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JP7580343B2 - Conductive polymer dispersion and method for producing same, coating composition, and conductive laminate and method for producing same - Google Patents
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Conductive polymer dispersion and method for producing same, coating composition, and conductive laminate and method for producing same Download PDF

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Description

本発明は、π共役系導電性高分子を含む導電性高分子分散液及びその製造方法、コーティング組成物、並びに導電性積層体及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a conductive polymer dispersion containing a π-conjugated conductive polymer and a method for producing the same, a coating composition, and a conductive laminate and a method for producing the same.

導電層を形成するための塗料又はその成分として、π共役系導電性高分子にポリアニオンがドープした導電性複合体を含む導電性高分子分散液を使用することがある。例えば、π共役系導電性高分子であるポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)は水に対して分散し難いが、これにポリスチレンスルホン酸がドープしてPEDOT-PSSを形成することにより、水に対する分散性が高まる。特許文献1には、導電性複合体を水に分散させた後、180日以上経過させることにより、導電性複合体の親水性を向上させたり、エポキシ化合物に対する反応性を向上させたりする技術が開示されている。 A conductive polymer dispersion containing a conductive complex in which a π-conjugated conductive polymer is doped with a polyanion may be used as a paint or a component thereof for forming a conductive layer. For example, poly(3,4-ethylenedioxythiophene), a π-conjugated conductive polymer, is difficult to disperse in water, but doping it with polystyrene sulfonic acid to form PEDOT-PSS increases its dispersibility in water. Patent Document 1 discloses a technique for improving the hydrophilicity of a conductive complex and improving its reactivity with epoxy compounds by dispersing the conductive complex in water and leaving it for 180 days or more.

特開2020-31013号公報JP 2020-31013 A

特許文献1の方法では、導電性複合体にエポキシ化合物を反応させた後、有機溶剤に溶解した塗料とすることにより、疎水性のフィルム基材に対する濡れ性を高めている。一方、導電性複合体をエポキシ化合物との反応によって疎水化しない場合、導電性高分子分散液にアルコール等の水溶性有機溶剤を添加して、フィルム等の基材に対する濡れ性を高めることが通常行われる。しかし、水溶性有機溶剤を添加した塗料中における導電性複合体の分散安定性は必ずしも高くなく、水溶性有機溶剤の添加後に数十時間で分散性が低下することがある。分散性が低下した塗料を塗布して形成される導電層の導電性も低下する。このため、分散処理を行った導電性高分子分散液に水溶性有機溶剤を添加して塗料を得た後、その塗料中における導電性複合体の分散性を維持することが求められている。 In the method of Patent Document 1, the conductive complex is reacted with an epoxy compound, and then dissolved in an organic solvent to form a paint, thereby improving the wettability of the conductive complex to a hydrophobic film substrate. On the other hand, when the conductive complex is not hydrophobized by reaction with an epoxy compound, a water-soluble organic solvent such as alcohol is usually added to the conductive polymer dispersion to improve the wettability of the conductive complex to a substrate such as a film. However, the dispersion stability of the conductive complex in the paint to which the water-soluble organic solvent has been added is not necessarily high, and the dispersibility may decrease several tens of hours after the addition of the water-soluble organic solvent. The conductivity of the conductive layer formed by applying a paint with reduced dispersibility also decreases. For this reason, it is required to maintain the dispersibility of the conductive complex in the paint after obtaining a paint by adding a water-soluble organic solvent to the conductive polymer dispersion that has been subjected to a dispersion treatment.

本発明者は、コーティング組成物(塗料)を調製する前の導電性高分子分散液を調製する段階で、低粘度の導電性高分子分散液が得られるように導電性複合体の合成を工夫することにより、導電性複合体の分散性を高めた導電性高分子分散液を得る方法、及び、水溶性有機溶剤を添加してコーティング組成物とした後でも導電性複合体の分散性の経時的な低下が抑制される導電性高分子分散液を製造する方法を鋭意検討し、本発明を完成させた。 The inventors have studied thoroughly a method for obtaining a conductive polymer dispersion with improved dispersibility of a conductive complex by devising a method for synthesizing a conductive complex so as to obtain a conductive polymer dispersion with low viscosity at the stage of preparing the conductive polymer dispersion before preparing a coating composition (paint), and a method for producing a conductive polymer dispersion in which the decrease in dispersibility of the conductive complex over time is suppressed even after a water-soluble organic solvent is added to form a coating composition, and have completed the present invention.

本発明は、水溶性有機溶剤と併存する場合にも分散安定性が優れる導電性高分子分散液及びその製造方法を提供する。また、前記導電性高分子分散を含むコーティング組成物と、前記導電性高分子分散液又は前記コーティング組成物を用いた導電性積層体及びその製造方法を提供する。 The present invention provides a conductive polymer dispersion that has excellent dispersion stability even when coexisting with a water-soluble organic solvent, and a method for producing the same. The present invention also provides a coating composition containing the conductive polymer dispersion, and a conductive laminate using the conductive polymer dispersion or the coating composition, and a method for producing the same.

[1] 水溶媒中のチオフェン系化合物をポリアニオンの存在下で重合させる重合工程を含み、ポリチオフェン系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、水とを含有する導電性高分子分散液を製造する方法であって、前記重合工程において過硫酸水素塩化合物を酸化剤として用いる、導電性高分子分散液の製造方法。
[2] 前記過硫酸水素塩化合物が、過硫酸水素カリウムであるか、又は、過硫酸水素カリウム、硫酸水素カリウム及び硫酸カリウムからなる複塩である、[1]に記載の導電性高分子分散液の製造方法。
[3] 前記重合工程において、前記水溶媒の重量を100質量部としたときに、前記チオフェン系化合物と前記ポリアニオンの固形分重量の和が2質量部以上となる条件で重合させる、[1]又は[2]に記載の導電性高分子分散液の製造方法。
[4] 前記重合工程において、前記チオフェン系化合物の重量を10質量部としたときに、前記過硫酸水素塩化合物の添加量が10質量部以上100質量部以下である、[1]~[3]の何れか一項に記載の導電性高分子分散液の製造方法。
[5] 前記ポリチオフェン系導電性高分子がポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)であるか、又は、前記ポリアニオンがポリスチレンスルホン酸である、[1]~[4]の何れか一項に記載の導電性高分子分散液の製造方法。
[6] 前記重合工程にて得られた導電性高分子分散液を、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂の少なくとも一方に接触させるイオン交換工程を有する、[1]~[5]の何れか一項に記載の導電性高分子分散液の製造方法。
[7] ポリチオフェン系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、水とを含有する導電性高分子分散液であって、前記導電性高分子分散液の総質量に対する前記導電性複合体の含有量が1質量%であるとき、23℃における粘度が20mPa・s以下である、導電性高分子分散液。
[8] [7]に記載の導電性高分子分散液と、水溶性有機溶剤とを含有するコーティング組成物。
[9] [7]に記載の導電性高分子分散液又は[8]に記載のコーティング組成物を、基材の少なくとも一部の面に塗工することを有する、導電性積層体の製造方法。
[10] 基材と、前記基材の少なくとも一部の面に形成された、[7]に記載の導電性高分子分散液又は[8]に記載のコーティング組成物の硬化層からなる導電層とを備えた、導電性積層体。
[1] A method for producing a conductive polymer dispersion containing water and a conductive complex containing a polythiophene-based conductive polymer and a polyanion, the method including a polymerization step of polymerizing a thiophene-based compound in an aqueous solvent in the presence of a polyanion, the method using a hydrogen persulfate compound as an oxidizing agent in the polymerization step.
[2] The method for producing a conductive polymer dispersion liquid according to [1], wherein the hydrogen persulfate compound is potassium hydrogen persulfate or a double salt of potassium hydrogen persulfate, potassium hydrogen sulfate, and potassium sulfate.
[3] The method for producing a conductive polymer dispersion according to [1] or [2], wherein in the polymerization step, polymerization is carried out under conditions such that a sum of the solid content weights of the thiophene compound and the polyanion is 2 parts by mass or more when a weight of the aqueous solvent is 100 parts by mass.
[4] The method for producing a conductive polymer dispersion according to any one of [1] to [3], wherein in the polymerization step, an added amount of the hydrogen persulfate compound is 10 parts by mass or more and 100 parts by mass or less when a weight of the thiophene-based compound is 10 parts by mass.
[5] The method for producing a conductive polymer dispersion according to any one of [1] to [4], wherein the polythiophene-based conductive polymer is poly(3,4-ethylenedioxythiophene) or the polyanion is polystyrenesulfonic acid.
[6] The method for producing the conductive polymer dispersion according to any one of [1] to [5], further comprising an ion exchange step of contacting the conductive polymer dispersion obtained in the polymerization step with at least one of a cation exchange resin and an anion exchange resin.
[7] A conductive polymer dispersion containing a conductive complex containing a polythiophene-based conductive polymer and a polyanion, and water, wherein when a content of the conductive complex is 1 mass % relative to a total mass of the conductive polymer dispersion, the conductive polymer dispersion has a viscosity of 20 mPa s or less at 23° C.
[8] A coating composition comprising the conductive polymer dispersion according to [7] and a water-soluble organic solvent.
[9] A method for producing a conductive laminate, comprising applying the conductive polymer dispersion according to [7] or the coating composition according to [8] to at least a part of a surface of a substrate.
[10] A conductive laminate comprising a substrate and a conductive layer formed on at least a part of the surface of the substrate, the conductive layer being a cured layer of the conductive polymer dispersion according to [7] or the coating composition according to [8].

本発明の導電性高分子分散液の製造方法によれば、高圧ホモジナイザー等を用いた高圧分散処理を施さずとも低粘度の導電性高分子分散液を製造することができる。
本発明の導電性高分子分散液は、従来品に比べて格段に低い粘度を呈する。また、水溶性有機溶剤と混合したコーティング組成物としたときの保存安定性に優れる。
本発明の導電性積層体にあっては、導電層の外観が優れる。
本発明の導電性積層体の製造方法によれば、上記の導電性積層体を容易に製造することができる。
According to the method for producing a conductive polymer dispersion of the present invention, a conductive polymer dispersion having a low viscosity can be produced without carrying out a high-pressure dispersion treatment using a high-pressure homogenizer or the like.
The conductive polymer dispersion of the present invention exhibits a significantly lower viscosity than conventional products, and also exhibits excellent storage stability when mixed with a water-soluble organic solvent to form a coating composition.
In the conductive laminate of the present invention, the conductive layer has excellent appearance.
According to the method for producing a conductive laminate of the present invention, the above-mentioned conductive laminate can be easily produced.

本発明はSDGs目標12「つくる責任 つかう責任」に資すると考えられる。 This invention is believed to contribute to SDG Goal 12, "Responsible Consumption and Production."

本明細書及び特許請求の範囲において、「~」で示す数値範囲の下限値及び上限値はその数値範囲に含まれるものとする。 In this specification and claims, the lower and upper limits of the numerical ranges indicated with "~" are considered to be included in the numerical range.

≪導電性高分子分散液≫
本発明の第一態様は、π共役系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、水とを含有し、前記導電性高分子分散液の総質量に対する前記導電性複合体の含有量が1質量%であるとき、23℃における粘度が20mPa・s以下である、導電性高分子分散液である。
<<Conductive polymer dispersion>>
A first aspect of the present invention is a conductive polymer dispersion comprising a conductive complex containing a π-conjugated conductive polymer and a polyanion, and water, and a content of the conductive complex relative to the total mass of the conductive polymer dispersion. The conductive polymer dispersion has a viscosity of 20 mPa·s or less at 23° C. when the content of the conductive polymer in the conductive polymer dispersion is 1% by mass.

[導電性複合体]
本態様の導電性高分子分散液に含まれる導電性複合体は、ポリチオフェン系導電性高分子とポリアニオンとを含む。導電性複合体中のポリアニオンはポリチオフェン系導電性高分子にドープして、導電性を有する導電性複合体を形成している。
[Conductive composite]
The conductive complex contained in the conductive polymer dispersion of this embodiment contains a polythiophene-based conductive polymer and a polyanion. The polyanion in the conductive complex is doped into the polythiophene-based conductive polymer to form a conductive complex having electrical conductivity.

(ポリチオフェン系導電性高分子)
ポリチオフェン系導電性高分子の主鎖は、チオフェン系化合物が重合することによりπ共役系を構成している。
ポリチオフェン系導電性高分子としては、ポリチオフェン、ポリ(3-メチルチオフェン)、ポリ(3-エチルチオフェン)、ポリ(3-プロピルチオフェン)、ポリ(3-ブチルチオフェン)、ポリ(3-ヘキシルチオフェン)、ポリ(3-ヘプチルチオフェン)、ポリ(3-オクチルチオフェン)、ポリ(3-デシルチオフェン)、ポリ(3-ドデシルチオフェン)、ポリ(3-オクタデシルチオフェン)、ポリ(3-ブロモチオフェン)、ポリ(3-クロロチオフェン)、ポリ(3-ヨードチオフェン)、ポリ(3-シアノチオフェン)、ポリ(3-フェニルチオフェン)、ポリ(3,4-ジメチルチオフェン)、ポリ(3,4-ジブチルチオフェン)、ポリ(3-ヒドロキシチオフェン)、ポリ(3-メトキシチオフェン)、ポリ(3-エトキシチオフェン)、ポリ(3-ブトキシチオフェン)、ポリ(3-ヘキシルオキシチオフェン)、ポリ(3-ヘプチルオキシチオフェン)、ポリ(3-オクチルオキシチオフェン)、ポリ(3-デシルオキシチオフェン)、ポリ(3-ドデシルオキシチオフェン)、ポリ(3-オクタデシルオキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジヒドロキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジメトキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジエトキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジプロポキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジブトキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジヘキシルオキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジヘプチルオキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジオクチルオキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジデシルオキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジドデシルオキシチオフェン)、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)、ポリ(3,4-プロピレンジオキシチオフェン)、ポリ(3,4-ブチレンジオキシチオフェン)、ポリ(3-メチル-4-メトキシチオフェン)、ポリ(3-メチル-4-エトキシチオフェン)、ポリ(3-カルボキシチオフェン)、ポリ(3-メチル-4-カルボキシチオフェン)、ポリ(3-メチル-4-カルボキシエチルチオフェン)、ポリ(3-メチル-4-カルボキシブチルチオフェン)が挙げられる。
これらのポリチオフェン系導電性高分子のなかでも、導電性、透明性、耐熱性に優れることから、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)が特に好ましい。
導電性複合体に含まれるポリチオフェン系導電性高分子は、1種類でもよいし、2種類以上でもよい。
(Polythiophene-based conductive polymer)
The main chain of the polythiophene-based conductive polymer constitutes a π-conjugated system by polymerization of a thiophene-based compound.
Examples of polythiophene-based conductive polymers include polythiophene, poly(3-methylthiophene), poly(3-ethylthiophene), poly(3-propylthiophene), poly(3-butylthiophene), poly(3-hexylthiophene), poly(3-heptylthiophene), poly(3-octylthiophene), poly(3-decylthiophene), poly(3-dodecylthiophene), poly(3-octadecylthiophene), poly(3-bromothiophene), poly(3-chlorothiophene), and poly(3-iodothiophene). thiophene), poly(3-cyanothiophene), poly(3-phenylthiophene), poly(3,4-dimethylthiophene), poly(3,4-dibutylthiophene), poly(3-hydroxythiophene), poly(3-methoxythiophene), poly(3-ethoxythiophene), poly(3-butoxythiophene), poly(3-hexyloxythiophene), poly(3-heptyloxythiophene), poly(3-octyloxythiophene), poly(3-decyloxythiophene), poly(3-dodecyloxythiophene), oxythiophene), poly(3-octadecyloxythiophene), poly(3,4-dihydroxythiophene), poly(3,4-dimethoxythiophene), poly(3,4-diethoxythiophene), poly(3,4-dipropoxythiophene), poly(3,4-dibutoxythiophene), poly(3,4-dihexyloxythiophene), poly(3,4-diheptyloxythiophene), poly(3,4-dioctyloxythiophene), poly(3,4-didecyloxythiophene), poly(3,4-di dodecyloxythiophene), poly(3,4-ethylenedioxythiophene), poly(3,4-propylenedioxythiophene), poly(3,4-butylenedioxythiophene), poly(3-methyl-4-methoxythiophene), poly(3-methyl-4-ethoxythiophene), poly(3-carboxythiophene), poly(3-methyl-4-carboxythiophene), poly(3-methyl-4-carboxyethylthiophene), and poly(3-methyl-4-carboxybutylthiophene).
Among these polythiophene-based conductive polymers, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) is particularly preferred because of its excellent conductivity, transparency and heat resistance.
The conductive composite may contain one type of polythiophene-based conductive polymer, or two or more types of polythiophene-based conductive polymers.

(ポリアニオン)
ポリアニオンは、アニオン基を有するモノマー単位を、分子内に2つ以上有する重合体である。このポリアニオンのアニオン基は、ポリチオフェン系導電性高分子に対するドーパントとして機能して、ポリチオフェン系導電性高分子の導電性を向上させる。
ポリアニオンのアニオン基としては、スルホ基、またはカルボキシ基であることが好ましい。
このようなポリアニオンの具体例としては、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、スルホ基を有するポリアクリル酸エステル、スルホ基を有するポリメタクリル酸エステル(例えば、ポリ(4-スルホブチルメタクリレート、ポリスルホエチルメタクリレート、ポリメタクリロイルオキシベンゼンスルホン酸)、ポリ(2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸)、ポリイソプレンスルホン酸等のスルホ基を有する高分子や、ポリビニルカルボン酸、ポリスチレンカルボン酸、ポリアリルカルボン酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ(2-アクリルアミド-2-メチルプロパンカルボン酸)、ポリイソプレンカルボン酸等のカルボキシ基を有する高分子が挙げられる。ポリアニオンは、単一のモノマーが重合した単独重合体であってもよいし、2種以上のモノマーが重合した共重合体であってもよい。
これらポリアニオンのなかでも、導電性をより高くできることから、スルホ基を有する高分子が好ましく、ポリスチレンスルホン酸がより好ましい。
前記ポリアニオンは1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
(Polyanion)
A polyanion is a polymer having two or more monomer units each having an anionic group in the molecule. The anionic group of the polyanion functions as a dopant for a polythiophene-based conductive polymer, improving the conductivity of the polythiophene-based conductive polymer.
The anion group of the polyanion is preferably a sulfo group or a carboxy group.
Specific examples of such polyanions include polymers having a sulfo group, such as polystyrene sulfonic acid, polyvinyl sulfonic acid, polyallyl sulfonic acid, polyacrylic acid esters having a sulfo group, polymethacrylic acid esters having a sulfo group (e.g., poly(4-sulfobutyl methacrylate, polysulfoethyl methacrylate, polymethacryloyloxybenzenesulfonic acid), poly(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid), and polyisoprene sulfonic acid; and polymers having a carboxy group, such as polyvinyl carboxylic acid, polystyrene carboxylic acid, polyallyl carboxylic acid, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, poly(2-acrylamido-2-methylpropanecarboxylic acid), and polyisoprene carboxylic acid. The polyanion may be a homopolymer in which a single monomer is polymerized, or a copolymer in which two or more monomers are polymerized.
Among these polyanions, polymers having a sulfo group are preferred, and polystyrene sulfonic acid is more preferred, since they can provide higher electrical conductivity.
The polyanions may be used alone or in combination of two or more kinds.

ポリアニオンの重量平均分子量Mwは2万以上100万以下であることが好ましく、5万以上80万以下であることがより好ましい。
重量平均分子量Mwが上記の好適な範囲であると、本態様の導電性高分子分散液および後述する第二態様の塗料における導電性複合体の分散安定性がより向上する。
重量平均分子量Mwは、ゲルろ過クロマトグラフィを用いて測定し、プルラン換算で求めた質量基準の平均分子量である。
The weight average molecular weight Mw of the polyanion is preferably from 20,000 to 1,000,000, and more preferably from 50,000 to 800,000.
When the weight average molecular weight Mw is within the above preferred range, the dispersion stability of the conductive composite in the conductive polymer dispersion of this embodiment and in the coating material of the second embodiment described below is further improved.
The weight average molecular weight Mw is an average molecular weight based on mass measured by gel filtration chromatography and calculated as pullulan.

ポリチオフェン系導電性高分子にドープしたポリアニオンにおいては、一部のアニオン基がポリチオフェン系導電性高分子にドープせず、ドープに関与しない余剰のアニオン基を有している。この余剰のアニオン基は親水基であるため、導電性複合体は水分散性が高く、有機溶剤分散性が低い。
ポリアニオンが有する全てのアニオン基の個数を100モル%としたとき、余剰のアニオン基は、30モル%以上90モル%以下が好ましく、45モル%以上75モル%以下がより好ましい。
In the polyanion doped into the polythiophene conductive polymer, some of the anion groups are not doped into the polythiophene conductive polymer and have excess anion groups that are not involved in the doping. Since these excess anion groups are hydrophilic groups, the conductive composite has high water dispersibility and low organic solvent dispersibility.
When the number of all anionic groups in the polyanion is taken as 100 mol %, the excess anionic groups are preferably from 30 mol % to 90 mol %, more preferably from 45 mol % to 75 mol %.

導電性複合体中の、ポリアニオンの含有割合は、ポリチオフェン系導電性高分子100質量部に対して1質量部以上1000質量部以下の範囲が好ましく、10質量部以上700質量部以下がより好ましく、100質量部以上500質量部以下がさらに好ましい。ポリアニオンの含有割合が前記下限値以上であれば、ポリチオフェン系導電性高分子へのドーピング効果が強くなる傾向にあり、導電性がより高くなる。一方、ポリアニオンの含有量が前記上限値以下であれば、ポリチオフェン系導電性高分子を充分に含有させることができるので、充分な導電性を確保できる。 The content of polyanion in the conductive complex is preferably in the range of 1 part by mass to 1000 parts by mass to 100 parts by mass of polythiophene-based conductive polymer, more preferably 10 parts by mass to 700 parts by mass, and even more preferably 100 parts by mass to 500 parts by mass. If the content of polyanion is equal to or greater than the lower limit, the doping effect on the polythiophene-based conductive polymer tends to be stronger, and the conductivity becomes higher. On the other hand, if the content of polyanion is equal to or less than the upper limit, the polythiophene-based conductive polymer can be sufficiently contained, so that sufficient conductivity can be ensured.

本態様の導電性高分子分散液の総質量に対する導電性複合体の含有量としては、0.01質量%以上5.0質量%以下が好ましく、1.0質量%以上4.0質量%以下がより好ましく、2.0質量%以上3.0質量%以下がさらに好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、導電性高分子分散液を塗布して形成する導電層の導電性をより向上させることができる。
上記範囲の上限値以下であると、導電性高分子分散液における導電性複合体の分散性を高め、均一な導電層を形成することができる。
The content of the conductive complex relative to the total mass of the conductive polymer dispersion of this embodiment is preferably 0.01 mass % or more and 5.0 mass % or less, more preferably 1.0 mass % or more and 4.0 mass % or less, and even more preferably 2.0 mass % or more and 3.0 mass % or less.
When the content is at least as high as the lower limit of the above range, the conductivity of the conductive layer formed by applying the conductive polymer dispersion can be further improved.
When it is equal to or less than the upper limit of the above range, the dispersibility of the conductive complex in the conductive polymer dispersion can be improved, and a uniform conductive layer can be formed.

本態様の導電性高分子分散液の23℃における粘度は、前記導電性高分子分散液の総質量に対する前記導電性複合体の濃度を1.0質量%に調整した時に、20mPa・s以下であり、15mPa・s以下が好ましく、10mPa・s以下がより好ましく、5mPa・s以下がさらに好ましい。上記粘度の下限値は特に制限されず、目安として0.1mPa・s以上が挙げられる。
上記の好適な範囲であると、導電性高分子分散液をイオン交換樹脂に接触させることが容易であり、接触後のイオン交換樹脂を分離することも容易である。また、上記の低い粘度は、導電性高分子分散液中の導電性複合体の分散性が高いことと相関する。上記の低いい粘度の導電性高分子分散液は、高圧ホモジナイザー等の高圧分散処理をする必要がなく、基材に塗工して形成される導電層の導電性や透明性が優れる。
上記粘度の測定の際、前記導電性高分子分散液に含まれる分散媒はイオン交換水のみであることが好ましい。また、前記導電性複合体以外の添加剤を含まないことが好ましい。
上記粘度の測定は、音叉振動式粘度計を用い、JIS Z8803:2011(振動粘度計による粘度測定法)に準拠して、23℃で測定された値である。
The viscosity of the conductive polymer dispersion of this embodiment at 23° C. is 20 mPa·s or less, preferably 15 mPa·s or less, more preferably 10 mPa·s or less, and even more preferably 5 mPa·s or less, when the concentration of the conductive complex relative to the total mass of the conductive polymer dispersion is adjusted to 1.0 mass %. The lower limit of the viscosity is not particularly limited, and a guideline is 0.1 mPa·s or more.
Within the above preferred range, it is easy to bring the conductive polymer dispersion into contact with an ion exchange resin, and it is also easy to separate the ion exchange resin after contact. Furthermore, the above low viscosity correlates with high dispersibility of the conductive complex in the conductive polymer dispersion. The conductive polymer dispersion having the above low viscosity does not require high-pressure dispersion treatment using a high-pressure homogenizer or the like, and the conductive layer formed by coating the substrate has excellent conductivity and transparency.
In measuring the viscosity, the conductive polymer dispersion preferably contains only ion-exchanged water as a dispersion medium, and preferably does not contain any additives other than the conductive complex.
The viscosity is measured at 23° C. using a tuning fork vibration viscometer in accordance with JIS Z8803:2011 (viscosity measurement method using a vibration viscometer).

≪コーティング組成物(塗料)≫
本発明の第二態様は、第一態様の導電性高分子分散液と、水溶性有機溶剤とを含む、コーティング組成物である。本態様のコーティング組成物において、前記導電性複合体は分散状態にある。
<Coating composition (paint)>
A second aspect of the present invention is a coating composition comprising the conductive polymer dispersion of the first aspect and a water-soluble organic solvent. In the coating composition of this aspect, the conductive complex is in a dispersed state.

本態様のコーティング組成物は、水と水溶性有機溶剤とを含む。水と水溶性有機溶剤の混合液を水系分散媒ということがある。 The coating composition of this embodiment contains water and a water-soluble organic solvent. The mixture of water and a water-soluble organic solvent is sometimes called an aqueous dispersion medium.

水溶性有機溶剤は、20℃の水100gに対する溶解量が1g以上の有機溶剤である。
水溶性有機溶剤としては、例えば、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤、ケトン系溶剤、窒素原子含有溶剤、エステル系溶剤等が挙げられる。
アルコール系溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール(イソプロパノール)、2-メチル-2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチル-1-プロパノール、アリルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。
エーテル系溶剤としては、例えば、ジエチルエーテル、ジメチルエーテル、プロピレングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル等が挙げられる。
ケトン系溶剤としては、例えば、ジエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、ジイソプロピルケトン、メチルエチルケトン、アセトン、ジアセトンアルコール等が挙げられる。
窒素原子含有溶剤としては、例えば、N-メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド等が挙げられる。
水溶性有機溶剤は1種のみが含まれていてもよいし、2種以上が含まれていてもよい。
本態様のコーティング組成物の基材に対する塗工性が良好になることから、水溶性有機溶剤としてはアルコール系溶剤又はケトン系溶剤が好ましく、アルコール系溶剤がより好ましい。
The water-soluble organic solvent is an organic solvent that dissolves in 100 g of water at 20° C. in an amount of 1 g or more.
Examples of the water-soluble organic solvent include alcohol-based solvents, ether-based solvents, ketone-based solvents, nitrogen atom-containing solvents, and ester-based solvents.
Examples of alcohol-based solvents include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol (isopropanol), 2-methyl-2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-propanol, allyl alcohol, ethylene glycol, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, and ethylene glycol monomethyl ether.
Examples of the ether solvent include diethyl ether, dimethyl ether, propylene glycol dialkyl ether, and diethylene glycol diethyl ether.
Examples of the ketone solvent include diethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl butyl ketone, methyl isopropyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl amyl ketone, diisopropyl ketone, methyl ethyl ketone, acetone, and diacetone alcohol.
Examples of the nitrogen atom-containing solvent include N-methylpyrrolidone, dimethylacetamide, and dimethylformamide.
The water-soluble organic solvent may be contained alone or in combination of two or more kinds.
In order to improve the applicability of the coating composition of this embodiment to a substrate, the water-soluble organic solvent is preferably an alcohol-based solvent or a ketone-based solvent, and more preferably an alcohol-based solvent.

水系分散媒の総質量に対する水溶性有機溶剤の含有量は、30質量%以上が好ましく、40質量%以上がより好ましく、50質量%以上がさらに好ましい。前記水溶性有機溶剤の含有量は、90質量%以下が好ましい。
上記の好適な範囲であると、本態様のコーティング組成物における導電性複合体の分散安定性の経時的な低下を抑制しつつ、基材に対する濡れ性を向上させることができる。
The content of the water-soluble organic solvent relative to the total mass of the aqueous dispersion medium is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, and even more preferably 50% by mass or more. The content of the water-soluble organic solvent is preferably 90% by mass or less.
When the content is within the above preferred range, the wettability to the substrate can be improved while suppressing deterioration over time of the dispersion stability of the conductive composite in the coating composition of this embodiment.

水系分散媒の総質量に対する水の含有量は、70質量%以下が好ましく、60質量%以下がより好ましく、50質量%以下がさらに好ましい。水の含有量は、導電性複合体の分散性を高める観点から、10質量%以上が好ましい。
上記の好適な範囲であると、本態様のコーティング組成物における導電性複合体の分散安定性の経時的な低下を抑制しつつ、基材に対する濡れ性を向上させることができる。
The water content relative to the total mass of the aqueous dispersion medium is preferably 70 mass% or less, more preferably 60 mass% or less, and even more preferably 50 mass% or less. From the viewpoint of improving the dispersibility of the conductive composite, the water content is preferably 10 mass% or more.
When the content is within the above preferred range, the wettability to the substrate can be improved while suppressing deterioration over time of the dispersion stability of the conductive composite in the coating composition of this embodiment.

本態様のコーティング組成物の総質量に対する、前記導電性複合体の含有量は、例えば、0.01質量%以上4質量%以下が好ましく、0.1質量%以上3質量%以下がより好ましく、0.2質量%以上2質量%以下がさらに好ましく、0.3質量%以上1質量%以下が特に好ましい。
上記の好適な範囲であると、本態様のコーティング組成物における導電性複合体の分散安定性の低下を抑制することができ、基材に塗工して良好な導電性の導電層を形成することができる。
The content of the conductive complex relative to the total mass of the coating composition of this embodiment is, for example, preferably 0.01 mass % or more and 4 mass % or less, more preferably 0.1 mass % or more and 3 mass % or less, even more preferably 0.2 mass % or more and 2 mass % or less, and particularly preferably 0.3 mass % or more and 1 mass % or less.
When the content is within the above preferred range, a decrease in the dispersion stability of the conductive composite in the coating composition of this embodiment can be suppressed, and a conductive layer with good conductivity can be formed by applying the composition to a substrate.

<バインダ成分>
本態様のコーティング組成物は、バインダ成分を含んでいてもよい。バインダ成分は、前記ポリチオフェン系導電性高分子及び前記ポリアニオン以外の樹脂又はその前駆体であり、熱可塑性樹脂、又は、導電層形成時に硬化する硬化性のモノマー又はオリゴマーである。熱可塑性樹脂はそのままバインダ樹脂となり、硬化性のモノマー又はオリゴマーは硬化により形成した樹脂がバインダ樹脂となる。
バインダ成分は1種のみが含まれていてもよいし、2種以上が含まれていてもよい。
<Binder Components>
The coating composition of this embodiment may contain a binder component. The binder component is a resin other than the polythiophene-based conductive polymer and the polyanion or a precursor thereof, and is a thermoplastic resin, or a curable monomer or oligomer that is cured when the conductive layer is formed. The thermoplastic resin becomes the binder resin as it is, and the curable monomer or oligomer becomes the resin formed by curing becomes the binder resin.
The binder component may be one type only, or two or more types may be included.

バインダ成分由来のバインダ樹脂の具体例としては、例えば、アクリル樹脂(アクリル化合物)、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテル樹脂、メラミン樹脂、シリコーン等が挙げられる。
本態様のコーティング組成物が含有するバインダ樹脂としては、水分散性樹脂が好ましく、水分散性エマルション樹脂がより好ましい。水分散性樹脂は、エマルション樹脂又は水溶性樹脂である。
Specific examples of binder resins derived from binder components include acrylic resins (acrylic compounds), polyester resins, polyurethane resins, polyimide resins, polyether resins, melamine resins, and silicones.
The binder resin contained in the coating composition of this embodiment is preferably a water-dispersible resin, more preferably a water-dispersible emulsion resin. The water-dispersible resin is an emulsion resin or a water-soluble resin.

水分散性エマルション樹脂の具体例としては、アクリル樹脂(アクリル化合物)、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂等であって、乳化剤によってエマルションにされたものが挙げられる。なかでも、本態様のコーティング組成物を基材に塗工した塗膜の強度が高くなることから、ポリエステルエマルションが好ましい。特に、ポリエステルフィルム基材に塗工する場合、基材に対する塗膜の密着性が高くなることから、ポリエステルエマルションが好ましい。 Specific examples of water-dispersible emulsion resins include acrylic resins (acrylic compounds), polyester resins, polyurethane resins, polyimide resins, melamine resins, etc., which are emulsionized with an emulsifier. Among these, polyester emulsions are preferred because they increase the strength of the coating film formed by applying the coating composition of this embodiment to a substrate. In particular, when applying the composition to a polyester film substrate, polyester emulsions are preferred because they increase the adhesion of the coating film to the substrate.

水溶性樹脂の具体例としては、アクリル樹脂(アクリル化合物)、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂であって、カルボキシ基やスルホ基等の酸基又はその塩を有するものが挙げられる。ここで、水溶性樹脂は、25℃の蒸留水100gに、1g以上、好ましくは5g以上、より好ましくは10g以上溶解するものが好ましい。 Specific examples of water-soluble resins include acrylic resins (acrylic compounds), polyester resins, polyurethane resins, polyimide resins, and melamine resins, which have acid groups such as carboxy groups and sulfo groups or their salts. Here, the water-soluble resin is preferably one that dissolves in an amount of 1 g or more, preferably 5 g or more, and more preferably 10 g or more in 100 g of distilled water at 25°C.

水分散性樹脂が有するカルボキシ基、スルホ基等の酸基は、ナトリウムイオンやカリウムイオン等のカチオンと塩を形成していてもよい。 The acid groups, such as carboxyl groups and sulfo groups, contained in the water-dispersible resin may form salts with cations, such as sodium ions and potassium ions.

硬化性のモノマー又はオリゴマーは、熱硬化性のモノマー又はオリゴマーであってもよいし、光硬化性のモノマー又はオリゴマーであってもよい。ここで、オリゴマーは、質量平均分子量が1万未満の重合体のことである。なお、質量平均分子量が1万を超えるポリマーは、硬化性を有さない。
硬化性のモノマーとしては、例えば、アクリルモノマー(アクリル化合物)、エポキシモノマー、オルガノシロキサン等が挙げられる。硬化性のオリゴマーとしては、例えば、アクリルオリゴマー(アクリル化合物)、エポキシオリゴマー、シリコーンオリゴマー(硬化型シリコーン)等が挙げられる。
バインダ成分としてアクリルモノマー又はアクリルオリゴマーを用いた場合には、加熱又は光照射により容易に硬化させることができる。バインダ成分としてオルガノシロキサン又はシリコーンオリゴマーを用いた場合には、導電層に離型性(非粘着性)を付与することができる。
The curable monomer or oligomer may be a thermosetting monomer or oligomer, or a photocurable monomer or oligomer. Here, the oligomer refers to a polymer having a mass average molecular weight of less than 10,000. Note that a polymer having a mass average molecular weight of more than 10,000 does not have curability.
Examples of the curable monomer include an acrylic monomer (acrylic compound), an epoxy monomer, an organosiloxane, etc. Examples of the curable oligomer include an acrylic oligomer (acrylic compound), an epoxy oligomer, a silicone oligomer (curable silicone), etc.
When an acrylic monomer or an acrylic oligomer is used as the binder component, it can be easily cured by heating or light irradiation. When an organosiloxane or a silicone oligomer is used as the binder component, it is possible to impart releasability (non-adhesiveness) to the conductive layer.

硬化性のモノマー又はオリゴマーを含む場合には、さらに硬化触媒を含むことが好ましい。例えば、熱硬化性のモノマー又はオリゴマーを含む場合には、加熱によりラジカルを発生させる熱重合開始剤を含むことが好ましく、光硬化性のモノマー又はオリゴマーを含む場合には、光照射によりラジカルを発生させる光重合開始剤を含むことが好ましい。また、オルガノシロキサン又はシリコーンオリゴマーを含む場合には、硬化用の白金触媒を含むことが好ましい。 When a curable monomer or oligomer is included, it is preferable to further include a curing catalyst. For example, when a thermosetting monomer or oligomer is included, it is preferable to include a thermal polymerization initiator that generates radicals by heating, and when a photocurable monomer or oligomer is included, it is preferable to include a photopolymerization initiator that generates radicals by light irradiation. In addition, when an organosiloxane or silicone oligomer is included, it is preferable to include a platinum catalyst for curing.

本態様のコーティング組成物におけるバインダ成分の含有割合は、導電性複合体100質量部に対して、100質量部以上20000質量部以下であることが好ましく、100質量部以上5000質量部以下であることがより好ましい。
上記範囲の下限値以上であれば、本態様のコーティング組成物を基材に塗工する際の製膜性と膜強度を向上させることができる。
上記範囲の上限値以下であれば、導電性複合体の含有割合の低下による導電性の低下を抑制することができる。
The content of the binder component in the coating composition of this embodiment is preferably 100 parts by mass or more and 20,000 parts by mass or less, and more preferably 100 parts by mass or more and 5,000 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the conductive composite.
When the content is equal to or greater than the lower limit of the above range, the film-forming properties and film strength can be improved when the coating composition of this embodiment is applied to a substrate.
When the content is equal to or less than the upper limit of the above range, a decrease in electrical conductivity due to a decrease in the content ratio of the conductive complex can be suppressed.

(その他の添加剤)
前記コーティング組成物及び前記導電性高分子分散液には、公知のその他の添加剤が含まれてもよい。
添加剤としては、例えば、界面活性剤、無機導電剤、消泡剤、カップリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤などを使用できる。
界面活性剤としては、ノニオン系、アニオン系、カチオン系の界面活性剤が挙げられるが、保存安定性の面からノニオン系が好ましい。また、ポリビニルピロリドンなどのポリマー系界面活性剤を添加してもよい。
無機導電剤としては、金属イオン類、導電性カーボン等が挙げられる。なお、金属イオンは、金属塩を水に溶解させることにより生成させることができる。
消泡剤としては、シリコーン樹脂、ポリジメチルシロキサン、シリコーンオイル等が挙げられる。
カップリング剤としては、ビニル基又はアミノ基を有するシランカップリング剤等が挙げられる。
紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、サリシレート系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、オキサニリド系紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系紫外線吸収剤、ベンゾエート系紫外線吸収剤等が挙げられる。
上記添加剤を含有する場合、その含有割合は、添加剤の種類に応じて適宜決められるが、例えば、導電性複合体の100質量部に対して、0.001質量部以上5質量部以下の範囲とすることができる。
(Other additives)
The coating composition and the conductive polymer dispersion may contain other known additives.
Examples of the additives that can be used include surfactants, inorganic conductive agents, antifoaming agents, coupling agents, antioxidants, and ultraviolet absorbing agents.
The surfactant may be a nonionic, anionic or cationic surfactant, with the nonionic surfactant being preferred from the standpoint of storage stability. A polymer surfactant such as polyvinylpyrrolidone may also be added.
Examples of the inorganic conductive agent include metal ions, conductive carbon, etc. Metal ions can be generated by dissolving a metal salt in water.
The antifoaming agent includes silicone resin, polydimethylsiloxane, silicone oil, and the like.
The coupling agent may be a silane coupling agent having a vinyl group or an amino group.
Examples of the ultraviolet absorber include benzotriazole-based ultraviolet absorbers, benzophenone-based ultraviolet absorbers, salicylate-based ultraviolet absorbers, cyanoacrylate-based ultraviolet absorbers, oxanilide-based ultraviolet absorbers, hindered amine-based ultraviolet absorbers, and benzoate-based ultraviolet absorbers.
When the above-mentioned additive is contained, the content ratio is appropriately determined depending on the type of additive, but can be, for example, in the range of 0.001 parts by mass or more and 5 parts by mass or less per 100 parts by mass of the conductive composite.

本態様のコーティング組成物は、第一態様の導電性高分子分散液に、水、水溶性有機溶剤、バインダ成分、その他の添加剤等を適宜添加し、常法により混合して製造することができる。 The coating composition of this embodiment can be produced by adding water, a water-soluble organic solvent, a binder component, other additives, etc. to the conductive polymer dispersion of the first embodiment as appropriate, and mixing them in a conventional manner.

≪導電性高分子分散液の製造方法≫
本発明の第三態様は、水溶媒中のチオフェン系化合物をポリアニオンの存在下で重合させる重合工程を含み、ポリチオフェン系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、水とを含有する導電性高分子分散液を製造する方法であり、前記重合工程において過硫酸水素塩化合物を酸化剤として用いる。
<Method for producing conductive polymer dispersion>
A third aspect of the present invention is a method for producing a conductive polymer dispersion containing water and a conductive complex containing a polythiophene-based conductive polymer and a polyanion, the method including a polymerization step of polymerizing a thiophene-based compound in an aqueous solvent in the presence of a polyanion, and a hydrogen persulfate compound is used as an oxidizing agent in the polymerization step.

モノマーであるチオフェン系化合物と、ポリアニオンとを任意の含有比で含む水溶液(反応液)を調製し、過硫酸水素塩化合物の作用により前記チオフェン系化合物を重合させることにより、ポリチオフェン系導電性高分子を形成する。前記反応液において、ポリチオフェン系導電性高分子にポリアニオンが自然にドープされ、ポリチオフェン系導電性高分子とポリアニオンからなる導電性複合体が形成される。形成された導電性複合体に含まれる、ポリチオフェン系導電性高分子:ポリアニオンの含有比(質量基準)は、前記反応液中に重合開始直前に含まれていた前記チオフェン系化合物の含有量と、前記ポリアニオンの含有量の比率と同じである。つまり、前記反応液中に配合したモノマーとポリアニオンの含有比が、形成した導電性複合体におけるポリチオフェン系導電性高分子とポリアニオンの含有比に反映される。 An aqueous solution (reaction solution) containing a thiophene-based compound as a monomer and a polyanion in an arbitrary content ratio is prepared, and the thiophene-based compound is polymerized by the action of a hydrogen persulfate compound to form a polythiophene-based conductive polymer. In the reaction solution, the polythiophene-based conductive polymer is naturally doped with the polyanion, and a conductive complex consisting of the polythiophene-based conductive polymer and the polyanion is formed. The content ratio (by mass) of the polythiophene-based conductive polymer:polyanion contained in the formed conductive complex is the same as the content ratio of the thiophene-based compound contained in the reaction solution immediately before the start of polymerization to the content of the polyanion. In other words, the content ratio of the monomer and polyanion blended in the reaction solution is reflected in the content ratio of the polythiophene-based conductive polymer and the polyanion in the formed conductive complex.

重合開始直前の前記反応液に含まれる前記チオフェン系化合物:前記ポリアニオンの含有比は、質量基準で(1:2)~(1:5)が好ましく、(1:2)~(1:4.5)がより好ましく、(1:3)~(1:4)がさらに好ましい。
上記範囲であると、前述した第一態様の導電性高分子分散液を容易に形成することができる。
The content ratio of the thiophene compound to the polyanion in the reaction solution immediately before the start of polymerization is preferably from (1:2) to (1:5) on a mass basis, more preferably from (1:2) to (1:4.5), and even more preferably from (1:3) to (1:4).
When the content is within the above range, the conductive polymer dispersion liquid of the first embodiment described above can be easily formed.

重合工程において、前記水溶媒の重量を100質量部としたときに、前記チオフェン系化合物と前記ポリアニオンの固形分重量の和が、好ましくは2質量部以上、より好ましくは3質量部以上、さらに好ましくは3.5質量部以上となる条件で重合させることが望ましい。上記和の上限値の目安は例えば7質量部が挙げられる。
上記好適な範囲で重合させると、得られる導電性高分子の導電性が良好となるメリットがある。
In the polymerization step, it is desirable to carry out the polymerization under conditions in which the sum of the solid content weights of the thiophene compound and the polyanion is preferably 2 parts by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, and even more preferably 3.5 parts by mass or more, when the weight of the aqueous solvent is 100 parts by mass. An upper limit value of the sum is, for example, 7 parts by mass.
When polymerization is carried out within the above preferred range, there is an advantage that the resulting conductive polymer has good electrical conductivity.

前記酸化剤である過硫酸水素塩化合物は、例えば、一般式:MHSO(MはNa,K等の任意のアルカリ金属を表す。)を含む化合物であり、複塩であってもよい。
前記過硫酸水素塩化合物は、過硫酸水素カリウム(別名:一過硫酸カリウム、ペルオキシ一硫酸カリウム)であるか、又は、過硫酸水素カリウム、硫酸水素カリウム及び硫酸カリウムからなる複塩(化学式:2KHSO・KHSO・KSO)であることが好ましい。上記の好適な化合物であると、低粘度で高分散の導電性高分子分散液をより容易に形成することができる。
The hydrogen persulfate compound which is the oxidizing agent is, for example, a compound having the general formula: MHSO 5 (M represents any alkali metal such as Na or K), and may be a double salt.
The hydrogen persulfate compound is preferably potassium hydrogen persulfate (also known as potassium monopersulfate or potassium peroxymonosulfate) or a double salt of potassium hydrogen persulfate, potassium hydrogen sulfate , and potassium sulfate (chemical formula: 2KHSO5.KHSO4.K2SO4 ). The above suitable compounds make it easier to form a low-viscosity, highly dispersed conductive polymer dispersion.

前記反応液において、前記チオフェン系化合物の重量を10質量部としたときに、前記過硫酸水素塩化合物の合計の添加量は、10質量部以上100質量部以下が好ましく、20質量部以上80質量部以下がより好ましく、30質量部以上70質量部以下がさらに好ましい。上記の好適な範囲であると、低粘度で高分散の導電性高分子分散液をより容易に形成することができる。 In the reaction liquid, when the weight of the thiophene compound is 10 parts by mass, the total amount of the hydrogen persulfate compound added is preferably 10 parts by mass or more and 100 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or more and 80 parts by mass or less, and even more preferably 30 parts by mass or more and 70 parts by mass or less. When it is in the above preferred range, it is easier to form a conductive polymer dispersion liquid with low viscosity and high dispersion.

前記反応液には触媒を添加してもよい。触媒は、前記チオフェン系化合物の重合を促進させるものであれば特に制限されず、例えば、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、硝酸第二鉄、塩化第二銅等の遷移金属化合物等が挙げられる。なかでも、室温における重合が安定に進むことから、鉄を含む触媒を使用することが好ましい。 A catalyst may be added to the reaction solution. The catalyst is not particularly limited as long as it promotes the polymerization of the thiophene-based compound, and examples of the catalyst include transition metal compounds such as ferric chloride, ferric sulfate, ferric nitrate, and cupric chloride. Among them, it is preferable to use a catalyst containing iron, since the polymerization proceeds stably at room temperature.

前記反応液に添加する触媒の含有量は、例えば、前記反応液の総質量に対して、0.001質量%以上2質量%以下が好ましく、0.005質量%以上1質量%以下がより好ましく、0.01質量%以上0.5質量%以下がさらに好ましい。
上記範囲であると、重合反応を安定に進められるので、反応系に存在するポリアニオンとの複合化が安定に進み、導電性の良い導電性複合体を容易に得ることができる。
The content of the catalyst added to the reaction liquid is, for example, preferably 0.001% by mass or more and 2% by mass or less, more preferably 0.005% by mass or more and 1% by mass or less, and even more preferably 0.01% by mass or more and 0.5% by mass or less, relative to the total mass of the reaction liquid.
When the amount is within the above range, the polymerization reaction can proceed stably, so that the formation of a complex with the polyanion present in the reaction system proceeds stably, and a conductive complex with good conductivity can be easily obtained.

前記反応液に含有させるポリアニオンの説明は、第一態様のポリアニオンの説明と同様であるので重複する説明は省略する。 The explanation of the polyanion contained in the reaction solution is the same as that of the polyanion in the first embodiment, so duplicate explanations will be omitted.

前記反応液に含有させるチオフェン系化合物の具体例としては、第一態様のポリチオフェン系導電性高分子のモノマー単位を構成する化合物が挙げられる。 Specific examples of the thiophene-based compound contained in the reaction solution include compounds that form the monomer units of the polythiophene-based conductive polymer of the first embodiment.

以上の方法により、第一態様の導電性高分子分散液が得られる。重合反応後に形成される導電性複合体の分散性が優れるので、高圧ホモジナイザー等を用いた高圧分散処理や、微細粒子の小径化を図るための高出力の分散装置を用いた分散処理は不要である。 The conductive polymer dispersion of the first embodiment is obtained by the above method. Since the conductive composite formed after the polymerization reaction has excellent dispersibility, there is no need for high-pressure dispersion processing using a high-pressure homogenizer or a high-output dispersion device to reduce the diameter of fine particles.

導電性高分子分散液の使用前に、前記反応液に添加した触媒及び酸化剤を除去してもよい。除去する方法としては、例えば、イオン交換樹脂に導電性高分子分散液を接触させ、触媒及び酸化剤をイオン交換樹脂に吸着させる方法、導電性高分子分散液を限外ろ過することにより分散媒の置換とともに除去する方法等が挙げられる。このうち、イオン交換樹脂を使用する方法が簡便であるため好ましい。前記イオン交換樹脂は、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を併用することが好ましい。 Before using the conductive polymer dispersion, the catalyst and oxidizing agent added to the reaction liquid may be removed. Examples of the removal method include a method in which the conductive polymer dispersion is brought into contact with an ion exchange resin to adsorb the catalyst and oxidizing agent to the ion exchange resin, and a method in which the conductive polymer dispersion is ultrafiltered to remove the catalyst and oxidizing agent while replacing the dispersion medium. Of these, the method using an ion exchange resin is preferred because it is simple. It is preferred to use a cation exchange resin and an anion exchange resin in combination as the ion exchange resin.

≪導電性積層体≫
本発明の第三態様は、基材と、前記基材の少なくとも一部の面に形成された、第一態様の導電性高分子分散液又は第二態様のコーティング組成物の硬化層からなる導電層とを備えた、導電性積層体である。
<Conductive laminate>
A third aspect of the present invention is a conductive laminate comprising a substrate and a conductive layer formed on at least a partial surface of the substrate, the conductive layer being a cured layer of the conductive polymer dispersion of the first aspect or the coating composition of the second aspect.

[導電層]
前記導電層の形成範囲は、基材が有する任意の面の全体でもよいし、一部でもよい。導電性フィルムにおいては、フィルム基材の一方の面又は他方の面のほぼ全体にほぼ均一な厚さの導電層が形成されていることが好ましい。基材が有する面の一部のみに導電層が形成されている場合、例えば、当該導電層は回路や電極などの微細な導電パターンであってもよいし、導電層が設けられた領域と設けられていない領域とが同じ面に存在して大まかに区分けされただけであってもよい。
[Conductive layer]
The conductive layer may be formed over the entire surface of any surface of the substrate, or over a portion of the entire surface. In the conductive film, it is preferable that a conductive layer of substantially uniform thickness is formed over substantially the entire surface of one surface or the other surface of the film substrate. When a conductive layer is formed only over a portion of the surface of the substrate, the conductive layer may be, for example, a fine conductive pattern such as a circuit or an electrode, or the conductive layer may be provided on the same surface and the conductive layer may be not provided on the same surface and may be roughly divided.

前記導電層の平均厚みとしては、例えば、10nm以上100μm以下が好ましく、20nm以上50μm以下がより好ましく、30nm以上30μm以下がさらに好ましい。
導電層の平均厚さが前記下限値以上であれば、高い導電性を発揮でき、前記上限値以下であれば、導電層の基材に対する密着性がより向上する。
The average thickness of the conductive layer is, for example, preferably from 10 nm to 100 μm, more preferably from 20 nm to 50 μm, and even more preferably from 30 nm to 30 μm.
When the average thickness of the conductive layer is equal to or greater than the lower limit, high conductivity can be exhibited, and when the average thickness is equal to or less than the upper limit, the adhesion of the conductive layer to the substrate is further improved.

[基材]
前記基材は、絶縁性材料からなる基材であってもよいし、導電性材料からなる基材であってもよい。基材の形状は特に制限されず、例えば、フィルム、基板等の平面を主体とする形状が挙げられる。
絶縁性材料としては、ガラス、合成樹脂、セラミックス等が挙げられる。
導電性材料としては、金属、導電性金属酸化物、カーボン等が挙げられる。
[Substrate]
The substrate may be a substrate made of an insulating material or a substrate made of a conductive material. The shape of the substrate is not particularly limited, and examples thereof include a shape mainly having a flat surface, such as a film or a substrate.
Examples of insulating materials include glass, synthetic resin, and ceramics.
The conductive material may be a metal, a conductive metal oxide, carbon, or the like.

(フィルム基材)
前記基材としてフィルム基材を用いると、導電性積層体は導電性フィルムとなる。
前記フィルム基材としては、例えば、合成樹脂からなるプラスチックフィルムが挙げられる。前記合成樹脂としては、例えば、エチレン-メチルメタクリレート共重合樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン、ポリアリレート、スチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネートなどが挙げられる。
フィルム基材と導電層との密着性を高める観点から、フィルム基材用の合成樹脂はポリエステル樹脂であることが好ましく、なかでも、ポリエチレンテレフタレートが好ましい。
(Film substrate)
When a film substrate is used as the substrate, the conductive laminate becomes a conductive film.
The film substrate may be, for example, a plastic film made of a synthetic resin, such as ethylene-methyl methacrylate copolymer resin, ethylene-vinyl acetate copolymer resin, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyacrylate, polycarbonate, polyvinylidene fluoride, polyarylate, styrene-based elastomer, polyester-based elastomer, polyethersulfone, polyetherimide, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polyimide, cellulose triacetate, and cellulose acetate propionate.
From the viewpoint of improving the adhesion between the film substrate and the conductive layer, the synthetic resin for the film substrate is preferably a polyester resin, and among these, polyethylene terephthalate is preferable.

フィルム基材用の合成樹脂は、非晶性でもよいし、結晶性でもよい。
フィルム基材は、未延伸のものでもよいし、延伸されたものでもよい。
フィルム基材には、前記導電層の密着性をさらに向上させるために、コロナ放電処理、プラズマ処理、火炎処理等の表面処理が施されてもよい。
The synthetic resin for the film substrate may be either amorphous or crystalline.
The film substrate may be either unstretched or stretched.
The film substrate may be subjected to a surface treatment such as a corona discharge treatment, a plasma treatment, or a flame treatment in order to further improve the adhesion of the conductive layer.

フィルム基材の平均厚みは、5μm以上500μm以下が好ましく、20μm以上200μm以下がより好ましい。フィルム基材の平均厚みが前記下限値以上であれば、破断しにくくなり、前記上限値以下であれば、フィルムとして充分な可撓性を確保できる。
フィルム基材の平均厚みは、無作為に選択される10箇所について厚さを測定し、その測定値を平均した値である。
The average thickness of the film substrate is preferably 5 μm to 500 μm, more preferably 20 μm to 200 μm. If the average thickness of the film substrate is equal to or more than the lower limit, the film is less likely to break, and if the average thickness is equal to or less than the upper limit, the film can have sufficient flexibility.
The average thickness of the film substrate is determined by measuring the thickness at 10 randomly selected points and averaging the measured values.

(ガラス基材)
ガラス基材としては、例えば、無アルカリガラス基材、ソーダ石灰ガラス基材、ホウケイ酸ガラス基材、石英ガラス基材等が挙げられる。基材にアルカリ成分が含まれると、導電層の導電性が低下する傾向にあるため、前記ガラス基材のなかでも、無アルカリガラスが好ましい。ここで、無アルカリガラスとは、アルカリ成分の含有量がガラス組成物の総質量に対し、0.1質量%以下のガラス組成物のことである。
(Glass substrate)
Examples of the glass substrate include an alkali-free glass substrate, a soda-lime glass substrate, a borosilicate glass substrate, and a quartz glass substrate. If the substrate contains an alkali component, the conductivity of the conductive layer tends to decrease, so among the glass substrates, an alkali-free glass is preferred. Here, the alkali-free glass refers to a glass composition having an alkali component content of 0.1 mass% or less relative to the total mass of the glass composition.

ガラス基材の平均厚みとしては、100μm以上3000μm以下が好ましく、100μm以上1000μm以下がより好ましい。ガラス基材の平均厚みが前記下限値以上であれば、破損しにくくなり、前記上限値以下であれば、導電性積層体の薄型化に寄与できる。
ガラス基材の平均厚みは、無作為に選択される10箇所について厚さを測定し、その測定値を平均した値である。
The average thickness of the glass substrate is preferably from 100 μm to 3000 μm, more preferably from 100 μm to 1000 μm. If the average thickness of the glass substrate is equal to or more than the lower limit, the glass substrate is less likely to break, and if the average thickness is equal to or less than the upper limit, the conductive laminate can be made thinner.
The average thickness of the glass substrate is determined by measuring the thickness at 10 randomly selected points and averaging the measured values.

≪導電性積層体の製造方法≫
本発明の第四態様は、基材の少なくとも一部の面に、第一態様の導電性高分子分散液又は第二態様のコーティング組成物を、基材の少なくとも一部の面に塗工し、導電層を形成することを含む、導電性積層体の製造方法である。本態様の製造方法により、第三態様の導電性積層体を製造することができる。
<Method for manufacturing conductive laminate>
A fourth aspect of the present invention is a method for producing a conductive laminate, the method comprising applying the conductive polymer dispersion of the first aspect or the coating composition of the second aspect to at least a part of the surface of a substrate to form a conductive layer. The conductive laminate of the third aspect can be produced by the production method of this aspect.

導電性高分子分散液又はコーティング組成物を基材の任意の面に塗工(塗布)する方法としては、例えば、グラビアコーター、ロールコーター、カーテンフローコーター、スピンコーター、バーコーター、リバースコーター、キスコーター、ファウンテンコーター、ロッドコーター、エアドクターコーター、ナイフコーター、ブレードコーター、キャストコーター、スクリーンコーター等のコーターを用いた方法、エアスプレー、エアレススプレー、ローターダンプニング等の噴霧器を用いた方法、ディップ等の浸漬方法等を適用することができる。 Methods for applying the conductive polymer dispersion or coating composition to any surface of a substrate include, for example, methods using a coater such as a gravure coater, roll coater, curtain flow coater, spin coater, bar coater, reverse coater, kiss coater, fountain coater, rod coater, air doctor coater, knife coater, blade coater, cast coater, or screen coater; methods using a sprayer such as an air spray, airless spray, or rotor dampening; and immersion methods such as dipping.

導電性高分子分散液又はコーティング組成物の基材への塗布量は特に制限されないが、均一にムラなく塗工することと、導電性と膜強度を勘案して、固形分として、0.01g/m以上10.0g/m以下の範囲であることが好ましい。 The amount of the conductive polymer dispersion or coating composition applied to the substrate is not particularly limited, but in consideration of uniform and even application, conductivity, and film strength, the amount is preferably in the range of 0.01 g/ m2 or more and 10.0 g/m2 or less in terms of solid content.

基材上に塗工した導電性高分子分散液又はコーティング組成物からなる塗膜を乾燥させて、分散媒の少なくとも一部を除去し、硬化させることにより、導電層を形成することができる。
塗膜を乾燥する方法としては、加熱乾燥、真空乾燥等が挙げられる。加熱乾燥としては、例えば、熱風加熱や、赤外線加熱などの方法を採用できる。
加熱乾燥を適用する場合、加熱温度は、使用する分散媒に応じて適宜設定されるが、通常は、50℃以上200℃以下の範囲内である。ここで、加熱温度は、乾燥装置の設定温度である。上記加熱温度の範囲における好適な乾燥時間としては、0.5分以上30分以下が好ましく、1分以上15分以下がより好ましい。
A coating film made of a conductive polymer dispersion or a coating composition applied onto a substrate is dried to remove at least a portion of the dispersion medium, and then cured to form a conductive layer.
Methods for drying the coating film include heat drying, vacuum drying, etc. Examples of heat drying that can be used include hot air heating and infrared heating.
When heat drying is applied, the heating temperature is appropriately set depending on the dispersion medium used, but is usually within the range of 50° C. to 200° C. Here, the heating temperature is the set temperature of the drying device. A suitable drying time within the above heating temperature range is preferably 0.5 minutes to 30 minutes, more preferably 1 minute to 15 minutes.

[ポリアニオンの準備]
原料としてシグマアルドリッチ社製の重量平均分子量70,000~200,000のポリ(4-スチレンスルホン酸ナトリウム)水溶液(濃度25~30%)もしくは重量平均分子量800,000の粉体を用いた。
まず、ポリ(4-スチレンスルホン酸ナトリウム)の粉体もしくは水溶液にイオン交換水を加えて固形分濃度15wt%の均一な水溶液に調整し、pHが1未満になるまで陽イオン交換樹脂を加えた。その後、ステンレスメッシュフィルターで陽イオン交換樹脂を濾別し、イオン交換水で固形分濃度を10wt%に調整して、ポリスチレンスルホン酸水溶液(PSS水溶液)を得た。
なお、PSSの重量平均分子量は、高速液体ゲル濾過クロマトグラフィーシステムを用い、プルランを標準物質として測定されたものである。
[Preparation of polyanions]
As a raw material, an aqueous solution (concentration: 25-30%) of poly(sodium 4-styrenesulfonate) having a weight average molecular weight of 70,000 to 200,000 manufactured by Sigma-Aldrich Co., or a powder having a weight average molecular weight of 800,000 was used.
First, ion-exchanged water was added to a powder or aqueous solution of poly(sodium 4-styrenesulfonate) to adjust the solid concentration to 15 wt % to a uniform aqueous solution, and a cation-exchange resin was added until the pH became less than 1. Thereafter, the cation-exchange resin was filtered off using a stainless steel mesh filter, and the solid concentration was adjusted to 10 wt % with ion-exchanged water to obtain an aqueous polystyrenesulfonic acid solution (PSS aqueous solution).
The weight-average molecular weight of PSS was measured using a high performance liquid gel filtration chromatography system with pullulan as a standard substance.

[チオフェン系化合物の準備]
市販の3,4-エチレンジオキシチオフェン(東京化成工業社製)を購入し、反応に使用する前に減圧蒸留により精製した。
[Preparation of thiophene-based compounds]
Commercially available 3,4-ethylenedioxythiophene (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was purchased and purified by vacuum distillation before use in the reaction.

[実施例1]
137gの固形分濃度10wt%の重量平均分子量200,000のポリ(4-スチレンスルホン酸)水溶液に、360gの希釈用のイオン交換水と、1.0gの硫酸第二鉄(東京化成工業社製)を加え、流量毎分1Lの窒素で10分間バブリングし、窒素雰囲気下で撹拌して25℃に保った。この水溶液に、蒸留精製した3.5gの3,4-エチレンジオキシチオフェンを加えた。続けて酸化剤として、15.3gの過硫酸水素塩化合物であるオキソン(過硫酸水素カリウムと硫酸カリウムと硫酸水素カリウムの三重塩、化学式2KHSO5・KHSO4・K2SO4、富士フイルム和光純薬社製)を加え、窒素雰囲気下、25℃で30分間撹拌して反応させ、PEDOT-PSSを合成した。この反応において、水溶媒の重量を100質量部としたときのチオフェン化合物とポリアニオンの固形分重量の和は3.6質量部だった。
この反応液に60gの陽イオン交換樹脂と60gの陰イオン交換樹脂を加え、5分間撹拌した後に2時間静置した。ステンレスメッシュフィルターでイオン交換樹脂を濾別することで、水分散媒と、固形分濃度2.7wt%のPEDOT-PSSとを含む導電性高分子分散液を得た。
[Example 1]
360g of ion-exchanged water for dilution and 1.0g of ferric sulfate (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were added to 137g of an aqueous solution of poly(4-styrenesulfonic acid) with a solid content concentration of 10wt% and a weight average molecular weight of 200,000, and the solution was bubbled with nitrogen at a flow rate of 1L per minute for 10 minutes and stirred under a nitrogen atmosphere and maintained at 25°C. 3.5g of 3,4-ethylenedioxythiophene purified by distillation was added to this aqueous solution. 15.3g of oxone (triple salt of potassium hydrogen persulfate, potassium sulfate, and potassium hydrogen sulfate, chemical formula 2KHSO 5 ·KHSO 4 ·K 2 SO 4 , Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), which is a persulfate compound, was then added as an oxidizing agent, and the mixture was stirred and reacted at 25°C for 30 minutes under a nitrogen atmosphere to synthesize PEDOT-PSS. In this reaction, the sum of the solid weights of the thiophene compound and the polyanion was 3.6 parts by mass when the weight of the water solvent was 100 parts by mass.
To this reaction solution, 60 g of a cation exchange resin and 60 g of an anion exchange resin were added, stirred for 5 minutes, and then allowed to stand for 2 hours. The ion exchange resin was filtered off using a stainless steel mesh filter to obtain a conductive polymer dispersion containing an aqueous dispersion medium and PEDOT-PSS with a solid content concentration of 2.7 wt %.

[実施例2]
137gの固形分濃度10wt%の重量平均分子量800,000のポリ(4-スチレンスルホン酸)水溶液を用い、希釈用のイオン交換水を565gに変更した以外は実施例1と同様にして導電性高分子分散液を得た。反応時の水溶媒の重量を100質量部としたときのチオフェン化合物とポリアニオンの固形分重量の和は2.5質量部であり、導電性高分子分散液の固形分濃度は2.1wt%だった。
[Example 2]
A conductive polymer dispersion was obtained in the same manner as in Example 1, except that 137 g of an aqueous poly(4-styrenesulfonic acid) solution having a solid content concentration of 10 wt% and a weight average molecular weight of 800,000 was used and the amount of ion-exchanged water for dilution was changed to 565 g. When the weight of the water solvent during the reaction was taken as 100 parts by mass, the sum of the solid content weights of the thiophene compound and polyanion was 2.5 parts by mass, and the solid content concentration of the conductive polymer dispersion was 2.1 wt%.

[実施例3]
81gの固形分濃度10wt%の重量平均分子量200,000のポリ(4-スチレンスルホン酸)水溶液を用い、希釈用のイオン交換水を159gに変更し、さらに反応温度を10℃とした以外は実施例1と同様にして導電性高分子分散液を得た。反応時の水溶媒の重量を100質量部としたときのチオフェン化合物とポリアニオンの固形分重量の和は5.0質量部であり、導電性高分子分散液の固形分濃度は3.6wt%だった。
[Example 3]
A conductive polymer dispersion was obtained in the same manner as in Example 1, except that 81 g of an aqueous poly(4-styrenesulfonic acid) solution having a solid content concentration of 10 wt% and a weight average molecular weight of 200,000 was used, the amount of ion-exchanged water for dilution was changed to 159 g, and the reaction temperature was changed to 10° C. When the weight of the aqueous solvent during the reaction was taken as 100 parts by mass, the sum of the solid content weights of the thiophene compound and polyanion was 5.0 parts by mass, and the solid content concentration of the conductive polymer dispersion was 3.6 wt%.

[実施例4]
81gの固形分濃度10wt%の重量平均分子量70,000のポリ(4-スチレンスルホン酸)水溶液を用い、希釈用のイオン交換水を307gに変更し、酸化剤として7.7gのオキソンと3.0gの過硫酸ナトリウムを用いた以外は実施例1と同様にして導電性高分子分散液を得た。反応時の水溶媒の重量を100質量部としたときのチオフェン化合物とポリアニオンの固形分重量の和は3.1質量部であり、導電性高分子分散液の固形分濃度は2.2wt%だった。
[Example 4]
A conductive polymer dispersion was obtained in the same manner as in Example 1, except that 81 g of an aqueous poly(4-styrenesulfonic acid) solution having a solid content concentration of 10 wt% and a weight average molecular weight of 70,000 was used, the amount of ion-exchanged water for dilution was changed to 307 g, and 7.7 g of oxone and 3.0 g of sodium persulfate were used as the oxidizing agents. When the weight of the aqueous solvent during the reaction was taken as 100 parts by mass, the sum of the solid content weights of the thiophene compound and polyanion was 3.1 parts by mass, and the solid content concentration of the conductive polymer dispersion was 2.2 wt%.

[実施例5]
希釈用のイオン交換水を1440gに変更し、反応時間を90分とし、イオン交換樹脂の濾別後に減圧濃縮の工程を加えた以外は実施例1と同様にして導電性高分子分散液を得た。反応時の水溶媒の重量を100質量部としたときのチオフェン化合物とポリアニオンの固形分重量の和は1.1質量部であり、導電性高分子分散液の固形分濃度は2.0wt%だった。
[Example 5]
A conductive polymer dispersion was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of ion-exchanged water for dilution was changed to 1,440 g, the reaction time was changed to 90 minutes, and a step of vacuum concentration was added after filtering out the ion-exchange resin. When the weight of the water solvent during the reaction was taken as 100 parts by mass, the sum of the solid content weights of the thiophene compound and the polyanion was 1.1 parts by mass, and the solid content concentration of the conductive polymer dispersion was 2.0 wt%.

[比較例1]
酸化剤として3.0gの過硫酸ナトリウムを用いた以外は実施例1と同様にして導電性高分子分散液を得た。反応時の水溶媒の重量を100質量部としたときのチオフェン化合物とポリアニオンの固形分重量の和は3.6質量部であり、導電性高分子分散液の固形分濃度は2.6wt%だった。
[Comparative Example 1]
Except for using 3.0 g of sodium persulfate as the oxidizing agent, a conductive polymer dispersion was obtained in the same manner as in Example 1. When the weight of the aqueous solvent during the reaction was taken as 100 parts by mass, the sum of the solid content weights of the thiophene compound and the polyanion was 3.6 parts by mass, and the solid content concentration of the conductive polymer dispersion was 2.6 wt %.

[比較例2]
比較例1で得た導電性高分子分散液を、高圧湿式微粒化装置を用いて分散処理を行い、低粘度化した導電性高分子分散液を得た。
[Comparative Example 2]
The conductive polymer dispersion obtained in Comparative Example 1 was subjected to a dispersion treatment using a high-pressure wet-type atomizer to obtain a conductive polymer dispersion having a reduced viscosity.

[比較例3]
酸化剤として3.0gの過硫酸ナトリウムを用いた以外は実施例2と同様に反応を行ったが、反応液が高粘度化し、ゲル状態となった。イオン交換工程が実施できず、導電性高分子分散液を得ることはできなかった。
[Comparative Example 3]
The reaction was carried out in the same manner as in Example 2, except that 3.0 g of sodium persulfate was used as the oxidizing agent, but the reaction solution became highly viscous and gelled. The ion exchange step could not be carried out, and a conductive polymer dispersion could not be obtained.

<粘度の評価>
実施例1~5および比較例1~2で得られた導電性高分子分散液の23℃における粘度を、振動式粘度計を用いて測定した。さらに、イオン交換水を添加して固形分濃度を1wt%に調整したときの粘度についても同様に測定した。結果を表1に示す。
上記の粘度は、音叉振動式粘度計を用い、JIS Z8803:2011(振動粘度計による粘度測定法)に準拠して23℃で測定した値である。
<Evaluation of Viscosity>
The viscosities at 23°C of the conductive polymer dispersions obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 were measured using a vibration type viscometer. Furthermore, the viscosities were also measured in the same manner when ion-exchanged water was added to adjust the solid content concentration to 1 wt%. The results are shown in Table 1.
The above viscosity is a value measured at 23° C. using a tuning fork vibration viscometer in accordance with JIS Z8803:2011 (viscosity measurement method using a vibration viscometer).

Figure 0007580343000001
Figure 0007580343000001

<導電性の評価>
実施例1~5および比較例1~2で得られた導電性高分子分散液を、それぞれ固形分濃度が1wt%になるようにイオン交換水で調整した。この導電性高分子分散液50gに、0.01gのアセチレン系界面活性剤(日信化学工業社製、サーフィノール420)と50gのメタノールを加え、充分に混合してコーティング組成物(塗料)を得た。この塗料を、wet膜厚16μmのバーコーターを用いてポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ社製、ルミラーT60)に塗布し、乾燥温度100℃で1分間加熱乾燥することで導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムの表面抵抗値を、抵抗率計(日東精工アナリテック社製ハイレスタ)を用い、印加電圧10Vの条件で測定した。また、導電性フィルムの外観を目視で評価した。結果を表2に示す。
<Evaluation of Conductivity>
The conductive polymer dispersions obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 2 were adjusted with ion-exchanged water so that the solid content concentration was 1 wt%. 0.01 g of an acetylene-based surfactant (Surfynol 420, manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) and 50 g of methanol were added to 50 g of this conductive polymer dispersion and thoroughly mixed to obtain a coating composition (paint). This paint was applied to a polyethylene terephthalate film (Lumirror T60, manufactured by Toray Industries, Inc.) using a bar coater with a wet film thickness of 16 μm, and heated and dried at a drying temperature of 100° C. for 1 minute to obtain a conductive film. The surface resistance value of the obtained conductive film was measured using a resistivity meter (Hiresta, manufactured by Nitto Seiko Analytech Co., Ltd.) under the condition of an applied voltage of 10 V. In addition, the appearance of the conductive film was visually evaluated. The results are shown in Table 2.

Figure 0007580343000002
Figure 0007580343000002

<分散安定性の評価>
実施例1~5および比較例1~2で得られた導電性高分子分散液を、それぞれ固形分濃度が1wt%になるようにイオン交換水で調整した。この導電性高分子分散液50gに、50gの2-プロパノールを加えて混合し、コーティング組成物(塗料)を得た。40℃で10日間保管した後の塗料の状態を観察したところ、実施例1~5の塗料は保管後にも変化がなく、分散安定性が高かった。一方、比較例1~2の塗料はゲル状に固化しており、分散安定性が低かった。
<Evaluation of Dispersion Stability>
The conductive polymer dispersions obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 were each adjusted with ion-exchanged water so that the solid content concentration was 1 wt %. 50 g of this conductive polymer dispersion was added to and mixed with 50 g of 2-propanol to obtain a coating composition (paint). When the state of the paint was observed after storage at 40°C for 10 days, the paints of Examples 1 to 5 showed no change even after storage and had high dispersion stability. On the other hand, the paints of Comparative Examples 1 and 2 solidified into a gel and had low dispersion stability.

Claims (10)

水溶媒中のチオフェン系化合物をポリアニオンの存在下で重合させる重合工程を含み、ポリチオフェン系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、水とを含有する導電性高分子分散液を製造する方法であって、
前記重合工程において過硫酸水素塩化合物を酸化剤として用いる、導電性高分子分散液の製造方法。
A method for producing a conductive polymer dispersion containing a conductive complex including a polythiophene-based conductive polymer and a polyanion, and water, the method comprising the steps of: polymerizing a thiophene-based compound in an aqueous solvent in the presence of a polyanion;
The method for producing a conductive polymer dispersion, wherein a hydrogen persulfate compound is used as an oxidizing agent in the polymerization step.
前記過硫酸水素塩化合物が、過硫酸水素カリウムであるか、又は、過硫酸水素カリウム、硫酸水素カリウム及び硫酸カリウムからなる複塩である、請求項1に記載の導電性高分子分散液の製造方法。 The method for producing a conductive polymer dispersion according to claim 1, wherein the hydrogen persulfate compound is potassium hydrogen persulfate or a double salt consisting of potassium hydrogen persulfate, potassium hydrogen sulfate, and potassium sulfate. 前記重合工程において、前記水溶媒の重量を100質量部としたときに、前記チオフェン系化合物と前記ポリアニオンの固形分重量の和が2質量部以上となる条件で重合させる、請求項1又は2に記載の導電性高分子分散液の製造方法。 The method for producing a conductive polymer dispersion according to claim 1 or 2, wherein in the polymerization step, polymerization is carried out under conditions such that the sum of the solid weights of the thiophene compound and the polyanion is 2 parts by mass or more when the weight of the aqueous solvent is 100 parts by mass. 前記重合工程において、前記チオフェン系化合物の重量を10質量部としたときに、前記過硫酸水素塩化合物の添加量が10質量部以上100質量部以下である、請求項1~3の何れか一項に記載の導電性高分子分散液の製造方法。 The method for producing a conductive polymer dispersion according to any one of claims 1 to 3, wherein in the polymerization step, the amount of the hydrogen persulfate compound added is 10 parts by mass or more and 100 parts by mass or less when the weight of the thiophene compound is 10 parts by mass. 前記ポリチオフェン系導電性高分子がポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)であるか、又は、前記ポリアニオンがポリスチレンスルホン酸である、請求項1~4の何れか一項に記載の導電性高分子分散液の製造方法。 The method for producing a conductive polymer dispersion according to any one of claims 1 to 4, wherein the polythiophene-based conductive polymer is poly(3,4-ethylenedioxythiophene) or the polyanion is polystyrenesulfonic acid. 前記重合工程にて得られた導電性高分子分散液を、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂の少なくとも一方に接触させるイオン交換工程を有する、請求項1~5の何れか一項に記載の導電性高分子分散液の製造方法。 The method for producing the conductive polymer dispersion according to any one of claims 1 to 5, further comprising an ion exchange step in which the conductive polymer dispersion obtained in the polymerization step is brought into contact with at least one of a cation exchange resin and an anion exchange resin. ポリチオフェン系導電性高分子及びポリアニオンを含む導電性複合体と、水とを含有する導電性高分子分散液であって、
前記導電性高分子分散液の総質量に対する前記導電性複合体の含有量が1質量%であるとき、かつ、前記導電性高分子分散液の分散媒がイオン交換水のみであるとき、かつ、前記導電性高分子分散液が前記導電性複合体以外の添加剤を含まないとき、23℃における粘度が20mPa・s以下である、導電性高分子分散液
(ただし、前記導電性複合体が、下記一般式(1)で示される繰り返し単位aと、下記一般式(2-1)~(2-7)で示される繰り返し単位から選択される1種又は2種以上の繰り返し単位bとを含む共重合体からなるドーパントポリマーを含む場合を除く)
Figure 0007580343000003
[式中、R は水素原子又はメチル基、Zはフェニレン基、ナフチレン基、エステル基のいずれかであり、Zがフェニレン基、ナフチレン基であればR は単結合、エステル基、あるいはエーテル基のいずれか又はこれらの両方を有していてもよい炭素数1~12の直鎖状、分岐状、環状の炭化水素基のいずれかであり、Zがエステル基であればR は単結合、あるいはエーテル基のいずれか又はこれらの両方を有していてもよい炭素数1~12の直鎖状、分岐状、環状の炭化水素基のいずれかである。mは1~3である。R 、R 、R 、R 10 、R 12 、R 13 及びR 15 は、それぞれ独立に水素原子又はメチル基であり、R 、R 、R 、R 11 、及びR 14 は、それぞれ独立に単結合、エーテル基、あるいはエステル基のいずれか又はこれらの両方を有していてもよい炭素数1~12の直鎖状、分岐状、環状の炭化水素基のいずれかである。R は、炭素数1~4の直鎖状、分岐状のアルキレン基であり、R 中の水素原子のうち、1個又は2個がフッ素原子で置換されていてもよい。X 、X 、X 、X 、X 、及びX は、それぞれ独立に単結合、フェニレン基、ナフチレン基、エーテル基、エステル基、アミド基のいずれかであり、X は、単結合、エーテル基、エステル基のいずれかである。Yはエーテル基、エステル基、アミノ基、あるいはアミド基のいずれかを示し、アミノ基およびアミド基は水素原子、あるいはヘテロ原子を含んでもよい炭素数1~12の直鎖状、分岐状、環状の炭化水素基のいずれかを含んでもよい。Rf はフッ素原子又はトリフルオロメチル基であり、Rf とRf は少なくとも1つ以上のフッ素原子を有する炭素数1~4の直鎖状、分岐状のアルキル基、又はフッ素原子若しくはトリフルオロメチル基で置換されたフェニル基であり、nは1~4の整数である。a、b1、b2、b3、b4、b5、b6、及びb7は、0<a<1.0、0≦b1<1.0、0≦b2<1.0、0≦b3<1.0、0≦b4<1.0、0≦b5<1.0、0≦b6<1.0、0≦b7<1.0であり、0<b1+b2+b3+b4+b5+b6+b7<1.0である。]
A conductive polymer dispersion liquid containing a conductive complex containing a polythiophene-based conductive polymer and a polyanion, and water,
A conductive polymer dispersion having a viscosity of 20 mPa·s or less at 23° C. when the content of the conductive complex with respect to the total mass of the conductive polymer dispersion is 1 mass %, when a dispersion medium of the conductive polymer dispersion is only ion-exchanged water, and when the conductive polymer dispersion does not contain any additives other than the conductive complex .
(However, this does not include the case where the conductive complex contains a dopant polymer consisting of a copolymer containing a repeating unit a represented by the following general formula (1) and one or more repeating units b selected from the repeating units represented by the following general formulas (2-1) to (2-7).)
Figure 0007580343000003
[In the formula, R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, Z is a phenylene group, a naphthylene group, or an ester group, if Z is a phenylene group or a naphthylene group, R 2 is a linear, branched or cyclic hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have either a single bond, an ester group, or an ether group, or both, and if Z is an ester group, R 2 is a single bond, or a linear, branched or cyclic hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have either an ether group, or both, and m is 1 to 3. R 3 , R 5 , R 7 , R 10 , R 12 , R 13 and R 15 are each independently a hydrogen atom or a methyl group, and R 4 , R 6 , R 8 , R 11 and R 14 are each independently a straight-chain, branched or cyclic hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have either a single bond, an ether group or an ester group or both. R 9 is a straight-chain or branched alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and one or two of the hydrogen atoms in R 9 may be substituted with a fluorine atom. X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 6 and X 7 are each independently a single bond, a phenylene group, a naphthylene group, an ether group, an ester group or an amide group, and X 5 is a single bond, an ether group or an ester group. Y represents an ether group, an ester group, an amino group, or an amide group, and the amino group and the amide group may contain a hydrogen atom, or a linear, branched, or cyclic hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may contain a heteroatom. Rf 1 is a fluorine atom or a trifluoromethyl group, Rf 2 and Rf 3 are a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and having at least one fluorine atom, or a phenyl group substituted with a fluorine atom or a trifluoromethyl group, and n is an integer from 1 to 4. a, b1, b2, b3, b4, b5, b6, and b7 are 0<a<1.0, 0≦b1<1.0, 0≦b2<1.0, 0≦b3<1.0, 0≦b4<1.0, 0≦b5<1.0, 0≦b6<1.0, 0≦b7<1.0, and 0<b1+b2+b3+b4+b5+b6+b7<1.0.
請求項7に記載の導電性高分子分散液と、水溶性有機溶剤とを含有するコーティング組成物。 A coating composition comprising the conductive polymer dispersion according to claim 7 and a water-soluble organic solvent. 請求項7に記載の導電性高分子分散液又は請求項8に記載のコーティング組成物を、基材の少なくとも一部の面に塗工することを有する、導電性積層体の製造方法。 A method for producing a conductive laminate, comprising applying the conductive polymer dispersion according to claim 7 or the coating composition according to claim 8 to at least a portion of the surface of a substrate. 基材と、前記基材の少なくとも一部の面に形成された、請求項7に記載の導電性高分子分散液又は請求項8に記載のコーティング組成物の硬化層からなる導電層とを備えた、導電性積層体。 A conductive laminate comprising a substrate and a conductive layer formed on at least a portion of the surface of the substrate, the conductive polymer dispersion according to claim 7 or a cured layer of the coating composition according to claim 8.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020506986A (en) 2017-01-30 2020-03-05 ヘレウス ドイチェラント ゲーエムベーハー ウント カンパニー カーゲー Compositions useful for forming antistatic layers or electromagnetic radiation shields
JP2020128472A (en) 2019-02-08 2020-08-27 信越化学工業株式会社 Conductive polymer composite and conductive polymer composition
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