JP4470175B2 - Conductive fine particle aqueous dispersion and process for producing the same - Google Patents

Conductive fine particle aqueous dispersion and process for producing the same Download PDF

Info

Publication number
JP4470175B2
JP4470175B2 JP2005094969A JP2005094969A JP4470175B2 JP 4470175 B2 JP4470175 B2 JP 4470175B2 JP 2005094969 A JP2005094969 A JP 2005094969A JP 2005094969 A JP2005094969 A JP 2005094969A JP 4470175 B2 JP4470175 B2 JP 4470175B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductive
fine particle
aqueous dispersion
conductive fine
polyurethane compound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005094969A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006274035A (en
Inventor
勝利 長井
美加子 石塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Achilles Corp
Original Assignee
Achilles Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Achilles Corp filed Critical Achilles Corp
Priority to JP2005094969A priority Critical patent/JP4470175B2/en
Publication of JP2006274035A publication Critical patent/JP2006274035A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4470175B2 publication Critical patent/JP4470175B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、導電性塗料の原料等として使用できる導電性微粒子水系分散体に関する。詳しくは、長期にわたり沈降等が生じずに優れた分散安定性を示し、また導電性塗料とした場合には、低い抵抗値と高い透明性を有し、基材との密着性が良好であり、そして湿度に依存せずに低い抵抗値を保持する導電性薄膜を形成し得る導電性微粒子水系分散体に関する。   The present invention relates to a conductive fine particle aqueous dispersion which can be used as a raw material for conductive paints. Specifically, it exhibits excellent dispersion stability without causing sedimentation over a long period of time, and when used as a conductive paint, it has low resistance and high transparency, and has good adhesion to the substrate. Further, the present invention relates to a conductive fine particle aqueous dispersion capable of forming a conductive thin film that maintains a low resistance value without depending on humidity.

導電性高分子の1種であるポリピロールは、高い導電性能を有しかつ空気中で安定なので、導電性塗料、防錆塗料、半導体材料、コンデンサ用電解質、有機EL素子の正孔輸送材、二次電池用電極材等への活用が期待されている。例えばピロールモノマーを水中に分散させ塩化第二鉄を触媒として重合させることにより、塩化物イオンをドーパントとして取り込んだポリピロールを容易に入手できることが知られている。しかしながら、こうして得られるポリピロールは黒色の粉末状凝集体であり、あらゆる溶媒に不溶であるばかりか、加熱によって融解させることも不可能であり、取り扱いは困難を極め、その利用分野が限定されていた。   Polypyrrole, which is a kind of conductive polymer, has high conductive performance and is stable in the air, so conductive paint, rust preventive paint, semiconductor material, electrolyte for capacitors, hole transport material for organic EL elements, two It is expected to be used for electrode materials for secondary batteries. For example, it is known that polypyrrole incorporating chloride ions as a dopant can be easily obtained by dispersing pyrrole monomer in water and polymerizing with ferric chloride as a catalyst. However, the polypyrrole thus obtained is a black powdery agglomerate, not only insoluble in any solvent, but also impossible to melt by heating, handling is extremely difficult, and its field of use has been limited. .

ポリピロールの成形加工性の改良を目的として、ポリビニルアルコール(PVA)、界面活性剤等を用いてポリピロールを水性溶媒中に微分散させ、見掛け上均一な水系分散体を製造する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。この方法は、ピロールモノマーをPVAおよび所望によるノニオン界面活性剤および/またはアニオン界面活性剤の存在下で重合することからなり、水溶性高分子であるPVAの分散作用、また界面活性剤による界面張力の低下作用により、重合して得られるポリピロールを微粒子化して分散させる。ここで用いるPVAの量は、ピロールモノマーに対して2〜500重量%、好ましくは10〜200重量%であり、50〜200重量%のPVAの添加が例示されている。   For the purpose of improving the molding processability of polypyrrole, a method is known in which polypyrrole is finely dispersed in an aqueous solvent using polyvinyl alcohol (PVA), a surfactant or the like to produce an apparently uniform aqueous dispersion. (For example, refer to Patent Document 1). This method consists of polymerizing pyrrole monomers in the presence of PVA and optionally nonionic surfactants and / or anionic surfactants, dispersing action of PVA which is a water-soluble polymer, and interfacial tension by surfactants. The polypyrrole obtained by polymerization is finely dispersed by the lowering action. The amount of PVA used here is 2 to 500% by weight, preferably 10 to 200% by weight, based on the pyrrole monomer, and the addition of 50 to 200% by weight of PVA is exemplified.

また、高分子分散剤および/またはドーパントを用いて親水性溶媒中に分散させたポリピロール微粒子に親水性バインダー樹脂を添加し、得られた樹脂組成物を基材上に塗布することにより導電性薄膜を形成することも知られている(例えば、特許文献2参照)。
特公平7−78116号公報 特開2001−334598号公報
Further, a conductive thin film is obtained by adding a hydrophilic binder resin to polypyrrole fine particles dispersed in a hydrophilic solvent using a polymer dispersant and / or a dopant, and coating the obtained resin composition on a substrate. It is also known to form (see, for example, Patent Document 2).
Japanese Patent Publication No. 7-78116 JP 2001-334598 A

