JPH11120822A - 導電性高分子組成物 - Google Patents
導電性高分子組成物Info
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- JPH11120822A JPH11120822A JP27851497A JP27851497A JPH11120822A JP H11120822 A JPH11120822 A JP H11120822A JP 27851497 A JP27851497 A JP 27851497A JP 27851497 A JP27851497 A JP 27851497A JP H11120822 A JPH11120822 A JP H11120822A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、通電による温度上昇に伴って、狭い
温度域において、明確なPTC特性を発揮する導電性高分
子組成物を提供することを主な目的とする。また、本発
明は、ガス配管として好適な特性を発揮する導電性高分
子組成物を提供することをも目的とする。 【解決手段】高分子材料100重量部に対して、超微細構
造炭素材および／または無機物含有超微細構造炭素材を
2〜100重量部配合したことを特徴とする導電性高分子組
成物。
温度域において、明確なPTC特性を発揮する導電性高分
子組成物を提供することを主な目的とする。また、本発
明は、ガス配管として好適な特性を発揮する導電性高分
子組成物を提供することをも目的とする。 【解決手段】高分子材料100重量部に対して、超微細構
造炭素材および／または無機物含有超微細構造炭素材を
2〜100重量部配合したことを特徴とする導電性高分子組
成物。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、温度上昇に伴って
比較的狭い温度領域で電気抵抗が急激に増加する性質
（PTC特性(positive temperature coeffcient)）を有す
る導電性高分子組成物に関する。
比較的狭い温度領域で電気抵抗が急激に増加する性質
（PTC特性(positive temperature coeffcient)）を有す
る導電性高分子組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】PTC特性を有する高分子組成物は、床暖
房に代表される各種の暖房機器用材料、融雪機器用材料
などとして、幅広く利用されている。さらに、近年ガス
配管に利用されているポレエチレン管の接合部の熱融
着、ポリエチレン管の静電防止、埋設ポリエチレン管の
位置検知などのへの応用も、可能である。
房に代表される各種の暖房機器用材料、融雪機器用材料
などとして、幅広く利用されている。さらに、近年ガス
配管に利用されているポレエチレン管の接合部の熱融
着、ポリエチレン管の静電防止、埋設ポリエチレン管の
位置検知などのへの応用も、可能である。
【０００３】従来、この様なPTC特性を有する高分子組
成物は、１種または２種以上の高分子材料に必要量の導
電性粒子を添加し、混練することにより、製造されてい
る。
成物は、１種または２種以上の高分子材料に必要量の導
電性粒子を添加し、混練することにより、製造されてい
る。
【０００４】高分子材料としては、ポリオレフィン樹
脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、水溶性樹脂などが使用
されており、導電性粒子としては、グラファイト、カー
ボンブラックなどカーボン系粒子が主に使用されてい
る。
脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、水溶性樹脂などが使用
されており、導電性粒子としては、グラファイト、カー
ボンブラックなどカーボン系粒子が主に使用されてい
る。
【０００５】PTC特性を有する導電性高分子組成物は、
通電状態において、高分子の結晶融解或いはガラス転移
により、高分子中の導電性粒子による導電パスが切断さ
れたり、或いは導電性粒子の間隔が増大して、抵抗値が
増大する現象を利用するものである。
通電状態において、高分子の結晶融解或いはガラス転移
により、高分子中の導電性粒子による導電パスが切断さ
れたり、或いは導電性粒子の間隔が増大して、抵抗値が
増大する現象を利用するものである。
【０００６】通常の抵抗体に電圧を印加すると、自己発
