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JP7526543B2 - Surface-modified conductive metal particles, surface-modified conductive metal particle dispersion, and surface-modified conductive metal particle-dispersed resin composition - Google Patents
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JP7526543B2 - Surface-modified conductive metal particles, surface-modified conductive metal particle dispersion, and surface-modified conductive metal particle-dispersed resin composition - Google Patents

Surface-modified conductive metal particles, surface-modified conductive metal particle dispersion, and surface-modified conductive metal particle-dispersed resin composition Download PDF

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Description

本発明は、表面修飾導電性金属粒子、表面修飾導電性金属粒子分散液および表面修飾導電性金属粒子分散樹脂組成物に関する。 The present invention relates to surface-modified conductive metal particles, a surface-modified conductive metal particle dispersion, and a surface-modified conductive metal particle-dispersed resin composition.

高屈折材料として、樹脂に導電性金属粒子を分散させた樹脂組成物が知られている。例えば、特許文献1には、ポリマー中に、粒子径が0.001~0.1μmの金属超微粒子を分散させた高屈折率金属超微粒子分散ポリマーが記載されている。また、特許文献2には、バインダーと扁平状金属粒子とを含む高屈折率層を有する高屈折率膜が記載されている。特許文献2には、扁平状金属粒子は、局在表面プラズモン共鳴を示すことにより、可視光(波長400nm以上780nm未満の光)の吸収が生じ、可視光の透過率を低くすることも可能となることが記載されている。A resin composition in which conductive metal particles are dispersed in a resin is known as a highly refractive material. For example, Patent Document 1 describes a high-refractive-index metal ultrafine particle-dispersed polymer in which ultrafine metal particles with a particle diameter of 0.001 to 0.1 μm are dispersed in a polymer. Patent Document 2 describes a high-refractive-index film having a high-refractive-index layer containing a binder and flat metal particles. Patent Document 2 describes that the flat metal particles exhibit localized surface plasmon resonance, which causes absorption of visible light (light with a wavelength of 400 nm or more and less than 780 nm), making it possible to reduce the transmittance of visible light.

特開2000-327836号公報JP 2000-327836 A 国際公開第2018/180211号International Publication No. 2018/180211

導電性金属粒子の表面プラズモン共鳴は、導電性金属粒子の表面に入射した光によって、導電性金属粒子の表面の自由電子がその影響を受けて集団的な振動運動(プラズマ振動)を起こす現象である。この表面プラズモン共鳴は、特許文献2に記載されているように、可視光の透過率を低くする効果がある。しかしながら、可視光を屈折させて発散または集束させる光学素子として利用する導電性金属粒子では、表面プラズモン共鳴が起こることは、可視光の透過性を低下させるため好ましくない。Surface plasmon resonance of conductive metal particles is a phenomenon in which light incident on the surface of the conductive metal particles affects the free electrons on the surface of the conductive metal particles, causing collective vibrational motion (plasma vibration). As described in Patent Document 2, this surface plasmon resonance has the effect of reducing the transmittance of visible light. However, in conductive metal particles used as optical elements that refract and disperse or focus visible light, the occurrence of surface plasmon resonance is undesirable because it reduces the transmittance of visible light.

本発明は、溶媒や樹脂に分散させたときに高い可視光の透過性を示す導電性金属粒子と、そのような導電性金属粒子が分散された分散液および樹脂組成物を提供することを目的とする。The present invention aims to provide conductive metal particles that exhibit high visible light transmittance when dispersed in a solvent or resin, and a dispersion liquid and resin composition in which such conductive metal particles are dispersed.

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を提供する。 To solve the above problems, the present invention provides the following means.

