JPWO2018055890A1 - (メタ)アクリル系導電性材料 - Google Patents
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Abstract
(式中、R1は水素原子またはメチル基、R2は水酸基もしくはハロゲン原子を有していてもよい炭素数1〜10のアルキル基または水酸基を有していてもよい炭素数2〜12のアルコキシアルキル基を示す)で表わされる(メタ)アクリル系モノマーを含有するモノマー成分を重合させてなり、重量平均分子量が120万〜1000万であり、分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)が1〜6であることを特徴とする。
Description
(1) (メタ)アクリル系エラストマーおよび導電剤を含有する(メタ)アクリル系導電性材料であって、前記(メタ)アクリル系エラストマーが式(I):
で表わされる(メタ)アクリル系モノマーを含有するモノマー成分を重合させてなり、重量平均分子量が120万〜1000万であり、分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)が1〜6であることを特徴とする(メタ)アクリル系導電性材料、
(2) 前記モノマー成分が、前記R2が非置換のアルキル基である前記式(I)で表される(メタ)アクリル系モノマーを含む、前記(1)に記載の(メタ)アクリル系導電性材料、
(3) 前記R2が炭素数1〜4のアルキル基である、前記(2)に記載の(メタ)アクリル系導電性材料、
(4) 前記R2がエチルである、前記(3)に記載の(メタ)アクリル系導電性材料、
(5) 前記モノマー成分が、R2が水酸基を有する炭素数1〜10のアルキル基である前記式(I)で表される(メタ)アクリル系モノマー、またはアクリル酸をさらに含む、前記(1)〜(4)のいずれか一項に記載の(メタ)アクリル系導電性材料、
(6) 前記モノマー成分が、2−ヒドロキシエチルアクリレートを含む、前記(5)に記載の(メタ)アクリル系導電性材料、
(7) 前記(1)〜(6)のいずれか一項に記載の(メタ)アクリル系導電性材料から形成されてなる導電性フィルム、
(8) 前記(7)に記載の導電性フィルムが用いられてなるアクチュエータ、
(9) (メタ)アクリル系エラストマーおよび導電剤を含有する(メタ)アクリル系導電性材料を製造する方法であって、式(I):
で表わされる(メタ)アクリル系モノマーを含有するモノマー成分を重合させて重量平均分子量が120万〜1000万であり、分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)が1〜6である(メタ)アクリル系エラストマーを調製し、得られた(メタ)アクリル系エラストマーと導電剤とを混合することを特徴とする(メタ)アクリル系導電性材料の製造方法、
(10) 前記重合が塊状重合である、前記(9)に記載の方法、
(11) 前記モノマー成分が、前記R2が非置換のアルキル基である前記式(I)で表される(メタ)アクリル系モノマーを含む、前記(9)または(10)に記載の方法、
(12) 前記R2が炭素数1〜4のアルキル基である、前記(11)に記載の方法、
(13) 前記R2がエチルである、前記(12)に記載の方法、
(14) 前記モノマー成分が、R2が水酸基を有する炭素数1〜10のアルキル基である前記式(I)で表される(メタ)アクリル系モノマー、またはアクリル酸をさらに含む、前記(9)〜(13)のいずれか一項に記載の方法、および
(15) 前記モノマー成分が、2−ヒドロキシエチルアクリレートをさらに含む、前記(9)〜(14)のいずれか一項に記載の方法
に関する。
本発明において、上記1または複数の特徴は、明示された組み合わせに加え、さらに組み合わせて提供されうることが意図される。本発明のなおさらなる実施形態および利点は、必要に応じて以下の詳細な説明を読んで理解すれば、当業者に認識される。
で表わされる(メタ)アクリル系モノマーを含有するモノマー成分を重合させてなり、重量平均分子量が120万〜1000万であり、分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)が1〜6であることを特徴とする。
