JP6969273B2 - Antistatic thin film and antistatic aqueous solution - Google Patents
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Description
本発明は、光耐久性を備えた薄膜を提供することを目的としたものであり、高い導電性を有する特定の自己ドープ型導電性高分子と特定の水溶性樹脂、及び特定の還元性多価アルコール化合物を含むことを特徴とする薄膜であり、さらにはそれを得るための製造方法に関するものである。 An object of the present invention is to provide a thin film having photodurability, a specific self-doped conductive polymer having high conductivity, a specific water-soluble resin, and a specific reducing polymorphism. It is a thin film characterized by containing a valent alcohol compound, and further relates to a production method for obtaining the thin film.
ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール等に代表されるπ共役系高分子に、電子受容性化合物をドーパントとしてドープした導電性高分子材料が開発され、例えば、帯電防止剤、コンデンサの固体電解質、導電性塗料、電磁波シールド、エレクトロクロミック素子、電極材料、熱電変換材料、透明導電膜、化学センサ、アクチュエータ等への応用が検討されている。これらの中でも、化学的安定性の面からポリチオフェン系導電性高分子材料が実用上有用である。 Conductive polymer materials have been developed in which π-conjugated polymers typified by polyacetylene, polythiophene, polyaniline, polypyrrole, etc. are doped with an electron-accepting compound as a dopant. Applications to paints, electromagnetic wave shields, electrochromic elements, electrode materials, thermoelectric conversion materials, transparent conductive polymers, chemical sensors, actuators, etc. are being studied. Among these, polythiophene-based conductive polymer materials are practically useful from the viewpoint of chemical stability.
ポリチオフェン系導電性高分子材料としては、ドーパントとなるポリスチレンスルホン酸(PSS)の水溶液中で、3,4−エチレンジオキシチオフェン(EDOT)を重合させることで得られるPEDOT/PSS水分散体溶液や、水溶性の付与とドーピング作用を兼ね備えた置換基(スルホ基、スルホネート基等)を直接又はスペーサを介してポリマー主鎖中に有する、いわゆる自己ドープ型導電性高分子があり、後者としては例えば、スルホン化ポリアニリン、PEDOT−S等が知られている(例えば、非特許文献1、2参照)。 Examples of the polythiophene-based conductive polymer material include a PEDOT / PSS aqueous dispersion solution obtained by polymerizing 3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT) in an aqueous solution of polystyrene sulfonic acid (PSS) as a dopant. There is a so-called self-doped conductive polymer having a substituent (sulfo group, sulfonate group, etc.) having both water solubility and doping action in the polymer main chain directly or via a spacer, and examples thereof include the latter. , Sulfated polyaniline, PEDOT-S and the like are known (see, for example, Non-Patent Documents 1 and 2).
導電性高分子の用途としては、特に帯電防止剤や固体電解コンデンサの固体電解質への利用が多く検討されている。例えば、帯電防止剤は非導電性基材を導電性高分子で被覆して導電性を付与するのに使用される。一般に表面保護用の粘着フィルムやキャリヤテープ等にはポリエステルフィルム等の熱可塑性樹脂が基材として広く用いられているが、これら高分子基材は絶縁性のため、成形、加工、使用の際に静電気によるフィルムへの塵や埃の付着やフィルム同士の密着、フィルムカット時やロール状フィルムの巻出し時の帯電により、電子回路や半導体部品等の電子機器を静電破壊する問題がある。このような問題を回避するための方策の一つとして、導電性高分子が前記高分子基材を帯電防止層に使用する方法がある。導電性高分子系の帯電防止剤は電子伝導性の導電機構のため、界面活性剤型の帯電防止剤のように使用環境の湿度による機能低下が小さい利点がある。このような帯電防止材の用途には、高い導電率を示すPEDOT/PSS水溶液が用いられ、帯電防止コーティング用組成物(特許文献1)、及び導電性コーティング用組成物(特許文献2)などが存在しているが、当該PEDOT/PSSを用いた帯電防止フィルムについては、帯電耐光性及び耐湿性の改善が求められていた。 As applications of conductive polymers, the use of antistatic agents and solid electrolytic capacitors in solid electrolytes has been studied in many cases. For example, antistatic agents are used to coat a non-conductive substrate with a conductive polymer to impart conductivity. Generally, thermoplastic resins such as polyester films are widely used as base materials for adhesive films and carrier tapes for surface protection, but since these polymer base materials are insulating, they are used during molding, processing, and use. There is a problem that electronic devices such as electronic circuits and semiconductor parts are electrostatically destroyed due to dust and dirt adhering to the film due to static electricity, adhesion between the films, and charging during film cutting and unwinding of the roll-shaped film. As one of the measures for avoiding such a problem, there is a method in which the conductive polymer uses the polymer base material for the antistatic layer. Since the conductive polymer-based antistatic agent has an electron-conducting conductive mechanism, it has an advantage that the functional deterioration due to the humidity of the usage environment is small like the surfactant-type antistatic agent. For the use of such an antistatic material, a PEDOT / PSS aqueous solution showing high conductivity is used, and an antistatic coating composition (Patent Document 1), a conductive coating composition (Patent Document 2), and the like are used. Although it exists, it has been required to improve the antistatic light resistance and the moisture resistance of the antistatic film using the PEDOT / PSS.
当該耐光性及び耐湿性を改善する技術として、自己ドープ型導電性高分子を用いた薄膜及びそれを用いた帯電防止フィルムが提案されている(特許文献3)。 As a technique for improving the light resistance and moisture resistance, a thin film using a self-doped conductive polymer and an antistatic film using the thin film have been proposed (Patent Document 3).
帯電防止フィルムについては、近年の表示デバイスの長寿命化に伴って、年々耐光性の要求が厳しくなっており、より厳しい耐光性要求を満足する帯電防止フィルムが求められている。 With regard to antistatic films, the demand for light resistance has become stricter year by year with the extension of the life of display devices in recent years, and there is a demand for antistatic films that satisfy the stricter demands for light resistance.
特許文献3で報告された導電性薄膜よりも更に耐光性に優れる導電性薄膜及びそれを用いた帯電防止フィルムを提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a conductive thin film having higher light resistance than the conductive thin film reported in Patent Document 3 and an antistatic film using the same.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、本発明の構成によって、従来技術に比べて予想し得ない程顕著に耐光性に優れる導電性薄膜及びそれを用いた帯電防止フィルムが提供できることを見出し、本願発明を完成させるに至った。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have made a conductive thin film having an unexpectedly excellent light resistance as compared with the prior art and charging using the conductive thin film due to the configuration of the present invention. We have found that a preventive film can be provided, and have completed the invention of the present application.
すなわち、本発明は以下に示すとおりの帯電防止薄膜、及び帯電防止水溶液に関するものである。
[1]
下記一般式(1)で表される構造単位及び下記一般式(2)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造単位を含むポリチオフェン(A)と少なくとも一種の水溶性樹脂(B)と還元性多価アルコール化合物(C)を含む水溶液組成物であって、(B)含有量が(A)1重量部に対して0.1〜10重量部、(C)含有量が(A)1重量部に対して0.5〜10重量部であり、尚且つpHが、1.0以上6.0以下であることを特徴とする水溶液組成物。
That is, the present invention relates to an antistatic thin film and an antistatic aqueous solution as shown below.
[1]
Polythiophene (A) containing at least one structural unit selected from the group consisting of the structural unit represented by the following general formula (1) and the structural unit represented by the following general formula (2) and at least one water-soluble resin ( An aqueous solution composition containing B) and the reducing polyhydric alcohol compound (C), wherein the content of (B) is 0.1 to 10 parts by weight with respect to 1 part by weight of (A), and the content of (C) is. (A) An aqueous solution composition having a pH of 0.5 to 10 parts by weight and a pH of 1.0 or more and 6.0 or less with respect to 1 part by weight.
