JPS5841763B2 - エレクトレツト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエレクトレット物質に関するものである。

一般に高分子フィルムより成るエレクトレットは、コン
デンサー型マイクロフォンや静電型スピーカなど各種の
音響素子に利用されている。

このエレクトレットを作製する方法には、（１）熱エレ
クトレツト法、（２）エレクトロエレクトレット法、（
３）ホトエレクトレット法、（４）ラジオエレクトレッ
ト法などがある。

このうち、（１）の熱エレクトレツト法は、種々の誘電
体を平行板電極の間に挾み、軟化温度に近い高温度に保
ち、これに直流の高電圧を印加しながら室温まで冷却す
る方法である。

また（２）のエレクトロエレクトレット法は、高絶縁性
の誘電体フィルム表面に室温または高温下でコロナ放電
を行い荷電させるもので、比較的容易にエレクトレット
を作ることができる。

現在、（１）および（２）の方法が広く用いられている
。

従来の高分子エレクトレット材料としては、ポリテトラ
フルオロエチレン、ＦＥＰ−ポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリプロピレンなどの無極性ポリマー、あるいは、
ポリフッ化ビニリデン、ポリ臭化ビニル、ポリ塩化ビニ
ル、ポリフッ化エチレン、ポリエチレンテレフタレート
、ポリカーボネート、ポリアクリロニトリル、アイオノ
マー樹脂などの極性ポリマーが知られている。

これら従来の高分子エレクトレット材料は、比較的大き
な表面電荷が得られるが、経時変化が大きく長時間安定
なものは少ない。

特は無極性ポリマーは、プラス荷電の場合安定なものが
得られないという欠点がある。

本発明者等＆’！、大きな表面電荷と優れた安定性を有
するエレクトレットを得るために鋭意研究を重ねた結果
、ポリメタクリル酸誘導体特にエステル基を構成するア
ルキル基が炭素数３〜５を有し且つ分岐鎖を有するアル
キル基を有するポリメタクリル酸誘導体より成るエレク
トレットが、従来の高分子エレクトレットの特徴に加え
て更に優れた安定性を有すること、およびプラスに荷電
した場合にもその電荷が非常に安定であることを思出し
本発明に到達したものである。

ポリメタクリル酸誘導体は、側鎖に双極子をもち、主鎖
と独立に運動し得る特徴を有し、その化学構造および特
性は第１表に示すとおりである。

以下、実施例をあげて本発明の詳細な説明する。

ポリメタクリル酸誘導体ヲ転通常の合成法に従い精製し
たメチルメタアクリレートＭＭＡ、エチルメタアクリレ
−）ＥＭＡ、ｉ−プロピルメタアクリレ−） ｉＰＭＡ
、ｎ−ブチルメタクリレートｎＢＭＡ、またはｔｅｒｔ
−ブチルメタクリレ−） ｔｅｒｔ ＢＭＡの各モノ
マー液をベンゼンで希釈し、重合開始剤としてアゾビス
イソブチルニトリルＡＩＢＮを加え、開管窒素気流中又
は封管真空中で重合反応を行うことが出来る。

反応時の温度は８０℃、時間は６時間であった。

重合完了後、ベンゼン、メタノール、石油エーテル等の
混合溶液で再沈精製を繰り返した。

これら重合体の元素分析を行い化学構造を決定した。

また、極限粘度０〕測定法で重合度ｎを決定した。

更に、差動熱量計ＤＳＣを用いてガラス転移温度を求め
た。

第１表は各試料の化学構造と特性を示す。

各試料をベンゼン又はトルエンに溶解した後、これらの
溶液を面積３． ＯＸ ３． Ｏｃｔｌ、厚さ０．３ｍ
ｍのアルミ板上に滴下流延した後溶媒を気化させて乾燥
した。

更に、ガラス転移温度以上の温度域で充分真空乾燥を行
い、厚さ１００μｍのフィルムを得た。

試料に密着したアル□ニウム板をアースして一方の電極
とし、試料表面より垂直上方１０ｍｍの位置に配置した
針状電極により、室温で大気中両極間に直流６ＫＶの電
圧を約３０秒間印加してコロナ荷電を行いエレクトレッ
ト化した。

