cで乾燥させ、乳鉢でよくすりつふし、70°Cでさら
に減圧乾燥して、N i P c (COOH)Xを得
た。
収率:30〜40% IR(KBr): l 720cm−1[ニーC0OH
のυ(C=O)) 次いで、このN i Pc (COOH)x 5gを塩
化チオニル20I119.と10時間還流した。
反応後、エバポレーションし、塩化チオニルを除き、脱
水ベンゼンにて十分洗った後、500Cで減圧乾燥した
?′)もれたN1Pc(COC文)x 5gと、テシル
アルコール20mMを7i配合して、io。
0Cでio時間反応させた。
生成物にメタノールを加え、醒過し、さらにメタノール
でよく洗い、50°Cで減圧乾燥した。
固形物をヘンセンに溶かし、自然症過して不溶物を取り
除いた後、5液をエバポレーションし、残渣を50°C
で減圧乾燥して。
N i P C(COOC,oH2,) Xをえた。
IR(KBr)+ 1720c+n−’〔C00C1o
H21のυ (C=O))この後、N i P C(C
OOC,oH2,) Xをl\ンセンに溶解し、ペンセ
ンエタノール(V/V)3/lをIjG開溶媒として、
薄層クロマトグラフィーで分離した。
また、N iP C(COOC1o H21) xをベ
ンセンに給解し、シリカゲルWaKogelC200全
充填したカラムで、ベンセン/エタノール(V/V)3
/1を展開溶媒として展開し、最初におちてくるN7色
の液体を集め、エバポレーションした。 残16を50
 ”Cで減圧乾燥した。
こノN i Pc (COOC,oH2、) l ノ赤
外線吸収スペクトルは、υ(C:O) 1720C1’
、?J(CH2) 2900cm−’であった。
また、電子スペクトルは、以Fの入mat (l、og
ε)であった。
664nmC4,32)、6C16nm(4,47) 
、470nm(3,35) 。
さらに、元素分析値は下記のとおりであった。
Found (%) 66.8 11.43 5.97
 7.06Calc、(%) B9.01 11.92
 e、oI B、20なお、N i PC(COOC,
oH,、、)2は、前記した各異性体の混合物である。
合成例2 合成例1において、原料として用いた NiCn2をC
uCl2にかえた他は全く同様にして、CuPC(CO
OC1oH2I)2をえた。
IR:?J(C=O) )−720cm−’v (CH
2) 2900cl’ 入max(loge) 681r+m(4,94)67
3nm(4、95) 611nm(4、85) C・ N Hメタル Found ($) 67.54 11.14 8.0
3 G、25C:alc、(%) 8B、H11,88
5,986,73合成例3 合成例1において、Φ心金属をFe 、Co 。
Ni、Cuにかえ、またエステル化に用いるアルコール
の炭素原子数を30以下の任意の数にかえたところ、 同様のυ(c=o)、υ(CH2)がえられ、元素分析
の結果からML Pc (COOR)2かえられたこと
が確認された。
合成例4 合成例1のN1Pc(CO’OCH)2を021 1Nの水酸化カリウA−,x4、′−ル、溶液にて約2
時間還流した。
生成物は、合成例、lと同様の:方法で分離、精製した
I R(KB r) : l 68(lc+a−’(−
COOHのυ(C=O)) このN t P C(CC1OH)’22 、5X I
 O−’molを、20m4の0.0IN水酸化カリウ
ム水溶液に溶解させ、0.05Nの塩酸で逆滴定しなが
ら、系のpHを0RION RESARCHmode1
701Aで11111定した。
また、加えられた塩酸に対するpHを記録し、滴定曲線
を定め、C0OH濃度を算出した。
Found”1 4 .3 1% (Calc、1 3
 .64%)なお、電f・スペクトルと元素分析の結果
は下記のとおりである。
入maw (logε) 679nm(4、02)80
3nI11(4、11) 472ni(3、17) Found (y、) 57.75 1B、04 2.
H9,38Galc、(X) 81.87 !13.9
8 2.45 8.91合成例5 合成例4において、 Cu P C(COOC1oH2,)2を用いて、Cu
 P c (Co(jH) 2′をえた。
IvR(KBr):v’ (C=O)4680cm−’
入fflax(10g@)69′0nI11(4,17
)6’05’n’m’(4、55) Found (X) 5i3.54 1L44 2.4
7 9.15C,alc、 ($) 8’l’、t21
6.・r′4 2.43 9.5ftなお、・Fe、C
oでも回等のIRがえられ、元素分析から1MtPc(
cooH)2″かえられていることが確認された。
合成例6・ 2.2− ビ゛ ス (p −−) リ メ リ ッ 
ト m フ ェ ニル)プロパン2無水物30 g (
0、’06mol)と、無水フタル癩10 、6”!(
0、06mol)を1合成例1と同様にNiC又2、尿
素と反応させ、メタノールでソックスレイ抽出した。
乾燥させた後、ノ」酸物5gをできるだけ少量のC硫酸
に溶解させ、水を入れたlQのビーカー中に静かに注ぎ
、沈Vさせ−た。
これに純水を11になるように加えた。
沈澱物をlI!過し、中性になるまで純水で洗った。
減圧乾燥をした後、50% エタノール性K OHで2
4時間還流させた。 えられた物質は、合成例1と全く
同様に精製した。
I R(KB r) : 1680cm−’(−COO
Hのυ(C=0)) なお、この元素分析および電イスベクトルは、合成例4
と同一であった。
また、この場合の化合物のC0OHは、3−(セt、3
″−位または4″−位に結合していた。
このようなフタロシアニン化合物には、高分子ポリマー
が添加されて、本発明の導電性組成物を構成する。
用いる高分子ポリマーには特に制限はなく、例えば塩化
ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリウレタン、ポリエス
テル、ポリアミド、セルロース誘導体、エポキシ樹脂、
ポリエチレン、ポリプロピレン等、各種有機高分子ポリ
マーはいずれも使用可能である。
また、本発明のフタロシアニン化合物と高分子−ポリマ
ーとは1通常、重−に%で、ポリマーが1〜80wt%
程度となるようにブレンドされる。
本発明のフタロシアニン化合物と、高分子ポリマーとか
ら導電性組成物を形成するには、以下のようにすればよ
い。
すなわち、好ましくは溶剤を添加して、ボールミル1−
によって混練し、導電性塗料ないし塗布組成物とする。
そして、これを所定の基材」二に塗布し、必要に応し溶
剤を除去すれば、導電性組成物の塗膜か形成される。
あるいは、好ましくは溶剤を添加して混練したのち、こ
れを成型し、必要に応じ溶剤を除去し、フィル1、ない
しペレント状にしてもよい。
このような場合、必要に応じ添加される溶剤としては、
ケトン系(例えばメチルエチルケトン、メチルイソブチ
ルケトン、シクロヘキサノンコ)、刀香族系(例えばト
ルエン、キシレン等)、ハロゲン系(例えばジクロロエ
タン、トリクレン′V)、アルコール系(例えばメタノ
ール、エタノール、プロパツール、メチルセロソルブ、
エチルセロソルブ等)、エステル系(例えば酢酸ブチル
、酢酸エチル、カルピトールアセテート、ブチルカルピ
トールアセテ−14:)などが使用i+)能である。
そして、溶剤の使用量は、高分子ポリマーの5千酸部以
下、特に1〜5f(1部とするのが一般的である。
さらに、これら組成物中には、ドーパントをドープして
、導電性を向上することができる。
ドーパントとじては、イオン性のドーピング物質はいず
れも使用可能である。 このうち、1!!酎、硫酸、硝
酸、過塩素酸、さらにはso3等の酎およびヨウ素、臭
素、塩素等のハロゲンは、電導度向上の点でもっとも好
適である。
このようなドーパントは、ポリマー中のフタロシアニン
残基に対し、一般に100モル%以下、特に0.1−1
0モル%ドーピングされ、ポリマー組成物を形成する。
ポリマーに対しドーピングを行うには、通常、室温程度
の温度ないし80℃程度以下の温j^にて、5分−51
」程度、気相中でポリマーと1・−パントとを接触させ
ることによればよい。
なお、本発明の導電性組成物中には、この他、他のフィ
ラー、例えば、カーボンブランク、炭酪カルシウム等の
