复合材料,导电性材料,导电性粒子以及导电性薄膜的制作方法

文档序号:14956849发布日期:2018-07-17 23:44阅读:116来源:国知局
本发明涉及含有碳材料的复合材料、导电性材料、导电性粒子以及导电性薄膜。
背景技术
:期待石墨烯、石墨、薄片化石墨以及碳纳米管等碳材料在材料工程、医疗工程以及电气电子工程等领域的应用。在下述专利文献1中,公开一种导电性涂料,其含有聚(3,4-乙烯二氧)噻吩(pedot),聚苯乙烯磺酸(pss)和氧化石墨烯。根据专利文献1中的记载,由于与pedot/pss成分的相互作用增强,优选氧化石墨烯被充分氧化。此外,还记载通过使pedot/pss成分吸附到导电性不高的氧化石墨烯上,导电性能够得到提高。在下面的专利文献2中,公开一种导电性高分子材料,其含有导电聚合物,以及掺杂在导电聚合物中的氟化石墨烯。专利文献2中记载了,可以使用聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺或其衍生物作为所述导电聚合物。另外,以下的非专利文献1中公开了具有表面活性剂的石墨烯分散液。现有专利文献专利文献1:日本特开2013-35966号公报专利文献2:日本特表2014-502653号公报非专利文献非专利文献1:l.guadrdiaetal.,carbon,49,1653(2011)技术实现要素:发明要解决的技术问题但是,碳材料,特别是石墨烯或薄片化石墨,有时会在溶剂中发生凝聚,物性降低或难以加工。在非专利文献1中,采用使表面活性剂吸附在石墨烯上的方法,但就吸附有表面活性剂的石墨烯而言,有时导电性不能得到充分提高。另外,专利文献1的导电性涂料和专利文献2的导电性高分子的导电性尚不充分。本发明的目的在于提供一种导电性材料,该导电性材料具备该复合材料以及该复合材料构成的复合材料层,所述复合材料在溶剂中的分散性优异,且导电性得到了提高。本发明的另一目的在于提供导电性优异的导电性粒子和导电膜。解决问题的技术手段在本发明的复合材料的广泛方式中,该复合材料含有碳材料、以及以物理或化学方式结合在所述碳材料上的导电性分散剂,所述导电性分散剂由导电性高分子构成,所述导电性高分子的数均分子量为2000以上、100000以下。根据本发明的复合材料的其他广泛方式,该复合材料含有碳材料、以及以物理或化学方式结合在所述碳材料上的导电性分散剂,所述碳材料的c/o比为4以上、20以下。在本发明的复合材料的某一特定方面中,所述碳材料为石墨烯或薄片化石墨。在本发明的复合材料的其它特定方面中,所述碳材料与所述导电性分散剂的重量比(碳材料/导电性分散剂)在0.2以上、20以下的范围。在本发明的复合材料的其它特定方面中,所述导电性分散剂由有机高分子构成。所述有机高分子是具有噻吩骨架的高分子。在本发明的复合材料的另一其它特定方面中,所述复合材料中掺杂有掺杂剂。本发明的导电性材料包含:基材和含有所述的复合材料的复合材料层,其中,所述基材表面的至少一部分被所述复合材料层覆盖。在本发明的导电性粒子的其他广泛方式中,该导电性粒子包括:基材粒子以及含有导电性分散剂的导电性分散剂层,所述基材粒子表面的至少一部分被所述导电性分散剂层覆盖,所述导电性分散剂包含导电性高分子,所述导电性高分子的数均分子量为2000以上、100000以下。在本发明的导电性粒子的其它特定方面中,所述基材粒子具有树脂粒子和金属层,所述树脂粒子的至少一部分被所述金属层覆盖。本发明的导电膜由本发明中的复合材料形成。发明的效果根据本发明,可以提供一种溶剂中分散性优异且导电性得到了提高的复合材料。附图说明[图1]图1是表示实施例中制备的分散液1~5中的吸收光谱测定结果的图。[图2]图2是表示实施例2中的导电膜形成于滤纸上后的状态的500倍光学显微镜照片。