第１図および第２図は、エレクトレット化した各試料の
表面電荷の時間依存性を示したものである。

こへで、ＥＯは荷電直後両極を短絡して不安定な電荷を
消した後表面に残存している電荷による表面電位を、Ｅ
は種々な時間での電位である。

安定化した初期電荷量は１〜２ Ｘ １０ ’ 、Ｃ
／ｃｒｔｉであった。

いずれの試料もアル□箔で包み、両極を短絡してデシケ
ータ−中に保存した。

第１図および第２図からも明らかなように、ＰｉＰＭＡ
およびＰｔＢＭＡ＆沖ＭＭＡ、ＰＥＭＡ。

ＰｎＢＭＡに比較して電荷の減衰は極めて遅くなってい
る。

第２表は各試料の電荷減衰曲線の直線勾配から緩和時間
τ１ 、τ２を求めて表示したものである。

比較のため同じ条件でコロナ荷電した従来の高分子エレ
クトレットとしてポリビニルハライドであるポリ臭化ビ
ニルＰＶＢｒ、ポリ塩化ビニルＰＶＣおよびポリフッ化
ビニリデンＰＶＤＦの電荷減衰曲線から求めた緩和時間
を付記した。

第２表からも明らかなように、ポリメタクリル酸誘導体
の方がＰＶＢｒ、ＰＶＣ，ＰＶＤＦ（７）場合より分極
電荷は充分に安定であり、殊にポリメタクリル酸誘導体
のうちでもＰｉＰＭＡおよびＰｔＢＭＡは、ＰＭＭＡ
。

ＰＥＭＡ、ＰｎＢＭＡに比べて最も安定である。

その理由は、Ｐｔ ＢＭＡやＰｉＰＭＡの場合、カサ
高い側鎖末端のメチル基が立体障害のため運動が束縛さ
れ、主鎖セグメントの運動が側鎖の小さいＰＭＭＡ
などに比べて起りにくいことに関係して分極電荷の消失
が遅くなることと推測される。

第３図は、プラスにコロナ荷電したＰＭＭＡ 。

ＰｉＰＭＡおよびＰｔＢＭＡフィルム表面の６ケ月以上
にわたる電荷減衰曲線を示したものである。

これからもＰｉＰＭＡおよびＰｔＢＭＡからなるエレク
トレットのプラス電荷が分極度の少ないＰＭＭＡよ’）
Ｉｌｆｆｌるエレクトレットより非常に安定であること
が判る。

第４図は、各試料の電気伝導度σを絶対温度Ｔの逆数に
対してプロットしたものである。

この図からも明らかなように、ＰｔＢＭＡおよびＰｉＰ
ＭＡはＰ ＶＤＦ ｓ ＰＶＢ ｒ 、ＰＶＣより電気
伝導度σが低く、更に他のポリメタクリル酸誘導体であ
るＰＭＭＡ。

ＰｎＢＭＡ、ＰＥＭＡに比べても低い電気伝導度σの値
を示しており、分極電荷の安定化に役立っていることが
判る。

以上の説明からも明らかなように、本発明のポリメタク
リル酸誘導体からなるエレクトレットは、第１表に示す
一般式で表わされる化学構造を有し、側鎖末端のＲ基が
炭素数３〜５個の分岐したアルキル基を示すものであり
、表面電荷の経時変化が少なく、長い間大きい表面電荷
を維持し、更にプラス電荷でも非常に安定しているので
、極めて優れた特性を有すエレクトレットである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は実施例で得られた本発明のエレクトレ
ットの特性を示し、第１図と第２図は表面電荷の減衰曲
線を、第３図は表面電荷密度比の時間依存性を、第４図
は電気伝導度と温度の関係をそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １一般式 （ただし、式中Ｒは炭素数３〜５個を有する分岐したア
   ルキル基、ｎは５００〜２０００の整数を表わす。 ）で表わされるポリメタクリル酸誘導体からなるエレク
   トレット。 ２ ポリメタクリル酸誘導体がポリイン・プロピルメタ
   クリレートである特許請求の範囲第１項に記載のエレク
   トレット。 ３ ポリメタクリル酸誘導体がポリタート・ブチルメタ
   クリレートである特許請求の範囲第１項に記載のエレク
   トレット。