しかしながら、特許文献1のようにポリビニルアルコール等の分散剤/界面活性剤を用いた導電性微粒子水系分散体では、分散剤/界面活性剤の使用量がピロールモノマーに対して多量であり、またそれら自身は電気の導通を妨げる成分であることから、得られた水系分散体の抵抗値を低くすることが困難であった。従って、従来技術の水系分散体から製造した導電性塗料は、導電性薄膜を形成した場合、薄い膜厚で所望の抵抗値を得ることはできず、十分な抵抗値を達成するには数10μm以上の膜厚が必要であった。しかしながら、このように厚い膜厚の薄膜は、透明性を有さない黒色のものであり外観を著しく損なっていた。さらに、分散剤/界面活性剤を多量に含有しているため、空気中の水分の影響によりイオン導電性が発現し、導電性薄膜の抵抗値が湿度に依存して変化するという問題もあった。   However, in the conductive fine particle aqueous dispersion using a dispersant / surfactant such as polyvinyl alcohol as in Patent Document 1, the amount of the dispersant / surfactant used is large with respect to the pyrrole monomer. Since it is a component that hinders electrical conduction, it is difficult to reduce the resistance value of the obtained aqueous dispersion. Therefore, the conductive paint manufactured from the water-based dispersion of the prior art cannot obtain a desired resistance value with a thin film thickness when a conductive thin film is formed, and several tens of μm to achieve a sufficient resistance value. The above film thickness was necessary. However, such a thin film having a large thickness is a black one having no transparency, and the appearance is remarkably impaired. Furthermore, since the dispersant / surfactant is contained in a large amount, there is a problem that the ionic conductivity is expressed by the influence of moisture in the air, and the resistance value of the conductive thin film changes depending on the humidity. .

さらに特許文献2に開示される方法では、ポリピロール微粒子を高分子分散剤および/またはドーパントにより分散する工程、親水性バインダー樹脂を混合する工程等、塗布ま
でに要する工程が多く、生産性が低いものであった。
Further, in the method disclosed in Patent Document 2, there are many steps required for coating, such as a step of dispersing polypyrrole fine particles with a polymer dispersant and / or a dopant, a step of mixing a hydrophilic binder resin, etc., and the productivity is low. Met.

従って本発明の目的は、長期にわたり安定に分散可能で、導電性薄膜を形成した場合には低い抵抗値と高い透明性を達成し、基材との密着性も優れる導電性微粒子水系分散体を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a conductive fine particle aqueous dispersion which can be stably dispersed over a long period of time, achieves a low resistance value and high transparency when a conductive thin film is formed, and has excellent adhesion to a substrate. It is to provide.

本発明者は、鋭意検討を行った結果、水性溶媒中、両親媒性櫛形ポリウレタン化合物の存在下で、導電性高分子を形成するモノマーを化学酸化重合することにより、上記課題を解決し得る導電性微粒子水系分散体が得られることを見出した。これは、モノマーの化学酸化重合時に該ポリウレタン化合物を共存させると、生成する導電性高分子と該ポリウレタン化合物とが複合体を形成し、そして該複合体は導電性高分子の表面の少なくとも一部が該ポリウレタン化合物により覆われた構造となるためであると予測される。   As a result of intensive studies, the present inventor conducted a conductive oxidative polymerization of a monomer that forms a conductive polymer in an aqueous solvent in the presence of an amphiphilic comb-shaped polyurethane compound. It has been found that an aqueous fine particle dispersion can be obtained. This is because when the polyurethane compound is allowed to coexist during chemical oxidative polymerization of a monomer, the resulting conductive polymer and the polyurethane compound form a complex, and the complex is at least part of the surface of the conductive polymer. Is expected to be a structure covered with the polyurethane compound.

従って本発明は、
導電性高分子と両親媒性櫛形ポリウレタン化合物との複合体である導電性微粒子を水性溶媒中に分散してなり、該導電性微粒子では、該導電性高分子の表面の少なくとも一部を該ポリウレタン化合物が被覆していることを特徴とする、導電性微粒子水系分散体
に関する。
Therefore, the present invention
Conductive fine particles, which are a composite of a conductive polymer and an amphiphilic comb-shaped polyurethane compound, are dispersed in an aqueous solvent. In the conductive fine particles, at least a part of the surface of the conductive polymer is made of the polyurethane. The present invention relates to an aqueous conductive fine particle dispersion characterized by being coated with a compound.

本発明に係る導電性微粒子水系分散体の好ましい態様は、
前記導電性高分子は、ピロール、アニリン、チオフェンおよびそれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも1種のモノマーの重合体であることを特徴とする前記導電性微粒子水系分散体、および
前記ポリウレタン化合物は、次式I

Figure 0004470175
[式中、
1は、炭素原子数1ないし20のアルキル基を表し、
2は、−(CH2CH2O)p−Cn2n+1、−(CH2CH2O)p−フェニル基、または−(CH2CH2O)p−COCH3を表し、
nは、1ないし18の数を表し、
pは、1ないし100の数を表し、
Xは、
Figure 0004470175
を表し、そして
Yは、0.4ないし1.0の数を表す。]で表される構造単位を含んでなることを特徴とする前記導電性微粒子水系分散体
に関する。 A preferred embodiment of the conductive fine particle aqueous dispersion according to the present invention is:
The conductive fine particle aqueous dispersion, wherein the conductive polymer is a polymer of at least one monomer selected from the group consisting of pyrrole, aniline, thiophene and derivatives thereof, and the polyurethane compound Is the following formula I
Figure 0004470175
[Where:
R 1 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms,
R 2 represents — (CH 2 CH 2 O) p —C n H 2n + 1 , — (CH 2 CH 2 O) p -phenyl group, or — (CH 2 CH 2 O) p —COCH 3 ,
n represents a number from 1 to 18,
p represents a number from 1 to 100;
X is
Figure 0004470175
And Y represents a number from 0.4 to 1.0. ] It is related with the said electroconductive fine particle aqueous dispersion characterized by including the structural unit represented by these.