[上記式(1)及び式(2)中、Lは下記一般式(3)又は式(4)を表し、Mは水素イオン、又はアルカリ金属イオンを表す。] [In the above formulas (1) and (2), L represents the following general formula (3) or formula (4), and M represents hydrogen ion or alkali metal ion. ]
[上記式(3)中、lは6〜12の整数を表す。] [In the above equation (3), l represents an integer of 6 to 12. ]
[上記式(4)中、mは1〜6の整数を表す。R2は水素原子、炭素数1〜6の直鎖状若しくは分岐状アルキル基、又はフッ素原子を表す。]
[2]
水溶性樹脂(B)が、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルピロリドンの共重合体、水溶性ポリエステル、及び水溶性ポリウレタンからなる群より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする[2]に記載の水溶液組成物。
[3]
還元性多価アルコール化合物(C)が、アルデヒド基、−CO−CH2OHで表される基、若しくは2重結合を有する多価アルコール化合物、又はこれらの分子内脱水縮合物であることを特徴とする[1]に記載の水溶液組成物。
[4]
(A)、(B)、及び(C)に加えて、界面活性剤(D)をさらに含んでいてもよく、(D)含有量が(A)1重量部に対して0.01〜100重量部であることを特徴とする、[1]に記載の水溶液組成物。
[5]
界面活性剤(D)が、ポリエチレングリコール型界面活性剤、アセチレングリコール型界面活性剤、多価アルコール型界面活性剤、ベタイン型両性界面活性剤、フッ素系界面活性剤、及びシリコーン系界面活性剤からなる群より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする[4]に記載の水溶液組成物。
[6]
(A)、(B)、及び(C)に加えて、アルコールを含むことを特徴とする、[1]に記載の水溶液組成物。
[7]
[1]に記載の水溶液組成物又は当該水溶液組成物を含む組成物を基板に塗布し、乾燥させることを特徴とする薄膜の製造方法。
[8]
[1]に記載の水溶性組成物を用いて製造される帯電防止フィルム。
[In the above equation (4), m represents an integer of 1 to 6. R 2 represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a fluorine atom. ]
[2]
The water-soluble resin (B) is the at least one selected from the group consisting of polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, a copolymer of polyvinylpyrrolidone, a water-soluble polyester, and a water-soluble polyurethane [2]. Aqueous solution composition.
[3]
The reducing polyhydric alcohol compound (C) is characterized by being an aldehyde group, a group represented by -CO-CH 2 OH, a polyhydric alcohol compound having a double bond, or an intramolecular dehydration condensation product thereof. The aqueous composition according to [1].
[4]
In addition to (A), (B), and (C), the surfactant (D) may be further contained, and the content of (D) is 0.01 to 100 per 1 part by weight of (A). The aqueous solution composition according to [1], which is characterized by a weight portion.
[5]
The surfactant (D) is from a polyethylene glycol-type surfactant, an acetylene glycol-type surfactant, a polyhydric alcohol-type surfactant, a betaine-type amphoteric surfactant, a fluorine-based surfactant, and a silicone-based surfactant. The aqueous composition according to [4], which is at least one selected from the group.
[6]
The aqueous solution composition according to [1], which comprises alcohol in addition to (A), (B), and (C).
[7]
A method for producing a thin film, which comprises applying the aqueous solution composition according to [1] or a composition containing the aqueous solution composition to a substrate and drying the substrate.
[8]
An antistatic film produced by using the water-soluble composition according to [1].
本発明によれば、従来公知の技術に比べて、顕著に光耐久性に優れる導電性薄膜を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a conductive thin film having remarkably excellent light durability as compared with conventionally known techniques.
また、本発明によれば、光耐久性、高導電性を兼ね備えた導電性薄膜を提供できる。この薄膜は帯電防止機能を有する為、帯電防止フィルムとしての使用が期待できる。 Further, according to the present invention, it is possible to provide a conductive thin film having both light durability and high conductivity. Since this thin film has an antistatic function, it can be expected to be used as an antistatic film.
以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明の帯電防止薄膜は、下記一般式(1)で表される構造単位及び下記一般式(2)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造単位を含むポリチオフェン(A)と少なくとも一種の水溶性樹脂(B)と還元性多価アルコール化合物(C)を含む水溶液組成物であって、(B)含有量が(A)1重量部に対して0.1〜10重量部、(C)含有量が(A)1重量部に対して0.5〜10重量部であり、尚且つpHが、1.0以上6.0以下であることを特徴とする水溶液組成物。 The antistatic thin film of the present invention contains polythiophene (A) containing at least one structural unit selected from the group consisting of the structural unit represented by the following general formula (1) and the structural unit represented by the following general formula (2). An aqueous solution composition containing at least one water-soluble resin (B) and a reducing polyhydric alcohol compound (C), wherein the content of (B) is 0.1 to 10 parts by weight based on 1 part by weight of (A). Aqueous solution composition characterized in that the content of (C) is 0.5 to 10 parts by weight with respect to 1 part by weight of (A), and the pH is 1.0 or more and 6.0 or less. ..
[上記式(1)及び式(2)中、Lは下記一般式(3)又は式(4)を表し、Mは水素イオン、又はアルカリ金属イオンを表す。] [In the above formulas (1) and (2), L represents the following general formula (3) or formula (4), and M represents hydrogen ion or alkali metal ion. ]
[上記式(3)中、lは6〜12の整数を表す。] [In the above equation (3), l represents an integer of 6 to 12. ]
[上記式(4)中、mは1〜6の整数を表す。R2は水素原子、炭素数1〜6の直鎖状若しくは分岐状アルキル基、又はフッ素原子を表す。]
上記式(3)中、lは6〜12の整数を表し、好ましくは6〜8の整数である。
[In the above equation (4), m represents an integer of 1 to 6. R 2 represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a fluorine atom. ]
In the above formula (3), l represents an integer of 6 to 12, preferably an integer of 6 to 8.
上記式(4)中、R2は水素原子、炭素数1〜6の直鎖状若しくは分岐状アルキル基、又はフッ素原子を表す。 In the above formula (4), R 2 represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a fluorine atom.
上記の炭素数1〜6の直鎖状若しくは分岐状アルキル基としては、特に限定するものではないが、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、シクロペンチル基、n−へキシル基、2−エチルブチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。 The linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is not particularly limited, and is, for example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, or an isobutyl group. , Se-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, tert-pentyl group, cyclopentyl group, n-hexyl group, 2-ethylbutyl group, cyclohexyl group and the like.
式(4)のR2については、成膜性の点で、水素原子、メチル基、エチル基、又はフッ素原子であることが好ましい。 R 2 of the formula (4) is preferably a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or a fluorine atom in terms of film forming property.
上記式(4)中、mは1〜6の整数を表し、好ましくは、mは1〜4の整数であり、より好ましくは2である。 In the above formula (4), m represents an integer of 1 to 6, preferably m is an integer of 1 to 4, and more preferably 2.
上記式(2)で表される構造単位は、上記式(1)で表される構造単位のドーピング状態を表す。 The structural unit represented by the above formula (2) represents the doping state of the structural unit represented by the above formula (1).
ドーピングにより絶縁体−金属転移を引き起こすドーパントは、アクセプタとドナーに分けられる。前者は、ドーピングにより導電性ポリマーの高分子鎖の近くに入り主鎖の共役系からπ電子を奪う。結果として、主鎖上に正電荷(正孔、ホール)が注入されるため、p型ドーパントとも呼ばれる。また、後者は、逆に主鎖の共役系に電子を与えることになり、この電子が主鎖の共役系を動くことになるため、n型ドーパントとも呼ばれる。 Dopants that cause an insulator-metal transition by doping are divided into acceptors and donors. The former enters near the polymer chain of the conductive polymer by doping and deprives the conjugated system of the main chain of π electrons. As a result, a positive charge (hole, hole) is injected onto the main chain, so it is also called a p-type dopant. The latter is also called an n-type dopant because, on the contrary, an electron is donated to the conjugated system of the main chain, and this electron moves in the conjugated system of the main chain.
本発明におけるドーパントは、ポリマー分子内に共有結合で結びついたスルホ基又はスルホナート基であり、p型ドーパントである。このように外部からドーパントを添加することなく導電性を発現するポリマーは自己ドープ型高分子と呼ばれている。 The dopant in the present invention is a sulfo group or a sulfonate group covalently bonded in a polymer molecule, and is a p-type dopant. Such a polymer that exhibits conductivity without adding a dopant from the outside is called a self-doped polymer.
なお、式(1)で表される構造単位及び下記式(2)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造単位を含むポリチオフェン(A)については、成膜性の点で、下記式(1−3)、式(2−3)、式(1−4)、及び式(2−4)表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造単位を含むポリチオフェン(A)であることが好ましい。 The polythiophene (A) containing at least one structural unit selected from the group consisting of the structural unit represented by the formula (1) and the structural unit represented by the following formula (2) has a film-forming property. , Polythiophene containing at least one structural unit selected from the group consisting of the structural units represented by the following formulas (1-3), formula (2-3), formula (1-4), and formula (2-4). A) is preferable.
[上記式中、
Mは、水素イオン、アルカリ金属イオン、アミン化合物の共役酸、又は第4級アンモニウムカチオンを表す。
lは、6〜12の整数を表す。
mは、1〜6の整数を表す。
R2は、水素原子、炭素数1〜6の直鎖状若しくは分岐状アルキル基、又はフッ素原子を表す。]
本発明のポリチオフェン(A)は、下記式(5)で表されるチオフェンモノマーを、水又はアルコール等の溶媒中、酸化剤の存在下に重合させることで製造することができる。
[In the above formula,
M represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, a conjugate acid of an amine compound, or a quaternary ammonium cation.
l represents an integer of 6 to 12.
m represents an integer of 1 to 6.
R 2 represents a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a fluorine atom. ]
The polythiophene (A) of the present invention can be produced by polymerizing a thiophene monomer represented by the following formula (5) in a solvent such as water or alcohol in the presence of an oxidizing agent.
[上記式(5)中、Lは上記と同じ定義である。Mは、金属イオンを表わす。]
一般式(5)におけるMで表される金属イオンとしては、特に限定するものではないが、Liイオン、Naイオン、及びKイオン等が挙げられる。
[In the above equation (5), L has the same definition as above. M represents a metal ion. ]
The metal ion represented by M in the general formula (5) is not particularly limited, and examples thereof include Li ion, Na ion, and K ion.
重合後のポリマーは金属塩であるため、必要に応じて、得られたポリマーを酸処理することで、Mで表される金属イオンを水素イオンへ変換可能である。 Since the polymer after polymerization is a metal salt, the metal ion represented by M can be converted into a hydrogen ion by acid-treating the obtained polymer, if necessary.
上記式(1)又は式(2)において、Lが上記式(3)で表される、本発明のポリチオフェンを得るためのチオフェンモノマーとしては、具体的には、6−(2,3−ジヒドロ−チエノ[3,4−b][1,4]ジオキシン−2−イル)ヘキサン−1−スルホン酸、6−(2,3−ジヒドロ−チエノ[3,4−b][1,4]ジオキシン−2−イル)ヘキサン−1−スルホン酸ナトリウム、6−(2,3−ジヒドロ−チエノ[3,4−b][1,4]ジオキシン−2−イル)ヘキサン−1−スルホン酸リチウム、6−(2,3−ジヒドロ−チエノ[3,4−b][1,4]ジオキシン−2−イル)ヘキサン−1−スルホン酸カリウム、8−(2,3−ジヒドロ−チエノ[3,4−b][1,4]ジオキシン−2−イル)オクタン−1−スルホン酸、8−(2,3−ジヒドロ−チエノ[3,4−b][1,4]ジオキシン−2−イル)オクタン−1−スルホン酸ナトリウム、及び8−(2,3−ジヒドロ−チエノ[3,4−b][1,4]ジオキシン−2−イル)オクタン−1−スルホン酸カリウム等が例示される。 Specific examples of the thiophene monomer for obtaining the polythiophene of the present invention, in which L is represented by the above formula (3) in the above formula (1) or the above formula (2), are 6- (2,3-dihydro). -Tieno [3,4-b] [1,4] dioxin-2-yl) hexane-1-sulfonic acid, 6- (2,3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxin -2-yl) hexane-1-sodium sulfonate, 6- (2,3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxin-2-yl) hexane-1-lithium sulfonate, 6 -(2,3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxin-2-yl) potassium hexane-1-sulfonate, 8- (2,3-dihydro-thieno [3,4-] b] [1,4] dioxin-2-yl) octane-1-sulfonic acid, 8- (2,3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxin-2-yl) octane- Examples thereof include sodium 1-sulfonate, 8- (2,3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxin-2-yl) octane-1-potassium sulfonate, and the like.
上記式(1)又は式(2)において、Lが上記式(4)で表される、本発明のポリチオフェンを得るためのチオフェンモノマーとしては、具体的には、3−[(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]−[1,4]ジオキシン−2−イル)メトキシ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、3−[(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]−[1,4]ジオキシン−2−イル)メトキシ]−1−プロパンスルホン酸カリウム、3−[(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]−[1,4]ジオキシン−2−イル)メトキシ]−1−メチル−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、3−[(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]−[1,4]ジオキシン−2−イル)メトキシ]−1−エチル−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、3−[(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]−[1,4]ジオキシン−2−イル)メトキシ]−1−プロピル−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、3−[(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]−[1,4]ジオキシン−2−イル)メトキシ]−1−ブチル−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、3−[(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]−[1,4]ジオキシン−2−イル)メトキシ]−1−ペンチル−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、3−[(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]−[1,4]ジオキシン−2−イル)メトキシ]−1−ヘキシル−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、3−[(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]−[1,4]ジオキシン−2−イル)メトキシ]−1−イソプロピル−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、3−[(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]−[1,4]ジオキシン−2−イル)メトキシ]−1−イソブチル−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、3−[(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]−[1,4]ジオキシン−2−イル)メトキシ]−1−イソペンチル−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、3−[(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]−[1,4]ジオキシン−2−イル)メトキシ]−1−フルオロ−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、3−[(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]−[1,4]ジオキシン−2−イル)メトキシ]−1−メチル−1−プロパンスルホン酸カリウム、3−[(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]−[1,4]ジオキシン−2−イル)メトキシ]−1−メチル−1−プロパンスルホン酸、3−[(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]−[1,4]ジオキシン−2−イル)メトキシ]−1−メチル−1−プロパンスルホン酸アンモニウム、3−[(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]−[1,4]ジオキシン−2−イル)メトキシ]−1−メチル−1−プロパンスルホン酸トリエチルアンモニウム、4−[(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]−[1,4]ジオキシン−2−イル)メトキシ]−1−ブタンスルホン酸ナトリウム、4−[(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]−[1,4]ジオキシン−2−イル)メトキシ]−1−ブタンスルホン酸カリウム、4−[(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]−[1,4]ジオキシン−2−イル)メトキシ]−1−メチル−1−ブタンスルホン酸ナトリウム、4−[(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]−[1,4]ジオキシン−2−イル)メトキシ]−1−メチル−1−ブタンスルホン酸カリウム、4−[(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]−[1,4]ジオキシン−2−イル)メトキシ]−1−フルオロ−1−ブタンスルホン酸ナトリウム、及び4−[(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]−[1,4]ジオキシン−2−イル)メトキシ]−1−フルオロ−1−ブタンスルホン酸カリウム等が例示される。 Specifically, the thiophene monomer for obtaining the polythiophene of the present invention, in which L is represented by the above formula (4) in the above formula (1) or the above formula (2), is specifically 3-[(2,3-). Dihydrothieno [3,4-b]-[1,4] dioxin-2-yl) methoxy] -1-sodium propanesulfonate, 3-[(2,3-dihydrothieno [3,4-b]-[1, 4] Dioxin-2-yl) methoxy] -1-potassium propanesulfonate, 3-[(2,3-dihydrothieno [3,4-b]-[1,4] dioxin-2-yl) methoxy] -1 -Sodium methyl-1-propanesulfonic acid, 3-[(2,3-dihydrothieno [3,4-b]-[1,4] dioxin-2-yl) methoxy] -1-ethyl-1-propanesulfonic acid Sodium, 3-[(2,3-dihydrothieno [3,4-b]-[1,4] dioxin-2-yl) methoxy] -1-propyl-1-sodium propanesulfonate, 3-[(2,2) 3-Dihydrothieno [3,4-b]-[1,4] dioxin-2-yl) methoxy] -1-butyl-1-sodium propanesulfonate, 3-[(2,3-dihydrothieno [3,4-) b]-[1,4] dioxin-2-yl) methoxy] -1-pentyl-1-sodium propanesulfonate, 3-[(2,3-dihydrothieno [3,4-b]-[1,4] Dioxin-2-yl) methoxy] -1-hexyl-1-sodium propanesulfonate, 3-[(2,3-dihydrothieno [3,4-b]-[1,4] dioxin-2-yl) methoxy] -1-Isopropyl-1-propane Sulfonate Sodium, 3-[(2,3-dihydrothieno [3,4-b]-[1,4] dioxin-2-yl) methoxy] -1-isobutyl-1-propane Sodium Sulfonate, 3-[(2,3-dihydrothieno [3,4-b]-[1,4] dioxin-2-yl) methoxy] -1-isopentyl-1-propanesodium sulfonate, 3-[((2,3-dihydrothieno [3,4-b]-[1,4] dioxin-2-yl) methoxy] 2,3-Dihydrothieno [3,4-b]-[1,4] dioxin-2-yl) methoxy] -1-fluoro-1-sodium propanesulfonate, 3-[(2,3-dihydrothieno [3,3] 4-b]-[1,4] dioxin-2-yl) methoxy] -1-methyl-1-potassium propanesulfonate, 3-[(2,3-dihydrothieno [3,4-b]-[1, 4] Dioxin-2-yl) methoxy] -1-methyl -1-Propane sulfonic acid, 3-[(2,3-dihydrothieno [3,4-b]-[1,4] dioxin-2-yl) methoxy] -1-methyl-1-propanesulfonic acid ammonium, 3 -[(2,3-dihydrothieno [3,4-b]-[1,4] dioxin-2-yl) methoxy] -1-methyl-1-propanesulfonate triethylammonium, 4-[(2,3-) Dihydrothieno [3,4-b]-[1,4] dioxin-2-yl) methoxy] -1-sodium butane sulfonate, 4-[(2,3-dihydrothieno [3,4-b]-[1, 4] Dioxin-2-yl) methoxy] -1-potassium butane sulfonate, 4-[(2,3-dihydrothieno [3,4-b]-[1,4] dioxin-2-yl) methoxy] -1 -Sodium methyl-1-butanesulfonic acid, 4-[(2,3-dihydrothieno [3,4-b]-[1,4] dioxin-2-yl) methoxy] -1-methyl-1-butanesulfonic acid Potassium, 4-[(2,3-dihydrothieno [3,4-b]-[1,4] dioxin-2-yl) methoxy] -1-fluoro-1-sodium butane sulfonate, and 4-[(2) , 3-Dihydrothieno [3,4-b]-[1,4] dioxin-2-yl) methoxy] -1-fluoro-1-butane sulfonate potassium and the like are exemplified.
本発明の水溶性樹脂(B)としては、特に限定するものではないが、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、水溶性ポリエステル、又は水溶性ポリウレタン(これらの水溶性樹脂については、ホモポリマーであっても共重合体であってもよい)が挙げられる。ポリビニルピロリドンの共重合体としては、特に限定するものではないが、親水性部と疎水性部をポリマー鎖中に併せ持つものが好ましく、例えば、ポリビニルピロリドンをポリビニルアルコールにグラフトしたコポリマーや、[ビニルピロリドン−酢酸ビニル]ブロック共重合体、[ビニルピロリドン−メチルメタクリレート]共重合体、[ビニルピロリドン−ノルマルブチルメタクリレート]共重合体、[ビニルピロリドン−アクリルアミド]共重合体などが例示できる。ポリアクリルアミド、ポリ(N−ビニルアセトアミド)なども用いることができる。なおこれらの水溶性樹脂については、本発明の水溶性組成物中の金属量低減の観点から、顆粒状、膜状の陽イオン交換樹脂、ゼータ電位を利用した金属除去フィルター処理を行ったものを用いることが好ましい。 The water-soluble resin (B) of the present invention is not particularly limited, but for example, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, water-soluble polyester, or water-soluble polyurethane (these water-soluble resins are homopolymers). May be a copolymer). The copolymer of polyvinylpyrrolidone is not particularly limited, but a copolymer having a hydrophilic part and a hydrophobic part in the polymer chain is preferable, for example, a copolymer obtained by grafting polyvinylpyrrolidone to polyvinyl alcohol, or [vinylpyrrolidone]. Examples thereof include a [vinyl acetate] block copolymer, a [vinylpyrrolidone-methylmethacrylate] copolymer, a [vinylpyrrolidone-normalbutylmethacrylate] copolymer, and a [vinylpyrrolidone-acrylamide] copolymer. Polyacrylamide, poly (N-vinylacetamide) and the like can also be used. Regarding these water-soluble resins, from the viewpoint of reducing the amount of metal in the water-soluble composition of the present invention, granule-like or film-like cation exchange resins and those subjected to metal removal filter treatment using zeta potential are used. It is preferable to use it.
本発明の水溶性樹脂(B)については、耐光性に優れる点で、ポリビニルアルコール、又はポリビニルピロリドン(これらの水溶性樹脂については、ホモポリマーであっても共重合体であってもよい)であることが好ましく、ポリビニルピロリドン(ホモポリマーであっても共重合体であってもよい)であることがより好ましい。 The water-soluble resin (B) of the present invention is made of polyvinyl alcohol or polyvinylpyrrolidone (these water-soluble resins may be homopolymers or copolymers) in that they have excellent light resistance. It is preferably present, and more preferably polyvinylpyrrolidone (which may be a homopolymer or a copolymer).
水溶性樹脂の分子量は、水溶性が良好であれば特に制限されないが、好ましくはMw=1千〜200万、より好ましくは1万〜150万の範囲である。 The molecular weight of the water-soluble resin is not particularly limited as long as it has good water solubility, but is preferably in the range of Mw = 10 to 2 million, more preferably 10,000 to 1.5 million.
本発明において、水溶性樹脂(B)の含有量は、(A)1重量部に対して0.1〜10重量部の範囲であり、耐光性に優れる点で、(A)1重量部に対して0.5〜8重量部の範囲であることが好ましい。 In the present invention, the content of the water-soluble resin (B) is in the range of 0.1 to 10 parts by weight with respect to 1 part by weight of (A), and is excellent in light resistance. On the other hand, it is preferably in the range of 0.5 to 8 parts by weight.
本発明の還元性多価アルコール化合物(C)としては、特に限定するものではないが、耐光性に優れる点で、アルデヒド基、−CO−CH2OHで表される基、若しくは2重結合を有する多価アルコール化合物、又はこれらの分子内脱水縮合物であることが好ましく、このような化合物の好ましい例として、特に限定するものではないが、グルコース、スクロース、フルクトース、ガラクトース、マルトース、ラクトースなどの単糖類や二糖類、又はL−アスコルビン酸、エリソルビン酸、グルクロン酸ラクトン、グルカル酸ラクトンなどのラクトン環を有する化合物が挙げられる。これらのうち、耐光性に優れる点で、グルコース、スクロース、L−アスコルビン酸、又はエリソルビン酸が好ましい。 The reducing polyhydric alcohol compound (C) of the present invention is not particularly limited, but has an aldehyde group, a group represented by −CO—CH 2 OH, or a double bond in terms of excellent light resistance. It is preferably a polyhydric alcohol compound having, or an intramolecular dehydration condensate thereof, and preferred examples of such compounds include, but are not limited to, glucose, sucrose, fructose, galactose, maltose, lactose and the like. Examples thereof include monosaccharides and disaccharides, or compounds having a lactone ring such as L-ascorbic acid, erythorbic acid, glucuronic acid lactone, and glucaric acid lactone. Of these, glucose, sucrose, L-ascorbic acid, or erythorbic acid is preferable because of its excellent light resistance.
本発明において、還元性多価アルコール化合物(C)の含有量は、(A)1重量部に対して0.5〜10重量部の範囲であり、耐光性に優れる点で、(A)1重量部に対して1.0〜8重量部であることが好ましい。 In the present invention, the content of the reducing polyhydric alcohol compound (C) is in the range of 0.5 to 10 parts by weight with respect to 1 part by weight of (A), and is excellent in light resistance. It is preferably 1.0 to 8 parts by weight with respect to the part by weight.
本発明の水溶液組成物については、(A)、(B)、及び(C)に加えて、更に界面活性剤(D)を含んでいることが好ましい。当該界面活性剤(D)の含有量は、(A)1重量部に対して、好ましくは0.01〜100重量部であり、より好ましくは0.05〜80重量部であり、更に好ましくは0.1〜50重量部の範囲である。 The aqueous solution composition of the present invention preferably further contains a surfactant (D) in addition to (A), (B), and (C). The content of the surfactant (D) is preferably 0.01 to 100 parts by weight, more preferably 0.05 to 80 parts by weight, still more preferably, with respect to 1 part by weight of (A). It is in the range of 0.1 to 50 parts by weight.
前記界面活性剤(D)としては、特に限定するものではないが、例えば、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素系界面活性剤、又はシリコーン系界面活性剤等が好ましく使用できる。これらのうち、より好ましくは非イオン界面活性剤及び両性界面活性剤からなる群より選ばれる少なくとも一種である。 The surfactant (D) is not particularly limited, but is, for example, an anionic surfactant, a cationic surfactant, a nonionic surfactant, an amphoteric surfactant, a fluorine-based surfactant, or a silicone-based surfactant. Surfactants and the like can be preferably used. Of these, at least one selected from the group consisting of nonionic surfactants and amphoteric surfactants is more preferable.
前記の非イオン界面活性剤としては、特に限定するものではないが、例えば、ポリエチレングリコール型界面活性剤、アセチレングリコール型界面活性剤、多価アルコール型界面活性剤等が挙げられる。 The nonionic surfactant is not particularly limited, and examples thereof include a polyethylene glycol type surfactant, an acetylene glycol type surfactant, and a polyhydric alcohol type surfactant.
前記のポリエチレングリコール型界面活性剤としては、特に限定するものではないが、例えば、高級アルコールエチレンオキサイド付加物、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、多価アルコール脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物、高級アルキルアミンエチレンオキサイド付加物、油脂のエチレンオキサイド付加物、又はポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物等が挙げられる。 The polyethylene glycol type surfactant is not particularly limited, but for example, a higher alcohol ethylene oxide adduct, an alkylphenol ethylene oxide adduct, a fatty acid ethylene oxide adduct, a polyhydric alcohol fatty acid ester ethylene oxide adduct, and the like. Examples thereof include higher alkylamine ethylene oxide adducts, fats and oils ethylene oxide adducts, polypropylene glycol ethylene oxide adducts and the like.
前記のアセチレングリコール型界面活性剤としては、特に限定するものではないが、例えば、2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール、サーフィノール(エアプロダクツ社製)、オルフィン(日信化学工業社製)等が挙げられる。 The acetylene glycol-type surfactant is not particularly limited, but is, for example, 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol, surfinol (manufactured by Air Products & Chemicals). , Orphine (manufactured by Nisshin Kagaku Kogyo Co., Ltd.) and the like.
前記の多価アルコール型界面活性剤としては、特に限定するものではないが、例えば、グリセロールの脂肪酸エステル、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステル、ソルビトール及びソルビタンの脂肪酸エステル、ショ糖の脂肪酸エステル、高アルコールのアルキルエーテル、アルカノールアミン類の脂肪酸アミド等が挙げられる。 The polyhydric alcohol-type surfactant is not particularly limited, and is, for example, a glycerol fatty acid ester, a pentaerythritol fatty acid ester, a sorbitol and sorbitan fatty acid ester, a sucrose fatty acid ester, and a high alcohol alkyl. Examples thereof include fatty acid amides of ethers and alkanolamines.
前記の両性界面活性剤としては、特に限定するものではないが、例えば、ベタイン型両性界面活性剤が挙げられる。ベタイン型両性界面活性剤としては特に限定するものではないが、例えば、アルキルジメチルベタイン、ラウリルジメチルベタイン、ステアリルジメチルベタイン、ラウリルジヒドロキシエチルベタイン等が挙げられる。 The amphoteric tenside is not particularly limited, and examples thereof include betaine-type amphoteric tenside agents. The betaine-type amphoteric surfactant is not particularly limited, and examples thereof include alkyldimethylbetaine, lauryldimethylbetaine, stearyldimethylbetaine, and lauryldihydroxyethylbetaine.
前記のフッ素系界面活性剤としては、パーフルオロアルキル基を有するものであれば特に限定されないが、パーフルオロアルカン、パーフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸、又はパーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物などが挙げられる。 The fluorine-based surfactant is not particularly limited as long as it has a perfluoroalkyl group, such as perfluoroalkane, perfluoroalkylcarboxylic acid, perfluoroalkylsulfonic acid, or perfluoroalkylethyleneoxide adduct. Can be mentioned.
前記のシリコーン系界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ポリエーテルエステル変性ポリジメチルシロキサン、ヒドロキシル基含有ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、アクリル基含有ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、アクリル基含有ポリエステル変性ポリジメチルシロキサン、パーフルオロポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、パーフルオロポリエステル変性ポリジメチルシロキサン、又はシリコーン変性アクリル化合物などが挙げられる。 The silicone-based surfactant is not particularly limited, and is, for example, a polyether-modified polydimethylsiloxane, a polyether ester-modified polydimethylsiloxane, a hydroxyl group-containing polyether-modified polydimethylsiloxane, and an acrylic group-containing polyether-modified polydimethyl. Examples thereof include siloxane, acrylic group-containing polyester-modified polydimethylsiloxane, perfluoropolyether-modified polydimethylsiloxane, perfluoropolyester-modified polydimethylsiloxane, and silicone-modified acrylic compound.
フッ素系界面活性剤やシリコーン系界面活性剤はレベリング剤として塗膜の平坦性を改善する目的においても有効である。 Fluorine-based surfactants and silicone-based surfactants are also effective as leveling agents for the purpose of improving the flatness of the coating film.
本発明においてポリチオフェン(A)の導電率は、特に限定するものではないが、フィルム状態での導電率(電気伝導度)として、10S/cm以上であることが好ましい。 In the present invention, the conductivity of polythiophene (A) is not particularly limited, but the conductivity (electrical conductivity) in the film state is preferably 10 S / cm or more.
本発明の水溶液組成物を調製する方法としては、特に限定するものではないが、例えば、本発明のポリチオフェン(A)の水溶液又は固体と、水溶性樹脂(B)と、還元性多価アルコール化合物(C)と、必要に応じて界面活性剤(D)と、必要に応じて水とを使用する。これらを任意の順で混合することにより本発明の薄膜を製造するための水溶液を調製することができる。 The method for preparing the aqueous solution composition of the present invention is not particularly limited, but for example, the aqueous solution or solid of the polythiophene (A) of the present invention, the water-soluble resin (B), and the reducing polyhydric alcohol compound. (C), a surfactant (D) as needed, and water as needed are used. By mixing these in any order, an aqueous solution for producing the thin film of the present invention can be prepared.
ここで、混合する際の温度は、特に限定するものではないが、例えば、室温〜加温下で行うことができる。好ましくは0℃以上100℃以下が好ましい。 Here, the temperature at the time of mixing is not particularly limited, but for example, it can be carried out at room temperature to heating. It is preferably 0 ° C. or higher and 100 ° C. or lower.
混合する際の雰囲気は、特に限定するものではないが、大気中でも、不活性ガス中でも良い。 The atmosphere at the time of mixing is not particularly limited, but may be in the atmosphere or in an inert gas.
この水溶液のpHは、1.0以上6.0以下の範囲であり、耐光性に優れる点で、1.0以上5.0以下の範囲が好ましい。なお、pHが6.0以上だと、本発明に特徴的な耐光性に顕著に優れるという格別な効果が得られない傾向がある。 The pH of this aqueous solution is in the range of 1.0 or more and 6.0 or less, and is preferably in the range of 1.0 or more and 5.0 or less in terms of excellent light resistance. When the pH is 6.0 or more, there is a tendency that the special effect of being remarkably excellent in the light resistance characteristic of the present invention cannot be obtained.
本発明の水溶液組成物を製造するための水溶液を混合する際には、スターラーチップ、攪拌羽根等による一般的な混合溶解操作に加えて、超音波照射、ホモジナイズ処理(例えば、メカニカルホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー等の使用)を行ってもよい。ホモジナイズ処理する場合には、ポリマーの熱劣化を防ぐため、冷温しながら行うことが好ましい。 When mixing the aqueous solution for producing the aqueous solution composition of the present invention, in addition to the general mixing and dissolving operation using a stirrer chip, a stirring blade, etc., ultrasonic irradiation, homogenization treatment (for example, mechanical homogenizer, ultrasonic wave, etc.) (Use of homogenizer, high-pressure homogenizer, etc.) may be performed. When the homogenization treatment is performed, it is preferable to carry out the homogenization treatment while cooling the temperature in order to prevent thermal deterioration of the polymer.
本発明の水溶液組成物を製造するための水溶液の濃度調整は、配合比で調整しても良いし、配合後に濃縮により調整しても良い。濃縮の方法は、減圧下に溶媒を留去する方法であっても、限外ろ過膜を利用する方法であっても良い。 The concentration of the aqueous solution for producing the aqueous solution composition of the present invention may be adjusted by a blending ratio or by concentration after blending. The method of concentration may be a method of distilling off the solvent under reduced pressure or a method of utilizing an ultrafiltration membrane.
本発明の水溶液組成物を製造するための水溶液の中のポリチオフェン(A)の濃度は0.01重量%以上であれば特に限定するものではないが、好ましくは0.02重量%〜0.2重量%の範囲である。 The concentration of polythiophene (A) in the aqueous solution for producing the aqueous composition of the present invention is not particularly limited as long as it is 0.01% by weight or more, but is preferably 0.02% by weight to 0.2% by weight. It is in the range of% by weight.
本発明の水溶液組成物中の固形分の粒径は、特に限定するものではないが、小さいほど水溶性が良好であり、導電性や成膜時の均一な膜形成の観点からも望ましい。例えば、室温又は加温下で調製した導電性高分子水溶液の固形分濃度が10重量%以下の場合、固形分の粒子径(D50)が0.02μm以下であれば、水溶性がより良好となる。 The particle size of the solid content in the aqueous solution composition of the present invention is not particularly limited, but the smaller the particle size, the better the water solubility, which is desirable from the viewpoint of conductivity and uniform film formation during film formation. For example, when the solid content concentration of the conductive polymer aqueous solution prepared at room temperature or under heating is 10% by weight or less, and the particle size (D50) of the solid content is 0.02 μm or less, the water solubility is better. Become.
本発明の水溶液組成物の粘度(20℃)は、200mPa・s以下であれば特に限定されないが、好ましくは100mPa・s以下、さらに好ましくは50mPa・s以下である。 The viscosity (20 ° C.) of the aqueous solution composition of the present invention is not particularly limited as long as it is 200 mPa · s or less, but is preferably 100 mPa · s or less, and more preferably 50 mPa · s or less.
本発明の水溶液組成物を用いた薄膜を形成する方法としては、特に限定するものではないが、例えば、本発明の水溶液組成物を、支持体に塗布し乾燥する方法が挙げられ、当該方法によって支持体上に薄膜が得られる(以下、その支持体と薄膜を合わせて「被覆物品」と称する。)
前記支持体としては、本発明の水溶液組成物が塗布可能なものであれば特に限定するものではないが、例えば、高分子基材又は無機基材が挙げられる。高分子基材としては、例えば、熱可塑性樹脂、不織布、紙、レジスト膜基板等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート等が挙げられる。不織布としては、例えば、天然繊維、合成繊維、又はガラス繊維製のいずれでもよい。紙としては一般的なセルロースを主成分とするものでよい。無機基材としては、ガラス、セラミックス、酸化アルミニウム、酸化タンタル等が挙げられる。
The method for forming a thin film using the aqueous solution composition of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a method of applying the aqueous solution composition of the present invention to a support and drying the thin film. A thin film can be obtained on the support (hereinafter, the support and the thin film are collectively referred to as a "coated article").
The support is not particularly limited as long as the aqueous solution composition of the present invention can be applied, and examples thereof include a polymer base material and an inorganic base material. Examples of the polymer base material include thermoplastic resins, non-woven fabrics, papers, resist film substrates and the like. Examples of the thermoplastic resin include polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyacrylate, polycarbonate and the like. The non-woven fabric may be made of, for example, natural fiber, synthetic fiber, or glass fiber. The paper may be mainly composed of general cellulose. Examples of the inorganic base material include glass, ceramics, aluminum oxide, tantalum oxide and the like.
支持体への塗布方法としては、例えば、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ディスペンサ法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法、スピンコート法、インクジェット法等が挙げられる。好ましくはスピンコート法、及びバーコート法である。 Examples of the coating method on the support include a casting method, a dipping method, a bar coating method, a dispenser method, a roll coating method, a gravure coating method, a flexographic printing method, a spray coating method, a spin coating method, an inkjet method, and the like. .. The spin coating method and the bar coating method are preferable.
薄膜の乾燥温度は、均一な薄膜が得られる温度及び基材の耐熱温度以下であれば特に限定するものではないが、室温〜300℃の範囲であり、好ましくは室温〜250℃の範囲であり、さらに好ましくは室温〜200℃の範囲である。 The drying temperature of the thin film is not particularly limited as long as it is equal to or lower than the temperature at which a uniform thin film can be obtained and the heat resistant temperature of the substrate, but is in the range of room temperature to 300 ° C., preferably in the range of room temperature to 250 ° C. , More preferably in the range of room temperature to 200 ° C.
乾燥雰囲気は大気中、不活性ガス中、真空中、又は減圧下のいずれであってもよい。高分子膜の劣化抑制の観点からは、窒素、アルゴン等の不活性ガス中が好ましい。 The dry atmosphere may be in the atmosphere, in an inert gas, in vacuum, or under reduced pressure. From the viewpoint of suppressing deterioration of the polymer film, it is preferably in an inert gas such as nitrogen or argon.
得られる薄膜の膜厚としては特に限定するものではないが、10−3〜102μmの範囲が好ましい。より好ましくは10−3〜10−1μmである。この薄膜の導電率としては特に限定するものではないが高い方が好ましい。 The film thickness of the obtained thin film is not particularly limited, but is preferably in the range of 10-3 to 10 to 2 μm. More preferably, it is 10 -3 to -1 μm. The conductivity of this thin film is not particularly limited, but is preferably high.
また、得られる薄膜の表面抵抗値としては特に限定するものではないが、1.0E+4Ω/□以上1.0E+11Ω/□以下が好ましく、より好ましくは1.0E+5Ω/□以上1.0E+10Ω/□以下である。表面抵抗値を測定する際の印加電圧は特に限定されないが、10V又は500Vで測定する。 The surface resistance value of the obtained thin film is not particularly limited, but is preferably 1.0E + 4Ω / □ or more and 1.0E + 11Ω / □ or less, and more preferably 1.0E + 5Ω / □ or more and 1.0E + 10Ω / □ or less. be. The applied voltage when measuring the surface resistance value is not particularly limited, but is measured at 10 V or 500 V.
本発明の被覆物品は、特に帯電防止フィルムとして使用される。 The coated article of the present invention is particularly used as an antistatic film.
本発明の薄膜を製造するための水溶液組成物は、さらにアルコールを含んでもよい。 The aqueous solution composition for producing the thin film of the present invention may further contain alcohol.
アルコールとしては、特に限定するものではないが、例えば、エタノール、2価のアルコール、3価のアルコールからなる群より選択される少なくとも一種のアルコールが挙げられる。 The alcohol is not particularly limited, and examples thereof include at least one alcohol selected from the group consisting of ethanol, divalent alcohol, and trihydric alcohol.
2価アルコールとしては特に限定するものではないが、入手の観点から、エチレングリコールが好ましい。3価アルコールとしては、特に限定するものではないが、例えば、グリセロールが好ましい。 The divalent alcohol is not particularly limited, but ethylene glycol is preferable from the viewpoint of availability. The trihydric alcohol is not particularly limited, but for example, glycerol is preferable.
以下に本発明に関する実施例を示す。 Examples of the present invention are shown below.
なお、本実施例で用いた分析機器及び測定方法を以下に列記する。 The analytical instruments and measurement methods used in this example are listed below.
[表面抵抗率測定]
装置:三菱化学社製ロレスタGP MCP−T600。
[Measurement of surface resistivity]
Equipment: Mitsubishi Chemical Corporation Loresta GP MCP-T600.
装置:三菱化学社製ハイレスタUX MCP−HT8000。 Equipment: Mitsubishi Chemical Corporation High Resta UX MCP-HT8000.
[膜厚測定]
装置:BRUKER社製 DEKTAK XT。
[Film thickness measurement]
Equipment: DEKTAK XT manufactured by BRUKER.
[自己ドープ型導電性高分子の導電率測定]
自己ドープ型導電性ポリマーを含む水溶液0.5mlを25mm角の無アルカリガラス板に塗布し、室温で一晩乾燥した後、ホットプレート上で120℃にて20分、さらに160℃にて10分加熱して導電性高分子膜を得た。膜厚及び表面抵抗値から、以下の式に基づき算出した。
[Measurement of conductivity of self-doped conductive polymer]
0.5 ml of an aqueous solution containing a self-doped conductive polymer is applied to a 25 mm square non-alkali glass plate, dried overnight at room temperature, and then placed on a hot plate at 120 ° C. for 20 minutes and then at 160 ° C. for 10 minutes. It was heated to obtain a conductive polymer film. It was calculated from the film thickness and surface resistance value based on the following formula.
導電率[S/cm]=1.0E+4/(表面抵抗率[Ω/□]×膜厚[μm])。 Conductivity [S / cm] = 1.0E + 4 / (surface resistivity [Ω / □] x film thickness [μm]).
[塗布性&帯電防止評価]
(1)高分子基材(熱可塑性樹脂)への塗布性評価
導電性水溶液を7cm×14cmにカットしたPETフィルム(東レ社製ルミラーT60/38μm)に自動バーコーター(PK Print Coat Instruments社製 Kコントロールコーター)を用いて一定速度で塗布した後、熱風式乾燥機で100℃5分乾燥して積層フィルムを得た。得られた薄膜の表面抵抗値が安定していれば塗布性良好とし、表面抵抗値が1.0E+5Ω/□以上1.0E+10Ω/□以下であれば帯電防止能が良好と判断した。
[Applicability & antistatic evaluation]
(1) Evaluation of coatability on polymer substrate (thermoplastic resin) A PET film (Toray Industries, Inc. Lumirror T60 / 38 μm) obtained by cutting a conductive aqueous solution into a 7 cm × 14 cm solution and an automatic bar coater (PK Print Coat Instruments K, Inc.) After applying at a constant speed using a control coater), the film was dried at 100 ° C. for 5 minutes with a hot air dryer to obtain a laminated film. If the surface resistance value of the obtained thin film is stable, the coatability is good, and if the surface resistance value is 1.0E + 5Ω / □ or more and 1.0E + 10Ω / □ or less, the antistatic ability is judged to be good.
[光耐久性評価]
装置:紫外線フェードメーター U48 (スガ試験機株式会社製)
条件:60℃、50%RH、96時間
評価:試験前に対する試験後の表面抵抗率の上昇率を以下の式に基づき算出した。
[Light durability evaluation]
Equipment: UV fade meter U48 (manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.)
Conditions: 60 ° C., 50% RH, 96 hours Evaluation: The rate of increase in surface resistivity after the test compared to before the test was calculated based on the following formula.
上昇率 = 試験前の表面抵抗率[Ω/□]/試験後の表面抵抗率[Ω/□]
本発明における耐光性とは、紫外線(UV)に対する耐性を指す。具体的には、UVを96時間照射した前後の表面抵抗率の上昇率が小さいと耐光性に優れることを指す。本発明の積層フィルムは、かかる上昇率が20以下、更に好ましくは10以下、特に好ましくは5以下であることが好ましい。上昇率が高すぎると、耐光性が劣ることとなり、積層フィルムが紫外線に晒された状態で使用していると導電性能が退化してしまう。
Increase rate = Surface resistivity before test [Ω / □] / Surface resistivity after test [Ω / □]
Light resistance in the present invention refers to resistance to ultraviolet rays (UV). Specifically, it means that the light resistance is excellent when the rate of increase in surface resistivity before and after irradiation with UV for 96 hours is small. The laminated film of the present invention preferably has such an increase rate of 20 or less, more preferably 10 or less, and particularly preferably 5 or less. If the rate of increase is too high, the light resistance will be inferior, and if the laminated film is used in a state of being exposed to ultraviolet rays, the conductive performance will deteriorate.
合成例1.
ポリチオフェン(A)[下記式(6)又は下記式(7)で表される構造単位を含む重合体]の合成.
500mlセパラブルフラスコに、従来公知の製造方法に準じて合成した3−[(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]−[1,4]ジオキシン−2−イル)メトキシ]−1−メチル−1−プロパンスルホン酸ナトリウム 10g(30mmol)と水150gを加えた。溶解後、室温下、無水塩化鉄(III) 2.94g(18.1mmol)を加えて20分攪拌した。次いで、反応液温度30℃以下を保持しながら、過硫酸ナトリウム 14.5g(60.4mmol)と水 100gからなる混合溶液を滴下した。滴下完了後、室温で3時間攪拌したのち、反応液を800gのアセトンに滴下させ、黒色のNa型のポリマーを析出させた。ポリマーを濾過・真空乾燥することで、18.0gの3−[(2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]−[1,4]ジオキシン−2−イル)メトキシ]−1−メチル−1−プロパンスルホン酸ナトリウムの粗ポリマーを得た。
Synthesis example 1.
Synthesis of polythiophene (A) [polymer containing structural units represented by the following formula (6) or the following formula (7)].
3-[(2,3-dihydrothieno [3,4-b]-[1,4] dioxin-2-yl) methoxy] -1-methyl synthesized in a 500 ml separable flask according to a conventionally known production method. 10 g (30 mmol) of sodium -1-propanesulfonate and 150 g of water were added. After dissolution, 2.94 g (18.1 mmol) of anhydrous iron (III) chloride was added at room temperature, and the mixture was stirred for 20 minutes. Then, while maintaining the reaction solution temperature of 30 ° C. or lower, a mixed solution consisting of 14.5 g (60.4 mmol) of sodium persulfate and 100 g of water was added dropwise. After the addition was completed, the mixture was stirred at room temperature for 3 hours, and then the reaction solution was added dropwise to 800 g of acetone to precipitate a black Na-type polymer. By filtering and vacuum drying the polymer, 18.0 g of 3-[(2,3-dihydrothieno [3,4-b]-[1,4] dioxin-2-yl) methoxy] -1-methyl-1 -A crude polymer of sodium propanesulfonate was obtained.
次に、この粗ポリマー 14.5gに水を加え2重量%溶液に調製した水溶液 700gを、陽イオン交換樹脂Lewatit MonoPlus S100(H型) 200mlを充填したカラムに通液(空間速度=1.1)することによりH型のポリマー水溶液を 738g得た。更に、本ポリマー水溶液をクロスフロー式限外ろ過(ろ過器=ビバフロー200、分画分子量=5,000、透過倍率=5)により精製することにより下記式(6)又は式(7)で表される構造単位を含む重合体の濃群青色水溶液を 698g合成した。本ポリマー(ポリチオフェン(A))水溶液に含まれるポリマー量は 0.74重量%であった。又、本ポリマー水溶液は、鉄イオン及びナトリウムイオンを、各々44ppm及び12ppm(対ポリマー)含んでいた。 Next, 700 g of an aqueous solution prepared by adding water to 14.5 g of this crude polymer to a 2% by weight solution was passed through a column filled with 200 ml of a cation exchange resin Lewattit MonoPlus S100 (H type) (space velocity = 1.1). ) To obtain 738 g of an H-type polymer aqueous solution. Further, the present polymer aqueous solution is represented by the following formula (6) or formula (7) by purifying it by cross-flow type ultrafiltration (filter = Vivaflow 200, molecular weight cut-off = 5,000, permeation magnification = 5). 698 g of a dark blue aqueous solution of a polymer containing a structural unit was synthesized. The amount of the polymer contained in the aqueous solution of this polymer (polythiophene (A)) was 0.74% by weight. In addition, the present polymer aqueous solution contained iron ions and sodium ions at 44 ppm and 12 ppm (against the polymer), respectively.
実施例1.
合成例1に準じて得たポリチオフェン(A)[前記式(6)又は、前記式(7)で表される構造単位を含む重合体][導電率119S/cm]を2重量%含む水溶液 3.60gに、水溶性樹脂(B)としてポリビニルピロリドンK90(BASF社製 SokalanK90 分子量140万)を2.5重量%含む水溶液を 4.80g、還元性多価アルコール化合物(C)としてグルコースを10重量%含む水溶液を 3.60g、エタノールを 11.250g、水を 126.75g加えてよく撹拌混合した。本配合液の組成は、(A)含有量が0.048重量%であり、(B)含有量が(A)1重量部に対して1.67重量部、(C)含有量が(A)1重量部に対して5.0重量部である。本配合液のpHは4.0であった。
Example 1.
An aqueous solution containing 2% by weight of polythiophene (A) [polymer containing the structural unit represented by the above formula (6) or the above formula (7)] [conductivity 119S / cm] obtained according to Synthesis Example 1. 4.80 g of an aqueous solution containing 2.5% by weight of polyvinylpyrrolidone K90 (Sokalan K90 molecular weight 1.4 million manufactured by BASF) as a water-soluble resin (B) and 10% by weight of glucose as a reducing polyhydric alcohol compound (C) in .60 g. % 3.60 g of an aqueous solution, 11.250 g of ethanol, and 126.75 g of water were added, and the mixture was thoroughly stirred and mixed. The composition of this compounding solution has (A) content of 0.048% by weight, (B) content of 1.67 parts by weight with respect to (A) 1 part by weight, and (C) content of (A). ) 5.0 parts by weight with respect to 1 part by weight. The pH of this compound was 4.0.
このようにして得られた導電性高分子水溶液 0.3gを、7cm×14cmにカットしたPETフィルム(東レ社製ルミラーT60/38μm)にバーコーター(オーエスジーシステムプロダクト社製セレクトローラー OSP−22)を用いて一定速度で塗布した後、乾燥機で100℃5分乾燥して積層フィルムを得た。得られた膜は斑の無い均一状態を示し、且つ当該膜の表面抵抗値は、測定箇所によらず安定的に7.0E+7Ω/□を示したため、良好な帯電防止能を有していることが分かった。本実施例で作製した積層フィルムの耐光性試験を実施した。結果を表1に示す。 A bar coater (Select Roller OSP-22 manufactured by OSG System Products Co., Ltd.) was applied to a PET film (Lumirror T60 / 38 μm manufactured by Toray Industries, Inc.) obtained by cutting 0.3 g of the conductive polymer aqueous solution thus obtained into a size of 7 cm × 14 cm. After applying at a constant rate, the film was dried at 100 ° C. for 5 minutes in a dryer to obtain a laminated film. The obtained film showed a uniform state without spots, and the surface resistance value of the film stably showed 7.0E + 7Ω / □ regardless of the measurement location, so that it had good antistatic ability. I understood. The light resistance test of the laminated film produced in this example was carried out. The results are shown in Table 1.
実施例2〜3
実施例1においてグルコースの添加量を変更した以外は実施例1の方法に準じて積層フィルムを得、耐光性試験を実施した。結果を表1に示す。
Examples 2-3
A laminated film was obtained according to the method of Example 1 except that the amount of glucose added was changed in Example 1, and a light resistance test was carried out. The results are shown in Table 1.
これらの積層フィルムは、光耐久性試験後の上昇率がいずれも10以下となり、光耐久性に優れるものであった。 All of these laminated films had an increase rate of 10 or less after the light durability test, and were excellent in light durability.
比較例1.
実施例1において、ポリチオフェン(A)に代わりにポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)ポリスチレンスルホン酸を用いた以外は実施例1の方法に準じて積層フィルムを得、耐光性試験を実施した。結果を表1に示す。
Comparative example 1.
In Example 1, a laminated film was obtained according to the method of Example 1 except that poly (3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonic acid was used instead of polythiophene (A), and a light resistance test was carried out. .. The results are shown in Table 1.
本発明の帯電防止薄膜は、光耐久性、高導電性を兼ね備えた薄膜を提供することから、導電性コーティング剤(帯電防止剤)、固体電解コンデンサの固体電解質(陰極材料)に使用できる。またこの薄膜で被覆された高分子基材からなる被覆物品は、帯電防止フィルム、固体電解コンデンサの固体電解質、巻回型アルミ電解コンデンサ用のセパレータへの利用が可能である。その他、エレクトロクロミック素子、透明電極、透明導電膜、熱電変換材料、化学センサ、アクチュエータ、電磁波シールド材等への応用も期待できる。 Since the antistatic thin film of the present invention provides a thin film having both light durability and high conductivity, it can be used as a conductive coating agent (antistatic agent) and a solid electrolyte (cathode material) of a solid electrolytic capacitor. Further, the coated article made of a polymer base material coated with this thin film can be used as an antistatic film, a solid electrolyte of a solid electrolytic capacitor, and a separator for a wound aluminum electrolytic capacitor. In addition, it can be expected to be applied to electrochromic elements, transparent electrodes, transparent conductive films, thermoelectric conversion materials, chemical sensors, actuators, electromagnetic wave shielding materials, and the like.
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