[图3]图3是表示在比较例4中,薄片状石墨在滤纸上凝聚(成卷形)的状态的500倍光学显微镜照片。[图4]图4为表示实施例中制备的分散液3,6~8中的吸收光谱测定结果的图。[图5]图5为表示实施例6中得到的导电性粒子的观察照片的图。[图6]图6为表示实施例6中得到的导电性粒子的拉曼光谱的图。具体实施方式下面,详细地对本发明进行说明。(复合材料)本发明的复合材料含有碳材料和导电性分散剂。所述导电性分散剂通过物理或化学方式结合在所述碳材料上。本发明的复合材料含有碳材料、以及以物理或化学方式结合在所述碳材料上的导电性分散剂,因此该复合材料在例如甲苯等有机溶剂中分散性优异,切导电性得到了提高。第1发明中,所述导电性分散剂由导电性高分子构成。另外,导电性高分子的数均分子量为2000以上、100000以下。第1发明中,由于导电性高分子的数均分子量在所述范围内,因此复合材料在溶剂中的分散性得到了更进一步提高。并且,其理由如下进行说明。导电性高分子的数均分子量在所述下限以上时,在溶剂中,与碳材料进行凝聚的力相比,导电性高分子抑制碳材料凝聚的作用力更容易变强。一方面,导电性高分子的数均分子量在所述上限以下时,制造工程中,吸附于碳材料上的导电性高分子不易阻碍还未吸附于碳材料上的其他导电性高分子向碳材料上的吸附。因此,可以进一步增加碳材料上的导电性高分子吸附量。基于所述理由,导电性高分子的数均分子量在所述范围内时,可进一步提高碳材料在溶剂中的分散性。即,复合材料在溶剂的分散性进一步提高。第2发明中,碳材料的c/o比为4以上、20以下。需要说明的是,在本发明中,c/o比是通过元素分析得到的c/o比。通过元素分析得到的c/o比是指,通过元素分析得到的碳原子与氧原子的摩尔数之比。在第2发明中,碳材料的c/o比在所述范围内,因此复合材料的导电性进一步得到了提高。第1发明和第2发明可以组合使用。即,碳材料的c/o比为4以上、20以下,且导电性高分子的数均分子量可为2000以上100000以下。第1发明和第2发明组合使用时,可更进一步提高复合材料的分散性和导电性。以下,将本申请的第1发明和第2发明合称为本发明。本发明的复合材料中可掺杂有掺杂剂。所述情况下,可更进一步提高复合材料的导电性。作为所述掺杂剂,可以使用如下物质,例如,四氰基对苯醌二甲烷,硫酸,盐酸,硝酸,四氯金酸,硝基甲烷等有机氰基化合物。下面,对构成本发明的复合材料的各种材料的详细情况进行说明。(碳材料)作为碳材料,没有特别限定,可列举石墨烯,炭黑,碳纳米管,石墨或薄片化石墨等。作为碳材料的形状,没有特别限定,从更进一步提高阻气性的观点出发,优选平板状。因此,所述碳材料优选石墨烯或薄片化石墨。众所周知,石墨是多个石墨烯片的叠层体。石墨的石墨烯片的叠层数量约为10万层~100万层左右。作为石墨,可以使用天然石墨、人造石墨,膨胀石墨等。与普通石墨相比,膨胀石墨的石墨烯片之间的层距较大。薄片化石墨是通过对原石墨进行剥离处理而得到的,是比原石墨薄的石墨烯片叠层体。薄片化石墨中的石墨烯片的叠层数小于原石墨即可。薄片化石墨中,石墨烯片的叠层数优选2层以上,更加优选5层以上,优选300层以下,更加优选200层以下,进一步优选100层以下。所述薄片化石墨可以使用市售的薄片化石墨。另外,也可使用通过剥离等各种处理获得的薄片化石墨。另外,石墨烯和薄片化石墨,通常卷成卷状和管状。因此,使用石墨烯和薄片化石墨作为碳材料时,石墨烯之间或薄片化石墨之间,或者与其他导电性材料之间的接触面积变小。因此,有时不能得到高导电性。另外,石墨烯和薄片化石墨卷成卷状或管状时,阻气性也降低。对此,本发明中,碳材料为石墨烯和薄片化石墨时,导电性分散剂以物理或化学方式结合于石墨烯或薄片化石墨上,因此石墨烯和薄片化石墨不易卷成卷状和管状。因此,石墨烯之间或薄片化石墨之间,或者与其他导电性材料之间的接触面积变大,从而导电性提高。另外,导电性分散剂以物理或化学方式结合在石墨烯或薄片化石墨上,因此导电性也能得到提高。另外,在本发明中,由于导电性分散剂,石墨烯和薄片化石墨的卷成卷状被抑制,因此本发明的复合材料的阻气性也优异。如上所述,本发明的复合材料中,石墨烯和薄片化石墨不易成卷状,导电性和阻气性优异。因此,本发明的复合材料,可以适用于导电油墨、导电膜或阻气膜等。本发明中,碳材料的c/o比,优选4以上,更加优选5以上,优选20以下,更加优选10以下。使碳材料的c/o比控制为所述下限以上以及所述上限以下时,可以进一步提高碳材料的导电性。并且,c/o比在所述范围内的碳材料,例如,可以按照日本特许第5048873号公报中记载的薄片化石墨的制造方法来制造。而且,就日本特许第5048873号公报所记载的薄片化石墨的制造方法而言,例如,公开了具备下列工序1~4的制造方法。工序1:准备片状的石墨或片状的膨胀石墨的工作。工序2:将由金属构成的电极的一部分插入石墨或膨胀石墨中,使其贯穿石墨或膨胀石墨的各石墨烯表面,并使该电极与构成石墨的多个石墨烯层接触的工序。工序3:将插入部分电极的石墨或膨胀石墨的至少一部分浸渍在电解质水溶液中,将该石墨作为工作电极,进行在对电极之间施加直流电压的电化学处理,得到至少一部分为膨胀化石墨的碳材料的工序。工序4:在得到碳材料的工序之后,通过对碳材料施加剥离力得到薄片化石墨。在本发明中,碳材料的bet比表面积优选50m2/g以上,更加优选200m2/g以上,进一步优选300m2/g以上,优选2500m2/g以下,更加优选2000m2/g以下,进一步优选1500m2/g以下。当bet比表面积在所述下限以上时,可以进一步提高复合材料的阻气性。当bet比表面积在所述上限以下时,碳材料更进一步不易凝聚,并且复合材料的分散性进一步提高。(导电性分散剂)导电性分散剂以物理或化学方式结合在所述碳材料上。而且,在本发明中,物理方式结合是指通过范德瓦尔斯力等结合或吸附的状态。化学方式结合是指其通过共价键或离子键的化学键键合或吸附的状态。导电性分散剂可以由导电性高分子构成。作为导电性高分子可以使用具有导电性的有机高分子。另外,作为具有导电性的有机高分子,没有特别限定,例如,可以使用具有噻吩骨架的高分子或聚离子液体。从进一步提高导电性的观点出发,优选具有噻吩骨架的高分子。作为具有噻吩骨架的高分子,可列举例如,聚(3-己基噻吩)、聚(3,4-乙烯二氧)噻吩或聚(3-丁基噻吩)等。从稳定性及导电性的观点出发,具有噻吩骨架的高分子优选聚(3-己基噻吩)。聚(3-己基噻吩)可以按照非专利文献s.tamba,etal.,jam.chem.sci.,133,9700(2011)中记载的合成方法进行合成。而且,聚(3-己基噻吩)以如下的化学式(1)表示。[化学式1]另外,作为具有噻吩骨架的高分子,也可以使用除聚(3-己基噻吩)以外的聚(3-烷基噻吩)。作为其他聚(3-烷基噻吩),可列举,例如,以下式(2)所示的聚(3-辛基噻吩)。而且可以使用以下式(3)所示的聚(3-(己氧基))甲基噻吩。[化学式2][化学式3]作为具有噻吩骨架的高分子,如下列式(4)所示,可以使用在噻吩的3-位具有硅氧烷键的烷基的高分子(聚(3-(4-五甲基二硅氧基丁烷-1-基)噻吩-2,5-二基))((poly-(3-(4-pentamethyldisiloxybutan-1-yl)thiophene-2,5-diyl)))。[化学式4]本发明中,具有噻吩骨架的高分子的头-尾(headtotail以下也称为h-t)区域规整性优选80%以上,更加优选90%以上。需要说明的是,h-t区域规整性是指重复单元在头尾连接位置规则排列的比例。h-t区域规整性在所述下限以上时,可以更进一步提高复合材料在溶剂中的分散性。导电性高分子的数均分子量(mn)优选2000以上,更加优选3000以上,进一步优选5000以上,优选100000以下,更加优选80000以下,进一步优选50000以下。数均分子量(mn)在所述范围内时,可进一步提高复合材料在溶剂中的分散性。另外,重均分子量(mw)与数均分子量(mn)之比,即分子量分布(mw/mn))优选1.1以上,更加优选1.2以上,优选1.5以下,更加优选1.3以下。当分子量分布(mw/mn)在所述范围内时,可以更进一步提高复合材料在溶剂中的分散性。重均分子量(mw)和数均分子量(mn)表示通过凝胶渗透色谱法(gpc)测定的以聚苯乙烯计的重均分子量(mw)及数均分子量(mn)。将所述数均分子量(mn)及所述分子量分布(mw/mn)调节到所述范围内,只要对聚合引发剂,聚合温度等聚合条件进行调整即可。需要说明的是,本发明中,碳材料与导电性分散剂的重量比(碳材料/导电性分散剂)优选0.2以上,更加优选0.5以上,进一步优选1.0以上,优选20以下,更加优选10以下,进一步优选5以下,特别优选2以下。当重量比(碳材料/导电性分散剂)在所述范围内时,可以更进一步提高复合材料的导电性。以下,对本发明复合材料制造方法的一个例子进行说明。(复合材料的制造方法)本发明的复合材料制造方法,例如,可以通过以下方法制造。首先,将导电性分散剂溶解在溶剂中,制备导电性分散剂溶液。随后,将碳材料添加到导电性分散剂溶液中,进行超声波处理。可以由此,使导电性分散剂以物理或化学方式结合在所述碳材料上,从而得到本发明的复合材料。得到的复合材料分散可以以分散在溶剂中的状态下作为分散液使用,也可以干燥后使用。另外,就分散液而言,优选对经过超声波处理而得到的溶液进离心分离并将上清液作为分散液。作为在本发明的复合材料的制造方法中使用的溶剂,可列举,例如,甲苯或氯仿等。(导电性材料)本发明的导电性材料包括基材和由所述本发明的复合材料构成的复合材料层。所述基材表面的至少一部分被复合材料层所覆盖。需要说明的是,所述基材表面的一部分可以被复合材料层覆盖,基材表面的全部也可以被复合材料层所覆盖。本发明的导电性材料,例如可以通过以下方法制造。首先,将基材浸渍在含有所述本发明的复合材料的分散液中。接着,取出经过浸渍的基材,并干燥分散液,由此可以得到基材表面被复合材料层覆盖的导电性材料。就本发明的导电性材料而言,基材表面的至少一部分被所述本发明的复合材料构成的复合材料层覆盖,因此导电性提高。另外,所述复合材料层的阻气性优异,因此本发明的导电性材料具有即使被氧化导电性也不易降低的特征。作为所述基材,可以列举,比如金属箔、导电树脂材料和进行了金属蒸镀或溅射的膜。从更进一步提高导电性材料的导电性的观点出发,所述基材优选为金属箔。作为构成金属箔的金属,可以使用例如金,银,钯,铜,铂,锌,铁,锡,铅,铝,钴,铟,镍,铬,钛,锑,铋,铊,锗,镉,钨,钼,硅及它们的合金。从更进一步有效地提高导电性的观点出发,优选铜或金,更优选铜。(导电性粒子)就本发明的导电性粒子的广泛方式而言,导电性粒子包含基材粒子和所述本发明的复合材料构成的复合材料层。所述基材粒子的表面至少部分被复合材料层覆盖。再者,所述基材粒子的表面可部分被复合材料层覆盖,基材粒子的表面可全部被复合材料层覆盖。在本发明的导电性粒子的其他广泛方式中,导电性粒子包含基材粒子和含有导电性分散剂的导电性分散剂层。所述基材粒子表面的至少一部分被导电性分散剂层所覆盖。需要说明的是,基材粒子表面的一部分可以被导电性分散剂层所覆盖,基材粒子表面的全部可以被导电性分散剂层覆盖。所述导电性分散剂层,可列举,例如,基材粒子和导电性分散剂层以物理或化学方式结合的方式。需要说明的是,在本发明中,物理方式结合是指通过范德瓦尔斯力等进行了结合或吸附的状态。化学方式结合是指其通过诸如共价键或离子键的化学键进行了键合或吸附的状态。所述导电性分散剂可以由导电性高分子构成。作为导电性高分子可以使用具有导电性的有机高分子。另外,具有导电性的有机高分子,没有特别限制,可以使用例如,具有噻吩骨架的高分子,以及聚离子液体等。从进一步提高导电性的观点出发,优选具有噻吩骨架的高分子。作为具有噻吩骨架的高分子可列举,例如,聚(3-己基噻吩),聚(3,4-乙烯二氧)噻吩,聚(3-丁基噻吩)等。从稳定性和导电性的观点出发,具有噻吩骨架的高分子优选聚(3-己基噻吩)。聚(3-己基噻吩)可以按照非专利文献s.tamba,etal.,j.am.chem.,sci.,133,9700(2100)中记载的合成方法进行合成。导电性高分子的数均分子量(mn)优选2000以上,更加优选3000以上,进一步优选5000以上,优选100000以下,更加优选80000以下,进一步优选50000以下。数均分子量(mn)在所述范围内时,可进一步提高导电性高分子在溶剂中的分散性。另外,重均分子量(mw)与数均分子量(mn)之比(即分子量分布(mw/mn))优选1.1以上,更优选1.2以上,优选1.5以下,更优选1.3以下。当分子量分布(mw/mn)在所述范围内时,可以进一步提高复合材料在溶剂中的分散性。重均分子量(mw)和数均分子量(mn)表示通过凝胶渗透色谱法(gpc)测定的以聚苯乙烯计的重均分子量(mw)和数均分子量(mn)。用于将所述数均分子量(mn)和所述分子量分布(mw/mn)调节到所述范围内,只要对聚合引发剂、聚合温度等聚合条件进行调整即可。本发明的导电性粒子,例如可以通过以下方法来制造。首先,将基材粒子浸渍在含有所述本发明的复合材料或导电性分散剂的分散液中。然后,取出经过浸渍的基材粒子,并干燥分散液,由此可以得到基材粒子的表面被复合材料层或者导电性分散剂覆盖的导电性粒子。就本发明的导电性粒子而言,基材表面的至少一部分被所述复合材料层或者导电性分散剂层所覆盖,因此导电性提高。另外,所述复合材料层的阻气性优异,因此具有即使被氧化导电性也不易降低的特征。作为所述基材粒子,可以使用金属粒子或树脂粒子的表面被金属层覆盖了的粒子,即具有核壳结构的粒子。在具有核壳结构的粒子中,核是树脂粒子,壳是金属层。作为构成覆盖金属粒子或者所述树脂粒子表面的金属层的金属,可以列举,金、银、钯、铜、铂、锌、铁、锡、铅、铝、钴、铟、镍、铬、钛、锑、铋、铊、锗、镉、钨、钼、硅及它们的合金。从更有效地提高导电性的观点出发,优选铜或金,更优选铜。作为构成树脂粒子的树脂,适宜地使用各种有机物。作为用于形成所述树脂粒子的树脂,可列举例如,聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚异丁烯、聚丁二烯等聚烯烃树脂;聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸酯等丙烯酸类树脂;聚苯二甲酸亚烷基二醇酯,聚碳酸酯,聚酰胺,苯酚-甲醛树脂,三聚氰胺甲醛树脂,苯并胍胺甲醛树脂,尿素-甲醛树脂,酚醛树脂,三聚氰胺树脂,苯并胍胺树脂,尿素树脂,环氧树脂,不饱和聚酯树脂,饱和聚酯树脂,聚砜,聚苯醚,聚缩醛,聚酰亚胺,聚酰胺酰亚胺,聚醚醚酮,聚醚砜,以及通过聚合一种或两种以上的具有烯属不饱和基团的各种聚合性单体得到聚合物等。其中,优选使用苯乙烯和二乙烯基苯的共聚物。(导电膜)本发明的导电膜由所述本发明的复合材料形成。因此,本发明的导电膜的导电性和阻气性得到了提高。另外,所述复合材料的阻气性优异,因此本发明的导电膜具有即使被氧化导电性也不易降低的特征。如上所述的导电膜例如可以通过对所述复合材料分散在溶剂中的分散液进行抽滤得到。而且,构成所述复合材料的碳材料使用石墨烯或薄片化石墨时,如上所述容易卷成卷状或管状,因此有时通过抽滤法不易制膜。但是,导电性分散剂以物理或化学方式结合在构成本发明复合材料的碳材料上,因此在碳材料为石墨烯或薄片化石墨时,卷成卷状被抑制。因此,本发明的复合材料能够通过抽滤法容易地制膜。另外,在本发明中,如上所述石墨烯和薄片化石墨等碳材料不会卷成成卷状或管状,因此导电膜中的石墨烯彼此、或薄片化石墨彼此或与其他导电性材料之间的接触面积增加,导电性提高。另外,导电膜中的碳材料不会卷成卷状或管状,因此本发明的导电膜的阻气性优异。接着,通过列举本发明的具体实施例和比较例来阐明本发明。需要说明的是,本发明不限于以下实施例。(分散液1~5的制备)根据非专利文献:s.tamba,etal.,jam.chem.sci.,133,9700(2011)记载的合成方法,对具有下述数均分子量(mn)和多分散性(mw/mn)的聚(3-己基噻吩)(p3ht)进行了聚合。p3ht-1…mn=6000,mw/mn=1.10p3ht-2…mn=10000,mw/mn=1.10p3ht-3…mn=20000,mw/mn=1.12p3ht-4…mn=45000,mw/mn=1.04p3ht-5…mn=75000,mw/mn=1.21通过基于焊接法进行的热分解来制备薄片化石墨。得到的薄片化石墨的bet比表面积为562m2/g,石墨烯片的层叠数为5层。而且,薄片化石墨的c/o比是14.5。此处,c/o比通过扫描型x射线光电子能谱仪(ulvac-phiinc.制造,型号:phi5000versaprobeii,)测量。将得到的p3ht-1~5各取1.0mg分别溶解在3ml的甲苯中,再添加1.0mg制备的薄片化石墨。使用超声波处理器(as-1株式会社制造)在110w,振荡频率31khz,80℃和30分钟的条件下对得到的溶液进行超声波处理。然后,在30℃水浴中冷却15分钟。然后,以1000×g的加速度进行20分钟的离心分离处理,用注射器回收上清液,收集分散液1~5。而且,分散液1~5分别使用以下的p3ht。分散液1…p3ht-1分散液2…p3ht-2分散液3…p3ht-3分散液4…p3ht-4分散液5…p3ht-5关于收集的分散液,使用分光光度计(jasco公司制造,商品名:v-770)对其进行吸收光谱测定。需要说明的是,设定温度设为80度,获得660nm处的吸光度。结果示于图1。由图1可知,p3ht的数均分子量(mn)越小,吸光度越高。即,可以得知薄片化石墨的分散性提高。(实施例1)在40℃水浴中,将基材粒子(积水化学工业株式会社制造商品名:micropearlau,cumps)浸渍在如上所述制备的分散液1中90分钟。从分散液1中取出覆盖有复合材料层的基材粒子,并进行干燥而得到导电性粒子。(比较例1)直接使用基材粒子(积水化学工业株式会社制造,商品名micropearlau,cumps)作为导电性粒子。(评价方法)电阻率的测量;如下所示对实施例1和比较例1中得到的导电性粒子的电阻率进行测定。首先,将导电性粒子夹在两张铝板之间,通过以千分尺(shinwa株式会社制造,商品名:micrometer0-25mm)夹住夹着导电性粒子的两块铝板来进行支持,使用电阻计(custom株式会社制造,商品名:digitalmulti-meter)测量电阻值。并且,使用以下等式求得电阻率。电阻率(ω·cm)=电阻(ω)×传导距离(cm)[导电距离是圆周距离的一半,因此通过1/2π×(导电性粒子的直径)求得。]另外,将实施例1和比较例1中得到的导电性粒子在200℃的烘箱中加热30分钟进行氧化,通过所述相同的方式求得电阻率。结果如下表1所示。[表1]如表1所示,在比较例1中,氧化试验后的电阻率大幅上升,相对于此,在实施例1中,即使在氧化试验后也未确认到电阻率的增加。(实施例2)准备2.5ml以所述方法制备的分散液1。然后,使用滤纸(no.5b,8mm)对准备好的分散液1进行抽滤。抽滤后,在100℃下对滤纸进行热处理5分钟。由此,在滤纸上形成导电性薄膜(导电膜)。图2是表示在实施例2中导电膜形成于滤纸上的状态的500倍光学显微镜照片。需要说明的是,光学显微镜使用由keyence制造的产品号“vh-5000c”的产品。从图2可知,在实施例2中,导电膜在滤纸上扩散,可确认其形成覆盖滤纸的连续结构。另外,对得到的导电膜使用简易型低电阻率计(日本三菱化学株式会社制,商品号“lorestaaxmcpt370(mcp-tfp探头)”)测定方阻值。结果如下表2所示。(比较例2)以使用brij型表面活性剂(adeka株式会社制造,商品名“adekatoltn-100”)制备的溶液代替p3ht-1,除准备制备的溶液代替分散液1以外,与实施例2同样地操作,制备膜。此外,以与实施例2同样地操作测量对得到的膜的方阻值进行测定。结果如下表2所示。(比较例3)使用pluronic表面活性剂(adeka株式会社制造,商品名“adekapluronicl-44”)制备的溶液代替p3ht-1,除代替分散液1进行准备以外,均与实施例2同样地操作制备膜。此外,与实施例2同样地操作对得到的膜的方阻值进行测定。结果如下表2所示。如表2所示,比较例3的膜的方阻值非常高,无法测定。(比较例4)不使用p3ht-1,代替分散液1,准备向3ml的甲苯中只添加1.0mg薄片化石墨制备而成的溶液,除此之外与实施例2同样地操作尝试进行膜的制备。但是,如图3中光学显微镜照片所示,在比较例4中,薄片化石墨聚集(成卷状)于滤纸上,滤纸露出的部分被较多地观察到。如上所述,在比较例4中,薄片化石墨聚集,无法得到薄膜(薄膜)。[表2]实施例2比较例2比较例3方阻值[ω/sq](×103)1.836.13无法测定(分散液6的制备)进行了干燥和氮置换的舒伦克管(schlenkflask)内,加入1.0mmol(1.0eq.)的2-溴-3-辛基噻吩和1mmol(1.0eq.)的2,2,6,6-四甲基哌啶基氯化镁氯化锂(k-h碱),并在室温下反应3小时。接着,加入四氢呋喃和3.9mg(0.005mmol)nicl2(pph3)ipr催化剂,并在室温下反应1小时。反应后,加入4ml的0.1m盐酸和10ml甲醇,充分搅拌。搅拌后,用桐山漏斗进行过滤,并用己烷洗涤。对滤出物进行一晚的真空干燥,得到所述式(2)所示的聚(3-辛基噻吩)(p3ot)。制备得到的p3ot的分子量为mn=23000,多分散性mw/mn=1.29。取1.0mg制备的p3ot,并使其溶解在3ml甲苯中,进一步添加1.0mg薄片化石墨,所述薄片化石墨通过与制备分散液1~5相同的方法制备而得到。使用超声波处理装置(as-1株式会社制造),在110w、振荡频率31khz、80℃和30分钟的条件下对得到的溶液进行超声波处理。然后,在30℃水浴中冷却15分钟。接着,以1000×g的加速度进行20分钟离心分离,用注射器收集上清液,得到分散液6。(分散液7的制备)在进行了干燥和氮置换的schlenk管中加入1.0mmol(1.0eq.)的2-溴-3-辛基噻吩和1mmol(1.0eq.)的2,2,6,6-四甲基哌啶基氯化镁氯化锂(k-h碱),并在室温下反应3小时。接着,加入9.0ml四氢呋喃和3.9mg(0.005mmol)nicl2(pph3)ipr催化剂,并在室温下反应1小时。反应后,加入4ml的0.1m盐酸和10ml甲醇,充分搅拌。搅拌后,用桐山漏斗过滤并用己烷洗涤。对滤出物进行一晚的真空干燥,得到所述式(3)所示的聚(3-((己氧基)甲基)噻吩)(p3hot)。得到的p3hot的分子量为mn=17000,多分散性mw/mn=1.31。然后,使用得到的p3hot代替采用分散液6的制备方法中使用的p3ot,除此之外,与分散液6的制备方法相同地操作,得到分散液7。