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導電性組合物及其制造方法,防靜電涂料、防靜電膜、及防靜電膠片、濾光器、光信息記錄...的制作方法

文檔序號:3692585閱讀:375來源:國知局
專利名稱:導電性組合物及其制造方法,防靜電涂料、防靜電膜、及防靜電膠片、濾光器、光信息記錄 ...的制作方法
技術領域
本發(fā)明涉及含有π共軛導電性高分子的導電性組合物及其制造方法。另外,本發(fā)明涉及用于使膠片具有抗靜電性的抗靜電涂料、具有抗靜電性的抗靜電膜、用于食品或電子部件的包裝材料的抗靜電膜、用于液晶顯示器或等離子顯示器的前表面的濾光器或CD、DVD等光信息記錄介質。而且,本發(fā)明還涉及鋁電解電容器、鉭電解電容器、鈮電解電容器等電容器及其制造方法。
本申請依據(jù)2004年10月8 提交的日本專利申請JP2004-296380號、2004年11月22日提交的日本專利申請JP2004-337469號、2004年12月1日提交的日本專利申請JP2004-348686號、2005年3月15日提交的日本專利申請JP2005-072757號、2005年3月15日提交的日本專利申請JP2005-072758號、以及2005年3月17日提交的日本專利申請JP2005-076972號,要求其優(yōu)先權,并將其內容結合于此作為參考。
背景技術
作為有機導電材料,已知的有π共軛導電性高分子。所謂π共軛導電性高分子,通常是指主鏈由π共軛體系構成的有機高分子,可以列舉的有,例如,聚吡咯類、聚噻吩類、聚乙炔類、聚對苯撐類、聚對苯乙烯類、聚苯胺類、聚并苯(polyacene)類、聚噻吩乙烯類、及其共聚物等。這種π共軛導電性高分子通常通過電解聚合法以及化學氧化聚合法而合成。
電解聚合法是在作為摻雜劑的電介質與形成π共軛導電性高分子的前驅(物)單體的混合溶液中浸泡預先形成的電極材料等支持體(支持物),并使π共軛導電性高分子在支持體(支持物)上形成為膜狀(片狀)。因此,很難大量地制造。
另一方面,化學氧化聚合法沒有如電解聚合法那樣的限制,而是在π共軛導電性高分子的前驅單體中添加氧化劑及氧化聚合催化劑,并在溶液中制造出大量的π共軛導電性高分子。
但是,化學氧化聚合法中,隨著π共軛導電性高分子主鏈的共軛體系的成長,對溶劑的溶解性會變得不足,因而得到不溶解的固體粉末。不溶性物質難以在支持體表面上均勻地形成π共軛導電性高分子膜。另外,π共軛導電性高分子容易變成無定形的塊體,且含有π共軛導電性高分子的導電性組合物存在導電性低的問題。
因此,有人嘗試在π共軛導電性高分子中引入官能團而使可溶化的方法、在粘結劑樹脂中分散而使可溶化的方法、添加含有陰離子基團的高分子酸(聚陰離子)而使可溶化的方法。
例如,為了提高對水的分散性,有人提出在分子量為2000~500000范圍的聚苯乙烯磺酸(聚陰離子)的存在下使用氧化劑,將3,4-二烷氧基噻吩進行化學氧化聚合而制造聚(3,4-二烷氧基噻吩)水溶液的方法(參照專利文獻1)。另外,有人提出在聚丙烯酸存在下進行化學氧化聚合而制造π共軛導電性高分子膠體水溶液的方法(參照專利文獻2)。
根據(jù)專利文獻1、2所記載的方法,可以容易地制造含有π共軛導電性高分子的水分散溶液。但是,在這些方法中,為了確保π共軛導電性高分子對水的分散性,會大量含有聚陰離子。因此,在所得到的導電性組合物中,存在有大量包含不能提供導電性的化合物而不易獲得高導電性的問題。
另外,在化學氧化聚合法之中,由于在化學氧化聚合時由高氧化性的氧化劑產(chǎn)生的不良副反應的發(fā)生幾率較高,所以會產(chǎn)生共軛性較低的高分子結構,或者被過度氧化,或者殘留有雜質離子等,造成所得到的π共軛導電性高分子的導電性及長期穩(wěn)定性較低。而且,由于π共軛導電性高分子為高度氧化狀態(tài),熱等外部環(huán)境使其一部分發(fā)生氧化劣化而產(chǎn)生自由基,并且由于該自由基的鏈反應而使劣化繼續(xù)進行下去。
因為樹脂片本身就是絕緣體,所以容易帶電,并且容易通過摩擦等帶靜電,而且,其靜電不易向外部逃逸,累積起來成為引發(fā)各種問題的原因。
尤其是當將樹脂片用于重視衛(wèi)生的食品包裝材料時,有時陳列中會吸附塵埃,使外觀顯著受損而造成商品價值降低。另外,當將樹脂片用于粉末的包裝時,由于在其包裝或使用時會吸附或排斥帶電的粉末,所以會產(chǎn)生難以處理粉末的不良情況。另外,用樹脂片包裝精密電子部件時,由于靜電可能會損壞精密電子部件,所以必須防止靜電的發(fā)生。
另外,濾光器或光信息記錄介質(媒體)不僅要求表面為高硬度、高透明性,而且為了因防止靜電而造成的塵埃附著,還要求具有抗靜電性。尤其是,對于抗靜電性,要求在表面電阻為106~1010Ω范圍的區(qū)間內電阻值保持穩(wěn)定(即穩(wěn)定的抗靜電性)。因此,在濾光器或光信息記錄介質的表面上設置持續(xù)具有抗靜電性而且硬度較高的抗靜電膜。
為了提供抗靜電性,目前已采用的方法有,例如,使用樹脂片或在表面涂布表面活性劑的方法,在樹脂片或構成抗靜電膜的樹脂中混合表面活性劑的方法(例如,參照非專利文獻1)。
然而,在用該表面活性劑抗靜電時,由于其導電機制為離子傳導,所以非常容易受到濕度的影響,存在雖然濕度越高時導電性越高,但是濕度低時導電性會下降的缺點。因此,在濕度較低,尤其是容易產(chǎn)生靜電的環(huán)境下,抗靜電功能會下降,而發(fā)生在必要時不能發(fā)揮抗靜電性的情況。
如果使用電子傳導作為導電機制的金屬或碳,則這樣的濕度依賴性(依存性)會消失,但是,這些物質完全不透明,因而不適用于要求透明性的用途。
另外,如ITO(氧化銦錫)那樣的的金屬氧化物具有透明性,且將電子傳導作為導電機制,因此在這方面是適合的,但是由于制膜中必須進行采用濺射裝置的工序,不僅工序變得繁雜,而且制造成本也會提高。此外,當無機的金屬氧化物涂膜的可撓性較小,且在較薄的片狀基材上制膜時,可能會有涂膜嚴重破裂而不能表現(xiàn)導電性的情況。而且,因為與有機的基材的密合性較低,所以可能在其界面上發(fā)生剝離而使透明性降低。
另外,雖然用電子傳導作為導電機制的有機材料,已知的有π共軛導電性高分子,但是一般而言,π共軛導電性高分子具有不溶化不熔融的性質,在聚合后難以涂布到基材上。因此,有人嘗試使用在具有磺基的高分子酸(聚陰離子)共存的同時,將苯胺聚合,形成水溶性的聚苯胺而得到混合物,使用該混合物涂布于基材上并進行干燥(例如,參照專利文獻3)。
雖然如專利文獻3所記載的方法那樣,只要在基材上直接聚合即可形成抗靜電膜,但是在這種情況下,抗靜電膜的導電性降低,而且,由于是水溶性的,與樹脂制的基材的密合性較低,而且,制造工序變得更為繁雜。
近年來,伴隨電子設備的數(shù)字化,使用于電子設備的電容器要求降低在高頻區(qū)中的阻抗。以往,為了滿足該要求,使用所謂的功能性電容器,即,將鋁、鉭、鈮等閥用金屬的氧化皮膜作為介電體,并在該表面上形成π共軛導電性高分子作為陰極的電容器。
該功能性電容器的結構,如專利文獻4所示,一般而言,具有陽極,由閥用金屬多孔體構成;介電體層,將陽極的表面氧化而形成;以及陰極,在介電體層上將固體電解質層、碳層、銀層進行積層而構成。電容器的固體電解質層是由吡咯、噻吩等π共軛導電性高分子構成的層,其功能為深入到多孔體的內部,與更大面積的介電體層接觸,以引出高容量電容,同時,修復介電體的缺陷部分以防止漏電流的發(fā)生。
作為π共軛導電性高分子的形成法,已被廣泛知道的有電解聚合法(參照專利文獻5)以及化學氧化聚合法(參照專利文獻6)。
但是,在電解聚合法中,必須預先在閥用金屬的多孔體表面上形成由錳氧化物構成的導電層,不僅非常地繁雜,而且錳氧化物的導電性低,存在高導電性的π共軛導電性高分子的使用效果減弱的問題。
而且,化學氧化聚合法的聚合時間較長,并且為了確保厚度,必須進行重復地聚合,不僅電容器的生產(chǎn)效率低,而且導電性也低。
因此,有人提出不用電解聚合法或化學氧化聚合法在介電體層上形成π共軛導電性高分子的方法(參照專利文獻7)。在專利文獻7中,記載有使具有磺基、羧基等的高分子酸共存,并同時將苯胺聚合從而配制成水溶性的聚苯胺,將該聚苯胺水溶液涂布于介電體層上并干燥的方法。該制造方法雖然簡便,但是聚苯胺溶液對多孔體內部的滲透性差,而且,由于除了π共軛導電性高分子以外,還含有高分子酸,所以導電性較低,而且,由于高分子酸的影響,有時在導電性方面可觀察到濕度依賴性。
于是,作為電容器要求阻抗小,而且為了減小阻抗,必須使固體電介質層的導電性提高。作為使固體電解質層的導電性提高的方法,有人提出例如對化學氧化聚合的條件進行嚴格控制(參照專利文獻8)。但是,該制造方法與繁雜的化學氧化聚合相比,具有更多復雜之處,無法實現(xiàn)工序的簡單化、低成本化。
日本特許第2636968號公報[專利文獻2]日本特開平7-165892號公報[專利文獻3]日本特開平1-254764號公報[專利文獻4]日本特開第2003-37024號公報[專利文獻5]日本特開昭63-158829號公報[專利文獻6]日本特開昭63-173313號公報[專利文獻7]日本特開平7-105718號公報 日本特開平11-74157號公報[非專利文獻1]CMC發(fā)行的“Fine chemical抗靜電劑最近的市場動向(上)”,第16卷、第15號、1987年、第24~36頁發(fā)明內容為了解決上述問題,本發(fā)明提供了導電性及穩(wěn)定性良好的導電性組合物及其制造方法。
另外,本發(fā)明提供了抗靜電涂料,可通過涂布該抗靜電涂料而形成導電性、可撓性、與基材的粘合性(密合性)較高的抗靜電膜。另外,本發(fā)明提供了可通過涂布的簡單制造方法制造其導電性、可撓性、與基材的密合性較高的抗靜電膜。而且,本發(fā)明提供了抗靜電性良好的抗靜電片、濾光器、光信息記錄介質。
本發(fā)明提供了陰極的固體電介質層的導電性優(yōu)良的、作為阻抗指標的等效串聯(lián)電阻(ESR)較低的電容器。而且,提供了簡便地制造這種電容器的方法。
本發(fā)明的導電性組合物包含π共軛導電性高分子、聚陰離子、以及具有兩個以上羥基的含羥基芳香族化合物。
本發(fā)明的導電性組合物之中,所述含羥基的芳香族化合物優(yōu)選為下式(1)所示的化合物化學式(1)
(在式(1)中,R表示碳數(shù)1~15的直鏈或支鏈的烷基、烯基、環(huán)烷基、環(huán)烯基、芳基、芳烷基之中的任意一種)在本發(fā)明的導電性組合物之中,所述含羥基的芳香族化合物優(yōu)選具有磺基和/或羧基。
本發(fā)明的導電性組合物優(yōu)選進一步包含摻雜劑。
本發(fā)明的導電性組合物優(yōu)選進一步包含粘結劑樹脂。
所述粘結劑樹脂優(yōu)選是由聚氨酯、聚酯、丙烯酸樹脂、聚酰胺、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺硅酮、三聚氰胺樹脂構成的組中的一種以上。
本發(fā)明的導電性組合物的制造方法具有聚合工序,在聚陰離子存在下,將形成π共軛導電性高分子的前驅單體分散或溶解于溶劑中,并進行化學氧化聚合;添加工序,添加具有兩個以上羥基的含羥基芳香族化合物。
本發(fā)明的導電性組合物的制造方法還優(yōu)選具有通過超濾法去除一部分游離離子的過濾工序。
本發(fā)明的抗靜電涂料含有所述導電性組合物及溶劑。
本發(fā)明的抗靜電膜是用所述抗靜電涂料涂布而形成的。
本發(fā)明的抗靜電片具有片基材、以及形成于該片基材的至少一面上的所述抗靜電膜。
本發(fā)明的濾光器具有所述抗靜電膜。
本發(fā)明的光信息記錄介質具有所述抗靜電膜。
本發(fā)明的電容器具有陽極,由閥用金屬的多孔體構成;介電體層,由該陽極的表面氧化而形成;以及陰極,形成于該介電體層上;其特征在于,所述陰極包括含有所述導電性組合物的固體電解質層。
在本發(fā)明的電容器中,優(yōu)選所述陰極還含有電解液。
本發(fā)明的電容器的制造方法的特征在于,包括下述工序在電容器中間體(具有閥用金屬的多孔體所構成的陽極、以及該陽極表面氧化所形成的介電體層)中的介電體層側表面上,涂布導電性高分子溶液并進行干燥的工序,該導電性高分子包含π共軛導電性高分子、聚陰離子、含羥基的芳香族化合物、以及溶劑。
本發(fā)明的導電性組合物的導電性及穩(wěn)定性良好。
在本發(fā)明的導電性組合物中,如果含羥基的芳香族化合物具有磺基和/或羧基,則導電性更高。
在本發(fā)明的導電性組合物之中,如果進一步包含粘結劑樹脂,則可以調整導電性組合物的涂布膜的成膜性、膜強度。
根據(jù)本發(fā)明的導電性組合物的制造方法,可以容易地獲得導電性及穩(wěn)定性優(yōu)良的導電性組合物。
本發(fā)明的導電性組合物的制造方法如果具有通過超濾法去除一部分游離離子的過濾工序,則從陰離子酸鹽變成陰離子酸的操作也很簡便。
本發(fā)明的抗靜電涂料可以通過涂布形成導電性、可撓性、與基材的密合性高的抗靜電膜。另外,這種抗靜電涂料由于使用少量即可充分地發(fā)揮抗靜電性,從而可以低成本地制造抗靜電膜。
在本發(fā)明的抗靜電涂料中,如果含羥基的芳香族化合物具有磺基和/或羧基,則抗靜電膜的導電性更高。
在本發(fā)明的抗靜電涂料中,如果進一步包含摻雜劑,則可以使抗靜電膜的導電性更高,且耐熱性也會提高。
此外,如果包含粘結劑樹脂,則能使與基材的密合性更高。
尤其是,當粘結劑樹脂是選自由聚氨酯、聚酯、丙烯酸樹脂、聚酰胺、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺硅酮、三聚氰胺樹脂構成的組中的一種以上時,則與抗靜電涂料的必要成分容易混合。
本發(fā)明的抗靜電膜的導電性、可撓性、與基材的密合性較高,且可以通過涂布的簡易制造方法進行制造。
本發(fā)明的抗靜電片、濾光器、光信息記錄介質的抗靜電性良好,可以防止靜電的產(chǎn)生。
本發(fā)明的電容器由于陰極的導電性較高,所以等效串聯(lián)電阻較小。
在本發(fā)明的電容器中,如果陰極包含電解液,則靜電電容的引出率會提高。
根據(jù)本發(fā)明的電容器的制造方法,可以簡便地制造陰極的導電性較高、等效串聯(lián)電阻較小的電容器。


圖1示出了本發(fā)明的濾光器的一實施例的剖面圖。
圖2示出了本發(fā)明的光信息記錄介質的一實施例的剖面圖。
圖3示出了本發(fā)明的電容器的一實施例的剖面圖。
符號說明1濾光器2光信息記錄介質10基材20抗靜電膜(硬涂層)30防反射層40透明性樹脂基板50第一介電體層60光信息記錄層70第二介電體層80金屬反射層90抗靜電膜(硬涂層)100電容器
110陽極120介電體層130陰極130a固體電解質層130b導電層具體實施方式
下面對本發(fā)明的導電性組合物進行說明。
本發(fā)明的導電性組合物包含π共軛導電性高分子、聚陰離子、具有兩個以上羥基的芳香族化合物。
下面對本發(fā)明的導電性組合物的各構成要素進行說明。
(π共軛導電性高分子)本發(fā)明的導電性組合物中所包含的π共軛導電性高分子只要是主鏈由π共軛體系所構成的有機高分子即可使用。例如,聚吡咯類、聚噻吩類、聚乙炔類、聚對苯撐類、聚對苯乙烯類、聚苯胺類、聚并苯(polyacene)類、聚噻吩乙烯類、及其共聚物等。從聚合的容易度、在空氣中的穩(wěn)定性的方面考慮,優(yōu)選為聚吡咯類、聚噻吩類及聚苯胺類。
π共軛導電性高分子雖然在沒有發(fā)生置換的原本狀態(tài)下也可得到足夠的導電性、對粘結劑樹脂的互溶性,但是為了使導電性及對粘結劑樹脂的分散性或溶解性更高,優(yōu)選在π共軛導電性高分子中引入烷基、羧基、磺基、烷氧基、羥基、氰基等官能團。
作為這種π共軛導電性高分子的具體例子,可列舉的有,聚吡咯、聚(N-甲基吡咯)、聚(3-甲基吡咯)、聚(3-乙基吡咯)、聚(3-正丙基吡咯)、聚(3-丁基吡咯)、聚(3-辛基吡咯)、聚(3-癸基吡咯)、聚(3-十二碳烷基吡咯)、聚(3,4-二甲基吡咯)、聚(3,4-二丁基吡咯)、聚(3-羧基吡咯)、聚(3-甲基-4-羧基吡咯)、聚(3-甲基-4-羧基乙基吡咯)、聚(3-甲基-4-羧基丁基吡咯)、聚(3-羥基吡咯)、聚(3-甲氧基吡咯)、聚(3-乙氧基吡咯)、聚(3-丁氧基吡咯)、聚(3-己氧基吡咯)、聚(3-甲基-4-己氧基吡咯)、聚(噻吩)、聚(3-甲基噻吩)、聚(3-乙基噻吩)、聚(3-丙基噻吩)、聚(3-丁基噻吩)、聚(3-己基噻吩)、聚(3-庚基噻吩)、聚(3-辛基噻吩)、聚(3-癸基噻吩)、聚(3-十二碳烷基噻吩)、聚(3-十八碳烷基噻吩)、聚(3-溴噻吩)、聚(3-氯噻吩)、聚(3-碘噻吩)、聚(3-氰基噻吩)、聚(3-苯基噻吩)、聚(3,4-二甲基噻吩)、聚(3,4-二丁基噻吩)、聚(3-羥基噻吩)、聚(3-甲氧基噻吩)、聚(3-乙氧基噻吩)、聚(3-丁氧基噻吩)、聚(3-己氧基噻吩)、聚(3-庚氧基噻吩)、聚(3-辛氧基噻吩)、聚(3-癸氧基噻吩)、聚(3-十二碳烷氧基噻吩)、聚(3-十八碳烷氧基噻吩)、聚(3,4-二羥基噻吩)、聚(3,4-二甲氧基噻吩)、聚(3,4-二乙氧基噻吩)、聚(3,4-二丙氧基噻吩)、聚(3,4-二丁氧基噻吩)、聚(3,4-二己氧基噻吩)、聚(3,4-二庚氧基噻吩)、聚(3,4-二辛氧基噻吩)、聚(3,4-二癸氧基噻吩)、聚(3,4-二(十二碳烷基)噻吩)、聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)、聚(3,4-丙烯二氧基噻吩)、聚(3,4-丁烯二氧基噻吩)、聚(3-甲基-4-甲氧基噻吩)、聚(3-甲基-4-乙氧基噻吩)、聚(3-羧基噻吩)、聚(3-甲基-4-羧基噻吩)、聚(3-甲基-4-羧基乙基噻吩)、聚(3-甲基-4-羧基丁基噻吩)、聚苯胺、聚(2-甲基苯胺)、聚(3-異丁基苯胺)、聚(2-苯胺磺酸)、聚(3-苯胺磺酸)等。
其中,從阻抗值、反應性的方面來看,優(yōu)選使用選自聚吡咯、聚噻吩、聚(N-甲基吡咯)、聚(3-甲基噻吩)、聚(3-甲氧基噻吩)、聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)中的一種或兩種所構成的(共)聚合物。而且,因為聚吡咯、聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)不僅導電性較高,而且從提高耐熱性的角度來看,也是更加優(yōu)選的。
另外,為了提高溶劑溶解性、或與粘結劑樹脂的互溶性以及分散性,優(yōu)選為如聚(N-甲基吡咯)、聚(3-甲基噻吩)這樣的烷基取代化合物。為了不對的導電性產(chǎn)生不利影響,烷基之中優(yōu)選甲基。
另外,從涂膜形成后的透明性的觀點來看,摻雜聚苯乙烯磺酸的聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)(簡稱為PEDOT-PSS)的熱穩(wěn)定性比較高,且聚合度低,所以是優(yōu)選的。
所述π共軛導電性高分子可以通過對形成π共軛導電性高分子的前驅(物)單體在適當?shù)难趸瘎┡c氧化催化劑存在下進行化學氧化聚合容易地制造。
前驅(物)單體是在分子內具有π共軛體系,并在通過適當?shù)难趸瘎┳饔眠M行高分子化時在其主鏈上形成π共軛體系而形成的物質??梢粤信e的有,例如,吡咯類及其衍生物、噻吩類及其衍生物、苯胺類及其衍生物等。
作為前驅單體的具體例子,可以列舉的有,吡咯、3-甲基吡咯、3-乙基吡咯、3-正丙基吡咯、3-丁基吡咯、3-辛基吡咯、3-癸基吡比咯、3-十二碳烷基吡咯、3,4-二甲基吡咯、3,4-二丁基吡咯、3-羧基吡咯、3-甲基-4-羧基吡咯、3-甲基-4-羧基乙基吡咯、3-甲基-4-羧基丁基吡咯、3-羥基吡咯、3-甲氧基吡咯、3-乙氧基吡咯、3-丁氧基吡咯、3-己氧基吡咯、3-甲基-4-己氧基吡咯、噻吩、3-甲基噻吩、3-乙基噻吩、3-丙基噻吩、3-丁基噻吩、3-己基噻吩、3-庚基噻吩、3-辛基噻吩、3-癸基噻吩、3-十二碳烷基噻吩、3-十八碳烷基噻吩、3-溴噻吩、3-氯噻吩、3-碘噻吩、3-氰基噻吩、3-苯基噻吩、3,4-二甲基噻吩、3,4-二丁基噻吩、3-羥基噻吩、3-甲氧基噻吩、3-乙氧基噻吩、3-丁氧基噻吩、3-己氧基噻吩、3-庚氧基噻吩、3-辛氧基噻吩、3-癸氧基噻吩、3-十二碳烷氧基噻吩、3-十八碳烷氧基噻吩、3,4-二羥基噻吩、3,4-二甲氧基噻吩、3,4-二乙氧基噻吩、3,4-二丙氧基噻吩、3,4-二丁氧基噻吩、3,4-二己氧基噻吩、3,4-二庚氧基噻吩、3,4-二辛氧基噻吩、3,4-二癸氧基噻吩、3,4-二(十二碳烷氧基)噻吩、3,4-乙烯二氧基噻吩、3,4-丙烯二氧基噻吩、3,4-丁烯二氧基噻吩、3-甲基-4-甲氧基噻吩、3-甲基-4-乙氧基噻吩、3-羧基噻吩、3-甲基-4-羧基噻吩、3-甲基-4-羧基乙基噻吩、3-甲基-4-羧基丁基噻吩、苯胺、2-甲基苯胺、3-異丁基苯胺、2-苯胺磺酸、3-苯胺磺酸等。
作為π共軛導電性高分子的制造中使用的溶劑,沒有特別的限定,只要可溶解或分散所述前驅單體,并能保持氧化劑及氧化催化劑的氧化能力即可??梢粤信e的有,例如,水、N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺,N,N-二甲基乙酰胺、二甲亞砜、六亞甲基磷三酰胺、六甲基磷酸三酰胺等極性溶劑;甲酚、苯酚、二甲苯酚等酚類;甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等醇類;丙酮、甲乙酮等酮類;己烷、苯、甲苯等烴類;甲酸、乙酸等羧酸;乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯等碳酸酯化合物;二噁烷、二乙醚等醚化合物;乙二醇二烷醚、丙二醇二烷醚、聚乙二醇二烷醚、聚丙二醇二烷醚、丙二醇二烷醚、聚乙二醇二烷醚、聚丙二醇二烷醚等鏈狀醚類;3-甲基-2-噁唑烷酮等雜環(huán)化合物;乙腈、戊二腈、甲氧基乙腈、丙腈、芐腈等腈化合物等。這些溶劑也可以單獨使用,也可以作為兩種以上的混合物,也可以作為與其它有機溶劑的混合物而使用。
作為氧化劑、氧化催化劑,只要是能使所述前驅單體氧化而得到π共軛導電性高分子的即可,可以列舉的有,例如,過二硫酸銨、過二硫酸鈉、過二硫酸鉀等過二硫酸鹽;氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵、氯化銅等過渡金屬化合物;三氟化硼、氯化鋁等金屬鹵化物;氧化銀、氧化銫等金屬氧化物;過氧化氫、臭氧等過氧化物;過氧化苯甲酰(benzoyl)等有機過氧化物;以及氧等。
聚陰離子是取代或非取代的聚烯烴、取代或非取代的聚炔烴、取代或非取代的聚酰亞胺、取代或非取代的聚酰胺、取代或非取代的聚酯及其共聚物,是由具有陰離子的構成單位與不具有陰離子的構成單位構成的聚合物。
該聚陰離子的陰離子基團起到作為對π共軛導電性高分子的摻雜劑的作用,并且可提高π共軛導電性高分子的導電性及耐熱性。
聚烯烴是主鏈通過亞甲基的重復而構成的聚合物。作為聚烯烴,可以列舉的有,例如,聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚戊烯、聚己烯、聚乙烯醇、聚乙烯基苯酚、聚3,3,3-三氟丙烯、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯等。
聚炔烴是指主鏈由包含一個以上的不飽和鍵(乙烯基)的構成單位所構成的高分子。作為聚炔烴的具體例子,可以列舉的有,含有選自丙炔、1-甲基丙炔、1-丁基丙炔、1-癸基丙炔、1-氰基丙炔、1-苯基丙炔、1-羥基丙炔、1-丁炔、1-甲基-1-丁炔、1-乙基-1-丁炔、1-辛基-1-丁炔、1-十五碳烷基-1-丁炔、2-甲基-1-丁炔、2-乙基-1-丁炔、2-丁基-1-丁炔、2-己基-1-丁炔、2-辛基-1-丁炔、2-癸基-1-丁炔、2-十二碳烷基-1-丁炔、2-苯基-1-丁炔、2-癸基-1-丁炔、2-十二碳烷基-1-丁炔、2-苯基-1-丁炔、2-丁炔、1-甲基-2-丁炔、1-乙基-2-丁炔、1-辛基-2-丁炔、1-十五碳烷基-2-丁炔、2-甲基-2-丁炔、2-乙基-2-丁炔、2-丁基-2-丁炔、2-己基-2-丁炔、2-辛基-2-丁炔、2-癸基-2-丁炔、2-十二碳烷基-2-丁炔、2-苯基-2-丁炔、2-丙烯苯基-2-丁炔、3-甲基-2-丁炔、3-乙基-2-丁炔、3-丁基-2-丁炔、3-己基-2-丁炔、3-辛基-2-丁炔、3-癸基-2-丁炔、3-十二碳烷基-2-丁炔、3-苯基-2-丁炔、3-丙烯苯基-2-丁炔、2-戊炔、4-丙基-2-戊炔、4-丁基-2-戊炔、4-己基-2-戊炔、4-氰基-2-戊炔、3-甲基-2-戊炔、4-乙基-2-戊炔、3-苯基-2-戊炔、4-羥基-2-戊炔、己炔等中的一種以上的構成單位的聚合物。
其中,因為不飽和鍵與π共軛導電性高分子具有相互作用,用取代或非取代的丁二烯作為起始物質容易進行合成,所以優(yōu)選為取代或非取代的丁炔。
作為聚酰亞胺,可以列舉的有,例如來自均苯四甲酸二酐、聯(lián)苯基四羧酸二酐、二苯甲酮四羧酸二酐、2,2,3,3-四羧基二苯醚二酐、2,2-[4,4’-二(二羧基苯基氧)苯基]丙烷二酐等酸酐,與羥基二苯胺、對苯二胺、間苯二胺、二苯甲酮二胺等二胺等的聚酰亞胺。
作為聚酰胺,可以列舉的有,例如,聚酰胺6、聚酰胺6,6、聚酰胺6,10等。
作為聚酯,可以列舉的有,例如,聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯等。
當聚陰離子具有取代基時,作為其取代基,可以列舉的有,例如,烷基、羥基、氨基、羧基、氰基、苯基、苯酚基、酯基、烷氧基等??紤]到對溶劑的溶解性、耐熱性及對樹脂的互溶性等,優(yōu)選為烷基、羥基、苯酚基、酯基。
烷基可以提高對極性溶劑或非極性溶劑的溶解性及分散性、及對樹脂的互溶性及分散性等;羥基可以容易地與其它氫原子等形成氫鍵,以及提高對有機溶劑的溶解性、對樹脂的互溶性、分散性、粘結性。另外,氰基及羥基苯基能提高對極性樹脂的互溶性、溶解性,而且能提高耐熱性。
在上述取代基之中,優(yōu)選為烷基、羥基、酯基、氰基。
作為所述烷基,可以列舉的有,例如,甲基、乙基、丙基、丁基、異丁基、叔丁基、戊基、己基、辛基、癸基、十二碳烷基等鏈狀烷基;環(huán)丙基、環(huán)戊基、環(huán)己基等環(huán)烷基。考慮到對有機溶劑的溶解性、對樹脂的分散性、空間位阻等,更加優(yōu)選的是碳數(shù)為1~12的烷基。
作為所述羥基,可以列舉的有,直接鍵合于聚陰離子主鏈的羥基,或通過其它官能團鍵合的羥基。作為其它官能團,可以列舉的有,例如,碳數(shù)1~7的烷基、碳數(shù)2~7的烯基、酰胺基、酰亞胺基等。羥基被取代于這些官能團的末端或當中。其中,從對樹脂的互溶性及對有機溶劑的溶解性來看,更加優(yōu)選鍵合在主鏈末端上鍵合的碳數(shù)為1~6的烷基末端的羥基。
作為所述氨基,可以列舉的有,直接鍵合于聚陰離子主鏈的氨基、或通過其它官能團鍵合的氨基。作為其它官能團,可以列舉的有,有碳數(shù)為1~7的烷基、碳數(shù)為2~7的烯基、酰胺基、酰亞胺基等。氨基被取代于這些官能團的末端或其中。
作為所述苯酚基,可以列舉的有,直接鍵合于聚陰離子主鏈的苯酚基、或通過其它的官能團鍵合的苯酚基。作為其它的官能團,可以列舉的有,碳數(shù)1~7的烷基、碳數(shù)2~7的烯基、酰胺基、酰亞胺基等。苯酚基被取代于這些官能團的末端或其中。
作為所述酯基,可以列舉的有,直接鍵合于聚陰離子主鏈的烷基酯基、芳香族酯基、或通過其它官能團鍵合的烷基酯基或芳香族酯基。
作為所述氰基,可以列舉的有,直接鍵合于聚陰離子主鏈的氰基、鍵合于鍵合在聚陰離子主鏈的碳數(shù)1~7的烷基末端的氰基、鍵合于鍵合在聚陰離子主鏈的碳數(shù)為2~7的烯基末端的氰基等。
作為聚陰離子的陰離子基,只要是可對π共軛導電性高分子發(fā)生化學氧化摻雜的官能團即可。其中,從制造的容易程度及穩(wěn)定性的觀點來看,優(yōu)選為單取代硫酸酯基、單取代磷酸酯基、磷酸基、羧基、磺基等。而且,從官能團對π共軛導電性高分子的摻雜效果的觀點來看,更加優(yōu)選的是磺基、單取代硫酸酯基、羧基。
另外,該陰離子基團優(yōu)選鄰接或隔開一定的間隔而配置在聚陰離子的主鏈上。
作為聚陰離子的具體例子,可以列舉的有,聚乙烯基磺酸、聚苯乙烯磺酸、聚烯丙基磺酸、聚丙烯酸乙基磺酸、聚丙烯酸丁基磺酸、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)、聚異戊二烯磺酸、聚乙烯基羧酸、聚苯乙烯羧酸、聚烯丙基羧酸、聚丙烯基羧酸、聚甲基丙烯基羧酸、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷羧酸)、聚異戊二烯羧酸、聚丙烯酸等。
可以是這些的均聚物,也可以是其兩種以上的共聚物。
其中,優(yōu)選為聚苯乙烯磺酸、聚異戊二烯磺酸、聚丙烯酸乙基磺酸、聚丙烯酸丁基磺酸。這些聚陰離子與粘結劑樹脂的互溶性高,且能夠使所得到的抗靜電涂料的導電性更高。另外,可以緩和π共軛導電性高分子的熱分解。
作為聚陰離子的制造方法,可以列舉的有,例如,使用酸將陰離子基團直接引入不具有陰離子基團的聚合物的方法,使不具有陰離子基團的聚合物通過磺化劑進行磺酸化的方法,通過含有陰離子基團的聚合性單體進行聚合而制造的方法。
通過含陰離子基團的聚合性單體進行聚合而制造的方法,可以列舉的有,將含有陰離子基團的聚合性單體在氧化劑和/或聚合催化劑的存在下,在溶劑中氧化聚合或自由基聚合而制造的方法。例如,將規(guī)定量的含陰離子基團的聚合性單體溶解到溶劑中,使其保持在一定溫度下,并加入預先在溶劑中溶解規(guī)定量的氧化劑和/或聚合催化劑的溶液,使其在規(guī)定時間內反應。將通過該反應得到的聚合物用溶劑調整到一定濃度。在該制造方法中,也可以將不具有陰離子基團的聚合性單體與含有陰離子基團的聚合性單體進行共聚合。
含有陰離子基團的聚合性單體在聚合時使用的氧化劑及氧化催化劑、溶劑,與將形成π共軛導電性高分子的前驅單體進行聚合時所使用的物質相同。
當所得到的聚合物是聚陰離子鹽時,優(yōu)選使其轉化為聚陰離子酸。作為使其轉化為聚陰離子酸的方法,可以列舉的有,使用離子交換樹脂的離子交換法、透析法、超濾法等,其中,從作用容易度的觀點考慮,優(yōu)選為超濾法。
含有陰離子基團的聚合性單體是單體的一部分用單取代硫酸酯基、羧基、磺基等一種以上的官能團取代而成的,可以列舉的有,例如,取代或非取代的乙烯磺酸化合物,取代或非取代的苯乙烯磺酸化合物,取代或非取代的丙烯酸磺酸化合物,取代或非取代的甲基丙烯酸磺酸化合物,取代或非取代的丙烯酰胺磺酸化合物,取代或非取代的環(huán)乙烯撐磺酸化合物,取代或非取代的丁二烯磺酸化合物,取代或非取代的乙烯基芳香族磺酸化合物。
具體而言,可以列舉的有,例如,乙烯基磺酸及其鹽類,烯丙基磺酸及其鹽類,甲代烯丙酸基磺酸及其鹽類,苯乙烯磺酸、甲代烯丙基羥基苯磺酸及其鹽類,烯丙基羥基苯磺酸及其鹽類,α-甲基苯乙烯磺酸及其鹽類,丙烯酰胺-叔丁基磺酸及其鹽類,2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸及其鹽類,環(huán)丁烯-3-磺酸及其鹽類,異戊二烯磺酸及其鹽類,1,3-丁二烯-2-磺酸及其鹽類、1-甲基-1,3-丁二烯-4-磺酸及其鹽類,丙烯酸乙基磺酸(CH2CH-COO-(CH2)2-SO3H)及其鹽類,丙烯酸丙基磺酸(CH2CH-COO-(CH2)3-SO3H)及其鹽類,丙烯酸叔丁基磺酸(CH2CH-COO-C(CH3)2CH2-SO3H)及其鹽類,丙烯酸正丁基磺酸(CH2CH-COO-(CH2)4CH2-SO3H)及其鹽類,烯丙基酸乙基磺酸(CH2CH-CH2-COO-(CH2)2-SO3H)及其鹽類,烯丙基酸叔丁基磺酸(CH2CH-CH2-COO-C(CH3)2CH2-SO3H)及其鹽類,4-戊烯酸乙基磺酸(CH2CH(CH2)2-COO-(CH2)2-SO3H)及其鹽類,4-戊烯酸丙基磺酸(CH2CH(CH2)2-COO-(CH2)3-SO3H)及其鹽類,4-戊烯酸正丁基磺酸(CH2CH(CH2)2-COO-(CH2)4-SO3H)及其鹽類,4-戊烯酸-叔丁基磺酸(CH2CH(CH2)2-COO-(CH3)2CH2-SO3H)及其鹽類,4-戊烯酸苯撐磺酸(CH2CH(CH2)2-COO-C6H4-SO3H)及其鹽類,4-戊烯酸萘磺酸(CH2CH(CH2)2-COO-C10H8-SO3H)及其鹽類,甲基丙烯酸乙基磺酸(CH2C(CH3)-COO-(CH2)2-SO3H)及其鹽類,甲基丙烯酸丙基磺酸(CH2C(CH3)-COO-(CH2)3-SO3H)及其鹽類,甲基丙烯酸叔丁基磺酸(CH2C(CH3)-COO-C(CH3)CH2-SO3H)及其鹽類,甲基丙烯酸正丁基磺酸(CH2C(CH3)-COO-(CH2)4-SO3H)及其鹽類,甲基丙烯酸苯撐磺酸(CH2C(CH3)-COO-C6H4-SO3H)及其鹽類,甲基丙烯酸萘磺酸(CH2C(CH3)-COO-C10H8-SO3H)及其鹽類,聚乙烯基羧酸,聚苯乙烯基羧酸,聚烯丙基羧酸,聚丙烯酸基羧酸,聚甲基丙烯酸基羧酸,聚-2-丙烯酰胺-2-甲基丙羧酸,聚異戊二烯羧酸,聚丙烯酸等。而且也可以是含有其兩種以上的共聚物。
不具有陰離子基團的聚合性單體例如有乙烯、丙烯、1-丁烯、2-丁烯、1-戊烯、2-戊烯、1-己烯、2-己烯、苯乙烯、對甲基苯乙烯、對乙基苯乙烯、對丁基苯乙烯、2,4,6-三甲基苯乙烯、對甲氧基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、2-乙烯基萘、6-甲基-2-乙烯基萘、1-乙烯基咪唑、乙烯基吡啶、乙烯基乙酸酯、丙烯醛、丙烯腈、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基咪唑、丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸異壬基丁酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸烯丙酯、丙烯酸硬脂基酯、丙烯酸異冰片酯、丙烯酸環(huán)己酯、丙烯酸芐酯、丙烯酸乙基卡必酯、丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸羥基乙酯、丙烯酸甲氧基乙酯、丙烯酸乙氧基乙酯、丙烯酸甲氧基丁酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十三碳烷基酯、甲基丙烯酸硬脂基酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、甲基丙烯酸芐酯、甲基丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸2-羥基丙酯、丙烯?;鶈徇?、乙烯胺、N,N-二甲基乙烯胺、N,N-二乙基乙烯胺、N,N-二丁基乙烯胺、N,N-二叔丁基乙烯胺、N,N-二苯基乙烯胺、N-乙烯基卡唑、乙烯醇、氯乙烯、氟乙烯、甲基乙烯醚、乙基乙烯醚、環(huán)丙烯、環(huán)丁烯、環(huán)戊烯、環(huán)己烯、環(huán)庚烯、環(huán)辛烯、2-甲基環(huán)己烯、乙烯基苯酚、1,3-丁二烯、1-甲基-1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-丁二烯、1,4-二甲基-1,3-丁二烯、1,2-二甲基-1,3-丁二烯、1,3-二甲基-1,3-丁二烯、1-辛基-1,3-丁二烯、2-辛基-1,3-丁二烯、1-苯基-1,3-丁二烯、2-苯基-1,3-丁二烯、1-羥基-1,3-丁二烯、2-羥基-1,3-丁二烯等。
在聚陰離子中,從溶劑溶解性及導電性的方面來看,優(yōu)選為聚異戊二烯磺酸、包含聚異戊二烯磺酸的共聚物、聚甲代烯丙酸基磺酸、包含聚甲代烯丙酸基磺酸的共聚物、聚甲基丙烯酸磺基乙酯、包含聚甲基丙烯酸磺基乙酯的共聚物、聚(甲基丙烯酸-4-磺基丁酯)、包含聚(甲基丙烯酸-4-磺基丁酯)的共聚物、聚甲代丙烯酸基氧苯磺酸、包含聚甲代烯丙酸基氧苯磺酸的共聚物、聚苯乙烯磺酸、包含聚苯乙烯磺酸的共聚物等。
可以通過將這些不具有陰離子基團的聚合性單體進行共聚合來控制溶劑溶解性。
聚陰離子的聚合度優(yōu)選為單體單位在10~100000個的范圍,從溶劑溶解性及導電性的方面來看,更加優(yōu)選為50~10000個的范圍。
在導電性組合物中、抗靜電涂料中、或電容器的固體電解質層中的聚陰離子的含量相對π共軛導電性高分子的摩爾單位1摩爾優(yōu)選為0.1~10摩爾的范圍,更加優(yōu)選為1~7摩爾的范圍。當聚陰離子的含量低于0.1摩爾時,對π共軛導電性高分子的摻雜效果會有減弱的趨勢,有時會出現(xiàn)導電性不足的情況。并且,對溶劑的分散性及溶解性降低,難以獲得均勻的分散液。另外,當聚陰離子的含量大于10摩爾時,導電性組合物中的π共軛導電性高分子含量減少,仍然不容易獲得足夠的導電性。
(含羥基的芳香族化合物)含羥基的芳香族化合物在芳香族環(huán)上鍵合有兩個以上的羥基。在該含羥基的芳香族化合物中,羥基與芳香族環(huán)的相互作用較強,具有容易放出該化合物中的氫的性質。
作為含羥基的芳香族化合物,可以列舉的有,例如,1,4-二羥基苯、1,3-二羥基苯、2,3-二羥基-1-十五烷基苯、2,4-二羥基-苯乙酮、2,5-二羥基-苯乙酮、2,4-二羥基-二苯甲酮、2,6-二羥基-二苯甲酮、3,4-二羥基-二苯甲酮、3,5-二羥基-二苯甲酮、2,4’-二羥基-二苯基砜、2,2’,5,5’-四羥基-二苯基砜、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二羥基二苯基砜、氫醌羧酸及其鹽類、2,3-二羥基苯甲酸、2,4-二羥基苯甲酸、2,5-二羥基苯甲酸、2,6-二羥基苯甲酸、3,5-二羥基苯甲酸、1,4-二羥基氫醌羧酸及其鹽類、4,5-羥基苯-1,3-二磺酸及其鹽類、1,5-二羥基萘、1,6-二羥基萘、2,6-二羥基萘、2,7-二羥基萘、2,3-二羥基萘、1,5-二羥基萘-2,6-二羧酸、1,6-二羥基萘-2,5-二羧酸、1,5-二羥基萘甲酸、1,4-二羥基-2-萘甲酸苯酯、4,5-二羥基萘-2,7-二磺酸及其鹽類、1,8-二羥基-3,6-萘二磺酸及其鹽類、6,7-二羥基-2-萘磺酸及其鹽類、1,2,3-三羥基苯(焦焙酚)、1,2,4-三羥基苯、5-甲基-1,2,3-三羥基苯、5-乙基-1,2,3-三羥基苯、5-丙基-1,2,3-三羥基苯、三羥基苯甲酸、三羥基苯乙酮、三羥基蒽醌、2,4,6-三羥基苯、四羥基-對芐醌、四羥基蒽醌等。
在含羥基芳香族化合物中,從導電性的方面來看,優(yōu)選為可在π共軛導電性高分子中摻雜的具有作為陰離子基團的磺基和/或羧基的化合物。
另外,在含羥基的芳香族化合物中,因為導電性更加良好,且穩(wěn)定性也是良好的,所以優(yōu)選為由所述式(1)表示的化合物。
作為式(1)中的R的具體例子,可以列舉的有,甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、叔丁基、正己基、異己基、叔己基、仲己基等烷基;乙烯基、丙烯基、丁烯基等烯基;環(huán)己基、環(huán)戊基等環(huán)烷基;環(huán)己烯基等環(huán)烯基;苯基、萘基等芳基;芐基、苯乙基等芳烷基等。
羥基取代的芳香族化合物的含量相對于聚陰離子1摩爾優(yōu)選為0.05~10摩爾的范圍,更優(yōu)選為0.3~5摩爾的范圍。當羥基取代的芳香族化合物的含量比0.05摩爾更小時,則可能出現(xiàn)導電性及耐熱性不足的情況。另外,當羥基取代的芳香族化合物的含量大于10摩爾時,抗靜電涂料中的π共軛導電性高分子的含量會減少,仍然不容易得到足夠的導電性,導電性高分子、抗靜電涂料、或電容器的固體電解質層的物性可能發(fā)生變化。
(摻雜劑)為了調整電傳導度(導電性),也可以添加聚陰離子以外的摻雜劑。作為其它的摻雜劑,只要是能使π共軛導電性高分子氧化還原即可,也可以是給電子性的摻雜劑,也可以是吸電子性的摻雜劑。
作為給電子性摻雜劑,可以列舉的有,例如,鈉、鉀等堿金屬;鈣、鎂等堿土金屬;四甲基銨、四乙基銨、四丙基銨、四丁基銨、甲基三乙基銨、二甲基二乙基銨等季胺化合物等。
作為吸電子性摻雜劑,可以使用的有,例如,鹵化物、路易絲酸、質子酸、有機氰化物、有機金屬化合物等。
而且,作為鹵化物,可以列舉的有,例如,氯(Cl2)、溴(Br2)、碘(I2)、氯化碘(ICl)、溴化碘(IBr)、氟化碘(IF)等。
作為路易絲酸,可以列舉的有,例如,PF5、AsF5、SbF5、BF5、BCl5、BBr5、SO3等。
作為有機氰化物,可以使用在共軛鍵上包含兩個以上氰基的化合物。可以列舉的有,例如,四氰基乙烯、四氰基氧乙烯、四氰基苯、二氯二氰基芐醌(DDQ)、四氰基喹諾二甲烷、四氰基氮雜萘等。
作為質子酸,可以列舉的有,無機酸、有機酸。而且,作為無機酸,可以列舉的有,例如,鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸、氫硼氟酸、氫氟酸、過氯酸等。另外,作為有機酸,可以列舉的有,有機羧酸、苯酚類、有機磺酸等。
作為有機羧酸,可以使用在脂肪族、芳香族、環(huán)狀脂肪族等中含有一個或兩個以上羧基的羧酸。可以列舉的有,例如,甲酸、乙酸、草酸、苯甲酸、鄰苯二甲酸、馬來酸、富馬酸、丙二酸、酒石酸、檸檬酸、乳酸、琥珀酸、單氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、硝基乙酸、三苯基乙酸等。
作為有機磺酸,可以使用在脂肪族、芳香族、環(huán)狀脂肪族等中包含一個或兩個以上磺基的磺酸,或含有磺基的高分子。
作為包含一個磺基的有機磺酸,可以列舉的有,例如,甲磺酸、乙磺酸、1-丙磺酸、1-丁磺酸、1-己磺酸、1-庚磺酸、1-辛磺酸、1-壬磺酸、1-癸磺酸、1-十二烷基磺酸、1-十四烷基磺酸、1-十七烷基磺酸、2-溴乙磺酸、3-氯-2-羥基丙磺酸、三氟甲磺酸、三氟乙磺酸、粘菌素甲磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、氨基甲磺酸、1-氨基-2-萘酚-4-磺酸、2-氨基-5-萘酚-7-磺酸、3-氨基丙磺酸、N-環(huán)己基-3-氨基丙磺酸、苯磺酸、烷基苯磺酸、對甲苯磺酸、二甲苯磺酸、乙基苯磺酸、丙基苯磺酸、丁基苯磺酸、戊基苯磺酸、己基苯磺酸、庚基苯磺酸、辛基苯磺酸、壬基苯磺酸、癸基苯磺酸、十一烷基苯磺酸、十二烷基苯磺酸、十五烷基苯磺酸、十六烷基苯磺酸、2,4-二甲基苯磺酸、二丙基苯磺酸、4-氨基苯磺酸、鄰氨基苯磺酸、間氨基苯磺酸、4-氨基-2-氯甲苯-5-磺酸、4-氨基-3-甲基苯-1-磺酸、4-氨基-5-甲氧基-2-甲基苯磺酸、2-氨基-5-甲基苯-1-磺酸、4-氨基-2-甲基苯-1-磺酸、5-氨基-2-甲基苯-1-磺酸、4-氨基-3-甲基苯-1-磺酸、4-乙酰胺-3-氯苯磺酸、4-氯-3-硝基苯磺酸、對氯苯磺酸、萘磺酸、甲基萘磺酸、丙基萘磺酸、丁基萘磺酸、戊基萘磺酸、4-氨基-1-萘磺酸、8-氯萘-1-磺酸、萘磺酸福爾馬林縮聚物、三聚氰胺磺酸福爾馬林縮聚物、蒽醌磺酸、苝(pyrene)磺酸等。另外,也可以使用其金屬鹽。
作為包含兩個以上磺基的有機磺酸,可以列舉的有,例如,乙二磺酸、丁二磺酸、戊二磺酸、癸二磺酸、鄰苯二磺酸、間苯二磺酸、對苯二磺酸、甲苯二磺酸、二甲苯二磺酸、氯苯二磺酸、氟苯二磺酸、二甲基苯二磺酸、二乙基苯二磺酸、苯胺-2,4-二磺酸、苯胺-2,5-二磺酸、3,4-二羥基-1,3-苯二磺酸、萘二磺酸、甲基萘二磺酸、乙基萘二磺酸、十五烷基萘二磺酸、3-氨基-5-羥基-2,7-萘二磺酸、1-乙酰胺-8-羥基-3,6-萘二磺酸、2-氨基-1,4-苯二磺酸、1-氨基-3,8-萘二磺酸、3-氨基-1,5-萘二磺酸、8-氨基-1-萘酚-3,6-二磺酸、4-氨基-5-萘酚-2,7-二磺酸、4-乙酰胺-4’-異硫-氰基芪-2,2’-二磺酸、4-乙酰胺-4’-馬來酰亞胺基芪-2,2’-二磺酸、萘三磺酸、二萘基甲二磺酸、蒽醌二磺酸、蒽磺酸等。另外,也可以使用其金屬鹽。
本發(fā)明的導電性組合物雖然可以由上述三種成分構成,但是為了調整由導電性組合物形成的涂布膜的成膜性、膜強度等,也可以包含粘結劑樹脂。另外,從提高涂膜的耐傷性及表面硬度、以及提高與基材的密合性的方面來看,抗靜電涂料優(yōu)選包含粘結劑樹脂。通過使抗靜電涂料包含粘結劑樹脂,可以容易地使由抗靜電涂料形成的抗靜電膜的鉛筆硬度(JIS K 5400)達到HB以上。也就是說,粘結劑樹脂發(fā)揮出作為硬涂膜成分的作用。
作為粘結劑樹脂,只要是可與導電性組合物中的各成分或抗靜電涂料互溶或可混合分散即可,沒有其它特別的限制,也可以是熱固性樹脂,也可以是熱塑性樹脂。例如有,聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯等聚酯;聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺等聚酰亞胺;聚酰胺6、聚酰胺6,6、聚酰胺12、聚酰胺11等聚酰胺;聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚氯三氟乙烯等氟樹脂;聚乙烯醇、聚乙烯醚、聚乙烯丁縮醛、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯等乙烯基樹脂;環(huán)氧樹脂、氧雜環(huán)丁烷樹脂;二甲苯樹脂、芳香族聚酰胺(aramide)樹脂、聚酰亞胺硅酮;聚氨基甲酸酯、聚脲、三聚氰胺樹脂、苯酚樹脂、聚醚、丙烯酸樹脂及其共聚物等。
這些粘結劑樹脂可以溶解于有機溶劑,也可以賦予其磺基或羧基等官能團使其水溶液化,也可以經(jīng)乳化等將其分散于水中。
另外,在粘結劑樹脂中,可以根據(jù)需要添加交聯(lián)劑、聚合引發(fā)劑等固化劑、聚合促進劑、溶劑、粘度調整劑等后使用。
在粘結劑樹脂之中,由于可以容易地混合,優(yōu)選為聚氨基甲酸酯、聚酯、丙烯酸樹脂、聚酰胺、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺硅酮、三聚氰胺樹脂中任意一種以上。另外,因為丙烯酸樹脂的硬度高且透明性優(yōu)異,所以適用于如濾光器那樣的用途。
另外,粘結劑樹脂優(yōu)選為包含因熱能和/或光能而固化的液體狀聚合物。
此處,作為因熱能而固化的液體狀聚合物,可以列舉的有,例如,反應型聚合物及自交聯(lián)型聚合物。
反應型聚合物是具有取代基的單體聚合而成的聚合物,作為取代基,可以列舉的有,例如,羥基、羧基、酸酐、氧雜環(huán)丁烷系、環(huán)氧丙烷基、氨基等。作為具體的單體,可以列舉的有,例如,乙二醇、二乙二醇、二丙二醇、甘油等多官能醇;丙二酸、琥珀酸、谷氨酸、庚二酸、抗壞血酸、鄰苯二甲酸、乙?;畻钏帷⒓憾?、間苯二甲酸、苯甲酸、間甲苯酸等羧酸化合物;馬來酸酐、鄰苯二甲酸酐、十二烷基琥珀酸酐、二氯馬來酸酐、四氯鄰苯二甲酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐等酸酐;3,3-二甲基氧雜環(huán)丁烷、3,3-二氯甲基氧雜環(huán)丁烷、3-甲基-3-羥基甲基氧雜環(huán)丁烷、疊氮基甲基甲基氧雜環(huán)丁烷等氧雜環(huán)丁烷化合物;雙酚A二環(huán)氧丙醚、雙酚F二環(huán)氧丙醚、苯酚漆用酚醛樹脂聚環(huán)氧丙醚、N,N-二環(huán)氧丙基-對氨基苯酚環(huán)氧丙醚、四溴雙酚A二環(huán)氧丙醚、氫化雙酚A二環(huán)氧丙醚(也稱,2,2-二(4-環(huán)氧丙基氧環(huán)己基)丙烷)等環(huán)氧丙醚化合物;N,N-二環(huán)氧丙基苯胺、四環(huán)氧丙基二氨基二苯基甲烷、N,N,N,N-四環(huán)氧丙基-間二甲苯二胺、三環(huán)氧丙基三聚異氰酸酯、N,N-二環(huán)氧丙基-5,5-二烷基海因等環(huán)氧丙基胺化合物;二乙三胺、三乙四胺、二甲胺基丙胺、N-氨乙基哌嗪、芐基二甲胺、三(二甲胺基甲基)苯酚、DHP30-三(2-乙基己酸酯)、間苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜、二氰基二酰胺、三氟化硼、單乙胺、甲烷二胺、二甲苯二胺、乙基甲基咪唑等胺化合物;在1分子中包含兩個以上環(huán)氧乙烷環(huán)的化合物之中,如從雙酚A的環(huán)氧氨丙烷而來的環(huán)氧丙基化合物或其類似物。
反應性聚合物使用至少兩個以上官能團的交聯(lián)劑。作為該交聯(lián)劑,可以列舉的有,例如,三聚氰胺樹脂、環(huán)氧樹脂、金屬氧化物等。作為金屬氧化物,可以適當使用如下的堿性金屬化合物Al(OH)3、Al(OOC·CH3)2(OOCH)、Al(OOC·CH3)2、ZrO(OCH3)、Mg(OOC·CH3)、Ca(OH)2、Ba(OH)3等。
自交聯(lián)型聚合物是因加熱而使官能團彼此之間自交聯(lián)的。例如有,包含環(huán)氧丙基及羧基的或包含N-羥甲基及羧基兩者的聚合物。
作為因光能而固化的液體狀聚合物,可以列舉的有,例如,聚酯、環(huán)氧樹脂、氧雜環(huán)丁烷樹脂、聚丙烯酸樹脂、聚氨基甲酸酯、聚酰亞胺、聚酰胺、聚酰胺酰亞胺、聚酰亞胺硅酮等低聚物或預聚物。
作為構成因光能而固化的液體狀聚合物的單體單位,可以列舉的有,例如,雙酚A·氧乙烯改性二丙烯酸酯、六(五)丙烯酸二季戊四酯、單羥基五丙烯酸二季戊四酯、二丙烯酸二丙二醇酯、三丙烯酸三羥甲基丙烷、甘油丙氧基三丙烯酸酯、丙烯酸-4-羥基丁酯、二丙烯酸-1,6-己二醇酯、丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸-2-羥基丙酯、丙烯酸異冰片酯、二丙烯酸聚乙二醇酯、三丙烯酸季戊四酯、丙烯酸四氫呋喃酯、三丙烯酸三羥甲基丙烷、二丙烯酸三丙二醇酯等丙烯酸酯類;二甲基丙烯酸四乙二醇酯、甲基丙烯酸烷酯、甲基丙烯酸烯丙酯、二甲基丙烯酸-1,3-丁二醇酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸芐酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、二甲基丙烯酸二乙二醇酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯、二甲基丙烯酸-1,6-己二醇酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、甲基丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸苯氧基乙酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸四氫呋喃酯、三甲基丙烯酸三羥甲基丙烷等甲基丙烯酸類;烯丙基環(huán)氧丙醚、丁基環(huán)氧丙醚、高級醇環(huán)氧丙醚、1,6-己二醇環(huán)氧丙醚、苯基環(huán)氧丙醚、硬脂基環(huán)氧丙醚等環(huán)氧丙醚類;二丙酮丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、二甲胺基丙基丙烯酰胺、二甲胺基丙基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰基嗎啉、N-乙烯基甲酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N-異丙基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N-苯基丙烯酰胺、丙烯?;哙?、2-羥基乙基丙烯酰胺等丙烯(甲基丙烯)酰胺類;2-氯乙基乙烯醚、環(huán)己基乙烯醚、乙基乙烯醚、羥基丁基乙烯醚、異丁基乙烯醚、三乙二醇乙烯醚等乙烯醚類;丁酸乙烯酯、單氯乙酸乙烯酯、三甲基乙酸乙烯酯等羧酸乙烯酯類的單官能團單體及多官能團單體。
因光能而固化的液體狀聚合物利用光聚合引發(fā)劑固化。作為該光聚合引發(fā)劑,可以列舉的有,例如,苯乙酮類、二苯甲酮類、米蚩苯甲?;郊姿狨?、α-淀粉酯、四甲基秋蘭姆單硫、硫咕砘酮類等。而且,作為光增敏劑,可將正丁胺、三乙胺、三正丁基膦等混合。
另外,作為陽離子聚合引發(fā)劑,可以列舉的有,例如,芳基二偶氮鎓鹽、二芳基鹵鎓鹽、三苯基锍鹽、硅醇/鋁螯合物、α-磺?;u基酮等。
另外,不含有所述粘結劑樹脂而可以包含形成粘結劑樹脂的前體化合物或單體。其原因在于,可以通過前體化合物或單體的聚合來形成粘結劑樹脂。
另外,在本發(fā)明的導電性組合物中,鑒于與粘結劑樹脂相同的理由,可以包含添加劑。作為添加劑,只要是能與導電性組合物的各成分混合即可使用,可以列舉的有,例如,表面活性劑、消泡劑、偶聯(lián)劑、中和劑、抗氧化劑等。
而且,作為表面活性劑,可以列舉的有,例如,羧酸鹽、磺酸鹽、硫酸酯鹽、磷酸酯鹽等陰離子表面活性劑;胺鹽、季銨鹽等陽離子表面活性劑;羧基甜菜堿、氨基羧酸鹽、咪唑啉甜菜堿等兩性表面活性劑;聚氧乙烯烷醚、聚氧乙烯甘油脂肪酸酯、乙二醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸胺等非表面活性劑等。
作為消泡劑,可以列舉的有,例如,硅酮樹脂、聚二甲基硅氧烷。
作為偶聯(lián)劑,可以列舉的有,例如,具有乙烯基、氨基、環(huán)氧基的硅烷偶聯(lián)劑等。
作為中和劑,可以列舉的有,例如,氨、氫氧化鈉等堿性化合物;伯胺類、仲胺類、叔胺類等含氮化合物等。
作為抗氧化劑,可以列舉的有,例如,苯酚系抗氧化劑、胺系抗氧化劑、磷系抗氧化劑、硫系抗氧化劑、糖類、維生素類等。
以上所說明的本發(fā)明的導電性組合物、抗靜電涂料、以及電容器的固體電解質層由于包含含羥基的芳香族化合物,所以導電性及耐熱性高??梢哉J為理由如下。
導電性組合物中的π共軛導電性高分子由于是高度氧化的狀態(tài),所以可以推測,由于熱等外部環(huán)境使一部分發(fā)生劣化而產(chǎn)生自由基,并因該自由基的連鎖反應而繼續(xù)進行劣化。但是,在含羥基的芳香族化合物中,羥基與芳香族環(huán)的相互作用強,具有容易放出化合物中的氫的性質。因此,從含羥基的芳香族化合物放出的氫可使π共軛導電性高分子的氧化劣化產(chǎn)生的自由基失活??梢哉J為,由于可以阻斷自由基的連鎖反應,抑制劣化的進行,所以耐熱性及穩(wěn)定性提高。在芳香族化合物具有兩個以上的羥基時,可以發(fā)揮該作用。
另外,含羥基的芳香族化合物容易與聚陰離子中的陰離子基團發(fā)生相互作用,且可認為該相互作用使聚陰離子之間彼此接近。因此,也可以使由于摻雜而吸附在聚陰離子上的π共軛導電性高分子之間彼此接近。其結果是,可以認為作為π共軛導電性高分子彼此之間的導電現(xiàn)象的躍遷所需的能量減小,整體的電阻減小(導電性升高)。
(導電性組合物)其次,對本發(fā)明的導電性組合物的制造方法的一個例子進行說明。
在該例的導電性組合物的制造方法之中,首先,通過聚合工序在聚陰離子存在下,使形成π共軛導電性高分子的前驅單體分散或溶解到溶劑中,并進行化學氧化聚合。具體而言,分別準備聚陰離子、前驅單體、用于使前驅單體進行化學氧化聚合的氧化劑和/或氧化聚合催化劑。并且,在保持一定溫度的聚陰離子中,添加前驅單體、氧化劑和/或氧化聚合催化劑,使其在攪拌之下反應預定時間,使前驅單體進行化學氧化聚合。對聚合工序中的操作方法、操作順序、反應條件等沒有特別的限定。
也可以在聚陰離子、前驅單體、氧化劑和/或氧化聚合催化劑中預先添加溶劑,作為規(guī)定濃度的混合液。
在π共軛導電性高分子發(fā)生化學氧化聚合時,π共軛導電性高分子的主鏈可沿著聚陰離子的主鏈成長,并且π共軛導電性高分子在高度氧化狀態(tài)下形成雙極子(bipolaron)結構。因此,可以認為,聚陰離子的陰離子基團摻雜于π共軛導電性高分子,形成聚陰離子與π共軛導電性高分子的鹽。尤其是,當聚陰離子是磺基時,可以形成聚陰離子與π共軛導電性高分子的鍵結合較強的鹽。因此,π共軛導電性高分子被聚陰離子的主鏈強力吸引,容易得到沿聚陰離子的主鏈成長且規(guī)則排列的π共軛導電性高分子。
通過該聚合工序可以得到包含聚陰離子與π共軛導電性高分子的混合溶液。
也可以在聚合工序之后,根據(jù)需要添加用于使聚合反應中止的反應中止劑。另外,也可以在聚合工序結束后,將過剩的氧化劑和/或氧化聚合催化劑、反應副產(chǎn)物去除并進行離子交換。
其次,在添加工序中,在通過聚合工序獲得的混合溶液中添加規(guī)定量的含羥基的芳香族化合物,并使其均勻混合。
作為添加含羥基的芳香族化合物的方法,可以列舉的有,例如,直接添加含羥基的芳香族化合物的方法,以溶解或分散于溶劑的溶液狀態(tài)添加含羥基的芳香族化合物的方法。從與前述混合溶液的混合性的方面來看,優(yōu)選為以溶解或分散于溶劑的溶液狀態(tài)添加的方法。對于使含羥基芳香族化合物溶解或分散的溶劑沒有特別的限定,可使用上述溶劑。另外,溶劑也可以與混合溶液種類不同。
然后,在過濾工序中,通過超濾法去除一部分游離離子而得到導電性組合物。另外,在本發(fā)明的導電性組合物的制造方法中,過濾工序是可選的工序,也可以將其省略。
在超濾法之中,在多孔材料上配置以一定口徑形成的高分子膜(超濾膜),使溶液循環(huán)。此時,由于夾著超濾膜的循環(huán)溶液側與透過溶液側之間產(chǎn)生壓力差,所以循環(huán)溶液側的溶液會滲透到透過溶液側從而緩和循環(huán)溶液側的壓力。通過此現(xiàn)象,使包含在循環(huán)溶液中的比超濾膜口徑更小的粒子、溶解離子等的一部分移動到透過溶液側從而將其去除。該方法是稀釋法,且可以通過增加稀釋次數(shù)來輕易地去除雜質。
所使用的超濾膜可以根據(jù)所去除的粒子的粒徑、離子種類進行適當選擇,其中,優(yōu)選截留分子量為1000~1000000。
在如上所得到的π共軛導電性高分子之中,由于在主鏈上具有發(fā)達的共軛體系,所以大多會表現(xiàn)出不溶化、不熔融的特性。另外,溶解或分散后的π共軛導電性高分子溶液在制膜時溶劑的去除、加熱、摻雜等可引起π共軛導電性高分子的自身配位,且有時會變得不溶于溶劑。因此,優(yōu)選對溶劑進行適當?shù)倪x擇。
因為以上所說明的導電性組合物的制造方法具有聚合工序,在聚陰離子存在下,將形成π共軛導電性高分子的前驅單體進行化學氧化聚合;以及添加工序,添加含羥基的芳香族化合物;所以可以得到包含π共軛導電性高分子、聚陰離子、以及含羥基的芳香族化合物的導電性組合物。由于該導電性組合物包含含有羥基的芳香族化合物,所以導電性及穩(wěn)定性優(yōu)異。
(抗靜電涂料)制造抗靜電涂料時,首先,將聚陰離子溶解于能使其溶解的溶劑中,并加入π共軛導電性高分子的前驅單體、必要時還加入摻雜劑,充分攪拌混合。接著,在這樣得到的混合物中滴入氧化劑以進行聚合,從而得到聚陰離子與π共軛導電性高分子的復合物。接著,從該復合物中去除氧化劑、殘留單體、副產(chǎn)物、并進行精制后,溶解于適當?shù)娜軇?,添加含羥基的芳香族化合物,必要時還添加摻雜劑或粘結劑樹脂,從而得到抗靜電涂料。
作為精制法沒有特別的限定,可以采用例如再沉淀法、超濾法等,其中超濾法因為簡便而為優(yōu)選。所謂超濾法,是使溶液在多孔的超濾膜上循環(huán),而且同時使溶液中的液體透過超濾膜而過濾的方法。在該方法中,由于夾有超濾膜的循環(huán)溶液側及透過溶液側之間產(chǎn)生壓力差,因此,循環(huán)溶液側的溶液的一部分會滲透到透過溶液側而緩和循環(huán)溶液側的壓力。伴隨該循環(huán)溶液的滲透,在循環(huán)溶液中比超濾膜口徑更小的粒子、溶解離子等中的一部分會移動到透過溶液側,所以可以去除粒子或溶解離子。所使用的超濾膜可以根據(jù)想要去除的粒子粒徑、離子種類,從截留分子量為1000~1000000的范圍內進行適當選擇。
(抗靜電膜)抗靜電膜是將抗靜電涂料在基材上涂布而形成的。作為抗靜電涂料的涂布方法,可以列舉的有,例如,浸泡、康瑪涂布、噴霧涂布、輥涂、照相凹版印刷等。作為基材沒有特別的限定,適用的有容易產(chǎn)生靜電的樹脂成形體,尤其適用的有聚酯膜或三乙?;w維素(TAC)膜等樹脂膜。
涂布之后,通過加熱去除溶劑、或通過熱或光而使其固化即可。作為加熱時的加熱方法,可以采用例如熱風加熱或紅外線加熱等通常的方法。另外,作為通過光固化形成涂膜時的光照射方法可以采用例如,由超高壓水銀燈、高壓水銀燈、低壓水銀燈、碳弧、氙弧、金屬鹵化物燈等光源照射紫外線的方法。
由于該抗靜電膜由于包含含羥基的芳香族化合物,所以可以抑制π共軛導電性高分子的劣化,且導電性顯著升高。具體而言,不含有含羥基的芳香族化合物時導電性為0.001~100S/cm左右,但包含含羥基的芳香族化合物時導電性為10~2000S/cm左右。
當抗靜電膜用于光學用途,尤其是后述的濾光器、光信息記錄介質時,優(yōu)選為高透明性的。具體而言,優(yōu)選為全光線透過率(JIS8701)在85%以上,更優(yōu)選90%以上,尤其優(yōu)選96%以上。
另外,濁度(haze)(JIS6714)優(yōu)選為5%以下,更優(yōu)選為3%以下,尤其優(yōu)選1%以下。
而且,當抗靜電膜兼用作硬涂層時,抗靜電膜的表面硬度(鉛筆硬度)優(yōu)選為HB以上。鉛筆硬度可以根據(jù)涂膜的厚度進行調整。
抗靜電膜的表面電阻值優(yōu)選配合光學特性進行適當調整。通常,如果為1×103Ω~1×1012Ω左右,則可以適用于抗靜電用途。
涂膜的光透過率、濁度、表面電阻值可以通過涂膜厚度進行調整。
涂膜的全光線透過率、濁度、表面電阻值可以通過抗靜電膜厚度進行調整。另外,當要求較低的表面電阻值時,優(yōu)選為不含粘結劑樹脂。但是當為了降低成本,或提高對基材的密合性時,優(yōu)選為包含粘結劑樹脂。
(抗靜電片)抗靜電片具有基材及形成在該基材上的至少單面上的所述抗靜電膜。