[1]導電性金属粒子と、前記導電性金属粒子の表面に結合した硫黄含有有機物とを含み、前記硫黄含有有機物はオリゴチオフェンとアルカンチオールとを含む、表面修飾導電性金属粒子。
[2]前記導電性金属粒子の平均粒子径が、1.5nm以上50nm以下である、[1]に記載の表面修飾導電性金属粒子。
[3]前記導電性金属粒子が、金粒子、銀粒子および銅粒子からなる群より選ばれる少なくとも1種である、[1]または[2]に記載の表面修飾導電性金属粒子。
[4]前記導電性金属粒子の表面積1nm当たりの前記硫黄含有有機物の接合量が、0.2分子以上10分子以下の範囲内にある、[1]から[3]のいずれかに記載の表面修飾導電性金属粒子。
[5]前記オリゴチオフェンの1分子中のチオフェン環の数が3個以上15個以下の範囲内にある、[1]から[4]のいずれかに記載の表面修飾導電性金属粒子。
[6]前記オリゴチオフェンが下記の式(1)で表される化合物である、[1]から[5]のいずれかに記載の表面修飾導電性金属粒子。
X-L-D (1)
式(1)において、Xは、前記導電性金属粒子と接続する接合基を表し、Lは連結基を表し、Dはデンドロンを表す。
[7]前記アルカンチオールの炭素原子数が3個以上20個以下の範囲内にある、[1]から[6]のいずれかに記載の表面修飾導電性金属粒子。
[8]前記オリゴチオフェン1モルに対する前記アルカンチオールの含有量が0.1モル以上9.0モル以下の範囲内にある、[1]から[7]のいずれかに記載の表面修飾導電性金属粒子。
[9]前記表面修飾導電性金属粒子をクロロホルムに分散させた、前記表面修飾導電性金属粒子の濃度が0.29mg/mLの分散液は、光路長1cmのセルを用いて測定された波長650nmの光の吸光度が0.50以下である、[1]から[8]のいずれかに記載の表面修飾導電性金属粒子。
[1] Surface-modified conductive metal particles comprising: conductive metal particles; and a sulfur-containing organic material bonded to a surface of the conductive metal particles, the sulfur-containing organic material including an oligothiophene and an alkanethiol.
[2] The surface-modified conductive metal particles according to [1], wherein the conductive metal particles have an average particle size of 1.5 nm or more and 50 nm or less.
[3] The surface-modified conductive metal particles according to [1] or [2], wherein the conductive metal particles are at least one type selected from the group consisting of gold particles, silver particles, and copper particles.
[4] The surface-modified conductive metal particle according to any one of [1] to [3], wherein the amount of the sulfur-containing organic material bound per 1 nm2 of the surface area of the conductive metal particle is in the range of 0.2 molecules to 10 molecules.
[5] The surface-modified conductive metal particles according to any one of [1] to [4], wherein the number of thiophene rings in one molecule of the oligothiophene is within the range of 3 to 15.
[6] The surface-modified conductive metal particles according to any one of [1] to [5], wherein the oligothiophene is a compound represented by the following formula (1):
X-L-D (1)
In formula (1), X represents a bonding group connecting to the conductive metal particle, L represents a linking group, and D represents a dendron.
[7] The surface-modified conductive metal particles according to any one of [1] to [6], wherein the alkanethiol has 3 or more and 20 or less carbon atoms.
[8] The surface-modified conductive metal particles according to any one of [1] to [7], wherein the content of the alkanethiol per 1 mole of the oligothiophene is in the range of 0.1 moles or more and 9.0 moles or less.
[9] The surface-modified conductive metal particles according to any one of [1] to [8], wherein a dispersion liquid in which the surface-modified conductive metal particles are dispersed in chloroform and the concentration of the surface-modified conductive metal particles is 0.29 mg/mL has an absorbance of 0.50 or less at a wavelength of 650 nm as measured using a cell having an optical path length of 1 cm.

[10]溶媒に、[1]から[9]のいずれかに記載の表面修飾導電性金属粒子が分散されている、表面修飾導電性金属粒子分散液。 [10] A surface-modified conductive metal particle dispersion liquid in which surface-modified conductive metal particles described in any one of [1] to [9] are dispersed in a solvent.

[11]樹脂に、[1]から[9]のいずれかに記載の表面修飾導電性金属粒子が分散されている、表面修飾導電性金属粒子分散樹脂組成物。 [11] A surface-modified conductive metal particle-dispersed resin composition in which surface-modified conductive metal particles described in any one of [1] to [9] are dispersed in a resin.

本発明によれば、溶媒や樹脂に分散させたときに高い可視光の透過性を示す導電性金属粒子と、そのような導電性金属粒子が分散された分散液および樹脂組成物を提供することが可能となる。According to the present invention, it is possible to provide conductive metal particles that exhibit high visible light transmittance when dispersed in a solvent or resin, as well as a dispersion liquid and a resin composition in which such conductive metal particles are dispersed.

図1は、本発明の一実施形態に係る表面修飾導電性金属粒子を模式的に表した模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a surface-modified conductive metal particle according to one embodiment of the present invention. 図2は、実施例1で得られた表面修飾金粒子のTEM写真である。FIG. 2 is a TEM photograph of the surface-modified gold particles obtained in Example 1. 図3は、比較例1で得られた表面修飾金粒子のTEM写真である。FIG. 3 is a TEM photograph of the surface-modified gold particles obtained in Comparative Example 1. 図4は、比較例2で得られた表面修飾金粒子のTEM写真である。FIG. 4 is a TEM photograph of the surface-modified gold particles obtained in Comparative Example 2. 図5は、実施例1および比較例1~2で得られた表面修飾金粒子の分散液の吸光度を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the absorbance of the dispersions of the surface-modified gold particles obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2.

以下、本発明の実施形態の一例について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合がある。このため、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっている場合がある。An example of an embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Note that the drawings used in the following description may show enlarged characteristic parts for the sake of convenience in order to make the features of the present invention easier to understand. For this reason, the dimensional ratios of each component may differ from the actual ones.

[表面修飾導電性金属粒子]
図1は、本発明の一実施形態に係る表面修飾導電性金属粒子を模式的に表した模式図である。
図1に示すように、表面修飾導電性金属粒子1は、導電性金属粒子2と、導電性金属粒子2の表面に結合した硫黄含有有機物3とを含む。硫黄含有有機物3は、オリゴチオフェン3aとアルカンチオール3bとを含む。
[Surface modified conductive metal particles]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a surface-modified conductive metal particle according to one embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the surface-modified conductive metal particle 1 includes a conductive metal particle 2 and a sulfur-containing organic substance 3 bonded to the surface of the conductive metal particle 2. The sulfur-containing organic substance 3 is an oligothiophene 3a and alkanethiol 3b.

導電性金属粒子2の形状は、特に限定はなく、例えば、球形状、楕円球形状、多角柱形状、多角錐形状、扁平形状、不定形状であってもよい。導電性金属粒子2の平均粒子径は、特に限定されないが、例えば、1.0nm以上100nm以下の範囲内にある。導電性金属粒子2の平均粒子径は、1.5nm以上50nm以下の範囲内にあってもよく、3.0nm以上10nm以下の範囲内にあってもよい。なお、導電性金属粒子2の平均粒子径は、TEM(透過型電子顕微鏡)を用いて測定した50個の導電性金属粒子2の粒子径の平均値である。The shape of the conductive metal particles 2 is not particularly limited, and may be, for example, a sphere, an oval sphere, a polygonal column, a polygonal pyramid, a flat shape, or an irregular shape. The average particle diameter of the conductive metal particles 2 is not particularly limited, and may be, for example, in the range of 1.0 nm to 100 nm. The average particle diameter of the conductive metal particles 2 may be in the range of 1.5 nm to 50 nm, or in the range of 3.0 nm to 10 nm. The average particle diameter of the conductive metal particles 2 is the average value of the particle diameters of 50 conductive metal particles 2 measured using a TEM (transmission electron microscope).

導電性金属粒子2は、特に限定されないが、例えば、金粒子、銀粒子および銅粒子からなる群より選ばれる少なくとも1種である。これらの金属粒子は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。The conductive metal particles 2 are not particularly limited, but may be, for example, at least one type selected from the group consisting of gold particles, silver particles, and copper particles. These metal particles may be used alone or in combination of two or more types.

導電性金属粒子2の表面に接合されている硫黄含有有機物3(オリゴチオフェン3aとアルカンチオール3bの合計)の接合量は、特に限定されないが、例えば、導電性金属粒子2の表面積1nm当たりの量として0.2分子以上10分子以下の範囲内にある。硫黄含有有機物3の接合量は、2分子以上11分子以下の範囲内にあってもよく、3分子以上10分子以下の範囲内にあってもよい。 The amount of sulfur-containing organic material 3 (total of oligothiophene 3a and alkanethiol 3b) bonded to the surface of conductive metal particle 2 is not particularly limited, but is, for example, in the range of 0.2 molecules to 10 molecules per nm2 of the surface area of conductive metal particle 2. The amount of sulfur-containing organic material 3 bonded may be in the range of 2 molecules to 11 molecules, or in the range of 3 molecules to 10 molecules.

オリゴチオフェン3aは、チオフェン環を有する化合物である。オリゴチオフェン3aの1分子中のチオフェン環の数は、特に制限されないが、例えば、3個以上15個以下の範囲内にある。チオフェン環の数は、5個以上10個以下の範囲内にあってもよい。Oligothiophene 3a is a compound having a thiophene ring. The number of thiophene rings in one molecule of oligothiophene 3a is not particularly limited, but is, for example, in the range of 3 to 15. The number of thiophene rings may be in the range of 5 to 10.

オリゴチオフェン3aは、例えば、下記の式(1)で表される化合物であってもよい。
X-L-D (1)
式(1)において、Xは、導電性金属粒子2と接続する接合基を表し、Lは連結基を表し、Dはデンドロンを表す。
The oligothiophene 3a may be, for example, a compound represented by the following formula (1):
X-L-D (1)
In formula (1), X represents a bonding group that connects to the conductive metal particle 2, L represents a linking group, and D represents a dendron.

Xで表される接合基は、導電性金属粒子2に対して親和性を有する基である。接合基の例としては、-SR基(Rは、水素原子、複素環基)由来のSを挙げることができる。 The bonding group represented by X is a group having affinity for the conductive metal particle 2. An example of the bonding group is S derived from a -SR1 group ( R1 is a hydrogen atom or a heterocyclic group).

Lで表される連結基は、1以上の原子を有する二価の基である。連結基の例としては、二価の炭化水素基、酸素原子、カルボニル基、イミノ基およびこれらを組み合わせた基を挙げることができる。二価の炭化水素基は、鎖状炭化水素基、環状炭化水素基を含む。鎖状炭化水素基は分岐を有してもよい。鎖状炭化水素基の炭素原子数は、例えば、1個以上12個以下の範囲内にあってもよい。環状炭化水素基の炭素原子数は、例えば、6個以上12個以下の範囲内にあってもよい。二価の炭化水素基は、飽和炭化水素基であってもよいし、不飽和炭化水素基であってもよい。連結基は、例えば、*-アルキレン基-酸素原子-フェニレン基-(*は、X(接合基)との結合手を表す)であってもよい。 The linking group represented by L is a divalent group having one or more atoms. Examples of the linking group include a divalent hydrocarbon group, an oxygen atom, a carbonyl group, an imino group, and a group combining these. The divalent hydrocarbon group includes a chain hydrocarbon group and a cyclic hydrocarbon group. The chain hydrocarbon group may be branched. The number of carbon atoms of the chain hydrocarbon group may be, for example, in the range of 1 to 12. The number of carbon atoms of the cyclic hydrocarbon group may be, for example, in the range of 6 to 12. The divalent hydrocarbon group may be a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group. The linking group may be, for example, * 1 -alkylene group-oxygen atom-phenylene group-(* 1 represents a bond to X (bonding group)).

Dで表されるデンドロンは、下記の式(2)で表されるものであってもよい。The dendron represented by D may be represented by the following formula (2):

Figure 0007526543000001
Figure 0007526543000001

式(2)において、*は、L(連結基)との結合手を表し、R21、R22、R231、R24は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数が1個以上12個以下の範囲内にあるアルキル基およびチオフェン環を表す。チオフェン環は、置換基を有していてもよい。置換基の例としては、炭素原子数が1個以上12個以下の範囲内にあるアルキル基、およびチオフェン環を挙げることができる。さらに、置換されたチオフェン環は置換基として、炭素原子数が1個以上12個以下の範囲内にあるアルキル基またはチオフェン環を有していてもよい。 In formula (2), * 2 represents a bond to L (linking group), and R 21 , R 22 , R 231 , and R 24 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and a thiophene ring. The thiophene ring may have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and a thiophene ring. Furthermore, the substituted thiophene ring may have an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or a thiophene ring as a substituent.

アルカンチオール3bの炭素原子数は、特に制限されないが、例えば、3個以上20個以下の範囲内にある。アルカンチオール3bの炭素原子数は、5個以上20個以下の範囲内にあってもよいし、7個以上15個以下の範囲内にあってもよい。アルカンチオール3bの炭化水素基は、直鎖であってもよいし、分岐を有していてもよい。アルカンチオール3bの例としては、1-ドデカンチオールを挙げることができる。The number of carbon atoms in alkanethiol 3b is not particularly limited, but is, for example, in the range of 3 to 20. The number of carbon atoms in alkanethiol 3b may be in the range of 5 to 20, or in the range of 7 to 15. The hydrocarbon group in alkanethiol 3b may be linear or branched. An example of alkanethiol 3b is 1-dodecanethiol.

硫黄含有有機物3中のオリゴチオフェン3aとアルカンチオール3bの含有量に特に制限はなく、例えば、1モルのオリゴチオフェン3aに対するアルカンチオール3bの含有量は0.1モル以上9.0モル以下の範囲内にあってもよい。1モルのオリゴチオフェン3aに対するアルカンチオール3bの含有量は0.2モル以上7.0モル以下の範囲内にあってもよいし、0.3モル以上4.0モル以下の範囲内にあってもよい。There is no particular restriction on the content of oligothiophene 3a and alkanethiol 3b in sulfur-containing organic matter 3. For example, the content of alkanethiol 3b per mole of oligothiophene 3a may be in the range of 0.1 moles to 9.0 moles. The content of alkanethiol 3b per mole of oligothiophene 3a may be in the range of 0.2 moles to 7.0 moles, or in the range of 0.3 moles to 4.0 moles.

本実施形態の表面修飾導電性金属粒子1は、例えば、極性有機溶媒中で、導電性金属イオンとオリゴチオフェンとアルカンチオールとを混合し、得られた混合物に還元剤を加えて、導電性金属粒子を析出させる方法によって製造することができる。極性有機溶媒としては、クロロホルムやテトラヒドロフランを用いることができる。還元剤としては、ボラン-tert-ブチルアミン錯体を用いることができる。混合物に還元剤を加えた後は、40℃以上極性有機溶媒の沸点以下の温度で加熱しながら撹拌してもよい。The surface-modified conductive metal particles 1 of this embodiment can be produced, for example, by mixing conductive metal ions, oligothiophene, and alkanethiol in a polar organic solvent, adding a reducing agent to the resulting mixture, and precipitating the conductive metal particles. As the polar organic solvent, chloroform or tetrahydrofuran can be used. As the reducing agent, a borane-tert-butylamine complex can be used. After the reducing agent is added to the mixture, the mixture may be stirred while being heated at a temperature of 40° C. or higher and lower than the boiling point of the polar organic solvent.

極性有機溶媒中に生成した表面修飾導電性金属粒子1は、遠心分離、ろ過、デカンテーションなどによって回収することができる。回収された表面修飾導電性金属粒子1は、洗浄、乾燥してもよい。The surface-modified conductive metal particles 1 produced in the polar organic solvent can be recovered by centrifugation, filtration, decantation, etc. The recovered surface-modified conductive metal particles 1 may be washed and dried.

以上のような構成とされた本実施形態の表面修飾導電性金属粒子1は、導電性金属粒子2と、導電性金属粒子2の表面に結合したオリゴチオフェン3aとアルカンチオール3bとを含むので、表面プラズモン共鳴が起こりにくくなる。これは、金属ナノ粒子と硫黄含有有機物の相互作用によるものである。The surface-modified conductive metal particle 1 of this embodiment configured as described above contains the conductive metal particle 2, and the oligothiophene 3a and alkanethiol 3b bonded to the surface of the conductive metal particle 2, so that surface plasmon resonance is unlikely to occur. This is due to the interaction between the metal nanoparticles and the sulfur-containing organic matter.

本実施形態の表面修飾導電性金属粒子1は表面プラズモン共鳴が起こりにくいので、これを分散させた分散液および樹脂組成物は可視光の透過性が向上する。
これに限定されるものではないが、例えば、表面修飾導電性金属粒子1をクロロホルムに分散させた、表面修飾導電性金属粒子1の濃度が0.29mg/mLの分散液は、光路長1cmのセルを用いて測定された波長650nmの光の吸光度が0.50以下であってもよく、0.40以下であってもよく、0.38以下であってもよい。
Since the surface-modified conductive metal particles 1 of this embodiment are unlikely to cause surface plasmon resonance, the dispersion liquid and resin composition in which they are dispersed have improved visible light transmittance.
Although not limited thereto, for example, a dispersion liquid in which surface-modified conductive metal particles 1 are dispersed in chloroform and the concentration of surface-modified conductive metal particles 1 is 0.29 mg/mL may have an absorbance of light with a wavelength of 650 nm measured using a cell with an optical path length of 1 cm of 0.50 or less, 0.40 or less, or 0.38 or less.

金属粒子は、樹脂に分散させることによって、樹脂の屈折率を向上させる作用があることが知られている。このため、表面修飾導電性金属粒子1は高屈折材料の原料として利用することができる。表面修飾導電性金属粒子1は、眼鏡レンズ、カメラレンズ、可視光反射膜、可視光フィルターなどの可視光を屈折させて発散または集束させる光学素子で用いられる高屈折材料の原料として有利に用いることができる。It is known that metal particles have the effect of improving the refractive index of resins when dispersed in the resin. For this reason, surface-modified conductive metal particles 1 can be used as a raw material for high refractive index materials. Surface-modified conductive metal particles 1 can be advantageously used as a raw material for high refractive index materials used in optical elements that refract and diverge or focus visible light, such as eyeglass lenses, camera lenses, visible light reflective films, and visible light filters.

[表面修飾導電性金属粒子分散液]
本発明の一実施形態に係る表面修飾導電性金属粒子分散液は、溶媒に、前記本実施形態の表面修飾導電性金属粒子が分散されているものである。
[Surface-modified conductive metal particle dispersion]
A surface-modified conductive metal particle dispersion liquid according to one embodiment of the present invention is a liquid in which the surface-modified conductive metal particles according to the present embodiment are dispersed in a solvent.

溶媒としては、特に制限されず、極性有機溶媒及び非極性有機溶媒のいずれであってもよい。溶媒としては、例えば、アルコール、ケトン、ハロゲン化脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン化芳香族炭化水素、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、アミドを用いることができる。アルコールの例としては、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、1-ペンタノール、1-ヘキサノールを挙げることができる。ケトンの例としては、アセトン、メチルエチルケトンを挙げることができる。ハロゲン化脂肪族炭化水素の例としては、クロロホルム、ジクロロメタンを挙げることができる。芳香族炭化水素の例としては、ベンゼン、トルエン、キシレンを挙げることができる。ハロゲン化芳香族炭化水素の例としては、クロロベンゼンを挙げることができる。エーテル系溶媒の例としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランを挙げることができる。エステル系溶媒の例としては、ギ酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルを挙げることができる。アミドの例としては、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドを挙げることができる。The solvent is not particularly limited and may be either a polar organic solvent or a non-polar organic solvent. Examples of the solvent that can be used include alcohols, ketones, halogenated aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, halogenated aromatic hydrocarbons, ether solvents, ester solvents, and amides. Examples of alcohols include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 1-pentanol, and 1-hexanol. Examples of ketones include acetone and methyl ethyl ketone. Examples of halogenated aliphatic hydrocarbons include chloroform and dichloromethane. Examples of aromatic hydrocarbons include benzene, toluene, and xylene. Examples of halogenated aromatic hydrocarbons include chlorobenzene. Examples of ether solvents include diethyl ether and tetrahydrofuran. Examples of ester solvents include propyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, and butyl acetate. Examples of amides include dimethylformamide and dimethylacetamide.

分散液中の表面修飾導電性金属粒子の濃度は、特に制限されないが、例えば、0.1mg/mL以上1.0mg/mL以下の範囲内である。The concentration of the surface-modified conductive metal particles in the dispersion is not particularly limited, but is, for example, in the range of 0.1 mg/mL or more and 1.0 mg/mL or less.

以上のような構成とされた本実施形態の表面修飾導電性金属粒子分散液は、前記本実施形態の表面修飾導電性金属粒子が分散されているので、可視光の透過性が高い。The surface-modified conductive metal particle dispersion liquid of this embodiment configured as described above has high visible light transmittance because the surface-modified conductive metal particles of this embodiment are dispersed therein.

[表面修飾導電性金属粒子分散樹脂組成物]
本発明の一実施形態に係る表面修飾導電性金属粒子分散樹脂組成物は、樹脂に、前記本実施形態の表面修飾導電性金属粒子が分散されているものである。
[Surface modified conductive metal particle dispersed resin composition]
The surface-modified conductive metal particle-dispersed resin composition according to one embodiment of the present invention is a resin in which the surface-modified conductive metal particles according to the present embodiment are dispersed.

樹脂は、熱可塑性樹脂であってもよいし、熱硬化性樹脂であってもよい。樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン樹脂を挙げることができる。The resin may be a thermoplastic resin or a thermosetting resin. Examples of the resin include polyolefin resin, acrylic resin, epoxy resin, phenolic resin, urethane resin, polyester resin, and styrene resin.

樹脂組成物中の表面修飾導電性金属粒子の濃度は、特に制限されないが、例えば、0.1質量%以上60質量%以下の範囲内である。The concentration of the surface-modified conductive metal particles in the resin composition is not particularly limited, but is, for example, in the range of 0.1% by mass or more and 60% by mass or less.

以上のような構成とされた本実施形態の表面修飾導電性金属粒子分散樹脂組成物は、前記本実施形態の表面修飾導電性金属粒子が分散されているので、可視光の透過性が高い。The surface-modified conductive metal particle-dispersed resin composition of this embodiment configured as described above has high visible light transmittance because the surface-modified conductive metal particles of this embodiment are dispersed therein.

[実施例1]
THF(テトラヒドロフラン)8mLに、下記の式で表されるチオフェンデンドロン(7T)化合物0.0625mmolおよびテトラクロロ金(III)酸四水和物0.0625mmolをそれぞれ投入して、5分間撹拌して溶解させた。
[Example 1]
0.0625 mmol of a thiophene dendron (7T) compound represented by the following formula and 0.0625 mmol of tetrachloroauric (III) acid tetrahydrate were added to 8 mL of THF (tetrahydrofuran) and dissolved by stirring for 5 minutes.

Figure 0007526543000002
Figure 0007526543000002

チオフェンデンドロン(7T)化合物およびテトラクロロ金(III)酸四水和物を溶解させたTHFに、1-ドデカンチオール0.0625mmolを投入して、室温で3時間撹拌した。撹拌終了後、液温を55℃に加熱した。次いで、2mLのTHFにボラン-tert-ブチルアミン0.125mmolを溶解した溶液を投入し、液温を55℃に保持しながら、5分間撹拌した。撹拌終了後、室温まで放冷し、クロロホルムとメタノールの混合溶液を加えて、遠心分離を行なって固形分を分離除去して上澄み液を回収し、回収した上澄み液を乾燥させた。乾燥によって得られた固体を再度、THFとメタノールにより遠心洗浄した後、沈殿物を乾燥させて、チオフェンデンドロン(7T)化合物と1-ドデカンチオールとで表面修飾された表面修飾金粒子を得た。 0.0625 mmol of 1-dodecanethiol was added to THF in which thiophene dendron (7T) compound and tetrachloroauric acid (III) tetrahydrate were dissolved, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. After stirring, the liquid temperature was heated to 55°C. Next, a solution in which 0.125 mmol of borane-tert-butylamine was dissolved in 2 mL of THF was added, and the liquid temperature was maintained at 55°C while stirring for 5 minutes. After stirring, the mixture was allowed to cool to room temperature, a mixed solution of chloroform and methanol was added, and the mixture was centrifuged to separate and remove the solids, and the supernatant was collected, and the collected supernatant was dried. The solid obtained by drying was again centrifuged and washed with THF and methanol, and the precipitate was dried to obtain surface-modified gold particles surface-modified with thiophene dendron (7T) compound and 1-dodecanethiol.

[比較例1]
チオフェンデンドロン(7T)化合物の投入量を0.1250mmolとしたこと、1-ドデカンチオールを投入しなかったこと以外は実施例1と同様にして、チオフェンデンドロン(7T)化合物で表面修飾された表面修飾金粒子を得た。
[Comparative Example 1]
Surface-modified gold particles surface-modified with a thiophene dendron (7T) compound were obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of the thiophene dendron (7T) compound added was 0.1250 mmol and 1-dodecanethiol was not added.

[比較例2]
エタノールとクロロホルムを体積比で1:3の割合で含む混合溶媒を用意した。この混合溶媒8mLに、テトラクロロ金(III)酸四水和物を0.0625mmol投入して、5分間撹拌して、テトラクロロ金(III)酸溶液を調製した。次いで、テトラクロロ金(III)酸溶液に、1-ドデカンチオール0.1250mmolを投入して、室温で3時間撹拌した。撹拌終了後、液温を55℃に加熱した。次いで、エタノールとクロロホルムを体積比で1:3の割合で含む混合溶媒2mLにボラン-tert-ブチルアミン0.125mmolを溶解した溶液を投入し、液温を55℃に保持しながら、5分間撹拌した。撹拌終了後、室温まで放冷した後、遠心分離法を用いて固形分を回収し、クロロホルムとメタノールを用いて洗浄した後、乾燥して、1-ドデカンチオールで表面修飾された表面修飾金粒子を得た。
[Comparative Example 2]
A mixed solvent containing ethanol and chloroform in a volume ratio of 1:3 was prepared. 0.0625 mmol of tetrachloroauric (III) acid tetrahydrate was added to 8 mL of this mixed solvent and stirred for 5 minutes to prepare a tetrachloroauric (III) acid solution. Next, 0.1250 mmol of 1-dodecanethiol was added to the tetrachloroauric (III) acid solution and stirred at room temperature for 3 hours. After stirring, the liquid temperature was heated to 55°C. Next, a solution in which 0.125 mmol of borane-tert-butylamine was dissolved in 2 mL of a mixed solvent containing ethanol and chloroform in a volume ratio of 1:3 was added, and the liquid temperature was kept at 55°C and stirred for 5 minutes. After stirring, the mixture was allowed to cool to room temperature, and then the solid content was collected using a centrifugation method, washed with chloroform and methanol, and then dried to obtain surface-modified gold particles surface-modified with 1-dodecanethiol.

[評価]
(1)硫黄含有有機物の接合量
表面修飾金粒子に対する硫黄含有有機物の表面積1nm当たりの接合量は、熱重量示差熱分析及び核磁気共鳴分析によって評価した。その結果を下記の表1に示す。
[evaluation]
(1) Amount of sulfur-containing organic matter bonded to the surface-modified gold particles The amount of sulfur-containing organic matter bonded to the surface-modified gold particles per 1 nm2 of surface area was evaluated by thermogravimetric differential thermal analysis and nuclear magnetic resonance analysis. The results are shown in Table 1 below.

(2)平均粒子径
表面修飾金粒子を、TEMを用いて観察して、50個の表面修飾金粒子の粒子径を測定し、その平均粒子径を算出した。図2に実施例1で作製した表面修飾金粒子
のTEM写真を、図3に比較例1で作製した表面修飾金粒子のTEM写真を、図42に比較例2で作製した表面修飾金粒子のTEM写真をそれぞれ示し、表1に、平均粒子径を示す。
(2) Average particle size The surface-modified gold particles were observed using a TEM, and the particle sizes of 50 surface-modified gold particles were measured to calculate the average particle size. Figure 2 shows a TEM photograph of the surface-modified gold particles produced in Example 1, Figure 3 shows a TEM photograph of the surface-modified gold particles produced in Comparative Example 1, and Figure 42 shows a TEM photograph of the surface-modified gold particles produced in Comparative Example 2. Table 1 shows the average particle size.

(3)可視光の吸光度
1.0mLのクロロホルムに表面修飾金粒子を0.29mg投入し、撹拌混合して、表面修飾金粒子分散液を調製した。
得られた表面修飾金粒子分散液をセル(光路長:1cm)に入れ、分光光度計を用いて波長250nmから900nmの光の吸光度を測定した。図5に吸光度曲線を示し、表1に波長650nmの光の吸光度を示す。
(3) Visible Light Absorbance 0.29 mg of surface-modified gold particles were added to 1.0 mL of chloroform and mixed by stirring to prepare a surface-modified gold particle dispersion.
The resulting surface-modified gold particle dispersion was placed in a cell (light path length: 1 cm), and the absorbance of light with wavelengths of 250 nm to 900 nm was measured using a spectrophotometer. The absorbance curve is shown in FIG. 5, and the absorbance of light with a wavelength of 650 nm is shown in Table 1.

Figure 0007526543000003
Figure 0007526543000003

表1および図5の結果から、オリゴチオフェンとアルカンチオールとによって表面が修飾された実施例1の表面修飾金粒子は、オリゴチオフェン単独によって表面が修飾された比較例1の表面修飾金粒子およびアルカンチオール単独によって表面が修飾された比較例2の表面修飾金粒子と比較して、分散液としたときの可視光の吸光度が低く、可視光の透過性が高いことが確認された。したがって、実施例1の表面修飾金粒子は、可視光を屈折させて発散または集束させる光学素子の高屈折材料の原料として有利に用いることができる。 From the results of Table 1 and Figure 5, it was confirmed that the surface-modified gold particles of Example 1, whose surfaces were modified with oligothiophene and alkanethiol, had a lower visible light absorbance and a higher visible light transmittance when made into a dispersion liquid, compared to the surface-modified gold particles of Comparative Example 1, whose surfaces were modified with oligothiophene alone, and the surface-modified gold particles of Comparative Example 2, whose surfaces were modified with alkanethiol alone. Therefore, the surface-modified gold particles of Example 1 can be advantageously used as a raw material for a highly refractive material of an optical element that refracts visible light to diverge or focus it.

本発明の表面修飾導電性金属粒子を含む分散液は、高屈折材料膜の製造用として有利に用いることができる。また、本発明の表面修飾導電性金属粒子を含む樹脂組成物は、高屈折材料として有利に用いることができる。The dispersion containing the surface-modified conductive metal particles of the present invention can be advantageously used for producing a highly refractive material film. Also, the resin composition containing the surface-modified conductive metal particles of the present invention can be advantageously used as a highly refractive material.

1 表面修飾導電性金属粒子
2 導電性金属粒子
3 硫黄含有有機物
3a オリゴチオフェン
3b アルカンチオール
1 Surface-modified conductive metal particles 2 Conductive metal particles 3 Sulfur-containing organic substances 3a Oligothiophenes 3b Alkanethiols

Claims (11)

導電性金属粒子と、前記導電性金属粒子の表面に結合した硫黄含有有機物とを含み、
前記硫黄含有有機物はオリゴチオフェンとアルカンチオールとを含む、表面修飾導電性金属粒子。
The conductive metal particles include a sulfur-containing organic material bonded to the surface of the conductive metal particles,
The sulfur-containing organic material comprises an oligothiophene and an alkanethiol.
前記導電性金属粒子の平均粒子径は、1.5nm以上50nm以下である、請求項1に記載の表面修飾導電性金属粒子。 The surface-modified conductive metal particles described in claim 1, wherein the average particle diameter of the conductive metal particles is 1.5 nm or more and 50 nm or less. 前記導電性金属粒子が、金粒子、銀粒子および銅粒子からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の表面修飾導電性金属粒子。 The surface-modified conductive metal particles according to claim 1, wherein the conductive metal particles are at least one type selected from the group consisting of gold particles, silver particles and copper particles. 前記導電性金属粒子の表面積1nm当たりの前記硫黄含有有機物の接合量が、0.2分子以上10分子以下の範囲内にある、請求項1に記載の表面修飾導電性金属粒子。 2. The surface-modified conductive metal particle according to claim 1, wherein the amount of the sulfur-containing organic material bound per 1 nm2 of the surface area of the conductive metal particle is in the range of 0.2 molecules to 10 molecules. 前記オリゴチオフェンの1分子中のチオフェン環の数が3個以上15個以下の範囲内にある、請求項1に記載の表面修飾導電性金属粒子。 The surface-modified conductive metal particles according to claim 1, wherein the number of thiophene rings in one molecule of the oligothiophene is in the range of 3 to 15. 前記オリゴチオフェンが下記の式(1)で表される化合物である、請求項1に記載の表面修飾導電性金属粒子。
X-L-D (1)
式(1)において、Xは、前記導電性金属粒子と接続する接合基を表し、Lは連結基を表し、Dはデンドロンを表す。
2. The surface-modified conductive metal particle according to claim 1, wherein the oligothiophene is a compound represented by the following formula (1):
X-L-D (1)
In formula (1), X represents a bonding group connecting to the conductive metal particle, L represents a linking group, and D represents a dendron.
前記アルカンチオールの炭素原子数が3個以上20個以下の範囲内にある、請求項1に記載の表面修飾導電性金属粒子。 The surface-modified conductive metal particles according to claim 1, wherein the number of carbon atoms in the alkanethiol is in the range of 3 to 20. 前記オリゴチオフェン1モルに対する前記アルカンチオールの含有量が0.1モル以上9.0モル以下の範囲内にある、請求項1に記載の表面修飾導電性金属粒子。 The surface-modified conductive metal particles described in claim 1, wherein the content of the alkanethiol per 1 mole of the oligothiophene is in the range of 0.1 moles or more and 9.0 moles or less. 前記表面修飾導電性金属粒子をクロロホルムに分散させた、前記表面修飾導電性金属粒子の濃度が0.29mg/mLの分散液は、光路長1cmのセルを用いて測定された波長650nmの光の吸光度が0.50以下である、請求項1に記載の表面修飾導電性金属粒子。 The surface-modified conductive metal particles according to claim 1, wherein a dispersion liquid in which the surface-modified conductive metal particles are dispersed in chloroform and the concentration of the surface-modified conductive metal particles is 0.29 mg/mL has an absorbance of 0.50 or less at a wavelength of 650 nm measured using a cell with an optical path length of 1 cm. 溶媒に、請求項1に記載の表面修飾導電性金属粒子が分散されている、表面修飾導電性金属粒子分散液。A surface-modified conductive metal particle dispersion in which the surface-modified conductive metal particles described in claim 1 are dispersed in a solvent. 樹脂に、請求項1に記載の表面修飾導電性金属粒子が分散されている、表面修飾導電性金属粒子分散樹脂組成物。A surface-modified conductive metal particle-dispersed resin composition in which the surface-modified conductive metal particles according to claim 1 are dispersed in a resin.
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