JP2020100689A - 導電性高分子含有液及びその製造方法、並びに導電性フィルム及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】耐光性が優れ、導電性が良好な導電性フィルムと、これを容易に製造できる製造方法、並びに、その製造方法において使用する導電性高分子含有液及びその製造方法を提供する。【解決手段】π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、重合性アクリル化合物と、特定の化学式で表される化合物とを含有する、導電性高分子含有液。前記導電性複合体は、アミン化合物又はエポキシ化合物との反応により、疎水化されていてもよい。【選択図】なし
Description
本発明は、導電性高分子含有液及びその製造方法、並びに導電性フィルム及びその製造方法に関する。
主鎖がπ共役系で構成されているπ共役系導電性高分子は、アニオン基を有するポリアニオンがドープすることによって導電性複合体を形成し、水に対する分散性が生じる。導電性複合体を含有する導電性高分子含有液(導電性高分子分散液ということもある。)をフィルム基材等に塗工することにより、導電層を備えた導電性フィルムを製造することができる。しかし、導電性複合体を含む導電層は、大気暴露によって導電性が経時的に低下する問題がある。この問題を軽減する方法として、導電層に酸化防止剤を含有させる方法が開示されている(特許文献1)。
ところで、導電層には耐光性の向上も求められているが、特許文献1に記載の酸化防止剤を添加する方法では必ずしも充分な耐光性は得られない。
本発明は、耐光性が優れ、導電性が良好な導電性フィルムと、これを容易に製造できる製造方法、並びに、その製造方法において使用する導電性高分子含有液及びその製造方法を提供する。
[1] π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、重合性アクリル化合物と、下記化学式(1)で表される化合物とを含有する、導電性高分子含有液。
[2] 光重合開始剤又は熱重合開始剤をさらに含む、[1]に記載の導電性高分子含有液。
[3] 前記化学式(1)中、Aが硫黄原子である、[1]又は[2]に記載の導電性高分子含有液。
[4] 前記化学式(1)で表される化合物が、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチル)フェニルスルフィド、及び2,2’−ジ−tert−ブチル−5,5’−ジメチル−4,4’−チオジフェノールから選択される1種以上である、[3]に記載の導電性高分子含有液。
[5] 前記ポリアニオンは、前記ポリアニオンが有する一部のアニオン基とアミン化合物との反応物である、[1]〜[4]の何れか一項に記載の導電性高分子含有液。
[6] 前記ポリアニオンは、前記ポリアニオンが有する一部のアニオン基とエポキシ化合物との反応物である、[1]〜[4]の何れか一項に記載の導電性高分子含有液。
[7] 前記アミン化合物がトリオクチルアミンである、[5]に記載の導電性高分子含有液。
[8] 前記エポキシ化合物が炭素数10〜16の高級アルコールグリシジルエーテルの1種以上である、[6]に記載の導電性高分子含有液。
[9] 前記π共役系導電性高分子がポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)である、[1]〜[8]のいずれか一項に記載の導電性高分子含有液。
[10] 前記ポリアニオンがポリスチレンスルホン酸である、[1]〜[9]のいずれか一項に記載の導電性高分子含有液。
[11] π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体の乾燥体に、アミン化合物、有機溶剤、及び下記化学式(1)で表される化合物を添加することを含む、導電性高分子含有液の製造方法。
[12] π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、水及び有機溶剤のうち少なくとも水を含む導電性高分子水系分散液に、エポキシ化合物を添加して導電性複合体を析出させて析出物を形成させることと、前記析出物を回収して、得られた前記析出物に有機溶剤及び下記化学式(1)で表される化合物を添加することを含む、導電性高分子含有液の製造方法。
[13] フィルム基材の少なくとも一方の面に、[1]〜[10]のいずれか一項に記載の導電性高分子含有液を塗工して、塗膜を形成することを含む、導電性フィルムの製造方法。
[14] 前記塗膜を加熱するか又は前記塗膜に活性エネルギー線を照射することにより、前記塗膜を硬化させることを含む、[13]に記載の導電性フィルムの製造方法。
[15] フィルム基材の少なくとも一方の面に、π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、重合性アクリル化合物の重合体と、下記化学式(1)で表される化合物とを含む導電層が備えられた、導電性フィルム。
[2] 光重合開始剤又は熱重合開始剤をさらに含む、[1]に記載の導電性高分子含有液。
[3] 前記化学式(1)中、Aが硫黄原子である、[1]又は[2]に記載の導電性高分子含有液。
[4] 前記化学式(1)で表される化合物が、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチル)フェニルスルフィド、及び2,2’−ジ−tert−ブチル−5,5’−ジメチル−4,4’−チオジフェノールから選択される1種以上である、[3]に記載の導電性高分子含有液。
[5] 前記ポリアニオンは、前記ポリアニオンが有する一部のアニオン基とアミン化合物との反応物である、[1]〜[4]の何れか一項に記載の導電性高分子含有液。
[6] 前記ポリアニオンは、前記ポリアニオンが有する一部のアニオン基とエポキシ化合物との反応物である、[1]〜[4]の何れか一項に記載の導電性高分子含有液。
[7] 前記アミン化合物がトリオクチルアミンである、[5]に記載の導電性高分子含有液。
[8] 前記エポキシ化合物が炭素数10〜16の高級アルコールグリシジルエーテルの1種以上である、[6]に記載の導電性高分子含有液。
[9] 前記π共役系導電性高分子がポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)である、[1]〜[8]のいずれか一項に記載の導電性高分子含有液。
[10] 前記ポリアニオンがポリスチレンスルホン酸である、[1]〜[9]のいずれか一項に記載の導電性高分子含有液。
[11] π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体の乾燥体に、アミン化合物、有機溶剤、及び下記化学式(1)で表される化合物を添加することを含む、導電性高分子含有液の製造方法。
[12] π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、水及び有機溶剤のうち少なくとも水を含む導電性高分子水系分散液に、エポキシ化合物を添加して導電性複合体を析出させて析出物を形成させることと、前記析出物を回収して、得られた前記析出物に有機溶剤及び下記化学式(1)で表される化合物を添加することを含む、導電性高分子含有液の製造方法。
[13] フィルム基材の少なくとも一方の面に、[1]〜[10]のいずれか一項に記載の導電性高分子含有液を塗工して、塗膜を形成することを含む、導電性フィルムの製造方法。
[14] 前記塗膜を加熱するか又は前記塗膜に活性エネルギー線を照射することにより、前記塗膜を硬化させることを含む、[13]に記載の導電性フィルムの製造方法。
[15] フィルム基材の少なくとも一方の面に、π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、重合性アクリル化合物の重合体と、下記化学式(1)で表される化合物とを含む導電層が備えられた、導電性フィルム。
本発明の導電性高分子含有液及びこれを用いた導電性フィルムの製造方法によれば、耐光性が優れ、導電性が良好な導電層を備えた導電性フィルムを容易に製造できる。
本発明の導電性高分子含有液の製造方法によれば、上記の導電性高分子含有液を容易に製造できる。
本発明の導電性高分子含有液の製造方法によれば、上記の導電性高分子含有液を容易に製造できる。
≪導電性高分子含有液≫
本発明の第一態様の導電性高分子含有液は、π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、重合性アクリル化合物と、後述する化学式(1)で表される化合物(1)と、を含有する。また、塗工に適した粘度に希釈する等の目的に応じて、水や有機溶剤を含んでいてもよい。
本発明の導電性高分子含有液において、導電性複合体は、分散状態であってもよいし、溶解状態であってもよい。
本発明の第一態様の導電性高分子含有液は、π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、重合性アクリル化合物と、後述する化学式(1)で表される化合物(1)と、を含有する。また、塗工に適した粘度に希釈する等の目的に応じて、水や有機溶剤を含んでいてもよい。
本発明の導電性高分子含有液において、導電性複合体は、分散状態であってもよいし、溶解状態であってもよい。
[導電性複合体]
本態様における導電性複合体は、π共役系導電性高分子とポリアニオンとを含む。導電性複合体中のポリアニオンはπ共役系導電性高分子にドープして、導電性を有する導電性複合体を形成している。
本態様における導電性複合体は、π共役系導電性高分子とポリアニオンとを含む。導電性複合体中のポリアニオンはπ共役系導電性高分子にドープして、導電性を有する導電性複合体を形成している。
(π共役系導電性高分子)
π共役系導電性高分子としては、主鎖がπ共役系で構成されている有機高分子であればよく、例えば、ポリピロール系導電性高分子、ポリチオフェン系導電性高分子、ポリアセチレン系導電性高分子、ポリフェニレン系導電性高分子、ポリフェニレンビニレン系導電性高分子、ポリアニリン系導電性高分子、ポリアセン系導電性高分子、ポリチオフェンビニレン系導電性高分子、及びこれらの共重合体等が挙げられる。空気中での安定性の点からは、ポリピロール系導電性高分子、ポリチオフェン類及びポリアニリン系導電性高分子が好ましく、透明性の面から、ポリチオフェン系導電性高分子がより好ましい。
π共役系導電性高分子としては、主鎖がπ共役系で構成されている有機高分子であればよく、例えば、ポリピロール系導電性高分子、ポリチオフェン系導電性高分子、ポリアセチレン系導電性高分子、ポリフェニレン系導電性高分子、ポリフェニレンビニレン系導電性高分子、ポリアニリン系導電性高分子、ポリアセン系導電性高分子、ポリチオフェンビニレン系導電性高分子、及びこれらの共重合体等が挙げられる。空気中での安定性の点からは、ポリピロール系導電性高分子、ポリチオフェン類及びポリアニリン系導電性高分子が好ましく、透明性の面から、ポリチオフェン系導電性高分子がより好ましい。
ポリチオフェン系導電性高分子としては、ポリチオフェン、ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリ(3−エチルチオフェン)、ポリ(3−プロピルチオフェン)、ポリ(3−ブチルチオフェン)、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)、ポリ(3−ヘプチルチオフェン)、ポリ(3−オクチルチオフェン)、ポリ(3−デシルチオフェン)、ポリ(3−ドデシルチオフェン)、ポリ(3−オクタデシルチオフェン)、ポリ(3−ブロモチオフェン)、ポリ(3−クロロチオフェン)、ポリ(3−ヨードチオフェン)、ポリ(3−シアノチオフェン)、ポリ(3−フェニルチオフェン)、ポリ(3,4−ジメチルチオフェン)、ポリ(3,4−ジブチルチオフェン)、ポリ(3−ヒドロキシチオフェン)、ポリ(3−メトキシチオフェン)、ポリ(3−エトキシチオフェン)、ポリ(3−ブトキシチオフェン)、ポリ(3−ヘキシルオキシチオフェン)、ポリ(3−ヘプチルオキシチオフェン)、ポリ(3−オクチルオキシチオフェン)、ポリ(3−デシルオキシチオフェン)、ポリ(3−ドデシルオキシチオフェン)、ポリ(3−オクタデシルオキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジヒドロキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジメトキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジエトキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジプロポキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジブトキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジヘキシルオキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジヘプチルオキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジオクチルオキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジデシルオキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジドデシルオキシチオフェン)、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)、ポリ(3,4−プロピレンジオキシチオフェン)、ポリ(3,4−ブチレンジオキシチオフェン)、ポリ(3−メチル−4−メトキシチオフェン)、ポリ(3−メチル−4−エトキシチオフェン)、ポリ(3−カルボキシチオフェン)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシチオフェン)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシエチルチオフェン)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシブチルチオフェン)が挙げられる。
ポリピロール系導電性高分子としては、ポリピロール、ポリ(N−メチルピロール)、ポリ(3−メチルピロール)、ポリ(3−エチルピロール)、ポリ(3−n−プロピルピロール)、ポリ(3−ブチルピロール)、ポリ(3−オクチルピロール)、ポリ(3−デシルピロール)、ポリ(3−ドデシルピロール)、ポリ(3,4−ジメチルピロール)、ポリ(3,4−ジブチルピロール)、ポリ(3−カルボキシピロール)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシピロール)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシエチルピロール)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシブチルピロール)、ポリ(3−ヒドロキシピロール)、ポリ(3−メトキシピロール)、ポリ(3−エトキシピロール)、ポリ(3−ブトキシピロール)、ポリ(3−ヘキシルオキシピロール)、ポリ(3−メチル−4−ヘキシルオキシピロール)が挙げられる。
ポリアニリン系導電性高分子としては、ポリアニリン、ポリ(2−メチルアニリン)、ポリ(3−イソブチルアニリン)、ポリ(2−アニリンスルホン酸)、ポリ(3−アニリンスルホン酸)が挙げられる。
これらのπ共役系導電性高分子のなかでも、導電性、透明性、耐熱性の点から、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)が特に好ましい。
導電性複合体に含まれるπ共役系導電性高分子は、1種類でもよいし、2種類以上でもよい。
ポリピロール系導電性高分子としては、ポリピロール、ポリ(N−メチルピロール)、ポリ(3−メチルピロール)、ポリ(3−エチルピロール)、ポリ(3−n−プロピルピロール)、ポリ(3−ブチルピロール)、ポリ(3−オクチルピロール)、ポリ(3−デシルピロール)、ポリ(3−ドデシルピロール)、ポリ(3,4−ジメチルピロール)、ポリ(3,4−ジブチルピロール)、ポリ(3−カルボキシピロール)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシピロール)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシエチルピロール)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシブチルピロール)、ポリ(3−ヒドロキシピロール)、ポリ(3−メトキシピロール)、ポリ(3−エトキシピロール)、ポリ(3−ブトキシピロール)、ポリ(3−ヘキシルオキシピロール)、ポリ(3−メチル−4−ヘキシルオキシピロール)が挙げられる。
ポリアニリン系導電性高分子としては、ポリアニリン、ポリ(2−メチルアニリン)、ポリ(3−イソブチルアニリン)、ポリ(2−アニリンスルホン酸)、ポリ(3−アニリンスルホン酸)が挙げられる。
これらのπ共役系導電性高分子のなかでも、導電性、透明性、耐熱性の点から、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)が特に好ましい。
導電性複合体に含まれるπ共役系導電性高分子は、1種類でもよいし、2種類以上でもよい。
(ポリアニオン)
ポリアニオンは、アニオン基を有するモノマー単位を、分子内に2つ以上有する重合体である。このポリアニオンのアニオン基は、π共役系導電性高分子に対するドーパントとして機能して、π共役系導電性高分子の導電性を向上させる。
ポリアニオンのアニオン基としては、スルホ基、またはカルボキシ基であることが好ましい。
このようなポリアニオンの具体例としては、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、スルホ基を有するポリアクリル酸エステル、スルホ基を有するポリメタクリル酸エステル(例えば、ポリ(4−スルホブチルメタクリレート、ポリスルホエチルメタクリレート、ポリメタクリロイルオキシベンゼンスルホン酸)、ポリ(2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸)、ポリイソプレンスルホン酸等のスルホ基を有する高分子や、ポリビニルカルボン酸、ポリスチレンカルボン酸、ポリアリルカルボン酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ(2−アクリルアミド−2−メチルプロパンカルボン酸)、ポリイソプレンカルボン酸等のカルボキシ基を有する高分子が挙げられる。ポリアニオンは、単一のモノマーが重合した単独重合体であってもよいし、2種以上のモノマーが重合した共重合体であってもよい。
これらポリアニオンのなかでも、導電性をより高くできることから、スルホ基を有する高分子が好ましく、ポリスチレンスルホン酸がより好ましい。
前記ポリアニオンは1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ポリアニオンの質量平均分子量は2万以上100万以下であることが好ましく、10万以上50万以下であることがより好ましい。質量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィを用いて測定し、ポリスチレン換算で求めた質量基準の平均分子量である。
ポリアニオンは、アニオン基を有するモノマー単位を、分子内に2つ以上有する重合体である。このポリアニオンのアニオン基は、π共役系導電性高分子に対するドーパントとして機能して、π共役系導電性高分子の導電性を向上させる。
ポリアニオンのアニオン基としては、スルホ基、またはカルボキシ基であることが好ましい。
このようなポリアニオンの具体例としては、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、スルホ基を有するポリアクリル酸エステル、スルホ基を有するポリメタクリル酸エステル(例えば、ポリ(4−スルホブチルメタクリレート、ポリスルホエチルメタクリレート、ポリメタクリロイルオキシベンゼンスルホン酸)、ポリ(2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸)、ポリイソプレンスルホン酸等のスルホ基を有する高分子や、ポリビニルカルボン酸、ポリスチレンカルボン酸、ポリアリルカルボン酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ(2−アクリルアミド−2−メチルプロパンカルボン酸)、ポリイソプレンカルボン酸等のカルボキシ基を有する高分子が挙げられる。ポリアニオンは、単一のモノマーが重合した単独重合体であってもよいし、2種以上のモノマーが重合した共重合体であってもよい。
これらポリアニオンのなかでも、導電性をより高くできることから、スルホ基を有する高分子が好ましく、ポリスチレンスルホン酸がより好ましい。
前記ポリアニオンは1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ポリアニオンの質量平均分子量は2万以上100万以下であることが好ましく、10万以上50万以下であることがより好ましい。質量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィを用いて測定し、ポリスチレン換算で求めた質量基準の平均分子量である。
導電性複合体中の、ポリアニオンの含有割合は、π共役系導電性高分子100質量部に対して1質量部以上1000質量部以下の範囲であることが好ましく、10質量部以上700質量部以下であることがより好ましく、100質量部以上500質量部以下の範囲であることがさらに好ましい。ポリアニオンの含有割合が前記下限値以上であれば、π共役系導電性高分子へのドーピング効果が強くなる傾向にあり、導電性がより高くなる。一方、ポリアニオンの含有量が前記上限値以下であれば、π共役系導電性高分子を充分に含有させることができるから、充分な導電性を確保できる。
導電性複合体中のポリアニオンにおいては、アニオン基の全てがπ共役系導電性高分子にドープしてはおらず、ドープに関与しない余剰のアニオン基がある。この余剰のアニオン基は親水基であり、アニオン基が修飾されていない導電性複合体の分散性は、水系分散媒においては高く、有機溶剤においては低い。
[重合性アクリル化合物]
本態様の導電性高分子含有液に含まれる重合性アクリル化合物は、(メタ)アクリロイル基を有する公知の重合性化合物である。ここで、「(メタ)アクリロイル」の表記は、「アクリロイル又はメタクリロイル」を意味し、「(メタ)アクリル」の表記は、「アクリル又はメタクリル」を意味する。なお、重合性アクリル化合物は前記導電性複合体とは異なる別の化合物である。
本態様の導電性高分子含有液に含まれる重合性アクリル化合物は、(メタ)アクリロイル基を有する公知の重合性化合物である。ここで、「(メタ)アクリロイル」の表記は、「アクリロイル又はメタクリロイル」を意味し、「(メタ)アクリル」の表記は、「アクリル又はメタクリル」を意味する。なお、重合性アクリル化合物は前記導電性複合体とは異なる別の化合物である。
重合性アクリル化合物として、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
重合性アクリル化合物が有する(メタ)アクリロイル基は1つでもよいし、2つ以上でもよい。(メタ)アクリロイル基は、(メタ)アクリロイルオキシ基であることが好ましい。
(メタ)アクリレートとして、例えば、炭素数1〜12の直鎖、分岐鎖又は環状のアルキル基をエステル基の末端に有するアルキル(メタ)アクリレートが挙げられる。ここで、アルキル基に結合する1つ以上の水素原子を、別の(メタ)アクリロイル基が置換していてもよい。(メタ)アクリレートが2つ以上の(メタ)アクリロイル基を有している場合、任意に1つの(メタ)アクリロイル基を選択し、残りの(メタ)アクリロイル基が水素原子であると仮定して、選択した(メタ)アクリロイル基にエステル結合するアルキル基の炭素数を数える。
前記アルキル(メタ)アクリレートのアルキル基を構成する1つ以上の水素原子(−H)は、水酸基に置換されていてもよい。
前記アルキル(メタ)アクリレートのアルキル基を構成する1つ以上のメチレン基(−CH2−)は、酸素原子同士が結合しない限り、酸素原子に置換されていてもよい。
重合性アクリル化合物が有する(メタ)アクリロイル基は1つでもよいし、2つ以上でもよい。(メタ)アクリロイル基は、(メタ)アクリロイルオキシ基であることが好ましい。
(メタ)アクリレートとして、例えば、炭素数1〜12の直鎖、分岐鎖又は環状のアルキル基をエステル基の末端に有するアルキル(メタ)アクリレートが挙げられる。ここで、アルキル基に結合する1つ以上の水素原子を、別の(メタ)アクリロイル基が置換していてもよい。(メタ)アクリレートが2つ以上の(メタ)アクリロイル基を有している場合、任意に1つの(メタ)アクリロイル基を選択し、残りの(メタ)アクリロイル基が水素原子であると仮定して、選択した(メタ)アクリロイル基にエステル結合するアルキル基の炭素数を数える。
前記アルキル(メタ)アクリレートのアルキル基を構成する1つ以上の水素原子(−H)は、水酸基に置換されていてもよい。
前記アルキル(メタ)アクリレートのアルキル基を構成する1つ以上のメチレン基(−CH2−)は、酸素原子同士が結合しない限り、酸素原子に置換されていてもよい。
アクリレートとしては、例えば、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ビスフェノールA・エチレンオキサイド変性ジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、グリセリンプロポキシトリアクリレート等が挙げられる。
メタクリレートとしては、例えば、n−ブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、アリルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート等が挙げられる。
(メタ)アクリルアミドとしては、例えば、メタクリルアミド、2−ヒドロキシエチルアクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N−t−ブチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−フェニルアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−ビニルホルムアミド、アクリロイルモルホリン、アクリロイルピペリジン等が挙げられる。
メタクリレートとしては、例えば、n−ブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、アリルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート等が挙げられる。
(メタ)アクリルアミドとしては、例えば、メタクリルアミド、2−ヒドロキシエチルアクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N−t−ブチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−フェニルアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−ビニルホルムアミド、アクリロイルモルホリン、アクリロイルピペリジン等が挙げられる。
重合性アクリル化合物は、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリアクリルアクリレート等の、アクリルモノマーと他の化合物とを反応させて得たアクリレートであってもよい。
本態様の導電性高分子含有液に含まれる重合性アクリル化合物は、1種でもよいし、2種以上でもよい。
重合性アクリル化合物の合計の含有量は、導電性複合体1質量部に対して、例えば、1質量部以上10000質量部以下であることが好ましく、10質量部以上1000質量部以下であることがより好ましく、100質量部以上500質量部以下であることがさらに好ましい。重合性アクリル化合物の含有量が前記下限値以上であると、得られる導電層の耐光性、強度及び硬度を充分に向上させることができる。前記上限値以下であると、導電性複合体の含有率の低下を抑制し、良好な導電性を確保できる。
重合性アクリル化合物の合計の含有量は、導電性複合体1質量部に対して、例えば、1質量部以上10000質量部以下であることが好ましく、10質量部以上1000質量部以下であることがより好ましく、100質量部以上500質量部以下であることがさらに好ましい。重合性アクリル化合物の含有量が前記下限値以上であると、得られる導電層の耐光性、強度及び硬度を充分に向上させることができる。前記上限値以下であると、導電性複合体の含有率の低下を抑制し、良好な導電性を確保できる。
重合性アクリル化合物は、ラジカル重合可能なものが好ましい。この場合、ラジカル重合性のアクリル化合物とともに、ラジカルを発生するラジカル重合開始剤を含むことが好ましい。ラジカル重合開始剤として、例えば、光重合開始剤、熱重合開始剤が挙げられる。以下、具体的に例示する。
(光重合開始剤)
紫外線等の活性エネルギー線(放射線)により重合性アクリル化合物を重合する場合には、重合性アクリル化合物とともに光重合開始剤を含有することが好ましい。光重合開始剤は1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
光重合開始剤としては、例えば、ベンゾインエーテル系光重合開始剤、アセトフェノン系光重合開始剤、α−ケトール系光重合開始剤、芳香族スルホニルクロリド系光重合開始剤、光活性オキシム系光重合開始剤、ベンゾイン系光重合開始剤、ベンジル系光重合開始剤、ベンゾフェノン系光重合開始剤、ケタール系光重合開始剤、チオキサントン系光重合開始剤、アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤等の公知のものが挙げられる。
具体的なベンゾインエーテル系光重合開始剤としては、例えば、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン[商品名:イルガキュア651、BASF社製]、アニソールメチルエーテル等が挙げられる。アセトフェノン系光重合開始剤としては、例えば、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン[商品名:イルガキュア184、BASF社製]、4−フェノキシジクロロアセトフェノン、4−t−ブチル−ジクロロアセトフェノン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン[商品名:イルガキュア2959、BASF社製]、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン[商品名:ダロキュア1173、BASF社製]、メトキシアセトフェノン等が挙げられる。
紫外線等の活性エネルギー線(放射線)により重合性アクリル化合物を重合する場合には、重合性アクリル化合物とともに光重合開始剤を含有することが好ましい。光重合開始剤は1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
光重合開始剤としては、例えば、ベンゾインエーテル系光重合開始剤、アセトフェノン系光重合開始剤、α−ケトール系光重合開始剤、芳香族スルホニルクロリド系光重合開始剤、光活性オキシム系光重合開始剤、ベンゾイン系光重合開始剤、ベンジル系光重合開始剤、ベンゾフェノン系光重合開始剤、ケタール系光重合開始剤、チオキサントン系光重合開始剤、アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤等の公知のものが挙げられる。
具体的なベンゾインエーテル系光重合開始剤としては、例えば、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン[商品名:イルガキュア651、BASF社製]、アニソールメチルエーテル等が挙げられる。アセトフェノン系光重合開始剤としては、例えば、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン[商品名:イルガキュア184、BASF社製]、4−フェノキシジクロロアセトフェノン、4−t−ブチル−ジクロロアセトフェノン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン[商品名:イルガキュア2959、BASF社製]、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン[商品名:ダロキュア1173、BASF社製]、メトキシアセトフェノン等が挙げられる。
(熱重合開始剤)
加熱により重合性アクリル化合物を重合する場合には、重合性アクリル化合物とともに熱重合開始剤を含有することが好ましい。熱重合開始剤は1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
熱重合開始剤としては、例えば、公知のアゾ系開始剤、過硫酸塩、過酸化物系開始剤等が挙げられる。
加熱により重合性アクリル化合物を重合する場合には、重合性アクリル化合物とともに熱重合開始剤を含有することが好ましい。熱重合開始剤は1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
熱重合開始剤としては、例えば、公知のアゾ系開始剤、過硫酸塩、過酸化物系開始剤等が挙げられる。
[化合物(1)]
化合物(1)は、下記化学式(1)で表される化合物であり、前記重合性アクリル化合物とともに含有されることにより、導電層の導電性を高め、導電層に耐光性を付与し得る。
なお、化合物(1)は前記重合性アクリル化合物とは異なる、別の化合物である。
化合物(1)は、下記化学式(1)で表される化合物であり、前記重合性アクリル化合物とともに含有されることにより、導電層の導電性を高め、導電層に耐光性を付与し得る。
なお、化合物(1)は前記重合性アクリル化合物とは異なる、別の化合物である。
Aは、硫黄原子、ジスルフィド基(−S−S−)、アルキレン基、又は単結合であることが好ましく、硫黄原子又はジスルフィド基であることがより好ましく、硫黄原子であることがさらに好ましい。
Aがアルキレン基である場合、炭素数1〜6の直鎖又は分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、炭素数1〜3の直鎖又は分岐鎖状のアルキレン基がより好ましい。
Aがアルキレン基である場合、炭素数1〜6の直鎖又は分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、炭素数1〜3の直鎖又は分岐鎖状のアルキレン基がより好ましい。
式(1)におけるR1〜R8は、各々独立して、水素原子又は任意の置換基である。
任意の置換基としては、例えば、炭素数1〜14のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等)、炭素数1〜14のアルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等)、炭素数6〜14のアリール基(例えば、フェニル基等)等が挙げられる。これらの置換基が有する水素原子は、さらに別の置換基(例えば、(メタ)アクリロイルオキシ基、カルボキシ基、ヒドロキシ基、エポキシ基、アミノ基、トリアルコキシシリル基、ハロゲン(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子)等)に置換されていてもよい。
任意の置換基としては、例えば、炭素数1〜14のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等)、炭素数1〜14のアルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等)、炭素数6〜14のアリール基(例えば、フェニル基等)等が挙げられる。これらの置換基が有する水素原子は、さらに別の置換基(例えば、(メタ)アクリロイルオキシ基、カルボキシ基、ヒドロキシ基、エポキシ基、アミノ基、トリアルコキシシリル基、ハロゲン(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子)等)に置換されていてもよい。
式(1)中、R1、R3、R6、R8は、それぞれ独立に、水素原子、水酸基、又は炭素数1〜6の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基であることが好ましく、水素原子又は炭素数1〜4の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基であることがより好ましい。
式(1)中、R2、R4、R5、R7は、それぞれ独立に、水素原子、水酸基、又は炭素数1〜6の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基であることが好ましく、水素原子又は炭素数1〜4の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基であることがより好ましく、水素原子であることがさらに好ましい。
式(1)中、R2、R4、R5、R7は、それぞれ独立に、水素原子、水酸基、又は炭素数1〜6の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基であることが好ましく、水素原子又は炭素数1〜4の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基であることがより好ましく、水素原子であることがさらに好ましい。
上記のような好適な化合物(1)として、例えば、
下記式(1−1)で表されるビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド、
下記式(1−2)で表されるビス(4−ヒドロキシ−3−メチル)フェニルスルフィド、
下記式(1−3)で表される2,2’−ジ−tert−ブチル−5,5’−ジメチル−4,4’−チオジフェノール(別名:4,4’−チオビス(6−tert−ブチル−オルトクレゾール))等が挙げられる。
下記式(1−1)で表されるビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド、
下記式(1−2)で表されるビス(4−ヒドロキシ−3−メチル)フェニルスルフィド、
下記式(1−3)で表される2,2’−ジ−tert−ブチル−5,5’−ジメチル−4,4’−チオジフェノール(別名:4,4’−チオビス(6−tert−ブチル−オルトクレゾール))等が挙げられる。
上記の他、例えば、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ジスルフィド、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(2,4−ジヒドロキシフェニル)スルフィド、4,4’−チオビス(6−tert−ブチル−メタクレゾール)、5,5’−チオジサリチル酸、4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、及び4,4’−ジヒドロキシビフェニル等が挙げられる。
本態様の導電性高分子含有液に含まれる化合物(1)は、1種類でもよいし、2種類以上でもよい。
本態様に含まれる化合物(1)の合計の含有量は、導電性複合体100質量部に対して、1質量部以上10000質量部以下であることが好ましく、10質量部以上1000質量部以下であることがより好ましく、50質量部以上500質量部以下であることがさらに好ましい。化合物(1)の含有量が前記下限値以上であれば、導電層の導電性をより向上させることができ、耐光性を充分に高めることができる。一方、化合物(1)の含有量が前記上限値以下であれば、導電性複合体の含有割合低下による導電性低下を抑制できる。
本態様に含まれる化合物(1)の合計の含有量は、導電性複合体100質量部に対して、1質量部以上10000質量部以下であることが好ましく、10質量部以上1000質量部以下であることがより好ましく、50質量部以上500質量部以下であることがさらに好ましい。化合物(1)の含有量が前記下限値以上であれば、導電層の導電性をより向上させることができ、耐光性を充分に高めることができる。一方、化合物(1)の含有量が前記上限値以下であれば、導電性複合体の含有割合低下による導電性低下を抑制できる。
[疎水化された導電性複合体]
本態様における導電性複合体は、アミン化合物又はエポキシ化合物(エポキシ基含有化合物)との反応によって疎水化されていてもよい。導電性複合体のポリアニオンの余剰のアニオン基(以下、「一部のアニオン基」ともいう)と、アミン化合物とが反応するか、又はエポキシ化合物のエポキシ基が開環反応することによって、アニオン基の親水性を低減し、疎水化される。これにより、導電性複合体の有機溶剤に対する分散性が高まる。
前記ポリアニオンは、前記アニオン基と前記エポキシ化合物との反応によって、置換基(A)を有する。
前記ポリアニオンは、前記アニオン基と前記アミン化合物との反応によって、置換基(B)を有する。
本態様における導電性複合体は、アミン化合物又はエポキシ化合物(エポキシ基含有化合物)との反応によって疎水化されていてもよい。導電性複合体のポリアニオンの余剰のアニオン基(以下、「一部のアニオン基」ともいう)と、アミン化合物とが反応するか、又はエポキシ化合物のエポキシ基が開環反応することによって、アニオン基の親水性を低減し、疎水化される。これにより、導電性複合体の有機溶剤に対する分散性が高まる。
前記ポリアニオンは、前記アニオン基と前記エポキシ化合物との反応によって、置換基(A)を有する。
前記ポリアニオンは、前記アニオン基と前記アミン化合物との反応によって、置換基(B)を有する。
(置換基A)
導電性複合体の詳細な分析は必ずしも容易ではないが、置換基(A)は下記式(A1)で示される基、又は下記式(A2)で表される基であると推測される。
導電性複合体の詳細な分析は必ずしも容易ではないが、置換基(A)は下記式(A1)で示される基、又は下記式(A2)で表される基であると推測される。
式(A1)及び式(A2)において、左端の結合手は、置換基(A)が、アニオン基のプロトンと置換していることを表す。置換されるプロトンを有するアニオン基として、例えば、「−SO3H」のように酸素原子に結合した活性なプロトンを有するアニオン基が挙げられる。
式(A1)において、R11、R12、R13、及びR14の任意の置換基としては、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基等が挙げられる。R11とR13とは結合して置換基を有していてもよい環を形成していてもよい。例えば、R11とR13とが前記炭化水素基であり、R11の1価の炭化水素基の任意の1つの水素原子を除いた2価の炭化水素基と、R13の1価の炭化水素基の任意の1つの水素原子を除いた2価の炭化水素基とが、前記水素原子が除かれた炭素原子同士で結合して環を形成する場合が挙げられる。
なかでも、式(A1)において、R11が水素原子又は炭素数10〜16のアルコキシアルキル基であり、R12が水素原子であり、R13が水素原子又は炭素数10〜16のアルコキシアルキル基であり、R14が水素原子であることが好ましい。
なかでも、式(A1)において、R11が水素原子又は炭素数10〜16のアルコキシアルキル基であり、R12が水素原子であり、R13が水素原子又は炭素数10〜16のアルコキシアルキル基であり、R14が水素原子であることが好ましい。
式(A2)において、R15、R16、R17、及びR18の任意の置換基としては、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基等が挙げられる。R15とR17とは結合して置換基を有していてもよい環を形成していてもよい。環を形成する例は、上記と同様である。
なかでも、式(A2)において、R15が水素原子又は炭素数10〜16のアルコキシアルキル基であり、R16が水素原子であり、R17が水素原子又は炭素数10〜16のアルコキシアルキル基であり、R18が水素原子であることが好ましい。
なかでも、式(A2)において、R15が水素原子又は炭素数10〜16のアルコキシアルキル基であり、R16が水素原子であり、R17が水素原子又は炭素数10〜16のアルコキシアルキル基であり、R18が水素原子であることが好ましい。
本明細書において、「置換基を有していてもよい」とは、水素原子(−H)を1価の基で置換する場合と、メチレン基(−CH2−)を2価の基で置換する場合との両方を含む。
置換基としての1価の基としては、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数2〜4のアルケニル基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、トリアルコキシシリル基(トリメトキシシリル基等)、等が挙げられる。
置換基としての2価の基としては、酸素原子(−O−)、−C(=O)−、−C(=O)−O−等が挙げられる。
置換基としての1価の基としては、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数2〜4のアルケニル基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、トリアルコキシシリル基(トリメトキシシリル基等)、等が挙げられる。
置換基としての2価の基としては、酸素原子(−O−)、−C(=O)−、−C(=O)−O−等が挙げられる。
式(A2)において、mは2以上の整数であり、2〜100が好ましく、2〜50がより好ましく、2〜25がさらに好ましい。mが上記下限値以上であると、導電性複合体の疎水性が充分に高くなる。mが前記上限値以下であると、疎水性が高くなりすぎたり、導電性が低下したりするのを抑制することができる。
前記エポキシ化合物は、1分子中にエポキシ基を1つ以上有する化合物である。凝集又はゲル化を防止する点では、エポキシ化合物は、1分子中にエポキシ基を1つ有する化合物が好ましい。
エポキシ化合物は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
エポキシ化合物は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
1分子中にエポキシ基を1つ有する単官能エポキシ化合物としては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、2,3−ブチレンオキサイド、イソブチレンオキサイド、1,2−ブチレンオキサイド、1,2−エポキシヘキサン、1,2−エポキシヘプタン、1,2−エポキシペンタン、1,2−エポキシオクタン、1,2−エポキシデカン、1,3−ブタジエンモノオキサイド、1,2−エポキシテトラデカン、グリシジルメチルエーテル、1,2−エポキシオクタデカン、1,2−エポキシヘキサデカン、エチルグリシジルエーテル、グリシジルイソプロピルエーテル、tert−ブチルグリシジルエーテル、1,2−エポキシエイコサン、2−(クロロメチル)−1,2−エポキシプロパン、グリシドール、エピクロルヒドリン、エピブロモヒドリン、ブチルグリシジルエーテル、1,2−エポキシヘキサン、1,2−エポキシ−9−デカン、2−(クロロメチル)−1,2−エポキシブタン、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、1,2−エポキシ−1H,1H,2H,2H,3H,3H−トリフルオロブタン、アリルグリシジルエーテル、テトラシアノエチレンオキサイド、グリシジルブチレート、1,2−エポキシシクロオクタン、グリシジルメタクリレート、1,2−エポキシシクロドデカン、1−メチル−1,2−エポキシシクロヘキサン、1,2−エポキシシクロペンタデカン、1,2−エポキシシクロペンタン、1,2−エポキシシクロヘキサン、1,2−エポキシ−1H,1H,2H,2H,3H,3H−ヘプタデカフルオロブタン、3,4−エポキシテトラヒドロフラン、グリシジルステアレート、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、エポキシコハク酸、グリシジルフェニルエーテル、イソホロンオキサイド、α−ピネンオキサイド、2,3−エポキシノルボルネン、ベンジルグリシジルエーテル、ジエトキシ(3−グリシジルオキシプロピル)メチルシラン、3−[2−(パーフルオロヘキシル)エトキシ]−1,2−エポキシプロパン、1,1,1,3,5,5,5−ヘプタメチル−3−(3−グリシジルオキシプロピル)トリシロキサン、9,10−エポキシ−1,5−シクロドデカジエン、4−tert−ブチル安息香酸グリシジル、2,2−ビス(4−グリシジルオキシフェニル)プロパン、2−tert−ブチル−2−[2−(4−クロロフェニル)]エチルオキシラン、スチレンオキサイド、グリシジルトリチルエーテル、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、2−フェニルプロピレンオキサイド、コレステロール−5α,6α−エポキシド、スチルベンオキサイド、p−トルエンスルホン酸グリシジル、3−メチル−3−フェニルグリシド酸エチル、N−プロピル−N−(2,3−エポキシプロピル)ペルフルオロ−n−オクチルスルホンアミド、(2S,3S)−1,2−エポキシ−3−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)−4−フェニルブタン、3−ニトロベンゼンスルホン酸(R)−グリシジル、3−ニトロベンゼンスルホン酸−グリシジル、パルテノリド、N−グリシジルフタルイミド、エンドリン、デイルドリン、4−グリシジルオキシカルバゾール、7,7−ジメチルオクタン酸[オキシラニルメチル]、1,2−エポキシ−4−ビニルシクロヘキサン、炭素数10〜16の高級アルコールグリシジルエーテル等が挙げられる。
前記高級アルコールグリシジルエーテルとしては、炭素数10〜16の高級アルコールグリシジルエーテルの1種以上が好ましく、炭素数12〜14の高級アルコールグリシジルエーテルの1種以上がより好ましく、C12(炭素数12)高級アルコールグリシジルエーテル及びC13(炭素数13)高級アルコールグリシジルエーテルのうち少なくとも1種がさらに好ましく、C12,C13混合高級アルコールグリシジルエーテルが特に好ましい。
1分子中にエポキシ基を2つ以上有する多官能エポキシ化合物としては、例えば、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、1,7−オクタジエンジエポキシド、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,2:3,4−ジエポキシブタン、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジグリシジル、イソシアヌル酸トリグリシジルネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,2:3,4−ジエポキシブタン、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、グリセリンポリグリシジルエーテル、ジグリセリンポリグリシジルエーテル、ポリグリセリンポリグリシジルエーテル、ソルビトール系ポリグリシジルエーテル、エチレンオキシドラウリルアルコールグリシジルエーテル、トリグリシジルトリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアネート等が挙げられる。
エポキシ化合物は、有機溶剤への分散性が高くなることから、分子量が50以上2,000以下であることが好ましい。また、低極性の有機溶剤への分散性が高くなることから、エポキシ化合物は、炭素数が7以上100以下のものが好ましく、10以上80以下のものがより好ましく、15以上50以下のものがさらに好ましい。
(置換基B)
導電性複合体の詳細な分析は必ずしも容易ではないが、置換基(B)は下記式(B)で表される基であると推測される。
導電性複合体の詳細な分析は必ずしも容易ではないが、置換基(B)は下記式(B)で表される基であると推測される。
−HN+R21R22R23 ・・・(B)
[式(B)中、R21〜R23はそれぞれ独立に、水素原子、又は置換基を有してもよい炭化水素基であり、ただし、R21〜R23のうち少なくとも1つは置換基を有してもよい炭化水素基である。]
[式(B)中、R21〜R23はそれぞれ独立に、水素原子、又は置換基を有してもよい炭化水素基であり、ただし、R21〜R23のうち少なくとも1つは置換基を有してもよい炭化水素基である。]
置換基(B)において、左端の結合手は、アニオン基の負電荷と、アミン化合物の正電荷とが結合していることを表す。負に荷電し得るアニオン基として、例えば「−SO3 −」のように、酸素原子に活性なプロトンが結合したアニオン基が挙げられる。
式(B)におけるR21〜R23は水素原子、又は置換基を有していてもよい炭化水素基である。式(B)におけるR21〜R23はアミン化合物に由来する置換基である。
式(B)における炭化水素基は、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基が挙げられる。
脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基などが挙げられる。
脂肪族炭化水素基の置換基としては、フェニル基、水酸基等が挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
芳香族炭化水素基の置換基としては、炭素数1〜5のアルキル基、水酸基等が挙げられる。
式(B)における炭化水素基は、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基が挙げられる。
脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基などが挙げられる。
脂肪族炭化水素基の置換基としては、フェニル基、水酸基等が挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
芳香族炭化水素基の置換基としては、炭素数1〜5のアルキル基、水酸基等が挙げられる。
前記アミン化合物は、第一級アミン、第二級アミン及び第三級アミンよりなる群から選ばれる少なくとも1種である。アミン化合物は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
第一級アミンとしては、例えば、アニリン、トルイジン、ベンジルアミン、エタノールアミン等が挙げられる。
第二級アミンとしては、例えば、ジエタノールアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジフェニルアミン、ジベンジルアミン、ジナフチルアミン等が挙げられる。
第三級アミンとしては、例えば、トリエタノールアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリヘキシルアミン、トリオクチルアミン、トリフェニルアミン、トリベンジルアミン、トリナフチルアミン等が挙げられる。
前記アミン化合物のうち、導電性複合体を容易に疎水化できることから、第三級アミンが好ましく、トリオクチルアミン及びトリブチルアミンの少なくとも一方がより好ましい。
第一級アミンとしては、例えば、アニリン、トルイジン、ベンジルアミン、エタノールアミン等が挙げられる。
第二級アミンとしては、例えば、ジエタノールアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジフェニルアミン、ジベンジルアミン、ジナフチルアミン等が挙げられる。
第三級アミンとしては、例えば、トリエタノールアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリヘキシルアミン、トリオクチルアミン、トリフェニルアミン、トリベンジルアミン、トリナフチルアミン等が挙げられる。
前記アミン化合物のうち、導電性複合体を容易に疎水化できることから、第三級アミンが好ましく、トリオクチルアミン及びトリブチルアミンの少なくとも一方がより好ましい。
低極性の有機溶剤への分散性が高くなることから、アミン化合物は、窒素原子上に炭素数が6以上の置換基を有することが好ましく、窒素原子上に炭素数が8以上の置換基を有することがより好ましい。
導電性高分子含有液は、水及び有機溶剤のうちの少なくとも一方を含んでもよい。水又は有機溶剤は、導電性複合体を分散又は溶解することができるので、分散媒又は溶媒ということができる。本明細書において、分散と溶解とを区別せずに単に分散ということがあり、分散媒と溶媒とを区別せずに単に分散媒ということがある。
導電性高分子含有液に含まれる導電性複合体は、前述したように疎水化されていてもよいし、疎水化されていなくてもよいが、重合性アクリル化合物との相溶性が優れることから疎水化されていることが好ましい。疎水化されている場合には、分散媒として有機溶剤を用いることが好ましい。疎水化されていない場合には、分散媒として水系分散媒を用いることが好ましい。
導電性高分子含有液に含まれる導電性複合体は、前述したように疎水化されていてもよいし、疎水化されていなくてもよいが、重合性アクリル化合物との相溶性が優れることから疎水化されていることが好ましい。疎水化されている場合には、分散媒として有機溶剤を用いることが好ましい。疎水化されていない場合には、分散媒として水系分散媒を用いることが好ましい。
(有機溶剤)
本態様における有機溶剤は、水溶性有機溶剤でもよいし、非水溶性有機溶剤でもよいし、水溶性有機溶剤及び非水溶性有機溶剤の混合溶剤でもよい。ここで、水溶性有機溶剤は、20℃の水100gに対する溶解量が1g以上の有機溶剤であり、非水溶性有機溶剤は、20℃の水100gに対する溶解量が1g未満の有機溶剤である。
本態様における有機溶剤は、水溶性有機溶剤でもよいし、非水溶性有機溶剤でもよいし、水溶性有機溶剤及び非水溶性有機溶剤の混合溶剤でもよい。ここで、水溶性有機溶剤は、20℃の水100gに対する溶解量が1g以上の有機溶剤であり、非水溶性有機溶剤は、20℃の水100gに対する溶解量が1g未満の有機溶剤である。
水溶性有機溶剤としては、例えば、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤、ケトン系溶剤、窒素原子含有溶剤等が挙げられる。
アルコール系溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール(イソプロパノール)、2−メチル−2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−1−プロパノール、アリルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。
エーテル系溶剤としては、例えば、ジエチルエーテル、ジメチルエーテル、プロピレングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル等が挙げられる。
ケトン系溶剤としては、例えば、ジエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、ジイソプロピルケトン、メチルエチルケトン、アセトン、ジアセトンアルコール等が挙げられる。
窒素原子含有溶剤としては、例えば、N−メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド等が挙げられる。
水溶性有機溶剤は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
導電性高分子含有液のフィルム基材に対する塗工性が良好になることから、水溶性有機溶剤としてはアルコール系溶剤又はケトン系溶剤が好ましい。
アルコール系溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール(イソプロパノール)、2−メチル−2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−1−プロパノール、アリルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。
エーテル系溶剤としては、例えば、ジエチルエーテル、ジメチルエーテル、プロピレングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル等が挙げられる。
ケトン系溶剤としては、例えば、ジエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、ジイソプロピルケトン、メチルエチルケトン、アセトン、ジアセトンアルコール等が挙げられる。
窒素原子含有溶剤としては、例えば、N−メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド等が挙げられる。
水溶性有機溶剤は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
導電性高分子含有液のフィルム基材に対する塗工性が良好になることから、水溶性有機溶剤としてはアルコール系溶剤又はケトン系溶剤が好ましい。
非水溶性有機溶剤としては、例えば、炭化水素系溶剤等が挙げられる。炭化水素系溶剤としては、例えば、脂肪族炭化水素系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤が挙げられる。
脂肪族炭化水素系溶剤としては、例えば、ヘキサン、シクロヘキサン、ペンタン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ドデカン等が挙げられる。
芳香族炭化水素系溶剤としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、イソプロピルベンゼン等が挙げられる。
非水溶性有機溶剤は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
非水溶性有機溶剤のなかでも、本態様における導電性高分子含有液を容易に製造できる点では、芳香族炭化水素系溶剤が好ましく、トルエンがより好ましい。
脂肪族炭化水素系溶剤としては、例えば、ヘキサン、シクロヘキサン、ペンタン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ドデカン等が挙げられる。
芳香族炭化水素系溶剤としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、イソプロピルベンゼン等が挙げられる。
非水溶性有機溶剤は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
非水溶性有機溶剤のなかでも、本態様における導電性高分子含有液を容易に製造できる点では、芳香族炭化水素系溶剤が好ましく、トルエンがより好ましい。
本態様の導電性複合体が疎水化されている場合、導電性高分子含有液の総質量に対する有機溶剤の含有量は、50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上100質量%以下であることがより好ましく、90質量%以上99.9質量%以下であることがさらに好ましい。有機溶剤の含有割合が上記範囲であると、疎水化された導電性複合体を容易に分散させることができ、容易に導電層を形成するこができる。
(水系分散媒)
水系分散媒は、水、又は水と水溶性有機溶剤との混合液である。水溶性有機溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤が挙げられる。水溶性有機溶剤は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
水系分散媒の総質量に対する水の含有量は、50質量%超であり、60質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、100質量%であってもよい。
水系分散媒は、水、又は水と水溶性有機溶剤との混合液である。水溶性有機溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤が挙げられる。水溶性有機溶剤は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
水系分散媒の総質量に対する水の含有量は、50質量%超であり、60質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、100質量%であってもよい。
(導電性複合体の含有量)
導電性高分子含有液の総質量に対する、導電性複合体の含有量は、分散性を高める観点から、例えば、0.01質量%以上10質量%以下が好ましく、0.1質量%以上5質量%以下がより好ましく、0.2質量%以上2質量%以下がさらに好ましい。
導電性高分子含有液の総質量に対する、導電性複合体の含有量は、分散性を高める観点から、例えば、0.01質量%以上10質量%以下が好ましく、0.1質量%以上5質量%以下がより好ましく、0.2質量%以上2質量%以下がさらに好ましい。
(バインダ成分)
導電性高分子含有液は、バインダ成分を含んでいてもよい。バインダ成分は、前記π共役系導電性高分子及び前記ポリアニオン以外の樹脂又はその前駆体であり、熱可塑性樹脂、又は、導電層形成時に硬化する硬化性のモノマー又はオリゴマーである。熱可塑性樹脂はそのままバインダ樹脂となり、硬化性のモノマー又はオリゴマーは硬化により形成した樹脂がバインダ樹脂となる。
バインダ成分は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ただし、バインダ成分は、前記重合性アクリル化合物とは異なる別の化合物である。以下に例示するバインダ成分のうち、前記重合性アクリル化合物に該当する化合物がある場合、その該当する化合物は、前記重合性アクリル化合物に加えて、別に含まれていてもよいバインダ成分である。
導電性高分子含有液は、バインダ成分を含んでいてもよい。バインダ成分は、前記π共役系導電性高分子及び前記ポリアニオン以外の樹脂又はその前駆体であり、熱可塑性樹脂、又は、導電層形成時に硬化する硬化性のモノマー又はオリゴマーである。熱可塑性樹脂はそのままバインダ樹脂となり、硬化性のモノマー又はオリゴマーは硬化により形成した樹脂がバインダ樹脂となる。
バインダ成分は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ただし、バインダ成分は、前記重合性アクリル化合物とは異なる別の化合物である。以下に例示するバインダ成分のうち、前記重合性アクリル化合物に該当する化合物がある場合、その該当する化合物は、前記重合性アクリル化合物に加えて、別に含まれていてもよいバインダ成分である。
バインダ成分由来のバインダ樹脂の具体例としては、例えば、アクリル樹脂(アクリル化合物)、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテル樹脂、メラミン樹脂、シリコーン等が挙げられる。
導電性高分子含有液の分散媒が水系分散媒である場合、含有するバインダ樹脂としては、水分散性樹脂が好ましく、水分散性エマルション樹脂がより好ましい。水分散性樹脂は、エマルション樹脂又は水溶性樹脂である。
導電性高分子含有液の分散媒が水系分散媒である場合、含有するバインダ樹脂としては、水分散性樹脂が好ましく、水分散性エマルション樹脂がより好ましい。水分散性樹脂は、エマルション樹脂又は水溶性樹脂である。
水分散性エマルション樹脂の具体例としては、アクリル樹脂(アクリル化合物)、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂等であって、乳化剤によってエマルションにされたものが挙げられる。なかでも、導電性高分子含有液をフィルム基材に塗工した塗膜の強度が高くなることから、ポリエステルエマルションが好ましい。特に、ポリエステルフィルム基材に塗工する場合、フィルム基材に対する塗膜の密着性が高くなることから、ポリエステルエマルションが好ましい。
水溶性樹脂の具体例としては、アクリル樹脂(アクリル化合物)、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂であって、カルボキシ基やスルホ基等の酸基又はその塩を有するものが挙げられる。ここで、水溶性樹脂は、25℃の蒸留水100gに、1g以上、好ましくは5g以上、より好ましくは10g以上溶解するものが好ましい。
水分散性樹脂が有するカルボキシ基、スルホ基等の酸基は、ナトリウムイオンやカリウムイオン等のカチオンと塩を形成していてもよい。
硬化性のモノマー又はオリゴマーは、熱硬化性のモノマー又はオリゴマーであってもよいし、光硬化性のモノマー又はオリゴマーであってもよい。ここで、オリゴマーは、質量平均分子量が1万未満の重合体のことである。なお、質量平均分子量が1万を超えるポリマーは、硬化性を有さない。
硬化性のモノマーとしては、例えば、アクリルモノマー(アクリル化合物)、エポキシモノマー、オルガノシロキサン等が挙げられる。硬化性のオリゴマーとしては、例えば、アクリルオリゴマー(アクリル化合物)、エポキシオリゴマー、シリコーンオリゴマー(硬化型シリコーン)等が挙げられる。
バインダ成分としてアクリルモノマー又はアクリルオリゴマーを用いた場合には、加熱又は光照射により容易に硬化させることができる。バインダ成分としてオルガノシロキサン又はシリコーンオリゴマーを用いた場合には、導電層に離型性(非粘着性)を付与することができる。
付加硬化型のオルガノシロキサン又はシリコーンオリゴマーは、酸化防止剤の添加によって硬化阻害を起こすことがある。しかし、化合物(1)は、付加硬化型のオルガノシロキサン又はシリコーンオリゴマーの硬化を阻害しにくいため、バインダ成分として付加硬化型のオルガノシロキサン又はシリコーンオリゴマーを好適に用いることができる。
硬化性のモノマーとしては、例えば、アクリルモノマー(アクリル化合物)、エポキシモノマー、オルガノシロキサン等が挙げられる。硬化性のオリゴマーとしては、例えば、アクリルオリゴマー(アクリル化合物)、エポキシオリゴマー、シリコーンオリゴマー(硬化型シリコーン)等が挙げられる。
バインダ成分としてアクリルモノマー又はアクリルオリゴマーを用いた場合には、加熱又は光照射により容易に硬化させることができる。バインダ成分としてオルガノシロキサン又はシリコーンオリゴマーを用いた場合には、導電層に離型性(非粘着性)を付与することができる。
付加硬化型のオルガノシロキサン又はシリコーンオリゴマーは、酸化防止剤の添加によって硬化阻害を起こすことがある。しかし、化合物(1)は、付加硬化型のオルガノシロキサン又はシリコーンオリゴマーの硬化を阻害しにくいため、バインダ成分として付加硬化型のオルガノシロキサン又はシリコーンオリゴマーを好適に用いることができる。
硬化性のモノマー又はオリゴマーを含む場合には、さらに硬化触媒を含むことが好ましい。例えば、熱硬化性のモノマー又はオリゴマーを含む場合には、加熱によりラジカルを発生させる熱重合開始剤を含むことが好ましく、光硬化性のモノマー又はオリゴマーを含む場合には、光照射によりラジカルを発生させる光重合開始剤を含むことが好ましい。また、オルガノシロキサン又はシリコーンオリゴマーを含む場合には、硬化用の白金触媒を含むことが好ましい。
導電性高分子含有液におけるバインダ成分の含有割合は、導電性複合体100質量部に対して、100質量部以上10000質量部以下であることが好ましく、100質量部以上5000質量部以下であることがより好ましい。バインダ成分の含有割合が前記下限値以上であれば、導電性高分子含有液をフィルム基材に塗工する際の製膜性と膜強度を向上させることができる。バインダ成分の含有割合が前記上限値以下であれば、導電性複合体の含有割合の低下による導電性の低下を抑制することができる。
(高導電化剤)
導電性高分子含有液は、導電性をより向上させるために、高導電化剤を含んでもよい。
高導電化剤は、糖類、窒素含有芳香族性環式化合物、2個以上のヒドロキシ基を有する化合物、2個以上のカルボキシル基を有する化合物、1個以上のヒドロキシ基および1個以上のカルボキシ基を有する化合物、アミド基を有する化合物、イミド基を有する化合物、ラクタム化合物、グリシジル基を有する化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物であることが好ましい。
ただし、高導電化剤は、前述したπ共役系導電性高分子、ポリアニオン、分散媒、化合物(1)、及びバインダ成分以外の化合物である。
高導電化剤のなかでも、導電性向上の効果が高いことから、ヒドロキシ基を2つ有する直鎖状化合物であるグリコールが好ましく、プロピレングリコールがより好ましい。
導電性高分子含有液に含まれる高導電化剤は1種でもよいし、2種以上でもよい。
導電性高分子含有液は、導電性をより向上させるために、高導電化剤を含んでもよい。
高導電化剤は、糖類、窒素含有芳香族性環式化合物、2個以上のヒドロキシ基を有する化合物、2個以上のカルボキシル基を有する化合物、1個以上のヒドロキシ基および1個以上のカルボキシ基を有する化合物、アミド基を有する化合物、イミド基を有する化合物、ラクタム化合物、グリシジル基を有する化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物であることが好ましい。
ただし、高導電化剤は、前述したπ共役系導電性高分子、ポリアニオン、分散媒、化合物(1)、及びバインダ成分以外の化合物である。
高導電化剤のなかでも、導電性向上の効果が高いことから、ヒドロキシ基を2つ有する直鎖状化合物であるグリコールが好ましく、プロピレングリコールがより好ましい。
導電性高分子含有液に含まれる高導電化剤は1種でもよいし、2種以上でもよい。
高導電化剤の含有割合は導電性複合体100質量部に対して、1質量部以上10000質量部以下であることが好ましく、10質量部以上5000質量部以下であることがより好ましく、100質量部以上2500質量部以下であることがさらに好ましい。高導電化剤の含有割合が前記下限値以上であれば、高導電化剤添加による導電性向上効果が充分に発揮され、前記上限値以下であれば、π共役系導電性高分子濃度の低下に起因する導電性の低下を防止できる。
(その他の添加剤)
導電性高分子含有液には、その他の添加剤が含まれてもよい。
添加剤としては、本発明の効果が得られる限り特に制限されず、例えば、界面活性剤、無機導電剤、消泡剤、カップリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤などを使用できる。
ただし、添加剤は、前述したπ共役系導電性高分子、ポリアニオン、分散媒、前記重合性アクリル化合物、化合物(1)、バインダ成分、及び高導電化剤以外のものである。
界面活性剤としては、ノニオン系、アニオン系、カチオン系の界面活性剤が挙げられるが、保存安定性の面からノニオン系が好ましい。また、ポリビニルピロリドンなどのポリマー系界面活性剤を添加してもよい。
無機導電剤としては、金属イオン類、導電性カーボン等が挙げられる。なお、金属イオンは、金属塩を水に溶解させることにより生成させることができる。
消泡剤としては、シリコーン樹脂、ポリジメチルシロキサン、シリコーンオイル等が挙げられる。
カップリング剤としては、エポキシ基、ビニル基又はアミノ基を有するシランカップリング剤等が挙げられる。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、糖類等が挙げられる。
紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、サリシレート系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、オキサニリド系紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系紫外線吸収剤、ベンゾエート系紫外線吸収剤等が挙げられる。
導電性高分子含有液には、その他の添加剤が含まれてもよい。
添加剤としては、本発明の効果が得られる限り特に制限されず、例えば、界面活性剤、無機導電剤、消泡剤、カップリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤などを使用できる。
ただし、添加剤は、前述したπ共役系導電性高分子、ポリアニオン、分散媒、前記重合性アクリル化合物、化合物(1)、バインダ成分、及び高導電化剤以外のものである。
界面活性剤としては、ノニオン系、アニオン系、カチオン系の界面活性剤が挙げられるが、保存安定性の面からノニオン系が好ましい。また、ポリビニルピロリドンなどのポリマー系界面活性剤を添加してもよい。
無機導電剤としては、金属イオン類、導電性カーボン等が挙げられる。なお、金属イオンは、金属塩を水に溶解させることにより生成させることができる。
消泡剤としては、シリコーン樹脂、ポリジメチルシロキサン、シリコーンオイル等が挙げられる。
カップリング剤としては、エポキシ基、ビニル基又はアミノ基を有するシランカップリング剤等が挙げられる。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、糖類等が挙げられる。
紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、サリシレート系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、オキサニリド系紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系紫外線吸収剤、ベンゾエート系紫外線吸収剤等が挙げられる。
導電性高分子含有液が前記添加剤を含有する場合、その含有割合は、添加剤の種類に応じて適宜決められるが、例えば、導電性複合体100質量部に対して、0.001質量部以上5質量部以下の範囲とすることができる。
≪導電性高分子含有液の製造方法≫
本発明の第二態様は、第一態様の導電性高分子含有液の製造方法である。
第一態様の導電性高分子含有液は、例えば、下記(a)〜(c)のいずれかの方法により容易に製造することができる。
(a)π共役系導電性高分子及びポリアニオンと、水及び有機溶剤のうち少なくとも水を含む導電性高分子水系分散液に、前記重合性アクリル化合物及び前記式(1)で表される化合物(1)を添加することを含む方法。
(b)π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、水及び有機溶剤のうち少なくとも水を含む導電性高分子水系分散液を乾燥させて乾燥体を得ることと、前記乾燥体にアミン化合物、有機溶剤、前記重合性アクリル化合物、及び前記式(1)で表される化合物(1)を添加することを含む方法。
(c)π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、水及び有機溶剤のうち少なくとも水を含む導電性高分子水系分散液に、エポキシ化合物を添加して導電性複合体を析出させて析出物を形成させることと、前記析出物を回収して、得られた前記析出物に有機溶剤、前記重合性アクリル化合物、及び前記式(1)で表される化合物(1)を添加することを含む方法。
本発明の第二態様は、第一態様の導電性高分子含有液の製造方法である。
第一態様の導電性高分子含有液は、例えば、下記(a)〜(c)のいずれかの方法により容易に製造することができる。
(a)π共役系導電性高分子及びポリアニオンと、水及び有機溶剤のうち少なくとも水を含む導電性高分子水系分散液に、前記重合性アクリル化合物及び前記式(1)で表される化合物(1)を添加することを含む方法。
(b)π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、水及び有機溶剤のうち少なくとも水を含む導電性高分子水系分散液を乾燥させて乾燥体を得ることと、前記乾燥体にアミン化合物、有機溶剤、前記重合性アクリル化合物、及び前記式(1)で表される化合物(1)を添加することを含む方法。
(c)π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、水及び有機溶剤のうち少なくとも水を含む導電性高分子水系分散液に、エポキシ化合物を添加して導電性複合体を析出させて析出物を形成させることと、前記析出物を回収して、得られた前記析出物に有機溶剤、前記重合性アクリル化合物、及び前記式(1)で表される化合物(1)を添加することを含む方法。
(a)〜(c)の材料として用いる導電性高分子水系分散液は、導電性複合体が水系分散媒に分散された導電性高分子含有液である。導電性高分子水系分散液は、例えば、ポリアニオンの水分散液に、π共役系導電性高分子を構成するモノマーを添加し、酸化重合させることによって得られる。また、導電性高分子水系分散液は、市販のものを用いてもよい。
(b)における導電性高分子水系分散液の乾燥方法としては、凍結乾燥又は噴霧乾燥が好ましい。凍結乾燥又は噴霧乾燥して得た乾燥体は、表面積が広いので、有機溶剤に分散させやすい。
(b)において、乾燥体に添加したアミン化合物は、ポリアニオンのアニオン基、特にドープに関与しない余剰のアニオン基に反応して、導電性複合体を疎水化することができる。疎水化された導電性複合体は有機溶剤に対する分散性が高くなる。
乾燥体に、アミン化合物及び有機溶剤を添加した後に、高圧ホモジナイザー等を用いて、高い剪断力を付与しながら攪拌し、疎水化した導電性複合体を有機溶剤に分散させることが好ましい。
(b)で用いることが好ましいアミン化合物の例示は、前述したアニオン基と反応するアミン化合物の例示と同じである。
(b)において、乾燥体に添加したアミン化合物は、ポリアニオンのアニオン基、特にドープに関与しない余剰のアニオン基に反応して、導電性複合体を疎水化することができる。疎水化された導電性複合体は有機溶剤に対する分散性が高くなる。
乾燥体に、アミン化合物及び有機溶剤を添加した後に、高圧ホモジナイザー等を用いて、高い剪断力を付与しながら攪拌し、疎水化した導電性複合体を有機溶剤に分散させることが好ましい。
(b)で用いることが好ましいアミン化合物の例示は、前述したアニオン基と反応するアミン化合物の例示と同じである。
アミン化合物の添加割合は、導電性複合体100質量部に対して、1質量部以上10000質量部以下であることが好ましく、10質量部以上5000質量部以下であることがより好ましく、50質量部以上1000質量部以下であることがさらに好ましい。アミン化合物の添加割合が前記下限値以上であれば、導電性複合体の有機溶剤に対する分散性がより高くなり、前記上限値以下であれば、導電性の低下を防ぐことができる。
(c)において、エポキシ化合物を導電性高分子水系分散液に添加すると、導電性複合体を構成するポリアニオンの一部のアニオン基に、エポキシ化合物のエポキシ基が開環反応することにより、アニオン基の負電荷が消失する。これにより、導電性複合体が疎水化される。この疎水化を促進するために、導電性高分子水系分散液を加熱してもよい。
疎水化された導電性複合体は、水系分散媒中で分散できなくなり、析出して析出物となる。
(c)で用いることが好ましいエポキシ化合物の例示は、前述したアニオン基と反応するエポキシ化合物の例示と同じである。
疎水化された導電性複合体は、水系分散媒中で分散できなくなり、析出して析出物となる。
(c)で用いることが好ましいエポキシ化合物の例示は、前述したアニオン基と反応するエポキシ化合物の例示と同じである。
エポキシ化合物の添加割合は、導電性複合体100質量部に対して、10質量部以上100000質量部以下であることが好ましく、100質量部以上50000質量部以下であることがより好ましく、200質量部以上10000質量部以下であることがさらに好ましい。エポキシ化合物の添加割合が前記下限値以上であれば、導電性複合体の有機溶剤に対する分散性がより高くなり、前記上限値以下であれば、導電性の低下を防ぐことができる。
(c)において、疎水化された導電性複合体からなる前記析出物を、水系分散媒から分取して回収する方法としては、例えば、ろ過、沈殿、抽出等の公知の分取方法を適用できる。これらの分取方法のなかでも、ろ過が好ましく、導電性複合体の形成に用いたポリアニオンがろ液とともに通過する程度に粗い目のフィルターを用いてろ過することが好ましい。このろ過方法によれば、析出物を分取するとともに、導電性複合体を形成していない余剰のポリアニオンをろ液側に残して、析出物と余剰のポリアニオンとを分離することができる。余剰のポリアニオンを除くことにより、析出物の導電性を高めることができる。
ろ過に使用するフィルターとしては、化学分析分野で用いられるろ紙が好ましい。このろ紙としては、例えば、アドバンテック社製ろ紙、保留粒子径7μm等が挙げられる。ここで、ろ紙の保留粒子径は目の粗さの目安であり、JIS P 3801〔ろ紙(化学分析用)〕で規定された硫酸バリウムなどを自然ろ過したときの漏えい粒子径により求められる。ろ紙の保留粒子径は、例えば2μm以上10μm以下とすることができる。この保留粒子径は、余剰のポリアニオンを透過させて容易に分離できることから、5μm以上10μm以下であることが好ましい。
回収した疎水化された導電性複合体は、前述した有機溶剤に容易に分散させることができる。
<導電性フィルムの製造方法>
本発明の第三態様の導電性フィルムの製造方法は、フィルム基材の少なくとも一方の面に、第一態様の導電性高分子含有液を塗工することを含む。
本発明の第三態様の導電性フィルムの製造方法は、フィルム基材の少なくとも一方の面に、第一態様の導電性高分子含有液を塗工することを含む。
(フィルム基材)
前記フィルム基材としては、例えば、プラスチックフィルムが挙げられる。
プラスチックフィルムを構成するフィルム基材用樹脂としては、例えば、エチレン−メチルメタクリレート共重合樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン、ポリアリレート、スチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネートなどが挙げられる。これらのフィルム基材用樹脂のなかでも、安価で機械的強度に優れる点から、ポリエチレンテレフタレートが好ましい。
前記フィルム基材としては、例えば、プラスチックフィルムが挙げられる。
プラスチックフィルムを構成するフィルム基材用樹脂としては、例えば、エチレン−メチルメタクリレート共重合樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン、ポリアリレート、スチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネートなどが挙げられる。これらのフィルム基材用樹脂のなかでも、安価で機械的強度に優れる点から、ポリエチレンテレフタレートが好ましい。
フィルム基材用の樹脂は、非晶性でもよいし、結晶性でもよい。
フィルム基材は、未延伸のものでもよいし、延伸されたものでもよい。
フィルム基材には、導電性高分子含有液から形成される導電層の密着性をさらに向上させるために、コロナ放電処理、プラズマ処理、火炎処理等の表面処理が施されてもよい。
フィルム基材は、未延伸のものでもよいし、延伸されたものでもよい。
フィルム基材には、導電性高分子含有液から形成される導電層の密着性をさらに向上させるために、コロナ放電処理、プラズマ処理、火炎処理等の表面処理が施されてもよい。
フィルム基材の平均厚みとしては、5μm以上500μm以下であることが好ましく、20μm以上200μm以下であることがより好ましい。フィルム基材の平均厚みが前記下限値以上であれば、破断しにくくなり、前記上限値以下であれば、フィルムとして充分な可撓性を確保できる。
本明細書における部材の厚さは、任意の10箇所について厚さを測定し、その測定値を平均した値である。
本明細書における部材の厚さは、任意の10箇所について厚さを測定し、その測定値を平均した値である。
前記フィルム基材として、公知の偏光フィルムを使用することもできる。
偏光フィルムとしては、例えば、一対の透明フィルムと、これらの間に配置された偏光層とを備えたものが知られている。
透明フィルムを構成する透明樹脂としては、例えば、トリアセチルセルロース、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリシクロオレフィン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、アクリル樹脂等が挙げられる。
透明フィルムの厚さは、例えば、10μm以上500μm以下とすることができ、薄型化と強度の両立の点では、20μm以上300μm以下であることが好ましい。
偏光層としては、例えば、親水性フィルムに二色性物質を付着させ、一軸延伸して二色性物質を配向させたものが挙げられる。親水性フィルムとしては、例えば、ポリビニルアルコールフィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体の部分ケン化フィルム等が挙げられる。二色性物質としては、例えば、ヨウ素、二色性染料等が挙げられる。
偏光層の厚さは、例えば、10μm以上500μm以下とすることができ、薄型化と偏光性の両立の点では、20μm以上300μm以下であることが好ましい。
偏光フィルムとしては、例えば、一対の透明フィルムと、これらの間に配置された偏光層とを備えたものが知られている。
透明フィルムを構成する透明樹脂としては、例えば、トリアセチルセルロース、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリシクロオレフィン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、アクリル樹脂等が挙げられる。
透明フィルムの厚さは、例えば、10μm以上500μm以下とすることができ、薄型化と強度の両立の点では、20μm以上300μm以下であることが好ましい。
偏光層としては、例えば、親水性フィルムに二色性物質を付着させ、一軸延伸して二色性物質を配向させたものが挙げられる。親水性フィルムとしては、例えば、ポリビニルアルコールフィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体の部分ケン化フィルム等が挙げられる。二色性物質としては、例えば、ヨウ素、二色性染料等が挙げられる。
偏光層の厚さは、例えば、10μm以上500μm以下とすることができ、薄型化と偏光性の両立の点では、20μm以上300μm以下であることが好ましい。
導電性フィルムを光学用途に使用する場合には、フィルム基材が透明であることが好ましい。具体的には、フィルム基材の全光線透過率が65%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、80%以上であることがさらに好ましい。全光線透過率は、JIS K7136に従って測定した値である。
導電性高分子含有液をフィルム基材に塗工(塗布)する方法としては、例えば、グラビアコーター、ロールコーター、カーテンフローコーター、スピンコーター、バーコーター、リバースコーター、キスコーター、ファウンテンコーター、ロッドコーター、エアドクターコーター、ナイフコーター、ブレードコーター、キャストコーター、スクリーンコーター等のコーターを用いた方法、エアスプレー、エアレススプレー、ローターダンプニング等の噴霧器を用いた方法、ディップ等の浸漬方法等を適用することができる。
市販のバーコーターには、塗工厚に応じた番号が付されており、その番号が大きい程、厚く塗工できる。
導電性高分子含有液のフィルム基材への塗布量は特に制限されないが、導電性と膜強度を勘案して、固形分として、0.01g/m2以上10.0g/m2以下の範囲であることが好ましい。
市販のバーコーターには、塗工厚に応じた番号が付されており、その番号が大きい程、厚く塗工できる。
導電性高分子含有液のフィルム基材への塗布量は特に制限されないが、導電性と膜強度を勘案して、固形分として、0.01g/m2以上10.0g/m2以下の範囲であることが好ましい。
塗工した導電性高分子含有液からなる塗膜に任意に含まれる分散媒を乾燥させて除去し、前記塗膜に含まれる前記重合性アクリル化合物を重合させることにより、目的の導電層が形成された導電性フィルムを得ることができる。
塗工した導電性高分子含有液を乾燥する方法としては、加熱乾燥、真空乾燥等が挙げられる。加熱乾燥としては、例えば、熱風加熱や、赤外線加熱などの通常の方法を採用できる。
加熱乾燥を適用する場合、加熱温度は、使用する分散媒に応じて適宜設定されるが、通常は、50℃以上150℃以下の範囲内である。ここで、加熱温度は、乾燥装置の設定温度である。
塗工した導電性高分子含有液を乾燥する方法としては、加熱乾燥、真空乾燥等が挙げられる。加熱乾燥としては、例えば、熱風加熱や、赤外線加熱などの通常の方法を採用できる。
加熱乾燥を適用する場合、加熱温度は、使用する分散媒に応じて適宜設定されるが、通常は、50℃以上150℃以下の範囲内である。ここで、加熱温度は、乾燥装置の設定温度である。
前記導電性高分子含有液に含まれる重合性アクリル化合物が熱硬化性である場合、前記塗膜の乾燥の際に加熱乾燥を適用することにより、塗膜を熱硬化させることが好ましい。
前記導電性高分子含有液に含まれる重合性アクリル化合物が活性エネルギー線硬化性である場合、前記塗膜を乾燥した後に活性エネルギー線を照射することが好ましい。
活性エネルギー線としては、紫外線、電子線、可視光線等が挙げられる。紫外線の光源としては、例えば、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、キセノンアーク、メタルハライドランプ等が挙げられる。
紫外線照射における照度は100mW/cm2以上が好ましい。照度が100mW/cm2以上であると、充分に重合して硬化させることができる。照度の上限値の目安としては、例えば、1000mW/cm2以下が挙げられる。
紫外線照射の積算光量は50mJ/cm2以上が好ましい。積算光量が50mJ/cm2以上であると、充分に重合して硬化させることができる。積算光量の上限値の目安としては、例えば、1000mJ/cm2以下が挙げられる。
上記の照度及び積算光量は、例えば、トプコン社製UVR−T1(工業用UVチェッカー、受光器;UD−T36、測定波長範囲;300nm以上390nm以下、ピーク感度波長;約355nm)を用いて測定することができる。
前記導電性高分子含有液に含まれる重合性アクリル化合物が活性エネルギー線硬化性である場合、前記塗膜を乾燥した後に活性エネルギー線を照射することが好ましい。
活性エネルギー線としては、紫外線、電子線、可視光線等が挙げられる。紫外線の光源としては、例えば、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、キセノンアーク、メタルハライドランプ等が挙げられる。
紫外線照射における照度は100mW/cm2以上が好ましい。照度が100mW/cm2以上であると、充分に重合して硬化させることができる。照度の上限値の目安としては、例えば、1000mW/cm2以下が挙げられる。
紫外線照射の積算光量は50mJ/cm2以上が好ましい。積算光量が50mJ/cm2以上であると、充分に重合して硬化させることができる。積算光量の上限値の目安としては、例えば、1000mJ/cm2以下が挙げられる。
上記の照度及び積算光量は、例えば、トプコン社製UVR−T1(工業用UVチェッカー、受光器;UD−T36、測定波長範囲;300nm以上390nm以下、ピーク感度波長;約355nm)を用いて測定することができる。
≪導電性フィルム≫
本発明の第四態様は、フィルム基材の少なくとも一方の面に、π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、前記重合性アクリル化合物の重合体と、前記式(1)で表される化合物(1)とを含む導電層が備えられた、導電性フィルムである。
本態様の導電性フィルムは、第三態様の製造方法によって製造することができる。
本態様の導電性フィルムのフィルム基材の説明は、第三態様のフィルム基材の説明と同じである。
本発明の第四態様は、フィルム基材の少なくとも一方の面に、π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、前記重合性アクリル化合物の重合体と、前記式(1)で表される化合物(1)とを含む導電層が備えられた、導電性フィルムである。
本態様の導電性フィルムは、第三態様の製造方法によって製造することができる。
本態様の導電性フィルムのフィルム基材の説明は、第三態様のフィルム基材の説明と同じである。
(導電層)
フィルム基材の少なくとも一方の面に備えられた、前記導電性複合体と、前記重合性アクリル化合物の重合体と、化合物(1)とを含有する導電層の平均厚みとしては、10nm以上50000nm以下であることが好ましく、50nm以上25000nm以下であることがより好ましく、100nm以上10000nm以下であることがさらに好ましい。
前記導電層の平均厚さが前記下限値以上であれば、充分に高い導電性を発揮でき、前記上限値以下であれば、導電層を容易に形成できる。
フィルム基材の少なくとも一方の面に備えられた、前記導電性複合体と、前記重合性アクリル化合物の重合体と、化合物(1)とを含有する導電層の平均厚みとしては、10nm以上50000nm以下であることが好ましく、50nm以上25000nm以下であることがより好ましく、100nm以上10000nm以下であることがさらに好ましい。
前記導電層の平均厚さが前記下限値以上であれば、充分に高い導電性を発揮でき、前記上限値以下であれば、導電層を容易に形成できる。
本態様の導電性フィルムの導電層は、良好な導電性の目安として、例えば、1×102Ω/□以上1×108Ω/□以下の表面抵抗値を有することが好ましく、1×103Ω/□以上1×107Ω/□以下の表面抵抗値を有することがより好ましく、1×104Ω/□以上1×106Ω/□以下の表面抵抗値を有することが好ましい。
<作用効果>
本発明の第四態様の導電性フィルムの導電層には、前記重合性アクリル化合物の重合体、化合物(1)及び導電性複合体が含まれているので、光に曝されたことによる導電性の低下が抑制されている。このメカニズムは未解明であるが、前記重合体と化合物(1)とが相乗的に作用し、導電性複合体の耐光性を高めていると推測される。
本発明の第一態様の導電性高分子含有液には、前記重合性アクリル化合物、化合物(1)及び導電性複合体が安定に分散されているので、第四態様の導電性フィルムの製造に適している。
本発明の第三態様の導電性フィルムの製造方法は、第一態様の導電性高分子含有液を用いるので、第四態様の導電性フィルムを容易に製造することができる。
本発明の第二態様の導電性高分子含有液の製造方法は、疎水化された導電性複合体、及び疎水性の重合性アクリル化合物を含む場合においても、第一態様の導電性高分子含有液を容易に製造することができる。
本発明の第四態様の導電性フィルムの導電層には、前記重合性アクリル化合物の重合体、化合物(1)及び導電性複合体が含まれているので、光に曝されたことによる導電性の低下が抑制されている。このメカニズムは未解明であるが、前記重合体と化合物(1)とが相乗的に作用し、導電性複合体の耐光性を高めていると推測される。
本発明の第一態様の導電性高分子含有液には、前記重合性アクリル化合物、化合物(1)及び導電性複合体が安定に分散されているので、第四態様の導電性フィルムの製造に適している。
本発明の第三態様の導電性フィルムの製造方法は、第一態様の導電性高分子含有液を用いるので、第四態様の導電性フィルムを容易に製造することができる。
本発明の第二態様の導電性高分子含有液の製造方法は、疎水化された導電性複合体、及び疎水性の重合性アクリル化合物を含む場合においても、第一態様の導電性高分子含有液を容易に製造することができる。
(製造例1)ポリスチレンスルホン酸の製造
1000mlのイオン交換水に206gのスチレンスルホン酸ナトリウムを溶解し、80℃で攪拌しながら、予め10mlの水に溶解した1.14gの過硫酸アンモニウム酸化剤溶液を20分間滴下し、この溶液を12時間攪拌した。
得られたポリスチレンスルホン酸ナトリウム含有溶液に、10質量%に希釈した硫酸を1000ml添加し、得られたポリスチレンスルホン酸含有溶液の約1000mlの溶媒を限外ろ過法により除去した。次いで、残液に2000mlのイオン交換水を加え、限外ろ過法により約2000mlの溶媒を除去して、ポリスチレンスルホン酸を水洗した。この水洗操作を3回繰り返した。
得られた溶液中の水を減圧除去して、無色の固形状のポリスチレンスルホン酸を得た。
1000mlのイオン交換水に206gのスチレンスルホン酸ナトリウムを溶解し、80℃で攪拌しながら、予め10mlの水に溶解した1.14gの過硫酸アンモニウム酸化剤溶液を20分間滴下し、この溶液を12時間攪拌した。
得られたポリスチレンスルホン酸ナトリウム含有溶液に、10質量%に希釈した硫酸を1000ml添加し、得られたポリスチレンスルホン酸含有溶液の約1000mlの溶媒を限外ろ過法により除去した。次いで、残液に2000mlのイオン交換水を加え、限外ろ過法により約2000mlの溶媒を除去して、ポリスチレンスルホン酸を水洗した。この水洗操作を3回繰り返した。
得られた溶液中の水を減圧除去して、無色の固形状のポリスチレンスルホン酸を得た。
(製造例2)水系分散媒を含む導電性高分子含有液(導電性高分子水系分散媒)の製造
14.2gの3,4−エチレンジオキシチオフェンと、36.7gのポリスチレンスルホン酸を2000mlのイオン交換水に溶かした溶液とを20℃で混合した。
得られた混合溶液を20℃に保ち、掻き混ぜながら、200mlのイオン交換水に溶かした29.64gの過硫酸アンモニウムと8.0gの硫酸第二鉄の酸化触媒溶液とをゆっくり添加し、3時間攪拌して反応させた。
得られた反応液に2000mlのイオン交換水を加え、限外ろ過法により約2000mlの溶媒を除去した。この操作を3回繰り返した。
次いで、得られた溶液に200mlの10質量%に希釈した硫酸と2000mlのイオン交換水とを加え、限外ろ過法により約2000mlの溶媒を除去した。残液に2000mlのイオン交換水を加え、限外ろ過法により約2000mlの溶媒を除去した。この操作を3回繰り返した。
さらに、得られた溶液に2000mlのイオン交換水を加え、限外ろ過法により約2000mlの溶媒を除去した。この操作を5回繰り返し、濃度1.2質量%のポリスチレンスルホン酸ドープポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT−PSS)が水系分散媒に分散された導電性高分子水系分散媒を得た。
14.2gの3,4−エチレンジオキシチオフェンと、36.7gのポリスチレンスルホン酸を2000mlのイオン交換水に溶かした溶液とを20℃で混合した。
得られた混合溶液を20℃に保ち、掻き混ぜながら、200mlのイオン交換水に溶かした29.64gの過硫酸アンモニウムと8.0gの硫酸第二鉄の酸化触媒溶液とをゆっくり添加し、3時間攪拌して反応させた。
得られた反応液に2000mlのイオン交換水を加え、限外ろ過法により約2000mlの溶媒を除去した。この操作を3回繰り返した。
次いで、得られた溶液に200mlの10質量%に希釈した硫酸と2000mlのイオン交換水とを加え、限外ろ過法により約2000mlの溶媒を除去した。残液に2000mlのイオン交換水を加え、限外ろ過法により約2000mlの溶媒を除去した。この操作を3回繰り返した。
さらに、得られた溶液に2000mlのイオン交換水を加え、限外ろ過法により約2000mlの溶媒を除去した。この操作を5回繰り返し、濃度1.2質量%のポリスチレンスルホン酸ドープポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT−PSS)が水系分散媒に分散された導電性高分子水系分散媒を得た。
(製造例3)凍結乾燥体の製造
製造例2で得たPEDOT−PSSの水系分散液1000gを凍結乾燥して、12gのPEDOT−PSS(導電性複合体)の凍結乾燥体を得た。
製造例2で得たPEDOT−PSSの水系分散液1000gを凍結乾燥して、12gのPEDOT−PSS(導電性複合体)の凍結乾燥体を得た。
(製造例4)疎水化された導電性複合体を含む導電性高分子含有液の製造
イソプロパノール1000gに、3.0gのPEDOT−PSSの凍結乾燥体と、2.65gのトリオクチルアミンを加え、高圧ホモジナイザーを用いて分散して、トリオクチルアミンが反応して疎水化された導電性複合体を含む導電性高分子含有液を得た。
イソプロパノール1000gに、3.0gのPEDOT−PSSの凍結乾燥体と、2.65gのトリオクチルアミンを加え、高圧ホモジナイザーを用いて分散して、トリオクチルアミンが反応して疎水化された導電性複合体を含む導電性高分子含有液を得た。
(製造例5)疎水化された導電性複合体を含む導電性高分子含有液の製造
製造例2で得たPEDOT−PSSの水系分散液100gに、メタノール300g及びエポキシ化合物(共栄社化学株式会社製エポライトM−1230、C12,C13混合高級アルコールグリシジルエーテル)25gを加え、60℃で4時間加熱攪拌した。このとき、PEDOT−PSSにおいてPSSのPEDOTと結合していない余剰のスルホン酸基にエポキシ化合物のエポキシ基が開環反応して結合し、余剰のスルホン酸基が消失した。この結果、PEDOT−PSSの水分散性が低下し、PEDOT−PSSとエポキシ化合物との反応物である、疎水化された導電性複合体が析出した。この析出物を濾過により回収し、1.575gの導電性複合体を得た。
次に、315gのメチルエチルケトンに上記の導電性複合体を添加し、高圧ホモジナイザーを用いて分散して、エポキシ化合物との反応により疎水化された導電性複合体を、濃度0.5質量%で含む導電性高分子含有液を得た。
製造例2で得たPEDOT−PSSの水系分散液100gに、メタノール300g及びエポキシ化合物(共栄社化学株式会社製エポライトM−1230、C12,C13混合高級アルコールグリシジルエーテル)25gを加え、60℃で4時間加熱攪拌した。このとき、PEDOT−PSSにおいてPSSのPEDOTと結合していない余剰のスルホン酸基にエポキシ化合物のエポキシ基が開環反応して結合し、余剰のスルホン酸基が消失した。この結果、PEDOT−PSSの水分散性が低下し、PEDOT−PSSとエポキシ化合物との反応物である、疎水化された導電性複合体が析出した。この析出物を濾過により回収し、1.575gの導電性複合体を得た。
次に、315gのメチルエチルケトンに上記の導電性複合体を添加し、高圧ホモジナイザーを用いて分散して、エポキシ化合物との反応により疎水化された導電性複合体を、濃度0.5質量%で含む導電性高分子含有液を得た。
(製造例6)重合性アクリル化合物含有液の調製
重合性アクリル化合物であるウレタンアクリレート(根上工業株式会社製、アートレジンUN−904M、固形分濃度80質量%のメチルエチルケトン溶液)15gと、重合性アクリル化合物であるペンタエリスリトールトリアクリレート(共栄社化学株式会社製)45gと、イルガキュア184(BASF社製、光ラジカル重合開始剤)2.4gと、ジアセトンアルコール12.6gと、を混合した重合性アクリル化合物含有液を得た。
重合性アクリル化合物であるウレタンアクリレート(根上工業株式会社製、アートレジンUN−904M、固形分濃度80質量%のメチルエチルケトン溶液)15gと、重合性アクリル化合物であるペンタエリスリトールトリアクリレート(共栄社化学株式会社製)45gと、イルガキュア184(BASF社製、光ラジカル重合開始剤)2.4gと、ジアセトンアルコール12.6gと、を混合した重合性アクリル化合物含有液を得た。
(製造例7)
製造例4で得た導電性高分子含有液50gに、製造例6で得た重合性アクリル化合物含有液50gを混合して、重合性アクリル化合物を含む導電性高分子含有液を得た。
製造例4で得た導電性高分子含有液50gに、製造例6で得た重合性アクリル化合物含有液50gを混合して、重合性アクリル化合物を含む導電性高分子含有液を得た。
(製造例8)
製造例5で得た導電性高分子含有液50gに、製造例6で得た重合性アクリル化合物含有液50gを混合して、重合性アクリル化合物を含む導電性高分子含有液を得た。
製造例5で得た導電性高分子含有液50gに、製造例6で得た重合性アクリル化合物含有液50gを混合して、重合性アクリル化合物を含む導電性高分子含有液を得た。
[実施例1]
製造例7で得た導電性高分子含有液10gに、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド15mgを添加して、目的の導電性高分子含有液からなる塗料を製造した。この塗料を#8のバーコーターを用いてPETフィルム(東レ株式会社製、ルミラーT60)上に塗布し、100℃で1分間乾燥し、400mJの紫外線照射を行い、導電層(厚さ:約4000nm)が表面に形成された導電性フィルムを得た。
製造例7で得た導電性高分子含有液10gに、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド15mgを添加して、目的の導電性高分子含有液からなる塗料を製造した。この塗料を#8のバーコーターを用いてPETフィルム(東レ株式会社製、ルミラーT60)上に塗布し、100℃で1分間乾燥し、400mJの紫外線照射を行い、導電層(厚さ:約4000nm)が表面に形成された導電性フィルムを得た。
<評価>
実施例1の導電性フィルムについて、まず、製造後の初期表面抵抗値R0を測定した。次いで、カーボンアーク式の紫外線光源を有する耐光試験機を用いて、導電性フィルムの導電層に48時間の紫外線照射を行った後の表面抵抗値(耐光性試験後の表面抵抗値)R1を測定した。これらの測定には、抵抗率計(株式会社三菱化学アナリテック製ハイレスタ)を用い、印加電圧を10Vとした。各測定結果を表1に示す。
測定結果における表面抵抗値(単位:Ω/□(オームパースクエア))が小さい程、導電性が高いことを示す。また、R1/R0で表される表面抵抗値の比の値が小さい程、耐光性が優れることを示している。
以下の実施例、比較例においても同様にして各表面抵抗値を測定した。その結果を表1に併記する。
実施例1の導電性フィルムについて、まず、製造後の初期表面抵抗値R0を測定した。次いで、カーボンアーク式の紫外線光源を有する耐光試験機を用いて、導電性フィルムの導電層に48時間の紫外線照射を行った後の表面抵抗値(耐光性試験後の表面抵抗値)R1を測定した。これらの測定には、抵抗率計(株式会社三菱化学アナリテック製ハイレスタ)を用い、印加電圧を10Vとした。各測定結果を表1に示す。
測定結果における表面抵抗値(単位:Ω/□(オームパースクエア))が小さい程、導電性が高いことを示す。また、R1/R0で表される表面抵抗値の比の値が小さい程、耐光性が優れることを示している。
以下の実施例、比較例においても同様にして各表面抵抗値を測定した。その結果を表1に併記する。
[実施例2]
実施例1において、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド15mgの添加量を、30mgに変更したこと以外は、実施例1と同様にして導電性フィルムを作製した。
実施例1において、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド15mgの添加量を、30mgに変更したこと以外は、実施例1と同様にして導電性フィルムを作製した。
[実施例3]
実施例1において、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド15mgを、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチル)フェニルスルフィド15mgに変更したこと以外は、実施例1と同様にして導電性フィルムを作製した。
実施例1において、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド15mgを、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチル)フェニルスルフィド15mgに変更したこと以外は、実施例1と同様にして導電性フィルムを作製した。
[実施例4]
実施例1において、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド15mgを、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチル)フェニルスルフィド30mgに変更したこと以外は、実施例1と同様にして導電性フィルムを作製した。
実施例1において、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド15mgを、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチル)フェニルスルフィド30mgに変更したこと以外は、実施例1と同様にして導電性フィルムを作製した。
[実施例5]
実施例1において、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド15mgを、2,2’−ジ−tert−ブチル−5,5’−ジメチル−4,4’−チオジフェノール15mgに変更したこと以外は、実施例1と同様にして導電性フィルムを作製した。
実施例1において、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド15mgを、2,2’−ジ−tert−ブチル−5,5’−ジメチル−4,4’−チオジフェノール15mgに変更したこと以外は、実施例1と同様にして導電性フィルムを作製した。
[実施例6]
実施例1において、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド15mgを、2,2’−ジ−tert−ブチル−5,5’−ジメチル−4,4’−チオジフェノール30mgに変更したこと以外は、実施例1と同様にして導電性フィルムを作製した。
実施例1において、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド15mgを、2,2’−ジ−tert−ブチル−5,5’−ジメチル−4,4’−チオジフェノール30mgに変更したこと以外は、実施例1と同様にして導電性フィルムを作製した。
[実施例7]
実施例1において、製造例7で得た導電性高分子含有液10gを、製造例8で得た導電性高分子含有液10gに変更したこと以外は、実施例1と同様にして導電性フィルムを作製した。
実施例1において、製造例7で得た導電性高分子含有液10gを、製造例8で得た導電性高分子含有液10gに変更したこと以外は、実施例1と同様にして導電性フィルムを作製した。
[実施例8]
実施例2において、製造例7で得た導電性高分子含有液10gを、製造例8で得た導電性高分子含有液10gに変更したこと以外は、実施例2と同様にして導電性フィルムを作製した。
実施例2において、製造例7で得た導電性高分子含有液10gを、製造例8で得た導電性高分子含有液10gに変更したこと以外は、実施例2と同様にして導電性フィルムを作製した。
[実施例9]
実施例3において、製造例7で得た導電性高分子含有液10gを、製造例8で得た導電性高分子含有液10gに変更したこと以外は、実施例3と同様にして導電性フィルムを作製した。
実施例3において、製造例7で得た導電性高分子含有液10gを、製造例8で得た導電性高分子含有液10gに変更したこと以外は、実施例3と同様にして導電性フィルムを作製した。
[実施例10]
実施例4において、製造例7で得た導電性高分子含有液10gを、製造例8で得た導電性高分子含有液10gに変更したこと以外は、実施例4と同様にして導電性フィルムを作製した。
実施例4において、製造例7で得た導電性高分子含有液10gを、製造例8で得た導電性高分子含有液10gに変更したこと以外は、実施例4と同様にして導電性フィルムを作製した。
[実施例11]
実施例5において、製造例7で得た導電性高分子含有液10gを、製造例8で得た導電性高分子含有液10gに変更したこと以外は、実施例5と同様にして導電性フィルムを作製した。
実施例5において、製造例7で得た導電性高分子含有液10gを、製造例8で得た導電性高分子含有液10gに変更したこと以外は、実施例5と同様にして導電性フィルムを作製した。
[実施例12]
実施例6において、製造例7で得た導電性高分子含有液10gを、製造例8で得た導電性高分子含有液10gに変更したこと以外は、実施例6と同様にして導電性フィルムを作製した。
実施例6において、製造例7で得た導電性高分子含有液10gを、製造例8で得た導電性高分子含有液10gに変更したこと以外は、実施例6と同様にして導電性フィルムを作製した。
[比較例1]
実施例1において、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィドを添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして導電性フィルムを得た。
実施例1において、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィドを添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして導電性フィルムを得た。
[比較例2]
実施例7において、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィドを添加しなかったこと以外は、実施例7と同様にして導電性フィルムを得た。
実施例7において、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィドを添加しなかったこと以外は、実施例7と同様にして導電性フィルムを得た。
表1の結果において、実施例1〜12の導電性フィルムは、製直後に良好な導電性を示し、耐光性試験後においても良好な導電性を示したことから、耐光性に優れていることが明らかである。一方、比較例1〜2の導電性フィルムは、初期の導電性及び耐光性試験後の耐光性に劣っていた。
Claims (15)
- 光重合開始剤又は熱重合開始剤をさらに含む、請求項1に記載の導電性高分子含有液。
- 前記化学式(1)中、Aが硫黄原子である、請求項1又は2に記載の導電性高分子含有液。
- 前記化学式(1)で表される化合物が、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチル)フェニルスルフィド、及び2,2’−ジ−tert−ブチル−5,5’−ジメチル−4,4’−チオジフェノールから選択される1種以上である、請求項3に記載の導電性高分子含有液。
- 前記ポリアニオンは、前記ポリアニオンが有する一部のアニオン基とアミン化合物との反応物である、請求項1〜4の何れか一項に記載の導電性高分子含有液。
- 前記ポリアニオンは、前記ポリアニオンが有する一部のアニオン基とエポキシ化合物との反応物である、請求項1〜4の何れか一項に記載の導電性高分子含有液。
- 前記アミン化合物がトリオクチルアミンである、請求項5に記載の導電性高分子含有液。
- 前記エポキシ化合物が炭素数10〜16の高級アルコールグリシジルエーテルの1種以上である、請求項6に記載の導電性高分子含有液。
- 前記π共役系導電性高分子がポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の導電性高分子含有液。
- 前記ポリアニオンがポリスチレンスルホン酸である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の導電性高分子含有液。
- フィルム基材の少なくとも一方の面に、請求項1〜10のいずれか一項に記載の導電性高分子含有液を塗工して、塗膜を形成することを含む、導電性フィルムの製造方法。
- 前記塗膜を加熱するか又は前記塗膜に活性エネルギー線を照射することにより、前記塗膜を硬化させることを含む、請求項13に記載の導電性フィルムの製造方法。
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