を含有するモノマーであり、グリシジル(メタ)アクリレート、グリシジル−[−O−(CH2)n−]m−(メタ)アクリレート(ここで、nは1〜4の整数であり、mは1〜20の整数である)が挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのモノマーは、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
[(メタ)アクリル系エラストマーおよび導電剤の合計固形分における導電剤の固形分の含有率(質量%)]
=[(導電剤の固形分)/〔(メタ)アクリル系エラストマーの固形分+導電剤の固形分〕]×100
に基づいて求められた値を意味する。
〔導電剤分散液における不揮発分量(質量%)〕
=(〔残渣の質量〕÷〔導電剤分散液1g〕)×100
に基づいて求められた値を意味する。
〔(メタ)アクリル系導電性材料における不揮発分量(質量%)〕
=(〔残渣の質量〕÷〔(メタ)アクリル系導電性材料1g〕)×100
に基づいて求められた値を意味する。
エチルアクリレート100gおよび重合開始剤として2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド〔BASF社製、商品名:IrgacureTPO〕0.062gを混合することにより、重合開始剤を含有するモノマー成分を得た。
〔フィルムの伸び(%)〕
=〔破断時の試験片の長さ(mm)−試験片の元の長さ(mm)〕÷〔試験片の元の長さ(mm)〕×100
に基づいて求めた。
エチルアクリレート99.88g、2−ヒドロキシエチルアクリレート0.12gおよび重合開始剤として2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド〔BASF社製、商品名:IrgacureTPO〕0.12gを混合することにより、重合開始剤を含有するモノマー成分を得た。
イソアミルアクリレート100gおよび重合開始剤として2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド〔BASF社製、商品名:IrgacureTPO〕0.087gを混合することにより、重合開始剤を含有するモノマー成分を得た。
エチルアクリレート100gおよびトルエン233gを混合した溶液を80℃に加熱し、重合開始剤として2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)〔和光純薬工業(株)製、品番:V−60〕0.50gを混合溶液に添加し、当該混合溶液を70℃で3時間維持した後、さらに重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(ADVN)〔和光純薬工業(株)製、品番:V−65〕1.00gを混合溶液に添加し、当該混合溶液を70℃で3時間維持することによって溶液重合させた後、室温まで冷却することにより、樹脂溶液を得た。
(2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチルアクリレート〔大阪有機化学工業(株)製、商品名:MEDOL−10〕100gおよび酢酸エチル100gを混合した溶液を70℃に加熱し、重合開始剤として2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)〔和光純薬工業(株)製、品番:V−60〕0.50gを混合溶液に添加し、当該混合溶液を70℃で3時間維持した後、さらに重合開始剤として2,2’−アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(ADVN)〔和光純薬工業(株)製、品番:V−65〕1.00gを混合溶液に添加し、当該混合溶液を70℃で3時間維持することによって溶液重合させた後、室温まで冷却することにより、樹脂溶液を得た。
エチルアクリレート100g、イオン交換水2000gおよび反応性乳化剤としてポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル〔第一工業製薬(株)製、商品名:アクアロンRN−20〕1.00gを混合した溶液を70℃に加熱し、重合開始剤として過硫酸カリウム(KPS)1.00gを混合溶液に添加し、当該混合溶液を70℃で6時間維持することによって乳化重合させ、室温まで冷却することにより、樹脂分散液を得た。