(分散液8的制备)在进行了干燥和氮置换schlenk管中加入0.18g(0.50mmol(1.0eq.))的2-溴-3-(4-五甲基二甲硅烷氧基丁烷-1-基)噻吩和0.55ml(0.55mmol(1.1eq).)的2,2,6,6-四甲基哌啶基氯化镁氯化锂(k-h碱),并在60℃下反应1小时。接着,加入5.0ml四氢呋喃和3.9mg(0.005mmol)nicl2(pph3)ipr催化剂,并在60℃下反应1小时。反应后,加入2.0ml的0.1m盐酸和10ml甲醇,充分搅拌。搅拌后,用桐山漏斗过滤并用己烷洗涤。对滤出物进行一晚的真空干燥,得到所述式(4)所示的噻吩的3位具有硅氧烷键的烷基的高分子(聚-(3-(4-五甲基二硅氧基丁烷-1-基)噻吩(3)-2,5-二基))(poly-(3-(4-pentamethyldisiloxybutan-1-yl)thiophene-2,5-diyl))(p3sit)。得到的p3sit的分子量为mn=21000,多分散度为mw/mn=1.19。接着,使用得到p3sit代替分散液6的制备方法中使用的p3ot,除此之外,与分散液6的制备方法同样地操作,得到分散液8。使用分光光度计(jasco株式会社制造,商品名:v-770)对收集的分散液3(p3ht),分散液6(p3ot),分散液7(p3hot)和分散液8(p3sit)进行吸收光谱测量。而且,将设定温度设定为80度,得到波长区域为处的吸光度。将波长为600nm处的结果用图4表示。从图4可知,就得到的分散液3,6~8而言,吸光度变高。即,可知薄片化石墨的分散性得到了提高。可知,特别是使用了p3hot的分散液7,分散性被进一步得到了提高。可认为,就p3hot而言,由于较长共轭链的作用,因此π-π相互作用起到了较强的作用。相对于次,就使用了p3sit的分散液8而言,分散性得到了充分地提高,但由于在侧链上具有体积较大的硅氧烷部分,与薄片化石墨的物理吸附被阻碍,可以认为与其它分散液相比薄片化石墨的分散性略微下降。(实施例3)将5.104mg四氰基对苯二醌二甲烷(tcnq)溶于0.25ml二甲基亚砜(dmso)中,制备tcnq溶液(100mm)。添加了如上所述制备的tcnq溶液250μl向样品瓶中,在室温下将0.67mg的与实施例2同样地操作制备的导电膜浸渍2小时。之后,将导电膜取出,在60℃的真空烘箱中干燥30分钟。由此得到掺杂了tcnq(薄片化石墨和p3ht-1的复合材料)的复合材料形成的导电膜。得到的导电膜,与实施例2同样地操作,使用电阻率计对方阻值进行测定。结果示于下表3中。[表3]如表3所示,可知通过使用掺杂有tcnq的复合材料,方阻值更进一步降低。(实施例4)在30℃下,将按照与实施例1同样操作制得的导电性粒子1.0mg,下浸入所述溶液2小时,浸渍于与实施例3同样地操作制得tcnq溶液(75mm,0.1ml)中。之后,取出导电性粒子,在真空烘箱中、60℃下干燥30分钟。由此,得到包含掺杂了tcnq(薄片化石墨和p3ht-1的复合材料)的复合材料的导电性粒子。图5是得到的导电性粒子的观察照片。得到的导电性粒子外观为黑色。图6是表示导电性粒子的拉曼光谱的图。如图6所示,在拉曼光谱中,在2200cm-1的位置观察到腈基的峰值。由此可知,得到的导电性粒子上吸附有tcnq。另外,对得到导电性粒子,按照与实施例1同样的方法,使用电阻计(custom株式会社制造,商品名:digitalmulti-meter)测定电阻率。结果如下表4所示。[表4]如表4所示,可知通过使用掺杂了tcnq的复合材料,电阻率更进一步降低。当前第1页12
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