导电性组合物和导电膜制造技术

本发明专利技术提供导电性高、涂料化容易的导电性组合物以及导电性高、即使在伸长时电阻也难以增加的导电膜。本发明专利技术通过包含弹性体成分、具有石墨结构且纤维直径为30nm以上的纤维状炭材料、以及具有结构的导电性炭黑来调节导电性组合物。由该导电性组合物形成导电膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供导电性高、涂料化容易的导电性组合物以及导电性高、即使在伸长时电阻也难以增加的导电膜。本专利技术通过包含弹性体成分、具有石墨结构且纤维直径为30nm以上的纤维状炭材料、以及具有结构的导电性炭黑来调节导电性组合物。由该导电性组合物形成导电膜。【专利说明】导电性组合物和导电膜
本专利技术涉及适用于使用了高分子材料的柔软的转换器中的电极、布线、电磁波屏蔽体、挠性电路板等的导电膜、以及用于形成该导电膜的导电性组合物。
技术介绍
作为转换器，已知有进行机械能与电能的转换的致动器、传感器等，或者进行声能与电能的转换的扬声器、话筒等。为了构成柔软性高、小型且较轻的转换器，介电弹性体等高分子材料是有用的。例如，在由介电弹性体制成的介电层的表背两面配置一对电极，可以构成致动器。另外，夹着介电层配置电极可以构成电容型传感器。在该种致动器、传感器中，期望电极能够追随介电层的变形而伸缩。为了实现柔软的电极而开发了在弹性体等粘合剂中配混了导电性炭黑、金属粉末的导电材料。例如，专利文献I中公开了一种电极，其是在弹性体中配混具有三维形状的特定的碳纳米管和炭黑而成的。另外，专利文献2中公开了在基体胶中配混碳纳米管而成的电极。现有专利文献专利文献专利文献1:日本特开2008-198425号公报专利文献2:日本特开2009-227985号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，现有的电极的导电性并无法说是充分的。尤其是，伸长时的电阻的增加大。薄膜状的电极通常是由在溶解有弹性体成分的聚合物溶液中分散了导电材料的导电涂料形成的。例如，作为导电材料而使用具有结构的导电性炭黑时，为了使导电性炭黑均匀地分散在聚合物溶液中，需要使用用玻璃微珠等介质的湿式分散机、喷射式粉碎机、超音波分散机等。但是，使用这些时，初级颗粒被破坏而结晶性降低、或长宽比变小。所以，所形成的电极的导电性降低。另一方面，作为碳纳米管，已知有直径不同的各种结构的物质。例如，使用三辊磨等能够简单地使直径为150nm左右的直径大的碳纳米管分散在聚合物溶液中。另外，在使用直径大的碳纳米管时，在制备导电涂料时，粘度难以上升。但是，在弹性体中仅配混了直径大的碳纳米管时，存在碳纳米管彼此的接触点少的问题。所以，在被伸长时，无法维持碳纳米管彼此的缠绕而电阻增加。另一方面，在使用直径不足30nm的直径小的碳纳米管时，表面积变大，相应的，在聚合物溶液中使其分散时的粘度上升也大。所以，在使用直径小的碳纳米管时，难以制备导电涂料。本专利技术是鉴于这样的实际情况而进行的，其课题在于提供导电性高、涂料化容易的导电性组合物。另外，其课题在于提供导电性高、即使在伸长时电阻也难以增加的导电膜。用于解决问题的方案(I)为了解决上述课题，本专利技术的导电性组合物的特征在于，其包含弹性体成分、具有石墨结构且纤维直径为30nm以上的纤维状炭材料、以及具有结构的导电性炭黑。如上所述，在弹性体中配混作为导电材料的直径大的纤维状炭材料时，导电材料彼此的接触点少，从而难以确保伸长时的导电性。在这方面，根据本专利技术的导电性组合物，在纤维直径为30nm以上的直径较大的纤维状炭材料的基础上，配混具有结构的导电性炭黑。由此，在形成导电膜时，纤维状炭材料之间被导电性炭黑充填。纤维状炭材料之间通过导电性炭黑架桥，能够抑制伸长时的电阻的增加。以下使用示意图对本专利技术的效果进行说明。图1示意性示出相对于伸长率的各导电材料的体积电阻率的变化。如图1所示，在弹性体中仅配混了导电性炭黑时(CB单独)，由于伸长而造成的体积电阻率的变化小，但原先的体积电阻率比较大。即，在弹性体中仅配混了导电性炭黑的导电材料的导电性低。