製造例6で得られた樹脂分散液をテトラヒドロフランで塩析し、デカンテーションした後、減圧乾燥することにより、ポリマーを得た。得られたポリマー100gをメチルエチルケトン900gに溶解させることにより、樹脂溶液を得た。
エチルアクリレート99.93g、アクリル酸0.072gおよび重合開始剤として2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド〔BASF社製、商品名:IrgacureTPO〕0.12gを混合することにより、重合開始剤を含有するモノマー成分を得た。
製造例1で得られた(メタ)アクリル系エラストマー100gをトルエン900gに溶解させることにより、樹脂溶液を得た。
(メタ)アクリル系エラストマーを調製する際に、煩雑な操作である溶媒を除去するための乾燥操作を必要とするかどうかどうかを調べ、以下の評価基準に基づいて評価した。
(評価基準)
○:乾燥操作が不要
×:乾燥操作が必要
実施例1において、乾燥操作は不要であり、作業性に優れていた。
(メタ)アクリル系導電性材料を室温中でアプリケーターにてガラス板上に厚さが600μm程度となるように塗布し、ホットプレートにて80℃の温度で1時間加熱させ、フィルムが形成されるかどうかを調べ、以下の評価基準に基づいて評価した。
(評価基準)
○:フィルム化が可能
×:フィルム化が不可能
製造例1と同様にして導電性フィルムのヤング率(MPa)を測定し、以下の評価基準に基づいて柔軟性を評価した。
(評価基準)
◎:ヤング率が3MPa未満
○:ヤング率が3MPa以上、10MPa未満
△:ヤング率が10MPa以上、15MPa未満
×:ヤング率が15MPa以上
製造例1と同様にして導電性フィルムの伸び(%)を測定し、以下の評価基準に基づいて伸長性を評価した。
(評価基準)
◎:伸びが2000%以上
○:伸びが1000%以上、2000%未満
△:伸びが500%以上、1000%未満
×:伸びが500%未満
〔導電性フィルムの電気抵抗の変化率(倍)〕
=〔伸長時の電気抵抗(Ω)〕÷〔初期の電気抵抗(Ω)〕
に基づいて求めた。その結果、導電性フィルムの電気抵抗の変化率は8.3倍であった。
製造例1で得られた(メタ)アクリル系エラストマー100gをトルエン900gに溶解させることにより、樹脂溶液を得た。
製造例1で得られた(メタ)アクリル系エラストマー100gをトルエン900gに溶解させることにより、樹脂溶液を得た。
製造例1で得られた(メタ)アクリル系エラストマー100gをトルエン900gに溶解させることにより、樹脂溶液を得た。
製造例1で得られた(メタ)アクリル系エラストマー100gをトルエン900gに溶解させることにより、樹脂溶液を得た。
製造例1で得られた(メタ)アクリル系エラストマー100gをトルエン900gに溶解させることにより、樹脂溶液を得た。
実施例6において、導電剤の固形分の含有率が10質量%の代わりに、導電剤の固形分の含有率が16質量%に変更したこと以外は、実施例6と同様にして(メタ)アクリル系導電性材料を得た。
実施例6において、導電剤の固形分の含有率が10質量%の代わりに、導電剤の固形分の含有率が23質量%に変更したこと以外は、実施例6と同様にして(メタ)アクリル系導電性材料を得た。
製造例1で得られた(メタ)アクリル系エラストマー100gをトルエン900gに溶解させることにより、樹脂溶液を得た。
実施例9において、導電剤の固形分の含有率が16質量%の代わりに、導電剤の固形分の含有率が23質量%に変更したこと以外は、実施例9と同様にして(メタ)アクリル系導電性材料を得た。
実施例9において、導電剤の固形分の含有率が16質量%の代わりに、導電剤の固形分の含有率が27質量%に変更したこと以外は、実施例9と同様にして(メタ)アクリル系導電性材料を得た。
製造例1で得られた(メタ)アクリル系エラストマー100gをトルエン900gに溶解させることにより、樹脂溶液を得た。
調べた。乾燥操作は不要であり、作業性に優れていた。成形性についての結果を表1に示す。
実施例12において、導電剤の固形分の含有率が70質量%の代わりに、導電剤の固形分の含有率が80質量%に変更したこと以外は、実施例12と同様にして(メタ)アクリル系導電性材料を得た。
実施例12において、導電剤の固形分の含有率が70質量%の代わりに、導電剤の固形分の含有率が85質量%に変更したこと以外は、実施例12と同様にして(メタ)アクリル系導電性材料を得た。
製造例2で得られた(メタ)アクリル系エラストマー100gをトルエン900gに溶解させることにより、樹脂溶液を得た。得られた樹脂溶液にイソホロンジイソシアネート0.23gおよび錫触媒〔日東化成(株)製、製品名:ネオスタンU−100〕0.02gを添加し、よく撹拌した。
実施例15において、導電剤の固形分の含有率が80質量%の代わりに、導電剤の固形分の含有率が85質量%に変更したこと以外は、実施例15と同様にして(メタ)アクリル系導電性材料を得た。
製造例8で得られた(メタ)アクリル系エラストマー100gをトルエン900gに溶解させることにより、樹脂溶液を得た。
製造例2で得られた(メタ)アクリル系エラストマー100gをトルエン900gに溶解させることにより、樹脂溶液を得た。得られた樹脂溶液にイソホロンジイソシアネート0.23gおよび錫触媒〔日東化成(株)製、製品名:ネオスタンU−100〕0.02gを添加し、よく撹拌した。
(メタ)アクリル系エラストマーおよび導電剤の合計固形分における導電剤の固形分の含有率が80質量%となるように、導電剤としてフレーク状銀粉〔福田金属箔粉工業(株)製、品番:AgC−A〕を製造例7で得られた樹脂溶液に添加し、(メタ)アクリル系エラストマーおよび導電剤の合計固形分の1.6質量%の量で分散剤として2−(2−ブトキシエタノール)〔東京化成工業(株)製〕を当該樹脂溶液に添加し、混合することにより、(メタ)アクリル系導電性材料を得た。
実施例19において、導電剤の固形分の含有率が80質量%の代わりに、導電剤の固形分の含有率が90質量%に変更したこと以外は、実施例19と同様にして、(メタ)アクリル系導電性材料を得た。
製造例3で得られた(メタ)アクリル系エラストマー100gをトルエン900gに溶解させることにより、樹脂溶液を得た。
製造例3で得られた(メタ)アクリル系エラストマー100gをトルエン900gに溶解させることにより、樹脂溶液を得た。
(メタ)アクリル系エラストマーおよび導電剤の合計固形分における導電剤の固形分の含有率が9.8質量%となるように、導電剤としてノーマルマルチウォールカーボンナノチューブ〔神戸天然物化学(株)製〕を製造例4で得られた樹脂溶液に添加し、導電剤の固形分の2質量%の量で分散剤〔Elementis社製、品番:NUOSPERSE(登録商標)AP657〕を当該樹脂溶液に添加し、混合することにより、(メタ)アクリル系導電性材料を得た。
(メタ)アクリル系エラストマーおよび導電剤の合計固形分における導電剤の固形分の含有率が10.4質量%となるように、導電剤としてノーマルマルチウォールカーボンナノチューブ〔神戸天然物化学(株)製〕を製造例5で得られた樹脂溶液に添加し、導電剤の固形分の2質量%の量で分散剤〔Elementis社製、品番:NUOSPERSE(登録商標)AP657〕を当該樹脂溶液に添加し、混合することにより、(メタ)アクリル系導電性材料を得た。
(メタ)アクリル系エラストマーおよび導電剤の合計固形分における導電剤の固形分の含有率が9.2質量%となるように、導電剤としてノーマルマルチウォールカーボンナノチューブ〔神戸天然物化学(株)製〕を製造例6で得られた樹脂分散液に添加し、導電剤の固形分の2質量%の量で分散剤〔Elementis社製、品番:NUOSPERSE(登録商標)AP657〕を当該樹脂溶液に添加し、混合することにより、(メタ)アクリル系導電性材料を得た。
(注)
−:フィルム化ができないため、柔軟性および伸長性の評価が不可能
フィルムとしてアクリルフォーム構造用接合テープ〔スリーエムジャパン(株)製、品番:VHB4910、素材の厚さ:1mm〕を用い、当該フィルムを縦方向および横方向にそれぞれ延伸倍率6倍にて二軸延伸させ、延伸した状態で当該フィルムを型枠に固定した。
アクチュエータの一方の電極に変位量測定用マーカーを取り付け、電極間に電圧アンプ〔松定プレシジョン(株)製、品番:HEOPS−10B2〕で直流電圧を印加したときのマーカーの変位量(mm)を変位計〔(株)キーエンス製、品番:LK−GD500〕で測定した後、式:
[変位量の変化率(%)]
=[(変位量(mm)÷電圧の印加前の電極の半径(mm))]×100
に基づいて変位量の変化率を求めた。
実施例2で得られた導電性フィルムを用いて、実施例21と同様にしてアクチュエータを作製し、アクチュエータの電極に電圧を印加し、電圧を上昇させたときのアクチュエータの変位量およびその変化率を実施例21と同様にして調べた。その結果、印加電圧が4kVのときの前記アクチュエータの変位量は0.321mmであり、その変化率は7.1%であった。また、電圧を上昇させたときのアクチュエータの変位量の変化率の測定結果を図3に示す。
実施例21において、実施例1で得られた導電性フィルムを張り付ける代わりに、アクチュエータの電極として一般的に使用することができるカーボングリース〔(株)キタコ製〕を乾燥後の厚さが0.05mmとなるように塗布したこと以外は、実施例21と同様にしてアクチュエータを作製し、アクチュエータの電極に電圧を印加し、電圧を上昇させたときのアクチュエータの変位量およびその変化率を実施例21と同様にして調べた。その結果、印加電圧が4kVのときの前記アクチュエータの変位量は0.15mmであり、その変化率は3.4%であった。また、電圧を上昇させたときのアクチュエータの変位量の変化率の測定結果を図3に示す。
用することが期待される。
2 フィルム
3a 電極
3b 電極
4a 端子
4b 端子
5a 導線
5b 導線
6 電源
7 マーカー
8 変位計
Claims (10)
- (メタ)アクリル系エラストマーおよび導電剤を含有する(メタ)アクリル系導電性材料であって、前記(メタ)アクリル系エラストマーが式(I):
(式中、R1は水素原子またはメチル基、R2は水酸基もしくはハロゲン原子を有していてもよい炭素数1〜10のアルキル基または水酸基を有していてもよい炭素数2〜12のアルコキシアルキル基を示す)
で表わされる(メタ)アクリル系モノマーを含有するモノマー成分を重合させてなり、重量平均分子量が120万〜1000万であり、分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)が1〜6であることを特徴とする(メタ)アクリル系導電性材料。 - 前記モノマー成分が、前記R2が非置換のアルキル基である前記式(I)で表される(メタ)アクリル系モノマーを含む、請求項1に記載の(メタ)アクリル系導電性材料。
- 前記R2が炭素数1〜4のアルキル基である、請求項2に記載の(メタ)アクリル系導電性材料。
- 前記R2がエチルである、請求項3に記載の(メタ)アクリル系導電性材料。
- 前記モノマー成分が、R2が水酸基を有する炭素数1〜10のアルキル基である前記式(I)で表される(メタ)アクリル系モノマー、またはアクリル酸をさらに含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の(メタ)アクリル系導電性材料。
- 前記モノマー成分が、2−ヒドロキシエチルアクリレートを含む、請求項5に記載の(メタ)アクリル系導電性材料。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の(メタ)アクリル系導電性材料から形成されてなる導電性フィルム。
- 請求項5に記載の導電性フィルムが用いられてなるアクチュエータ。
- (メタ)アクリル系エラストマーおよび導電剤を含有する(メタ)アクリル系導電性材料を製造する方法であって、式(I):
(式中、R1は水素原子またはメチル基、R2は水酸基もしくはハロゲン原子を有していてもよい炭素数1〜10のアルキル基または水酸基を有していてもよい炭素数2〜12のアルコキシアルキル基を示す)
で表わされる(メタ)アクリル系モノマーを含有するモノマー成分を重合させて重量平均分子量が120万〜1000万であり、分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)が1〜6である(メタ)アクリル系エラストマーを調製し、得られた(メタ)アクリル系エラストマーと導電剤とを混合することを特徴とする(メタ)アクリル系導電性材料の製造方法。 - 前記重合が塊状重合である、請求項9に記載の方法。
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