JP2019500230A

JP2019500230A - 複合導電性材料を製造する方法及びこのようにして得られた複合材料

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Publication number: JP2019500230A
Application number: JP2018518978A
Authority: JP
Inventors: マルク・オードナエール; ドゥニ・ユズ
Original assignee: Arkema France SA
Current assignee: Arkema France SA
Priority date: 2015-10-13
Filing date: 2016-10-13
Publication date: 2019-01-10
Anticipated expiration: 2036-10-13
Also published as: CA3001073A1; BR112018007016B1; CN108137837B; EP3362505A1; US20180304578A1; CN108137837A; FR3042305A1; FR3042305B1; US11059263B2; JP6843852B2; WO2017064423A1; EP3362505B1; BR112018007016A2

Abstract

本発明は、導電性複合材料を製造する方法、並びに前記方法によって得ることができる複合材料に関する。導電性材料は、複合ポリマーマトリクスから得られ、この複合ポリマーマトリクスは、少なくとも1種の金属からなる導電性材料の層で被覆された、1〜4000μmの間の直径d50を有するポリマーマトリクス粒子からなる複合導電性粒子の凝集によって形成される。導電層の厚さとポリマーマトリクス粒子の直径d50の比は、0.0025:100〜1.5:100の間であり、前記厚さは、300nm未満である。

Description

本発明は、導電性複合材料を製造する方法、またこの方法によって得ることができる複合材料に関する。

ポリマー材料は、その軽量性のために多くの用途でいくつかの利点を有する。更に、ポリマー材料に様々な充填剤及び特に炭素繊維等の強化用繊維を組み込むことによって、ポリマー材料の機械的特性を調整することができる。したがって、有利なことに、得られた複合体は、多くの用途で金属と置き換わる。したがって、昨今、複合材料は、アルミニウム合金に取って代わり、Airbus A380の構造の25質量%超に相当すると推定される。

しかし、炭素繊維をベースとするこれらの複合体の導電性は、金属の導電性よりはるかに低い。特に、これらの繊維は、材料内に、それらの配向に基づく導電経路を生じるという欠点を有する。この欠点は航空分野で通常使用される層構造という状況で特に明白であるが、この層構造は、繊維のプライの面に直角な方向に電流を放散するのに十分な能力を有さず、この方向の導電性は通常、非導電性ポリマーの導電性に近くなる。したがって、これらの構造は、稲妻に耐えるには十分ではない。実際、稲妻に打たれた飛行機は、前述の複合構造物の層間剥離及び内蔵電子機器の深刻な被害をもたらしかねない過度に大きな電位差を生じることなく、放電できなければならず、したがって、10⁵A程度の電流を伝導できなければならない。したがって、プライの積重方向において銅又はアルミニウムの導電性に近づくように、これらの構造の導電性を向上させることが必要である。

前述の欠点を克服するために、炭素繊維を含浸させようと、ポリマーマトリクスに導電性粒子を分散させることが示唆された(EP2371529及びEP2687557)。これらの導電性粒子は、得られた複合材料の両側に電気的ブリッジを作製することを意図している。これらは、カーボンブラック等の炭素ベース材料、又は導電性金属で被覆されたガラス若しくはPMMAの粒子から形成され得る。カーボンブラック等のナノ充填剤の使用に付随する取扱い上の問題に加えて、これらの導電性粒子は、溶融ポリマーとの密度差のためにポリマーマトリクス内に均一に分散させることが通常難しい。したがって、これらの粒子のポリマーマトリクス内への包含がポリマーマトリクスの配合を複雑にし得ることが理解されよう。更に、パーコレーション閾値(これを超えると複合材料が導電性になる)の達成に必要とされる充填剤の量は、材料のいくつかの機械的特性に悪影響を及ぼす可能性がある。

コアシェルタイプの複合導電性粒子を組み込む他のポリマーマトリクスが、US-5,965,064及びUS2012/279781の文書に記載されている。Brodoceanuら、Nanotechnology、24巻、8号(2013年2月5日)による発表は更に、導電性金属アレイの配合におけるコアシェルタイプの導電性複合粒子の使用を述べている。

