导电性膜及其制备方法技术

本发明专利技术中的导电性膜，包含弹性体和薄片状碳材料。以除导电剂外的全部固体量为100质量份计，该薄片状碳材料的含量为20质量份以上、60质量份以下。在入射角为20°的条件下测量的导电性膜的表面光泽度大于0.4％且小于10％。本发明专利技术的导电性膜的制备方法包括：液状组合物制备工序，制备包含：弹性体、包括石墨粉末和膨胀石墨粉末中的至少一种的导电剂、以及溶剂的液状组合物；粉碎处理工序，使用湿式喷射研磨机对该液状组合物进行粉碎处理；固化工序，将粉碎处理后的该液状组合物涂布在基材上。

Conductive film and its preparation method

The conductive film in the invention comprises an elastomer and a flaky carbon material. In addition to conductive agent, the total solid content is 100 parts, and the content of the flake carbon material is above 20 parts and below 60 parts. The surface glossiness of the conductive film measured at 20 degrees of incidence is greater than 0.4% and less than 10%. The preparation method of the conductive film of the invention includes: the preparation process of the liquid composition, the preparation of the liquid composition comprising: elastomer, at least one conductive agent in graphite powder and expanded graphite powder, and solvent; the grinding process, using a wet jet grinder to grind the liquid composition. In the curing process, the liquid composition after crushing is coated on the base material.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导电性膜及其制备方法
本专利技术涉及适合应用于使用高分子材料的柔软的传感器(transducer)的电极、配线、电磁波屏蔽器、柔性配线板等的导电性膜及其制备方法。
技术介绍
利用弹性体等高分子材料而开发了柔软性高、小型且轻量的传感器。例如，在电极之间夹装弹性体制成的电介层而构成这种传感器。若改变电极间的外加电压，则电介层伸缩。因此，在柔软的传感器中，要求电极、配线也具有能够追随电介层的变形的伸缩性。作为可伸缩的电极及配线的材料，例如，如专利文献1所记载的那样，已知有在橡胶中配合碳材料等导电剂的导电性橡胶组合物。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-227985号公报专利文献2：国际公开第2013/146254号
技术实现思路
本专利技术要解决的问题当将作为导电剂使用的碳材料中的导电性炭黑、石墨粉末配合在弹性体中的情况下，颗粒之间难以接触，接触点的面积也较小。因此，为了对组合物赋予所希望的导电性，不得已增大导电剂的配合量，从而有损柔软性。另外，若对组合物进行拉伸，则由粒子之间的接触而产生的导通被切断，因此，电阻大幅度增加。另一方面，当将长径比较大的多层碳纳米管配合在弹性体中的情况下，虽然多层碳纳米管之间容易接触，但是由于多层碳纳米管自身的导电性较低，因此组合物的电阻变大。因此，在维持柔软性的同时使组合物高导电化的方面存在限制。另外，单层碳纳米管、石墨烯(石墨的结构单元)的长径比较大且具有较高的导电性。但是，上述材料容易聚集，在将其分散于弹性体溶液中而涂料化的情况下，粘度上升增大。因此，难以利用印刷法等而形成薄膜。例如，在专利文献2中，记载了一种导电性膜，含有：弹性体、纤维直径小于30nm的纤维状碳材料、最大长度为150nm以上且厚度小于50nm的薄片状碳材料。在专利文献2所记载的导电性膜中，薄片状碳材料将纤维状碳材料彼此连结，由此抑制了拉伸时的电阻的增加。但是，在专利文献2所记载的导电性膜中，若反复拉伸，则难以维持初始的导电性，期待进一步提高导电耐久性。本专利技术是鉴于这种实际情况而提出的，其目的在于提供一种导电性高、即使反复拉伸电阻也不易增加的导电性膜及其制备方法。用于解决问题的手段(1)为了解决上述问题，本专利技术的导电性膜的特征在于，含有弹性体和薄片状碳材料，以除导电剂之外的全部固体量为100质量份计，该薄片状碳材料的含量为20质量份以上60质量份以下，在入射角为20°的条件下测定的表面光泽度大于0.4％且小于10％。根据本专利技术的导电性膜，在入射角为20°的条件下测定的表面光泽度大于0.4％。这是因为，存在薄片状碳材料沿着本专利技术的导电性膜的表面取向。薄片状碳材料是将石墨等薄片化而得到的材料。作为石墨的结构单元的石墨烯的电子状态接近于金属的电子状态。因此，薄片化的程度越高越接近于石墨烯而表现出金属光泽。因此，可以认为，表面光泽度越大，则存在越多取向的薄片化碳材料。另外，可以认为，存在薄片化程度较高(更薄)的薄片状碳材料。薄片状碳材料的长径比(长度/厚度)比较大。因此，薄片状碳材料之间容易接触，容易形成导通路径。在此基础上，存在薄片状碳材料在平面方向上取向，因此，即使拉伸也难以将导通路径切断。