KR20240053629A - 도전성 엘라스토머 형성용 조성물, 도전성 엘라스토머, 및, 중합체 - Google Patents

도전성 엘라스토머 형성용 조성물, 도전성 엘라스토머, 및, 중합체 Download PDF

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Abstract

카르복실기 및 수산기의 적어도 하나를 갖는 단위 A를 포함하는 (메트)아크릴계 중합체(a)와, 금속 킬레이트 화합물(b)과, 도전재(c)와, 킬레이트제(d)를 함유하는, 도전성 엘라스토머 형성용 조성물.

Description

도전성 엘라스토머 형성용 조성물, 도전성 엘라스토머, 및, 중합체
본 발명은, (메트)아크릴계 도전성 재료로서 이용할 수 있는 도전성 엘라스토머, 및, 상기 도전성 엘라스토머를 형성하기 위한 도전성 엘라스토머 형성용 조성물, 및, 도전성 엘라스토머에 이용되는 중합체에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 본 발명은, 예컨대, 액츄에이터, 산업용 로보트 등에 사용되는 센서, 배선, 전극, 기판, 발전 소자, 스피커, 마이크로폰, 노이즈 캔슬러, 트랜스듀서, 인공 근육, 소형 펌프, 의료용 기구 등에 적합하게 사용할 수 있는 도전성 필름 및 상기 도전성 필름의 원료로서 적합하게 사용할 수 있는 도전성 엘라스토머 형성용 조성물, 도전성 엘라스토머, 및, 중합체에 관한 것이다.
도전성 재료로서, 카본 나노 튜브, 고무 및 이온성 액체를 포함하는 카본 나노 튜브 고무 조성물(예컨대, 특허문헌 1 참조), 매트릭스와 상기 매트릭스 중에 분산되는 도전재를 갖는 유연 도전 재료로서, 상기 매트릭스가 상기 도전재의 분산 기능을 갖는 제1 폴리머와, 상기 제1 폴리머와 가교 가능한 제2 폴리머가 가교되어 이루어진 유연 도전 재료(예컨대, 특허문헌 2 참조) 등이 제안되어 있다.
또한, 최근, 액츄에이터, 산업용 로보트 등에 사용되는 센서, 배선, 전극, 기판, 발전 소자, 스피커, 마이크로폰, 노이즈 캔슬러, 트랜스듀서, 인공 근육, 소형 펌프, 의료용 기구 등에 적합하게 사용할 수 있고, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 필름에 대한 요망이 높아지고 있다. 예컨대, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 필름으로는, 특정 구조를 갖는 (메트)아크릴계 모노머를 함유하는 (메트)아크릴계 엘라스토머 및 도전재를 포함하는 (메트)아크릴계 도전성 재료가 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 3 참조).
특허문헌 1: 국제 공개 WO2009/102077호 특허문헌 2: 일본 특허 공개 2013-35974호 공보 특허문헌 3: 국제 공개 WO2018/055890호
도전성 엘라스토머를 도전성 재료로서 액츄에이터 등에 이용하는 경우, 전압 인가 시의 변위 등에 의해, 도전성 엘라스토머의 신축이 반복해서 행해지는 경우가 있다. 그러나, 도전성 엘라스토머의 신축이 반복되면, 도전성 엘라스토머의 저항치가 상승하고, 도전율이 저하되는 경우가 있다. 이러한 도전율의 저하는 제품의 성능 유지나 라이프 사이클에도 영향을 주기 때문에, 신축의 반복에 의한 영향이 적은 도전성 엘라스토머의 개발이 요망되고 있다.
본 발명은, 전술한 과제를 해결하기 위해, 신축의 반복에 의한 도전율의 저하가 억제된 도전성 엘라스토머를 형성 가능한 도전성 엘라스토머 형성용 조성물, 및, 이것을 이용한 도전성 엘라스토머, 및, 상기 엘라스토머에 이용되는 중합체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
<1> 카르복실기 및 수산기의 적어도 하나를 갖는 단위 A를 포함하는 (메트)아크릴계 중합체(a)와,
금속 킬레이트 화합물(b)과,
도전재(c)와,
킬레이트제(d)
를 함유하는 도전성 엘라스토머 형성용 조성물.
<2> 상기 단위 A가, 하기 식 (I)로 표시되는 (메트)아크릴계 모노머에 유래하는 단위인, 상기 <1>에 기재된 도전성 엘라스토머 형성용 조성물.
Figure pct00001
(식 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, X는 카르복실기 또는 수산기를 나타내고, Z는 탄소수 1∼10의 알킬기 또는 탄소수 2∼12의 알콕시알킬기를 나타내고, 상기 알킬기 및 상기 알콕시알킬기는 에스테르 결합을 포함하고 있어도 좋다. n은 0 또는 1을 나타낸다.)
<3> 용매를 함유하는, 상기 <1> 또는 <2>에 기재된 도전성 엘라스토머 형성용 조성물.
<4> 상기 (메트)아크릴계 중합체(a)가, 하기 식 (II)로 표시되는 (메트)아크릴계 모노머에 유래하는 단위 B를 갖는, 상기 <1>∼<3>의 어느 하나에 기재된 도전성 엘라스토머 형성용 조성물.
Figure pct00002
(식 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기, R2는 할로겐 원자를 갖고 있어도 좋은, 탄소수 1∼18의 알킬기 또는 탄소수 2∼18의 알콕시알킬기를 나타낸다.)
<5> 상기 <1>∼<4>의 어느 하나에 기재된 도전성 엘라스토머 형성용 조성물을 이용하여 형성된 도전성 엘라스토머.
<6> 카르복실기 및 수산기의 적어도 하나를 갖는 단위 A를 갖는 (메트)아크릴계 중합체(a)와, 도전재(c)를 포함하고, 상기 (메트)아크릴계 중합체(a)가 금속 원자를 통해 가교된 가교 부위를 갖는 도전성 엘라스토머.
<7> 상기 금속 원자가 Al 및 Ti에서 선택되는 적어도 1종인 상기 <6>에 기재된 도전성 엘라스토머.
<8> 영률이 30 MPa 이하인, 상기 <6> 또는 <7>에 기재된 도전성 엘라스토머.
<9> 아크릴산에 유래하는 단위 A1과,
이소스테아릴아크릴레이트에 유래하는 단위 B1을 갖고,
상기 단위 A1이 Al 및 Ti에서 선택되는 적어도 1종을 통해 가교되어 있고,
상기 단위 A1의 함유비가 0.1∼10 몰%이고,
상기 단위 B1의 함유비가 90∼99.9 몰%인
중합체.
본 발명에 의하면, 신축의 반복에 의한 도전율의 저하가 억제된 도전성 엘라스토머를 형성 가능한 도전성 엘라스토머 형성용 조성물, 및, 이것을 이용한 도전성 엘라스토머, 및, 상기 엘라스토머에 이용되는 중합체를 제공할 수 있다.
도 1은 액츄에이터의 일실시양태를 도시하는 개략 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시되는 액츄에이터의 A-A부에서의 개략 단면도이다.
도 3은 엘라스토머의 변위를 설명하기 위한 개략도이다.
이하, 본 발명에 대해 설명하지만, 본 발명의 내용은 이하의 설명에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서를 통해, 「알킬(메트)아크릴레이트」는, 「알킬아크릴레이트」 또는 「알킬메타크릴레이트」를 의미하고, 「히드록시알킬(메트)아크릴레이트」는 「히드록시알킬아크릴레이트」 또는 「히드록시알킬메타크릴레이트」를 의미하고, 「(메트)아크릴로일」은 「아크릴로일」 또는 「메타크릴로일」을 의미한다. 또한, 특별히 한정되지 않는 한, "알킬기"로 칭한 경우에는, 직쇄, 분기 및 지환 구조의 알킬기가 포함된다. 또한, 「∼」을 이용하여 수치 범위를 나타내는 경우, 그 양끝의 수치를 포함하는 것으로 한다.
《도전성 엘라스토머 형성용 조성물》
본 실시형태의 도전성 엘라스토머 형성용 조성물(이하, 단순히 「본 실시형태의 조성물」로 칭하는 경우가 있다)은, 카르복실기 및 수산기의 적어도 하나를 갖는 단위 A를 포함하는 (메트)아크릴계 중합체(a)(이하, 단순히 「(메트)아크릴계 중합체(a)」로 칭하는 경우가 있다)와, 금속 킬레이트 화합물(b)과, 도전재(c)와, 킬레이트제(d)를 함유한다.
도전성 엘라스토머 형성용 조성물은 (메트)아크릴계 중합체(a)와, 금속 킬레이트 화합물(b)과, 도전재(c)와, 킬레이트제(d)를 포함하고 있고, 상기 조성물에 열 등의 에너지를 부여함으로써, 금속 킬레이트 화합물(b)에 의해 (메트)아크릴계 중합체(a)를 가교시킬 수 있다. 이러한 가교 반응에 의해, 금속 킬레이트 화합물(b)의 킬레이트 금속을 통해 가교된 가교 부위를 갖는 (메트)아크릴계 중합체(a)를 폴리머 매트릭스로 하고, 상기 (메트)아크릴계 중합체(a) 중에 도전재(c)가 분산된, 본 실시형태의 도전성 엘라스토머를 형성할 수 있다. 이하, 금속 킬레이트 화합물(b)의 킬레이트 금속을 통해 가교된 가교 부위를 갖는 (메트)아크릴계 중합체(a)를 적절하게 「중합체 X」로 칭하는 경우가 있다.
한편, 본 실시형태를 통해 「가교」는, (메트)아크릴계 중합체(a)와 킬레이트 금속이, 반드시 공유 결합으로 결합되어 있을 필요는 없고, (메트)아크릴계 중합체(a)와 킬레이트 금속이 배위 결합 등 공유 결합 이외로 결합되어 있는 양태도 포함한다.
여기서, 본 실시형태의 「도전성 엘라스토머」는, 카르복실기 및 수산기의 적어도 하나를 갖는 단위 A를 포함하는 (메트)아크릴계 중합체(a)와, 도전재(c)를 포함하고, 상기 (메트)아크릴계 중합체(a)가 금속 원자를 통해 가교된 가교 부위를 갖는 신축 재료를 의미한다. 환언하면, 본 실시형태의 도전성 엘라스토머는, 중합체 X와 도전재(c)를 포함하고, 중합체 X가 도전성 엘라스토머 중의 「폴리머 매트릭스」를 구성하고 있고, 상기 폴리머 매트릭스 중에 도전재(c)가 분산된 신축 가능한 복합 재료가, 본 실시형태의 도전성 엘라스토머가 된다.
한편, 이소시아네이트 등으로 가교된 중합체와 도전재를 포함하는 종래의 도전성 엘라스토머(신축 재료)에 있어서 반복 신축된 후에 도전율이 저하되는 이유는 분명하지 않지만, 예컨대 이소시아네이트에 의한 가교 구조는 공유 결합으로 형성되어 있기 때문에, 도전성 엘라스토머의 신축에 의해 한번 결합이 파단되면 재형성되지 않고 중합체의 가교 구조가 불가역적으로 붕괴된다. 중합체의 가교 구조의 붕괴에 따라, 도전성 엘라스토머 중의 중합체(폴리머 매트릭스)의 밀도는 저하(체적이 팽창)되는 경향이 있고, 상기 밀도의 저하에 따라 매트릭스 중의 도전재 사이의 거리에 편차가 생긴다. 매트릭스 중의 도전재 사이의 거리에 편차가 생기면, 도전재 사이의 거리가 떨어진 부위에 있어서는 저항치가 상승한다. 이 때문에, 종래의 도전성 엘라스토머는, 신축이 반복된 결과 도전율이 저하되는 것으로 추측된다. 이것에 대하여, 본 실시형태의 도전성 엘라스토머는, (메트)아크릴계 중합체(a)가 주로 킬레이트 금속의 배위 결합으로 가교되어 있기 때문에, 한번 결합이 파단되더라도 상기 결합의 재형성이 가능하다. 이 때문에, 도전성 엘라스토머의 신축에 의해 한번 결합이 파단된 부위라 하더라도 가교 구조가 재형성될 가능성이 높고, 신축에 대한 폴리머 매트릭스(중합체 X) 자체의 내구성(가교 구조의 내구성)이 높다. 또한, 본 실시형태의 도전성 엘라스토머는, 중합체 X의 가교 부위에 포함되는 킬레이트 금속이 도전 조제로서 역할을 한다. 이러한 여러 이유에 의해, 가령 폴리머 매트릭스(중합체)의 밀도가 저하되더라도, 도전 조제의 효과에 의해 그 안의 도전재 사이의 거리에 편차에 의한 영향이 적어, 도전성 엘라스토머의 신축에 의한 도전율의 저하를 억제할 수 있는 것으로 추측된다.
<카르복실기 및 수산기의 적어도 하나를 갖는 단위 A를 갖는 (메트)아크릴계 중합체(a)>
(메트)아크릴계 중합체(a)는, 카르복실기 및 수산기의 적어도 하나를 갖는 단위 A를 포함하는 중합체이다. (메트)아크릴계 중합체(a)는, 단위 A 외에 다른 단위를 포함하고 있어도 좋다.
(카르복실기 및 수산기의 적어도 하나를 갖는 단위 A)
단위 A는, 카르복실기 및 수산기의 적어도 하나를 갖는 (메트)아크릴계 모노머에 유래하는 단위인 것이 바람직하다. 단위 A 중의 카르복실기 또는 수산기는, (메트)아크릴계 중합체(a)와 금속 킬레이트 화합물(b)의 가교 반응에 있어서, 킬레이트 금속과의 가교 부위를 구성한다.
단위 A 중의 카르복실기 및 수산기의 수는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 1∼3 정도가 바람직하고, 1이 더욱 바람직하다. 또한, 단위 A는, 카르복실기 및 수산기의 어느 한쪽 또는 양쪽을 포함하고 있어도 좋지만, 어느 한쪽만을 갖는 것이 바람직하다.
단위 A는, 얻어지는 도전성 엘라스토머의 내구성의 관점에서, 하기 식 (I)로 표시되는 (메트)아크릴계 모노머에 유래하는 단위인 것이 바람직하다.
Figure pct00003
(식 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, X는 카르복실기 또는 수산기를 나타내고, Z는 탄소수 1∼10의 알킬기 또는 탄소수 2∼12의 알콕시알킬기를 나타내고, 상기 알킬기 및 상기 알콕시알킬기는 에스테르 결합을 포함하고 있어도 좋다. n은 0 또는 1을 나타낸다.)
식 (I)에 있어서, R1은 수소 원자 또는 메틸기이다. R1에 있어서, 작업성 및 성형성이 우수함과 더불어, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 엘라스토머를 얻는 관점에서, 수소 원자가 바람직하다.
식 (I)에 있어서, X는 카르복실기 또는 수산기이다. X에 있어서, 특별히 한정되지 않지만, 금속 킬레이트 화합물(b)과의 반응성의 관점에서, 카르복실기가 바람직하다.
식 (I)에 있어서, Z는 탄소수 1∼10의 알킬기 또는 탄소수 2∼12의 알콕시알킬기에서 선택되는 2가의 결합기이다. 식 (I)에 있어서, 상기 알킬기 및 상기 알콕시알킬기는, 할로겐 원자 등 다른 치환기를 가져도 좋고, 특히 에스테르 결합(-O-C(=O)-)을 포함하고 있어도 좋다. Z에 있어서는, 알킬기 및 알콕시기에 대해 특별히 우열은 없지만, 얻어지는 도전성 엘라스토머의 수분에 기인하는 열화, 예컨대, 녹의 발생이나 중합체 X의 가수 분해에 의한 열화 등을 억제하는 관점에서, 알킬기가 바람직하다.
Z에 있어서, 알킬기의 탄소수는 1∼10이며, 얻어지는 도전성 엘라스토머의 기계 특성(신장이나 내구성 등)의 점에서, 1∼5가 바람직하다. 상기 알킬기로는, 예컨대, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, n-펜틸기, 이소아밀기, n-헥실기, 이소헥실기, 시클로헥실기, n-옥틸기 등을 들 수 있지만, 본 발명은 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다.
Z에 있어서, 알콕시알킬기의 탄소수는 2∼12이며, 얻어지는 도전성 엘라스토머의 기계 특성의 점에서, 2∼5가 바람직하다. 상기 알콕시알킬기로는, 예컨대, 메톡시에틸기, 에톡시에틸기, 메톡시부틸기 등의 탄소수 2∼6의 알콕시기 및 탄소수 2∼6의 알킬기를 갖는 알콕시알킬기 등을 들 수 있지만, 본 발명은 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다.
Z로 표시되는 알킬기는, 다른 치환기로서 수산기 또는 카르복실기를 포함하고 있어도 좋다. 단, Z 중의 수산기 및 카르복실기의 수는, 단위 A 전체의 수산기 및 카르복실기의 수의 점에서, 본 실시형태의 목적이 저해되지 않는 범위 내에서 적절하게 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 다른 치환기로서 들 수 있는 할로겐 원자로는, 후술하는 식 (II)의 설명과 동일한 것을 들 수 있다. 또한, Z로서, 에스테르 결합(-O-C(=O)-)을 포함하는 식 (I)로 표시되는 (메트)아크릴계 모노머로는, 예컨대, 후술하는 HOA-MS를 들 수 있다.
식 (I)로 표시되는 (메트)아크릴계 모노머로는, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, 아크릴산(AA), 히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트(4HBA), 히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 히드록시부틸(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜모노(메트)아크릴레이트, 2-아크릴로일옥시에틸-숙신산(HOA-MS)이 예시된다.
이들 예시 중에서도, 단위 A로는, 체적 저항률이 작은 도전성 엘라스토머가 얻어지는 관점에서, 하기에 나타내는 아크릴산(AA), 4-히드록시부틸아크릴레이트(4HBA), 또는 2-아크릴로일옥시에틸-숙신산(HOA-MS)에 유래하는 단위를 바람직하게 들 수 있다.
Figure pct00004
그 외, 식 (I)로 표시되는 (메트)아크릴계 모노머에 유래하는 단위 이외의 단위 A로는, 예컨대, 말레산, 푸마르산, 시트라콘산, 메사콘산, 이타콘산, 크로톤산 등의 카르복실기 함유 모노머에 유래하는 단위 등을 들 수 있다.
(다른 모노머 성분 단위)
(메트)아크릴계 중합체(a)는 단위 A만으로 구성시킬 수도 있지만, 필요에 따라, 단위 A에 더하여, 본 실시형태의 목적이 저해되지 않는 범위에서, 카르복실기 및 수산기를 갖지 않는 다른 모노머 성분 단위를 포함하고 있어도 좋다. 다른 모노머 성분 단위로는, 단위 A와 공중합 가능한 모노머(이하, 「공중합성 모노머」라고 한다)에 유래하는 단위를 이용할 수 있다.
-단위 B-
(메트)아크릴계 중합체(a)는, 공중합성 모노머로서, 단위 A 이외의 단위이며, 단위 A와 공중합 가능한 (메트)아크릴계 모노머에 유래하는 단위 B를 포함하고 있어도 좋다. 특별히 한정되는 것은 아니지만, 얻어지는 도전성 엘라스토머의 유연성 및 신장성의 관점에서, (메트)아크릴계 중합체(a)는, 단위 B로서, 하기 식 (II)로 표시되는 (메트)아크릴계 모노머에 유래하는 단위를 가질 수 있다.
Figure pct00005
(식 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기, R2는 할로겐 원자를 갖고 있어도 좋은, 탄소수 1∼18의 알킬기 또는 탄소수 2∼18의 알콕시알킬기를 나타낸다.)
식 (II)에 있어서, R1은 수소 원자 또는 메틸기이다. R1 중에서는, 작업성 및 성형성이 우수함과 더불어, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 필름을 얻는 관점에서, 수소 원자가 바람직하다.
식 (II)로 표시되는 (메트)아크릴계 모노머에 있어서, R2는 할로겐 원자를 갖고 있어도 좋은, 탄소수 1∼18의 알킬기, 또는, 탄소수 2∼18의 알콕시알킬기이다.
탄소수 1∼18의 알킬기로는, 예컨대, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, n-펜틸기, 이소아밀기, n-헥실기, 이소헥실기, 시클로헥실기, n-옥틸기, i-옥타데실기 등을 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다.
탄소수 2∼18의 알콕시알킬기로는, 예컨대, 메톡시에틸기, 에톡시에틸기, 메톡시부틸기 등의 탄소수 1∼9의 알콕시기 및 탄소수 1∼9의 알킬기를 갖는 알콕시알킬기 등을 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이, 식 (II)에 있어서, R2로 표시되는 알킬기 또는 알콕시알킬기는, 할로겐 원자 등의 다른 치환기를 갖고 있어도 좋다. 할로겐 원자로는, 예컨대, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있다. 이들 할로겐 원자 중에서는, 작업성 및 성형성이 우수함과 더불어, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 엘라스토머를 얻는 관점에서, 불소 원자가 바람직하다. 알킬기에 포함되는 할로겐 원자의 수는, 상기 알킬기의 탄소수 등에 따라 상이하므로 일률적으로는 결정할 수 없기 때문에, 본 실시형태의 목적이 저해되지 않는 범위 내에서 적절하게 조정하는 것이 바람직하다.
할로겐 원자를 갖는 탄소수 1∼10의 알킬기로는, 예컨대, 트리플루오로메틸기, 트리플루오로에틸기, 트리플루오로프로필기, 트리플루오로부틸기 등을 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다.
식 (II)로 표시되는 (메트)아크릴계 모노머 중에서는, 작업성 및 성형성이 우수함과 더불어, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 엘라스토머를 얻는 관점에서, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, n-프로필(메트)아크릴레이트, 이소프로필(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트, tert-부틸(메트)아크릴레이트, sec-부틸(메트)아크릴레이트, n-펜틸(메트)아크릴레이트, 이소아밀(메트)아크릴레이트, n-헥실(메트)아크릴레이트, 메틸펜틸(메트)아크릴레이트, n-옥틸(메트)아크릴레이트, 노난올(메트)아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 이소스테아릴(메트)아크릴레이트 등의 식 (II)에 있어서, R1이 수소 원자 또는 메틸기이고, R2가 탄소수 1∼18의 알킬기인 (메트)아크릴계 모노머; 2,2,2-트리플루오로에틸아크릴레이트 등의 식 (II)에 있어서, R1이 수소 원자 또는 메틸기이고, R2가 할로겐 원자를 갖는 탄소수 1∼18의 알킬기인 (메트)아크릴계 모노머; 메톡시에틸(메트)아크릴레이트, 에톡시에틸(메트)아크릴레이트, 메톡시부틸(메트)아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트 등의 식 (II)에 있어서, R1이 수소 원자 또는 메틸기이고, R2가 탄소수 2∼12의 알콕시알킬기인 (메트)아크릴계 모노머;가 바람직하게 예시된다.
이들 예시 중에서도, 단위 B로는, 하기에 나타내는 에틸(메트)아크릴레이트(하기에 있어서는 에틸아크릴레이트), 이소스테아릴(메트)아크릴레이트, 또는, 2,2,2-트리플루오로에틸아크릴레이트에 유래하는 단위를 바람직하게 들 수 있다.