ポリマーをベースとする導電性複合材料の開発はまた、航空学以外の産業部門、特に、静電荷から電子装置を保護する目的の筐体の製造において利点を有する。

ポリマーマトリクスを導電性にすることを目標とする解決策の探索では、ポリマーマトリクスにカーボンナノチューブを組み込むことも示唆されている。これらの充填剤は、それらのもつれ構造のために前述の導電性充填剤と比べてより顕著な分散の問題を有する。更に、パーコレーション閾値を達成するために必要とされるナノチューブの濃度は他の充填剤の濃度より低いが、この濃度でのナノチューブは、マトリクスの粘度を増加させる傾向があり、それによって、その加工に必要な流動性が影響を受け、ここではまたその配合が制限される。

ポリマーマトリクスにこれらの充填剤を分散させるのではなく、ポリマー粒子の周りにカーボンナノチューブ又はカーボンブラックを施して、導電性複合粒子を形成し、次いで、これを凝集させて導電性複合材料にすることによって、前述の分散の問題を克服し、複合材料の導電性を増加させることが可能になる。したがって、Haoら、Materials Chemistry and Physics、109巻、15〜19頁(2008年)により、ポリマー粒子を軟化させ、充填剤をそれらの表面に付着させる条件下で実施される、ポリエチレン粒子のカーボンナノチューブ(CNT)又はカーボンブラックによる乾燥被覆についての特定の方法が提案されている。次いで、得られた複合粒子は、圧縮成形されて、プレートが形成される。

EP2371529 EP2687557 US-5,965,064 US2012/279781

Brodoceanuら、Nanotechnology、24巻、8号(2013年2月5日) Haoら、Materials Chemistry and Physics、109巻、15〜19頁(2008年)

この方法は、いくつかの利点を有するが、ナノ充填剤の取扱い及び環境への起こり得る影響に関する問題をなくすことが不可能である。したがって、前述の方法に代わる方法を提供する必要が依然としてある。

この状況において、本発明者らは、金属で被覆したポリマー粒子を使用して複合材料を製造する方法であって、ポリマーマトリクスへのこれらの粒子の分散を必要としない、方法を開発した。使用するこの方法及び粒子は、Haoらが説明するものと類似しているが、本発明の方法及び粒子は、Haoらの複合粒子が、もつれたCNTの凝集体又は凝集したカーボンブラック粒子からなり、連続膜からはならない表面を有することから、Haoらの複合粒子とは区別される。本出願人が実施した研究から、金属複合粒子の2つの演繹的な矛盾要件を両立させること、即ち、融点超でのポリマー粒子の融合を阻止せずに、一方でパーコレーション閾値を達成するために十分な量の金属を使用することが可能になったため、複合粒子の特徴及び本発明による方法の工程を調整することが可能になった。更に、本発明による方法は、複合材料の形成中にポリマーの機械的特性を実質上変更しないという利点を有する。最後に、従来技術の添加物補充ポリマーマトリクスの配合制約をなくすことが可能になる。

したがって、本発明の目的は、製造が容易であると同時に、プレートの形をしているときに良好な横方向導電性、また良好な機械的特性を示す、ポリマーマトリクスから得られる導電性複合材料を提供することである。

したがって、本発明の一主題は、複合ポリマーマトリクスから導電性複合材料を製造する方法であって、複合ポリマーマトリクスが、導電性材料の層で被覆された、1〜4000μmの間の直径d50を有するポリマーマトリクス粒子からなる導電性複合粒子の凝集によって形成され、前記粒子が、ポリマーマトリクスに分散されていない、方法において、前記導電性材料が、少なくとも1種の金属からなり、前記層の厚さとポリマーマトリクス粒子の直径d50の比が、標準ISO9276に従って測定すると、0.0025:100〜1.5:100の間であり、前記厚さが、300nm未満であることを特徴とする、方法である。

本発明の別の一主題は、上記の方法に従って得ることができる複合材料であり、この材料は、有利なことに、連続導電経路を形成する三次元金属ネットワークを含有する複合ポリマーマトリクスを含む。

本発明による複合材料を製造する方法は、導電性複合粒子を凝集する工程を含むことを特徴とする。

これらの粒子は、球状形でも、回転楕円状形でも、非球状形でもよい。これらの粒子の直径は、1〜4000μmの間、好ましくは5〜1000μmの間、より優先的には10〜500μmの間、例えば30〜300μmの間であり得る。

本記載の文脈において、用語「直径」は、粒子の外接円の直径を説明するために使用する。D50は、正確に調べた粒子集団を2つに分ける粒径の値に相当する。言い換えると、粒子の50%は、D50未満の大きさを有する。D50は、標準ISO9276-パート1〜6「粒径分析結果の表現」に従って測定される。本記載では、レーザ粒径分析計(例えばMalvernタイプ)を使用して、粉末の粒径分布を得、そこからD50を推定する。

更に、本記載の全体にわたって、語句「の間」は、言及した境界を含む間隔を示す。

本発明に従って使用する導電性複合粒子は、少なくとも1種の導電性金属のシェルで被覆されている、ポリマーマトリクスから形成されたコアからなる。これらは、他の層、特に、シェルの外側にポリマー層等の層を含有しない。

ポリマーマトリクスは、少なくとも1種の熱可塑性又は熱硬化性ポリマーを含み、これは場合によりエラストマー特性を有してもよく、好ましくは、1種又は複数種の熱可塑性、有利には非エラストマー性のポリマーを含む。

熱可塑性ポリマーの例としては、オレフィンのホモポリマー及びコポリマー、例えば、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレンコポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、及びポリブチレン等;ビニルポリマー、例えば、ポリ(ジビニルベンゼン)及びエチレン/ビニルアセタートコポリマー等;アクリルホモポリマー及びコポリマー並びにポリアルキル(メタ)アクリラート、例えば、ポリ(メタクリル酸メチル)等;ホモポリアミド及びコポリアミド;ポリカルボナート;ポリ(エチレンテレフタラート)及びポリ(ブチレンテレフタラート)を含めたポリエステル;ポリエーテル、例えば、ポリ(フェニレンエーテル)及びポリ(オキシメチレン)等;ポリスチレン及びスチレン/アクリロニトリルコポリマー;スチレン/無水マレイン酸コポリマー;ポリ(塩化ビニル);フルオロポリマー、例えば、ポリ(フッ化ビニリデン)、ポリテトラフルオロエチレン、及びポリクロロトリフルオロエチレン等;熱可塑性ポリウレタン;ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)及びポリエーテルケトンケトン(PEKK);ポリエーテルイミド;ポリスルホン;ポリ(フェニレンスルフィド);酢酸セルロース;並びにこれらの混合物が挙げられる。

本発明の実施の好ましい一形態によれば、ポリマーは、ポリアミド及びポリケトンから選択される。

ポリアミドには、ホモポリアミド及びコポリアミドが含まれる。

ホモポリアミド(PA)として、特に、アミノ酸又はラクタムの重合から得られるPA-6、PA-11、及びPA-12、二価酸及びジアミンの重縮合から得られるPA-6.6、PA-4.6、PA-6.10、PA-6.12、PA-6.14、PA6-18、PA-10.10、及びPA-10.12、また、1,3-キシリレンジアミン及び/又は1,4-キシリレンジアミンから特に得られる、ポリアリールアミド等の芳香族ポリアミド、並びにテレフタル酸及び/又はイソフタル酸から得られるポリフタルアミドを挙げることができる。前述のポリマーのいくつかは、特に、商品名RILSANとしてARKEMA社から入手可能である。

コポリアミド類は、様々な出発材料:(i)ラクタム類、(ii)アミノカルボン酸類又は(iii)等モルの量のジアミン類及びジカルボン酸類から得ることができる。コポリアミドの形成には、前述のものから選択される少なくとも2種の異なる出発物が必要である。次いで、そのコポリアミドは、少なくともこれらの2種の一部を含む。したがって、そのコポリアミドは、異なる炭素原子数を有するラクタム及びアミノカルボン酸、又は異なる分子量を有する2種のラクタム、或いは等モルの量のジアミン及びジカルボン酸と組み合わせたラクタムを含み得る。ラクタム類(i)は、ラウリルラクタム及び/又はカプロラクタムから特に選択され得る。アミノカルボン酸(ii)は、有利には、11-アミノウンデカン酸又は12-アミノドデカン酸等のα,ω-アミノカルボン酸から選択される。前駆物(iii)に関しては、特に、少なくとも1種のC₆〜C₃₆の脂肪族、脂環族、又は芳香族ジカルボン酸、例えば、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ブラシル酸、n-ドデカン二酸、テレフタル酸、イソフタル酸、又は2,6-ナフタレンジカルボン酸等と、少なくとも1種のC₄〜C₂₂の脂肪族、脂環族、アリール脂肪族、又は芳香族ジアミン、例えば、ヘキサメチレンジアミン、ピペラジン、2-メチル-1,5-ジアミノペンタン、m-キシリレンジアミン、又はp-キシリレンジアミン等との組合せでよく、前記11種のジカルボン酸類及びジアミン類が存在する場合、それらが等モル量で使用されることが理解されよう。このようなコポリアミドは、特に、ARKEMA社から商品名Platamid(登録商標)で販売されている。

本発明の一実施形態によれば、ポリアミドとして、半芳香族(芳香族構造に基づいて)及び/又は半脂環族(脂環族構造に基づいて)、好ましくは半芳香族であるポリアミド、より特定すると、次式の1種に対応するポリアミドを選択することが可能である:
- x.Tユニットを含むポリアミド(式中、xは、C₉〜C₁₈、好ましくは、C₉、C₁₀、C₁₁、C₁₂の直鎖状脂肪族ジアミンであり、Tは、テレフタル酸であり、8.T、9.T、10.T、11.T、12.T、6.T/9.T、9.T/10.T、9.T/11.T、9.T/12.T、9/6.T、10/6.T、11/6.T、12/6.T、10/9.T、10/10.T、10/11.T、10/12.T、11/9.T、11/10.T、11/11.T、11/12.T、12/9.T、12/10.T、12/11.T、12/12.T、6.10/6.T、6.12/6.T、9.10/6.T、9.12/6.T、10.10/6.T、10.12/6.T、6.10/9.T、6.12/9.T、9.10/9.T、9.12/9.T、10.10/9.T、10.12/9.T、6.10/10.T、6.12/10.T、9.10/10.T、9.12/10.T、10.10/10.T、10.12/10.T、6.10/12.T、6.12/12.T、9.10/12.T、9.12/12.T、10.10/12.T、11/6.T/9.T、11/6.T/10.T、11/6.T/11.T、11/6.T/12.T、11/9.T/10.T、11/9.T/11.T、11/9.T/12.T、11/10.T/11.T、11/10.T/12.T、11/11.T/12.T、6.T/10.T、6.T/11.T、6.T/12.T、10.T/11.T、10.T/12.T、11.T/12.T、12/6.T/10.T、12/6.T/11.T、12/6.T/12.T、12/9.T/10.T、12/9.T/11.T、12/9.T/12.T、12/10.T/11.T、12/10.T/12.T、12/11.T/12.Tから選択される)、
- 12/が、9/、10/、6.10/、6.12/、10.10/、10.12/、9.10/、及び9.12/と置き換わった前出のターポリマーポリアミド、
- テレフタル酸(T)が、イソフタル酸(I)、ナフタレン-2,6-ジカルボン酸、及び/又は1,3-若しくは1,4-CHDA(シクロヘキサンジカルボン酸)と部分的に又は完全に置き換わっており、脂肪族ジアミンのすべて又はいくつかが脂環族ジアミンと置き換わることが可能である場合の前述のすべてのポリアミド、
- C₆〜C₁₂脂肪族ジアミンをBMACM、BACM、及び/又はIPDAからの脂環族ジアミンと置き換えた場合、並びに芳香族二価酸Tのすべて又は一部を直鎖状又は分岐状C₆〜C₁₈脂肪族二価酸と置き換えた場合の前述のすべてのポリアミド。

本発明の有利な一実施形態では、熱可塑性ポリマーとして、少なくとも100℃、好ましくは少なくとも120℃のガラス転移温度及び280℃未満の融点を有する半結晶性ポリアミドが使用されており、これらの温度は標準ISO11357に従ってDSCで測定されたものである。このポリアミドは、好ましくは、一般式10.T/A.Tを有し、式中、Tは、テレフタル酸を示し、Aは、例えば、m-キシレンジアミン(MXDA)又は2-メチルペンタメチレンジアミン(MPMDA)を示す。このポリアミドは、少なくとも1種のプレポリマーの反応性組成物から得ることができ、これは、縮合により互いに共反応性である2個の末端官能基(通常NH₂及びCOOH)、又は混合される別のプレポリマーが有する末端官能基(通常COOH若しくはNH₂)と反応することができる2個の同一の末端官能基(通常NH₂若しくはCOOH)を有する前記ポリアミドの前駆物である。変形として、前記ポリアミドは、前記前駆物を、オキサゾリン、エポキシ、又はイソシアナートタイプのうちの2個の末端官能基を有するモノマー鎖延長剤の存在下で混合することによって得ることができる。

熱硬化性ポリマーとして、特に、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、フェノール樹脂、メラミン-ホルムアルデヒド樹脂、及びポリイミドを、室温(25℃)で固形である限り、使用することができる。本発明で使用するには、エポキシ樹脂が好ましい。

上記のポリマーの他に、本発明に従って使用するポリマーマトリクスは、導電性充填剤、硬化剤、可塑剤、潤滑剤、顔料、染料、UV安定剤、酸化防止剤及び/又は熱安定剤、衝撃改良剤、強化用充填剤、帯電防止剤、殺真菌剤、難燃剤、並びにそれらの混合物から選択される1種又は複数種の添加物を場合により更に含有してもよい。本発明の実施の好ましい一方法によれば、ポリマーマトリクスは、膨張黒鉛を含有するが、これはその熱伝導度を向上させることを意図している。強化用充填剤は、包含物又は繊維の形をした粒子材料であるが、これはマトリクスの特性を向上させることを意図している。セラミック、有機、無機、及び金属繊維、またカーボンナノチューブは、そのような材料の例を構成するものである。本発明によれば、ポリマーマトリクスが、1種又は複数種の導電性充填剤、例えばグラファイト等を含有することが好ましい。

前述のように、本発明に従って使用する粒子は、金属導電性材料の層で被覆されている。

本発明で使用することができる金属の例として、銀、金、ニッケル、銅、白金、スズ、チタン、コバルト、亜鉛、鉄、クロム、アルミニウム、またそれらの合金、好ましくは、金、銀、ニッケル、銅、白金、スズ、及びチタン、より優先的には銀が挙げられる。

ポリマー粒子への金属被覆物の塗布は、物理蒸着法(PVD)、化学蒸着法(CVD)、及び自己触媒的堆積法(無電解めっき)等の様々な方法によって実施することができる。本発明では、導電性複合粒子が、ポリマーマトリクス粒子の表面に少なくとも1種の金属を蒸着させることによって得られることが好ましい。CVD法では、有機金属化合物を加熱して、蒸気状態に移行させ、次いで、ポリマー粒子を入れた流動床反応器に飛沫同伴させて、有機金属前駆物を分解し、金属をポリマー粒子に堆積するようにすることができる。処理温度及び時間、また前駆物の量により、堆積の厚さを制御することが可能になる。PVD法では、堆積する金属の金属前駆物を、電子衝撃、ジュール効果、誘導、電気アーク、又はイオンビームによって蒸発させることができる。変形として、金属を、真空スパッタリング又はイオン堆積によって堆積させることができる。当業者なら、所望の厚さを有する金属層を得るためにこれらの方法のパラメータをどのように調整すべきか知っているであろう。本発明では、CVD法の使用が好ましい。

金属層が、当業者に周知の技術に従って、例えば、イオンポリッシング後に電子顕微鏡を用いて測定した場合に300nm未満の厚さを有する限り、且つ前記層の厚さとポリマーマトリクス粒子の直径d50の比が、標準ISO9276に従って測定した場合に0.0025:100〜1.5:100の間、好ましくは0.005:100〜1:100の間、更に良いのは0.1:100〜0.5:100の間である限り、ポリマーマトリクス粒子に堆積した金属の量は、粒子の総質量に対して1質量%〜25質量%、好ましくは5質量%〜20質量%であり得る。

本発明による方法では、前述の複合粒子を、好ましくは、ポリマーマトリクスが少なくとも部分的に溶融する温度において低剪断条件下で前記粒子を接触させることにより凝集させて、前記粒子を融合させるようにする。これにより、連続導電経路を形成する三次元金属ネットワークを含有する複合ポリマーマトリクスが得られる。

したがって、粉末に非常に高い剪断を生じさせるので、複合粒子をコンパウンディング、射出成形、又は押出成形する方法を使用しないことが好ましい。

一方、複合材料を形成するために、この凝集工程は、粉末から部品を付加製造する任意の方法によって、特に、レーザ焼結(SLS)若しくはマスク焼結(SMS)によって、又は粒子の圧縮成形によって実施され得る。この複合材料は所望の形状で直接得ることができ、又はポリマーマトリクスが熱可塑性ポリマーを含むという条件付きで、この複合材料を溶融し、続いて再成形することができる。

或いは、本発明による方法は、凝集工程の前又は同時に実施される、基材を前述の複合粒子で被覆する工程を含み得る。基材は、有利には、天然繊維、又はガラス繊維、炭素繊維、金属化ポリマー繊維、及びそれらの混合物等の合成繊維から形成され得る繊維基材である。これらの繊維は、任意の方法で編まれた(braid又はknit)不織布でも織布でもよく、例えば、粗糸、ひも、シート、又はテープの形であり得る。本発明では、基材が1シートの炭素繊維からなることが好ましい。実施の一方法によれば、被覆及び凝集の工程は、流動層浸漬被覆によって同時に実施され得る。この場合、基材を、粒子のコアを形成するポリマーの融点を超える温度にした後、粒子を基材の表面に塗布する。実施の別の一方法によれば、被覆工程は、特に、静電噴霧によって基材を乾式含浸する工程であり得、次いで、凝集工程は、例えば、赤外線加熱又は熱対流炉による含浸基材の熱処理を含み得る。

前述の変形では、得られた複合材料は、様々な技術に従って成形され得る事前含浸された基材を構成している。特に、それがプレートの形をしている場合、例えばカレンダー仕上げによって圧密化することができる。変形として、それが複合繊維の形をしている場合、これらの繊維を、フィラメントワインディングによって回転部に、又は引抜成形によって輪郭要素(profiled element)に変換することができる。実施され得る別の成形方法は、繊維又はテープ配置法である。これらの方法の実施を可能にする装置は、本発明による方法の全工程の実施を可能にする被覆及び加熱(凝集)手段を含み得る。

事前含侵した基材が、本発明による複合材料で通常両面が覆われた繊維基材からなるプライからなることが好ましい。これらのプライのいくつかを形成器(型)に重ね合わせて、積層物を形成し、次いで、加熱処理する。次いで、導電性複合粒子が熱硬化性樹脂を含有している場合、この積層物を通常加熱圧縮して、樹脂を硬化させる。

任意選択の被覆、凝集、及び一般には成形のこれらの工程の最後に、本発明による複合材料が得られる。

これは、特に、高い導電性を必要とする任意の用途において、特に、電子部品の電磁遮蔽及び/又は静電気保護を向上させるために、また航空部品、風車、建物、自動車、列車、又は船への避雷を付与するために使用され得る。航空分野において、本発明による複合材料は、特に、胴体、翼、補助翼、フラップ、カウリング、ベントラルビーム、吸気口、レードーム、又はフェアリングの製造に使用され得る。

本発明は、単に説明のために提供され、且つ添付の特許請求の範囲により定義される本発明の範囲を限定することを目的としない以下の実施例に照らして更に理解されるであろう。

