WO2019216155A1 - 組成物、導電性膜の製造方法、導電性膜及びコンデンサ - Google Patents
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Abstract
(a)導電性高分子、(b)溶解度パラメーターが9.0~12.0(cal/cm3)1/2である樹脂、(c)溶剤、及び(d)フェノール性化合物を含む組成物。
Description
本発明は、組成物、導電性膜の製造方法、導電性膜及びコンデンサに関する。
導電性高分子は、コンデンサの固体電解質、電磁波吸収コート剤、帯電防止コート剤、電解めっき下地材、回路配線用途等の導電インクとして使用される。
例えばコンデンサの固体電解質に導電性高分子を使用することで、高耐熱性、かつ低抵抗の高性能なコンデンサが製造でき、近年車載用途に普及しつつある。
例えばコンデンサの固体電解質に導電性高分子を使用することで、高耐熱性、かつ低抵抗の高性能なコンデンサが製造でき、近年車載用途に普及しつつある。
導電性高分子の一種であるポリアニリンは、その電気的な特性に加え、安価なアニリンから比較的簡便に合成でき、かつ導電性を示す状態で酸素等に対して優れた安定性を示すという利点を有し、例えば特許文献1に記載の方法によって簡便に高導電のポリアニリンを調製することができる。
導電性高分子を用いた各種組成物が検討されており、例えば特許文献2には、特定のポリアニリンと、酸性基又はその塩を有する高分子化合物とを含む導電性組成物が開示されている。また、特許文献3には導電性ポリマーとポリビニルアセタール樹脂とを含む無電解めっき下地膜形成用組成物が開示されている。
しかしながら、従来の組成物では、得られる導電性膜の耐熱性と耐湿性が低いという課題があった。本発明の目的は、耐熱性及び耐湿性に優れる導電性膜を形成可能な組成物を提供することである。
本発明によれば、以下の組成物等が提供される。
1.(a)導電性高分子、
(b)溶解度パラメーターが9.0~12.0(cal/cm3)1/2である樹脂、
(c)溶剤、及び
(d)フェノール性化合物
を含む組成物。
2.前記成分(b)の溶解度パラメーターが9.5~11.0(cal/cm3)1/2である1に記載の組成物。
3.前記成分(b)の含有量が、前記成分(a)に対して0.1~35質量%である1又は2に記載の組成物。
4.前記成分(b)が、ポリビニルアセタール樹脂である1~3のいずれかに記載の組成物。
5.前記成分(a)が、ポリアニリン、ポリアニリン誘導体、ポリチオフェン、ポリチオフェン誘導体、ポリピロール及びポリピロール誘導体からなる群から選択される1以上を含む1~4のいずれかに記載の組成物。
6.前記成分(a)が、ポリアニリンとプロトン供与体とを含むポリアニリン複合体であって、前記ポリアニリンが前記プロトン供与体でドープされている1~5のいずれかに記載の組成物。
7.前記プロトン供与体がスルホン酸又はスルホン酸塩である6に記載の組成物。
8.前記スルホン酸又はスルホン酸塩が下記式(III)で示されるスルホコハク酸誘導体である7に記載の組成物。
M(O3SCH(CH2COOR12)COOR13)m (III)
(式(III)において、
Mは、水素原子、有機遊離基又は無機遊離基であり、
mはMの価数であり、
R12及びR13は、それぞれ独立して、炭化水素基又は-(R14O)r-R15で表される基であり、R14は炭化水素基又はシリレン基であり、R15は水素原子、炭化水素基又はR16 3Si-で表される基であり、R16は炭化水素基であり、3つのR16は同一又は異なっていてもよく、rは1以上の整数である。)
9.さらに(e)酸性物質及び酸性物質の塩からなる群から選択される1以上を含む1~8のいずれかに記載の組成物。
10.さらに(f)疎水性基を有する酸を含み、前記疎水性基が、直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、アルキルフェニル基、及びアルキルナフチル基からなる群から選択される1以上である1~9のいずれかに記載の組成物。
11.1~10のいずれかに記載の組成物を塗布、乾燥することを含む、導電性膜の製造方法。
12.前記組成物を塗布、乾燥した後、(e)酸性物質及び酸性物質の塩からなる群から選択される1以上を含む溶液に浸漬して乾燥することを含む、11に記載の導電性膜の製造方法。
13.(a)導電性高分子、及び
(b)溶解度パラメーターが9.0~12.0(cal/cm3)1/2である樹脂、
を含む導電性膜。
14.さらに、(e)酸性物質及び酸性物質の塩からなる群から選択される1以上を含む13に記載の導電性膜。
15.前記成分(e)を2種類以上含む14に記載の導電性膜。
16.13~15のいずれかに記載の導電性膜を含むコンデンサ。
17.基材と、
前記基材上に積層した、13~15のいずれかに記載の導電性膜と、
を備える導電性積層体。
18.17記載の導電性積層体を成形して得られる導電性物品。
1.(a)導電性高分子、
(b)溶解度パラメーターが9.0~12.0(cal/cm3)1/2である樹脂、
(c)溶剤、及び
(d)フェノール性化合物
を含む組成物。
2.前記成分(b)の溶解度パラメーターが9.5~11.0(cal/cm3)1/2である1に記載の組成物。
3.前記成分(b)の含有量が、前記成分(a)に対して0.1~35質量%である1又は2に記載の組成物。
4.前記成分(b)が、ポリビニルアセタール樹脂である1~3のいずれかに記載の組成物。
5.前記成分(a)が、ポリアニリン、ポリアニリン誘導体、ポリチオフェン、ポリチオフェン誘導体、ポリピロール及びポリピロール誘導体からなる群から選択される1以上を含む1~4のいずれかに記載の組成物。
6.前記成分(a)が、ポリアニリンとプロトン供与体とを含むポリアニリン複合体であって、前記ポリアニリンが前記プロトン供与体でドープされている1~5のいずれかに記載の組成物。
7.前記プロトン供与体がスルホン酸又はスルホン酸塩である6に記載の組成物。
8.前記スルホン酸又はスルホン酸塩が下記式(III)で示されるスルホコハク酸誘導体である7に記載の組成物。
M(O3SCH(CH2COOR12)COOR13)m (III)
(式(III)において、
Mは、水素原子、有機遊離基又は無機遊離基であり、
mはMの価数であり、
R12及びR13は、それぞれ独立して、炭化水素基又は-(R14O)r-R15で表される基であり、R14は炭化水素基又はシリレン基であり、R15は水素原子、炭化水素基又はR16 3Si-で表される基であり、R16は炭化水素基であり、3つのR16は同一又は異なっていてもよく、rは1以上の整数である。)
9.さらに(e)酸性物質及び酸性物質の塩からなる群から選択される1以上を含む1~8のいずれかに記載の組成物。
10.さらに(f)疎水性基を有する酸を含み、前記疎水性基が、直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、アルキルフェニル基、及びアルキルナフチル基からなる群から選択される1以上である1~9のいずれかに記載の組成物。
11.1~10のいずれかに記載の組成物を塗布、乾燥することを含む、導電性膜の製造方法。
12.前記組成物を塗布、乾燥した後、(e)酸性物質及び酸性物質の塩からなる群から選択される1以上を含む溶液に浸漬して乾燥することを含む、11に記載の導電性膜の製造方法。
13.(a)導電性高分子、及び
(b)溶解度パラメーターが9.0~12.0(cal/cm3)1/2である樹脂、
を含む導電性膜。
14.さらに、(e)酸性物質及び酸性物質の塩からなる群から選択される1以上を含む13に記載の導電性膜。
15.前記成分(e)を2種類以上含む14に記載の導電性膜。
16.13~15のいずれかに記載の導電性膜を含むコンデンサ。
17.基材と、
前記基材上に積層した、13~15のいずれかに記載の導電性膜と、
を備える導電性積層体。
18.17記載の導電性積層体を成形して得られる導電性物品。
本発明によれば、耐熱性及び耐湿性に優れる導電性膜を形成可能な組成物が提供できる。
[組成物]
本発明の一態様に係る組成物は、(a)導電性高分子、(b)溶解度パラメーターが9.0~12.0(cal/cm3)1/2である樹脂、(c)溶剤、及び(d)フェノール性化合物を含む。尚、各符号で表される成分を、単に「成分(a)」等と称する場合がある。
上記の組成物は、特定の物性を有する樹脂(成分(b))を含むことにより、耐熱性と耐湿性のいずれにも優れる導電性膜を形成することができる。具体的に、得られる導電性膜は、高温条件下又は高湿条件下で長期間放置した場合の抵抗値の上昇が低く、安定性が高い。また、成分(b)は必ずしも大量に含む必要はなく、少量であっても大きな耐熱性及び耐湿性の向上効果を得ることができる。さらに、上記の組成物は成分(d)を含むため、得られる導電性膜の導電性を高めることができる。
以下、各成分について説明する。
本発明の一態様に係る組成物は、(a)導電性高分子、(b)溶解度パラメーターが9.0~12.0(cal/cm3)1/2である樹脂、(c)溶剤、及び(d)フェノール性化合物を含む。尚、各符号で表される成分を、単に「成分(a)」等と称する場合がある。
上記の組成物は、特定の物性を有する樹脂(成分(b))を含むことにより、耐熱性と耐湿性のいずれにも優れる導電性膜を形成することができる。具体的に、得られる導電性膜は、高温条件下又は高湿条件下で長期間放置した場合の抵抗値の上昇が低く、安定性が高い。また、成分(b)は必ずしも大量に含む必要はなく、少量であっても大きな耐熱性及び耐湿性の向上効果を得ることができる。さらに、上記の組成物は成分(d)を含むため、得られる導電性膜の導電性を高めることができる。
以下、各成分について説明する。
(成分(a):導電性高分子)
導電性高分子としては、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール及びこれらの誘導体等が挙げられる。これらは置換基を有してもよいし有していなくてもよい。これらは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
導電性高分子としては、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール及びこれらの誘導体等が挙げられる。これらは置換基を有してもよいし有していなくてもよい。これらは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
導電性高分子としてはポリアニリンが好ましい。
ポリアニリンは、好ましくは重量平均分子量が10,000以上であり、より好ましくは20,000以上であり、さらに好ましくは30,000以上1,000,000以下であり、よりさらに好ましくは40,000以上1,000,000以下であり、特に好ましくは52,000以上1,000,000以下である。
ポリアニリンは、好ましくは重量平均分子量が10,000以上であり、より好ましくは20,000以上であり、さらに好ましくは30,000以上1,000,000以下であり、よりさらに好ましくは40,000以上1,000,000以下であり、特に好ましくは52,000以上1,000,000以下である。
ポリアニリンの重量平均分子量は、実施例に記載の方法により測定する。
ポリアニリンは置換基を有しても有さなくてもよいが、汎用性及び経済性の観点から、好ましくは無置換のポリアニリンである。
置換基を有する場合の置換基としては、例えばメチル基、エチル基、ヘキシル基、オクチル基等の直鎖又は分岐の炭化水素基;メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基;フェノキシ基等のアリールオキシ基;トリフルオロメチル基(-CF3基)等のハロゲン化炭化水素が挙げられる。
置換基を有する場合の置換基としては、例えばメチル基、エチル基、ヘキシル基、オクチル基等の直鎖又は分岐の炭化水素基;メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基;フェノキシ基等のアリールオキシ基;トリフルオロメチル基(-CF3基)等のハロゲン化炭化水素が挙げられる。
また、ポリアニリンにプロトン供与体がドープしたポリアニリン複合体であると好ましい。
プロトン供与体がポリアニリンにドープしていることは、紫外・可視・近赤外分光法やX線光電子分光法によって確認することができ、当該プロトン供与体は、ポリアニリンにキャリアを発生させるに十分な酸性を有していれば、特に化学構造上の制限なく使用できる。
当該ポリアニリン複合体を用いることにより、溶剤への溶解性が向上するため好ましい。
プロトン供与体がポリアニリンにドープしていることは、紫外・可視・近赤外分光法やX線光電子分光法によって確認することができ、当該プロトン供与体は、ポリアニリンにキャリアを発生させるに十分な酸性を有していれば、特に化学構造上の制限なく使用できる。
当該ポリアニリン複合体を用いることにより、溶剤への溶解性が向上するため好ましい。
プロトン供与体としては、例えばブレンステッド酸、又はそれらの塩が挙げられ、好ましくは有機酸、又はそれらの塩(例えばスルホン酸又はスルホン酸塩)であり、さらに好ましくは下記式(I)で示されるプロトン供与体である。
M(XARn)m (I)
上記式(I)において、Mは、水素原子、有機遊離基又は無機遊離基である。
上記有機遊離基としては、例えば、ピリジニウム基、イミダゾリウム基、アニリニウム基等が挙げられる。上記無機遊離基としては、例えばナトリウム、リチウム、カリウム、セシウム、アンモニウム等が挙げられる。
M(XARn)m (I)
上記式(I)において、Mは、水素原子、有機遊離基又は無機遊離基である。
上記有機遊離基としては、例えば、ピリジニウム基、イミダゾリウム基、アニリニウム基等が挙げられる。上記無機遊離基としては、例えばナトリウム、リチウム、カリウム、セシウム、アンモニウム等が挙げられる。
Xは、酸性基であり、例えば-SO3
-、-PO3
2-、-PO4(OH)-、-OPO3
2-、-OPO2(OH)-、-COO-で表される基等が挙げられ、-SO3
-で表される基が好ましい。
Aは、置換基を含んでもよい炭化水素基である。
当該炭化水素基としては、例えば炭素数1~24の直鎖若しくは分岐状のアルキル基;アルケニル基;シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、メンチル等の置換基を含んでいてもよいシクロアルキル基;ビシクロヘキシル、ノルボルニル、アダマンチル等の縮合してもよいジシクロアルキル基若しくはポリシクロアルキル基;フェニル、トシル、チオフェニル、ピローリニル、ピリジニル、フラニル等の置換基を含んでいてもよい芳香環を含むアリール基;ナフチル、アントラセニル、フルオレニル、1,2,3,4-テトラヒドロナフチル、インダニル、キノリニル、インドニル等の縮合していてもよいジアリール基若しくはポリアリール基;アルキルアリール基等であって、対応する(n+1)価の基が挙げられる。
当該炭化水素基としては、例えば炭素数1~24の直鎖若しくは分岐状のアルキル基;アルケニル基;シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、メンチル等の置換基を含んでいてもよいシクロアルキル基;ビシクロヘキシル、ノルボルニル、アダマンチル等の縮合してもよいジシクロアルキル基若しくはポリシクロアルキル基;フェニル、トシル、チオフェニル、ピローリニル、ピリジニル、フラニル等の置換基を含んでいてもよい芳香環を含むアリール基;ナフチル、アントラセニル、フルオレニル、1,2,3,4-テトラヒドロナフチル、インダニル、キノリニル、インドニル等の縮合していてもよいジアリール基若しくはポリアリール基;アルキルアリール基等であって、対応する(n+1)価の基が挙げられる。
Rは、それぞれ独立して、-R1、-OR1、-COR1、-COOR1、-CO(COR1)、又は―CO(COOR1)で表される置換基ある。
R1は炭素数が4以上の置換基を含んでもよい炭化水素基、シリル基、アルキルシリル基、-(R2O)x-R3で表される基、又は-(OSiR3 2)x-OR3(R2はアルキレン基、R3はそれぞれ同一でも異なっていてもよい炭化水素基であり、xは1以上の整数である)で表される基である。
R1の炭化水素基の例としては、直鎖若しくは分岐のブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ペンタデシル基、エイコサニル基等が挙げられる。
nは2以上の整数である。mはMの価数である。
R1は炭素数が4以上の置換基を含んでもよい炭化水素基、シリル基、アルキルシリル基、-(R2O)x-R3で表される基、又は-(OSiR3 2)x-OR3(R2はアルキレン基、R3はそれぞれ同一でも異なっていてもよい炭化水素基であり、xは1以上の整数である)で表される基である。
R1の炭化水素基の例としては、直鎖若しくは分岐のブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ペンタデシル基、エイコサニル基等が挙げられる。
nは2以上の整数である。mはMの価数である。
式(I)で示される有機プロトン酸又はその塩は、好ましくは、ジアルキルベンゼンスルフォン酸、ジアルキルナフタレンスルフォン酸、スルホフタル酸エステル、又は下記式(II)で表される有機プロトン酸又はその塩である。
M(XCR4(CR5 2COOR6)COOR7)p (II)
M(XCR4(CR5 2COOR6)COOR7)p (II)
上記式(II)において、M及びXは、式(I)と同様である。
pはMの価数である。
pはMの価数である。
R4及びR5は、それぞれ独立して水素原子、炭化水素基又はR8
3Si-で表される基(ここで、R8は、炭化水素基であり、3つのR8は同一又は異なっていてもよい)である。
R4及びR5の炭化水素基としては、炭素数1~24の直鎖若しくは分岐状のアルキル基;芳香環を含むアリール基;アルキルアリール基等が挙げられる。
R8の炭化水素基は、R4及びR5の炭化水素基と同様である。
R4及びR5の炭化水素基としては、炭素数1~24の直鎖若しくは分岐状のアルキル基;芳香環を含むアリール基;アルキルアリール基等が挙げられる。
R8の炭化水素基は、R4及びR5の炭化水素基と同様である。
R6及びR7は、それぞれ独立して炭化水素基又は-(R9O)q-R10で表される基[ここで、R9は炭化水素基又はシリレン基であり、R10は水素原子、炭化水素基又はR11
3Si-で表される基(R11は、炭化水素基であり、3つのR11は同一又は異なっていてもよい)であり、qは1以上の整数である]である。
R6及びR7の炭化水素基としては、炭素数1~24、好ましくは炭素数4以上の直鎖若しくは分岐状のアルキル基;芳香環を含むアリール基;アルキルアリール基等が挙げられる。
R6及びR7の炭化水素基の具体例としては、直鎖又は分岐状のブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基等が挙げられる。
R6及びR7の炭化水素基としては、炭素数1~24、好ましくは炭素数4以上の直鎖若しくは分岐状のアルキル基;芳香環を含むアリール基;アルキルアリール基等が挙げられる。
R6及びR7の炭化水素基の具体例としては、直鎖又は分岐状のブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基等が挙げられる。
R9の炭化水素基としては、炭素数1~24の直鎖若しくは分岐状のアルキレン基;芳香環を含むアリーレン基;アルキルアリーレン基;アリールアルキレン基等である。
また、R10及びR11の炭化水素基としては、R4及びR5の場合と同様である。qは、1~10の整数であることが好ましい。
また、R10及びR11の炭化水素基としては、R4及びR5の場合と同様である。qは、1~10の整数であることが好ましい。
R6及びR7が-(R9O)n-R10で表される基である場合の式(II)で表される有機プロトン酸又はその塩の具体例としては、下記式で表される酸が挙げられる。
(式中、Xは、-SO3で表される基等である。)
上記式(II)で表される化合物(有機プロトン酸又はその塩)は、好ましくは下記式(III)で示されるスルホコハク酸誘導体である。
M(O3SCH(CH2COOR12)COOR13)m (III)
上記式(III)において、M及びmは、上記式(I)と同様である。
M(O3SCH(CH2COOR12)COOR13)m (III)
上記式(III)において、M及びmは、上記式(I)と同様である。
R12及びR13は、それぞれ独立して炭化水素基又は-(R14O)r-R15で表される基[ここで、R14は炭化水素基又はシリレン基であり、R15は水素原子、炭化水素基又はR16
3Si-で表される基(ここで、R16は炭化水素基であり、3つのR16は同一又は異なっていてもよい)であり、rは1以上の整数である]である。
R12及びR13の炭化水素基は、R6及びR7の炭化水素基と同様である。
R14の炭化水素基は、R9の炭化水素基と同様である。また、R15及びR16の炭化水素基は、R4及びR5の炭化水素基と同様である。
rは、好ましくは1~10の整数である。
R14の炭化水素基は、R9の炭化水素基と同様である。また、R15及びR16の炭化水素基は、R4及びR5の炭化水素基と同様である。
rは、好ましくは1~10の整数である。
R12及びR13が、-(R14O)r-R15で表される基である場合の式(III)で表される有機プロトン酸又はその塩の具体例は、R6及びR7が-(R9O)n-R10で表される基である場合の式(II)で表される有機プロトン酸又はその塩と同様である。
R12及びR13の炭化水素基は、R6及びR7の炭化水素基と同様であり、ブチル基、ヘキシル基、2-エチルヘキシル基、デシル基等が好ましい。
R12及びR13の炭化水素基は、R6及びR7の炭化水素基と同様であり、ブチル基、ヘキシル基、2-エチルヘキシル基、デシル基等が好ましい。
ポリアニリンに対するプロトン供与体のドープ率は、好ましくは0.30以上0.65以下であり、より好ましくは0.32以上0.60以下であり、さらに好ましくは0.33以上0.57以下であり、特に好ましくは0.34以上0.55以下である。ドープ率が0.30以上であれば、ポリアニリン複合体の有機溶剤への溶解性が十分高い。
ドープ率は(ポリアニリンにドープしているプロトン供与体のモル数)/(ポリアニリンのモノマーユニットのモル数)で定義される。例えば無置換ポリアニリンとプロトン供与体を含むポリアニリン複合体のドープ率が0.5であることは、ポリアニリンのモノマーユニット分子2個に対し、プロトン供与体が1個ドープしていることを意味する。
ドープ率は、ポリアニリン複合体中のプロトン供与体とポリアニリンのモノマーユニットのモル数が測定できれば算出可能である。例えば、プロトン供与体が有機スルホン酸の場合、プロトン供与体由来の硫黄原子のモル数と、ポリアニリンのモノマーユニット由来の窒素原子のモル数を、有機元素分析法により定量し、これらの値の比を取ることでドープ率を算出できる。
ドープ率は(ポリアニリンにドープしているプロトン供与体のモル数)/(ポリアニリンのモノマーユニットのモル数)で定義される。例えば無置換ポリアニリンとプロトン供与体を含むポリアニリン複合体のドープ率が0.5であることは、ポリアニリンのモノマーユニット分子2個に対し、プロトン供与体が1個ドープしていることを意味する。
ドープ率は、ポリアニリン複合体中のプロトン供与体とポリアニリンのモノマーユニットのモル数が測定できれば算出可能である。例えば、プロトン供与体が有機スルホン酸の場合、プロトン供与体由来の硫黄原子のモル数と、ポリアニリンのモノマーユニット由来の窒素原子のモル数を、有機元素分析法により定量し、これらの値の比を取ることでドープ率を算出できる。
ポリアニリン複合体は、好ましくは無置換ポリアニリンとプロトン供与体であるスルホン酸とを含み、下記式(5)を満たす。
0.32≦S5/N5≦0.60 (5)
(式中、S5はポリアニリン複合体に含まれる硫黄原子のモル数の合計であり、N5はポリアニリン複合体に含まれる窒素原子のモル数の合計である。上記窒素原子及び硫黄原子のモル数は、有機元素分析法により測定した値である。)
0.32≦S5/N5≦0.60 (5)
(式中、S5はポリアニリン複合体に含まれる硫黄原子のモル数の合計であり、N5はポリアニリン複合体に含まれる窒素原子のモル数の合計である。上記窒素原子及び硫黄原子のモル数は、有機元素分析法により測定した値である。)
(成分(b):溶解度パラメーターが9.0~12.0(cal/cm3)1/2である樹脂)
本発明の一態様に係る組成物は、溶解度パラメーター(以下「SP値」と言う場合がある。)が9.0~12.0(cal/cm3)1/2である樹脂を含むことにより、高温条件下及び/又は高湿条件下における成分(a)の変質を抑制することが可能となり、導電性膜の耐熱性及び耐湿性を向上できるものと考えられる。成分(b)のSP値が上記の範囲であると成分(a)との相溶性に優れるため、成分(b)による変質抑制効果を十分に発揮することが可能となる。
例えば、成分(a)としてプロトン供与体をドープした導電性高分子を用いた場合、高温条件下及び/又は高湿条件下ではプロトン供与体が脱ドープして成分(a)自体の性能が低下することが想定されるところ、成分(b)を含むことで当該脱ドープを抑制でき、耐熱性及び耐湿性を高められると考えられる。
本発明の一態様に係る組成物は、溶解度パラメーター(以下「SP値」と言う場合がある。)が9.0~12.0(cal/cm3)1/2である樹脂を含むことにより、高温条件下及び/又は高湿条件下における成分(a)の変質を抑制することが可能となり、導電性膜の耐熱性及び耐湿性を向上できるものと考えられる。成分(b)のSP値が上記の範囲であると成分(a)との相溶性に優れるため、成分(b)による変質抑制効果を十分に発揮することが可能となる。
例えば、成分(a)としてプロトン供与体をドープした導電性高分子を用いた場合、高温条件下及び/又は高湿条件下ではプロトン供与体が脱ドープして成分(a)自体の性能が低下することが想定されるところ、成分(b)を含むことで当該脱ドープを抑制でき、耐熱性及び耐湿性を高められると考えられる。
成分(b)のSP値は、好ましくは9.5~12.0(cal/cm3)1/2であり、より好ましくは9.5~11.0(cal/cm3)1/2である。
SP値は、「Polymer Engineering & Science」、1974年、第14巻、147~154頁に記載のFedors法により算出する。具体的には実施例に記載の通りである。
SP値は、「Polymer Engineering & Science」、1974年、第14巻、147~154頁に記載のFedors法により算出する。具体的には実施例に記載の通りである。
成分(b)としては、上記のSP値を有する高分子化合物を特に制限なく用いることができる。成分(b)としては、従来バインダーとして用いられる樹脂が挙げられ、例えば、ポリビニルアセタール樹脂等が挙げられる。
成分(b)の分子量は特に制限はないが、好ましくは1,000~500,000である。
ポリビニルアセタール樹脂(アセタール化ポリビニルアルコール)は、ポリビニルアルコール(PVA)にアルデヒドを反応させて得られた樹脂であり、通常、下記式(b1)で表される構造(繰り返し単位)を有する。
式中、R’はアルデヒドに由来する水素原子又は置換基を表す。
R’としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリル基、アリール基等が挙げられる。アルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ターシャルブチル等が挙げられる。シクロアルキル基としては、シクロペンチル、シクロヘキシル等が挙げられる。アリール基としては、フェニル、ナフチル等が挙げられる。
R’としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリル基、アリール基等が挙げられる。アルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ターシャルブチル等が挙げられる。シクロアルキル基としては、シクロペンチル、シクロヘキシル等が挙げられる。アリール基としては、フェニル、ナフチル等が挙げられる。
また、PVAが完全にアセタール化されていない場合、例えば、下記式(b2)で表されるように、分子構造中に水酸基やアセチル基を有する場合がある。
式中、R’は上記式(b1)と同じである。l、m及びnは各構造単位の存在比率(モル%)を示す。各存在比率は、例えば、lが60~80モル%であり、mが0~20モル%であり、nが20~40モル%である。
ポリビニルアセタール樹脂としては、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセトアセタール、ポリビニルホルマール等が挙げられる。
ポリビニルアセタール樹脂の具体例としては、エスレックB BX-1、エスレックK KS-10、エスレックB BX-L、エスレックK KS-1、エスレックK KS-5Z、エスレックK KS-6Z、エスレックB BH-S、エスレックB BM-S、エスレックB BL-S、エスレックB BL-1、エスレックB BM-2、エスレックB BH-3、エスレックB BX-1、エスレックB BX-1等のエスレックシリーズ(積水化学工業株式会社製)、モビタールB16H,B30T,B30H,B60T,B60H等のモビタールシリーズ(株式会社クラレ製)等が挙げられる。
成分(b)の添加量は、成分(a)に対して、好ましくは0.1~50質量%であり、より好ましくは0.1~40質量%であり、0.1~35質量%、0.1~25質量%、0.1~15質量%、0.1~10質量%、0.1~5.0質量%、1.0~15質量%、又は2.0~5.0質量%としてもよい。
また、成分(b)の添加量は、成分(a)と成分(b)の合計に対して、好ましくは0.1~25質量%であり、より好ましくは0.1~16質量%以下であり、0.1質量%以上5.0質量%未満、0.1~4.0質量%、又は0.1~3.0質量%としてもよい。
本発明の一態様に係る組成物は、成分(b)の添加量が少なくても耐熱性及び耐湿性向上の効果が高い。また、成分(b)の添加量が少ないと、電導度をより高くすることが可能となる。
(成分(c):溶剤)
本発明の一態様に係る組成物は、好ましくは溶剤を含む。溶剤は、成分(a)を溶解するものであれば特に制限はないが、有機溶剤が好ましい。有機溶剤は、水溶性有機溶剤でもよいし、実質的に水に混和しない有機溶剤(水不混和性有機溶剤)でもよい。
本発明の一態様に係る組成物は、好ましくは溶剤を含む。溶剤は、成分(a)を溶解するものであれば特に制限はないが、有機溶剤が好ましい。有機溶剤は、水溶性有機溶剤でもよいし、実質的に水に混和しない有機溶剤(水不混和性有機溶剤)でもよい。
水溶性有機溶剤は、プロトン性極性溶剤でも非プロトン性極性溶剤でもよく、例えばイソプロピルアルコール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-ペンタノール、ベンジルアルコール、アルコキシアルコール(例えば1-メトキシ-2-プロパノール、3-メトキシ-1-ブタノール)等のアルコール類;アセトン等のケトン類;テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールモノ-tert-ブチルエーテル等のエーテル類;Nメチルピロリドン等の非プロトン性極性溶剤等が挙げられる。
水不混和性有機溶剤としては、例えば、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、テトラリン等の炭化水素系溶剤;塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン、テトラクロロエタン等の含ハロゲン系溶剤;酢酸エチル、酢酸イソブチル、酢酸n-ブチル等のエステル系溶剤;メチルイソブチルケトン(MIBK)、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン類溶剤;シクロペンチルメチルエーテル等のエーテル類溶剤等が挙げられる。また、炭化水素系溶剤として1種又は2種以上のイソパラフィンを含むイソパラフィン系溶剤を用いてもよい。
水不混和性有機溶剤としては、例えば、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、テトラリン等の炭化水素系溶剤;塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン、テトラクロロエタン等の含ハロゲン系溶剤;酢酸エチル、酢酸イソブチル、酢酸n-ブチル等のエステル系溶剤;メチルイソブチルケトン(MIBK)、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン類溶剤;シクロペンチルメチルエーテル等のエーテル類溶剤等が挙げられる。また、炭化水素系溶剤として1種又は2種以上のイソパラフィンを含むイソパラフィン系溶剤を用いてもよい。
これらのうち、成分(a)の溶解性に優れる点でトルエン、キシレン、メチルイソブチルケトン、クロロホルム、トリクロロエタン及び酢酸エチルが好ましい。
尚、成分(a)のうちポリアニリン複合体は、溶剤がイソプロピルアルコール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-ペンタノール、ベンジルアルコール、アルコキシアルコール等のアルコール類であっても溶解することができる。アルコールは、トルエン等の芳香族に比べて環境負荷低減の観点から好ましい。
尚、成分(a)のうちポリアニリン複合体は、溶剤がイソプロピルアルコール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-ペンタノール、ベンジルアルコール、アルコキシアルコール等のアルコール類であっても溶解することができる。アルコールは、トルエン等の芳香族に比べて環境負荷低減の観点から好ましい。
溶剤として有機溶剤を用いる場合、水不混和性有機溶剤と水溶性有機溶剤を99~1:1~99(質量比)で混合した混合有機溶剤を用いることにより、保存時のゲル等の発生を防止でき、長期保存できることから好ましい。
上記混合有機溶剤の水不混和性有機溶剤として低極性有機溶剤が使用でき、低極性有機溶剤は、ヘキサン、トルエン等の炭化水素系溶剤;クロロホルム等の含ハロゲン系溶剤;イソパラフィン系溶剤が好ましい。
混合有機溶剤の水溶性有機溶剤としては、高極性有機溶剤が使用でき、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、2-メトキシエタノール、2-エトキシエタノール、1-メトキシ-2-プロパノール、3-メトキシ-1-ブタノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、エチレングリコールモノ-tert-ブチルエーテル等のエーテル類が好ましい。
混合有機溶剤は水不混和性有機溶剤を1種又は2種以上含んでもよく、水溶性有機溶剤を1種又は2種以上含んでもよい。
上記混合有機溶剤の水不混和性有機溶剤として低極性有機溶剤が使用でき、低極性有機溶剤は、ヘキサン、トルエン等の炭化水素系溶剤;クロロホルム等の含ハロゲン系溶剤;イソパラフィン系溶剤が好ましい。
混合有機溶剤の水溶性有機溶剤としては、高極性有機溶剤が使用でき、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、2-メトキシエタノール、2-エトキシエタノール、1-メトキシ-2-プロパノール、3-メトキシ-1-ブタノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、エチレングリコールモノ-tert-ブチルエーテル等のエーテル類が好ましい。
混合有機溶剤は水不混和性有機溶剤を1種又は2種以上含んでもよく、水溶性有機溶剤を1種又は2種以上含んでもよい。
(成分(d):フェノール性化合物)
本発明の一態様に係る組成物は、フェノール性化合物を用いることにより導電性膜の導電性を高めることができる。
フェノール性化合物は特に限定されず、ArOH(ここで、Arはアリール基又は置換アリール基である)で示される化合物である。具体的には、フェノール、o-,m-又はp-クレゾール、o-,m-又はp-エチルフェノール、o-,m-又はp-プロピルフェノール、o-,m-又はp-ブチルフェノール、o-,m-又はp-クロロフェノール、サリチル酸、ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシナフタレン等の置換フェノール類;カテコール、レゾルシノール等の多価フェノール性化合物;及びフェノール樹脂、ポリフェノール、ポリ(ヒドロキシスチレン)等の高分子化合物等を例示することができる。
本発明の一態様に係る組成物は、フェノール性化合物を用いることにより導電性膜の導電性を高めることができる。
フェノール性化合物は特に限定されず、ArOH(ここで、Arはアリール基又は置換アリール基である)で示される化合物である。具体的には、フェノール、o-,m-又はp-クレゾール、o-,m-又はp-エチルフェノール、o-,m-又はp-プロピルフェノール、o-,m-又はp-ブチルフェノール、o-,m-又はp-クロロフェノール、サリチル酸、ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシナフタレン等の置換フェノール類;カテコール、レゾルシノール等の多価フェノール性化合物;及びフェノール樹脂、ポリフェノール、ポリ(ヒドロキシスチレン)等の高分子化合物等を例示することができる。
また、下記式(3)で表されるフェノール性化合物を用いることができる。
(式中、nは1~5の整数である。
Rは、それぞれ炭素数2~10のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数1~20のアルキルチオ基、炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~20のアルキルアリール基又は炭素数7~20のアリールアルキル基である。)
Rは、それぞれ炭素数2~10のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数1~20のアルキルチオ基、炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~20のアルキルアリール基又は炭素数7~20のアリールアルキル基である。)
上記のRについて、以下に説明する。
アルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ターシャルブチル、ターシャルアミル等が挙げられる。
アルケニル基としては、上述したアルキル基の分子内に不飽和結合を有する置換基が挙げられる。
シクロアルキル基としては、シクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。
アルキルチオ基としては、メチルチオ、エチルチオ等が挙げられる。
アリール基としては、フェニル、ナフチル等が挙げられる。
アルキルアリール基、及びアリールアルキル基としては、上述したアルキル基とアリール基を組み合わせて得られる置換基等が挙げられる。
これらの基のうち、Rとしては、メチル又はエチル基が好ましい。
アルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ターシャルブチル、ターシャルアミル等が挙げられる。
アルケニル基としては、上述したアルキル基の分子内に不飽和結合を有する置換基が挙げられる。
シクロアルキル基としては、シクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。
アルキルチオ基としては、メチルチオ、エチルチオ等が挙げられる。
アリール基としては、フェニル、ナフチル等が挙げられる。
アルキルアリール基、及びアリールアルキル基としては、上述したアルキル基とアリール基を組み合わせて得られる置換基等が挙げられる。
これらの基のうち、Rとしては、メチル又はエチル基が好ましい。
また、下記式(3’)で表されるフェノール性化合物を用いることができる。
(式中、Rは炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数1~20のアルキルチオ基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~20のアルキルアリール基又は炭素数7~20のアリールアルキル基である。)
式(3’)におけるRの具体例は上記式(3)におけるRと同様である。
式(3’)におけるRの具体例は上記式(3)におけるRと同様である。
成分(d)の含有量は、成分(a)100質量部に対して、好ましくは10~5000質量部であり、より好ましくは10~2000質量部である。
(成分(e):酸性物質及び/又は酸性物質の塩)
本発明の一態様に係る組成物は、酸性物質及び酸性物質の塩からなる群から選択される1以上を含んでもよい。当該成分は、通常、耐熱安定化剤として用い、導電性膜の耐熱性をさらに向上することができる。
本発明の一態様に係る組成物は、酸性物質及び酸性物質の塩からなる群から選択される1以上を含んでもよい。当該成分は、通常、耐熱安定化剤として用い、導電性膜の耐熱性をさらに向上することができる。
酸性物質は、有機化合物の酸である有機酸、無機化合物の酸である無機酸のいずれでもよく、好ましくは有機酸である。酸性物質としては、好ましくはスルホン酸基を1つ以上含む有機酸である。
上記スルホン酸基を有する有機酸は、好ましくはスルホン酸基を1つ以上有する、環状、鎖状又は分岐のアルキルスルホン酸、置換又は無置換の芳香族スルホン酸、又はポリスルホン酸である。
上記アルキルスルホン酸としては、例えば、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ジ2-エチルヘキシルスルホコハク酸が挙げられる。ここで、アルキル基は好ましくは炭素数が1~18の直鎖又は分岐のアルキル基である。
上記芳香族スルホン酸としては、炭素数6~20のものが挙げられ、例えば、ベンゼン環を有するスルホン酸、ナフタレン骨格を有するスルホン酸、アントラセン骨格を有するスルホン酸が挙げられる。また、上記芳香族スルホン酸としては、置換又は無置換のベンゼンスルホン酸、置換又は無置換のナフタレンスルホン酸及び置換又は無置換のアントラセンスルホン酸が挙げられる。
上記アルキルスルホン酸としては、例えば、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ジ2-エチルヘキシルスルホコハク酸が挙げられる。ここで、アルキル基は好ましくは炭素数が1~18の直鎖又は分岐のアルキル基である。
上記芳香族スルホン酸としては、炭素数6~20のものが挙げられ、例えば、ベンゼン環を有するスルホン酸、ナフタレン骨格を有するスルホン酸、アントラセン骨格を有するスルホン酸が挙げられる。また、上記芳香族スルホン酸としては、置換又は無置換のベンゼンスルホン酸、置換又は無置換のナフタレンスルホン酸及び置換又は無置換のアントラセンスルホン酸が挙げられる。
置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1~20のもの)、アルコキシ基(例えば炭素数1~20のもの)、ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシ基、アシル基からなる群から選択される置換基であり、1以上置換していてもよい。
具体的に、芳香族スルホン酸として、下記式(4)又は(5)で表される化合物が挙げられる。
(式(4)中、lは1以上であり、mは0以上5以下の整数であり、nは0以上5以下の整数である。m又はnの一方が0の場合、他方は1以上である。)
(式(5)中、qは1以上であり、pは0以上7以下の整数であり、Rは、それぞれ独立に炭素数1~20のアルキル基、カルボキシ基、水酸基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基である。)
lは1~3が好ましい。mは1~3が好ましい。nは0~3が好ましい。
qは1~3が好ましい。pは0~3が好ましい。Rは炭素数1~20のアルキル基、カルボキシ基、水酸基が好ましい。
qは1~3が好ましい。pは0~3が好ましい。Rは炭素数1~20のアルキル基、カルボキシ基、水酸基が好ましい。
芳香族スルホン酸としては、4-スルホフタル酸、5-スルホイソフタル酸、5-スルホサリチル酸、1-ナフタレンスルホン酸、2-ナフタレンスルホン酸、2-ヒドロキシ-6-ナフタレンスルホン酸、p-フェノールスルホン酸、トルエンスルホン酸、p-キシレン-2-スルホン酸、4,4’-ビフェニルジスルホン酸、ジベンゾフラン-2-スルホン酸、フラビアン酸、(+)-10-カンファースルホン酸、モノイソプロピルナフタレンスルホン酸、1-ピレンスルホン酸等が挙げられる。これらの中でも、耐熱性向上の観点から、4-スルホフタル酸、5-スルホサリチル酸、5-スルホイソフタル酸、2-ナフタレンスルホン酸、ジベンゾフラン-2-スルホン酸、フラビアン酸、2-ヒドロキシ-6-ナフタレンスルホン酸及び1-ピレンスルホン酸が好ましい。
酸性物質の塩としては、上記に挙げた化合物の塩が挙げられる。塩の対イオンとしては、ナトリウム、リチウム、カリウム、セシウム、アンモニウム、カルシウム、バリウム等が挙げられる。
成分(e)は水和物であってもよい。
成分(e)は水和物であってもよい。
成分(e)の含有量は、好ましくは成分(a)100質量部に対して0.1~1000質量部であり、より好ましくは1~100質量部であり、さらに好ましくは1~30質量部である。
(成分(f):疎水性基を有する酸)
本発明の一態様に係る組成物は、疎水性基を有する酸を含んでもよい。当該成分は、通常、浸透性向上剤として用い、組成物を対象物(例えばコンデンサ)中により浸透させることができる。
本発明の一態様に係る組成物は、疎水性基を有する酸を含んでもよい。当該成分は、通常、浸透性向上剤として用い、組成物を対象物(例えばコンデンサ)中により浸透させることができる。
疎水性基としては、直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、アルキルフェニル基、アルキルナフチル基等が挙げられる。直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基のアルキル基、及びアルキルフェニル基、アルキルナフチル基に含まれるアルキル基の炭素数は、好ましくは2~20である。
成分(f)としては、アルキルカルボン酸,リン酸モノエステル、リン酸ジエステル、アルキルベンゼンカルボン酸、アルキルベンゼンホスホン酸等が挙げられる。尚、アルキルベンゼンカルボン酸はR-Ph-COOHで表される化合物であり、アルキルベンゼンホスホン酸はR-Ph-PO(OH)2で表される化合物である(式中、Rはアルキル基を示し、Phはフェニル基を示す)。
アルキルカルボン酸、アルキルベンゼンカルボン酸及びアルキルベンゼンホスホン酸のアルキル基の炭素数は、好ましくは2~20である。リン酸モノエステル及びリン酸ジエステルは、好ましくはリン酸と炭素数2~20のアルコールから得られるエステルである。
アルキルカルボン酸、アルキルベンゼンカルボン酸及びアルキルベンゼンホスホン酸のアルキル基の炭素数は、好ましくは2~20である。リン酸モノエステル及びリン酸ジエステルは、好ましくはリン酸と炭素数2~20のアルコールから得られるエステルである。
成分(f)としては、具体的に、プロピオン酸、DL-2-メチル酪酸、2-メチル吉草酸、2-エチルヘキサン酸、3,5,5-トリメチルヘキサン酸、ミリスチン酸、リン酸モノメチル、リン酸ジメチル、リン酸モノメチルとリン酸ジメチルの混合物、リン酸モノエチル、リン酸ジエチル、リン酸モノエチルとリン酸ジエチルの混合物、リン酸モノイソプロピル、リン酸ジイソプロピル、リン酸モノイソプロピルとリン酸ジイソプロピルの混合物、リン酸モノブチル、リン酸ジブチル、リン酸モノブチルとリン酸ジブチルの混合物、リン酸モノ(2-エチルヘキシル)、リン酸ジ(2-エチルヘキシル)、リン酸モノ(2-エチルヘキシル)とリン酸ジ(2-エチルヘキシル)の混合物等が挙げられる。
成分(f)の含有量は、成分(a)100質量に対して、好ましくは20~900質量部であり、より好ましくは100~500質量部である。
(成分(g):シリカ)
本発明の一態様に係る組成物は、シリカを含んでもよい。シリカを含むことにより、さらに耐熱性に優れる導電性膜を形成することができる。
本発明の一態様に係る組成物は、シリカを含んでもよい。シリカを含むことにより、さらに耐熱性に優れる導電性膜を形成することができる。
「シリカ」とは、ケイ素(Si)及び酸素(O)を含むケイ素酸化物を意味し、SiO2等のSiOXで表される化合物に限らず、シロキサン結合(-O-Si-O-)を含むオリゴマー又はポリマーも含まれる。また、水和物であっても無水物であってもよい。
シリカは、好ましくは粒子状であり、粒子が数珠状に連なった構造であってもよい。シリカ粒子の平均粒子径は、好ましくは1~200nmである。コロイド状態のシリカ粒子(コロイダルシリカ)を用いてもよい。
シリカ粒子の平均粒子径は、BET法により比表面積を算出し、当該比表面積から換算して求める。BET法により比表面積の算出は、JIS Z8830(2013年)に記載の条件で行う。
シリカの市販品としては、日産化学株式会社製の「オルガノシリカゾル」シリーズ(「IPA-ST」、「IPA-ST-ZL」、「IPA-ST-UP」等)や「スノーテックス」シリーズ等が挙げられる。
成分(g)の含有量は、成分(a)100質量部に対して、好ましくは0.1~60質量部であり、0.1~40質量部としてもよい。
本発明の一態様に係る組成物は、本質的に、成分(a)、(b)、(c)及び(d)、並びに、任意に(e)~(g)からなる群から選択される1以上の成分からなってもよい。この場合、不可避不純物を含んでもよい。
本発明の一態様に係る組成物の、例えば、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上、98質量%以上、99質量%以上、99.5質量%以上、99.9質量%以上、又は100質量%が、
成分(a)~(d)、
成分(a)~(e)、
成分(a)~(f)、又は
成分(a)~(g)であってもよい。
本発明の一態様に係る組成物の、例えば、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上、98質量%以上、99質量%以上、99.5質量%以上、99.9質量%以上、又は100質量%が、
成分(a)~(d)、
成分(a)~(e)、
成分(a)~(f)、又は
成分(a)~(g)であってもよい。
[導電性膜]
本発明の一態様に係る組成物を基体上に塗布し、乾燥することで導電性膜を形成することができる。当該組成物を、所望の形状を有するガラス、樹脂フィルム、シート、不織布等の基材上に塗布することで導電性積層体としてもよい。
当該導電性膜の厚さは、通常1mm以下、好ましくは10nm~50μmである。
本発明の一態様に係る組成物を基体上に塗布し、乾燥することで導電性膜を形成することができる。当該組成物を、所望の形状を有するガラス、樹脂フィルム、シート、不織布等の基材上に塗布することで導電性積層体としてもよい。
当該導電性膜の厚さは、通常1mm以下、好ましくは10nm~50μmである。
組成物を塗布する方法としては、キャスト法、スプレー法、ディップコート法、ドクターブレード法、バーコード法、スピンコート法、エレクトロスピニング法、スクリーン印刷、グラビア印刷法等の公知の方法を用いることができる。
また、上記の導電性膜(塗膜)を、上記成分(e)を含む溶液に浸漬し、乾燥する工程を設けてもよい。この場合の成分(e)としては、上記式(4)で表されるスルホン酸塩又はその塩が好ましい。
浸漬する溶液は、溶剤を含んでもよい。
溶剤は、成分(e)が溶解すれば特に限定されず、水、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤等が挙げられる。1種又は2種以上を混合して使用してもよい。
溶剤は、成分(e)が溶解すれば特に限定されず、水、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤等が挙げられる。1種又は2種以上を混合して使用してもよい。
溶剤として、具体的には、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、1-メトキシ-2-プロパノール、3-メトキシ-1-ブタノール、3-メトキシ-3-メチルブタノール、1-エトキシ-2-プロパノール、酢酸エチル、酢酸ブチル、MIBK、メチルエチルケトン(MEK)、エチレングリコールモノtertブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。
浸漬する溶液中の成分(e)の含有量は、溶剤を除去し得られた組成物1質量部に対して、10~1200質量部が好ましく、30~700質量部がより好ましく、70~400質量部がさらに好ましい。
1200質量部を超えると、塗膜内に酸性物質が過剰となりポリアニリン主鎖の劣化を引き起こし、導電性が低下するおそれがある。
1200質量部を超えると、塗膜内に酸性物質が過剰となりポリアニリン主鎖の劣化を引き起こし、導電性が低下するおそれがある。
また、成分(e)は、浸漬する溶液中、0.1重量%~10重量%が好ましく、0.3重量%~6重量%がより好ましく、0.7重量%~3.5重量%がさらに好ましい。
浸漬方法は、ディップ等が挙げられる。
浸漬時間は1分間以上が好ましく、3分間以上200分間以下がより好ましい。浸漬温度は、5℃~50℃が好ましい。
浸漬後の乾燥は、オーブン、ホットプレート等により行うことが好ましい。
乾燥温度は、80~200℃が好ましく、100~170℃がより好ましい。
乾燥時間は、1~180分間が好ましく3~60分間がより好ましい。必要に応じて、減圧下で加熱してもよい。乾燥温度及び乾燥時間は、特に制限されず、用いる材料に応じて適宜選択すればよい。
浸漬時間は1分間以上が好ましく、3分間以上200分間以下がより好ましい。浸漬温度は、5℃~50℃が好ましい。
浸漬後の乾燥は、オーブン、ホットプレート等により行うことが好ましい。
乾燥温度は、80~200℃が好ましく、100~170℃がより好ましい。
乾燥時間は、1~180分間が好ましく3~60分間がより好ましい。必要に応じて、減圧下で加熱してもよい。乾燥温度及び乾燥時間は、特に制限されず、用いる材料に応じて適宜選択すればよい。
上述したように、成分(e)は上記の組成物中に加えてもよいし、組成物から得られた導電性膜に含ませてもよい。組成物中に成分(e)を加え、さらに当該組成物から得られた導電性膜に成分(e)を含ませてもよい。
即ち、本発明の一態様に係る導電性膜は、成膜前に加えられた成分(e)(以下、成分(e1)と称する場合がある)と、成膜後に加えられた成分(e)(以下、成分(e2)と称する場合がある)とを含む場合がある。成分(e1)と(e2)は同一でも異なってもよい。異なる場合、例えば、成分(e1)は上記式(5)で表される化合物であり、成分(e2)は上記式(4)で表される化合物である。
即ち、本発明の一態様に係る導電性膜は、成膜前に加えられた成分(e)(以下、成分(e1)と称する場合がある)と、成膜後に加えられた成分(e)(以下、成分(e2)と称する場合がある)とを含む場合がある。成分(e1)と(e2)は同一でも異なってもよい。異なる場合、例えば、成分(e1)は上記式(5)で表される化合物であり、成分(e2)は上記式(4)で表される化合物である。
本発明の一態様に係る導電性膜は、(a)導電性高分子、及び(b)溶解度パラメーターが9.0~12.0(cal/cm3)1/2である樹脂を含み、上述した成分(e)成分(成分(e1)及び(e2)から選択される1以上)を含んでもよい。
上記の導電性膜は、本質的に、成分(a)及び(b)、並びに、任意成分(e)からなってもよい。この場合、不可避不純物を含んでもよい。
上記の導電性膜の、例えば、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上、98質量%以上、99質量%以上、99.5質量%以上、99.9質量%以上、又は100質量%が、
成分(a)及び(b)、又は
成分(a)、(b)及び(e)
であってもよい。
上記の導電性膜は、本質的に、成分(a)及び(b)、並びに、任意成分(e)からなってもよい。この場合、不可避不純物を含んでもよい。
上記の導電性膜の、例えば、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上、98質量%以上、99質量%以上、99.5質量%以上、99.9質量%以上、又は100質量%が、
成分(a)及び(b)、又は
成分(a)、(b)及び(e)
であってもよい。
上記の導電性膜の電導度は、好ましくは25S/cm以上であり、より好ましくは50S/cm以上であり、さらに好ましくは、80S/cm以上である。
導電性膜の電導度は、実施例に記載の方法で測定する。
導電性膜の電導度は、実施例に記載の方法で測定する。
なお、上記の導電性膜における各成分は、本発明の一態様に係る組成物で説明した通りである。
また、上述した成分(a)~(g)は互いに異なる。
また、上述した成分(a)~(g)は互いに異なる。
[コンデンサ]
本発明の一態様に係る組成物を用いてコンデンサを製造することができる。コンデンサとしては、具体的には、電解コンデンサ及び電気二重層コンデンサ等が挙げられ、電解コンデンサとしては、固体電解コンデンサが挙げられる。
固体電解コンデンサを製造する場合、例えば、固体電解コンデンサの陽極と誘電体を含む陽極体に本発明の組成物を含浸させ、乾燥することで当該陽極体上に導電性膜を形成する工程を含む。即ち、固体電解コンデンサは本発明の導電性膜を含む。
本発明の一態様に係るコンデンサは耐熱性及び耐湿性に優れるため、例えば車載用途や、通信基地局における回路基板等に用いた場合に極めて有用である。自動車等の車両は高温多湿の過酷な環境に置かれることがある。また、通信基地局はパワーアンプ等の電子機器により回路基板が高温になることがあるため、これらに用いるコンデンサには所定の耐熱性や耐湿性が要求されるところ、上記のコンデンサであれば当該要求を満足することができる。
本発明の一態様に係る組成物を用いてコンデンサを製造することができる。コンデンサとしては、具体的には、電解コンデンサ及び電気二重層コンデンサ等が挙げられ、電解コンデンサとしては、固体電解コンデンサが挙げられる。
固体電解コンデンサを製造する場合、例えば、固体電解コンデンサの陽極と誘電体を含む陽極体に本発明の組成物を含浸させ、乾燥することで当該陽極体上に導電性膜を形成する工程を含む。即ち、固体電解コンデンサは本発明の導電性膜を含む。
本発明の一態様に係るコンデンサは耐熱性及び耐湿性に優れるため、例えば車載用途や、通信基地局における回路基板等に用いた場合に極めて有用である。自動車等の車両は高温多湿の過酷な環境に置かれることがある。また、通信基地局はパワーアンプ等の電子機器により回路基板が高温になることがあるため、これらに用いるコンデンサには所定の耐熱性や耐湿性が要求されるところ、上記のコンデンサであれば当該要求を満足することができる。
[導電性積層体、導電性物品]
本発明の一態様に係る組成物を、所望の形状を有するガラス、樹脂フィルム、シート、不織布等の基材に塗布し、溶剤を除去することによって、導電性膜を有する導電性積層体を製造することができる。当該導電性積層体を真空成形や圧空成形等の公知の方法により所望の形状に加工することにより、導電性物品を製造することができる。成形の観点からは、基材は樹脂フィルム、シート又は不織布が好ましい。
本発明の一態様に係る組成物を、所望の形状を有するガラス、樹脂フィルム、シート、不織布等の基材に塗布し、溶剤を除去することによって、導電性膜を有する導電性積層体を製造することができる。当該導電性積層体を真空成形や圧空成形等の公知の方法により所望の形状に加工することにより、導電性物品を製造することができる。成形の観点からは、基材は樹脂フィルム、シート又は不織布が好ましい。
組成物の基材への塗布方法としては、キャスト法、スプレー法、ディップコート法、ドクターブレード法、バーコート法、スピンコート法、エレクトロスピニング法、スクリーン印刷、グラビア印刷法等、公知の方法を用いることができる。上記塗布膜を乾燥する際、溶剤の種類によっては、塗布膜を加熱してもよい。例えば、空気気流下250℃以下、好ましくは50以上200℃以下の温度で加熱し、さらに、必要に応じて、減圧下に加熱する。加熱温度及び加熱時間は、特に制限されず、用いる材料に応じて適宜選択すればよい。
なお、本発明の一態様に係る組成物を用いて、基材を有しない自己支持型成形体とすることもできる。
製造例1(ポリアニリン複合体の製造)
1,000mLセパラブルフラスコに「ネオコールSWC」(ジ-2-エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウム、第一工業製薬株式会社製)32.4g、アニリン13.3g、「ソルボンT-20」(ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル構造を有する非イオン乳化剤、東邦化学工業株式会社製)0.9gを入れ、トルエン320.4gにて溶解させた。そこに17質量%リン酸水溶液450gを加え、トルエンと水の2つの液相を有する反応液を撹拌し、反応液の内温を-5℃まで冷却した。反応液の内温が-5℃に到達した時点で、反応液を撹拌しながら、APS(過硫酸アンモニウム)39.3gを17質量%リン酸水溶液90.2gに溶解した溶液を、滴下漏斗を用いて、1時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに溶液内温を-5℃に保ったまま8時間撹拌した(合計反応時間9時間)。撹拌停止後、分液漏斗に内容物を移し、水相とトルエン相を静置分離した。分離後、トルエン相を8.5質量%リン酸水溶液180.3gで1回、イオン交換水328.0gで5回洗浄することにより、ポリアニリン複合体トルエン溶液を得た。この溶液をNo.2の濾紙にて濾過し、不溶分を除去し、トルエンに可溶なポリアニリン複合体のトルエン溶液を回収した。この溶液をエバポレーターに移し、60℃の湯浴で加温し、減圧することで揮発分を蒸発留去し、ポリアニリン複合体1(プロトネーションされたポリアニリン)を得た。ポリアニリン複合体1のポリアニリンの重量平均分子量は112,000であった。
1,000mLセパラブルフラスコに「ネオコールSWC」(ジ-2-エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウム、第一工業製薬株式会社製)32.4g、アニリン13.3g、「ソルボンT-20」(ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル構造を有する非イオン乳化剤、東邦化学工業株式会社製)0.9gを入れ、トルエン320.4gにて溶解させた。そこに17質量%リン酸水溶液450gを加え、トルエンと水の2つの液相を有する反応液を撹拌し、反応液の内温を-5℃まで冷却した。反応液の内温が-5℃に到達した時点で、反応液を撹拌しながら、APS(過硫酸アンモニウム)39.3gを17質量%リン酸水溶液90.2gに溶解した溶液を、滴下漏斗を用いて、1時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに溶液内温を-5℃に保ったまま8時間撹拌した(合計反応時間9時間)。撹拌停止後、分液漏斗に内容物を移し、水相とトルエン相を静置分離した。分離後、トルエン相を8.5質量%リン酸水溶液180.3gで1回、イオン交換水328.0gで5回洗浄することにより、ポリアニリン複合体トルエン溶液を得た。この溶液をNo.2の濾紙にて濾過し、不溶分を除去し、トルエンに可溶なポリアニリン複合体のトルエン溶液を回収した。この溶液をエバポレーターに移し、60℃の湯浴で加温し、減圧することで揮発分を蒸発留去し、ポリアニリン複合体1(プロトネーションされたポリアニリン)を得た。ポリアニリン複合体1のポリアニリンの重量平均分子量は112,000であった。
ポリアニリンの重量平均分子量は以下のようにして測定した。
ポリアニリン複合体0.25gをトルエン5gに溶解し、1M水酸化ナトリウム水溶液を10mL加えて15分間撹拌を行った後、吸引ろ過した。得られた残渣をトルエン10mLで3回、イオン交換水10mLで3回、メタノール10mLで3回洗浄を行い、得られた固形分を減圧乾燥し、得られたポリアニリンの重量平均分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)で測定した。
GPC測定は、GPCカラム(昭和電工株式会社製「ShodexKF-806M」、2本)を用いて行い、以下の測定条件で行った。
溶媒:0.01MLiBr含有NMP
流量:0.70mL/分
カラム温度:60℃
注入量:100μL
UV検出波長:270nm
上記方法で得られた重量平均分子量は、ポリスチレン(PS)換算値である。
ポリアニリン複合体0.25gをトルエン5gに溶解し、1M水酸化ナトリウム水溶液を10mL加えて15分間撹拌を行った後、吸引ろ過した。得られた残渣をトルエン10mLで3回、イオン交換水10mLで3回、メタノール10mLで3回洗浄を行い、得られた固形分を減圧乾燥し、得られたポリアニリンの重量平均分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)で測定した。
GPC測定は、GPCカラム(昭和電工株式会社製「ShodexKF-806M」、2本)を用いて行い、以下の測定条件で行った。
溶媒:0.01MLiBr含有NMP
流量:0.70mL/分
カラム温度:60℃
注入量:100μL
UV検出波長:270nm
上記方法で得られた重量平均分子量は、ポリスチレン(PS)換算値である。
また、ポリアニリンに対するプロトン供与体(ジ-2-エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウム)のドープ率は0.36であった。
実施例1(組成物の調製)
イソプロピルアルコール38g、p-tert-アミルフェノール(成分(d))38g及びヘキサン24gを均一になるまで撹拌混合し、混合溶剤Aを調製した。94.4gの混合溶剤Aに、5.6gのポリアニリン複合体1、及び0.028gの「エスレックB BX-1」(アルキルアセタ-ル化ポリビニルアルコ-ル(式(b2)で表される化合物、l=約66モル%、m=3モル%以下、n=33±3モル%)、積水化学工業株式会社製、SP値:10.19、分子量:10.0×104、以下「エスレックB BX-1」と表記する。)を溶解し、ポリアニリン複合体溶液を得た。この溶液に2-ナフタレンスルホン酸水和物を0.42g添加して組成物を調製した。
イソプロピルアルコール38g、p-tert-アミルフェノール(成分(d))38g及びヘキサン24gを均一になるまで撹拌混合し、混合溶剤Aを調製した。94.4gの混合溶剤Aに、5.6gのポリアニリン複合体1、及び0.028gの「エスレックB BX-1」(アルキルアセタ-ル化ポリビニルアルコ-ル(式(b2)で表される化合物、l=約66モル%、m=3モル%以下、n=33±3モル%)、積水化学工業株式会社製、SP値:10.19、分子量:10.0×104、以下「エスレックB BX-1」と表記する。)を溶解し、ポリアニリン複合体溶液を得た。この溶液に2-ナフタレンスルホン酸水和物を0.42g添加して組成物を調製した。
「エスレックB BX-1」のSP値δは、「Polymer Engineering & Science」、1974年、第14巻、147~154頁に記載のFedors法により算出した。具体的に、下記式(A)を用いて算出した。
(式(A)中、Δeiは分子構造中の官能基の凝集エネルギー密度を示し、Δviはモル分子量を示す。)
(導電性膜の製造)
図1に示す、パターニングによりITO電極2が表面に形成されたガラス基板1の上面に、上記の組成物を1ml塗布した。塗布は、大気雰囲気下でスピンコート法により行った。組成物を滴下した後のガラス基板1の回転時間は15秒間、ガラス基板1の回転速度は2000rpmとした。その後、ガラス基板1を乾燥して導電性膜を形成した。乾燥温度は150℃、乾燥時間は5分間とした。
図1に示す、パターニングによりITO電極2が表面に形成されたガラス基板1の上面に、上記の組成物を1ml塗布した。塗布は、大気雰囲気下でスピンコート法により行った。組成物を滴下した後のガラス基板1の回転時間は15秒間、ガラス基板1の回転速度は2000rpmとした。その後、ガラス基板1を乾燥して導電性膜を形成した。乾燥温度は150℃、乾燥時間は5分間とした。
(導電性膜の浸漬処理)
50質量%の4-スルホフタル酸水溶液(東京化成工業株式会社製)0.4gをイソプロパノール(和光純薬株式会社製)19.6gに溶解し、均一な1質量%4-スルホフタル酸溶液を得た。この4-スルホフタル酸溶液10gに、上記の導電性膜を10分間浸漬した。浸漬後、30℃で2分間乾燥した後、150℃で5分間の乾燥を行った。
50質量%の4-スルホフタル酸水溶液(東京化成工業株式会社製)0.4gをイソプロパノール(和光純薬株式会社製)19.6gに溶解し、均一な1質量%4-スルホフタル酸溶液を得た。この4-スルホフタル酸溶液10gに、上記の導電性膜を10分間浸漬した。浸漬後、30℃で2分間乾燥した後、150℃で5分間の乾燥を行った。
(導電性膜の評価(初期抵抗と電導度))
図2に示すように、得られた導電性膜5のうちITO電極の端子を覆う部分を大気雰囲気下で削り取り、ITO電極2の端子を表面に露出させた。表面に露出したITO電極2を用いて、四端子法による抵抗率計「ロレスターGP」(三菱化学株式会社製)により導電性膜の抵抗(初期抵抗R0)及び電導度を測定した。電導度の結果は表1に示す。
図2に示すように、得られた導電性膜5のうちITO電極の端子を覆う部分を大気雰囲気下で削り取り、ITO電極2の端子を表面に露出させた。表面に露出したITO電極2を用いて、四端子法による抵抗率計「ロレスターGP」(三菱化学株式会社製)により導電性膜の抵抗(初期抵抗R0)及び電導度を測定した。電導度の結果は表1に示す。
(導電性膜の評価(耐熱性))
上記で初期抵抗R0を測定した導電性膜を、ガラス基板のまま、大気雰囲気下、150℃の条件下で所定時間(表1に示す経過日数)放置した。所定時間経過後に導電性膜の温度を室温に戻してから、初期抵抗R0と同じ方法で抵抗Rを測定した。RとR0との比(R/R0)を表1に示す。比(R/R0)より、導電性膜の抵抗上昇率、即ち経時劣化の程度が分かる。
上記で初期抵抗R0を測定した導電性膜を、ガラス基板のまま、大気雰囲気下、150℃の条件下で所定時間(表1に示す経過日数)放置した。所定時間経過後に導電性膜の温度を室温に戻してから、初期抵抗R0と同じ方法で抵抗Rを測定した。RとR0との比(R/R0)を表1に示す。比(R/R0)より、導電性膜の抵抗上昇率、即ち経時劣化の程度が分かる。
実施例2
「エスレックB BX-1」の添加量を0.056gに変更した以外は、実施例1と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
「エスレックB BX-1」の添加量を0.056gに変更した以外は、実施例1と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例3
「エスレックB BX-1」の添加量を0.112gに変更した以外は、実施例1と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
「エスレックB BX-1」の添加量を0.112gに変更した以外は、実施例1と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例4
「エスレックB BX-1」の添加量を0.168gに変更した以外、実施例1と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
「エスレックB BX-1」の添加量を0.168gに変更した以外、実施例1と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例5
「エスレックB BX-1」の添加量を0.28gに変更した以外、実施例1と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
「エスレックB BX-1」の添加量を0.28gに変更した以外、実施例1と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例6
「エスレックB BX-1」の添加量を0.56gに変更した以外、実施例1と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
「エスレックB BX-1」の添加量を0.56gに変更した以外、実施例1と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例7
「エスレックB BX-1」の添加量を0.84gに変更した以外、実施例1と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
「エスレックB BX-1」の添加量を0.84gに変更した以外、実施例1と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例8
「エスレックB BX-1」の添加量を1.12gに変更した以外は、実施例1と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
「エスレックB BX-1」の添加量を1.12gに変更した以外は、実施例1と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例9
「エスレックB BX-1」の添加量を1.68gに変更した以外は、実施例1と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
「エスレックB BX-1」の添加量を1.68gに変更した以外は、実施例1と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例10
「エスレックB BX-1」を、「エスレックK KS-10」(アルキルアセタール化ポリビニルアルコール(式(b2)で表される化合物、l=74±3モル%、m=3モル%以下、n=約25モル%)、積水化学工業株式会社製、SP値:10.25、分子量:1.7×104、以下「エスレックK KS-10」と表記する。)とし、添加量を0.056gに変更した以外は、実施例1と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
「エスレックB BX-1」を、「エスレックK KS-10」(アルキルアセタール化ポリビニルアルコール(式(b2)で表される化合物、l=74±3モル%、m=3モル%以下、n=約25モル%)、積水化学工業株式会社製、SP値:10.25、分子量:1.7×104、以下「エスレックK KS-10」と表記する。)とし、添加量を0.056gに変更した以外は、実施例1と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例11
「エスレックK KS-10」の添加量を0.112gに変更した以外は、実施例10と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
「エスレックK KS-10」の添加量を0.112gに変更した以外は、実施例10と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例12
「エスレックK KS-10」の添加量を0.168gに変更した以外は、実施例10と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
「エスレックK KS-10」の添加量を0.168gに変更した以外は、実施例10と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例13
「エスレックK KS-10」の添加量を0.28gに変更した以外は、実施例10と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
「エスレックK KS-10」の添加量を0.28gに変更した以外は、実施例10と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例14
「エスレックK KS-10」の添加量を0.56gに変更した以外は、実施例10と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
「エスレックK KS-10」の添加量を0.56gに変更した以外は、実施例10と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例15
「エスレックB BX-1」を、「エスレックB BX-L」(アルキルアセタール化ポリビニルアルコール(式(b2)で表される化合物、l=約61モル%、m=3モル%以下、n=37±3モル%)、積水化学工業株式会社製、SP値:10.29、分子量:1.8×104、以下「エスレックB BX-L」と表記する。)に変更した以外は、実施例4と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
「エスレックB BX-1」を、「エスレックB BX-L」(アルキルアセタール化ポリビニルアルコール(式(b2)で表される化合物、l=約61モル%、m=3モル%以下、n=37±3モル%)、積水化学工業株式会社製、SP値:10.29、分子量:1.8×104、以下「エスレックB BX-L」と表記する。)に変更した以外は、実施例4と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例16
「エスレックB BX-1」を、「エスレックK KS-1」(アルキルアセタール化ポリビニルアルコール(式(b2)で表される化合物、l=74±3モル%、m=3モル%以下、n=約25モル%)、積水化学工業株式会社製、SP値:10.33、分子量:2.7×104、以下「エスレックK KS-1」と表記する。)に変更した以外は、実施例4と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
「エスレックB BX-1」を、「エスレックK KS-1」(アルキルアセタール化ポリビニルアルコール(式(b2)で表される化合物、l=74±3モル%、m=3モル%以下、n=約25モル%)、積水化学工業株式会社製、SP値:10.33、分子量:2.7×104、以下「エスレックK KS-1」と表記する。)に変更した以外は、実施例4と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例17
「エスレックB BX-1」を、「エスレックK KS-5Z」(アルキルアセタール化ポリビニルアルコール(式(b2)で表される化合物、l=74±3モル%、m=3モル%以下、n=約25モル%)、積水化学工業株式会社製、SP値:10.41、分子量:13.0×104、以下「エスレックK KS-5Z」と表記する。)に変更した以外は、実施例4と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
「エスレックB BX-1」を、「エスレックK KS-5Z」(アルキルアセタール化ポリビニルアルコール(式(b2)で表される化合物、l=74±3モル%、m=3モル%以下、n=約25モル%)、積水化学工業株式会社製、SP値:10.41、分子量:13.0×104、以下「エスレックK KS-5Z」と表記する。)に変更した以外は、実施例4と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例18
「エスレックB BX-1」を、「エスレックK KS-6Z」(アルキルアセタール化ポリビニルアルコール(式(b2)で表される化合物、l=約74モル%、m=3モル%以下、n=約25モル%)、積水化学工業株式会社製、SP値:10.25、分子量:10.8×104、以下「エスレックK KS-6Z」と表記する。)に変更した以外は、実施例4と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
「エスレックB BX-1」を、「エスレックK KS-6Z」(アルキルアセタール化ポリビニルアルコール(式(b2)で表される化合物、l=約74モル%、m=3モル%以下、n=約25モル%)、積水化学工業株式会社製、SP値:10.25、分子量:10.8×104、以下「エスレックK KS-6Z」と表記する。)に変更した以外は、実施例4と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例19
「エスレックB BX-1」を、「エスレックB BH-S」(アルキルアセタール化ポリビニルアルコール(式(b2)で表される化合物、l=73±3モル%、m=4~6モル%、n=約22モル%)、積水化学工業株式会社製、SP値:9.91、分子量:6.6×104、以下「エスレックB BH-S」と表記する。)に変更した以外は、実施例4と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
「エスレックB BX-1」を、「エスレックB BH-S」(アルキルアセタール化ポリビニルアルコール(式(b2)で表される化合物、l=73±3モル%、m=4~6モル%、n=約22モル%)、積水化学工業株式会社製、SP値:9.91、分子量:6.6×104、以下「エスレックB BH-S」と表記する。)に変更した以外は、実施例4と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例20
「エスレックB BX-1」を、「エスレックB BM-S」(アルキルアセタール化ポリビニルアルコール(式(b2)で表される化合物、l=73±3モル%、m=4~6モル%、n=約22モル%)、積水化学工業株式会社製、SP値:9.94、分子量:5.3×104、以下「エスレックB BM-S」と表記する。)に変更した以外は、実施例4と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
「エスレックB BX-1」を、「エスレックB BM-S」(アルキルアセタール化ポリビニルアルコール(式(b2)で表される化合物、l=73±3モル%、m=4~6モル%、n=約22モル%)、積水化学工業株式会社製、SP値:9.94、分子量:5.3×104、以下「エスレックB BM-S」と表記する。)に変更した以外は、実施例4と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例21
「エスレックB BX-1」を、「エスレックB BL-S」(アルキルアセタール化ポリビニルアルコール(式(b2)で表される化合物、l=74±3モル%、m=3~5モル%、n=約22モル%)、積水化学工業株式会社製、SP値:9.88、分子量:2.3×104、以下「エスレックB BL-S」と表記する。)に変更した以外は、実施例4と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
「エスレックB BX-1」を、「エスレックB BL-S」(アルキルアセタール化ポリビニルアルコール(式(b2)で表される化合物、l=74±3モル%、m=3~5モル%、n=約22モル%)、積水化学工業株式会社製、SP値:9.88、分子量:2.3×104、以下「エスレックB BL-S」と表記する。)に変更した以外は、実施例4と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例22
「エスレックB BX-1」を、「エスレックB BL-1」(アルキルアセタール化ポリビニルアルコール(式(b2)で表される化合物、l=63±3モル%、m=3モル%以下、n=約36モル%)、積水化学工業株式会社製、SP値:10.3、分子量:1.9×104、以下「エスレックB BL-1」と表記する。)に変更した以外は、実施例4と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
「エスレックB BX-1」を、「エスレックB BL-1」(アルキルアセタール化ポリビニルアルコール(式(b2)で表される化合物、l=63±3モル%、m=3モル%以下、n=約36モル%)、積水化学工業株式会社製、SP値:10.3、分子量:1.9×104、以下「エスレックB BL-1」と表記する。)に変更した以外は、実施例4と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例23
「エスレックB BX-1」を、「エスレックB BM-2」(アルキルアセタール化ポリビニルアルコール(式(b2)で表される化合物、l=68±3モル%、m=3モル%以下、n=約31モル%)、積水化学工業株式会社製、SP値:10.12、分子量:5.2×104、以下「エスレックB BM-2」と表記する。)に変更した以外は、実施例4と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
「エスレックB BX-1」を、「エスレックB BM-2」(アルキルアセタール化ポリビニルアルコール(式(b2)で表される化合物、l=68±3モル%、m=3モル%以下、n=約31モル%)、積水化学工業株式会社製、SP値:10.12、分子量:5.2×104、以下「エスレックB BM-2」と表記する。)に変更した以外は、実施例4と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例24
「エスレックB BX-1」を、「エスレックB BH-3」(アルキルアセタール化ポリビニルアルコール(式(b2)で表される化合物、l=65±3モル%、m=3モル%以下、n=約34モル%)、積水化学工業株式会社製、SP値:10.2、分子量:11.0×104、以下「エスレックB BH-3」と表記する。)に変更した以外は、実施例4と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
「エスレックB BX-1」を、「エスレックB BH-3」(アルキルアセタール化ポリビニルアルコール(式(b2)で表される化合物、l=65±3モル%、m=3モル%以下、n=約34モル%)、積水化学工業株式会社製、SP値:10.2、分子量:11.0×104、以下「エスレックB BH-3」と表記する。)に変更した以外は、実施例4と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例25
イソプロピルアルコール38g、4-イソプロピルフェノール(成分(d))38g、ヘキサン24gを均一になるまで撹拌混合し、混合溶剤Bを調製した。94.4gの混合溶剤Bに、5.6gのポリアニリン複合体1、0.168gの「エスレックB BX-1」を溶解し、ポリアニリン複合体溶液を得た。この溶液に2-ナフタレンスルホン酸水和物を0.42g添加し、組成物を調製した。
得られた組成物について、実施例1と同じ方法で導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
イソプロピルアルコール38g、4-イソプロピルフェノール(成分(d))38g、ヘキサン24gを均一になるまで撹拌混合し、混合溶剤Bを調製した。94.4gの混合溶剤Bに、5.6gのポリアニリン複合体1、0.168gの「エスレックB BX-1」を溶解し、ポリアニリン複合体溶液を得た。この溶液に2-ナフタレンスルホン酸水和物を0.42g添加し、組成物を調製した。
得られた組成物について、実施例1と同じ方法で導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例26
DL-2-メチル酪酸15g、イソプロピルアルコール32g、p-tert-アミルフェノール(成分(d))32g、及びヘキサン21gを均一になるまで撹拌混合し、混合溶剤Cを調製した。94.4gの混合溶剤Cに、5.6gのポリアニリン複合体1、及び0.168gの「エスレックB BX-1」を溶解し、ポリアニリン複合体溶液を得た。この溶液に2-ナフタレンスルホン酸水和物を0.42g添加し、組成物を調製した。
得られた組成物について、実施例1と同じ方法で導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
DL-2-メチル酪酸15g、イソプロピルアルコール32g、p-tert-アミルフェノール(成分(d))32g、及びヘキサン21gを均一になるまで撹拌混合し、混合溶剤Cを調製した。94.4gの混合溶剤Cに、5.6gのポリアニリン複合体1、及び0.168gの「エスレックB BX-1」を溶解し、ポリアニリン複合体溶液を得た。この溶液に2-ナフタレンスルホン酸水和物を0.42g添加し、組成物を調製した。
得られた組成物について、実施例1と同じ方法で導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
比較例1
「エスレックB BX-1」を添加しなかった以外は実施例1と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
「エスレックB BX-1」を添加しなかった以外は実施例1と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
比較例2
「エスレックB BX-1」を添加しなかった以外は実施例25と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
「エスレックB BX-1」を添加しなかった以外は実施例25と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表1に示す。
実施例27
94.4gの混合溶剤Aに、5.6gのポリアニリン複合体1、及び0.056gの「エスレックB BX-1」を溶解してポリアニリン複合体溶液を得た。この溶液に2-ナフタレンスルホン酸水和物を0.42g添加して組成物を調製した。また、(導電性膜の浸漬処理)を行わなかった以外は実施例1と同じ方法で導電性膜を調製し、評価した。結果を表2に示す。
94.4gの混合溶剤Aに、5.6gのポリアニリン複合体1、及び0.056gの「エスレックB BX-1」を溶解してポリアニリン複合体溶液を得た。この溶液に2-ナフタレンスルホン酸水和物を0.42g添加して組成物を調製した。また、(導電性膜の浸漬処理)を行わなかった以外は実施例1と同じ方法で導電性膜を調製し、評価した。結果を表2に示す。
実施例28
「エスレックB BX-1」の添加量を0.168gに変更した以外は、実施例27と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表2に示す。
「エスレックB BX-1」の添加量を0.168gに変更した以外は、実施例27と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表2に示す。
比較例3
「エスレックB BX-1」を添加しなかった以外は実施例27と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表2に示す。
「エスレックB BX-1」を添加しなかった以外は実施例27と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表2に示す。
実施例29
94.4gの混合溶剤Aに、5.6gのポリアニリン複合体1、及び0.168gの「エスレックB BX-1」を溶解して組成物を調製した。得られた組成物を用いて実施例1と同じ方法で導電性膜を調製し、評価した。結果を表2に示す。
94.4gの混合溶剤Aに、5.6gのポリアニリン複合体1、及び0.168gの「エスレックB BX-1」を溶解して組成物を調製した。得られた組成物を用いて実施例1と同じ方法で導電性膜を調製し、評価した。結果を表2に示す。
実施例30
「エスレックB BX-1」を「エスレックK KS-10」に変更した以外は、実施例29と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表2に示す。
「エスレックB BX-1」を「エスレックK KS-10」に変更した以外は、実施例29と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表2に示す。
比較例4
「エスレックB BX-1」を添加しなかった以外は実施例29と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表2に示す。
「エスレックB BX-1」を添加しなかった以外は実施例29と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表2に示す。
実施例31
94.4gの混合溶剤Aに、2.8gのポリアニリン複合体1、及び0.084gの「エスレックB BX-1」を溶解してポリアニリン複合体溶液を得た。この溶液に2-ナフタレンスルホン酸水和物を0.21g添加して組成物を調製した。
得られた組成物を用いて、ITO電極が表面に形成されていないガラス基板を用い、ガラス基板の回転速度を2500rpmとした以外は実施例1の(導電性膜の製造)と同じ方法で導電性膜を調製した。また、実施例1の(導電性膜の浸漬処理)と同じ処理を行なった。得られた導電性膜について、四端子法による抵抗率計「ロレスターGP」(三菱化学株式会社製)により導電性膜の表面抵抗(初期表面抵抗R’0)を測定した。
また、上記で得られた組成物を用いて、実施例1と同じ操作を行って導電性膜の電導度を評価した。電導度の結果を表3に示す。
94.4gの混合溶剤Aに、2.8gのポリアニリン複合体1、及び0.084gの「エスレックB BX-1」を溶解してポリアニリン複合体溶液を得た。この溶液に2-ナフタレンスルホン酸水和物を0.21g添加して組成物を調製した。
得られた組成物を用いて、ITO電極が表面に形成されていないガラス基板を用い、ガラス基板の回転速度を2500rpmとした以外は実施例1の(導電性膜の製造)と同じ方法で導電性膜を調製した。また、実施例1の(導電性膜の浸漬処理)と同じ処理を行なった。得られた導電性膜について、四端子法による抵抗率計「ロレスターGP」(三菱化学株式会社製)により導電性膜の表面抵抗(初期表面抵抗R’0)を測定した。
また、上記で得られた組成物を用いて、実施例1と同じ操作を行って導電性膜の電導度を評価した。電導度の結果を表3に示す。
(導電性膜の評価(耐湿熱試験))
上記で初期表面抵抗R’0を測定した導電性膜を、ガラス基板のまま、大気雰囲気下、85℃、85%RHの条件下で所定時間(表1に示す経過日数)放置した。所定時間経過後に導電性膜の温度を室温に戻してから、初期表面抵抗R’0と同じ方法で表面抵抗R’を測定した。R’とR’0との比(R’/R’0)を表3に示す。比(R’/R’0)より、導電性膜の表面抵抗上昇率、即ち経時劣化の程度が分かる。
上記で初期表面抵抗R’0を測定した導電性膜を、ガラス基板のまま、大気雰囲気下、85℃、85%RHの条件下で所定時間(表1に示す経過日数)放置した。所定時間経過後に導電性膜の温度を室温に戻してから、初期表面抵抗R’0と同じ方法で表面抵抗R’を測定した。R’とR’0との比(R’/R’0)を表3に示す。比(R’/R’0)より、導電性膜の表面抵抗上昇率、即ち経時劣化の程度が分かる。
実施例32
「エスレックB BX-1」を「エスレックB BL-1」に変更した以外は、実施例31と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表3に示す。
「エスレックB BX-1」を「エスレックB BL-1」に変更した以外は、実施例31と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表3に示す。
実施例33
「エスレックB BX-1」を「エスレックK KS-10」に変更した以外は、実施例31と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表3に示す。
「エスレックB BX-1」を「エスレックK KS-10」に変更した以外は、実施例31と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表3に示す。
実施例34
「エスレックB BX-1」を「エスレックB BX-L」に変更した以外は、実施例31と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表3に示す。
「エスレックB BX-1」を「エスレックB BX-L」に変更した以外は、実施例31と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表3に示す。
実施例35
「エスレックB BX-1」を「エスレックB BH-3」に変更した以外は、実施例31と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表3に示す。
「エスレックB BX-1」を「エスレックB BH-3」に変更した以外は、実施例31と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表3に示す。
実施例36
「エスレックB BX-1」を「エスレックK KS-5Z」に変更した以外は、実施例31と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表3に示す。
「エスレックB BX-1」を「エスレックK KS-5Z」に変更した以外は、実施例31と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表3に示す。
比較例5
「エスレックB BX-1」を添加しなかった以外は、実施例31と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表3に示す。
「エスレックB BX-1」を添加しなかった以外は、実施例31と同じ方法で組成物及び導電性膜を調製し、評価した。結果を表3に示す。
上記実施例より、本発明の一態様に係る組成物により耐熱性及び耐湿性に優れる導電性膜を製造できることが分かる。このような導電性膜を例えばコンデンサに用いた場合、コンデンサ自体の耐熱性及び耐湿性も向上するため、例えば車載用途や通信基地局の回路基板等に用いた場合に極めて有用である。
本発明の組成物は、パワーエレクトロニクス、オプトエレクトロニクス分野において、静電及び帯電防止材料、透明電極及び導電性フィルム材料、エレクトロルミネッセンス素子の材料、回路材料、電磁波遮蔽材料、コンデンサの誘電体及び電解質、太陽電池及び二次電池の極材料、燃料電池セパレータ材料等に、又はメッキ下地、防錆剤等に利用できる。
上記に本発明の実施形態及び/又は実施例を幾つか詳細に説明したが、当業者は、本発明の新規な教示及び効果から実質的に離れることなく、これら例示である実施形態及び/又は実施例に多くの変更を加えることが容易である。従って、これらの多くの変更は本発明の範囲に含まれる。
この明細書に記載の文献、及び本願のパリ条約による優先権の基礎となる出願の内容を全て援用する。
この明細書に記載の文献、及び本願のパリ条約による優先権の基礎となる出願の内容を全て援用する。
Claims (18)
- (a)導電性高分子、
(b)溶解度パラメーターが9.0~12.0(cal/cm3)1/2である樹脂、
(c)溶剤、及び
(d)フェノール性化合物
を含む組成物。 - 前記成分(b)の溶解度パラメーターが9.5~11.0(cal/cm3)1/2である請求項1に記載の組成物。
- 前記成分(b)の含有量が、前記成分(a)に対して0.1~35質量%である請求項1又は2に記載の組成物。
- 前記成分(b)が、ポリビニルアセタール樹脂である請求項1~3のいずれかに記載の組成物。
- 前記成分(a)が、ポリアニリン、ポリアニリン誘導体、ポリチオフェン、ポリチオフェン誘導体、ポリピロール及びポリピロール誘導体からなる群から選択される1以上を含む請求項1~4のいずれかに記載の組成物。
- 前記成分(a)が、ポリアニリンとプロトン供与体とを含むポリアニリン複合体であって、前記ポリアニリンが前記プロトン供与体でドープされている請求項1~5のいずれかに記載の組成物。
- 前記プロトン供与体がスルホン酸又はスルホン酸塩である請求項6に記載の組成物。
- 前記スルホン酸又はスルホン酸塩が下記式(III)で示されるスルホコハク酸誘導体である請求項7に記載の組成物。
M(O3SCH(CH2COOR12)COOR13)m (III)
(式(III)において、
Mは、水素原子、有機遊離基又は無機遊離基であり、
mはMの価数であり、
R12及びR13は、それぞれ独立して、炭化水素基又は-(R14O)r-R15で表される基であり、R14は炭化水素基又はシリレン基であり、R15は水素原子、炭化水素基又はR16 3Si-で表される基であり、R16は炭化水素基であり、3つのR16は同一又は異なっていてもよく、rは1以上の整数である。) - さらに(e)酸性物質及び酸性物質の塩からなる群から選択される1以上を含む請求項1~8のいずれかに記載の組成物。
- さらに(f)疎水性基を有する酸を含み、前記疎水性基が、直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、アルキルフェニル基、及びアルキルナフチル基からなる群から選択される1以上である請求項1~9のいずれかに記載の組成物。
- 請求項1~10のいずれかに記載の組成物を塗布、乾燥することを含む、導電性膜の製造方法。
- 前記組成物を塗布、乾燥した後、(e)酸性物質及び酸性物質の塩からなる群から選択される1以上を含む溶液に浸漬して乾燥することを含む、請求項11に記載の導電性膜の製造方法。
- (a)導電性高分子、及び
(b)溶解度パラメーターが9.0~12.0(cal/cm3)1/2である樹脂、
を含む導電性膜。 - さらに、(e)酸性物質及び酸性物質の塩からなる群から選択される1以上を含む請求項13に記載の導電性膜。
- 前記成分(e)を2種類以上含む請求項14に記載の導電性膜。
- 請求項13~15のいずれかに記載の導電性膜を含むコンデンサ。
- 基材と、
前記基材上に積層した、請求項13~15のいずれかに記載の導電性膜と、
を備える導電性積層体。 - 請求項17記載の導電性積層体を成形して得られる導電性物品。
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