Figure pct00006
(다른 모노머 성분 단위)
(메트)아크릴계 중합체(a)는 단위 A, 또는 단위 A 및 단위 B만으로 구성시킬 수도 있지만, 필요에 따라, 단위 A 및 단위 B에 더하여, 본 실시형태의 목적이 저해되지 않는 범위에서, 다른 모노머 성분 단위를 더 포함하고 있어도 좋다. 다른 모노머 성분 단위로는, 단위 A나 단위 B와 공중합 가능한 모노머(이하, 「공중합성 모노머」라고 한다)에 유래하는 단위를 이용할 수 있다. 한편, (메트)아크릴계 중합체(a)가, 단위 B로서 식 (II)로 표시되는 (메트)아크릴계 모노머에 유래하는 단위 B를 포함하는 경우, 식 (II)로 표시되는 (메트)아크릴계 모노머에 유래하는 단위만을 단위 B로서 취급하고, 단위 A, 단위 B 이외의 모노머 성분 단위는 다른 모노머 성분 단위로서 취급한다.
-다른 모노머 성분 단위-
다른 모노머 성분 단위로는, 예컨대, 아미드기 함유 모노머, 아릴기 함유 모노머, 스티렌계 모노머, 질소 원자 함유 모노머, 지방산비닐에스테르계 모노머, 베타인 모노머, 글리시딜기 함유 모노머, 실리콘기 함유 모노머, 시클로알킬기 함유 모노머 등을 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다.
아미드기 함유 모노머로는, 예컨대, N-메틸(메트)아크릴아미드, N-에틸(메트)아크릴아미드, N-프로필(메트)아크릴아미드, N-이소프로필(메트)아크릴아미드, N-tert-부틸(메트)아크릴아미드, N-옥틸(메트)아크릴아미드, N,N-디메틸(메트)아크릴아미드, N,N-디에틸(메트)아크릴아미드 등의 알킬기의 탄소수가 1∼8인 알킬(메트)아크릴아미드 등을 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다. 이들 모노머는, 각각 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상을 병용해도 좋다.
아릴기 함유 모노머로는, 예컨대, 벤질(메트)아크릴레이트 등의 아릴기의 탄소수가 6∼12인 아릴(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다. 아릴기로는, 페닐기(C6H5-), 톨릴기(CH3C6H4-), 크실릴기((CH3)2C6H3-), 나프틸기(C10H8-) 등을 들 수 있다.
스티렌계 모노머로는, 예컨대, 스티렌, α-메틸스티렌 등을 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다.
질소 원자 함유 모노머로는, 예컨대, N-비닐피롤리돈, N-비닐카프로락탐 등을 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다.
지방산비닐에스테르계 모노머로는, 예컨대, 아세트산비닐, 프로피온산비닐 등을 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다.
베타인 모노머로는, 예컨대, N-아크릴로일옥시메틸-N,N-디메틸암모늄메틸-α-술포베타인, N-메타크릴로일옥시메틸-N,N-디메틸암모늄메틸-α-술포베타인, N-아크릴로일옥시메틸-N,N-디메틸암모늄에틸-α-술포베타인, N-메타크릴로일옥시메틸-N,N-디메틸암모늄에틸-α-술포베타인, N-아크릴로일옥시메틸-N,N-디메틸암모늄프로필-α-술포베타인, N-메타크릴로일옥시메틸-N,N-디메틸암모늄프로필-α-술포베타인, N-아크릴로일옥시메틸-N,N-디메틸암모늄부틸-α-술포베타인, N-메타크릴로일옥시메틸-N,N-디메틸암모늄부틸-α-술포베타인, N-아크릴로일옥시에틸-N,N-디메틸암모늄메틸-α-술포베타인, N-메타크릴로일옥시에틸-N,N-디메틸암모늄메틸-α-술포베타인, N-아크릴로일옥시에틸-N,N-디메틸암모늄에틸-α-술포베타인, N-메타크릴로일옥시에틸-N,N-디메틸암모늄에틸-α-술포베타인, N-아크릴로일옥시에틸-N,N-디메틸암모늄프로필-α-술포베타인, N-메타크릴로일옥시에틸-N,N-디메틸암모늄프로필-α-술포베타인, N-아크릴로일옥시에틸-N,N-디메틸암모늄부틸-α-술포베타인, N-메타크릴로일옥시에틸-N,N-디메틸암모늄부틸-α-술포베타인, N-아크릴로일옥시프로필-N,N-디메틸암모늄메틸-α-술포베타인, N-메타크릴로일옥시프로필-N,N-디메틸암모늄메틸-α-술포베타인, N-아크릴로일옥시프로필-N,N-디메틸암모늄에틸-α-술포베타인, N-메타크릴로일옥시프로필-N,N-디메틸암모늄에틸-α-술포베타인, N-아크릴로일옥시프로필-N,N-디메틸암모늄프로필-α-술포베타인, N-메타크릴로일옥시프로필-N,N-디메틸암모늄프로필-α-술포베타인, N-아크릴로일옥시프로필-N,N-디메틸암모늄부틸-α-술포베타인, N-메타크릴로일옥시프로필-N,N-디메틸암모늄부틸-α-술포베타인, N-아크릴로일옥시부틸-N,N-디메틸암모늄메틸-α-술포베타인, N-메타크릴로일옥시부틸-N,N-디메틸암모늄메틸-α-술포베타인, N-아크릴로일옥시부틸-N,N-디메틸암모늄에틸-α-술포베타인, N-메타크릴로일옥시부틸-N,N-디메틸암모늄에틸-α-술포베타인, N-아크릴로일옥시부틸-N,N-디메틸암모늄프로필-α-술포베타인, N-메타크릴로일옥시부틸-N,N-디메틸암모늄프로필-α-술포베타인, N-아크릴로일옥시부틸-N,N-디메틸암모늄부틸-α-술포베타인, N-메타크릴로일옥시부틸-N,N-디메틸암모늄부틸-α-술포베타인 등의 N-(메트)아크릴로일옥시알킬-N,N-디메틸암모늄알킬-α-술포베타인 등의 술포베타인 모노머 등을 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다. 이들 술포베타인 모노머는, 각각 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상을 병용해도 좋다.
글리시딜기 함유 모노머란, 글리시딜(메트)아크릴레이트, 글리시딜-[-O-(CH2)n-]m-(메트)아크릴레이트(여기서, n은 1∼4의 정수이고, m은 1∼20의 정수이다)를 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다.
실리콘기 함유 모노머란, (Rc)-[-O-Si(Ra)(Rb)]x-기를 함유하는 모노머이며, (메트)아크릴산의 실리콘기 에스테르를 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다. 여기서, Ra, Rb, Rc는, 화학적으로 가능한 임의의 기(예컨대, 알킬기, 알콕시기, 시클로알킬기, 시클로알킬옥시기, 아릴기, 아릴옥시기 등)의 임의에서 선택될 수 있고, x는 임의의 정수이고, 예컨대, 1, 2, 3 또는 4의 정수이다. 실리콘기로는, 예컨대, 폴리디메틸실록실기, 트리알콕시실릴기(예컨대, 트리메톡시실릴기, 트리에톡시실릴기) 등을 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다.
시클로알킬기 함유 모노머란, 시클로알킬기를 함유하는 모노머이며, 예컨대, C3-12 시클로알킬(메트)아크릴레이트를 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에 있어서 「시클로알킬기」란, 단환 또는 다환식 포화 탄화수소기를 의미하며, 가교된 구조의 것도 포함된다. 예컨대 「C3-12 시클로알킬기」란 탄소 원자수가 3∼12인 환상 알킬기를 의미한다. 구체예로서, 「C3-12 시클로알킬기」의 경우에는, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 아다만틸기, 이소보르닐기 등을 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다. 이들 모노머는, 각각 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상을 병용해도 좋다.
((메트)아크릴계 중합체(a)의 합성)
본 실시형태에서의 (메트)아크릴계 중합체(a)는, 단위 A 등이 되는 각 모노머 성분을 중합시킴으로써 얻을 수 있다. 각 모노머 성분의 합성 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 괴상 중합법, 용액 중합법, 유화 중합법, 현탁 중합법 등 공지의 방법을 이용할 수 있다. 본 실시형태에 있어서는, (메트)아크릴계 중합체(a)의 고분자량화를 실현하는 관점에서는, 괴상 중합법을 채용하는 것이 바람직하다.
(메트)아크릴계 중합체(a) 중의 단위 A의 함유율은, 금속 킬레이트 화합물(b)과의 가교 반응 후에 있어서, 유연성 및 신장성이 우수한 중합체 X를 얻는 관점에서, 0.1∼10 몰%가 바람직하고, 0.25∼5 몰%가 보다 바람직하고, 0.5∼3 몰%가 더욱 바람직하고, 0.5∼1.5 몰%가 특히 바람직하다.
단위 B를 이용하는 경우, (메트)아크릴계 중합체(a) 중의 단위 B의 함유율은, 특별히 한정되지 않지만, 유연성 및 신장성이 우수한 중합체 X를 얻는 관점에서, 90∼99.9 몰%가 바람직하고, 97∼99.5 몰%가 더욱 바람직하고, 98.5∼99.5 몰%가 특히 바람직하다.
한편, (메트)아크릴계 중합체(a) 중에 있어서, 단위 A 등을 단독 또는 2종 이상을 포함하고 있어도 좋다. 즉, (메트)아크릴계 중합체(a)는 단독 또는 2종 이상의 단위 A를 포함하고 있어도 좋고, 단독 또는 2종 이상의 단위 B를 포함하고 있어도 좋다.
(메트)아크릴계 중합체(a)를 구성하는 모노머의 조합예는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대, 단위 A로서, 아크릴산(AA), 4-히드록시부틸아크릴레이트(4HBA) 및 2-아크릴로일옥시에틸-숙신산(HOA-MS)에서 선택되는 적어도 1종에 유래하는 단위와, 단위 B로서, 에틸아크릴레이트(EA), 이소스테아릴(메트)아크릴레이트(ISTA), 및, 2,2,2-트리플루오로에틸아크릴레이트(V#3F)에서 선택되는 적어도 1종에 유래하는 단위의 조합을 들 수 있다. 구체적으로는, 예컨대, 하기의 조합을 들 수 있다.
(1) EA/AA
(2) EA/V#3F/AA
(3) ISTA/EA/AA
(4) ISTA/V#3F/AA
(5) ISTA/V#3F/4HBA
(6) ISTA/EA/HOA-MS
(7) ISTA/V#3F/HOA-MS
(8) EA/4HBA
(메트)아크릴계 중합체(a)는, 모노머 성분을 특정한 조도의 자외선을 조사하여 중합시킴으로써 합성할 수 있다. 이러한 자외선 조사는 당업자가 임의로 설정하여 실시할 수 있다. 자외선을 사용하여 모노머 성분을 괴상 중합하여 (메트)아크릴계 중합체(a)를 얻는 경우, 번잡한 조작인 용매를 제거하기 위한 건조 조작이 불필요하여, 작업성이 우수하다.
여기서, 자외선이란, 가시광선보다 파장이 짧고, X선보다 파장이 긴 전자파를 말한다. 상한의 가시광의 단파장단(端)은 400 nm이며, 자외선은 이것 이하의 파장을 갖는 전자파로 정의될 수 있다. 자외선의 파장의 하한은 10 nm 정도이며, 이것보다 긴 파장을 갖는 전자파이면 자외선의 범주에 들어가는 것으로 이해된다. 본 실시형태에 있어서 이용되는 자외선의 파장은, 어떠한 파장이어도 좋으며, 목적에 따라서 적절한 것을 선택할 수 있다. 예컨대, 본 실시형태에 있어서, 모노머에 대하여 초기의 효과를 발휘할 수 있는 한 어떤 파장의 것이어도 좋다. 대표적으로는, 실시예에 있어서 사용되는 광원에 의해 조사될 수 있는 파장의 것이다. 구체적으로는 150 nm∼400 nm 정도의 광원이 사용되고, 바람직하게는 300 nm∼400 nm이다.
본 실시형태에서 이용되는 자외선의 바람직한 조도는, 출발 물질에 따라 상이하다. 자외선 조사 장치는 특별히 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 저압 수은 램프, 중압 수은 램프, 고압 수은 램프, 초고압 수은 램프, 메탈할라이드 램프, 블랙라이트 램프, UV 무전극 램프, 쇼트 아크 램프, LED 등을 들 수 있다.
모노머 성분을 중합시킬 때는, 중합 개시제를 이용할 수 있다. 중합 개시제로는, 예컨대, 광중합 개시제, 열중합 개시제 등을 들 수 있다. 이들 중합 개시제 중에서는, (메트)아크릴계 중합체(a)에 열이력을 남기지 않도록 하는 관점에서, 광중합 개시제가 바람직하다.
광중합 개시제로는, 예컨대, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드, 2,2'-비스(o-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,1'-비이미다졸, 2,4,6-트리스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(p-메톡시페닐비닐)-1,3,5-트리아진, 디페닐요오도늄테트라플루오로보레이트, 디페닐요오도늄헥사플루오로포스페이트, 4,4'-디tert-부틸디페닐요오도늄테트라플루오로보레이트, 4-디에틸아미노페닐벤젠디아조늄헥사플루오로포스페이트, 벤조인, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-2-온, 벤조페논, 티옥산톤, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐아실포스핀옥시드, 트리페닐부틸보레이트테트라에틸암모늄, 디페닐-4-페닐티오페닐술포늄헥사플루오로포스페이트, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온, 페닐글리옥실릭애시드메틸에스테르, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1-온, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드, 1,2-옥탄디온, 1-[4-(페닐티오)-2-(o-벤조일옥심)], 비스(η5-2,4-시클로펜타디엔-1-일)비스〔2,6-디플루오로-3-(1H-피롤-1-일)페닐티타늄〕 등의 광라디칼 중합 개시제, 2,4,6-트리스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(p-메톡시페닐비닐)-1,3,5-트리아진, 디페닐요오도늄테트라플루오로보레이트, 4,4'-디tert-부틸디페닐요오도늄테트라플루오로보레이트, 4-디에틸아미노페닐벤젠디아조늄헥사플루오로포스페이트, 디페닐-4-페닐티오페닐술포늄헥사플루오로포스페이트 등의 광양이온 개환 중합 개시제 등을 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다. 이들 광중합 개시제는, 각각 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다.
열중합 개시제로는, 예컨대, 디메틸-2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트), 2,2'-아조비스이소부티로니트릴(AIBN), 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(ADVN), 2,2'-아조비스이소부티르산디메틸, 아조비스디메틸발레로니트릴 등의 아조계 중합 개시제, 과산화벤조일, 과황산칼륨, 과황산암모늄 등의 과산화물계 중합 개시제 등을 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다. 이들 중합 개시제는, 각각 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상을 병용해도 좋다.
중합 개시제의 양은, 상기 중합 개시제의 종류 등에 따라 상이하기 때문에 일률적으로는 결정할 수 없지만, 통상, 모노머 성분 100 질량부당 0.01∼20 질량부 정도인 것이 바람직하다.
모노머 성분을 중합시킬 때는, 얻어지는 (메트)아크릴계 중합체(a)의 분자량을 조정하기 위해 연쇄 이동제를 이용할 수 있다. 연쇄 이동제로는, 예컨대, 라우릴머캅탄, 도데실머캅탄, 티오글리세롤 등의 티올기를 갖는 화합물; 차아인산나트륨, 아황산수소나트륨 등의 무기염 등을 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다. 이들 연쇄 이동제는, 각각 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상을 병용해도 좋다. 연쇄 이동제의 양은, 상기 연쇄 이동제의 종류 등에 따라 상이하기 때문에 일률적으로는 결정할 수 없지만, 통상, 모노머 성분 100 질량부당 0.01∼10 질량부 정도인 것이 바람직하다.
모노머 성분을 중합시킬 때의 분위기는, 특별히 한정되지 않고, 대기여도 좋고, 혹은 질소 가스, 아르곤 가스 등의 불활성 가스여도 좋다.
모노머 성분을 중합시킬 때의 온도는, 특별히 한정되지 않고, 통상 5∼100℃ 정도의 온도인 것이 바람직하다. 모노머 성분을 중합시키는 데 요하는 시간은, 중합 조건에 따라 상이하여 일률적으로는 결정할 수 없기 때문에 임의이지만, 통상 0.5∼20시간 정도이다.
중합 반응은, 잔존하고 있는 모노머 성분의 양이 20 질량% 이하가 된 시점에서, 임의로 종료할 수 있다. 한편, 잔존하고 있는 모노머 성분의 양은, 예컨대, 겔 퍼미에이션 크로마토그래피(GPC)를 이용하여 측정할 수 있다.
(메트)아크릴계 중합체(a)의 중량 평균 분자량은, 작업성 및 성형성이 우수함과 더불어, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 엘라스토머를 얻는 관점에서, 20만∼1000만이 바람직하고, 30만∼300만이 더욱 바람직하고, 40만∼250만이 특히 바람직하다. 한편, 본 실시형태에 있어서, (메트)아크릴계 중합체(a)의 중량 평균 분자량은, 예컨대, 겔 퍼미에이션 크로마토그래피〔도소(주) 제조, 품번: HLC-8320GPC, 컬럼: 도소(주) 제조, 품번: TSKgel GMHH-R, 용매: 테트라히드로푸란, 유속: 0.6 mL/min〕를 이용하여 폴리스티렌 환산으로 측정할 수 있다.
(메트)아크릴계 중합체(a)의 수 평균 분자량은, 작업성 및 성형성이 우수함과 더불어, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 필름을 얻는 관점에서, 10만∼500만이 바람직하고, 15만∼150만이 더욱 바람직하고, 20만∼100만이 더욱 바람직하다. (메트)아크릴계 중합체(a)의 수 평균 분자량은, 예컨대, 겔 퍼미에이션 크로마토그래피〔도소(주) 제조, 품번: HLC-8320GPC, 컬럼: 도소(주) 제조, 품번: TSKgel GMHH-R, 용매: 테트라히드로푸란, 유속: 0.6 mL/min〕를 이용하여 폴리스티렌 환산으로 측정할 수 있다.
(메트)아크릴계 중합체(a)의 분자량 분포(중량 평균 분자량/수 평균 분자량, 이하 동일)는, 작업성 및 성형성이 우수함과 더불어, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 필름을 얻는 관점에서, 1 이상, 1.5 이상, 바람직하게는 2 이상, 2.5 이상, 보다 바람직하게는 3 이상, 3.5 이상이다. 또한, 작업성 및 성형성이 우수함과 더불어, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 필름을 얻는 관점에서, 6 이하, 5.5 이하, 5 이하, 바람직하게는 4.5 이하, 보다 바람직하게는 4 이하이다.
본 실시형태의 조성물 중에서의 (메트)아크릴계 중합체(a)의 함유비는, 작업성 및 성형성이 우수함과 더불어, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 엘라스토머를 얻는 관점에서, 본 실시형태의 조성물의 총량에 대하여, 5∼95 질량%가 바람직하고, 7.5∼50 질량%가 더욱 바람직하고, 9∼15 질량%가 특히 바람직하다. 한편, 본 실시형태의 조성물에 있어서, (메트)아크릴계 중합체(a)는 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상을 병용해도 좋다.
<금속 킬레이트 화합물(b)>
본 실시형태의 조성물은, 금속 킬레이트 화합물(b)을 포함한다. 본 실시형태에 있어서는, 본 실시형태의 조성물에 열이나 광 등의 에너지를 부여함으로써, 금속 킬레이트 화합물(b)에 의해 (메트)아크릴계 중합체(a)를 가교시킬 수 있다.
금속 킬레이트 화합물은, 에틸아세토아세테이트와 같은 킬레이트제로 구성되는 킬레이트제부와, 금속 원자로 구성되는 킬레이트 금속으로 구성되어 있고, 킬레이트 금속을 보호하도록 킬레이트제부가 배위한 구조를 갖는다.
본 실시형태의 조성물에, 열 등의 에너지를 부여하면, 금속 킬레이트 화합물(b)의 킬레이트제부가 휘발하고, (메트)아크릴계 중합체(a)와 킬레이트 금속의 가교 반응이 진행된다. 상기 가교 반응은, 열 등에 의해 금속 킬레이트 화합물(b)의 킬레이트제부가 휘발하고, 킬레이트 금속과 킬레이트제부의 배위 결합이 파단됨으로써 진행된다. 킬레이트제부가 휘발하고, 배위 결합의 파단이 발생하면, 킬레이트 금속에 (메트)아크릴계 중합체(a)의 단위 A의 수산기 또는 카르복실기가 배위하여, (메트)아크릴계 중합체(a)와 킬레이트 금속의 가교 반응이 진행된다. 이 때문에, (메트)아크릴계 중합체(a)와 금속 킬레이트 화합물(b)의 혼합물에 열 등의 에너지를 부가함으로써, 킬레이트 금속에 의해 가교된 부위를 갖는 (메트)아크릴계 중합체(a)(즉, 중합체 X)를 얻을 수 있다.
금속 킬레이트 화합물은, 중심 금속(킬레이트 금속)이, 주기율표의 제3 주기부터 제5 주기인 금속, 및 반도체 원자인 것이 바람직하고, 제3 주기 금속인 Al, Si, 제4 주기 금속인 Ti, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ge, 제5 주기 금속인 In, Sn이 더욱 바람직하고, Al, Ti가 특히 바람직하다.
금속 킬레이트 화합물(b)로는, 특별히 한정되지 않고 공지의 금속 킬레이트 화합물을 적절하게 선정하여 이용할 수 있다. 금속 킬레이트 화합물(b)로는, 예컨대, 알루미늄트리스(아세틸아세토네이트), 알루미늄알킬아세토아세테이트디이소프로필레이트, 알루미늄비스에틸아세토아세테이트모노아세틸아세토네이트, 알루미늄트리스아세틸아세테이트, 알루미늄트리스(알킬아세토아세테이트), 알루미늄아세틸아세테이트디이소프로필레이트 등의 알루미늄계 킬레이트 화합물;
티타늄아세틸아세토네이트, 티타늄테트라아세틸아세테이트, 폴리티타늄아세틸아세토네이트, 티타늄옥틸렌글리콜레이트, 티타늄에틸아세토아세테이트, 티타늄락테이트, 티타늄트리에탄올아미네이트, 디히드록시·비스(락틱애시드)티타네이트, 디히드록시·비스(락테이트)티타늄·모노암모늄염, 디히드록시·비스(락테이트)티타늄·디암모늄염, 프로판디옥시티타늄비스(에틸아세토아세테이트), 디이소프로폭시·비스(아세틸아세톤)티타네이트, 디부톡시·비스(트리에탄올아민)티타네이트, 테트라옥틸렌글리콜티타네이트, 디이소프로폭시티타늄비스(에틸아세토아세테이트) 등의 티타늄계 킬레이트 화합물;
지르코늄아세테이트, 지르코늄아세틸아세테이트, 지르코늄부톡시아세틸아세토네이트, 지르코늄비스아세틸아세토네이트, 지르코늄에틸아세토아세테이트, 지르코늄아세틸아세토네이트·에틸아세토아세테이트 등의 지르코늄계 킬레이트 화합물;
아연아세틸아세테이트, 니켈아세틸아세테이트, 철아세틸아세테이트 등등을 들 수 있다.
본 실시형태에서의 금속 킬레이트 화합물로는, 금속 원자로서 Al 또는 Ti를 이용한, 알루미늄계 금속 킬레이트 화합물, 티타늄계 킬레이트 화합물을 적합하게 들 수 있다. 상기 알루미늄계 금속 킬레이트 화합물로는, 예컨대 이하를 들 수 있다.
Figure pct00007
본 실시형태의 조성물 중에서의 금속 킬레이트 화합물(b)의 함유비는, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수하고, 신축 후의 도전율의 저하가 억제된 도전성 엘라스토머를 얻는 관점에서, (메트)아크릴계 중합체(a) 중의 단위 A의 총량 100 질량부당 10∼5000 질량부가 바람직하고, 50∼1000 질량부가 더욱 바람직하고, 100∼2000 질량부가 특히 바람직하다. 본 실시형태의 조성물에 있어서, 금속 킬레이트 화합물(b)은 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상을 병용해도 좋다. 같은 관점에서, 본 실시형태의 조성물 중에서의 금속 킬레이트 화합물(b)의 함유비는, 본 실시형태의 조성물의 총량에 대하여, 0.1∼1.0 질량%가 바람직하고, 0.2∼0.9 질량%가 더욱 바람직하고, 0.25∼0.8 질량%가 특히 바람직하다.
<도전재(c)>
본 실시형태의 조성물은, 도전재(c)를 포함한다. 본 실시형태의 조성물에 의하면, (메트)아크릴계 중합체(a)와 금속 킬레이트 화합물(b)과 함께 도전재(c)를 포함함으로써, 킬레이트 금속에 의해 가교된 부위를 갖는 (메트)아크릴계 중합체(a)(중합체 X)의 폴리머 매트릭스 중에 도전재(c)가 분산된 도전성 엘라스토머를 얻을 수 있다.
도전재(c)로는, 예컨대, 인편형 흑연 등의 천연 흑연, 인조 흑연 등의 그래파이트, 아세틸렌블랙, 케첸블랙, 채널블랙, 퍼니스블랙, 램프블랙, 서멀블랙 등의 카본블랙, 그래핀, 카본 나노 튜브, 풀러렌 등의 탄소계 재료; 탄소 섬유, 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화카본; 구리, 니켈, 알루미늄, 은, 은 피복 구리 등의 금속 입자의 분말; 산화아연, 티탄산칼륨 등의 도전성 위스커; 산화티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 유기 도전성 재료 등을 들 수 있다. 단, 도전재(c)는, 이들 예시에만 한정되는 것은 아니다. 도전재(c)는, 각각 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상을 병용해도 좋다. 이들 도전재 중에서는, 작업성 및 성형성이 우수함과 더불어, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 필름을 얻는 관점에서, 카본 나노 튜브, 카본블랙, 그래핀 및 금속 입자가 바람직하고, 카본 나노 튜브, 카본블랙, 그래핀 및 은 입자가 보다 바람직하고, 신축 후의 도전율의 저하가 억제된 도전성 엘라스토머를 얻는 관점에서, 은 입자 또는 카본 나노 튜브가 더욱 바람직하다.
(메트)아크릴계 중합체(a) 및 도전재의 합계 고형분에서의 도전재(c)의 고형분의 함유율은, 높은 도전성을 실현하여 작업성 및 성형성이 우수함과 더불어, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 엘라스토머를 얻는 관점에서, 3∼95 질량%가 바람직하고, 5∼90 질량%가 더욱 바람직하고, 7∼85 질량%가 특히 바람직하다.
한편, 본 명세서에 있어서, (메트)아크릴계 중합체(a) 및 도전재(c)의 합계 고형분에서의 도전재의 고형분의 함유율은, 식: [(메트)아크릴계 중합체(a) 및 도전재(c)의 합계 고형분에서의 도전재(c)의 고형분의 함유율(질량%)]
=[(도전재(c)의 고형분)/〔(메트)아크릴계 중합체(a)의 고형분+도전재(c)의 고형분〕]×100에 기초하여 구해진 값을 의미한다.
-카본 나노 튜브-
카본 나노 튜브로는, 예컨대, 1장의 시트형 그래파이트(그래핀 시트)를 통형으로 둥글게 한 중공 원통 구조의 싱글월 카본 나노 튜브, 직경이 상이한 싱글월 카본 나노 튜브를 동심원형으로 복수 적층한 구조의 멀티월 카본 나노 튜브, 슈퍼그로스법에 의해 제조되는 싱글월 카본 나노 튜브, 싱글월 카본 나노 튜브의 단부가 원추형으로 폐쇄된 형상의 카본 나노 콘, 내부에 풀러렌을 내포하는 카본 나노 튜브 등을 들 수 있지만, 본 발명은 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다. 이들 카본 나노 튜브는, 각각 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상을 병용해도 좋다. 이들 카본 나노 튜브 중에서는, 저전압을 인가했을 때 큰 변위량을 나타내는 도전성 엘라스토머를 얻는 관점에서, 멀티월 카본 나노 튜브가 바람직하다.
카본 나노 튜브의 길이는, 작업성 및 성형성이 우수함과 더불어, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 엘라스토머를 얻는 관점에서, 바람직하게는 0.1∼1000 μm, 보다 바람직하게는 1∼500 μm이며, 저전압에서의 변위량이 큰 도전성 엘라스토머를 얻는 관점에서, 더욱 바람직하게는 1∼90 μm이다.
카본 나노 튜브의 직경은, 작업성 및 성형성이 우수함과 더불어, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 엘라스토머를 얻는 관점에서, 바람직하게는 10∼50 nm, 보다 바람직하게는 10∼20 nm이다.
(메트)아크릴계 중합체(a) 및 카본 나노 튜브의 합계 고형분에서의 카본 나노 튜브의 고형분의 함유율은, 높은 도전성을 실현하여 작업성 및 성형성이 우수함과 더불어, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 엘라스토머를 얻는 관점에서, 3∼30 질량%가 바람직하고, 5∼25 질량%가 더욱 바람직하고, 7∼20 질량%가 특히 바람직하다.
-금속 입자-
금속 입자의 형상으로는, 예컨대, 구형, 타원체형, 방추형, 파쇄형, 판형, 기둥형, 인편형, 편평형, 나뭇가지형, 연쇄형 등을 들 수 있지만, 본 발명은 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다. 금속 입자의 형상은, 도전성 엘라스토머의 용도 등에 따라서 적절하게 결정하는 것이 바람직하다.
금속 입자의 평균 입자 직경은, 작업성 및 성형성이 우수함과 더불어, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 엘라스토머를 얻는 관점에서, 바람직하게는 0.3∼50 μm, 보다 바람직하게는 0.5∼30 μm, 더욱 바람직하게는 1∼10 μm이다. 한편, 금속 입자의 평균 입자 직경은, 후술하는 카본블랙과 동일하게 하여 구한 평균 입자 직경을 의미한다.
(메트)아크릴계 중합체(a) 및 금속 입자(예컨대, 은 입자)의 합계 고형분에서의 금속 입자의 함유율은, 높은 도전성을 실현하여 작업성 및 성형성이 우수함과 더불어, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 엘라스토머를 얻는 관점에서, 50∼95 질량%가 바람직하고, 55∼90 질량%가 더욱 바람직하고, 60∼85 질량%가 특히 바람직하다.
-카본블랙-
카본블랙의 형상으로는, 예컨대, 구형, 타원체형, 방추형, 파쇄형, 판형, 기둥형 등을 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다. 카본블랙의 형상은, 도전성 엘라스토머의 용도 등에 따라서 적절하게 결정하는 것이 바람직하다.
카본블랙의 평균 입자 직경은, 작업성 및 성형성이 우수함과 더불어, 높은 도전성을 실현하여 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 엘라스토머를 얻는 관점에서, 바람직하게는 30 μm 이하, 보다 바람직하게는 20 μm 이하, 더욱 바람직하게는 10 μm 이하, 한층 더 바람직하게는 5 μm 이하이다. 한편, 카본블랙의 평균 입자 직경은, 레이저 회절/산란식 입도 분포 측정 장치〔(주)호리바 세이사쿠쇼 제조, 품번: LA-910〕를 이용하여 측정되는 D50의 평균 입자 직경을 의미한다.
(메트)아크릴계 중합체(a) 및 카본블랙의 합계 고형분에서의 카본블랙의 고형분의 함유율은, 작업성 및 성형성이 우수함과 더불어, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 엘라스토머를 얻는 관점에서, 바람직하게는 1 질량% 이상, 보다 바람직하게는 3 질량% 이상, 더욱 바람직하게는 5 질량% 이상이며, 작업성 및 성형성이 우수함과 더불어, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 엘라스토머를 얻는 관점에서, 바람직하게는 50 질량% 이하, 보다 바람직하게는 30 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 20 질량% 이하이다.
-그래핀-
그래핀의 평균 입자 직경은, 작업성 및 성형성이 우수함과 더불어, 높은 도전성을 실현하여 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 엘라스토머를 얻는 관점에서, 바람직하게는 0.3∼500 μm, 보다 바람직하게는 0.5∼100 μm, 더욱 바람직하게는 1∼50 μm, 한층 더 바람직하게는 3∼20 μm이다. 한편, 그래핀의 평균 입자 직경은, 상기 카본블랙과 동일하게 하여 구한 평균 입자 직경을 의미한다.
그래핀의 두께는, 작업성 및 성형성이 우수함과 더불어, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 엘라스토머를 얻는 관점에서, 바람직하게는 0.1∼500 nm, 보다 바람직하게는 0.5∼100 nm, 더욱 바람직하게는 1∼50 nm, 한층 더 바람직하게는 1∼20 nm이다.
(메트)아크릴계 중합체(a) 및 그래핀의 합계 고형분에서의 그래핀의 고형분의 함유율은, 작업성 및 성형성이 우수함과 더불어, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 엘라스토머를 얻는 관점에서, 바람직하게는 5 질량% 이상, 보다 바람직하게는 8 질량% 이상, 더욱 바람직하게는 10 질량% 이상이며, 작업성 및 성형성이 우수함과 더불어, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 엘라스토머를 얻는 관점에서, 바람직하게는 25 질량% 이하이다.
-탭 밀도가 낮은 금속 입자-
도전재(c)로는, 재료 신축 시의 도전율의 변화를 더욱 억제하는 관점에서, 탭 밀도가 낮은 금속 입자를 이용할 수 있다. 탭 밀도가 낮은 금속 입자로는, 나뭇가지형의 금속 입자를 들 수 있다. 나뭇가지형의 금속 입자로는, 예컨대, 적어도 표면에 은 등의 금속 피복을 갖는 금속 피복 입자(예컨대, 은 피복 나뭇가지형 구리 입자) 등을 들 수 있다. 탭 밀도가 낮은(부피가 큰) 금속 입자를 이용함으로써 재료 신축 시의 도전율의 변화를 더욱 억제할 수 있는 이유에 대해서는 분명하지 않지만, 탭 밀도가 낮은(부피가 큰) 금속 입자를 이용함으로써, 도전성 엘라스토머에 차지하는 금속 입자의 체적비가 커지고, 금속 입자끼리의 접촉점이 증가하기 때문에, 구형이나 플레이크형과 비교하여 도전성 엘라스토머가 신축했을 때의 도전율의 변화를 더욱 억제할 수 있는 것으로 추측된다.
이상의 관점에서, 도전재(c)로는, 카본 나노 튜브, 카본블랙, 그래핀 및 금속 입자가 바람직하고, 카본 나노 튜브, 카본블랙, 그래핀, 은 입자, 또는, 은 피복 구리 입자가 보다 바람직하고, 카본 나노 튜브, 은 플레이크 입자, 또는, 나뭇가지형 은 피복 구리 입자가 더욱 바람직하다.
-분산액-
도전재는, 도전재를 분산매에 분산시킨 분산액으로서 이용할 수 있다. 분산매로는, 예컨대, 이소프로필알코올, 톨루엔, N-메틸2-피롤리돈, 시클로펜타논 등을 들 수 있지만, 본 발명은 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다. 이들 분산매는, 각각 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상을 병용해도 좋다. 분산매의 양은, 도전재의 종류 및 그 양, 혼합하는 (메트)아크릴계 중합체(a)의 종류 및 그 양 등을 고려하여 적절하게 결정하면 된다.
도전재 분산액에서의 불휘발분량은, 작업성 및 성형성이 우수함과 더불어, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 엘라스토머를 얻는 관점에서, 바람직하게는 1 질량% 이상, 보다 바람직하게는 3 질량% 이상이며, 취급성을 향상시키는 관점에서, 바람직하게는 60 질량% 이하, 보다 바람직하게는 50 질량% 이하이다.
한편, 도전재 분산액에서의 불휘발분량은, 도전재 분산액 1 g을 평량하고, 열풍 건조기로 130℃의 온도에서 1시간 건조시키고, 얻어진 잔사를 불휘발분으로 하고, 하기 식에 기초하여 구해진 값을 의미한다.
식:
〔도전재 분산액에서의 불휘발분량(질량%)〕
=(〔잔사의 질량〕÷〔도전재 분산액 1 g〕)×100
<킬레이트제(d)>
본 실시형태의 조성물은, 킬레이트제(d)를 포함한다. 본 실시형태의 조성물은, 킬레이트제(d)를 포함함으로써 (메트)아크릴계 중합체(a)와 금속 킬레이트 화합물(b)의 가교 반응 시의 겔화를 방지할 수 있다.
킬레이트제(d)로는, 특별히 한정되지 않고 공지의 금속 킬레이트 화합물을 적절하게 선정하여 이용할 수 있다. 예컨대, 킬레이트제(d)로는, 전술한 금속 킬레이트 화합물(b)의 "킬레이트제부"에 대응하는 화합물을 이용할 수 있다. 킬레이트제(d)로는, 예컨대, 아세틸아세토네이트, 아세틸아세테이트, 에틸아세토아세테이트 등의 알킬아세토아세테이트, 이소프로필레이트, 옥틸렌글리콜레이트, 락테이트, 에탄올아미네이트 등을 이용할 수 있고, 에틸아세토아세테이트 등의 알킬아세토아세테이트를 바람직하게 이용할 수 있다.
본 실시형태의 조성물 중에서의 킬레이트제(d)의 함유비는, (메트)아크릴계 중합체(a)와 금속 킬레이트 화합물(b)의 가교 반응 시의 겔화를 효과적으로 억제하는 관점에서, 금속 킬레이트 화합물(b) 100 질량부당 100∼50000 질량부가 바람직하고, 500∼10000 질량부가 더욱 바람직하고, 1000∼5000 질량부가 특히 바람직하다. 본 실시형태의 조성물에 있어서, 킬레이트제(d)는 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상을 병용해도 좋다. 또한, 킬레이트제(d)는, 본 실시형태의 조성물에 포함되는 금속 킬레이트 화합물(b)의 "킬레이트제부"와 동종의 킬레이트제를 이용해도 좋고, 상이한 킬레이트제를 이용해도 좋다.
한편, 킬레이트제(d)에 (메트)아크릴계 중합체(a)를 용해 가능한 경우에는, 후술하는 용매 대신 킬레이트제(d)를 이용하는 것도 가능하다.
<그 밖의 성분>
(용매)
본 실시형태의 조성물은, 예컨대, (메트)아크릴계 중합체(a)를 용매에 용해시키고, 얻어진 수지 용액, 금속 킬레이트 화합물(b), 도전재(c) 및 킬레이트제(d), 필요에 따라, 첨가제 등을 혼합함으로써 용이하게 제조할 수 있다. 이들 성분을 혼합하는 순서는 임의이며, 예컨대, 이들 성분을 일괄적으로 혼합해도 좋다.
(메트)아크릴계 중합체(a)를 용해시키는 용매로는, 예컨대, 톨루엔, 크실렌, 트리메틸벤젠 등의 방향족계 용매; 이소프로필알코올, n-부틸알코올, 메톡시메틸부탄올 등의 알코올계 용매; 프로필렌글리콜메틸에테르, 디프로필렌글리콜메틸에테르, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 등의 에테르계 용매; 아세트산에틸, 아세트산부틸, 아세트산셀로솔브, 디에틸렌글리콜모노부틸아세테이트, 부톡시아세테이트, 등의 에스테르계 용매; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디아세톤알코올 등의 케톤계 용매; 디메틸포름아미드 등의 아미드계 용매 등의 유기 용매, 이소도데칸 등의 탄화수소계 용매 등을 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 전술한 바와 같이, 킬레이트제(d)에 (메트)아크릴계 중합체(a)를 용해할 수 있는 경우에는, 상기 킬레이트제(d)를 용매로서 사용할 수 있다. 이들 용매는, 각각 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상을 병용해도 좋다. 용매의 양은, 특별히 한정되지 않고, 통상 (메트)아크릴계 중합체(a) 100 질량부당 100∼1500 질량부 정도인 것이 바람직하다.
《도전성 엘라스토머》
본 실시형태의 도전성 엘라스토머는, 본 실시형태의 조성물을 이용하여 형성할 수 있다.
구체적으로는, 본 실시형태의 조성물에 열 등의 에너지를 부여하고, 금속 킬레이트 화합물(b)에 의해 (메트)아크릴계 중합체(a)를 가교시킴으로써, 킬레이트 금속을 통해 가교된 가교 부위를 갖는 (메트)아크릴계 중합체(a)(즉, 중합체 X)를 폴리머 매트릭스로 하고, 상기 매트릭스 중에 도전재(c)가 분산된, 본 실시형태의 도전성 엘라스토머를 형성할 수 있다. 한편, 본 실시형태의 엘라스토머의 폭이나 두께, 길이 등의 형상은 특별히 한정되는 것이 아니다.
<중합체 X>
전술한 바와 같이, 금속 킬레이트 화합물(b)에 의해 (메트)아크릴계 중합체(a)를 가교시킴으로써 얻어진다. 이러한 중합체 X로는, 단위 A와, 단위 B를 갖고, 단위 A가, 전술한 킬레이트 금속을 통해 가교되어 있고, 단위 A의 함유비가 0.5∼5 몰%이고, 상기 단위 B의 함유비가 95∼99.5 몰%인 중합체를 들 수 있다. 중합체 X의 구체예로는, 예컨대, 킬레이트 금속으로서 Al 또는 Ti를 포함하고 또한 킬레이트제부에 이소스테아릴아크릴레이트를 포함하는 금속 킬레이트 화합물을 이용한, 아크릴산에 유래하는 단위 A1과, 이소스테아릴아크릴레이트에 유래하는 단위 B1을 갖고, 단위 A가 Al 및 Ti에서 선택되는 적어도 1종을 통해 가교되어 있고, 단위 A1의 함유비가 0.5∼5 몰%이고, 상기 단위 B1의 함유비가 95∼99.5 몰%인 중합체 등을 들 수 있다.
<도전성 엘라스토머의 제조 방법>
본 실시형태의 도전성 엘라스토머는, 예컨대, (메트)아크릴계 중합체(a), 금속 킬레이트 화합물(b), 도전재(c) 및 킬레이트제(d)를 포함하는 본 실시형태의 조성물을 이용하고, 필요에 따라, (메트)아크릴계 중합체(a)를 용매 및/또는 킬레이트제(d)에 용해시켜 얻어진 수지 용액으로 한다. 이어서, 얻어진 조성물에 열 등의 에너지를 부여함으로써, 중합체 X 중에 도전재(c)가 분산된 본 실시형태의 도전성 엘라스토머를 얻을 수 있다. 본 실시형태의 조성물은 필요에 따라서 그 밖의 첨가제 등 포함하고 있어도 좋다.
본 실시형태의 도전성 엘라스토머의 제조 방법의 일례로는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대,
적어도 (메트)아크릴계 중합체(a)를, 용매 또는 킬레이트제(d)에 용해하여 수지 용액을 얻는 수지 용액 조제 공정과,
상기 수지 용액에, 금속 킬레이트 화합물(b), 도전재(c), 및, 킬레이트제(d)를 첨가하여 도전성 엘라스토머 형성용 조성물을 조제하는 조성물 조제 공정과,
상기 도전성 엘라스토머 형성용 조성물을 가열하고, 금속 원자를 통해 가교된 가교 부위를 갖는 (메트)아크릴계 중합체(a)(중합체 X)를 합성하는 가열 공정
을 포함하는 제조 방법을 채용할 수 있다.
수지 용액 조제 공정은, 용매 또는 킬레이트제(d) 중에 (메트)아크릴계 중합체(a)를 용해하여 수지 용액을 얻는 공정이다. 상기 용매로는, 본 실시형태의 조성물에 사용 가능한 용매로서 전술에 예시한 것을 이용할 수 있다. 또한, 용매 대신 사용 가능한 킬레이트제(d)로는, (메트)아크릴계 중합체(a)의 종류에도 따르지만, 예컨대, 에틸아세토아세테이트 등을 이용할 수 있다. 한편, 수지 용액 조제 공정에서 용매로서 킬레이트제(d)를 이용한 경우에는, 후술하는 조성물 조제 공정에서, 킬레이트제(d)의 첨가를 생략해도 좋다.
조성물 조제 공정은, (메트)아크릴계 중합체(a)를 포함하는 수지 용액에, 금속 킬레이트 화합물(b), 도전재(c), 및, 킬레이트제(d)를 첨가하여, 본 실시형태의 조성물을 조제하는 공정이다. 단, 본 실시형태의 조성물 중의 성분을 혼합하는 순서는 임의이며, 예컨대, 이들 성분을 일괄적으로 혼합해도 좋다. 즉, 수지 용액 조제 공정에 있어서, 금속 킬레이트 화합물(b) 등을 (메트)아크릴계 중합체(a)와 함께 용매 중에 첨가하고, 수지 용액 조제 공정과 조성물 조제 공정이 동시에 실시되는 양태여도 좋다.
가열 공정은, 본 실시형태의 조성물을 가열함으로써 (메트)아크릴계 중합체(a)와 금속 킬레이트 화합물(b)의 가교 반응을 촉진하여, 금속 원자를 통해 가교된 가교 부위를 갖는 (메트)아크릴계 중합체(a)(중합체 X)를 합성하는 공정이다. 가열 공정에서의 가열 조건은 특별히 문제는 없지만, 금속 킬레이트 화합물(b)의 분해 온도, 및, 중합체 X 중의 금속 원자-산소 원자 사이의 배위 결합의 유지의 관점에서, 가열 온도는, 예컨대, 60∼150℃가 바람직하고, 80∼140℃가 바람직하고, 100∼130℃가 특히 바람직하다. 또한, 가열 시간은, 가열 온도에 의해 적절하게 결정되지만, 용매 및/또는 킬레이트제의 휘발을 촉진시키는 관점에서, 예컨대, 10∼90분간이 바람직하고, 20∼80분간이 바람직하고, 30∼70분간이 특히 바람직하다.
또한, 조성물 조제 공정에서 얻어진 본 실시형태의 조성물은, 도전성 재료 전구체로서 이용할 수 있다. 예컨대, 도전성 재료 엘라스토머를 이용하여 도전성 필름을 제작하는 경우, 박리 필름 상에 도전성 재료 전구체를 도포하고, 얻어진 도막을 가열 공정에서 가열함으로써, 도전성 필름을 제작할 수 있다. 도전성 필름의 제작 방법에 대해서는 후술한다.