(実施例1)
複合膜の製造
粒子の総質量に対して8質量%〜10質量%を示す銀の層で被覆されたポリアミド11(ARKEMA社から供給されたRilsan(登録商標)PA11)の粒子をCVDによって得た。これらの複合粒子は、レーザ粒径分析で測定すると、直径D50が100μmであった。金属被覆物の厚さは約150nmであった。

これらの粒子を、330℃としたシリコン処理済み鋼鈑に流動層浸漬被覆で塗布した。得られた膜は300μmの厚さを有した。これをプレートから取り外し、次いで、走査型電子顕微鏡で分析した。粒子の良好な融合及び材料内の連続金属ネットワークの存在が観察された。次いで、膜の電気抵抗を、4つの異なる強度値に関して、試料に施した強度の関数として測定した電圧の曲線をプロットすることからなる、いわゆる4点法を用いて測定した。得られた直線の傾きが、膜の表面電気抵抗に相当し、この実施例では4Ωであった。その体積抵抗は200Ωcmであった。

(実施例2)
(比較):複合膜の製造
複合膜を、銀の質量分率を8〜10%の代わりに15〜20%とした以外は実施例1に記載した通りに調製した。得られた粒子を、300〜400nmの厚さを有する銀の層で被覆した。これらの膜は、脆弱であり、粗く且つ孔がたくさんある外観を有した。その走査型電子顕微鏡による観察から、粒の中等度の融合が明らかとなり、更に金属破片と混合しているように見えた。

(実施例3)
複合プレートの製造
実施例1に記載したように、幅195mm及び長さ295mmの4つの炭素繊維強化材(200g/m²のHexcel plain 3K HS)を、それらの両面にPA11粒子の粉末をダスティングすることによって含浸させた。こうして得られた4つのプライを積重し、積重物の4つの側面に粘着剤を塗布した後、それを熱圧縮した。これの実現のために、それを幅200mm及び長さ300mmの型に入れ、1シートのテフロン被覆された布帛で各面を覆い、次いで、型を、圧盤を290℃に予熱しておいたCarverプレスに導入し、プライに1.7barの圧力を印加した。次に、圧盤の温度を250℃に低下させ、30秒後、圧力を10barにした。15分後、圧盤を約100℃の温度に冷却した。型から取り出した後、複合プレートを得た。

これらのプレートの体積抵抗は、いわゆる4点法で測定すると、約3000Ωcmであった。

Claims

複合ポリマーマトリクスから導電性複合材料を製造する方法であって、複合ポリマーマトリクスが、導電性材料の層で被覆された、1〜4000μmの間の直径d50を有するポリマーマトリクス粒子からなる導電性複合粒子の凝集によって形成され、前記粒子が、ポリマーマトリクスに分散されていない、方法において、前記導電性材料が、少なくとも1種の金属からなり、前記層の厚さとポリマーマトリクス粒子の直径d50の比が、標準ISO9276に従って測定すると、0.0025:100〜1.5:100の間であり、前記厚さが、300nm未満であることを特徴とする、方法。
粒子の凝集が、ポリマーマトリクスが少なくとも部分的に溶融する温度において、低剪断条件下で前記複合粒子を接触させることにより実施されて、前記粒子を融合させることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
粒子の凝集が、粒子のレーザ焼結、マスク焼結、又は圧縮成形によって実施されることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
前記粒子の凝集の前又は同時に実施される、基材を前記粒子で被覆する工程を更に含むことを特徴とする、請求項2に記載の方法。
被覆及び凝集の工程が、流動層浸漬被覆によって同時に実施されることを特徴とする、請求項4に記載の方法。
被覆工程が、基材を乾式含浸する工程であり、凝集工程が、含浸基材の熱処理を含むことを特徴とする、請求項4に記載の方法。
ポリマーマトリクスが、1種又は複数種の熱可塑性ポリマーを含むことを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
前記導電性複合粒子が、ポリマーマトリクスからなる粒子の表面に少なくとも1種の金属を蒸着させることによって得られることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
請求項1から8のいずれか一項に記載の方法に従って得ることができる複合材料。