熱により抵抗体の温度が上昇するのに対し、PTC特性を
有する高分子組成物は、温度の上昇とともに抵抗値が増
大して、電流が制限される。そして、熱放散量と発熱量
とが平衡に達する所定の温度で、温度制御が達成される
ことになる。
熱により抵抗体の温度が上昇するのに対し、PTC特性を
有する高分子組成物は、温度の上昇とともに抵抗値が増
大して、電流が制限される。そして、熱放散量と発熱量
とが平衡に達する所定の温度で、温度制御が達成される
ことになる。
【０００７】従来、高分子材料にカーボンブラックなど
の導電性粒子を配合したPTC特性を有する導電性高分子
組成物が提案されている（特開昭62-8485号公報、特開
昭64-53503号公報、特開昭60-28195号公報など）。
の導電性粒子を配合したPTC特性を有する導電性高分子
組成物が提案されている（特開昭62-8485号公報、特開
昭64-53503号公報、特開昭60-28195号公報など）。
【０００８】しかしながら、これら従来の材料は、特定
の温度領域に到達した際の抵抗値の増大率があまり大き
くならないなどの理由により、PTC特性を利用するヒー
タなどは、工業的にはあまり広く利用されるには至って
いない。
の温度領域に到達した際の抵抗値の増大率があまり大き
くならないなどの理由により、PTC特性を利用するヒー
タなどは、工業的にはあまり広く利用されるには至って
いない。
【０００９】また、近年ガス配管として広く使用され始
めているポリエチレン管の接合に際しては、通電による
発熱を利用しているが、熱融着による接合面の密着性が
十分でない、接合に時間を要するなどの問題がある。ま
た、ポリエチレンガス配管には、静電気が発生する、埋
設配管の位置検知が困難であるなどの問題もある。
めているポリエチレン管の接合に際しては、通電による
発熱を利用しているが、熱融着による接合面の密着性が
十分でない、接合に時間を要するなどの問題がある。ま
た、ポリエチレンガス配管には、静電気が発生する、埋
設配管の位置検知が困難であるなどの問題もある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、通
電による温度上昇に伴って、狭い温度域において、明確
なPTC特性を発揮する導電性高分子組成物を提供するこ
とを主な目的とする。
電による温度上昇に伴って、狭い温度域において、明確
なPTC特性を発揮する導電性高分子組成物を提供するこ
とを主な目的とする。
【００１１】また、本発明は、ガス配管として好適な特
性を発揮する導電性高分子組成物を提供することをも目
的とする。
性を発揮する導電性高分子組成物を提供することをも目
的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解消ないし軽減すべく鋭意研究を重ねた結果、高分子
材料に対し、導電材として超微細構造炭素材を配合する
ことにより、所望の特性に優れた導電性高分子組成物が
得られることを見い出した。
を解消ないし軽減すべく鋭意研究を重ねた結果、高分子
材料に対し、導電材として超微細構造炭素材を配合する
ことにより、所望の特性に優れた導電性高分子組成物が
得られることを見い出した。
【００１３】すなわち、本発明は、下記の導電性高分子
組成物を提供するものである； １．高分子材料100重量部に対して、超微細構造炭素材
および／または無機物含有超微細構造炭素材を2〜100重
量部配合したことを特徴とする導電性高分子組成物。
組成物を提供するものである； １．高分子材料100重量部に対して、超微細構造炭素材
および／または無機物含有超微細構造炭素材を2〜100重
量部配合したことを特徴とする導電性高分子組成物。
【００１４】２．超微細構造炭素材および／または無機
物含有超微細構造炭素材が、（イ）平均粒径が10nm〜10
μmの球状ないし楕円球状であるか或いは外径が10nm〜1
0μmの円筒状であり、（ロ）球状／楕円球状／円筒状炭
素材が単層または多層構造を有しており、（ハ）炭素含
有量が99％以上であり、（ニ）黒鉛化度のX線回析から
求められる層状構造の面間隔が0.3354〜0.36ｎｍである
導電性炭素材からなる上記項１に記載の導電性高分子組
成物。
物含有超微細構造炭素材が、（イ）平均粒径が10nm〜10
μmの球状ないし楕円球状であるか或いは外径が10nm〜1
0μmの円筒状であり、（ロ）球状／楕円球状／円筒状炭
素材が単層または多層構造を有しており、（ハ）炭素含
有量が99％以上であり、（ニ）黒鉛化度のX線回析から
求められる層状構造の面間隔が0.3354〜0.36ｎｍである
導電性炭素材からなる上記項１に記載の導電性高分子組
成物。
【００１５】３．超微細構造炭素材および／または無機
物含有超微細構造炭素材が、（イ）平均粒径が10〜100n
mの球状ないし楕円球状であるか或いは外径が10〜100nm
の円筒状であり、（ロ）球状／楕円球状／円筒状炭素材
が単層または多層構造を有しており、（ハ）炭素含有量
が99.5％以上であり、（ニ）黒鉛化度のX線回析から求
められる層状構造の面間隔が0.3354〜0.36ｎｍである導
電性炭素材からなる上記２項に記載の導電性高分子組成
物。
物含有超微細構造炭素材が、（イ）平均粒径が10〜100n
mの球状ないし楕円球状であるか或いは外径が10〜100nm
の円筒状であり、（ロ）球状／楕円球状／円筒状炭素材
が単層または多層構造を有しており、（ハ）炭素含有量
が99.5％以上であり、（ニ）黒鉛化度のX線回析から求
められる層状構造の面間隔が0.3354〜0.36ｎｍである導
電性炭素材からなる上記２項に記載の導電性高分子組成
物。
【００１６】４．超微細構造炭素材が、その内部に金
属、金属酸化物、金属炭化物および金属窒化炭化物の少
なくとも１種を含有する上記項１〜３のいずれかに記載
の導電性高分子組成物。
属、金属酸化物、金属炭化物および金属窒化炭化物の少
なくとも１種を含有する上記項１〜３のいずれかに記載
の導電性高分子組成物。
【００１７】
【発明の実施の態様】本発明において使用する高分子材
料としては、特に限定されず、従来から導電性高分子組
成物において使用されているポリオレフィン樹脂、フッ
素樹脂、エポキシ樹脂、水溶性樹脂などが挙げられる。
高分子材料は、導電性高分子組成物の用途、用途により
必要とされる性質などに応じて、適宜選択することがで
きる。
料としては、特に限定されず、従来から導電性高分子組
成物において使用されているポリオレフィン樹脂、フッ
素樹脂、エポキシ樹脂、水溶性樹脂などが挙げられる。
高分子材料は、導電性高分子組成物の用途、用途により
必要とされる性質などに応じて、適宜選択することがで
きる。
【００１８】本発明においては、炭素材として、超微細
構造炭素材を使用する。超微細構造炭素材の寸法および
形状は、粒径が10nm〜10μｍ程度（透過型電子顕微鏡観
察による）、より好ましくは10〜100nm程度の球状ない
し楕円球状であるか、或いは外径が10nm〜10μmの円筒
状である。球状体、楕円球状体および円筒状炭素材のい
ずれも、単層或いは多層構造を有している。
構造炭素材を使用する。超微細構造炭素材の寸法および
形状は、粒径が10nm〜10μｍ程度（透過型電子顕微鏡観
察による）、より好ましくは10〜100nm程度の球状ない
し楕円球状であるか、或いは外径が10nm〜10μmの円筒
状である。球状体、楕円球状体および円筒状炭素材のい
ずれも、単層或いは多層構造を有している。
【００１９】炭素材の組成は、炭素含有量99％以上であ
ることが好ましく、99.5％以上であることがより好まし
い。また、炭素材の結晶性の程度（黒鉛化度）を示すX
線回析から求められる層状構造の面間隔は、炭素材自体
および導電性組成物の電気伝導度を高めるために、0.33
54〜0.36nmの範囲内にあることが好ましい。
ることが好ましく、99.5％以上であることがより好まし
い。また、炭素材の結晶性の程度（黒鉛化度）を示すX
線回析から求められる層状構造の面間隔は、炭素材自体
および導電性組成物の電気伝導度を高めるために、0.33
54〜0.36nmの範囲内にあることが好ましい。
【００２０】上記に示す炭素材の構造は、製造時の条件
を選択することにより、容易に調整できる。
を選択することにより、容易に調整できる。
【００２１】この様に炭素成分濃度が高くかつ結晶性が
高い超微細構造炭素材を用いることにより、導電性高分
子組成物の導電性、PTC特性、熱膨脹性、熱伝導性、機
械的強度などの特性を改善することがはじめて可能とな
る。
高い超微細構造炭素材を用いることにより、導電性高分
子組成物の導電性、PTC特性、熱膨脹性、熱伝導性、機
械的強度などの特性を改善することがはじめて可能とな
る。
【００２２】本発明において使用する超微細構造炭素材
としては、公知のカーボンナノパーティクルが挙げられ
る。カーボンナノパーティクルは、例えば、メタンなど
の炭化水素を原料として、アークプラズマ、プラズマCV
D法、熱CVD法、光CVD法などにより製造することができ
る。このようにして得られた超微細構造炭素材は、炭素
含有率が99％以上（より好ましくは99.5％以上）であ
り、従来使用されてきたカーボンブラックの炭素含有率
（一般に95〜99％程度）に比して、高いことを一つの特
徴とする。
としては、公知のカーボンナノパーティクルが挙げられ
る。カーボンナノパーティクルは、例えば、メタンなど
の炭化水素を原料として、アークプラズマ、プラズマCV
D法、熱CVD法、光CVD法などにより製造することができ
る。このようにして得られた超微細構造炭素材は、炭素
含有率が99％以上（より好ましくは99.5％以上）であ
り、従来使用されてきたカーボンブラックの炭素含有率
（一般に95〜99％程度）に比して、高いことを一つの特
徴とする。
【００２３】また、この超微細構造炭素材の製造時に、
原料有機化合物中に金属、金属酸化物、有機金属化合物
などを混入させておくことにより、金属、金属酸化物、
金属炭化物、金属窒化炭化物などの無機成分を超微細構
造炭素材内に含有する複合体が得られる。この様な複合
カーボンナノパーティクルとしては、TiCN、TiC、SiC、
AgC、CuC、NiC、SnCなどが例示される。例えば、TiCN
は、TiCl4、メタン、アンモニアなどを原料とするアー
クプラズマ法により、製造することができる。超微細構
造複合炭素材中に含有される無機成分の量は、複合炭素
材重量を基準として、通常70％以下であり、より好まし
くは10〜50％程度である。このようにして複合化された
超微細構造炭素材を使用する場合には、複合化成分の種
類に応じて、より機能性に優れた導電性高分子組成物を
得ることができる。
原料有機化合物中に金属、金属酸化物、有機金属化合物
などを混入させておくことにより、金属、金属酸化物、
金属炭化物、金属窒化炭化物などの無機成分を超微細構
造炭素材内に含有する複合体が得られる。この様な複合
カーボンナノパーティクルとしては、TiCN、TiC、SiC、
AgC、CuC、NiC、SnCなどが例示される。例えば、TiCN
は、TiCl4、メタン、アンモニアなどを原料とするアー
クプラズマ法により、製造することができる。超微細構
造複合炭素材中に含有される無機成分の量は、複合炭素
材重量を基準として、通常70％以下であり、より好まし
くは10〜50％程度である。このようにして複合化された
超微細構造炭素材を使用する場合には、複合化成分の種
類に応じて、より機能性に優れた導電性高分子組成物を
得ることができる。
【００２４】例えば、NiC、AgC、CuC、SnCなどの金属炭
化物を含有する超微細構造炭素材を配合した導電性高分
子組成物においては、高分子材料とのなじみが良くな
り、導電性、熱伝導性などが改善される。
化物を含有する超微細構造炭素材を配合した導電性高分
子組成物においては、高分子材料とのなじみが良くな
り、導電性、熱伝導性などが改善される。
【００２５】また、TiCN、TiC、SiCなどを含有する超微
細構造炭素材を配合した導電性高分子組成物において
は、高分子材料とのなじみが良くなり、熱伝導性などが
改善される。
細構造炭素材を配合した導電性高分子組成物において
は、高分子材料とのなじみが良くなり、熱伝導性などが
改善される。
【００２６】
【発明の効果】本方法による導電性高分子組成物は、炭
素材の含有量が極めて少量であるにもかかわらず、優れ
た導電性を有し、室温での抵抗率が低い。
素材の含有量が極めて少量であるにもかかわらず、優れ
た導電性を有し、室温での抵抗率が低い。
【００２７】PTC特性に関しては、室温での導電パーコ
レーションパスの形成が容易になるので、抵抗率増大倍
率が大幅に増大する。すなわち、カーボンブラックを用
いる従来のPTC組成物では、抵抗率変化比は103〜105程
度であるのに対し、本発明によるPTC組成物では、最大1
09近くにも達する。
レーションパスの形成が容易になるので、抵抗率増大倍
率が大幅に増大する。すなわち、カーボンブラックを用
いる従来のPTC組成物では、抵抗率変化比は103〜105程
度であるのに対し、本発明によるPTC組成物では、最大1
09近くにも達する。
【００２８】本発明導電性高分子組成物におけるこの様
な電気的特性の改善は、使用する超微細構造炭素材の粒
径が極めて小さいこと；O、S、Nなどのヘテロ原子を含
まず、炭素純度が高いこと：黒鉛化度が高いこと：導電
性が高いこと：炭素材が無機物を含有する場合には、無
機物が均一に分散されていることなどによるものであ
る。また、この様な特徴を有する炭素材を使用すること
により、導電性高分子組成物の熱膨張率、熱伝導率など
も併せて増加するので、この様な改質効果も、PTC特性
の向上に寄与する。
な電気的特性の改善は、使用する超微細構造炭素材の粒
径が極めて小さいこと；O、S、Nなどのヘテロ原子を含
まず、炭素純度が高いこと：黒鉛化度が高いこと：導電
性が高いこと：炭素材が無機物を含有する場合には、無
機物が均一に分散されていることなどによるものであ
る。また、この様な特徴を有する炭素材を使用すること
により、導電性高分子組成物の熱膨張率、熱伝導率など
も併せて増加するので、この様な改質効果も、PTC特性
の向上に寄与する。
【００２９】また、高分子に対し少量の超微細構造炭素
材を配合することにより、得られた組成物に優れた導電
性を付与し、PTC特性を発現させることができる。従っ
て、本発明によれば、導電性組成物の製造コストを低減
させ、しかも炭素材配合による組成物の機械的強度の低
下を抑制することも可能となる。
材を配合することにより、得られた組成物に優れた導電
性を付与し、PTC特性を発現させることができる。従っ
て、本発明によれば、導電性組成物の製造コストを低減
させ、しかも炭素材配合による組成物の機械的強度の低
下を抑制することも可能となる。
【００３０】上記の様な特性を有する本発明導電性高分
子組成物は、さらに、例えば、近年ガス配管として利用
されているポリエチレン管の製造に利用する場合にも、
種々の優れた効果を発揮する。
子組成物は、さらに、例えば、近年ガス配管として利用
されているポリエチレン管の製造に利用する場合にも、
種々の優れた効果を発揮する。
【００３１】すなわち、本発明導電性高分子材料を用い
て製造したポリエチレン管の熱融着による接合に際し、
PTC特性を利用する場合には、継手部の融解に伴って当
該部分の抵抗が大きくなるので、発熱量を抑制する過昇
温防止機能が発現して、発熱が抑制されるのに対し、部
分的な不溶解部分が存在する場合には、その部分が優先
的に発熱する。従って、ガス配管の接合に際して、継手
接合面の均一な加熱が可能となり、境界（非接合部分）
のない良好な接合面が得られる。また、良好な熱伝導性
により、施行時間の短縮などの効果も得られる。
て製造したポリエチレン管の熱融着による接合に際し、
PTC特性を利用する場合には、継手部の融解に伴って当
該部分の抵抗が大きくなるので、発熱量を抑制する過昇
温防止機能が発現して、発熱が抑制されるのに対し、部
分的な不溶解部分が存在する場合には、その部分が優先
的に発熱する。従って、ガス配管の接合に際して、継手
接合面の均一な加熱が可能となり、境界（非接合部分）
のない良好な接合面が得られる。また、良好な熱伝導性
により、施行時間の短縮などの効果も得られる。
【００３２】また、本発明による導電性高分子材料は、
その良好な導電性の故に、ガス配管の静電防止に効果が
あるので、ガス配管としての使用時の安全性がより一層
改善される。また、埋設ガス配管の位置検知が可能にな
るとなることも、大きな利点である。
その良好な導電性の故に、ガス配管の静電防止に効果が
あるので、ガス配管としての使用時の安全性がより一層
改善される。また、埋設ガス配管の位置検知が可能にな
るとなることも、大きな利点である。
【００３３】
【実施例】以下に実施例および比較例を示し、本発明の
特徴とするところをより一層明らかにする。
特徴とするところをより一層明らかにする。
【００３４】実施例１ 炭素含有量が99.5％、粒子形状が球状（粒径20〜50n
m）、X線回析から求めた層状構造の面間隔が0.347nmで
ある超微細構造炭素材2重量部をポリエチレンペレット1
00重量部と混合し、均一に分散させた。得られた混合物
を2軸混練機を用いて200℃で混練し、押し出し、ペレッ
ト化した。
m）、X線回析から求めた層状構造の面間隔が0.347nmで
ある超微細構造炭素材2重量部をポリエチレンペレット1
00重量部と混合し、均一に分散させた。得られた混合物
を2軸混練機を用いて200℃で混練し、押し出し、ペレッ
ト化した。
【００３５】次いで、得られた混練物をシート状に成形
し、短冊形の試験片（2mm×2mm×20mm）として切り出
し、金蒸着により電極を取付けた後、ヒーターにより13
0℃まで加熱しながら、デジタルマルチメーターにより
４端子抵抗率測定を行った。
し、短冊形の試験片（2mm×2mm×20mm）として切り出
し、金蒸着により電極を取付けた後、ヒーターにより13
0℃まで加熱しながら、デジタルマルチメーターにより
４端子抵抗率測定を行った。
【００３６】表１に本実施例ならびに下記実施例２〜３
および比較例１〜２で得られた試験片についての抵抗率
と抵抗率変化を示す。
および比較例１〜２で得られた試験片についての抵抗率
と抵抗率変化を示す。
【００３７】
【表１】
【００３８】比較例１ 平均粒径50nm、炭素含有量が95％のカーボンブラック2
重量部をポリエチレンペレット100重量部と混合し、均
一に分散させた。得られた混合物を2軸混練機を用いて2
00℃で混練し、押し出し、ペレット化した。得られた混
練物をシート状に成形し、実施例１と同様にして試験片
の抵抗率測定を行った。
重量部をポリエチレンペレット100重量部と混合し、均
一に分散させた。得られた混合物を2軸混練機を用いて2
00℃で混練し、押し出し、ペレット化した。得られた混
練物をシート状に成形し、実施例１と同様にして試験片
の抵抗率測定を行った。
【００３９】実施例２ 炭素含有量が99.5％、粒子形状が球状（粒径20〜50nm）
と円筒状（平均外径20nm）との混合物、X線回析から求
めた層状構造の面間隔が0.340nmの超微細構造炭素材10
重量部をポリエチレンペレット100重量部と混合し、均
一に分散させた。得られた混合物を2軸混練機を用いて2
00℃で混練し、押し出し、ペレット化した。
と円筒状（平均外径20nm）との混合物、X線回析から求
めた層状構造の面間隔が0.340nmの超微細構造炭素材10
重量部をポリエチレンペレット100重量部と混合し、均
一に分散させた。得られた混合物を2軸混練機を用いて2
00℃で混練し、押し出し、ペレット化した。
【００４０】次いで、得られた混練物をシート状に成形
し、実施例１と同様にして試験片の抵抗率測定を行っ
た。
し、実施例１と同様にして試験片の抵抗率測定を行っ
た。
【００４１】実施例３ 炭素含有量が99.5％、粒子形状が球状（粒径20〜50nm）
と円筒状（平均外径20nm）との混合物、X線回析から求
めた層状構造の面間隔が0.340nmの超微細構造炭素材60
重量部をポリエチレンペレット100重量部と混合し、均
一に分散させた。得られた混合物を2軸混練機を用いて2
00℃で混練し、押し出し、ペレット化した。
と円筒状（平均外径20nm）との混合物、X線回析から求
めた層状構造の面間隔が0.340nmの超微細構造炭素材60
重量部をポリエチレンペレット100重量部と混合し、均
一に分散させた。得られた混合物を2軸混練機を用いて2
00℃で混練し、押し出し、ペレット化した。
【００４２】次いで、得られた混練物をシート状に成形
し、実施例１と同様にして試験片の抵抗率測定を行っ
た。
し、実施例１と同様にして試験片の抵抗率測定を行っ
た。
【００４３】比較例２ 平均粒径50nm、炭素含有量が95％のカーボンブラック60
重量部をポリエチレンペレット100重量部と混合し、均
一に分散させた。得られた混合物を2軸混練機を用いて2
00℃で混練し、押し出し、ペレット化した。
重量部をポリエチレンペレット100重量部と混合し、均
一に分散させた。得られた混合物を2軸混練機を用いて2
00℃で混練し、押し出し、ペレット化した。
【００４４】次いで、得られた混練物をシート状に成形
し、実施例１と同様に試験片の抵抗率測定を行った。
し、実施例１と同様に試験片の抵抗率測定を行った。
【００４５】実施例４ ポリエチレン100重量部に対して、粒径20〜50nmの超微
細構造炭素材を0(無混合)、0.5重量部、1重量部または2
重量部を混合し、分散させた。得られたこれらの各混合
物を2軸混練機を用いて200℃の条件で混練し、押し出
し、ペレット化した。
細構造炭素材を0(無混合)、0.5重量部、1重量部または2
重量部を混合し、分散させた。得られたこれらの各混合
物を2軸混練機を用いて200℃の条件で混練し、押し出
し、ペレット化した。
【００４６】次いで、得られた各混練物をシート状に成
形し、それぞれから得た試験片について室温電気抵抗
率、熱伝導率、熱膨脹率および引張の各試験を行った。
表２に各試験片の電気抵抗率と熱伝導率を示し、表３に
各温度における熱膨張率を示し、表４に引張強度と引張
弾性率とを示す。
形し、それぞれから得た試験片について室温電気抵抗
率、熱伝導率、熱膨脹率および引張の各試験を行った。
表２に各試験片の電気抵抗率と熱伝導率を示し、表３に
各温度における熱膨張率を示し、表４に引張強度と引張
弾性率とを示す。
【００４７】
【表２】
【００４８】
【表３】
【００４９】
【表４】
【００５０】実施例５ ポリエチレン100重量部に対して、(イ)Ｎiを内包した粒
径20〜50nmの超微細構造炭素材(Ni量=30重量％)を2重量
部を混合して分散させたものと、(ロ)粒径20〜50nmの超
微細構造炭素材を2重量部を混合して分散させたものと
を2軸混練機を用いて200℃で混練し、押し出し、ペレッ
ト化した。
径20〜50nmの超微細構造炭素材(Ni量=30重量％)を2重量
部を混合して分散させたものと、(ロ)粒径20〜50nmの超
微細構造炭素材を2重量部を混合して分散させたものと
を2軸混練機を用いて200℃で混練し、押し出し、ペレッ
ト化した。
【００５１】次いで、得られた2種の混練物をシート状
に成形し、それぞれから得られた試験片について電気抵
抗率測定を行った。結果を表５に示す。
に成形し、それぞれから得られた試験片について電気抵
抗率測定を行った。結果を表５に示す。
【００５２】
【表５】
【００５３】実施例および比較例についての考察 表１に示す結果から明らかな様に、本発明導電性高分子
材料においては、超微細構造炭素を配合することによ
り、同一量のカーボンブラックを配合する場合に比べ
て、PTC抵抗率変化が102〜1.8×103倍も増加し、PTC特
性が著しく向上することがわかる。特に、ポリエチレン
100重量部に対し、２重量部程度の少量の炭素を配合す
る場合に、本発明によるPTC特性の改善が著しい(実施例
１と比較例１とを参照）。
材料においては、超微細構造炭素を配合することによ
り、同一量のカーボンブラックを配合する場合に比べ
て、PTC抵抗率変化が102〜1.8×103倍も増加し、PTC特
性が著しく向上することがわかる。特に、ポリエチレン
100重量部に対し、２重量部程度の少量の炭素を配合す
る場合に、本発明によるPTC特性の改善が著しい(実施例
１と比較例１とを参照）。
【００５４】表２に示す結果から明らかな様に、２重量
部程度の少量の超微細構造炭素材を配合することによ
り、導電性高分子材料において、室温電気抵抗率を著し
く低下させるとともに、熱伝導率を向上させることがで
きるので、本発明材料で製造されたガス配管継手を使用
する場合には、施行時間が短縮できる。
部程度の少量の超微細構造炭素材を配合することによ
り、導電性高分子材料において、室温電気抵抗率を著し
く低下させるとともに、熱伝導率を向上させることがで
きるので、本発明材料で製造されたガス配管継手を使用
する場合には、施行時間が短縮できる。
【００５５】また、表３に示す結果から明らかな様に、
超微細構造炭素材を配合することにより、導電性高分子
材料の熱膨脹率を高めることができる、例えば、40〜80
℃間の熱膨脹率の変化（κ(80℃)/κ(40℃)、κは熱膨
張率）は、炭素を配合しない場合には、(4.39×10-4)/
(2.62×10-4)＝約1.3であるのに対し、超微細構造炭素
材を２重量部配合する場合には、(6.99×10-4)/(3.41×
10-4)＝約1.6と大きくなっている。このことから、温度
上昇に伴う高分子組成物の膨張率が、超微細構造炭素材
の配合によりさらに大きくなり、温度の上昇とともに高
分子組成物が急激に膨脹することがわかる。このことか
らも、PTC特性である抵抗率変化の急激な増加が期待で
きる。
超微細構造炭素材を配合することにより、導電性高分子
材料の熱膨脹率を高めることができる、例えば、40〜80
℃間の熱膨脹率の変化（κ(80℃)/κ(40℃)、κは熱膨
張率）は、炭素を配合しない場合には、(4.39×10-4)/
(2.62×10-4)＝約1.3であるのに対し、超微細構造炭素
材を２重量部配合する場合には、(6.99×10-4)/(3.41×
10-4)＝約1.6と大きくなっている。このことから、温度
上昇に伴う高分子組成物の膨張率が、超微細構造炭素材
の配合によりさらに大きくなり、温度の上昇とともに高
分子組成物が急激に膨脹することがわかる。このことか
らも、PTC特性である抵抗率変化の急激な増加が期待で
きる。
【００５６】また、少量の超微細構造炭素材の配合によ
り、PTC特性の顕著な改善が認められるのに対し、表４
に示す結果から明らかな通り、高分子組成物の機械的特
性（引張強度および引張弾性率）はほとんど低下しな
い。この点においても、本発明による導電性高分子組成
物は、異材料の配合により機械的強度の低下を生じやす
い従来の高分子組成物とは異なっている。
り、PTC特性の顕著な改善が認められるのに対し、表４
に示す結果から明らかな通り、高分子組成物の機械的特
性（引張強度および引張弾性率）はほとんど低下しな
い。この点においても、本発明による導電性高分子組成
物は、異材料の配合により機械的強度の低下を生じやす
い従来の高分子組成物とは異なっている。
【００５７】さらに、表５に示す様に、超微細構造炭素
材にＮiを複合化させた場合には、高分子組成物の電気
抵抗率が低下しており、導電性が向上している。
材にＮiを複合化させた場合には、高分子組成物の電気
抵抗率が低下しており、導電性が向上している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松井 丈雄 京都府京都市下京区中堂寺南町17 京都リ サーチパーク 株式会社関西新技術研究所 内 (72)発明者 安田 歩 京都府京都市下京区中堂寺南町17 京都リ サーチパーク 株式会社関西新技術研究所 内
Claims (4)
- 【請求項１】高分子材料100重量部に対して、超微細構
造炭素材および／または無機物含有超微細構造炭素材を
2〜100重量部配合したことを特徴とする導電性高分子組
成物。 - 【請求項２】超微細構造炭素材および／または無機物含
有超微細構造炭素材が、（イ）平均粒径が10nm〜10μm
の球状ないし楕円球状であるか或いは外径が10nm〜10μ
mの円筒状であり、（ロ）球状／楕円球状／円筒状炭素
材が単層または多層構造を有しており、（ハ）炭素含有
量が99％以上であり、（ニ）黒鉛化度のX線回析から求
められる層状構造の面間隔が0.3354〜0.36ｎｍである導
電性炭素材からなる請求項１に記載の導電性高分子組成
物。 - 【請求項３】超微細構造炭素材および／または無機物含
有超微細構造炭素材が、（イ）平均粒径が10〜100nmの
球状ないし楕円球状であるか或いは外径が10〜100nmの
円筒状であり、（ロ）球状／楕円球状／円筒状炭素材が
単層または多層構造を有しており、（ハ）炭素含有量が
99.5％以上であり、（ニ）黒鉛化度のX線回析から求め
られる層状構造の面間隔が0.3354〜0.36ｎｍである導電
性炭素材からなる請求項２に記載の導電性高分子組成
物。 - 【請求項４】超微細構造炭素材が、その内部に金属、金
属酸化物、金属炭化物および金属炭化窒化物の少なくと
も１種を含有する請求項１〜３のいずれかに記載の導電
性高分子組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27851497A JPH11120822A (ja) | 1997-10-13 | 1997-10-13 | 導電性高分子組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27851497A JPH11120822A (ja) | 1997-10-13 | 1997-10-13 | 導電性高分子組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11120822A true JPH11120822A (ja) | 1999-04-30 |
Family
ID=17598361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27851497A Pending JPH11120822A (ja) | 1997-10-13 | 1997-10-13 | 導電性高分子組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11120822A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009538363A (ja) * | 2006-02-09 | 2009-11-05 | ヘッドウォーターズ テクノロジー イノベーション リミテッド ライアビリティ カンパニー | カーボン・ナノ構造を導入した高分子材料とその作製方法 |
-
1997
- 1997-10-13 JP JP27851497A patent/JPH11120822A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009538363A (ja) * | 2006-02-09 | 2009-11-05 | ヘッドウォーターズ テクノロジー イノベーション リミテッド ライアビリティ カンパニー | カーボン・ナノ構造を導入した高分子材料とその作製方法 |
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