また本発明は、
水性溶媒中、両親媒性櫛形ポリウレタン化合物の存在下で、導電性高分子を形成するモノマーを化学酸化重合することを特徴とする、導電性微粒子水系分散体の製造方法
に関する。
The present invention also provides
The present invention relates to a method for producing a conductive fine particle aqueous dispersion, wherein a monomer that forms a conductive polymer is chemically oxidatively polymerized in an aqueous solvent in the presence of an amphiphilic comb-shaped polyurethane compound.

本発明に係る導電性微粒子水系分散体の製造方法の好ましい態様は、
前記モノマーは、ピロール、アニリン、チオフェンおよびそれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする前記導電性微粒子水系分散体の製造方法、および
前記ポリウレタン化合物は、次式I

Figure 0004470175
[式中、
1は、炭素原子数1ないし20のアルキル基を表し、
2は、−(CH2CH2O)p−Cn2n+1、−(CH2CH2O)p−フェニル基、または−(CH2CH2O)p−COCH3を表し、
nは、1ないし18の数を表し、
pは、1ないし100の数を表し、
Xは、
Figure 0004470175
を表し、そして
Yは、0.4ないし1.0の数を表す。]で表される構造単位を含んでなることを特徴とする前記導電性微粒子水系分散体の製造方法
に関する。 A preferred embodiment of the method for producing a conductive fine particle aqueous dispersion according to the present invention is:
The monomer is at least one selected from the group consisting of pyrrole, aniline, thiophene and derivatives thereof, and the polyurethane compound has the following formula I:
Figure 0004470175
[Where:
R 1 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms,
R 2 represents — (CH 2 CH 2 O) p —C n H 2n + 1 , — (CH 2 CH 2 O) p -phenyl group, or — (CH 2 CH 2 O) p —COCH 3 ,
n represents a number from 1 to 18,
p represents a number from 1 to 100;
X is
Figure 0004470175
And Y represents a number from 0.4 to 1.0. ] It is related with the manufacturing method of the said electroconductive fine particle aqueous dispersion characterized by including the structural unit represented by these.

本発明の導電性微粒子水系分散体では、導電性微粒子が導電性高分子と両親媒性櫛形ポリウレタン化合物との複合体であり、かつ該導電性高分子の表面の少なくとも一部を該ポリウレタン化合物が覆っているため、該導電性微粒子は水系溶媒中に安定して分散可能となる。従って、長期間の貯蔵によっても導電性微粒子の沈降は生じず、櫛形であるため長期にわたり分散安定性に優れる。   In the conductive fine particle aqueous dispersion of the present invention, the conductive fine particle is a composite of a conductive polymer and an amphiphilic comb-shaped polyurethane compound, and at least a part of the surface of the conductive polymer is covered with the polyurethane compound. Since it is covered, the conductive fine particles can be stably dispersed in the aqueous solvent. Therefore, even when stored for a long period of time, the conductive fine particles do not settle, and since they are comb-shaped, they have excellent dispersion stability over a long period.

また本発明の導電性微粒子水系分散体を原料としてなる導電性塗料は、ポリビニルアルコール等の電気の導通を妨げる分散剤/界面活性剤成分を多量に含有しないため、導電性薄膜とした場合に低い抵抗値を達成でき、また必要な抵抗値が薄い膜厚で得られるため、導電性薄膜の透明性も高くなる。また界面活性剤等の空気中の水分に影響を受ける成分も含有しないため、形成した導電性薄膜は湿度依存性を示さない。さらには上述した導電性微粒子の構造により、基材に塗布した際に、形成される導電性薄膜と基材との密着性も向上する。   In addition, since the conductive paint using the conductive fine particle aqueous dispersion of the present invention as a raw material does not contain a large amount of a dispersant / surfactant component that hinders electrical conduction such as polyvinyl alcohol, it is low when a conductive thin film is formed. Since the resistance value can be achieved and the necessary resistance value can be obtained with a thin film thickness, the transparency of the conductive thin film is also increased. In addition, since it does not contain components such as surfactants that are affected by moisture in the air, the formed conductive thin film does not exhibit humidity dependency. Furthermore, the adhesion between the conductive thin film to be formed and the substrate is improved when applied to the substrate due to the structure of the conductive fine particles described above.