또한, 수지 용액 조제 공정에 이용되는 용매 및/또는 킬레이트제(d)는, 가열 공정 시의 가열 온도에 의해 휘발 가능한 비점을 갖는 것이 바람직하다. 수지 용액 조제 공정에 있어서 가열 공정의 가열에 의해 휘발 가능한 용매를 이용하면, 가열 공정 후에 건조 공정 등 용매 제거 공정을 별도로 마련할 필요가 없어, 생산 효율의 향상을 도모할 수 있다. 한편, 용제 및/또는 킬레이트제(d)의 비점은 가열 공정의 가열 온도 이상일 필요는 없고, 가열 공정의 가열 온도 미만의 비점을 갖는 용매 및/또는 킬레이트제(d)를 이용해도 좋다.
그 외, 전술한 바와 같이, 본 실시형태의 도전성 엘라스토머에는, 본 실시형태의 목적이 저해되지 않는 범위 내에서, 첨가제가 포함되어 있어도 좋다. 첨가제로는, 예컨대, 분산제, 다른 폴리머, 중화제, 착색제, 자외선 방지제, 노화 방지제 등을 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다.
본 실시형태의 도전성 엘라스토머는, 그 점도를 조정하기 위해, 점도 조정제를 적량으로 함유하고 있어도 좋다. 상기 점도 조정제로는, 예컨대, 아크릴계 폴리머, 아크릴로니트릴계 폴리머, (메트)아크릴아미드계 폴리머, 폴리아미드, 염화비닐계 폴리머, 우레탄계 폴리머, 폴리에스테르, 카르복시메틸셀룰로오스 등을 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다. 이들 외의 폴리머는, 각각 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상을 병용해도 좋다.
본 실시형태의 도전성 엘라스토머는, 필요에 따라, 중화제로 중화시켜도 좋다. 중화제로는, 예컨대, 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 무기 염기성 화합물; 모노에탄올아민, 디메틸에탄올아민, 디에틸에탄올아민, 트리에탄올아민, 모르폴린, 아미노메틸프로판올, 아미노메틸프로판디올, 옥틸아민, 트리부틸아민, 아닐린 등의 유기 염기성 화합물 등을 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다. 이들 중화제는, 각각 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상을 병용해도 좋다.
본 실시형태의 도전성 엘라스토머에서의 불휘발분의 함유율은, 작업성 및 성형성이 우수함과 더불어, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 필름을 얻는 관점에서, 바람직하게는 3 질량% 이상, 보다 바람직하게는 5 질량% 이상이며, 취급성을 향상시키는 관점에서, 바람직하게는 80 질량% 이하, 보다 바람직하게는 75 질량% 이하이다.
한편, 본 실시형태의 도전성 엘라스토머에서의 불휘발분량은, 상기 (메트)아크릴계 도전성 재료 1 g을 평량하고, 열풍 건조기로 130℃의 온도에서 1시간 건조시키고, 얻어진 잔사를 불휘발분으로 하고, 식:
〔(메트)아크릴계 도전성 재료에서의 불휘발분량(질량%)〕
=(〔잔사의 질량〕÷〔(메트)아크릴계 도전성 재료 1 g〕)×100
에 기초하여 구해진 값을 의미한다.
<도전성 엘라스토머의 물성>
본 실시형태의 도전성 엘라스토머의 영률은, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성이 우수한 도전성 필름을 얻는 관점에서, 바람직하게는 30 MPa 이하, 20 MPa 이하가 더욱 바람직하고, 10 MPa 이하가 보다 바람직하고, 5 MPa 이하가 특히 바람직하다. 한편, 본 실시형태에 있어서, 도전성 엘라스토머의 영률은, 이하의 실시예에 기재된 방법에 기초하여 측정할 수 있다.
본 실시형태의 도전성 엘라스토머의 신장은, 전기 저항의 변화율의 광범위한 넓은 범위에 있어서, 신장성이 우수한 도전성 필름을 얻는 관점에서, 바람직하게는 400% 이상, 보다 바람직하게는 500% 이상, 더욱 바람직하게는 1000% 이상, 특히 바람직하게는 1500% 이상이다. 한편, 본 실시형태에 있어서, 도전성 필름의 신장은, 이하의 실시예에 기재된 방법에 기초하여 측정했을 때의 값이다.
본 실시형태의 도전성 엘라스토머의 체적 저항률은, 도전성 엘라스토머의 용도에 따라서, 사용하는 도전재(c)의 종류 및 양을 조정함으로써, 임의의 값으로 설정할 수 있다. 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대, 도전재(c)로서 은 입자를 이용하는 경우에는, 1.0×10-3 Ω·cm 이하가 바람직하고, 1.0×10-4 Ω·cm 이하가 더욱 바람직하다. 또한, 도전재(c)로서 카본 나노 튜브를 이용하는 경우에는, 50 Ω·cm 이하가 바람직하고, 1 Ω·cm 이하가 더욱 바람직하다.
본 실시형태의 도전성 엘라스토머의 100% 신장 시 저항치 변화율은, 예컨대, 100% 신장 1회 반복 후의 저항치(Ω; R1)와 100% 신장 10회 반복 후의 저항치(Ω; R10)의 비〔R10/R1〕로부터 산출할 수 있다. 도전성 엘라스토머의 100% 신장 시 저항치 변화율이 낮을수록, 신축의 반복에 의한 도전율의 저하가 억제되어 있는 것을 나타낸다. 상기 100% 신장 시 저항치 변화율로는, 예컨대, 2배 이하가 바람직하고, 1.5배 이하가 더욱 바람직하다.
《도전성 엘라스토머의 용도》
도전성 엘라스토머는, 사용 용도에 따라서 형상 등을 적절하게 설계할 수 있다. 도전성 엘라스토머는, 예컨대, 시트형의 도전성 필름이나, 적층체 등 여러가지 형태로 이용할 수 있다.
(도전성 필름)
전술한 도전성 필름을 형성하는 방법으로는, 예컨대, 본 실시형태의 조성물을 기재에 도포하여 건조시키는 방법 등을 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다.
기재로는, 예컨대, 상질지, 크래프트지, 크레이프지, 글라신지 등의 일반적으로 사용할 수 있는 종이류, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 셀로판 등의 수지로 이루어진 기재, 직포, 부직포, 포백 등의 섬유 제품 등을 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다.
본 실시형태의 조성물을 기재에 도포하는 방법으로는, 예컨대, 나이프코터, 슬롯다이코터, 립코터, 롤코터, 플로우코터, 스프레이코터, 바코터, 딥핑 등의 일반적으로 사용할 수 있는 방법을 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다. 본 실시형태의 조성물을 기재에 도포할 때는, 기재에 직접 도포해도 좋고, 또는 이형지 등에 도포한 후, 이 도포물을 기재 상에 전사시켜도 좋다. 이와 같이 본 실시형태의 조성물을 도포한 후 건조시킴으로써, 기재 상에 도전성 필름을 형성시킬 수 있다.
기재에 도포하는 본 실시형태의 조성물의 두께는, (메트)아크릴계 중합체(a)나 도전재(c)의 종류 등에 따라 상이하므로 일률적으로는 결정할 수 없기 때문에, 기재 상에 형성시키는 도전성 필름의 원하는 두께에 따라서 적절하게 결정하는 것이 바람직하다. 기재에 도포하는 상기 (메트)아크릴계 도전성 재료의 두께는, 통상, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 필름을 얻는 관점에서, 1∼1000 μm 정도이다.
본 실시형태의 조성물을 기재에 도포한 후 건조시키는 방법으로는, 예컨대, 열풍, 원적외선 조사 등을 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다.
본 실시형태의 도전성 필름의 형상 및 크기는, 특별히 한정되지 않고, 도전성 필름의 용도에 따라서 임의로 결정할 수 있다. 도전성 필름의 형상으로는, 예컨대, 원형, 타원형, 삼각형, 정방형, 장방형 등을 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다. 도전성 필름의 크기의 일례로서, 직경이 1∼20 mm인 원형의 것 등을 들 수 있다.
도전성 필름의 두께는, 상기 도전성 필름의 용도 등에 따라 상이하므로 일률적으로는 결정할 수 없기 때문에, 상기 용도에 따라서 적절하게 결정하는 것이 바람직하지만, 통상, 전기 저항의 변화율의 광범위에 있어서 유연성 및 신장성이 우수한 도전성 필름을 얻는 관점에서, 바람직하게는 1∼1000 μm 정도, 보다 바람직하게는 5∼500 μm 정도, 더욱 바람직하게는 10∼100 μm 정도이다.
이상과 같이 하여 얻어지는 본 실시형태의 도전성 엘라스토머는, (메트)아크릴계 중합체(a)와, 도전재(c)와, 금속 킬레이트 화합물(b)과, 킬레이트제(d)를 포함하는 도전성 엘라스토머 형성용 조성물을 이용하여 형성되고, 상기 조성물에 열 등의 에너지를 부여함으로써, 금속 킬레이트 화합물(b)에 의해 (메트)아크릴계 중합체(a)를 가교시킬 수 있다. 이 때문에, 신축의 반복에 의한 도전율의 저하가 억제된다고 하는 우수한 효과를 발휘한다.
따라서, 본 실시형태의 도전성 엘라스토머는, 예컨대, 액츄에이터, 산업용 로보트 등에 사용되는 센서, 배선, 전극, 기판, 발전 소자, 스피커, 마이크로폰, 노이즈 캔슬러, 트랜스듀서, 인공 근육, 소형 펌프, 의료용 기구 등의 도전부에 사용하는 것이 기대된다. 이들 중에서도, 본 실시형태의 도전성 필름은, 신축의 반복에 의한 도전율의 저하가 억제되어 있기 때문에, 변위량이 큰 액츄에이터의 도전부에 적합하게 사용할 수 있다.
(액츄에이터)
이하에, 도전성 엘라스토머를 이용한 전기 디바이스의 일례로서, 액츄에이터에 대해 설명한다. 한편, 본 실시형태는, 이하의 설명에 나타내는 실시형태에만 한정되는 것이 아니다.
도 1은, 본 실시형태의 액츄에이터의 일실시양태를 도시하는 개략 평면도이다. 도 2는, 도 1에 도시되는 액츄에이터의 A-A부에서의 개략 단면도이다. 도 3은, 엘라스토머의 변위를 설명하기 위한 개략도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 액츄에이터(1)는, 필름형의 엘라스토머(2)와 한쌍의 전극(3A), 전극(3B)으로 형성되어 있다. 엘라스토머(2)와 전극(3A), 전극(3B)은, 예컨대, 도전성 페이스트(도시하지 않음) 등으로 접착시킬 수 있다. 도전성 페이스트로는, 예컨대, 카본, 은 등의 도전성 필러를 함유하는 도전성 페이스트 등을 들 수 있다.
엘라스토머(2)의 두께는, 인가 전압이 낮아도 액츄에이터(1)가 큰 변위량을 나타내도록 하는 관점에서, 바람직하게는 1∼100 μm, 보다 바람직하게는 1∼80 μm, 더욱 바람직하게는 1∼50 μm, 한층 더 바람직하게는 1∼30 μm이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전극(3A), 전극(3B)은, 엘라스토머(2)의 양면에 각각 대향하도록 배치되어 있다. 또한, 각 전극은 전극 재료로 형성되어 있다. 전극 재료로는, 예컨대, 산화인듐주석(ito), 안티몬산화주석(ato), 불소가 도핑된 산화주석(fto), 불소산화주석(fto), 알루미늄산화아연(azo), 갈륨산화아연(gzo), 산화주석(nesa), 산화인듐아연(izo), 산화은, 산화바나듐, 산화몰리브덴, 금, 은, 백금, 구리, 인듐, 크롬 등의 금속이나 금속 산화물, 다결정 실리콘, 어모퍼스 실리콘 등의 실리콘계 재료, 카본블랙, 그래파이트, 글래시카본 등의 탄소 재료 등을 들 수 있지만, 본 실시형태는 이러한 예시에만 한정되는 것은 아니다. 이들 전극 재료는, 각각 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상을 병용해도 좋다.
전극(3A), 전극(3B)의 형상, 크기 및 두께는, 특별히 한정되지 않고, 액츄에이터(1)의 용도에 따라서 임의로 결정할 수 있다. 전극(3A), 전극(3B)의 형상으로는, 예컨대, 원형, 타원형, 삼각형, 정방형, 장방형 등을 들 수 있다. 전극(3A), 전극(3B)의 크기의 일례로서, 직경이 1∼20 mm인 원형 등을 들 수 있다. 전극(3A), 전극(3B)의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 통상 50∼500 μm 정도이다.
전극(3A)의 직경 방향의 외주면에는 단자(4A)가 설치되어 있고, 전극(3B)의 직경 방향의 외주면에는 단자(4B)가 설치되어 있다. 단자(4A), 단자(4B)는, 각각 도선(5A), 도선(5B)을 통해 전원(6)과 접속되어 있다.
전원(6)에 의해, 전극(3A), 전극(3B)에 전압을 인가했을 때, 각 전극 사이에 정전 인력이 생기고, 도 3에 도시된 바와 같이, 엘라스토머(2)가 도 3 중의 굵은 화살표로 표시되는 방향으로 압축되기 때문에, 엘라스토머(2)의 두께(도 2에서의 W)가 작아지고, 엘라스토머(2)는, 폭 방향(도 3에서의 가는 화살표로 표시되는 방향)으로 연신된다. 이때, 전극(3A), 전극(3B)은, 엘라스토머(2)와 함께 폭 방향으로 연신된다.
전극(3A)에 마커(7)를 장착시켜 놓음으로써, 전극(3A, 3B)에 전압을 인가했을 때의 액츄에이터(1)의 변위량을 변위계(8)로 측정할 수 있다.
실시예
다음으로, 본 실시형태를 실시예에 기초하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 실시형태는 이러한 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
<폴리머 용액의 조제>
((메트)아크릴계 중합체(a)의 합성]
이소스테아릴아크릴레이트("ISTA", 5.6 g), 2,2,2-트리플루오로에틸아크릴레이트("V#3F", 6.5 g, 오사카 유키가가쿠고교(주) 제조, 상품명 「비스코트 3F」), 아크릴산("AA", 0.065 g), 및 중합 개시제로서 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥시드(0.015 g, BASF사 제조, 상품명 「Irgacure(등록상표) TPO」)를 혼합함으로써, 중합 개시제를 함유하는 모노머 성분을 얻었다.
얻어진 모노머 성분을 투명 유리제의 성형틀(세로: 100 mm, 가로: 100 mm, 깊이: 2 mm) 내에 주입한 후, 상기 모노머 성분에 조사선량이 0.84 mW/㎠가 되도록 자외선을 조사하고, 모노머 성분을 1시간 괴상 중합함으로써 (메트)아크릴계 중합체(a)를 얻었다.
(수지 용액의 조제)
얻어진 (메트)아크릴계 중합체(a)(2.20 g)를 용매(이소도데칸(용매; 24 질량부), 및, 1,2,4-트리메틸벤젠(용매; 8 질량부)과, 에틸아세토아세테이트(킬레이트제(d); 8 질량부)의 혼합물)(7.80 g)와 혼합하고 용해하여, 아크릴 수지 용액을 얻었다.
<도전성 필름의 제작>
(도전재 전구체의 조제)
얻어진 아크릴 수지 용액(7.70 g)에 은 필러(7.20 g, 후쿠다 긴조쿠 하쿠분 고교(주) 제조, 상품명 「AgC-A」), 및 금속 킬레이트 화합물로서 알루미늄트리스(에틸아세토아세테이트)(0.10 g, 가와켄 화인케미칼(주) 제조, 상품명 「ALCH-TR」)를 쿠라보우사 제조의 믹서(상품명 「마제루스타」)로 혼합하여, 도전재 전구체를 얻었다.
(도막 형성)
얻어진 도전재 전구체를, 박리 필름(이형 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(미쓰이 가가쿠 도셀로(주) 제조, 상품명 「세퍼레이터 SP-PET PET-01-Bu」) 상에 도공하여, 도막을 형성했다.
(가열 공정: 도전성 필름의 제작)
얻어진 도막을, 오븐으로 120℃에서 60분간 가열하여, 대략 38 μm 두께의 도전성 필름(도전성 엘라스토머)을 얻었다.
<실시예 2∼6, 비교예 1∼5>
하기 표 중에 따라서 각 조성을 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 각 실시예 및 비교예의 도전성 필름을 얻었다. 한편, 비교예 3에 있어서는, 금속 킬레이트 화합물 대신 가교제로서 블록 시아네이트를 이용했다.
〔평가 방법〕
얻어진 도전성 필름에 대해, 이하의 측정을 행했다. 결과를 하기 표에 나타낸다.
[체적 저항률의 측정]
얻어진 도전성 필름을 가로세로 20 mm로 잘라내고, 저저항률계(미쓰비시 가가쿠 어넬리테크(주) 제조; 로레스타 GP)를 이용하여 4단자법으로 필름의 체적 저항률(Ω·cm)을 측정했다. 한편, 체적 저항률은 낮을수록 양호한 결과가 된다.
[신장 후의 저항치, 및, 저항치 변화율의 측정]
얻어진 도전성 필름을 세로 40 mm, 가로 10 mm로 잘라내어 시험편을 얻었다. 얻어진 시험편을 인장 시험기〔(주)에이·앤드·디 제조, 품번: Tensilon RTG-1310〕의 척간 거리가 10 mm가 되도록 부착했다.
그 후, 척간 거리를 20 mm로 신장 후, 30초간 유지한 후, 척간 거리를 10 mm까지 되돌리는 조작(모두 50 mm/min의 인장 속도)을 1 사이클로 하여, 10 사이클 행하고, 1 사이클 종료 후의 저항치(Ω: R1), 10 사이클 종료 후의 저항치(Ω: R10)를 디지털 멀티미터〔산와 덴키 게이키(주) 제조; 상품명 PC773〕로 측정했다.
얻어진 측정치로부터 저항치 변화율〔R10/R1〕을 산출했다. 한편, 각 저항치, 및, 저항치 변화율은 낮을수록 양호한 결과가 되고, 특히 저항치 변화율이 낮을수록, 신축의 반복에 의한 도전율의 저하가 억제되어 있는 것을 나타낸다.
[영률, 인장 강도, 신장의 측정]
JIS K6251(2017)의 6.1에 규정되는 덤벨형 7호형으로 펀칭함으로써 시험편을 얻었다. 얻어진 시험편을, 인장 시험기〔(주)에이·앤드·디 제조, 품번: Tensilon RTG-1310〕의 척간 거리가 19 mm이 되도록 부착하고, 50 mm/min의 인장 속도로 시험편이 파단될 때까지 인장 하중을 가하는 조작을 행하여, 영률, 시료편 파단 시의 응력(인장 강도), 및, 신장을 측정했다. 한편, 전술한 것에서 얻어진 필름의 신장은, 하기 식에 기초하여 구했다.
식:〔필름의 신장(%)〕=〔파단 시의 시험편의 길이(mm)-시험편의 원래 길이(mm)〕÷〔시험편의 원래 길이(mm)〕×100
각 표에서의 (메트)아크릴계 중합체(a)의 조성의 약칭은 이하와 같다.
EA: 에틸아크릴레이트
AA: 아크릴산
V#3F: 2,2,2-트리플루오로에틸아크릴레이트(비스코트 3F)
ISTA: 이소스테아릴아크릴레이트
HOA-MS: 2-아크릴로일옥시에틸-숙신산
4HBA: 4-히드록시부틸아크릴레이트
실시예 1과 비교예 2 또는 비교예 3과의 비교, 실시예 2와 비교예 1의 비교, 실시예 4와 비교예 4의 비교, 실시예 5와 비교예 5의 비교로부터, 금속 킬레이트 화합물(가교제)을 이용하지 않은 비교예(비교예 3은 금속 킬레이트 화합물 대신에 가교제로서 블록 시아네이트를 사용)에 비하여, 실시예의 도전성 필름은, 특히, 저항치 변화율이 낮고, 신축의 반복에 의한 도전율의 저하가 억제되어 있는 것을 알 수 있다.
2021년 10월 27일에 출원된 일본 특허 출원 2021-175653호의 개시는, 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.
또한, 명세서에 기재된 모든 문헌, 특허출원 및 기술규격은, 개개의 문헌, 특허출원 및 기술규격이 참조에 의해 포함되는 것이 구체적이고 개개로 기재된 경우와 동일한 정도로, 본 명세서 중에 참조에 의해 포함된다.
본 발명의 도전성 엘라스토머는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 유전 엘라스토머로서 유용하며, 예컨대, 액츄에이터, 산업용 로보트 등에 사용되는 센서, 발전 소자, 스피커, 마이크로폰, 노이즈 캔슬러, 트랜스듀서, 인공 근육, 소형 펌프, 의료용 기구 등에 사용하는 것이 기대된다.
1: 액츄에이터, 2: 엘라스토머, 3A, 3B: 전극, 4A, 4B: 단자, 5A, 5B: 도선, 6: 전원, 7: 마커, 8: 변위계

Claims (9)

  1. 카르복실기 및 수산기의 적어도 하나를 갖는 단위 A를 포함하는 (메트)아크릴계 중합체(a)와,
    금속 킬레이트 화합물(b)과,
    도전재(c)와,
    킬레이트제(d)
    를 함유하는 도전성 엘라스토머 형성용 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단위 A가, 하기 식 (I)로 표시되는 (메트)아크릴계 모노머에 유래하는 단위인 도전성 엘라스토머 형성용 조성물.
    Figure pct00010

    (식 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, X는 카르복실기 또는 수산기를 나타내고, Z는 탄소수 1∼10의 알킬기 또는 탄소수 2∼12의 알콕시알킬기를 나타내고, 상기 알킬기 및 상기 알콕시알킬기는 에스테르 결합을 포함하고 있어도 좋다. n은 0 또는 1을 나타낸다.)
  3. 제1항에 있어서, 용매를 함유하는 도전성 엘라스토머 형성용 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (메트)아크릴계 중합체(a)가, 하기 식 (II)로 표시되는 (메트)아크릴계 모노머에 유래하는 단위 B를 갖는 도전성 엘라스토머 형성용 조성물.
    Figure pct00011

    (식 중, R1은 수소 원자 또는 메틸기, R2는 할로겐 원자를 갖고 있어도 좋은, 탄소수 1∼18의 알킬기 또는 탄소수 2∼18의 알콕시알킬기를 나타낸다.)
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 엘라스토머 형성용 조성물을 이용하여 형성된 도전성 엘라스토머.
  6. 카르복실기 및 수산기의 적어도 하나를 갖는 단위 A를 갖는 (메트)아크릴계 중합체(a)와, 도전재(c)를 포함하고, 상기 (메트)아크릴계 중합체(a)가 금속 원자를 통해 가교된 가교 부위를 갖는 도전성 엘라스토머.
  7. 제6항에 있어서, 상기 금속 원자가 Al 및 Ti에서 선택되는 적어도 1종인 도전성 엘라스토머.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 영률이 30 MPa 이하인 도전성 엘라스토머.
  9. 아크릴산에 유래하는 단위 A1과,
    이소스테아릴아크릴레이트에 유래하는 단위 B1을 갖고,
    상기 단위 A1이 Al 및 Ti에서 선택되는 적어도 1종을 통해 가교되어 있고,
    상기 단위 A1의 함유비가 0.1∼10 몰%이고,
    상기 단위 B1의 함유비가 90∼99.9 몰%인 중합체.
KR1020247011116A 2021-10-27 2022-10-26 도전성 엘라스토머 형성용 조성물, 도전성 엘라스토머, 및, 중합체 KR20240053629A (ko)

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