另一方面，与配混了导电性炭黑时相比较，在弹性体中仅配混了直径大的纤维状炭材料时，自然状态(伸长前)的体积电阻率变小。但是，体积电阻率会随着伸长而急剧上升。与其相对，根据由本专利技术的导电性组合物形成的导电膜，在自然状态下体现出直径大的纤维状炭材料的高导电性，并且在伸长时通过导电性炭黑的架桥效果来缓和体积电阻率的增加。另外，在弹性体中仅配混了直径小的纤维状炭材料时，自然状态的体积电阻率小、由于伸长而造成的体积电阻率的变化也小。但是，在使用直径小的纤维状炭材料时，由于使其分散在聚合物溶液中时，粘度的上升大，所以难以涂料化。所以，无法通过例如丝网印刷法来形成薄膜状的导电膜。在这方面，本专利技术的导电性组合物使用纤维直径为30nm以上的直径较大的纤维状炭材料。使用三辊磨等能够简单地使直径较大的纤维状炭材料分散在聚合物溶液中。并且粘度上升也小。另外，使用三辊磨分散时，由于不会对导电性炭黑施加过度的剪切力、冲击，所以结构不易破坏、结晶性的降低也受到抑制。如此，本专利技术的导电性组合物能够实现涂料化容易、且导电性优异的导电膜。作为涂料的涂布方法，除了丝网印刷、喷墨印刷、柔性印刷、照相凹版印刷、移印印刷、金属掩模印刷、光刻等印刷法以外，还可列举出浸溃法、喷雾法、棒涂法等。涂料化的本专利技术的导电性组合物的粘度比较小。所以，印刷法是适宜的。通过印刷法可以容易地形成薄膜、大面积的导电膜。另外，涂布的部分和不涂布的部分的区分涂布也是容易的。因此，即使是细线、复杂形状的导电膜也能够容易地形成。(2)本专利技术的导电膜由上述本专利技术的导电性组合物形成。即，本专利技术的导电膜包含:弹性体、具有石墨结构且纤维直径为30nm以上的纤维状炭材料、以及具有结构的导电性炭黑。如上所述，在本专利技术的导电膜中，导电性炭黑在纤维状炭材料之间架桥。因此，本专利技术的导电膜具有高导电性、即使在伸长时电阻也难以增加。(3)本专利技术的电磁波屏蔽体由上述技术方案⑵的本专利技术的导电膜制成。本专利技术的电磁波屏蔽体柔软且具有高导电性、即使在伸长时电阻也难以增加。因此，即使用于具有伸缩性的部件其屏蔽性能也不易降低。因此，本专利技术的电磁波屏蔽体的耐久性优异。(4)本专利技术的转换器具备:聚合物制的介电层、介由该介电层配置的多个电极、以及与多个该电极分别连接的布线，该电极和该布线中的至少一者由上述技术方案(2)的本专利技术的导电膜制成。转换器是将一种能量变换为另一种能量的装置。转换器包括:进行机械能与电能的转换的致动器、传感器、发电元件等，或者进行声能与电能的转换的扬声器、话筒等。由本专利技术的导电膜形成的电极、布线柔软且具有高导电性、即使在伸长时电阻也难以增加。因此，使用本专利技术的转换器时，介电层的活动不易受到电极、布线的约束。另外，即使反复伸缩，电阻也难以增加。因此，本专利技术的转换器难以产生以电极、布线为起因的性能的降低。因此，本专利技术的转换器的耐久性优异。(5)本专利技术的挠性电路板具备基材和在该基材的表面配置的布线，布线的至少一部分由上述技术方案(2)的本专利技术的导电膜制成。由本专利技术的导电膜形成的布线柔软且具有高导电性、即使在伸长时电阻也难以增力口。因此，根据本专利技术的挠性电路板，即使基材伸缩其性能也不易降低。因此，本专利技术的挠性电路板的耐久性优异。【专利附图】【附图说明】图1为表示相对于伸长率的导电材料的体积电阻率的变化的示意图。图2为实施例1的导电膜的冻结割断面的SEM照片。图3为本专利技术的转换器的一个实施方式即致动器的截面示意图，(a)表示电压关闭状态、(b)表示电压开启状态。图4为本专利技术的挠性电路板的俯视透视图。附图标记说明1:致动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电性组合物，其特征在于，其包含：弹性体成分，具有石墨结构且纤维直径为30nm以上的纤维状炭材料，以及具有结构的导电性炭黑。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：小林淳，吉川均，
申请(专利权)人：东海橡塑工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP