JPH087648A - 導電性樹脂組成物 - Google Patents

導電性樹脂組成物

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JPH087648A
JPH087648A JP6139762A JP13976294A JPH087648A JP H087648 A JPH087648 A JP H087648A JP 6139762 A JP6139762 A JP 6139762A JP 13976294 A JP13976294 A JP 13976294A JP H087648 A JPH087648 A JP H087648A
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JP
Japan
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graphite
conductive resin
plane
resin composition
carbon black
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Pending
Application number
JP6139762A
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English (en)
Inventor
Akio Nakamura
昭雄 中村
Satoshi Odajima
智 小田嶋
Hiroshi Obara
広 小原
Yoshiaki Nishijima
良明 西島
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.)
Shin Etsu Polymer Co Ltd
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Polymer Co Ltd
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】電気抵抗が低く体積固有抵抗の層方向(面と直
角方向)と面方向(面と平行方向)との比をより1に近
付けた導電性樹脂成形体を得るのに有用な、導電性樹脂
組成物を提供する。 【構成】この導電性樹脂組成物は、高分子マトリックス
に、グラファイトの炭素六員環網平面の層間隔がカーボ
ンブラックの粒径よりも大きいグラファイトとカーボン
ブラックとを、分散させたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コンタクトスイッチ、
インターコネクター、タッチセンサ、高周波遮蔽用パッ
キン、導波管用ガスケット、電子機器用ハウジング、電
子部品包装容器、面状発熱体、電極基板等の材料であ
り、電気抵抗が低く体積固有抵抗の層方向(面と直角方
向)と面方向(面と平行方向)との比を1に近付けた導
電性樹脂成形体を得るのに有用な、導電性樹脂組成物に
関する。
【0002】
【従来の技術】ゴム、エラストマー、熱可塑性樹脂、熱
硬化性樹脂等の各種高分子マトリックスに、グラファイ
ト、カーボンブラック、カーボン繊維、金属粉末、金属
繊維等の導電性フィラーを分散して導電性を付与した複
合導電材料は、上記の電気・電子機器の分野で広範に使
用されている。中でも、グラファイト、カーボンブラッ
ク、カーボン繊維等の炭素質材料を導電性フィラーとす
るものは、化学的に安定で酸化・硫化されないため、高
温雰囲気、高湿雰囲気、亜硫酸ガス雰囲気、硫化水素ガ
ス雰囲気等の過酷な環境条件下でも体積固有抵抗の経時
劣化がなく広く使われている。また、より一層の低抵抗
化を達成するために、体積固有抵抗の低いグラファイト
とハイストラクチャー(高次連鎖構造)のカーボンブラ
ックとを組合せて、グラファイト粒子同士をカーボンブ
ラックにより連結することもよく知られている。
【0003】グラファイトは天然グラファイトと人造グ
ラファイトとに大別され、天然グラファイトはさらに、
その粒子形状によって、フレーク(鱗片状)グラファイ
ト、ベイン(鱗状)グラファイト、アモルファス(土
状)グラファイトに分けられる。これらのグラファイト
は浮遊選鉱と化学処理によって不純物を除去するが、と
くにフレークグラファイトとベイングラファイトは固定
炭素分を98〜99%以上に高めることができ、かつ結晶化
度も高いことから、導電性フィラーとして広範に使用さ
れている。これに対し、アモルファスグラファイトは固
定炭素分が75%程度で結晶化度も低く、導電性フィラー
としては不適当とされており、また人造グラファイトは
コークスに石油タールや石油ピッチをバインダーとして
加えて高温焼成したもので、粉砕工程を必要とするた
め、やや高価になる欠点がある。ところで、これらグラ
ファイトの結晶構造は多数の共役炭素六員環が縮合した
網平面が3.35Åの間隔で重なり合っており、この面に平
行方向のπ電子共役による体積固有抵抗は1×10-5Ω・c
m と極めて低いが、この面と垂直方向の体積固有抵抗は
1×10-3Ω・cm と大きく、電気的異方性を示している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この結晶構造のために
グラファイト粉末は必ず扁平状となり、この扁平状粉末
を高分子マトリックス中に分散した導電性樹脂組成物
を、カレンダーロール加工、Tダイ押出加工、射出成形
加工、コーティング加工等により導電性樹脂成形体とす
ると、グラファイト粉末の扁平面は、導電性樹脂組成物
の流れ方向にほぼ均一に配向し、例えばカレンダーロー
ル加工したシート状成形体の場合には、シート平面とほ
ぼ平行に配列したものとなる。グラファイト単独配合の
場合には、成形体の体積固有抵抗の層方向と面方向との
比(以下、層:面比とよぶ)は 100:1となり、アセチ
レンブラックや特殊オイルファーネスブラック等のハイ
ストラクチャーカーボンブラックを組合せ、グラファイ
ト粒子間をカーボンブラックストラクチャーで連結して
低抵抗化を図った場合にも、層:面比は10:1以上にし
かならないという欠点があった。また、グラファイト粉
末の体積固有抵抗は炭素六員環網平面と垂直方向の体積
固有抵抗が律速因子となり、5×10-3Ω・cmであるが、
グラファイト粒子単独配合の導電性樹脂組成物の場合、
面方向体積抵抗は1×100 Ω・cm以上、グラファイト粒
子とハイストラクチャーカーボンブラックを複合配合し
た導電性樹脂組成物の場合、面方向体積抵抗は5×10-2
Ω・cm以上となる。このとき層方向体積固有抵抗はこの
10〜 100倍の値を示す。したがって、本発明の目的は、
電気抵抗が低く体積固有抵抗の層方向(面と直角方向)
と面方向(面と平行方向)との比を1に近付けた導電性
樹脂成形体を得るのに有用な、導電性樹脂組成物を提供
するにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この導電性樹脂組成物
は、高分子マトリックスに、グラファイトの炭素六員環
網平面の層間隔がカーボンブラックの粒径よりも大きい
グラファイトとカーボンブラックとを、分散させてなる
ことを特徴とするものである。これを説明すると、本発
明者は上記課題の解決のため種々検討の結果、グラファ
イトの炭素六員環網平面相互の間隔が広い場合に、ハイ
ストラクチャーカーボンブラックの粒子径がこれよりも
小さければ、ハイストラクチャーカーボンブラックが層
間に入り込むことができ、疑似層間化合物を作り、強固
な電気的接続状態を形成すること、例えば、Liイオン
二次電池等では正極活物質のLiイオンが負極活物質の
グラファイトの層間に入り込みグラファイト層間化合物
LiX6を形成するが、同様にハイストラクチャーカー
ボンブラックの炭素をBk 、グラファイトの炭素をCと
すると、この場合のグラファイト層間化合物はBkX6
と表されるものが得られることを見出し、本発明に到達
した。
【0006】本発明におけるカーボンブラックは前述し
たようにハイストラクチャーカーボンブラックが有効で
あり、このようなものとしてはアセチレンブラック、導
電性オイルファーネスブラック(ケッチェンブラックR
EC、バルカンRXC-72など)などが挙げられる。アセチレ
ンブラックの粒径は50〜 950Å(50%粒径 420Å)、ケ
ッチェンブラックR ECの粒径は 200〜 300Å、バルカン
RXC-72の50%粒径は 300Åである。中でもケッチェンブ
ラックR ECは窒素比表面積 900〜1000m2/g、DBP吸油
量350cm3/100g 、揮発分 0.8%等の物性値を持ち、最も
発達したストラクチャーを有することが知られており、
また後述するグラファイトの層間距離と粒径との関係か
らケッチェンブラックR ECの使用が好ましい。
【0007】炭素六員環網平面の層間隔がカーボンブラ
ックの粒径より大きいグラファイトとしては、膨張グラ
ファイト粉末が挙げられる。膨張グラファイトは天然グ
ラファイトに硫酸、硝酸等の強酸を加えて層間化合物と
して安定させ、 900〜1000℃の焼成炉でガス化させ、層
間を 100〜 300倍に膨らますことによって得られる。具
体的には、鱗片状の天然グラファイトを濃硫酸と酸化剤
の溶液に浸漬してグラファイト層間化合物を作り、希釈
して水洗乾燥後、膨張化処理を行う。この層間化合物は
12層に1層の割合でできており、化学式はCnHSO4・2H2SO
4 (nは第1ステージで24、第2ステージで48‥‥‥
‥、このため第12ステージでは288となる。)と示され
る。このようなグラファイト層間化合物を膨張させるた
め、膨張グラファイトの電子顕微鏡写真は不規則な提灯
状として観察することができる。膨張グラファイトの粉
末は芋虫状の膨張グラファイトを直接粉砕するか、膨張
グラファイトを圧縮成形してシート化した後、粉砕する
かして得ることができる。この膨張グラファイト粉末の
粒径は、これが大き過ぎると導電性樹脂成形体としたと
きの表面荒れで見栄えの悪いものとなり、これが小さ過
ぎると粉砕に時間がかかり高価なものとなるため、 0.1
〜 500μm の範囲、とくには1〜 100μmの範囲とする
のが好ましい。
【0008】なお、この膨張グラファイト粉末の炭素六
員環網平面の層間隔は、天然グラファイトの層間隔3.35
Åを 100〜 300倍に膨張させたものであるから、 335〜
1005Åである。したがって、上記したようにアセチレン
ブラック、ケッチェンブラックR EC、バルカンRXC-72等
を任意に使用できるが、膨張率が最小の 100倍である場
合を考慮して、粒径が 200〜 300Åのケッチェンブラッ
R ECを使用するのが最も好ましい。上記のグラファイ
ト 100重量部に対するカーボンブラックの配合割合は、
これが少な過ぎるとグラファイト相互の連結が困難とな
り、またこれが多過ぎるとグラファイト固有の低抵抗特
性の発現を妨げ易いので、10〜 150重量部の範囲、とく
には30〜 100重量部の範囲とするのが好ましい。
【0009】本発明で用いられる高分子マトリックスと
しては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル
コポリマー、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、塩素化
ポリエチレン、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレー
ト、ポリスチレン、ポリウレタン、ABS樹脂、天然ゴ
ム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、
クロロプレンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、アクリ
ルゴム、シリコーンゴム、シリコーンアクリルゴム、フ
ッ素ゴム等が挙げられる。これら高分子マトリックス 1
00重量部に対するグラファイトおよびカーボンブラック
の配合割合は、高導電性を得たい場合や、流れ性を悪化
させずに加工性を高め、得られる成形品の脆さを避ける
ために、10〜 150重量部の範囲、とくには30〜 100重量
部の範囲とするのが好ましい。
【0010】
【実施例】以下、本発明を実施例および比較例によりさ
らに具体的に説明する。 (実施例)塩素含有量30%の塩素化ポリエチレン:ダイ
ソラックR N130(ダイソー社製、商品名) 100重量部
に、レーザー回折法による粒度が50%粒径 7.2μm 、10
%粒径 2.8μm 、90%粒径18.6μm の膨張グラファイト
粉末(中越黒鉛工業所製、商品名) 105重量部と、ケッ
チェンブラックR EC(ライオン社製、商品名)35重量部
とを、2本ロール混練により分散配合して導電性樹脂組
成物を調製し、これをカレンダーロール加工によりシー
ト化した後、加熱冷却プレスにより 150℃、50kgf/cm2
で15分間熱プレスし、冷却後、厚さ1mmの導電性シート
を得た。この導電性シートの面方向の体積固有抵抗をロ
レスタR AP(三菱油化社製、商品名)により測定したと
ころ 9.5×10-3Ω・cm であり、層方向の体積固有抵抗は
φ10mmの水銀柱を導電シートの両側に接触させる測定法
で 1.6×10-2Ω・cm であった。したがって、この導電性
樹脂組成物による成形体は面方向の体積固有抵抗が低い
上に、層:面比も 1.7:1というかなり小さい値を示し
た。
【0011】(比較例)上記と同様の塩素化ポリエチレ
ン 100重量部に、レーザー回折法による粒度が、50%粒
径 7.6μm 、10%粒径 3.0μm 、90%粒径16.3μm のフ
レークグラファイト BF-8H(中越黒鉛工業所製、商品
名) 105重量部と、ケッチェンブラックREC(ライオン
社製、商品名)35重量部とを、上記と同様の条件で混練
・分散・配合してシート化し、同様に加熱冷却プレスし
て厚さ1mmの導電性シートを得た。この導電性シートの
面方向の体積固有抵抗をロレスタR AP(三菱油化社製、
商品名)により測定したところ 9.0×10-2Ω・cm であ
り、面と直角方向の体積固有抵抗は上記の方法による測
定で 1.2×100 Ω・cm であった。したがって、この導電
性樹脂組成物による成形体は面方向の体積固有抵抗が一
桁高い上に、層:面比も13:1というかなり大きい値を
示した。
【0012】
【発明の効果】本発明は、10-3Ω・cm 台の低い体積固有
抵抗を持つグラファイト粒子同士を、ハイストラクチャ
ーカーボンブラックで連結し、グラファイト単独配合の
ものより低い体積固有抵抗を持つ導電性樹脂組成物を得
るという従来の手法を推し進め、炭素六員環網平面の層
間隔を膨張させたグラファイトと、この層間隔より小さ
な粒径のハイストラクチャーカーボンブラックとの組合
せにより、グラファイトの層間にカーボンブラックを入
り込ませてグラファイト同士を連結したものである。こ
のため、これらを分散配合した導電性樹脂組成物は、体
積固有抵抗が従来の方法によるものよりも一段と低くす
ることができ、またこれから得られた導電性樹脂成形体
は、層:面比がより1に近い体積固有抵抗のものとな
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01B 5/16 (72)発明者 西島 良明 埼玉県大宮市吉野町1丁目406番地1 信 越ポリマー株式会社商品研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高分子マトリックスに、グラファイトの炭
    素六員環網平面の層間隔がカーボンブラックの粒径より
    も大きいグラファイトとカーボンブラックとを、分散さ
    せてなることを特徴とする導電性樹脂組成物。
JP6139762A 1994-06-22 1994-06-22 導電性樹脂組成物 Pending JPH087648A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2003078528A1 (en) * 2002-03-18 2003-09-25 Ntn Corporation Conductive resin molding
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JP4925466B2 (ja) * 2005-11-10 2012-04-25 株式会社ミツバ カーボンブラシ、カーボンブラシの製造方法および電動モータ
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KR20200144400A (ko) * 2019-06-18 2020-12-29 주식회사 네오몬드 나노기공성 탄소 복합체, 그의 제조 방법, 및 나노기공성 탄소 복합체를 포함하는 폴리머 복합체
CN115832349A (zh) * 2022-08-24 2023-03-21 上海神力科技有限公司 一种科琴黑掺杂柔性石墨极板及其制备方法

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