導(dǎo)電性組合物、使用該組合物的導(dǎo)電性膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及導(dǎo)電性組合物，該組合物含有導(dǎo)電性聚合物和作為該導(dǎo)電性聚合物的摻雜劑的鎓鹽化合物，本發(fā)明還涉及通過使所述組合物成型而獲得的導(dǎo)電性膜以及該導(dǎo)電性膜的制備方法。
【專利說明】導(dǎo)電性組合物、使用該組合物的導(dǎo)電性膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及導(dǎo)電性組合物、使用該組合物的導(dǎo)電性膜及制備該導(dǎo)電性膜的方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]近年來，電子學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)展已陸續(xù)指向新電子材料的研究和開發(fā)。具有導(dǎo)電性質(zhì)的高分子化合物也是其中之一，并且作為代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬材料的新導(dǎo)電性材料而引發(fā)關(guān)注。
[0003]使用聚合物的導(dǎo)電性材料的優(yōu)點(diǎn)在于，與金屬材料相比，能夠以更簡(jiǎn)單的技術(shù)和更為廉價(jià)的方式進(jìn)行生產(chǎn)，并可期望進(jìn)行實(shí)用。
[0004]一般地，在金屬材料的情形中，通過借助氣相法(如真空沉積法和濺射法)將材料粘接或沉積在基板上來形成金屬材料的膜，以生產(chǎn)導(dǎo)電性材料。然而，該方法需要大量成本用于生產(chǎn)設(shè)備等，并且不適于大規(guī)模生產(chǎn)。而且，為了滿足實(shí)現(xiàn)輕量化或柔性電子設(shè)備的需求，近來已經(jīng)進(jìn)行研究來使基板材料從玻璃轉(zhuǎn)變?yōu)樗芰稀２贿^，就耐熱性而言，在氣相法中通常將玻璃用作基板。塑料基板的使用存在一些問題，如耐熱性不足或形成的涂布膜與基板的粘接力降低(導(dǎo)致涂布膜易于脫離)等。
[0005]相比之下，使用導(dǎo)電性聚合物的導(dǎo)電性材料基本上既不需要高溫也不需要真空條件，因此其生產(chǎn)步驟簡(jiǎn)單，并因而可以減少生產(chǎn)成本。還可以使用如塑料等材料作為基板，因此能夠?qū)崿F(xiàn)輕量化或柔性設(shè)備，并且還能夠顯著改善設(shè)備的強(qiáng)度和耐沖擊性。此外，可以通過如旋涂法等涂布方法進(jìn)行成膜，因此上述導(dǎo)電性材料也適于大面積膜等的生產(chǎn)。
[0006]考慮到這些優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)提出將導(dǎo)電性聚合物用于各種用途，諸如用于液晶顯示器或太陽能電池的透明電極、用于壓縮器、電容或蓄電池的電極材料、抗靜電材料、用于有機(jī)電致發(fā)光(有機(jī)EL)器件或有機(jī)晶體管的有機(jī)半導(dǎo)體材料以及用于電子電路圖案的材料，并且已經(jīng)開始了實(shí)用性研究。
[0007]當(dāng)前使用的導(dǎo)電性聚合物的具體實(shí)例包括在分子中具有電子共軛體系的高分子化合物，如聚乙炔、聚對(duì)苯撐、聚吡咯、聚苯胺和聚噻吩。為了改善導(dǎo)電性，在這些聚合物中進(jìn)行載流子摻雜，且作為摻雜劑，已知的有鹵原子、質(zhì)子酸、路易斯酸或金屬鹵化物等。此外，通過將任何其它成分添加至導(dǎo)電性聚合物，還可以對(duì)各種應(yīng)用的適用性進(jìn)行改善。例如，專利文獻(xiàn)I提出了一種導(dǎo)電性樹脂形成性組合物，其中將光固化性單體和固化促進(jìn)劑與導(dǎo)電性聚合物一起配制，并描述了使所述單體進(jìn)行固化反應(yīng)從而使機(jī)械強(qiáng)度和與基板的粘接力能夠得到改善，并且描述了施加選擇性光照射以能夠用作圖案形成性材料。專利文獻(xiàn)2提出了一種導(dǎo)電性涂布組合物，其中將熱交聯(lián)劑和交聯(lián)促進(jìn)劑與由導(dǎo)電性聚合物和摻雜劑形成的復(fù)合物一起配制，并描述了該組合物具有低溫固化性從而能夠涂敷于具有低耐熱性的基板上，并且描述了該組合物可以用作電子組件的封裝材料等的抗靜電層。此外，專利文獻(xiàn)3提出了一種圖案形成性材料，其中將導(dǎo)電性聚合物用作基質(zhì)聚合物，并將酸可降解性樹脂和光生酸劑與其一起配制。
[0008]在這些現(xiàn)有文獻(xiàn)中，專利文獻(xiàn)I和2中描述的導(dǎo)電性材料是出于通過樹脂的固化反應(yīng)來改善樹脂膜與基板的粘接力或耐熱性等而提出的。不過，專利文獻(xiàn)I和2并未描述導(dǎo)電性的改善。此外，專利文獻(xiàn)3公開了為了利用帶電束在聚合物樹脂上形成精細(xì)圖案而使用光生酸劑。然而，專利文獻(xiàn)3的目的并非在于通過使用光生酸劑改善導(dǎo)電性。
[0009]引用列表
[0010]專利文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)1:日本特開2010-202704號(hào)公報(bào)
[0012]專利文獻(xiàn)2:日本特開2010-106245號(hào)公報(bào)
[0013]專利文獻(xiàn)3:日本特許第2586692號(hào)說明書

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]技術(shù)問題
[0015]本發(fā)明的構(gòu)思在于提供一種導(dǎo)電性聚合物的導(dǎo)電性得到改善、涂布性優(yōu)異且成膜性優(yōu)異的導(dǎo)電性組合物。本發(fā)明的構(gòu)思還在于提供使用上述組合物并且具有良好的膜品質(zhì)的導(dǎo)電性膜。本發(fā)明的構(gòu)思還在于提供制備所述導(dǎo)電性膜的方法。
[0016]技術(shù)手段
[0017]鑒于上述問題，本發(fā)明人進(jìn)行了大量研究。本發(fā)明人于是發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將鎗鹽化合物作為摻雜劑與導(dǎo)電性聚合物混合時(shí)，鎗鹽化合物均勻地分散或溶解在組合物中而不會(huì)造成凝集、析出或沉淀，所述組合物中所包含的會(huì)引起界面阻力的成分或結(jié)構(gòu)減少，且組合物的均勻性得到改善，并因此能夠獲得這樣一種導(dǎo)電性組合物，該組合物具有良好的涂布性以在成膜期間能夠借由摻雜處理改善導(dǎo)電性，還具有良好的摻雜性。本發(fā)明基于上述發(fā)現(xiàn)完成。
[0018]本發(fā)明人以各 種方式進(jìn)行了研究，并在使用如質(zhì)子酸、路易斯酸和金屬鹵化物等常規(guī)摻雜劑時(shí)，導(dǎo)電性聚合物借由此類摻雜劑的添加而陽離子化，從而導(dǎo)致凝集、析出或沉淀等，且溶解度下降，并且涂布性因此而劣化。此外，在使用鹵素作為摻雜劑時(shí)，雖未導(dǎo)致凝集等，但摻雜劑的揮發(fā)會(huì)使導(dǎo)電性隨時(shí)間顯著降低?；谶@些發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明人進(jìn)一步進(jìn)行了研究，并發(fā)現(xiàn)了利用鎗鹽化合物作為摻雜劑來代替常規(guī)類型摻雜劑的新型摻雜技術(shù)及其效果。本發(fā)明采用了該摻雜技術(shù)。本發(fā)明并不是上述專利文獻(xiàn)I?3中所描述的發(fā)明。
[0019]此外，根據(jù)上述專利文獻(xiàn)I?3，將預(yù)定量的可降解性聚合物或固化單體配制為導(dǎo)電性材料的必要成分。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，這些成分降低了材料的導(dǎo)電性。當(dāng)含有可降解性聚合物時(shí)，對(duì)導(dǎo)電性沒有貢獻(xiàn)的低分子量成分隨降解而增多，從而產(chǎn)生電阻，并使整體導(dǎo)電性降低。此外，當(dāng)含有固化性單體或交聯(lián)劑時(shí)，由聚合性/交聯(lián)性基團(tuán)連接的位點(diǎn)將變得絕緣。因此，導(dǎo)電性也會(huì)降低。此外，可降解性聚合物或固化單體等的分子量在降解或聚合反應(yīng)前后顯著改變。由于這種分子量的變化，將產(chǎn)生體積收縮或密度分布，而這會(huì)導(dǎo)致裂紋、空隙或晶界。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，提供了以下技術(shù)手段:
[0021 ] (I) 一種導(dǎo)電性組合物，所述導(dǎo)電性組合物包含導(dǎo)電性聚合物和鎗鹽化合物,所述鎗鹽化合物作為所述導(dǎo)電性聚合物的摻雜劑。
[0022](2)如第⑴項(xiàng)所述的導(dǎo)電性組合物，基于100質(zhì)量份的所述導(dǎo)電性聚合物，所述導(dǎo)電性組合物以10質(zhì)量份以上的量包含所述鎗鹽化合物。
[0023](3)如第⑴或⑵項(xiàng)所述的導(dǎo)電性組合物，其中，所述導(dǎo)電性聚合物和所述鎗鹽化合物均勻地分散于所述組合物中。
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)電性組合物，所述導(dǎo)電性組合物包含導(dǎo)電性聚合物和鎗鹽化合物，所述鎗鹽化合物作為所述導(dǎo)電性聚合物的摻雜劑。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電性組合物，基于100質(zhì)量份的所述導(dǎo)電性聚合物，所述導(dǎo)電性組合物以10質(zhì)量份以上的量包含所述鎗鹽化合物。
3.如權(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)電性組合物，其中，所述導(dǎo)電性聚合物和所述鎗鹽化合物均勻地分散于所述組合物中。
4.如權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性組合物，其中，所述鎗鹽化合物是在施加熱或用活性能量射線照射時(shí)產(chǎn)生酸的化合物。
5.如權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性組合物，其中，所述鎗鹽化合物是選自由式(I)?(V)表示的化合物中的至少一種化合物，
6.如權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性組合物，其中，所述鎗鹽化合物是由式(I)和/或式(II)表示的锍鹽化合物，R21?R23是苯基或氯代苯基，且x_是烷基硼酸鹽或芳基硼酸鹽的陰離子。
7.如權(quán)利要求1?6中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性組合物，其中，所述導(dǎo)電性組合物的水分含量為0.01質(zhì)量％以上至15質(zhì)量％以下。
8.如權(quán)利要求1?7中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性組合物，其中，所述導(dǎo)電性聚合物是具有源自至少一種單體的重復(fù)單元的共軛聚合物，所述至少一種單體選自由噻吩類化合物、吡咯類化合物、苯胺類化合物、乙炔類化合物、對(duì)苯撐類化合物、對(duì)苯撐-乙烯撐類化合物、對(duì)苯撐-乙炔撐類化合物以及它們的衍生物組成的組。
9.如權(quán)利要求1?8中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性組合物，其中，所述導(dǎo)電性聚合物是至少具有源自噻吩化合物的重復(fù)單元的共軛聚合物。
10.如權(quán)利要求1?9中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性組合物，其中，所述導(dǎo)電性聚合物具有選自由式(I)?(5)表示的重復(fù)單元中的至少一種重復(fù)單元，
11.如權(quán)利要求1?10中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性組合物，所述導(dǎo)電性組合物還包含溶劑。
12.一種導(dǎo)電性膜，所述導(dǎo)電性膜通過使權(quán)利要求1?11中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性組合物成型，然后對(duì)成型產(chǎn)物施加熱或活性能量射線而形成。
13.一種導(dǎo)電性層積體，所述層積體通過將權(quán)利要求1?11中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性組合物涂布在基板上，然后對(duì)涂布產(chǎn)物施加熱或活性能量射線而形成。
14.如權(quán)利要求13所述的導(dǎo)電性層積體，其中，所述基板是樹脂膜。
15.如權(quán)利要求13或14所述的導(dǎo)電性層積體，所述層積體還具有電極。
16.一種導(dǎo)電性物品，所述導(dǎo)電性物品利用權(quán)利要求1?11中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性組合物、權(quán)利要求12所述的導(dǎo)電性膜以及權(quán)利要求13?15中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性層積體中的任何一種。
17.一種導(dǎo)電性膜的制備方法，所述制備方法包括以下步驟:使權(quán)利要求1?11中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性組合物成型的步驟，和對(duì)成型產(chǎn)物加熱或?qū)λ龀尚彤a(chǎn)物照射活性能量射線的步驟。
18.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)電性膜的制備方法，所述方法還包括:對(duì)所述成型產(chǎn)物進(jìn)行處理，從而使其水分含量為0.01質(zhì)量％以上至15質(zhì)量％以下的量。
19.如權(quán)利要求17或18所述的導(dǎo)電性膜的制備方法，其中，所述成型步驟是將所述導(dǎo)電性組合物涂布在基板上的步驟。
【文檔編號(hào)】B32B27/00GK103443162SQ201280014916
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月28日
【發(fā)明者】西尾亮, 青合利明, 林直之 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社