本発明で用いる導電性高分子を形成するモノマーは、ピロール、アニリン、チオフェンおよびそれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも1種であり得る。例えば、ピロール誘導体としては、N−メチルピロール、N−エチルピロール、N−フェニルピロール、N−ナフチルピロール、N−メチル−3−メチルピロール、N−メチル−3−エチルピロール、N−フェニル−3−メチルピロール、N−フェニル−3−エチルピロール、3−メチルピロール、3−エチルピロール、3−n−ブチルピロール、3−メトキシピロール、3−エトキシピロール、3−n−プロポキシピロール、3−n−ブトキシピロール、3−フェニルピロール、3−トルイルピロール、3−ナフチルピロール、3−フェノキシピロール、3−メチルフェノキシピロール、3−アミノピロール、3−ジメチルアミノピロール、3−ジエチルアミノピロール、3−ジフェニルアミノピロール、3−メチルフェニルアミノピロール、3−フェニルナフチルアミノピロール等が挙げられる。また、アニリン誘導体としては、o−メチルアニリン、m−メチルアニリン、o−エチルアニリン、m−エチルアニリン、o−エトキシアニリン、m−ブチルアニンリン、m−ヘキシルアニリン、m−オクチルアニリン、2,3−ジメチルアニリン、2,5−ジメチルアニリン、2,5−ジメトキシアニリン、o−シアノアニリン、2,5−ジクロロアニリン、2−ブロモアニリン、5−クロロ−2−メトキシアニリン、3−フェノキシアニリン等が挙げられる。さらに、チオフェン誘導体としては、3−メチルチオフェン、3,4−ジメチルチ
オフェン、3−ヘキシルチオフェン、3−ステアリルチオフェン、3−ブロモチオフェン、3−メトキシジエトキシメチルチオフェン、3−フェニルチオフェン、3−ベンジルチオフェン、3−メチル−4−フェニルチオフェン等が挙げられる。特に好ましいのは、ピロールである。
The monomer that forms the conductive polymer used in the present invention may be at least one selected from the group consisting of pyrrole, aniline, thiophene, and derivatives thereof. For example, as pyrrole derivatives, N-methylpyrrole, N-ethylpyrrole, N-phenylpyrrole, N-naphthylpyrrole, N-methyl-3-methylpyrrole, N-methyl-3-ethylpyrrole, N-phenyl-3 -Methylpyrrole, N-phenyl-3-ethylpyrrole, 3-methylpyrrole, 3-ethylpyrrole, 3-n-butylpyrrole, 3-methoxypyrrole, 3-ethoxypyrrole, 3-n-propoxypyrrole, 3-n -Butoxypyrrole, 3-phenylpyrrole, 3-toluylpyrrole, 3-naphthylpyrrole, 3-phenoxypyrrole, 3-methylphenoxypyrrole, 3-aminopyrrole, 3-dimethylaminopyrrole, 3-diethylaminopyrrole, 3-diphenylamino Pyrrole, 3-methylphenylamino pillow , 3-phenyl naphthyl amino pyrrole, and the like. Examples of aniline derivatives include o-methylaniline, m-methylaniline, o-ethylaniline, m-ethylaniline, o-ethoxyaniline, m-butylaniline, m-hexylaniline, m-octylaniline, 2, 3-dimethylaniline, 2,5-dimethylaniline, 2,5-dimethoxyaniline, o-cyanoaniline, 2,5-dichloroaniline, 2-bromoaniline, 5-chloro-2-methoxyaniline, 3-phenoxyaniline, etc. Is mentioned. Furthermore, as thiophene derivatives, 3-methylthiophene, 3,4-dimethylthiophene, 3-hexylthiophene, 3-stearylthiophene, 3-bromothiophene, 3-methoxydiethoxymethylthiophene, 3-phenylthiophene, 3-benzyl Examples include thiophene and 3-methyl-4-phenylthiophene. Particularly preferred is pyrrole.

本発明の導電性微粒子は、前記モノマーを化学酸化重合して得られる導電性高分子と両親媒性櫛形ポリウレタン化合物との複合体であり、ポリピロール等の導電性高分子について、少なくともその表面の一部が該ポリウレタン化合物により被覆されてなる。これは、ポリウレタン化合物の主鎖とポリピロール粒子間の疎水性相互作用によると予測される。ポリウレタン化合物は多数の吸着点を含むので、両者の結合は比較的強く複合体は容易に脱着しない。また導電性高分子の表面がどの程度ポリウレタン化合物により覆われるかは、共存させるポリウレタン化合物の量、ポリウレタン化合物の分子量等により変化し得る。   The conductive fine particle of the present invention is a composite of a conductive polymer obtained by chemical oxidative polymerization of the monomer and an amphiphilic comb-shaped polyurethane compound, and at least one surface of the conductive polymer such as polypyrrole. Part is coated with the polyurethane compound. This is expected due to the hydrophobic interaction between the main chain of the polyurethane compound and the polypyrrole particles. Since the polyurethane compound contains a large number of adsorption points, the bond between them is relatively strong and the complex does not easily desorb. The extent to which the surface of the conductive polymer is covered with the polyurethane compound can vary depending on the amount of the polyurethane compound to be present and the molecular weight of the polyurethane compound.

前記ポリウレタン化合物としては種々のものを用いることができるが、好ましいポリウレタン化合物は櫛形ポリウレタン化合物であり、特に次式I

Figure 0004470175
[式中、
1は、炭素原子数1ないし20のアルキル基を表し、
2は、−(CH2CH2O)p−Cn2n+1、−(CH2CH2O)p−フェニル基、または−(CH2CH2O)p−COCH3を表し、
nは、1ないし18の数を表し、
pは、1ないし100の数を表し、
Xは、
Figure 0004470175
を表し、そして
Yは、0.4ないし1.0の数を表す。]で表される構造単位を含むポリウレタン化合物が好ましい。 A variety of polyurethane compounds can be used as the polyurethane compound, but a preferred polyurethane compound is a comb-shaped polyurethane compound.
Figure 0004470175
[Where:
R 1 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms,
R 2 represents — (CH 2 CH 2 O) p —C n H 2n + 1 , — (CH 2 CH 2 O) p -phenyl group, or — (CH 2 CH 2 O) p —COCH 3 ,
n represents a number from 1 to 18,
p represents a number from 1 to 100;
X is
Figure 0004470175
And Y represents a number from 0.4 to 1.0. The polyurethane compound containing the structural unit represented by this is preferable.

前記式Iで表される櫛形ポリウレタン化合物は、例えば、対応するアクリレート誘導体とジエタノールアミンとからマイケル付加(Michael Addition)によりジオールを生成し
、ジブチル錫ジラウレート等の触媒を用いて該ジオールと例えばイソホロンジイソシアナート等を還流することにより製造できる。
For example, the comb-shaped polyurethane compound represented by the formula I generates a diol from a corresponding acrylate derivative and diethanolamine by Michael Addition, and uses the diol and, for example, isophorone diisocyanate using a catalyst such as dibutyltin dilaurate. It can be produced by refluxing natto and the like.

本発明の導電性微粒子は、水性溶媒中、両親媒性櫛形ポリウレタン化合物の存在下で、導電性高分子を形成するモノマーを化学酸化重合することにより製造できる。該化学酸化重合において、水性溶媒中に存在する導電性高分子を形成するモノマーの濃度は0.01〜10重量%が好ましく、さらに好ましくは0.1〜2重量%である。また該化学酸化重合時に共存させるポリウレタン化合物の量は、モノマー100重量部に対して、例えば1〜500重量部、好ましくは5〜200重量部である。この範囲を超えてポリウレタン化合物が増加すると、導電性薄膜とした場合の抵抗値が増大し、他方、この範囲未満であると、分散安定性、結合性等の面で所望の効果が得られない。   The conductive fine particles of the present invention can be produced by chemical oxidative polymerization of a monomer that forms a conductive polymer in an aqueous solvent in the presence of an amphiphilic comb-shaped polyurethane compound. In the chemical oxidative polymerization, the concentration of the monomer that forms the conductive polymer present in the aqueous solvent is preferably 0.01 to 10% by weight, more preferably 0.1 to 2% by weight. The amount of the polyurethane compound to be coexisted during the chemical oxidative polymerization is, for example, 1 to 500 parts by weight, preferably 5 to 200 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the monomer. When the polyurethane compound is increased beyond this range, the resistance value in the case of a conductive thin film is increased. On the other hand, when the polyurethane compound is less than this range, desired effects cannot be obtained in terms of dispersion stability, bonding properties, and the like. .

前記化学酸化重合で用いる酸化剤としては、ピロール、アニリン、チオフェンおよびそれらの誘導体を化学酸化重合し得るものであれば特に制限はない。例えば、硫酸、硝酸およびクロロスルホン酸のような無機酸、アルキルベンゼンスルホン酸およびアルキルナフタレンスルホン酸のような有機酸、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムおよび過酸化水素のような過酸化物、塩化第二鉄、塩化アルミニウム等の金属ハロゲン化物、ヨウ素酸、過塩素酸カリウム等のハロゲン酸およびその塩、過マンガン酸カリウム等の遷移金属化合物等が使用できる。これらは単独または混合して用いてよい。特に好ましいのは、過硫酸アンモニウムである。また該酸化剤の添加量は、重合するモノマー1モルに対して0.01〜7モル、好ましくは0.1〜4モルである。   The oxidizing agent used in the chemical oxidative polymerization is not particularly limited as long as it can chemically oxidize pyrrole, aniline, thiophene and their derivatives. For example, inorganic acids such as sulfuric acid, nitric acid and chlorosulfonic acid, organic acids such as alkylbenzenesulfonic acid and alkylnaphthalenesulfonic acid, peroxides such as potassium persulfate, ammonium persulfate and hydrogen peroxide, ferric chloride Metal halides such as aluminum chloride, halogen acids such as iodic acid and potassium perchlorate and salts thereof, transition metal compounds such as potassium permanganate, and the like can be used. These may be used alone or in combination. Particularly preferred is ammonium persulfate. Moreover, the addition amount of this oxidizing agent is 0.01-7 mol with respect to 1 mol of monomers to superpose | polymerize, Preferably it is 0.1-4 mol.

前記水性溶媒としては、重合反応に対して不活性な溶媒であれば特に制限はない。特に好ましいのは水である。また、この分散安定性を損なわない程度であれば、メチルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール類や、その他の有機溶剤を混合して使用することができる。   The aqueous solvent is not particularly limited as long as it is an inert solvent for the polymerization reaction. Particularly preferred is water. Moreover, as long as this dispersion stability is not impaired, alcohols such as methyl alcohol and isopropyl alcohol and other organic solvents can be mixed and used.

また重合に際して、反応系中にドーピング剤(ドーパント)を共存させることにより、ドーパントを重合体中に導入することもできる。用いられるドーパントとしては、一般に使用されるアクセプター性のドーパントであれば特に制限はなく、例えば、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン、5フッ化リン等のルイス酸、塩化水素、硫酸等のプロトン酸、塩化第二鉄等の遷移金属塩化物、過塩素酸銀、フッ化ホウ素酸銀等の遷移金属化合物が挙げられる。また重合に用いる酸化剤の一部が重合体中に取り込まれドーパントの役割を果たすこともある。このようなドーパントの導入は本発明において必須ではないが、ドーパントを導入することによって、さらなる導電性能の向上が可能である。   Moreover, a dopant can also be introduce | transduced in a polymer by making a doping agent (dopant) coexist in a reaction system in the case of superposition | polymerization. The dopant to be used is not particularly limited as long as it is a commonly used acceptor-type dopant, for example, halogen such as chlorine, bromine and iodine, Lewis acid such as phosphorus pentafluoride, proton acid such as hydrogen chloride and sulfuric acid. Transition metal chlorides such as ferric chloride, and transition metal compounds such as silver perchlorate and silver fluoborate. In addition, a part of the oxidizing agent used for the polymerization may be taken into the polymer and serve as a dopant. The introduction of such a dopant is not essential in the present invention, but the introduction of a dopant can further improve the conductive performance.

本発明の導電性微粒子水系分散体では、導電性高分子の表面を両親媒性櫛形ポリウレタン化合物が覆っているため、導電性微粒子は長期間安定して分散状態を保持することが可能であり、経時により粒子径が変化することはない。また、ポリウレタン化合物は導電性高分子と複合化するので、少量のポリウレタン化合物で十分な分散安定性を奏することができる。さらに導電性微粒子水系分散体を基材上に塗布した際には、ポリウレタン化合物がバインダーとして作用し密着性が改良される。   In the conductive fine particle aqueous dispersion of the present invention, since the surface of the conductive polymer is covered with the amphiphilic comb polyurethane compound, the conductive fine particles can stably maintain a dispersed state for a long period of time. The particle size does not change with time. In addition, since the polyurethane compound is compounded with the conductive polymer, sufficient dispersion stability can be achieved with a small amount of the polyurethane compound. Furthermore, when the conductive fine particle aqueous dispersion is applied on the base material, the polyurethane compound acts as a binder to improve the adhesion.

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお以下の実施例においてポリウレタン化合物Aは、次式

Figure 0004470175
[式中、R1は−C1837を表し、R2は−(CH2CH2O)23CH3を表し、Xは
Figure 0004470175
を表し、そしてYは0.49の数を表す。]で表される化合物であり、またポリウレタン化合物Bは、上記式中、R1は−C49を表し、R2は−(CH2CH2O)9CH3を表し、Xは−(CH26−を表し、そしてYは0.50の数を表す化合物である。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. In the following examples, polyurethane compound A has the following formula:
Figure 0004470175
[Wherein R 1 represents —C 18 H 37 , R 2 represents — (CH 2 CH 2 O) 23 CH 3 , and X represents
Figure 0004470175
And Y represents a number of 0.49. In addition, in the above formula, R 1 represents —C 4 H 9 , R 2 represents — (CH 2 CH 2 O) 9 CH 3 , and X represents — (CH 2 ) 6 — represents a compound in which Y represents a number of 0.50.

イオン交換水40gにピロール65mgと式Iで表されるポリウレタン化合物A32.5mgを添加して15分攪拌し、過硫酸アンモニウム水溶液(0.12M)10mLを添加して化学酸化重合を行った。黒色の導電性微粒子水分散体を得た。   65 mg of pyrrole and 32.5 mg of polyurethane compound A represented by the formula I were added to 40 g of ion-exchanged water and stirred for 15 minutes, and 10 mL of an aqueous ammonium persulfate solution (0.12M) was added to perform chemical oxidative polymerization. A black conductive fine particle aqueous dispersion was obtained.

ポリウレタン化合物Aの添加量を6.5mgとした以外は実施例1と同様にして、導電性微粒子水分散体を得た。   A conductive fine particle aqueous dispersion was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of polyurethane compound A added was 6.5 mg.

ポリウレタン化合物Aの添加量を0.13mgとした以外は実施例1と同様にして、導電性微粒子水分散体を得た。   A conductive fine particle aqueous dispersion was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of polyurethane compound A added was 0.13 mg.

ポリウレタン化合物Aに代えてポリウレタン化合物Bを添加した以外は実施例1と同様にして、導電性微粒子水分散体を得た。   A conductive fine particle aqueous dispersion was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polyurethane compound B was added instead of the polyurethane compound A.

導電性高分子を形成する材料としてピロールに代えてアニリンを添加した以外は実施例1と同様にして、導電性微粒子水分散体を得た。   A conductive fine particle aqueous dispersion was obtained in the same manner as in Example 1 except that aniline was added instead of pyrrole as a material for forming the conductive polymer.

比較例1
ポリウレタン化合物Aを添加しなかった以外は実施例1と同様にして、化学酸化重合を行った。重合により生成した導電性高分子は凝集体となって水中に分散できず、水分散体は得られなかった。
Comparative Example 1
Chemical oxidative polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except that the polyurethane compound A was not added. The conductive polymer produced by polymerization became an aggregate and could not be dispersed in water, and an aqueous dispersion could not be obtained.

比較例2
ポリウレタン化合物Aに代えてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム65mgを添加した以外は実施例1と同様にして、導電性微粒子水分散体を得た。
Comparative Example 2
A conductive fine particle aqueous dispersion was obtained in the same manner as in Example 1 except that 65 mg of sodium dodecylbenzenesulfonate was added in place of the polyurethane compound A.

比較例3
ポリウレタン化合物Aに代えてポリビニルアルコール水溶液(完全ケン化型、重合度1700、濃度5%)0.65g(固形分32.5mg)を添加した以外は実施例1と同様にして、化学酸化重合を行った。重合により生成した導電性高分子は凝集体となって水中に分散できず、水分散体は得られなかった。
Comparative Example 3
Chemical oxidative polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except that 0.65 g (solid content 32.5 mg) of an aqueous polyvinyl alcohol solution (completely saponified type, polymerization degree 1700, concentration 5%) was added instead of the polyurethane compound A. went. The conductive polymer produced by polymerization became an aggregate and could not be dispersed in water, and an aqueous dispersion could not be obtained.

実施例1〜5および比較例2で得た導電性微粒子水分散体、並びにそれらから形成した導電性薄膜を以下の試験1〜6に従って評価した。
<試験1:平均粒子径>
ナノトラック粒子径分布測定装置UPA−EX150(日機装株式会社製)を使用し、モノディスパースモードにて平均粒子径(nm)を測定した。
<試験2:分散安定性>
予め吸光度を測定した試料を、遠心式自動粒度分布測定装置CAPA−500(株式会社堀場製作所製)を使用して5000rpmで10分間遠心した。遠心後に試料の吸光度を再度測定し、相対吸光度より試料の分散安定性を決定した。試料の分散安定性が高ければ高い程、遠心により沈降する導電性微粒子が少量であると考えられる。従って、相対吸光度の値が1に近い、即ち遠心の前後で吸光度変化が少なければ少ない程、試料の分散安定性は高い。
<試験3:表面抵抗値>
バーコーター#8を使用して試料を基材上に均一に塗布し、乾燥させて導電性薄膜を形成した。この導電性薄膜について、湿度50%に調節した雰囲気下、ハイレスタ抵抗計およびローレスタ抵抗計(それぞれ三菱化学株式会社製)を使用して表面抵抗値(Ω)を測定した。
<試験4:透明性>
試験3と同様にして形成した導電性薄膜について、導電性薄膜を形成していない基材をリファレンスとし、分光光度計(日本分光株式会社製)を使用して550nmでの光線透過率(%)を測定した。光線透過率が高ければ高い程、導電性薄膜の透明性も高い。
<試験5:密着性>
試験3と同様にして形成した導電性薄膜について、JIS・K5600−5−6に従い密着性を測定した。得られた測定結果を0〜5の等級に分類した。等級0が最も密着性が良好であり、等級5が最も密着性に乏しいことを示す。
<試験6:湿度依存性>
試験3と同様にして形成した導電性薄膜について、湿度10%、50%および100%に調節した雰囲気下で試験3と同様に表面抵抗値を測定し、表面抵抗値が湿度依存性を示すか否かを決定した。
The conductive fine particle aqueous dispersions obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Example 2 and the conductive thin films formed therefrom were evaluated according to the following tests 1 to 6.
<Test 1: Average particle size>
An average particle size (nm) was measured in a monodisperse mode using a nanotrack particle size distribution measuring device UPA-EX150 (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).
<Test 2: Dispersion stability>
The sample whose absorbance was measured in advance was centrifuged at 5000 rpm for 10 minutes using a centrifugal automatic particle size distribution analyzer CAPA-500 (manufactured by Horiba, Ltd.). The absorbance of the sample was measured again after centrifugation, and the dispersion stability of the sample was determined from the relative absorbance. It is considered that the higher the dispersion stability of the sample, the smaller the amount of conductive fine particles that settle by centrifugation. Therefore, the smaller the relative absorbance value is, that is, the smaller the absorbance change before and after centrifugation, the higher the dispersion stability of the sample.
<Test 3: Surface resistance value>
The sample was uniformly applied onto the substrate using a bar coater # 8 and dried to form a conductive thin film. About this electroconductive thin film, the surface resistance value ((omega | ohm)) was measured using the Hiresta resistance meter and the Loresta resistance meter (each made by Mitsubishi Chemical Corporation) in the atmosphere adjusted to 50% of humidity.
<Test 4: Transparency>
For the conductive thin film formed in the same manner as in Test 3, the light transmittance at 550 nm (%) using a spectrophotometer (manufactured by JASCO Corporation) with a base material on which the conductive thin film is not formed as a reference. Was measured. The higher the light transmittance, the higher the transparency of the conductive thin film.
<Test 5: Adhesion>
The adhesiveness of the conductive thin film formed in the same manner as in Test 3 was measured according to JIS K5600-5-6. The obtained measurement results were classified into 0-5 grades. Grade 0 indicates the best adhesion and Grade 5 indicates the poorest adhesion.
<Test 6: Humidity dependency>
Whether the surface resistance of the conductive thin film formed in the same manner as in test 3 is measured in the same manner as in test 3 in an atmosphere adjusted to a humidity of 10%, 50%, and 100%. Decided whether or not.

試験1〜6の結果を以下の表1に示す。

Figure 0004470175
The results of Tests 1-6 are shown in Table 1 below.
Figure 0004470175

以上の結果から明らかなように、本発明の導電性微粒子水系分散体は、従来のものと比較して平均粒子径が小さく分散安定性が高い。また導電性薄膜を形成した場合には、薄い膜厚で低い表面抵抗値を示し、透明性が高く、基材との密着性に優れ、かつその表面抵抗値に温度依存性は認められない。
それに対して従来技術では、そもそも導電性微粒子を分散させて水系分散体を得ることが困難であり、また水系分散体が得られたとしても、その分散安定性並びに導電性薄膜を形成した場合の表面抵抗値、透明性および密着性は十分でなく、またその表面抵抗値は湿度依存性を示す。
As is clear from the above results, the conductive fine particle aqueous dispersion of the present invention has a smaller average particle size and higher dispersion stability than the conventional one. When a conductive thin film is formed, the surface resistance value is low with a thin film thickness, the transparency is high, the adhesiveness with the base material is excellent, and the temperature dependency of the surface resistance value is not recognized.
On the other hand, in the prior art, it is difficult to obtain an aqueous dispersion by dispersing conductive fine particles in the first place, and even if an aqueous dispersion is obtained, the dispersion stability and the conductive thin film are formed. The surface resistance value, transparency and adhesion are not sufficient, and the surface resistance value shows humidity dependency.

Claims (6)

導電性高分子と両親媒性櫛形ポリウレタン化合物との複合体である導電性微粒子を水性溶媒中に分散してなり、該導電性微粒子では、該導電性高分子の表面の少なくとも一部を該ポリウレタン化合物が被覆していることを特徴とする、導電性微粒子水系分散体。 Conductive fine particles, which are a composite of a conductive polymer and an amphiphilic comb-shaped polyurethane compound, are dispersed in an aqueous solvent. In the conductive fine particles, at least a part of the surface of the conductive polymer is made of the polyurethane. A conductive fine particle aqueous dispersion, wherein the compound is coated. 前記導電性高分子は、ピロール、アニリン、チオフェンおよびそれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも1種のモノマーの重合体であることを特徴とする、請求項1記載の導電性微粒子水系分散体。 The conductive fine particle aqueous dispersion according to claim 1, wherein the conductive polymer is a polymer of at least one monomer selected from the group consisting of pyrrole, aniline, thiophene and derivatives thereof. . 前記ポリウレタン化合物は、次式I
Figure 0004470175
[式中、
1は、炭素原子数1ないし20のアルキル基を表し、
2は、−(CH2CH2O)p−Cn2n+1、−(CH2CH2O)p−フェニル基、または−(CH2CH2O)p−COCH3を表し、
nは、1ないし18の数を表し、
pは、1ないし100の数を表し、
Xは、
Figure 0004470175
を表し、そして
Yは、0.4ないし1.0の数を表す。]で表される構造単位を含んでなることを特徴とする、請求項1記載の導電性微粒子水系分散体。
The polyurethane compound has the formula I
Figure 0004470175
[Where:
R 1 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms,
R 2 represents — (CH 2 CH 2 O) p —C n H 2n + 1 , — (CH 2 CH 2 O) p -phenyl group, or — (CH 2 CH 2 O) p —COCH 3 ,
n represents a number from 1 to 18,
p represents a number from 1 to 100;
X is
Figure 0004470175
And Y represents a number from 0.4 to 1.0. The conductive fine particle aqueous dispersion according to claim 1, comprising a structural unit represented by the formula:
水性溶媒中、両親媒性櫛形ポリウレタン化合物の存在下で、導電性高分子を形成するモノマーを化学酸化重合することを特徴とする、導電性微粒子水系分散体の製造方法。 A method for producing a conductive fine particle aqueous dispersion, wherein a monomer that forms a conductive polymer is chemically oxidatively polymerized in an aqueous solvent in the presence of an amphiphilic comb-shaped polyurethane compound. 前記モノマーは、ピロール、アニリン、チオフェンおよびそれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする、請求項4記載の導電性微粒子水系分散体の製造方法。 The method for producing a conductive fine particle aqueous dispersion according to claim 4, wherein the monomer is at least one selected from the group consisting of pyrrole, aniline, thiophene, and derivatives thereof. 前記ポリウレタン化合物は、次式I
Figure 0004470175
[式中、
1は、炭素原子数1ないし20のアルキル基を表し、
2は、−(CH2CH2O)p−Cn2n+1、−(CH2CH2O)p−フェニル基、または−(CH2CH2O)p−COCH3を表し、
nは、1ないし18の数を表し、
pは、1ないし100の数を表し、
Xは、
Figure 0004470175
を表し、そして
Yは、0.4ないし1.0の数を表す。]で表される構造単位を含んでなることを特徴とする、請求項4記載の導電性微粒子水系分散体の製造方法。
The polyurethane compound has the formula I
Figure 0004470175
[Where:
R 1 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms,
R 2 represents — (CH 2 CH 2 O) p —C n H 2n + 1 , — (CH 2 CH 2 O) p -phenyl group, or — (CH 2 CH 2 O) p —COCH 3 ,
n represents a number from 1 to 18,
p represents a number from 1 to 100;
X is
Figure 0004470175
And Y represents a number from 0.4 to 1.0. The manufacturing method of the electroconductive fine particle aqueous dispersion of Claim 4 characterized by including the structural unit represented by these.
JP2005094969A 2005-03-29 2005-03-29 Conductive fine particle aqueous dispersion and process for producing the same Expired - Fee Related JP4470175B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005094969A JP4470175B2 (en) 2005-03-29 2005-03-29 Conductive fine particle aqueous dispersion and process for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005094969A JP4470175B2 (en) 2005-03-29 2005-03-29 Conductive fine particle aqueous dispersion and process for producing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006274035A JP2006274035A (en) 2006-10-12
JP4470175B2 true JP4470175B2 (en) 2010-06-02

Family

ID=37209088

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005094969A Expired - Fee Related JP4470175B2 (en) 2005-03-29 2005-03-29 Conductive fine particle aqueous dispersion and process for producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4470175B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100270055A1 (en) * 2009-04-27 2010-10-28 Air Products And Chemicals, Inc. Electrically Conductive Films Formed From Dispersions Comprising Conductive Polymers and Polyurethanes
GB201317966D0 (en) * 2013-10-10 2013-11-27 Univ Manchester Nanoparticles

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006274035A (en) 2006-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jagur‐Grodzinski Electronically conductive polymers
Palaniappan et al. Polyaniline materials by emulsion polymerization pathway
JP4888643B2 (en) Conductive polymer fine particle dispersion and conductive paint using the same
US5595689A (en) Highly conductive polymer blends with intrinsically conductive polymers
Yin et al. Hydrophobic and flexible conductive films consisting of PEDOT: PSS-PBA/fluorine-modified silica and their performance in weather stability
EP2014665A2 (en) Selenium containing electrically conductive polymers and method of making them
CA2433015A1 (en) Aqueous conductive dispersions of polyaniline having enhanced viscosity
JP5310985B2 (en) Paint and antistatic release film for forming antistatic release layer
WO2007084569A2 (en) Electrostatic coatings and articles comprising polythiophenes
WO2004113441A1 (en) Conductive composition, conductive coating material, conductive resin, capacitor, photo-electric converting element, and process for producing the same
EP4027353A1 (en) Conductive material and substrate
US6972098B1 (en) Corrosion prevention of cold rolled steel using water dispersible lignosulfonic acid doped polyaniline
JP4470175B2 (en) Conductive fine particle aqueous dispersion and process for producing the same
JP4385254B2 (en) Conductive fine particles and method for producing the same
US20130092878A1 (en) Thermoplastic based electronic conductive inks and method of making the same
JP4501030B2 (en) Conductive fine particles and method for producing the same
JP3155723B2 (en) Antistatic agent using water-soluble conductive polymer
US20040232390A1 (en) Highly conductive carbon/inherently conductive polymer composites
JP2005154632A (en) Conductive composite fine particle dispersion
JP5105409B2 (en) Antistatic sheet for molding
JP4501031B2 (en) Conductive fine particles and method for producing the same
JP2007204689A (en) Water-based electroconductive resin emulsion
KR20040073183A (en) Water-soluble conductive polymer composite, preparing method thereof, and antistatic coating composition containing the same
KR20220164714A (en) Conductive polymer composition, substrate, and method for manufacturing the substrate
KR100442409B1 (en) Polymer hard coating composition having transparency and conductivity combined with excellent surface hardness

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080314

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100202

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100210

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100218

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130312

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140312

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees