JPH08316005A - 導電性複合材料組成物及び該組成物を成形した導電性複合体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 再現性に優れる導電性複合材料組成物と、こ
れを成形して得られる導電性複合体を提供すること。 【構成】 エチレンとプロピレンのランダム共重合体と
ホモポリプロピレンとが直接重合して得られる熱可塑性
エラストマーを含む重合体と、導電性材料からなる導電
性複合材料組成物において、前記重合体１００重量部に
対して導電性材料が２０〜１０００重量部含まれること
特徴とする導電性複合材料組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導電性複合材料組成物
と該組成物を成形して得られる導電性複合体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、重合体と導電性材料からなる導電
性複合体としてのスイッチング素子として、ポリエチレ
ン等のポリオレフィンとカーボンブラック等の導電性粒
子からなる複合体が知られている（米国特許第２，９７
８，６６５号、特開昭５４−１６６９７号、特開昭５５
−７８４０６号）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ポリエチレンとカーボ
ンブラック粒子の導電性複合体からなるスイッチング素
子は、８０〜１４０℃にスイッチング温度（Ｔｓ）を持
ち（特開昭５５−７８４０６号）、実用上適当な温度で
あるが、ジュール熱による導通抵抗の経時変化（特開昭
５５−７８４０６号）や、導通抵抗とスイッチング素子
の抵抗の関係がヒステレシスを示す（特開平２−９２９
６０号、特開平５−２２６１１３号）ために、再現性に
乏しくさらに改善することが必要である。

【０００４】本発明の目的は、上記の欠点を改良した再
現性に優れる導電性複合材料組成物と、これを成形して
得られる導電性複合体を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、エチ
レンとプロピレンのランダム共重合体とホモポリプロピ
レンとが直接重合して得られる熱可塑性エラストマーを
含む重合体と、導電性材料からなる導電性複合材料組成
物であって、該重合体１００重量部に対して導電性材料
が２０〜１０００重量部含まれることを特徴とする導電
性複合材料組成物と該組成物を成形して得られる導電性
複合体に関する。

【０００６】以下本発明を詳細に説明する。本発明にお
けるエチレンとプロピレンのランダム共重合体とホモポ
リプロピレン（以下、ホモＰＰと記載する）とが直接重
合して得られる熱可塑性エラストマーとは、ホモＰＰ部
分が１〜６０重量％で、エチレン成分は１０〜４０重量
％の範囲の重合体であるが、特に限定するものではな
い。また、該重合体の主な特性としてＭＦＲ（Melt Flo
w Rate) 、軟化点等が挙げられる。このうち、ＭＦＲ
（JISK7210) は０．２〜５０g/10分で、好ましくは１．
０〜２０g/10分である。一方、融点（ＤＳＣ法）は、一
般的には１３５〜１７０℃の範囲であり、好ましくは１
４０〜１５５℃である。

【０００７】本発明においては、上記熱可塑性エラスト
マーに他の重合体を混合することができる。例えばポリ
エチレン（ＬＤＰＥ，ＭＤＰＥ，ＨＤＰＥ，ＬＬＤＰ
Ｅ）、α−オレフィンと極性モノマーとの共重合体（Ｅ
ＶＡ，ＥＡ，ＥＥＡ）などを挙げることができる。

【０００８】本発明における熱可塑性エラストマーと他
の重合体の混合比は、特に限定するもではないが、熱可
塑性エラストマーが１０〜８０重量部で、他の重合体が
９０〜２０重量部である。以上の重合体を用いることに
より、本発明では導通抵抗が大きく変わる温度（スイッ
チング温度，Ｔｓ）が、組成物中の重合体の融点近傍で
認められる。

【０００９】本発明における導電性材料は、ファーネス
ブラック、ケッチェンブラックなどのカーボンブラッ
ク、これらの極性モノマーによるグラフト物、金属メッ
キカーボンブラック、グラファイトなどを挙げることが
できるが、さらにニッケル、コバルト、銀、銅などの金
属やこれらに代表される金属の合金を用いることができ
る。以上の材料の形態は特に限定するものではないが、
一般的には粒状体が用いられ、例えばカーボンブラック
の場合には、１０〜１００nmの径の粒状物が用いられ
る。本発明における導電性材料の重合体に対する添加量
は導電性材料の種類にもよるが、一般的には２０〜１０
００重量部であり、好ましくは１００〜８００重量部で
ある。

【００１０】本発明においては、導電性材料の他に、他
の添加剤、例えば無機充填材、酸化防止剤、帯電防止
剤、シランカップリング剤等を添加することができる。

【００１１】本発明における重合体、導電性材料等の組
成物の混合は、ロール、バンバリーミキサー、ヘンシェ
ルミキサー、ブラベンダープラストグラフ、押出機（単
軸、多軸）等の混練装置を用いて行うことができる。さ
らに本発明においては、通常、圧縮成形、押出成形、射
出成形等の成形法を用いて、プレート、シート、フィル
ム状の導電性複合体を作製することができる。

【００１２】本発明における導電性複合体中の重合体
は、一般的には架橋されるが、ｔ−ブチルクミルパーオ
キサイド、２，５ジメチル−ジ（ｔ−ブチルパーオキ
シ）ヘキサン、２，５−ジメチル−ジ（ｔ−ブチルパー
オキシ）ヘキシン−３等を有機過酸化物を用いる化学架
橋法、ポリオレフィンにビニルシランをグラフトした
後、水分の存在下でシロキサン縮合反応による架橋を行
うシラン架橋法、さらには、電子線などを用いる放射線
架橋法のいずれの方法も用いることができる。

【００１３】本発明において、導電性複合体はニッケ
ル、銅等の電極材を熱圧着等の方法により接続される
が、さらに、成形歪の緩和、内部構造の安定化の目的の
ために熱処理を施すのが一般的である。なお、この熱処
理は導電性複合体と電極材の接続前、接続中または接続
後に行っても良い。

【００１４】

【作用】本発明は、重合体と導電性材料からなる組成物
において、重合体がホモＰＰと、エチレンとプロピレン
のランダム共重合体が直接重合して得られる熱可塑性エ
ラストマーの少なくとも架橋物を主体とするために、こ
れを成形して得られる導電性複合体のＴｓは、ポリエチ
レン系樹脂の場合とほぼ同等で、温度と導通抵抗の関係
でヒステレシスが少なく再現性に優れた導電性複合体を
得ることができる。この理由としては推論の域を出ない
が、ホモＰＰ部分が一種の固定点の役割をすることによ
り、エチレン／プロピレン共重合体部の熱膨張に伴う導
電性材料間の間隔変化の再現性が良くなり、その結果、
従来のポリエチレン系樹脂マトリックスの場合とＴｓは
概ね同等でありながら、より再現性に優れた特性を示し
たものと考えられる。

【００１５】

【実施例】

実施例１ 表１に示す配合組成物を、８インチロールを用いて１６
０℃で１０分間混練後、１６０℃、５分間プレスし（１
５０kg/cm²）、厚み約０．８mmのシート（１０mm×１０
mm）を成形した。

【００１６】

【表１】 配 合 ──────────────────────────────── 材 料 添加量（重量部） ──────────────────────────────── 熱可塑性エラストマー （トクヤマ,P.E.R:MI;8,融点;143℃, 比重;0.88) 60 ポリエチレン （住友化学;MI;10, 融点;125℃, 比重;0.935) 40 導電性材料 (ファーネスフ゛ラック:平均粒径,50nm) 100 架橋助剤(トリメチロールフ゜ロハ゜ントリアクリレート) 1.0 酸化防止剤(Irganox1010) 0.5 ────────────────────────────────

【００１７】該方法により得られた導電性複合体に５Mr
adの電子線照射を行った後、５mm×１０mmの大きさに切
り出し、両面に金属電極（ニッケル箔、厚み；３００n
m）を１６５℃で熱圧着し、該電極からリード線をはん
だ接続して取り出し温度と導通抵抗の関係を測定した。
また、降温後の復帰性を確認するために、室温での導通
抵抗を再測定した。結果を表２に示す。

【００１８】

【表２】 導 通 抵 抗 測 定 結 果 ───────────────────────────────── 項 目 実施例１ 実施例２ 実施例３ 比較例 ───────────────────────────────── R25 0.040 0.030 0.035 0.050 R110 1.2M 1.1M 1.5M 1.2M R110/R25 3.0×10 3.7×10 4.3×10 2.4×10 R25 ＊ 0.042 0.034 0.037 0.10 Ts（℃) 130 131 129 120 ───────────────────────────────── Ｒ２５ ：２５℃での導通抵抗（Ω） Ｒ１１０：１１０℃での導通抵抗（Ω） Ｒ２５＊：２５℃に降温後での導通抵抗（Ω）

【００１９】実施例２ 導電性材料をニッケル粒子（約８〜１０ミクロン）と
し、７２０重量部加えた以外、実施例１と同様にして温
度−導通抵抗の関係を測定した。結果を表２に併記し
た。

【００２０】実施例３ 導電性材料として、ポリスチレン粒子に金メッキをした
粒子（約１００nm）を用いた（３００重量部）以外、重
量部２と同様にして、温度−導通抵抗の関係を測定し
た。結果を表２に併記した。

【００２１】比較例 表３に示す配合を用いて、実施例１と同様にして５mm×
１０mmの導電性複合体試料を作製し、温度と導通抵抗の
関係を測定した。結果を表２に併記した。

【００２２】

【表３】 配 合 ─────────────────────────────────── 材 料 添加量（重量部） ─────────────────────────────────── ポリエチレン（住友化学;MI;10, 融点;125℃, 比重;0.935) 100 導電性材料 (ファーネスフ゛ラック:平均粒径,50nm) 100 酸化防止剤(Irganox1010) 0.5 ───────────────────────────────────

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、ホモポリプロピレン
と、エチレンとプロピレンのランダム共重合体が直接重
合して得られる熱可塑性エラストマーの架橋物を含む組
成物を用いることにより、スイッチング温度はポリエチ
レンの例とほぼ同じで、導通抵抗の自己復帰性に優れる
特性を持った導電性複合体を得ることができる。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年３月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】

【表２】 導 通 抵 抗 測 定 結 果 ───────────────────────────────── 項 目 実施例１ 実施例２ 実施例３ 比較例 ───────────────────────────────── R25 0.040 0.030 0.035 0.050 R110 1.2M 1.1M 1.5M 1.2M R110/R25 3.0×10⁷ 3.7×10⁷ 4.3×10⁷ 2.4×10⁷ R25 ＊ 0.042 0.034 0.037 0.10 Ts（℃) 130 131 129 120 ───────────────────────────────── Ｒ２５ ：２５℃での導通抵抗（Ω） Ｒ１１０：１１０℃での導通抵抗（Ω） Ｒ２５＊：２５℃に降温後での導通抵抗（Ω）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エチレンとプロピレンのランダム共重合
   体とホモポリプロピレンとが直接重合して得られる熱可
   塑性エラストマーを含む重合体と、導電性材料からなる
   導電性複合材料組成物において、前記重合体１００重量
   部に対して導電性材料が２０〜１０００重量部含まれる
   こと特徴とする導電性複合材料組成物。
2. 【請求項２】 請求項１記載の導電性複合材料組成物を
   成形してなる導電性複合体。
3. 【請求項３】 導電性複合材体が、少なくとも１個のス
   イッチング温度（Ｔｓ）を有することを特徴とする請求
   項２記載の導電性複合体。