JPWO2019031460A1 - 柔軟電極用スラリーおよびそれを用いた柔軟電極 - Google Patents
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Abstract
Description
成分(ア):非圧縮下DBP吸収量が150〜300mL/100g、BET比表面積が35〜140m2/g の範囲にあるカーボンブラック。
成分(イ):下記のα、β、γ、δからなる群から選ばれる1種以上のカーボン
α:繊維径が1〜20nmであるカーボンナノチューブ
β:直径0.5〜10μmであるグラフェン
γ:直径0.5〜10μmである黒鉛
δ:非圧縮下DBP吸収量が350〜500(mL/100g)で比表面積が800〜1300(m2/g)であるカーボンブラック
ポリマー成分:クロロプレン系ポリマー、ウレタン系ポリマー、フッ素系ポリマー、ウレア系ポリマー、アクリル系ポリマーおよびブタジエン系ポリマーからなる群から選ばれた少なくとも一つのポリマーからなるエマルジョン。これらのなかでも、柔軟性、導電性、分散性の点で、ウレタン系ポリマー、クロロプレン系ポリマーが特に好ましい。
成分(イ):下記のα、β、γ、δからなる群から選ばれる1種以上のカーボン
α:繊維径が1〜20nmであるカーボンナノチューブ
β:直径0.5〜10μmであるグラフェン
γ:直径0.5〜10μmである黒鉛
δ:非圧縮下DBP吸収量が350〜500(mL/100g)で比表面積が800〜1300(m2/g)であるカーボンブラック
ポリマー成分:クロロプレン系ポリマー、ウレタン系ポリマー、フッ素系ポリマー、ウレア系ポリマー、アクリル系ポリマーおよびブタジエン系ポリマーからなる群から選ばれた少なくとも一つのポリマーからなるエマルジョン。これらのなかでも、柔軟性、導電性、分散性の点で、ウレタン系ポリマー、クロロプレン系ポリマーが特に好ましい。
(1)せん断速度が1.0s-1の時の粘度が0.7Pa・s〜50Pa・s
(2)スラリー中の粒子のメジアン径D50が0.1〜10μmである
第一工業製薬株式会社製、スーパーフレックス300〔pH:7.4、固形分:30.2(質量%)〕
デンカ株式会社製、LC−21、〔pH:7.0、固形分:30.2(質量%)〕
デンカ株式会社製、LV−60A、〔pH:12.0、固形分:60.0(質量%)〕
デンカ株式会社製、デンカブラックFX−35〔非圧縮下DBP吸油量:267(mL /100g)、BET比表面積:133(m2 /g)〕
デンカ株式会社製、デンカブラックHS−100〔非圧縮下DBP吸油量:177(mL /100g)、BET比表面積:39(m2 /g)〕
デンカ株式会社製、デンカブラックAB粉状品〔非圧縮下DBP吸油量:228(mL /100g)、BET比表面積:68(m2 /g)〕
イメリス・グラファイト&カーボン社製、SuperP〔非圧縮下DBP吸油量:233(mL /100g)、BET比表面積:62(m2 /g)〕
ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社製、ケッチェンブラックECP300〔非圧縮下DBP吸油量:365(mL /100g)、BET比表面積:800(m2 /g)〕
ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社製、ケッチェンブラックECP600JD〔非圧縮下DBP吸油量:495(mL /100g)、BET比表面積:1270(m2 /g)〕
CNano社製、Flotube9000〔繊維径:10(nm)〕
アルドリッチ社製、グラフェン粉末〔直径:5(μm)〕
日本黒鉛工業株式会社製、黒鉛J−SP〔直径:7(μm)〕
クロロプレンエマルジョン1を60.0質量部量り取り、カーボンブラックB40.0質量部と混合した。カーボンブラック用分散剤をカーボンブラックBに対して0.05質量部添加した。スラリー中の、ポリマー成分+成分(ア)の質量%が20質量%になるよう水を添加した後、自転・公転ミキサー(シンキー製、あわとり練太郎ARV−310)を用いて分散し、柔軟電極用スラリーを調製した。そして、この柔軟電極用スラリーを、厚み0.3mmのクロロプレンシートの上に、厚みが30μmとなるように塗工し、100℃で30分乾燥することにより、柔軟電極を作製した。
各成分の種類、配合割合等を表1〜表8に示すように変更する以外は、実施例1と同様にして柔軟電極用スラリーを調製した。そして、この柔軟電極用スラリーを用いて、実施例1と同様にして柔軟電極を作製した。
このようにして得られた柔軟電極用スラリーおよび柔軟電極を用いて、下記の基準に従い、各特性の評価を行った。これらの結果を、上記の表1〜8に併せて示した。
各柔軟電極用スラリーの粘度は、コーンプレート型粘度計(アントンパール製、MCR−300)をもちいて測定した。 測定条件は、測定モード:せん断モード,せん断速度:100s-1〜0.01s-1まで変化,測定治具:コーンプレート(CP−50−2;直径50mm,アングル2°,ギャップ0.045mm),測定温度:25℃とした。
[測定用試料作製]
バイアル瓶に柔軟電極用スラリーを0.5g秤量し、蒸留水25.0gを添加した。測定前処理にバス型超音波洗浄器を用い、超音波照射により均一化させ測定用試料を作製した。
[メジアン径D50測定]
前記の方法により調製した測定用試料を用い、柔軟電極用スラリー中凝集径のメジアン径D50値の測定を、以下の方法に従い実施した。LS 13 320 ユニバーサルリキッドモジュールの光学モデルをカーボン、1.520、水1.333とそれぞれの屈折率に設定し、モジュール洗浄を行う。ポンプスピード50%の条件でオフセット測定、光軸調整、バックグラウンド測定を行った後、粒度分布計に、調製した測定用試料を粒子によってビームの外側に散乱する光のパーセントを示す相対濃度が8〜12%、もしくはPIDSが40%〜55%になるように加え、粒度分布計付属装置により78W、2分間超音波照射を行い(測定前処理)、30秒循環し気泡を除いた後に粒度分布測定を行った。粒度(粒子径)に対する体積%のグラフを得て、メジアン径D50値を求めた。
測定は柔軟電極用スラリー1試料につき、採取場所を変え3測定用サンプルを採取して粒度分布測定を行い、メジアン径D50値をその平均値で求めた。
各柔軟電極の0%ひずみでの体積抵抗値、100%ひずみでの体積抵抗値、150%ひずみでの体積抵抗値、200%ひずみでの体積抵抗値は以下のように評価した。柔軟電極を縦2cm、横6.5cmの短冊状に切り取り、図2のように両端を引張用治具で固定する。前記引張用治具を用いて柔軟電極に0、100、150、200%のひずみを与え(一軸方向:図中、矢印の方向)、その際の体積抵抗値は三菱化学アナリテック株式会社製ロレスタGPをもちいて測定した。この時、プローブにはPSPプローブを用い、印加電圧は90Vに設定し、23℃、相対湿度50%の条件で体積抵抗値の測定を行った。
2 誘電層
3 電極層
4 電源
5 抵抗値評価システム
6 固定治具
7 柔軟電極
8 測定箇所
Claims (9)
- 水系のエマルジョン中に分散された下記成分(ア)を含む柔軟電極用スラリーであって、
前記エマルジョンがアクリル系ポリマー、ウレタン系ポリマー、フッ素系ポリマー、ウレア系ポリマー、クロロプレン系ポリマーおよびブタジエン系ポリマーからなる群から選ばれる1種以上のポリマー成分からなり、
前記エマルジョンのpHが6.5〜8.0であり、
前記柔軟電極用スラリー中のうち、ポリマー成分と成分(ア)の合計が20〜30質量%であり、
前記柔軟電極用スラリー中のポリマー成分と成分(ア)の合計のうち、前記ポリマー成分が60〜85質量%であり、前記成分(ア)が15〜40質量%
であることを特徴とする柔軟電極用スラリー。
成分(ア):カーボンブラックの非圧縮下DBP吸収量が150〜300mL/100g、BET比表面積が35〜140m2/g の範囲にあるカーボンブラック - 水系のエマルジョン中に分散された下記成分(ア)および下記成分(イ)を含む柔軟電極用スラリーであって、
前記エマルジョンがアクリル系ポリマー、ウレタン系ポリマー、フッ素系ポリマー、ウレア系ポリマー、クロロプレン系ポリマーおよびブタジエン系ポリマーからなる群から選ばれる1種以上のポリマー成分からなり、
前記エマルジョンのpHが6.5〜8.0であり、
前記柔軟電極用スラリー中のうち、ポリマー成分と成分(ア)と成分(イ)の合計が20〜30質量%であり、
前記柔軟電極用スラリー中のポリマー成分と成分(ア)と成分(イ)の合計のうち、前記ポリマー成分が60〜85質量%であり、
前記成分(ア)と、成分(イ)の合計が15〜40質量%であり、
前記成分(ア)および成分(イ)のうち、成分(ア)が50〜90質量%であり、
成分(イ)が10〜50質量%
であることを特徴とする柔軟電極用スラリー。
成分(ア):カーボンブラックの非圧縮下DBP吸収量が150〜300mL/100g、BET比表面積が35〜140m2/g の範囲にあるカーボンブラック
成分(イ):下記のα、β、γ、δからなる群から選ばれる1種以上のカーボン
α:繊維径が1〜20nmであるカーボンナノチューブ
β:直径0.5〜10μmであるグラフェン
γ:直径0.5〜10μmである黒鉛
δ:非圧縮下DBP吸収量が350〜500(mL/100g)で比表面積が800〜1300(m2 /g)であるカーボンブラック - せん断速度が1.0s-1の時のせん断粘度が0.7Pa・s〜50Pa・sである請求項1または2に記載の柔軟電極用スラリー。
- スラリー中の粒子のメジアン径D50が0.1〜10μmであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の柔軟電極用スラリー。
- 前記成分(ア)及び/又は成分(イ)のカーボンブラックがアセチレンブラックであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の柔軟電極用スラリー。
- ポリマー成分がクロロプレン系ポリマーであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の柔軟電極用スラリー。
- ポリマー成分がウレタン系ポリマーであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の柔軟電極用スラリー。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の柔軟電極用スラリーを用いた柔軟電極。
- 請求項8に記載の柔軟電極を用いたアクチュエータ,センサーまたはトランスデューサ。
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