作為基材沒有特別的限制,可以列舉的有,例如,低密度聚乙烯片、高密度聚乙烯片、乙烯-丙烯共聚物片、聚丙烯片、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物片、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物片、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)片、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)片、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)片、聚酰亞胺片、6-尼龍片、6,6-尼龍片、聚甲基丙烯酸甲酯片、聚苯乙烯片、苯乙烯-丙烯腈-丁二烯共聚物片、聚丙烯腈片、三乙酸纖維素(TAC)片、纖維素丙酸酯片、聚氯乙烯片、聚偏氯乙烯片、聚偏氟乙烯片、聚四氟乙烯片、聚乙烯醇片、乙烯-乙烯醇共聚物片、聚碳酸酯片、聚砜片、聚醚砜片、聚醚醚酮片、聚苯氧片等。
這些片基材的表面通常為親油性的,當用溶解于水系溶劑的抗靜電涂料進行涂布時,難以進行涂布。因此,當涂布溶解于水系溶劑的抗靜電涂料時,優(yōu)選對基材表面進行濺射、電暈放電、火焰處理、紫外線照射、電子束照射、化學處理(形成)、氧化等蝕刻處理或底涂處理等親水處理。而且,必要時也可以用溶劑清洗或超聲波清洗等來除塵、清潔。
(濾光器)下面,對本發(fā)明的濾光器的一實施例進行說明。
圖1示出了本實施例的濾光器。該濾光器1的構成具有基材10、形成于基材10上的抗靜電膜20、以及形成于抗靜電膜20上的防反射層30。在該濾光器1中的抗靜電膜20還具有作為硬涂膜層的作用。
當將該濾光器1粘貼于顯示裝置的顯示面時,在濾光器1的基材10一側的表面上設置透明粘接劑層,再通過該粘接劑層進行粘貼。
作為基材10,可以使用具有透明性的各種塑膠片。作為透明性塑膠片,可以列舉的有,例如,聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚醚砜、聚醚醚酮、聚碳酸酯、聚丙烯、聚酰胺、丙烯酰胺、纖維素丙酸酯等形成的片。
另外,片基材10優(yōu)選為對其表面進行濺射、電暈放電、火焰處理、紫外線照射、電子束照射、化學處理(形成)、氧化等蝕刻處理或底涂處理。如果在表面進行該種處理,則能使對于抗靜電膜20的密合性更高。
而且,在基材10的表面上設置抗靜電膜20之前,可根據(jù)需要用溶劑清洗或超聲波清洗來除塵、清潔。
如上所述,抗靜電膜20是由抗靜電涂料形成的膜,也是具有作為硬涂層作用的膜。因此,如上所述,該抗靜電膜20優(yōu)選為抗靜電膜的表面硬度(鉛筆硬度)為HB以上的膜。另外,從作為光學用途考慮,抗靜電膜20的全光線透過率(JIS Z 8701)優(yōu)選為85%以上,更優(yōu)選為90%以上,尤其優(yōu)選為96%以上。另外,抗靜電膜20的濁度(JIS K 6714)優(yōu)選為5%以下,更優(yōu)選為3%以下,尤其優(yōu)選為1%以下。
防反射層30是防止光反射的層。該層可以是單層,也可以是多層。如果是單層時,其折射率優(yōu)選在1.38~1.45的范圍內,此外,其光學膜厚優(yōu)選在80~100nm的范圍。
防反射層30可以通過干式法、濕式法中任意一種形成。作為干式法,可以列舉有,例如,電子束蒸鍍法、感應加熱式蒸鍍法、電阻加熱式蒸鍍法、濺射法、離子電鍍法等物理氣相沉積法、或等離子體CVD法。用干式法形成防反射層30時,作為防反射層30的成分,可以使用例如氧化硅、氧化鎂、氧化鈮、氧化鈦、氧化鉭、氧化鋁、氧化鋯、氧化銦、氧化錫等無機化合物。
另外,作為濕式法,可以列舉有,例如有使用康瑪涂布、噴霧涂布、輥涂布、照相凹版印刷等公知的方法將含有固化性化合物的涂料進行涂布,使其固化的方法。用濕式法形成防反射層30時,作為固化性化合物,可以使用例如含氟有機化合物、含氟有機硅化物、含氟無機化合物等含氟化合物。
在濾光器1中,還可以在防反射層30上設置防污層。如果設置防污層,則可以防止塵?;蛭畚锏母街?,或者即使附著上也可以容易地去除。
作為防污層,只要是不妨礙防反射層30的防反射功能,可以發(fā)揮高憎水性及憎油性,且能防止污染物的附著即可,沒有特別的限制,可以是有機化合物所構成的層,也可以是無機化合物所構成的層。可以列舉的有,例如,含有具全氟硅烷基或氟環(huán)烷基的有機硅化合物或氟有機化合物的層。
防污層的形成方法可根據(jù)種類進行適當選擇,可以采用例如,如蒸鍍法、濺射法、離子電鍍法等物理氣相沉積法或化學氣相沉積法、等離子體聚合法等真空工序、微照相凹版法、網(wǎng)版涂布法、浸涂法等。
以上所說明的濾光器1形成有保護片基材10的抗靜電膜20,而該抗靜電膜20是由所述抗靜電涂料形成的,所以透明性優(yōu)異,對基材10的密合性也優(yōu)異。此外,該濾光器1是抗靜電性的穩(wěn)定性優(yōu)異的過濾器,且表面上不易附著塵埃。
而且,該濾光器1可以適用于液晶畫面或等離子體顯示器兩面的防反射片、紅外線吸收片、電磁波吸收片等。
另外,本發(fā)明的濾光器不限于上述實施方式,只要具有由上述抗靜電涂料所形成的抗靜電膜即可。例如,可以采用偏光板代替片基材。作為偏光板,可以列舉的有,例如,在吸附二向色性色素并使其配向的聚乙烯醇系樹脂片的單側或雙面上積層有保護片等,作為二向色性色素,可以使用碘、雙色染料。這種濾光器可以設置于液晶顯示裝置的最表面。
(光信息記錄介質)對本發(fā)明的光信息記錄介質的一實施例進行說明。
圖2示出了本實施例的光信息記錄介質。該光信息記錄介質2是可以重復寫入型碟片,且根據(jù)下列順序形成由聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯等構成的圓盤狀的透明性樹脂基板40;第一介電體層50;光信息記錄層60;第二介電體層70;金屬反射層80;抗靜電膜90。
作為構成第一介電體層50及第二介電體層70的材料,可以使用例如,SiN、SiO、SiO2、Ta2O5等無機材料。這些介電體層可以通過真空蒸鍍法、濺射法、離子電鍍法等公知的方法以10~500nm的厚度形成。
作為構成光信息記錄層60的材料,可以使用例如,Tb-Fe、Tb-Fe-Co、Dy-Fe-Co、Tb-Dy-Fe-Co等無機的光磁型記錄材料;或TeOx、Te-Ge、Sn-Te-Ge、Bi-Te-Ge、Sb-Te-Ge、Pb-Sn-Te、Tl-In-Se等無機的相轉變型記錄材料;花腈苷系色素、聚甲炔系色素、酞菁系色素、份菁(merocyanine)系色素、薁(azulene)、角鯊系(squalium)色素等有機色素。
當光信息記錄層60由無機光磁型記錄材料構成時,可通過真空蒸鍍法、濺射法、離子電鍍法等公知的方法以10~999nm的厚度形成。另外,當由有機色素構成時,可以將有機色素用丙酮、二丙酮醇、乙醇、甲醇等溶劑溶解而成的溶液用公知的印刷方法或涂布方法以10~999nm的厚度形成。
另外,金屬反射層80表現(xiàn)出光反射性,由Al、Cr、Ni、Ag、Au等金屬及其氧化物、氮化物等單獨或兩種以上組合而構成。該金屬反射層80用濺射法或真空蒸鍍法以2~200nm的厚度形成。
抗靜電膜90由所述抗靜電涂料形成。該抗靜電膜90通過使表面硬度為HB以上,可以防止光信息記錄介質2的表面被劃傷,另外,不僅可以防止金屬反射層80的氧化,而且還可以抑制因靜電而附著塵埃。
抗靜電膜90的厚度優(yōu)選為3~15μm。如果比3μm更薄,則難以形成均勻的膜,且有時無法發(fā)揮充分的抗靜電性、防表面劃傷性、以及金屬反射層80的抗氧化性。另一方面,如果比15μm更厚,則內部應力增大,有可能使光信息記錄介質2的機械特性下降。
在形成抗靜電膜90時,在金屬反射層80上用康瑪涂布、噴霧涂布、輥涂布、照相凹版印刷等公知的方法用抗靜電涂料進行涂布后,將溶劑干燥,或者通過熱或UV使其固化。
在以上所說明的光信息記錄介質2中,形成有保護光信息記錄層60或金屬反射層80的抗靜電膜90,該抗靜電膜90由所述抗靜電涂料形成。因此,由于抗靜電膜90的濁度小,且光線透過率高,所以作為讀取用的激光波長780nm及635nm處的透明性優(yōu)異。另外,由于抗靜電膜90具有抗靜電性,所以可以抑制由于靜電造成的塵埃附著,且可以防止記錄讀取錯誤或寫入錯誤。
另外,本發(fā)明的光信息記錄介質不限于上述實施例,例如,光信息記錄介質也可以是一次性寫入碟片。一次性寫入碟片,例如,具有依次形成有透明性樹脂基板(有機基材)、光信息記錄層、反射金屬層、抗靜電膜的結構。
(電容器)接著,對本發(fā)明的電容器及其制造方法的一實施例進行說明。
圖3是示出本實施例的電容器的結構圖。該電容器100概略結構為具有陽極110,由閥用金屬的多孔體構成;介電體層120,由陽極110表面氧化形成;以及陰極130,形成于該介電體層120上。
<陽極>
作為構成陽極110的閥用金屬,可以列舉的有,例如,鋁、鉭、鈮、鈦、鉿、鋯、鋅、鎢、鉍、銻等。其中,優(yōu)選為鋁、鉭、鈮。這些閥用金屬通過電解氧化處理,可以形成致密且具有耐久性的介電體氧化膜(介電體層),所以可以使電容器的電容量穩(wěn)定地提高。
作為陽極110的具體例子,可以列舉的有,例如,將鋁箔蝕刻使其表面積增加后,將其表面進行氧化處理,或者將鉭粒子或鈮粒子的燒結體表面經(jīng)過氧化處理形成丸粒。經(jīng)過這種處理后會在表面上形成凹凸。
<介電體層>
介電體層120,例如,在己二酸銨水溶液等電解液中,將金屬體110的表面進行陽極氧化來形成。因此,如圖3所示,與陽極110同樣地,在介電體層120的表面上也形成凹凸。
<陰極>
陰極130具有固體電解質層130a、以及形成在固體電解質層130a上的由碳、銀、鋁等所構成的導電層130b,固體電解質層130a包含π共軛導電性高分子、聚陰離子、以及含羥基的芳香族化合物。
當導電層130b由碳、銀構成時,由含碳、銀等導電體的導電性糊狀物所形成。另外,當導電層130b由鋁構成時,由鋁箔構成。
另外,固體電解質層130a與導電層130b之間,可根據(jù)需要設置分隔件。
電容器的制造方法是,在電容器中間體(具有由閥用金屬的多孔體構成的陽極110、以及陽極110表面經(jīng)過氧化形成氧化膜的介電體層120)的介電體層120側表面上涂布導電性高分子溶液,以便形成固體電解質層130a的方法。
該制造方法中的導電性高分子溶液包含π共軛導電性高分子、聚陰離子、含羥基的芳香族化合物、以及溶劑。
配制導電性高分子溶液時,首先,將聚陰離子溶解于可使其溶解的溶劑中,并在這樣得到的溶液中添加形成π共軛導電性高分子的苯胺或吡咯、噻吩等前驅單體。接著,添加氧化劑使前驅單體聚合,然后,將剩余的氧化劑或前驅單體分離、精制,并且添加含羥基的芳香族化合物來獲得導電性高分子溶液。
作為包含在導電性高分子溶液中的溶劑,沒有特別的限定,可以列舉的有,例如,甲醇、乙醇、異丙醇(IPA)等醇類溶劑;N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基甲酰胺(DMF)等酰胺類溶劑;甲乙酮(MEK)、丙酮、環(huán)己酮等酮類溶劑;乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯類溶劑;甲苯、二甲苯、水等??梢詫⑵鋯为毷褂茫部梢曰旌鲜褂?。其中,從近年來的環(huán)境保護觀點來看,優(yōu)選為對環(huán)境負荷較小的水或醇類溶劑。
作為導電性高分子溶液的涂布方法,可以列舉的有,例如,涂布、浸泡、噴霧等公知的方法。作為干燥方法,可以列舉的有,例如,熱風干燥等公知的方法。
在形成固體電解質層130a之后,可以利用碳糊、銀糊形成導電層130b,或隔著分隔件將陰極電極對置等公知的方法形成導電層130b。
固體電解質層130a由于π共軛導電性高分子的粒徑較大,所以π共軛導電性高分子無法到達電容器中間體的介電體層表面的微小孔隙的最深處,有時會難以引出電容。因此,在形成固體電解質層130a之后,優(yōu)選根據(jù)需要使其浸透于電解液中,從而補充電容。
作為電解液只要導電性高即可,沒有特別的限定,可以將公知的電解質溶解于公知的溶劑中。
作為電解液中的溶劑,可以列舉的有,例如,乙二醇、二乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、甘油等醇類溶劑;γ-丁內酯、γ-戊內酯、δ-戊內酯等內酯類溶劑;N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮(pyrrolidinone)等酰胺類溶劑;乙腈、3-甲氧基丙腈等腈類溶劑、水等。
作為電解質,可以列舉的有,例如,己二酸、戊二酸、琥珀酸、苯甲酸、間苯二甲酸、鄰苯二甲酸、對苯二甲酸、馬來酸、甲苯酸、庚酸、丙二酸、甲酸、1,6-癸烷二羧酸、5,6-癸烷二羧酸等癸烷二羧酸,1,7-辛烷二羧酸等辛烷二羧酸、壬二酸、癸二酸等有機酸;或者,硼酸、硼酸與多元醇得到的硼酸多元醇配合物;以及以磷酸、碳酸、硅酸等無機酸等為陰離子成分,以伯胺(甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、乙二胺等)、仲胺(二甲胺、二乙胺、二丙胺、甲基乙胺、二苯胺等)、叔胺(三甲胺、三乙胺、三丙胺、三苯胺、1,8-二氮雜二環(huán)(5.4.0)-十一碳烯-7等)、四烷基銨(四甲基銨、四乙基銨、四丙基銨、四丁基銨、甲基三乙基銨、二甲基二乙基銨等)為陽離子成分的電解質。
以上說明的制造方法將導電性高分子溶液通過涂布、干燥而形成固體電解質層,所以工序簡便,適于大量生產(chǎn),且成本低。另外,導電性高分子溶液由于包含π共軛導電性高分子、聚陰離子以及含羥基的芳香族化合物,所以可以防止固體電解質層中的π共軛導電性高分子的劣化,而且,可以減小躍遷能量。因此,由于可以使固體電解質的導電性提高,從而可提高電容器的性能。
下面示出的是本發(fā)明的實施例,但是本發(fā)明并不限定于該實施例。
(制造例1)聚甲基丙烯酸乙基磺酸(PMAS)的合成在1000ml的離子交換水中溶解216g的甲基丙烯酸乙基磺酸鈉,在80℃下一邊攪拌一邊將預先溶解于10ml水中的1.14g過硫酸銨氧化劑溶液在20分鐘內滴入,并攪拌該溶液12小時。
在所得到的聚甲基丙烯酸乙基磺酸鈉溶液中加入稀釋為10質量%的硫酸1000ml,使用超濾法去除聚甲基丙烯酸乙基磺酸溶液約1000ml,再向殘余溶液中加入2000ml的離子交換水,使用超濾法去除大約2000ml的溶液。將上述超濾操作重復進行三次。
接著,在所得到的濾液中添加大約2000ml的離子交換水,使用超濾法去除大約2000ml的溶液,將該超濾操作重復進行三次。
超濾條件如下所述(其它實例也是相同的)。
超濾膜的截留分子量30000交叉流式(crossflow)供給液流量3000ml/分膜分壓0.12Pa將所得到溶液中的水減壓去除,得到無色固體物。
(制造例2)聚苯乙烯磺酸的合成在1000ml的離子交換水中溶解206g的苯乙烯磺酸鈉,在80℃下一邊攪拌一邊將預先溶解于10ml水中的1.14g過硫酸銨氧化劑溶液在20分鐘內滴入,并攪拌該溶液12小時。
在所得到的聚苯乙烯酸磺酸鈉溶液中加入稀釋為10質量%的硫酸1000ml,使用超濾法去除聚苯乙烯酸磺酸鈉溶液約1000ml,再向殘余溶液中加入2000ml的離子交換水,使用超濾法去除大約2000ml的溶液。重復上述超濾操作3次。
接著,在所得到的濾液中添加大約2000ml的離子交換水,使用超濾法去除大約2000ml的溶液,將該超濾操作重復進行三次。
將得到的溶液中的水減壓去除,得到無色固體物。
(制造例3)將14.2g的3,4-乙烯二氧基噻吩與將36.7g的聚苯乙烯磺酸溶解于2000ml的離子交換水的溶液在20℃下進行混合。
將這樣得到的混合液保持在20℃,一邊混合攪拌,一邊緩慢加入溶解于200ml去離子交換水中的29.64g過硫酸銨與8.0g硫酸鐵的氧化催化劑溶液,并攪拌3小時使其反應。
在所得到的反應液中加入2000ml的離子交換水,使用超濾法去除大約2000ml的溶液。將該操作重復進行三次。
然后,在所得到的溶液中加入200ml稀釋為10質量%的硫酸和2000ml的離子交換水,使用超濾法去除大約2000ml的溶液,在其中加入2000ml的離子交換水,用超濾法去除大約2000ml的溶液。將該操作重復進行三次。
接著,在所得到的溶液中加入2000ml的離子交換水,使用超濾法去除大約2000ml的溶液。將該操作重復進行五次,得到大約1.5質量%的藍色聚苯乙烯磺酸摻雜聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)(PSS-PEDOT)的溶液。將該溶液作為π共軛導電性高分子溶液A。
(實施例1)在制造例3中得到的100g的π共軛導電性高分子溶液A中添加1.0g的氫醌磺酸鉀,使其均勻分散而得到導電性組合物的溶液。
將該導電性組合物的溶液涂布在玻璃上,在150℃的烘箱中使其干燥而得到導電性組合物的涂布膜。對所得到的涂布膜的電特性通過如下的評價方法進行評價。其結果如表1所示。
表1

(評價法)電導率(S/cm)涂布膜的電導率使用羅雷司特(ロ一レスタ,三菱化學制造)進行測定。
電導率熱保持率(%)使用羅雷司特(ロ一レスタ,三菱化學制造)測定在溫度為25℃時的涂布膜的電導率R25B,將測定后的涂布膜在溫度為125℃的環(huán)境下放置300小時后,將該涂布膜的溫度回復到25℃,測定電導率R25A,將這些測定值代入下式,計算出電導率熱保持率。另外,該電導率熱保持率是對熱的穩(wěn)定性指標。
電導率熱保持率(%)=100×R25A/R25B電導率濕度變化率(%)測定在溫度為25℃、濕度為60%RH的環(huán)境中的涂布膜的電導率R25B,將測定后的涂布膜在溫度80℃、濕度90%RH的環(huán)境下放置200小時后,將該涂布膜回復到溫度25℃、濕度60%RH的環(huán)境,并測定電導率R25A,將其測定值代入下式,計算出電導率濕度變化率。另外,該電導率濕度變化率是對濕度的穩(wěn)定性指標。
電導率濕度變化率(%)=100×(R25B-R25A)/R25B(實施例2)除了將實施例1的氫醌磺酸鉀改成添加0.48g的氫醌之外,以與實施例1相同的方法進行,得到導電性組合物的涂布膜,并進行評價。其結果如表1所示。
(實施例3)將實施例1的氫醌磺酸鉀的添加量由1.0g改為2.0g,除此之外,以與實施例1相同的方法進行,得到導電性組合物的涂布膜,并進行評價。其結果如表1所示。
(實施例4)將實施例1的氫醌磺酸鉀的添加量由1.0g改為6.0g,除此之外,以與實施例1相同的方法進行,得到導電性組合物的涂布膜,并進行評價。其結果如表1所示。
(實施例5)將實施例1的氫醌磺酸鉀改為添加1,2,3-三羥基苯1.5g,除此之外,以與實施例1相同的方法進行,得到導電性組合物的涂布膜,并進行評價。其結果如表1所示。
(制造例4)將14.2g的3,4-乙烯二氧基噻吩與將38.8g的聚甲基丙烯酸乙酯磺酸溶解于2000ml的離子交換水的溶液在20℃下進行混合。
將這樣得到的混合液保持在20℃,一邊混合攪拌,一邊緩慢加入溶解于200ml離子交換水的29.64g過硫酸銨與8.0g硫酸鐵的氧化催化劑溶液,并攪拌3小時。
在所得到的反應溶液中加入2000ml的離子交換水,使用超濾法去除大約2000ml的溶液。將該操作重復進行三次。
然后,在所得到的溶液中加入200ml稀釋為10質量%的硫酸和2000ml的離子交換水,使用超濾法去除大約2000ml的溶液,在其中加入2000ml的離子交換水,用超濾法去除大約2000ml的溶液。將該操作重復進行三次。
接著,在所得到的溶液中加入2000ml的離子交換水,使用超濾法去除大約2000ml的溶液。將該操作重復進行五次,得到大約1.5質量%的藍色聚甲基丙烯酸乙酯磺酸摻雜聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)(PMAS-PEDOT)的溶液。將其作為π共軛導電性高分子溶液B。
(實施例6)在由制造例4得到的100g的π共軛導電性高分子溶液B中添加預先將2.0g的氫醌磺酸鉀溶解于5ml水的水溶液,使其均勻分散得到導電性組合物的溶液。
將該導電性組合物溶液涂布在玻璃上,在150℃的烘箱中使其干燥而得到導電性組合物的涂布膜。用與實施例1相同的評價方法對所得到的涂布膜的電特性進行評價。其結果如表1所示。
(實施例7)將在100g由制造例4得到的π共軛導電性高分子溶液B中添加氫醌磺酸鉀改為添加1,2,3-三羥基苯1.5g,除此之外,以與實施例6相同的方法進行,得到導電性組合物的涂布膜,并進行評價。結果如表1所示。
(制造例5)將6.8g的吡咯與將38.8g的聚甲基丙烯酸乙酯磺酸溶解于2000ml的離子交換水的溶液進行混合,并冷卻到0℃。
使這樣得到的混合液保持在0℃,一邊混合攪拌,一邊緩慢加入將29.64g過硫酸銨與8.0g硫酸鐵溶解于200ml離子交換水而得到的氧化催化劑溶液,并攪拌3小時。
在所得到的反應液中加入2000ml的離子交換水,使用超濾法去除大約2000ml的溶液,將該操作重復進行三次。
然后,在所得到的溶液中加入200ml稀釋為10質量%的硫酸和2000ml的離子交換水,使用超濾法去除大約2000ml的溶液,在其中加入2000ml的離子交換水,用超濾法去除大約2000ml的溶液。重復該操作三次。
接著,在所得到的溶液中加入2000ml的離子交換水,使用超濾法去除大約2000ml的溶液。重復該操作五次,得到大約1.5質量%的藍色聚甲基丙烯酸乙酯磺酸摻雜聚吡咯(PMAS-PPY)溶液。將其作為π共軛導電性高分子溶液C。
(實施例8)在由制造例5所得到的100g的π共軛導電性高分子溶液C中添加2.0g的氫醌磺酸鉀,使均勻分散得到導電性組合物的溶液。
將該導電性組合物溶液涂布在玻璃上,在150℃的烘箱中使其干燥而得到導電性組合物的涂布膜。用與實施例1相同的評價方法對所得到的涂布膜的電特性進行評價。其結果如表1所示。
(實施例9)將在實施例8中添加的氫醌磺酸鉀改為添加1,2,3-三羥基苯1.5g,除此之外,以與實施例8相同的方法進行,得到導電性組合物的涂布膜,并進行評價,結果如表1所示。
(實施例10)將在制造例3中所得到的100g的π共軛導電性高分子溶液A中添加的氫醌磺酸鉀改為添加1.5g的1,2,3-三羥基苯。
而且,在該溶液中添加9g的固體成分為25質量%的水溶性聚酯(商品名普拉司可特Z-448D,互應化學工業(yè)公司制造),使其均勻分散而得到導電性組合物的溶液。
將該導電性組合物溶液涂布在玻璃上,在150℃的烘箱中使其干燥而得到導電性組合物的涂布膜。用與實施例1相同的評價方法對所得到的涂布膜的電特性進行評價。其結果如表1所示。
(比較例1)將6.8g的吡咯與10.8g聚丙烯酸溶解于1000ml離子交換水的溶液進行混合,并冷卻到0℃。
將這樣得到的混合液保持在0℃,一邊混合攪拌,一邊緩慢加入將29.64g過硫酸銨與8.0g硫酸鐵溶解于200ml離子交換水而得到的氧化催化劑溶液,并攪拌3小時。
用氨水(25質量%)將所得到的反應液調節(jié)到pH10之后,用異丙醇使固體成分沉淀并過濾,將過濾物用離子交換水清洗3次。將過濾物用1000ml的離子交換水進行再分散,得到聚丙烯酸-聚吡咯膠體的水溶液。
然后,將所得到的聚丙烯酸-聚吡咯膠體水溶液涂布在玻璃上,在150℃的干燥機中使其干燥而得到導電性組合物的涂布膜。以與實施例1相同的方法評價所得到的涂布膜的電特性。其結果如表1所示。
(比較例2-4)將由制造例3得到的π共軛導電性高分子溶液A(比較例2)、由制造例4得到的π共軛導電性高分子溶液B(比較例3)、由制造例5得到的π共軛導電性高分子溶液C(比較例4)分別以原樣涂布于玻璃上,使涂布膜在150℃的干燥機中干燥,得到導電性組合物的涂布膜。以與實施例1同樣的方法評價該涂布膜的電特性。其結果如表1所示。
包含含羥基芳香族化合物的實施例1~10的導電性組合物的導電性高,而且熱穩(wěn)定性及濕度穩(wěn)定性優(yōu)異。
另一方面,不含有含羥基芳香族化合物的比較例1~4的導電性組合物的導電性低,而且熱穩(wěn)定性及濕度穩(wěn)定性也較差。
(實施例11)在100g由制造例3得到的π共軛導電性高分子溶液A中,將所添加的氫醌磺酸鉀改為添加表2所示量的3,4,5-三羥基苯甲酸甲酯,除此以外,以與實施例1同樣的方法進行而得到導電性組合物的涂布膜,并進行評價。其結果如表2所示。
表2

(實施例12)將在100g由制造例3得到的π共軛導電性高分子溶液A中所添加的氫醌磺酸鉀改為添加表2所示量的3,4,5-三羥基苯甲酸丙酯,除此以外,以與實施例1同樣的方法進行而得到導電性組合物的涂布膜,并進行評價。其結果如表2所示。
含羥基的芳香族化合物是式(1)所示化合物的實施例11及實施例12的導電性組合物,其電導率(導電性)較高。
(實施例13)將實施例11中的添加有0.3摩爾的3,4,5-三羥基苯甲酸甲酯的涂布膜在150℃的干燥機內放置550小時,對加熱后的涂布膜的電導率、電導率熱保持率進行評價。其結果如表3所示。
(實施例14)將實施例5中的涂布膜在150℃的干燥機內放置550小時。對其加熱后的涂布膜的電導率、電導率熱保持率進行評價。其結果如表3所示。
表3

包含含羥基芳香族化合物的實施例13及實施例14的導電性組合物的電導率、電導率熱保持率較高。另外,通過這些比較可以得知,實施例13中,作為含羥基的芳香族化合物是式(1)所示的化合物,該化合物不僅電導率優(yōu)異,而且電導率熱保持率較高。
(實施例15)在100g的由制造例3獲得的π共軛導電性高分子溶液A中,添加氫醌磺酸鉀1.0g,使其均勻分散而得到抗靜電涂料。
將所得到的抗靜電涂料用康瑪涂布機在厚度為25μm的PET片上進行涂布,并干燥形成厚度大約為0.1μm的抗靜電膜。然后,使用羅雷司特(ロ一レスタ,三菱化學公司制造)測定抗靜電膜的表面電阻值。另外,測定可見光透過率(JIS Z 8701)、濁度(JIS K6714)。其結果如表4所示。
表4

(實施例16)將在100g的由制造例3得到的π共軛導電性高分子溶液A中添加的氫醌磺酸鉀改為添加1.5g的1,2,3-三羥基苯,除此以外,以與實施例15同樣的方法進行而得到抗靜電膜,并進行評價。其結果如表4所示。
(實施例17)還有,通過添加10g的25質量%的水溶性聚酯溶液(普拉司可特(プラスコ一ト)Z-561,互應化學工業(yè)公司制造)來配制抗靜電涂料,除此以外,以與實施例16同樣的方法實施而得到導電性涂布膜,并進行評價。其結果如表4所示。
(實施例18)將實施例17中的水溶性聚酯改成添加3g的甲基丙烯酸烯丙酯和5g的氨基甲酸酯類丙烯酸酯(根上工業(yè)公司制造)來配制抗靜電涂料,除此以外,以與實施例17同樣的方法進行而得到導電性涂布膜,并加以評價。結果如表4所示。
(實施例19)在100g的由制造例4得到的π共軛導電性高分子溶液B中,添加預先將2.0g的氫醌磺酸鉀溶解于5ml水中的水溶液,使其均勻分散而得到抗靜電涂料。
將所得到的抗靜電涂料以與實施例15同樣的方法實施而得到導電性涂布膜,并進行評價。其結果如表4所示。
(實施例20)將在100g的由制造例4得到的π共軛導電性高分子溶液B中添加氫醌磺酸鉀改為添加1.5g的1,2,3-三羥基苯,除此之外,以與實施例19同樣的方式實施而得到抗靜電膜,并進行評價。其結果如表4所示。
(實施例21)還有,通過添加10g的25質量%的水溶性聚酯溶液(普拉司可特Z-561,互應化學工業(yè)公司制造)來配制抗靜電涂料,除此以外,以與實施例20同樣的方法實施而得到導電性涂布膜,并進行評價。其結果如表4所示。
(實施例22)在100g的由制造例5得到的π共軛導電性高分子溶液C中,添加1.5g的1,2,3-三羥基苯,使其均勻分散,得到抗靜電涂料。
將所得到的抗靜電涂料以與實施例15相同的方法進行,得到導電性涂布膜,并進行評價。其結果如表4所示。
(實施例23)將在100g的由制造例3得到的π共軛導電性高分子溶液A中添加的氫醌磺酸鉀改為添加0.4g的3,4,5-三羥基苯甲酸甲酯,而且,還添加10g的25質量%的水溶性聚酯溶液(商品名普拉司可特(プラスコ一ト)Z-561,互應化學工業(yè)公司制造),獲得抗靜電涂料。將該抗靜電涂料涂布在厚度為200μm的PET片上,除此以外,以與實施例15同樣的方法進行,得到抗靜電膜,并進行評價。其結果如表4所示。
(比較例5~7)將由制造例3得到的π共軛導電性高分子溶液A(比較例5)、由制造例4得到的π共軛導電性高分子溶液B(比較例6)、由制造例5得到的π共軛導電性高分子溶液C(比較例7)分別以原樣涂布于玻璃上,使涂布膜在150℃的干燥機中干燥,得到抗靜電膜。以與實施例15同樣的評價方法評價所得到的抗靜電膜的電特性。其結果如表4所示。
包含含羥基芳香族化合物的實施例15~23的抗靜電膜的導電性較高,而且熱穩(wěn)定性及濕度穩(wěn)定性優(yōu)異。尤其是,使用由式(1)所示的化合物作為含羥基的芳香族化合物的實施例23的抗靜電膜,其導電性及穩(wěn)定性更高。
另一方面,不含有含羥基的芳香族化合物的比較例5~7的抗靜電膜,其導電性較低,而且熱穩(wěn)定性及濕度穩(wěn)定性也較差。
(實施例24)在100g的由制造例3得到的π共軛導電性高分子溶液A中添加2.0g的氫醌磺酸鉀,使其均勻分散而得到導電性高分子溶液A’。
將該導電性高分子溶液涂布在玻璃上,在120℃的烘箱中使其干燥而得到導電性組合物的涂布膜。對所得到的涂布膜的電導率用羅雷司特(ロ一レスタ,三菱化學制造)進行測定。其結果如表5所示。
表5

(實施例25)將在100g的由制造例3所得到的π共軛導電性高分子溶液A中添加的氫醌磺酸鉀改為添加1.5g的1,2,3-三羥基苯,除此之外,以與實施例24相同的方法進行,得到導電性高分子B’。將所得到的導電性高分子溶液B’通過與實施例24相同的方式進行評價。其結果如表5所示。
(實施例26)將在100g的由制造例3得到的π共軛導電性高分子溶液A中添加的氫醌磺酸鉀改為添加0.7g的3,4,5-三羥基苯甲酸甲酯,除此之外,通過與實施例24相同的方式進行,得到導電性高分子C’。將所得到的導電性高分子溶液C’以與實施例24相同的方法進行評價。其結果如表5所示。
(實施例27)將陽極導線端子連接到蝕刻鋁箔(陽極箔)之后,在己二酸銨的10質量%的水溶液中進行化學形成(氧化處理),在鋁箔表面上形成介電體層,以獲得電容器中間體。其次,將電容器中間體與焊接有陰極導線端子的對置的鋁陰極箔進行積層,將其卷繞成電容器元件。此時,在電容器中間體的陽極箔與陰極箔之間夾著分隔件。
將電容器元件浸泡于由實施例24配制的導電性高分子溶液A’之后,在120℃的熱風干燥機中進行干燥,并在電容器中間體的介電體層側表面上形成固體電解質層。
其次,在鋁制的盒子中填充形成有固體電解層的電容器元件、及作為電解液的己二酸氫銨20質量%-乙二醇80質量%溶液,并用密封橡膠進行密封,制作成電容器。
對所制造的電容器,使用LCZ計2345(NF電路設計方塊公司制造),測定在120Hz的靜電電容,在100kHz的等效串聯(lián)電阻(ESR)的起始值,在125℃、500小時后的ESR。測定結果如表5所示。
(實施例28)將導電性高分子溶液A’改為使用導電性高分子溶液B’,除此以外,以與實施例27相同的方法實施而制成電容器,并進行評價,其結果如表5所示。
(實施例29)將導電性高分子溶液A’改為使用導電性高分子溶液C’,除此以外,通過與實施例27相同的方式實施而制成電容器,并進行評價,其結果如表5所示。
(實施例30)將陽極導線端子連接到蝕刻鋁箔(陽極箔)之后,在己二酸銨的10質量%的水溶液中進行化學形成(氧化處理),在鋁箔表面形成介電體層而獲得電容器中間體。其次,將電容器中間體浸泡于由實施例24配制的導電性高分子溶液A’之后,在120℃的熱風干燥機中進行干燥而在電容器中間體的介電體層側表面上形成固體電解質層。
其次,在所形成的固體電解質層上,涂布碳糊,在120℃的熱風干燥機中進行干燥后,再涂布銀糊而形成導電層,在120℃的熱風干燥機中干燥而形成陰極。
在該陰極上安裝導線端子,將其卷繞而制成電容器元件。此時,在電容器中間體的陽極箔與陰極箔之間夾著分隔件。
在鋁制的盒子內填充形成固體電解質層的電容器元件,用密封橡膠進行密封而制成電容器。
對所制成的電容器,使用LCZ計2345(NF電路設計方塊公司制造)測定在120Hz的靜電電容、在100kHz的等效串聯(lián)電阻(ESR)的起始值、以及在125℃、500小時后的ESR。結果如表5所示。
(實施例31)將導電性高分子溶液A’改為使用導電性高分子溶液B’,除此以外,以與實施例30相同的方式進行而制作電容器,并進行評價。其結果如表5所示。
(比較例8)將制造例3的π共軛導電性高分子溶液A作為導電性高分子溶液使用,除此以外,以與實施例27相同的方法實施而制作電容器,并進行評價。其結果如表5所示。
陰極的固體電解質層包含π共軛導電性高分子溶液、聚陰離子、以及含羥基的芳香族化合物的實施例27~31的電容器,其陰極的導電性優(yōu)異,且等效串聯(lián)電阻較低。尤其是,使用式(1)示出的化合物作為含羥基芳香族化合物的實施例31的電容器,其陰極的導電性較高,等效串聯(lián)電阻較低。
相對于此,陰極的固體電解質層不含有含羥基芳香族化合物的比較例8的電容器,其陰極的導電性較低,等效串聯(lián)電阻較高。
(產(chǎn)業(yè)上的可利用性)本發(fā)明的導電性組合物可被期待用在導電性涂料、抗靜電劑、電磁波屏蔽材料、需要透明性的導電材料、電池材料、電容器材料、導電性粘結劑、傳感器、電子元件材料、半導電材料、靜電式復印部件、打印機等感光部件、電子照相材料、以及需要導電性的各種領域。
本發(fā)明的抗靜電涂料可以通過被稱為涂布的簡易方法形成導電性、可撓性、與基材的密合性較高的抗靜電膜,只要少量使用便可以發(fā)揮足夠的抗靜電性,因此可以低成本地制造抗靜電膜。
本發(fā)明的電容器的陰極導電性較高,等效串聯(lián)電阻(ESR)較低,而且可以通過簡便方法來制造。
權利要求
1.一種導電性組合物,其特征在于含有π共軛導電性高分子、聚陰離子、以及具有兩個以上羥基的含羥基芳香族化合物。
2.根據(jù)權利要求1所述的導電性組合物,其中,所述含羥基芳香族化合物是由下式(1)表示的化合物 式中,R代表碳數(shù)為1~15的直鏈或支鏈烷基、烯基、環(huán)烷基、環(huán)烯基、芳基、芳烷基中的任意一種。
3.根據(jù)權利要求1所述的導電性組合物,其中,所述含有羥基的芳香族化合物具有磺基和/或羧基。
4.根據(jù)權利要求1所述的導電性組合物,其中,進一步包含摻雜劑。
5.根據(jù)權利要求1所述的導電性組合物,其中,進一步包含粘結劑樹脂。
6.根據(jù)權利要求5所述的導電性組合物,其中,所述粘結劑樹脂選自由聚氨基甲酸酯、聚酯、丙烯酸樹脂、聚酰胺、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺硅酮、三聚氰胺樹脂構成的組中的一種以上。
7.一種導電性組合物的制造方法,其特征在于包括聚合工序,在聚陰離子存在下,將形成π共軛導電性高分子的前驅單體分解或溶解于溶劑中,并進行化學氧化聚合;添加工序,添加具有兩個以上羥基的含羥基芳香族化合物。
8.根據(jù)權利要求7所述的導電性組合物的制造方法,其中,進一步具有用超濾法去除一部分游離離子的過濾工序。
9.一種抗靜電涂料,其特征在于含有權利要求1所述的導電性組合物以及溶劑。
10.一種抗靜電膜,其特征在于通過涂布權利要求9所述的抗靜電涂料而形成。
11.一種抗靜電片,其特征在于具有片基材和形成于所述片基材的至少一面上的權利要求10所述的抗靜電膜。
12.一種濾光器,其特征在于具有權利要求10所述的抗靜電膜。
13.一種光信息記錄介質,其特征在于具有權利要求10所述的抗靜電膜。
14.一種電容器,其特征在于具有由閥用金屬多孔體構成的陽極、將所述陽極表面氧化而形成的介電體層、以及形成于所述介電體層上的陰極、且所述陰極具有包含權利要求1所述的導電性組合物的固體電介質層。
15.根據(jù)權利要求14所述的電容器,其中所述陰極進一步含有電解液。
16.一種電容器制造方法,所述電容器包括在電容器中間體上的介電體層的側表面上涂布導電性高分子溶液并進行干燥的工序,其特征在于所述電容器中間體具有由閥用金屬的多孔體構成的陽極和由所述陽極的表面氧化而形成的介電體層,所述導電性高分子溶液含有π共軛導電性高分子、聚陰離子、以及含羥基的芳香族化合物。
全文摘要
一種導電性組合物,包含π共軛導電性高分子、聚陰離子、以及具有兩個以上羥基的含羥基芳香族化合物。抗靜電涂料包含所述導電性組合物和溶劑??轨o電膜是由所述抗靜電涂料涂布形成的。電容器具有閥用金屬的多孔體構成的陽極、由陽極表面經(jīng)過氧化形成的介電體層、以及具有形成于介電體層上的陰極、且陰極含有所述導電性組合物的固體電介質層。
文檔編號C08G61/12GK101035860SQ20058003405
公開日2007年9月12日 申請日期2005年10月7日 優(yōu)先權日2004年10月8日
發(fā)明者吉田一義, 寧太陸, 政廣泰, 阿部利香, 樋口泰 申請人:信越聚合物株式會社
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