6種顔料、各種磁性粉等が含有されていてもよい。
そして、未発I町の導電性組成物は、各種導電性顔料、
磁気記録媒体の磁性層、トップコート層、アンターコー
ト層、バンクコート層、各種導電性フィルムないし導電
性ペレット等に用いてイi用である。
IV 発IIの具体的作用効果 本発明における金属フタロシアニン化合物は、フタロシ
アニン環の2つのベンゼン環に、それぞれ力ルホキシ基
またはアルキルオキシカルボニル基が結合しているので
、これらの)^がイf在しない場合、あるいはこれらが
4つ置換するテトラカルボン醜と比較して、溶解性が向
−1−する。
すなわち、クロロホルム、ベンゼン、トルエン、ジオキ
サン、ジメチルホルムアミド、メチルエチルケト7等の
有機溶剤に対して、きわめで良好に6解する。
また、樹脂、例えばエポキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビ
ニル共重合体、ポリウレタン等との相溶性もきわめて高
い。
さらには、テ]・ラカルポン酸テトラアルキルエステル
のように、)゛ノ一体障害により11面フタロンアニン
環の近づきが阻害されることもなく、導°1[性が阻害
されることがない。
しかも、製造も容易である。
このため、電導度が高い、安価な導電性組成物が実現す
る。
本発明者らは、本発明の効果を確認するため種々実験を
行った。
以下にその1例を示す。
実験例 1−記各合成例でえたフタロシアニン化合物と、下記フ
タロシアニン化合物を用い、これを41化ビニル−酢酸
ビニル共重合体(塩化ビニル80%)の部分加水分解物
とポリウレタンの混合物に、20vt%の含有量で混合
し、さらにポリマー混合物に対し3用量部のメチルエチ
ルケトン−I・ルエン(モリでl:l)を添加し、これ
をボールミルにて20時間混練、分散した。
次いで、これを、ポリエチレンテレフタレート基材tに
塗布し乾燥し、0.8#L■厚の導電性膜を形成した偽 これら各導電性膜の電導度 σ(Ω・cm) −’と、
グロスメータによる60℃グロスの光沢度を表1に小す
・ なお、ド記表1における光沢度の、01ま70%より大
、△は40〜70%、×は40%未満であることを示す
・ また、比較用フタロシアニン化合物ti、下記のもので
ある。
比較l ニッケルフタロシアニンテトラカルポン酸比較2 二ンケルフタロシアニンテトラカJレポン酸テトラデシ
ルエステル 表 1 比較1 2.0XIO−5X (tetra−0008) 比較2 1.6X10−6 Δ (tetra−COOC,oH2,) 合成例4 0.9XIO−5Δ (di−COOH) 合成例1 0.6X10−’ 0 (at−cooc+oo2+、) 表1に示されるように、本発明によれば、電導度が向」
−シ、光沢度が良好となり、分散性が改良されることが
わかる。
出願人 ティーディーケイ株式会社 代理人 弁理士 石 井 陽 − 手続補正書(自船 昭和59年10月22日 1、事件の表示 昭和58年特許願第206805号 2、発明の名称 導電性組成物 3、補正をする者 事件との関係 #詐出願人 住 所 東京都中央区日木橘−丁目13番1号名 称 
(306)ティーディーケイ株式会社代表名 大蔵 寛 4、代理人 〒lot 住 所 東京都千代田区岩木町3丁目2番2号千代[l
岩本ビル4階 n864−4498 Fax、864−62806、補
正の内容 IJJ+11L!lT25UwS8行)rQ 、 9X
 I Q−5ノヲr3 、9Xto−+iJに、同第1
O行ty) rO、6X 10−5」を112 、6X
10−5Jに、それぞれ訂正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) フタロシアニン環中をこ縮合しでl、)る4つ
    のベンゼン環のうちの2つのベンセンsB 4こ、それ
    ぞれ、カルボキシ基またitアルキルオキシカルボニル ンまたはそのアルキルエステルと、「″沼分Xfポ1ツ
    マ−とを含むことを特徴とする導電にFMl成1勿。
JP58206805A 1983-11-01 1983-11-01 導電性組成物 Granted JPS6099166A (ja)

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