JPS63256655A - 導電性高分子材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は特に電子関連分野の機能材料として有用な導電
性高分子材料の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

最近の電子関連分野の急速な発展に伴い電磁波障害、静
電気障害の問題が大きく表面化しておシ、低コストの導
電性高分子材料、更には透明導電フィμム、透明導電板
、透明導電樹脂成型物等の開発が強く要望されている。

本発明者等は、このような要望に対処するため先に高分
子材料を銅塩、硫黄放出性化合物及び炭素数１２以上の
含窒素有機化合物の水溶性塩基性塩を含有する水溶液中
で処理することにより、はとんど全ての高分子材料に透
明性も兼ね備えることのできる新規な高分子材料の導電
化技術を特願昭６０−１５５８１３号で提供した。

〔解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記の高分子材料の導電化技術は、導電
化処理過程で硫化鋼の粗大粒子が多発するため、被処理
材及び処理容器を汚染させるという大きい欠点を有し、
その改良技術の開発が必要となってきた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の要旨とするところは、銅塩、硫黄放出性化合物
、炭素数１２以上の含窒素有機化合物の水溶性塩基性塩
及び硫黄を含まない還元剤を含有する水溶液中でフッ素
樹脂を除く高分子材料を加熱処理することを特徴とする
導電性高分子材料の製造方法にある。

本発明で用いられる高分子材料は、アクリル樹脂、ポリ
オシフイン樹脂、ポリ塩化ビニ、Ａ／１Ｍ脂、ポリ塩化
ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステμ樹脂
、ポリカーボネート樹脂、ボリフエニレンサμファイド
樹脂、ポリアセタール樹脂、フェノ−／Ｉ／樹脂、エポ
キシ樹脂の群から選ばれた高分子材料が好ましく用いら
れるが、弗素系樹脂を除くその他の高分子材料について
も導電化は可能である。

又、本発明で用いられる高分子材料はニトリμ基、アミ
ド基、水酸基、カルホキｙ）ｖ基、アミノ基、ウレタン
基、ウレア基、第４級アンモニウム基及びチオカルボニ
μ基等の官能基を実質的に含有しない高分子材料が好ま
しく用いられる。実質的に官能基を含有しない高分子材
料とは、官能基含有量が１重量％未満、好ましくは０．
１重量−未満の高分子材料を意味し、官能基によって導
電化効果が影響されない高分子材料である。

なお、本発明の方法は官能基を含有する高分子材料に対
しても導電化が可能であシ、公知の技術によυ製造され
た高分子材料がそのまま用いられる。又高分子材料の形
状については特に限定されず、粉末、繊維、フィルム、
膜状物、シート、塗膜、その他各種の形状の成型物につ
いて適用することができる。

本発明の導電性高分子材料は、高分子材料を銅塩と硫黄
放出性化合物と炭素数１２以上の含窒素有機化合物の水
溶性塩基性塩と硫黄を含有しない還元剤を含有する水溶
液中に浸漬し、これを加熱処理することにより得られる
。

かかる高分子材料を処理するのに用いる銅塩としては、
硫黄放出性化合物中の硫黄と反応して硫化鋼を生成する
ものであればよく、例えば硫酸第２銅、塩化第２銅、硝
酸第２銅等が挙げられる。

硫黄放出性化合物としては、還元性を有する化合物が好
ましく用いられ、例えばチオ硫酸ナトリウム、酸性亜硫
酸ナトリウム、ピロ亜硫酸ナトリウム、硫化ナトリウム
、硫化水素ナトリウム等が挙げられるが、硫化鋼からな
る導電層形成性の面からチオ硫酸ナトリウムが好ましく
用いられる。また炭素数１２以上の含窒素有機化合物の
水溶性塩基性塩としては、例えばフウリルアミン塩酸塩
、ドヂシ〜メチルアミン塩酸塩、オクタデシμトリメチ
〃アンモニウムクロライド、ヘキサヂＶ／Ｉ／トリメチ
μアンモニウムクロライド、テトラデシμトリメチμア
ンモニウムクロフィト、ペンジルジメチμドデ！／Ａ／
アンモニウムクロライド、Ｃ，工、ベーシックプｆｉ／
−１、Ｃ，１，ベーシックプ／Ｉ／−３、Ｃ，１，ベー
シックブルー５、Ｃ，１，ベーＶツクブＡ／−７、Ｃ，
１，ベーシックバイオレット１、Ｃ，１，ベーシックグ
リーン４等が挙げられる。尚、Ｃ，工ａカラーインデッ
クス（Ｃｏ１ｏｕｒ　Ｉｎｄｅｘ）の略である。又硫黄
を含有しない還元剤としては酒石酸カリウムナトリウム
、クエン酸ナトリウム、酒石酸ナトリウム、次亜リン酸
ナトリウムが挙げられるが、酒石酸カリウムナトリウム
が好ましく用いられる。導電性高分子材料を製造するた
めの本発明の方法は、銅塩、硫黄放出性化合物、炭素数
１２以上の含窒素有機化合物の水溶性塩基性塩及び硫黄
を含まない還元剤を含有する水溶液中に高分子材料を浸
漬し、これを加熱処理する。

例えば、ポリエステμ短繊維を工業的に導電化処理する
ため、オーバーマイヤー染色機を用い、これに繊維ｓｏ
ｋｇを充填した後、硫酸第２銅（５Ｈ，Ｏ）１重量−、
チオ硫酸ナトリウム（５Ｈ，０）１８重量％、ヘキサデ
シルトリメチルアンモニウムクロフィト１０１重量％及
び酒石酸カリウムｅナトリウム（４Ｈ，０）１２重量−
を含有する２５℃の水溶液４００ｔを注入した後、染色
機中の処理液を繊維層の内部から外部に向けて循環させ
ながら１０℃／分の速度で７０℃まで昇温し、引続き７
０℃で２０分間処理すると処理過程で粗大粒子のない、
均一な超微粒子の硫化鋼が生成し、これがポリエステル
繊維の表面に拡散して効果的に均一に吸着され、充填繊
維の内層、中層及び外層が均一な色相と明度を有すると
共に、これを水洗、脱水、乾燥して得られる茶緑色の導
電化ポリエステル繊維はいずれの繊維層についても電気
抵抗が１０１０・σ程度の優れた導電性を有するものと
なる。

これに対し、従来技術によシ上記と同じ方法に準じ、ポ
リエステμ短繊維を導電化処理する場合、即ち酒石酸カ
リウム・ナトリウムを併用しない処理液を用いて繊維を
導電化処理すると、処理過程で硫化鋼の粗大粒子が生成
し、これが充填繊維の内層部に集中的に蓄積して付着し
、その後の水洗を強化しても硫化鋼の粗大粒子は洗浄除
去されず、繊維内層部は硫化鋼により濃色に着色し、外
層部は比較的淡色に着色した、硫化鋼の吸着斑の著るし
く大きい導電化ポリエステル繊維となる。

本発明は前記ポリエステル繊維のみならず、他の高分子
材料についても同様に均質性に優れた導電性を付与する
ことができる。

本発明によれば、処理液中の銅塩と硫黄放出性化合物と
還元剤が処理過程で凝集し難い単分子状の硫化鋼が生成
し、引続きこの硫化鋼が炭素数１２以上の含窒素有機化
合物水溶性塩基性塩のキャリヤー作用により、高分子材
料の表層部まで拡散して固着されて均質な導電層が形成
し、導電性が付与されると考えられる。

銅塩と硫黄放出性化合物の使用濃度比は、銅塩に対する
硫黄放出性化合物の割合を１００１〜４０優のモμ濃度
とするのが好ましい。

また、含窒素有機化合物水溶性塩基性塩の使用濃度は硫
化鋼を単分子状に微分散させ高分子材料表層部への拡散
ならびに固着を容易にするための濃度であることが必要
であシ、銅塩の使用量の数慢の濃度で目的が達成される
。

又、硫黄を含まない還元剤の使用濃度は銅塩に対し１０
％〜６０−の七ル濃度とするのが好ましい。

一方高分子材料の処理時の温度条件も極めて重要であシ
、処理過程で生成する硫化鋼を単分子またはこれに近い
微分散の状態でできるだけ長く持続させることが重要で
ある。

なお硫黄を含まない還元剤を添加しない場合は、銅塩と
硫黄放出性化合物の反応により生成した硫化銅は単分子
分散状頷から凝集粗大粒子状態への転換が早く、高分子
材料表層部への拡散可能時間は短くなシ、均質な導電層
の形成は困難となるが、硫黄を含まない還元剤を添加す
ることにより、硫化鋼の凝集粗大化が抑制され高分子材
料表層部への硫化銅の拡散可能時間が長くなυ優れた均
質性を有する導電性が付与される。

また銅塩と硫黄放出性化合物と硫黄を含まない還元剤と
の反応による硫化銅の生成速度は銅塩と硫黄放出性化合
物及び硫黄を含まない還元剤の種類によう大きく異なる
。従って処理温度は使用する銅塩と硫黄放出性化合物の
種類及び高分子材料の種類により、それぞれ適正な処理
温度条件を設定するのが好ましい。

本発明の高分子材料の導電化技術は、上述の技術を適度
に組合せることによシ、高分子材料表層部の硫化銅の固
着量を適度に調整し、導電性能の異なる各種高分子材料
を得ることができる。

この場合、高分子材料表層部への硫化鋼の固着量はｓ　
ｘ　１ａ−ｖｇ７鋼２〜Ｉ　Ｘ　１　Ｇ−’ｐ／備２　
の範囲にするのが好ましい。硫化鋼の固着量が５×１０
−Ｔ９／ｃｙａ”　　未満の場合には高分子材料の表層
部に連続した導電層が形成されず導電性が低下する傾向
にある。逆に硫化鋼の固着量が１　×１０−’９／ａｓ
”を超える場合には硫化銅の固着量の増大に伴う導電性
の同上効果が認められない。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明の内容を詳しく説明する。

実施例−１ 市販のポリエステル長繊維加工糸（ソルーナ［Ｆ］１５
０ｃ１１５０ｆ　　三菱Ｖイヨン社製）１ゆをチーズ染
色機を用い、硫酸鋼（５１’！、Ｏ）１重量％、チオ硫
酸ナトリウム（５Ｈ，０）１８重量％、ヘキサヂｙ）ｖ
ｌ−リメチルアンモニウムクロフイドα０１重量−およ
び酒石酸カリウムナトリウム（４Ｈ，Ｏ）　　（１２重
量−を含有する２５℃の処理水溶液によシ、浴比１：１
０の条件で、処理液をチーズの外層より内層に向は循環
しながら１０℃／分の速度で７０℃まで昇温し、引続き
、７０℃で２０分間導電化処理をおこなった後、水洗、
脱水乾燥をおこなった結果、チーズ内、中、外層間には
色相及び明度の差のない茶緑色の導電化ポリエステル長
繊維加工糸を得た。

この導電化ポリエステル繊維の電気抵抗は、チーズの内
層、中層、外層共に２Ｘ１０’Ω・国の優れた均質性と
導電性を有するものであった。

比較例として、実施例−１の方法に準じ、酒石酸カリウ
ムナトリウムを併用しない処理液を用いてポリエステル
長繊維加工糸の導電化処理をおこなった結果、チーズの
外層が著るしく着色し、中層及び内層は比較的淡色に着
色し、硫化鋼の吸着斑を有する導電性ポリエステル繊維
となり、商品価値が著るしく低下した。

実施例−２ 溶融、押出し成型法により作成されたポリ塩化ビニルか
らなる長さ５１３の筒状のＩＣ用キャリヤーマガジン１
００本を小型総染機中に垂直に並べて充填した後、硫酸
銅（ｓｎ、ｏ）　　１５重量％、チオ硫酸ナトリウム（
５Ｉ（２０）（Ｌ、５重量−、ヘキサデシルトリメチル
アンモニウムクロフィトＱ、Ｏ０５重ｉチ、および酒石
酸カリウム・ナトリウムα１重量％を含有する２５℃の
処理水溶液ｂａｔを注入し、処理液を染色機の上部よシ
下部に向は循環しながら２℃／１分の速度で５０℃まで
昇温し、引続き５０℃で５０分間導電化処理をおこなっ
た後、水洗、脱水、乾燥をおこなった結果、キャリヤー
マガジン１００本の間に色相及び明度の差のない茶色の
透明導電ＩＣ用キャリヤーマガジンを得た。この透明導
電ＩＣ用キャリヤーマガジンの光線透過率（波長５５０
ｍｎ）は２６チであり、電気抵抗は４Ｘ１０”Ω／口の
均質性に優れた透明導電ＩＣ用キャリヤーマガジンでｈ
つｆｃ。

〔発明の効果〕

本発明は、はとんど全ての高分子材料に均質な色相と導
電性を付与することを可能とするものであり、それぞれ
の高分子材料の特徴が発揮できる各種の導電材料を安価
に提供することを可能にし、特に電子関連分野の発展に
大きく寄与しつるものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　銅塩、硫黄放出性化合物、炭素数１２以上の含窒素有
   機化合物の水溶性塩基性塩及び硫黄を含まない還元剤を
   含有する水溶液中でフッ素系樹脂を除く高分子材料を加
   熱処理することを特徴とする導電性高分子材料の製造方
   法。