因此，在本专利技术的导电性膜中，初始(拉伸前)的导电性较高，并且，即使反复拉伸，也难以使电阻增大。即，本专利技术的导电性膜，在能够维持较高导电性的意义上导电耐久性优异。此外，在本说明书中，作为导电性膜的表面光泽度，采用由日本电色工业(株)制造的光泽计“PG-1M”测定的值。(2)为了解决上述问题，本专利技术的导电性膜的第一制备方法的特征在于，包括：液状组合物制备工序，制备包含弹性体、包括石墨粉末和膨胀石墨粉末中的至少一种的导电剂、以及溶剂的液状组合物；粉碎处理工序，使用湿式喷射研磨机对该液状组合物进行粉碎处理；固化工序，将粉碎处理后的该液状组合物涂布在基材上，使涂膜固化，由此得到在入射角为20°的条件下测定的表面光泽度大于0.4％且小于10％的导电性膜。在粉碎处理工序中，通过使用湿式喷射研磨机对液状组合物进行粉碎处理，液状组合物中的石墨(膨胀石墨)被剪切力剥离，而进行薄片化。由此，制备出与原料中的石墨(膨胀石墨)相比石墨烯的层叠数较少的多层石墨烯。多层石墨烯，包含在上述本专利技术的导电性膜中的薄片化碳材料中。如上所述，在粉碎处理工序中，可得到多层石墨烯(薄片状碳材料)等分散在弹性体溶液中的液状组合物。而且，在接下来的固化工序中，将该液状组合物涂布在基材上，并使涂膜固化，由此得到具有规定的光泽度的导电性膜。根据本专利技术的第一制备方法，能够容易地制备薄片状碳材料，从而能够容易地制备上述本专利技术的导电性膜。另外，与以下说明的本专利技术的第二制备方法相比，能够以更高的固体成分浓度实施粉碎处理，因此，液状组合物的固体成分浓度、粘度的调整宽度变宽。顺便一提，在上述专利文献2所记载的导电性膜的制备中，使用珠磨机对原料中的碳材料进行了处理。因此，与将碳材料剥离而实现的薄片化相比，更容易产生由破坏导致的微粒化。因此，无法获得用于实现具有规定的光泽度的导电性膜的多层石墨烯(薄片状碳材料)。(3)为了解决上述问题，本专利技术的导电性膜的第二制备方法的特征在于包括：粉碎处理工序，使用湿式喷射研磨机对导电剂分散液进行粉碎处理，该导电剂分散液含有：包括石墨粉末和膨胀石墨粉末中的至少一种的导电剂、以及溶剂；液状组合物制备工序，向粉碎处理后的该导电剂分散液中添加含有弹性体和溶剂的弹性体溶液，制备液状组合物；固化工序，将该液状组合物涂布在基材上，使涂膜固化，由此得到在入射角为20°的条件下测定的表面光泽度大于0.4％且小于10％的导电性膜。在粉碎处理工序中，通过使用湿式喷射研磨机对导电剂分散液进行粉碎处理，导电剂分散液中的石墨(膨胀石墨)被剪切力剥离，而进行薄片化。由此，与第一制备方法中的粉碎处理工序同样地，制备出与原料中的石墨(膨胀石墨)相比石墨烯的层叠数较少的多层石墨烯。即，在本专利技术的第二制备方法中的粉碎处理工序中，可得到多层石墨烯(薄片状碳材料)等分散在溶剂中的导电剂分散液。之后，在液状组合物制备工序中，在该导电剂分散液中添加弹性体溶液，由此制备液状组合物。而且，与第一制备方法中的固化工序同样地，通过将该液状状组合物涂布在基材上，使涂膜固化，由此得到具有规定的光泽度的导电性膜。根据本专利技术的第二制备方法，能够容易地制备薄片状碳材料，从而能够容易地制备上述本专利技术的导电性膜。另外，与之前的本专利技术的第一制备方法相比，不用担心因粉碎处理而使聚合物的分子量降低。附图说明图1为表示导电性膜的光泽度与初期电阻率的关系的图；图2为表示导电性膜的光泽度与在拉伸耐久性试验中的最大电阻率的关系的图。具体实施方式<导电性膜>本专利技术中的导电性膜，包含弹性体和薄片状碳材料。作为弹性体，从在常温下具有橡胶状弹性的观点出发，期望使用玻璃化转变温度(Tg)在室温以下的弹性体。Tg越低，结晶性越低。因此，弹性体更容易伸缩。例如，Tg在0℃以下、-10℃以下，进一步地-30℃以下的弹性体更柔软而优选。弹性体优选交联橡胶，因为其在反复变形时复原性良好。此外，也可以是像热塑性弹性体那样，具有硬链段和软连段的微相分离结构，类似交联的橡胶。作为热塑性弹性体，可以列举为烯烃类、苯乙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导电性膜，其特征在于，含弹性体和薄片状碳材料，以除导电剂之外的全部固体量为100质量份计，该薄片状碳材料的含量为20质量份以上60质量份以下，在入射角为20°的条件下测定的表面光泽度大于0.4％且小于10％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.30 JP 2016-0674881.一种导电性膜，其特征在于，含弹性体和薄片状碳材料，以除导电剂之外的全部固体量为100质量份计，该薄片状碳材料的含量为20质量份以上60质量份以下，在入射角为20°的条件下测定的表面光泽度大于0.4％且小于10％。2.根据权利要求1所述的导电性膜，其特征在于，所述薄片状碳材料为多层石墨烯。3.根据权利要求1或2所述的导电性膜，其特征在于，进一步包含导电性炭黑。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的导电性膜，其特征在于，进一步包含分散剂。5.一种导电性膜的制备方法，其特征在于，包括：液状组合物制备工序，制备包含：弹性体、包括石墨粉末和膨胀石墨粉末中的至少一种的导电剂、以及溶剂的液状组合物；粉碎处理工序，使用湿式喷射研磨机对该液状组合物进行粉碎处理；固化工序，将粉碎处理后的液状组合物涂布在基材上，使涂膜固化，由此得到在入射角为20°的条件下测定的表面光泽度大于0.4％且小于10％的导电性膜。6.根据权利要求5所述的导电性膜的制备方法，其特征在于，所述液状...

【专利技术属性】
技术研发人员：田口祐太朗，伊藤弘昭，高垣有作，
申请(专利权)人：住友理工株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP