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TW201411660A - 導電性纖維被覆粒子、硬化性組成物及其硬化物 - Google Patents

導電性纖維被覆粒子、硬化性組成物及其硬化物 Download PDF

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TW201411660A
TW201411660A TW102126431A TW102126431A TW201411660A TW 201411660 A TW201411660 A TW 201411660A TW 102126431 A TW102126431 A TW 102126431A TW 102126431 A TW102126431 A TW 102126431A TW 201411660 A TW201411660 A TW 201411660A
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TW
Taiwan
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conductive
conductive fiber
coated particles
group
curable composition
Prior art date
Application number
TW102126431A
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English (en)
Inventor
Kazuhisa Fukui
Mami Nobutani
Original Assignee
Daicel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

本發明是提供一種導電性微粒子,該導電性微粒子可以藉由簡便的方法製造,且在硬化物中含少量就可以賦予優異的導電性(尤其是,對厚度方向的導電性),可以形成透明性與導電性優良的硬化物。本發明的導電性纖維被覆粒子,是含有粒子狀物質,與被覆該粒子狀物質的纖維狀導電性物質。在上述導電性纖維被覆粒子中,上述纖維狀的導電性物質是以導電性奈米線為佳,再者,該導電性奈米線,是以選自金屬奈米線、半導體奈米線、碳纖維、碳奈米管、及導電性高分子奈米線所成群組中至少一種為佳。

Description

導電性纖維被覆粒子、硬化性組成物及其硬化物
本發明是有關由粒子狀物質與纖維狀的導電性物質所成的導電性纖維被覆粒子,以及,含有該導電性纖維被覆粒子之硬化性組成物及其之硬化物。
有關電氣.電子機器中微細電極的接續等,是使用有導電性之微粒子(導電性微粒子)。作為如此之導電性微粒子者,己知使用在樹脂製的微粒子表面上塗布金屬而得到之導電性微粒子等(參照專利文獻1)。於是,作為在樹脂硬化物中賦予導電性的方法,己知是將上述導電性微粒子調配到絕緣性的硬化性化合物(例如,熱硬化性化合物)中之後而硬化的方法(參照專利文獻2、3、4)。
[先前技術文獻] (專利文獻)
專利文獻1:日本特許第3241276號
專利文獻2:日本特開2000-251536號公報
專利文獻3:日本特開昭62-188184號公報
專利文獻4:日本特開平10-226773號公報
然而,上述導電性微粒子,因為樹脂製的微粒子全面是用金屬塗布,而多量使用高價的金屬材料則有原材料成本高的問題。又,由於必需藉由電解電鍍法或交互吸附法等的特殊方法來製造,或是使用特殊的裝置而必要經過較多的步驟,故也有製造成本高的問題。
進一步,上述金屬塗布樹脂粒子由於全面是以用金屬塗布而著色,此外,由於要在樹脂硬化物賦予導電性,故在樹脂硬化物中必需多量調配導電性微粒子使相互接觸。因此,很困便宜地得到兼具透明性與導電性之硬化物。
此外,作為在樹脂硬化物中賦予導電性的方法,已知是有藉由重複:使用混合金屬奈米線與樹脂而得到之金屬奈米線混合樹脂,將此塗布成薄膜狀,之後,使硬化的步驟,以調配金屬奈米線之方法。然而,在此方法,係塗布金屬奈米線混合樹脂(溶液),必需重複進行數十次乃至數百次之硬化作業,而有步驟煩雜且生產性差的問題。又,為了確保導電性而必需使用多量的金屬奈米線,要便宜地得到有透明性之硬化物畢屬困難。
作為持續維持樹脂硬化物的透明性的賦予導電性之方法,可想而知有在樹脂硬化物的表面塗布導電性油墨的方法或形成金屬配線等的方法。藉由此方法時,雖可以確保持續樹脂硬化物的透明性且賦予導電性,但只可以賦予在樹脂硬化物表面的面方向之導電性,在該樹脂硬化物的厚方向不可能呈現導電性。
因此,本發明的第一目的是提供一種導電性微粒子(導電性纖維被覆粒子),係可以藉由簡便的方法製造,在硬化物中含有少量就可以賦予優異的導電性(尤其是,對厚度方向的導電性),可以形成透明性與導電性優良的硬化物之導電性微粒子。
本發明的第二目的是提供一種硬化性組成物,可以便宜地形成透明性與導電性(尤其是,對厚度方向的導電性)優良的硬化物。
本發明的第三目的是提供一種導電性微粒子(導電性纖維被覆粒子),係可以用簡便的方法製造,具有藉由加壓而追隨微細的三維形狀之柔軟性,藉由含有在硬化物中,不會損及硬化物的透明性而可以賦予導電性(尤其是,對厚度方向的導電性)的導電性微粒子(導電性纖維被覆粒子)。
本發明的第四目的是提供一種硬化性組成物,係可以便宜地形成透明性與導電性(尤其是,對厚度方向的導電性)優良,尤其是,即使有微細的凸凹形狀也有優良的導電性能之硬化物。
本發明的第五目的是提供一種薄膜狀的成形體,係可以藉由簡便的方法而製造,兼具透明性及導電性之兩對立性的薄膜狀成形體。
又,本說明書中「導電性能優良」是指:沒有導電性不良部分,全體上是有優良的導電性。
本發明人等為了解決上述課題經過精心再三檢討的結果,發現,下述事項。亦即,
1.藉由混合粒子狀物質與纖維狀的導電性物質,可以簡便且便宜地得到導電性纖維被覆粒子
2.上述導電性纖維被覆粒子,由於在硬化物中含有少量而可以賦予導電性,故在不損及硬化物之透明性下可以賦予優良的導電性(尤其是,在厚度方向的導電性)
3.有關由含有上述導電性纖維被覆粒子與硬化性化合物的硬化性組成物所形成的薄膜狀成形體,構成上述導電性纖維被覆粒子的粒子狀物質之平均粒徑,與上述成形體之厚度,能控制在特定範圍內時,可以在厚度方向呈現選擇性地顯示導電性之異向性導電性
4.上述導電性纖維被覆粒子中具有追隨三維形狀賦予之柔軟性時,將含有該導電性纖維被覆粒子的硬化性組成物形成有微細凸凹形狀時,前述該導電性纖維被覆粒子是追隨前述凸凹結構並進行擴及至細部的變形,故可以防止產生導電性變得不良之部分,可以得到導電性能優良的硬化物。
本發明是根據此等知識而完成者。
即,本發明是提供一種導電性纖維被覆粒子,含有粒子狀物質,與被覆該粒子狀物質之纖維狀的導電性物質。
又,提供前述導電性纖維被覆粒子,其中,纖維狀的導電性物質是導電性奈米線。
又,提供前述導電性纖維被覆粒子,其中,導電性奈米線是選自金屬奈米線、半導體奈米線、碳纖維、碳奈米管、及導電性高分子奈米線所成群組中至少一種。
又,提供前述導電性纖維被覆粒子,其中,金屬奈米線為銀奈米線。
又,提供前述導電性纖維被覆粒子,其中,導電性 高分子奈米線是選自聚乙炔、聚苯胺及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、以及聚噻吩及其衍生物所成群組中至少一種的聚合物時,藉由該聚合物的摻配物所構成的奈米線。
又,提供前述導電性纖維被覆粒子,其中,纖維狀的導電性物質之平均直徑是1至400nm,平均長度是1至100μm。
又,提供前述導電性纖維被覆粒子,其中,粒子狀物質是球狀或是棒狀的粒子狀物質。
又,提供前述導電性纖維被覆粒子,其中,粒子狀物質之平均粒徑是0.1至100μm。
又,提供前述導電性纖維被覆粒子,其中,粒子狀物質之10%壓縮強度是3kgf/mm2以下。
又,提供前述導電性纖維被覆粒子,其是在溶劑中,藉由混合粒子狀物質與纖維狀的導電性物質而得。
又,提供一種製造導電性纖維被覆粒子的方法,是含有粒子狀物質,與被覆該粒子狀物質的纖維狀導電性物質之導電性纖維被覆粒子的製造方法,其中含有,在溶劑中,混合前述粒子狀物質與前述纖維狀的導電性物質之步驟。
又,提供一種硬化性組成物,含有前述的導電性纖維被覆粒子,與硬化性化合物。
再者,提供前述的硬化性組成物,進一步含有前述導電性纖維被覆粒子以外之導電性物質。
又,提供前述硬化性組成物,其中,前述導電性纖維被覆粒子以外之導電性物質,是纖維狀的導電性物質。
又,提供前述硬化性組成物,其是藉由活性能量線 照射及/或加熱硬化而形成硬化物。
又,提供前述硬化性組成物,其中,導電性纖維被覆粒子,是由有硬化性化合物的硬化溫度以下之融點的熱可塑性樹脂所成之含有粒子狀物質的導電性纖維被覆粒子,藉由加熱並硬化而形成硬化物。
又,提供前述硬化性組成物,其中,導電性纖維被覆粒子的含量,相對於硬化性化合物100重量份,是0.01至30重量份。
又,提供前述硬化性組成物,其中,導電性纖維被覆粒子以外之導電性物質的含量,相對於導電性纖維被覆粒子100重量份,是0至10重量份。
又,提供前述硬化性組成物,其中,粒子狀物質的含量,相對於硬化性化合物100重量份,是0.09至6重量份。
又,提供前述硬化性組成物,其中,纖維狀的導電性物質的含量,相對於硬化性化合物100重量份,是0.01至1重量份。
又,提供前述硬化性組成物,其中,粒子狀物質與硬化性化合物的折射率差是在硬化性化合物的折射率之10%以下。
又,提供一種硬化性組成物的製造方法,是前述硬化性組成物的製造方法,含有混合導電性纖維被覆粒子與硬化性化合物的步驟。
又,提供前述硬化性組成物的製造方法,是混合經過下述步驟而得到之導電性纖維被覆粒子與硬化性化合物。
步驟A:在溶劑中,藉由混合粒子狀物質與纖維狀的導電性物質而得到導電性纖維被覆粒子分散液的步驟。
步驟B:由經過步驟A而得到之導電性纖維被覆粒子分散液,藉由除去溶劑而得到導電性纖維被覆粒子的步驟。
又,提供一種含有前述硬化性組成物的導電性接著劑。
又,提供一種含有前述硬化性組成物的導電性密封劑。
又,提供一種藉由硬化前述硬化性組成物而得到之硬化物。
又,提供前述硬化物,其中,在可視光波長區域中全光線穿透率[以厚度0.1mm換算]是80%以上。
又,提供一種薄膜狀的成形體,係藉由前述之硬化物而形成。
又,提供前述的薄膜狀成形體,其中,:在硬化性組成物中所含有之構成導電性纖維被覆粒子的粒子狀物質之平均粒徑D[μm],與成形體的厚度T[μm],為滿足下述式(1)的關係。
(0.865L+1)D-0.3D≦T≦(0.865L+1)D+0.3D (1)
[式(1)中,L表示是0以上的整數]
又,提供前述的薄膜狀之成形體,其厚度方向的電阻值是0.1Ω至100kΩ,面方向的電阻值是1MΩ以上。
又,提供一種含有前述成形體之透明異向導電薄膜。
又,提供一種導電性結構體,在至少一方之面上有凸凹的導電性基板(1)之有凸凹面與另外的導電性基板(2)之一方 的面是隔著前述之硬化物而接著所成之導電性結構體。
又,提供一種電子裝置,是使用選自前述之導電性接著劑、前述之導電性密封劑、及前述之薄膜狀成形體所成群組中至少一種而形成者。
本發明之導電性纖維被覆粒子因為有上述結構,即使少量添加也可以賦予硬化物優良的導電性(尤其是,對厚方向之導電性)。為此,可以藉由含在透明之硬化物中,持續維持其之透明性,並賦予優良的導電性(尤其是,對厚方向之導電性)。又,本發明的導電性纖維被覆粒子,能不使用特殊之裝置,藉由簡易的步驟而製造,此外,因為沒有必要多量使用作為原材料之高價導電性材料(有導電性的材料),故可以削減原材料的成本而可以簾價地提供。含有本發明的導電性纖維被覆粒子,因為兼具上述效果,故藉由硬化含有本發明的導電性纖維被覆粒子之硬化性組成物,可以製造併具透明性與導電性(尤其是,對厚方向之導電性)之硬化物。
因此,本發明的導電性纖維被覆粒子之中,特別是具有柔軟性的導電性纖維被覆粒子,在成形含此等之硬化性組成物的有微細凸凹形狀之情形,導電性纖維被覆粒子是追隨前述凸凹結構並變形因為可以擴及至細部,故可以防止產生導電性變得不良的部分,可以得到導電性能優良的硬化物。因此,將在有微細凸凹的2個構材之間,含有前述柔軟性的導電性纖維被覆粒子之硬化性組成物加以配置且熱壓著時,可以將前述2個構材良好地連接電氣。
又,有關由含有本發明的導電性纖維被覆粒子之硬化性組成物所形成的薄膜狀成形體,藉由調整構成導電性纖維被覆粒子之粒子狀物質的平均粒徑D[μm],與成形體的厚度T[μm]在特定範圍內,在厚度方向顯示選擇性的導電性可能呈現異向性導電性,使用前述薄膜狀之成形體電氣連接2個構材時,在此等構材之間配置前述薄膜狀的成形體後,尤其是即使沒有設置加熱加壓之熱壓著步驟也可以電氣連接構材間,有提高使用該成形體的製品生產性之可能。
1‧‧‧基板
1-1‧‧‧導電性基板(1)
1-2‧‧‧導電性基板(2)
2‧‧‧粒子狀物質
3‧‧‧導電性纖維被覆粒子
4‧‧‧硬化物
5‧‧‧導電性良好
6‧‧‧導電性不良
第1圖係表示在實施例1得到的導電性纖維被覆粒子(本發明的導電性纖維被覆粒子)之一個例子的掃描型電子顯微鏡像(SEM像)圖。
第2圖係說明有關本發明的成形體中導電性纖維被覆粒子之平均粒徑(D)與堆積厚度(L)的關係概略圖(成形體的擴大斷面圖)。
第3圖係表示有柔軟性的含有導電性纖維被覆粒子之導電性結構體的一個例子之概略圖(a),與缺乏柔軟性的含有導電性纖維被覆粒子之導電性結構體的一個例子之概略圖(b)、(c)。
第4圖係表示在實施例得到的硬化物1之CCD觀察像的一個例子,(a)是穿透模式,(b)是反射模式下攝影的CCD觀察像。
第5圖係表示在實施例得到的硬化物2之CCD觀察像的一個例子,(a)是穿透模式,(b)是反射模式下攝影的CCD觀察像。
第6圖係表示在實施例得到的硬化物6之CCD觀察像的一個例子(倍率:500)。
第7圖係表示在實施例得到的硬化物11之CCD觀察像的一個例子(倍率:500)。
第8圖係表示在實施例得到的硬化物6至9之體積電阻圖表。
[實施發明之最佳形態]
[導電性纖維被覆粒子]
本發明的導電性纖維被覆粒子,是含有粒子狀物質,與被覆該粒子狀物質之纖維狀導電性物質(在本說明書中有時稱為「導電性纖維」)的導電性纖維被覆粒子。又,本發明的導電性纖維被覆粒子中「被覆」是指導電性纖維將粒子狀物質表面的一部分或是全部覆蓋之狀態的意思。有關本發明的導電性纖維被覆粒子,導電性纖維只要是覆蓋粒子狀物質表面的至少一部即可,例如,也可以是存在著被覆蓋部分比沒有被覆蓋部分多。又,本發明的導電性纖維被覆粒子中,粒子狀物質與導電性纖維雖沒有必需接觸之必要,但通常,導電性纖維的一部分是與粒子狀物質的表面接觸。
第1圖,是本發明導電性纖維被覆粒子的掃描型電子顯微鏡像之一個例子。如第1圖所示,本發明的導電性纖維被覆粒子,是具有粒子狀物質(在第1圖中之真球狀的物質)之至少一部分被導電性纖維(在第1圖中之纖維狀的物質)覆蓋的結構。
(粒子狀物質)
構成本發明的導電性纖維狀被覆粒子的粒子狀物質,是粒子狀的結構體。
構成上述粒子狀物質的材料(素材)無特別限定,例 如,可以列舉:金屬、塑膠、橡膠、陶瓷、玻璃、二氧化矽等公知乃至慣用的材料。在本發明之中,也是以使用透明塑膠、玻璃、二氧化矽等透明材料為佳,尤其是以使用透明塑膠為佳。
上述之透明塑膠中是含有熱硬化性樹脂及熱可塑性樹脂等。作為前述熱硬化性樹脂者,例如,可以列舉:聚(甲基)丙烯酸酯樹脂;聚苯乙烯樹脂;聚碳酸酯樹脂;聚酯樹脂;聚胺酯樹脂;環氧樹脂;聚碸樹脂;非晶性聚烯烴樹脂;二乙烯苯、六甲苯、二乙烯醚、二乙烯碸、二烯丙基甲醇、二丙烯酸烯酯、寡聚合或聚二丙烯酸烷二醇酯、寡聚合或聚二甲基丙烯酸烷二醇酯、三丙烯酸烯酯、四丙烯酸烯酯、三甲基丙烯酸烯酯、四甲基丙烯酸烯酯、烯雙丙烯基醯胺、烯雙甲基丙烯基醯胺、兩末端烯丙基改質聚丁二烯寡聚合等之將多官能性單體單獨或是與其他單體聚合而得到的網眼狀聚合物;酚甲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、苯并胍胺甲醛樹脂、尿素甲醛樹脂等。作為前述熱可塑性樹脂者,例如,可以列舉:乙烯/乙酸乙烯酯共聚合物、乙烯/乙酸乙烯酯/不飽和羧酸共聚合物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚合物、乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚合物、乙烯/丙烯酸共聚合物、乙烯/甲基丙烯酸共聚合物、乙烯/馬來酸酐共聚合物、乙烯/胺基烷基甲基丙烯酸酯共聚合物、乙烯/乙烯基矽烷共聚合物、乙烯/縮水甘油基甲基丙烯酸酯共聚合物、乙烯/羥基乙基甲基丙烯酸酯共聚合物等。
上述粒子狀物質的形狀,並無特別的限制,可以例舉:球狀(真球狀、略真球狀、楕圓球狀等)、多面體狀、棒狀(圓柱狀、四方柱狀等)、平板狀、鱗片狀、不定形狀等。於本發明中,導電性纖維被覆粒子可以高生產性製造,與硬化性化合物容易均 勻地分散,從對硬化物全體容易賦予導電性之觀點而言,以球狀、棒狀為佳,尤其是以球狀(尤其是真球狀)為特佳。
上述粒子狀物質的平均寬高比(aspect ratio)無特別的限制,然是以未達20(例如,1以上,未達20)為佳,而以1至10為特佳。平均寬高比在上述範圍以上時,要藉由調配少量的導電性纖維被覆粒子,在硬化性化合物中呈現優良的導電性會有所困難。又,上述粒子狀物質的平均寬高比,例如,是使用電子顯微鏡(SEM、TEM)攝影充分的個數(例如100個以上,而以300個以上為佳;尤其是,100個、300個)的粒子狀物質中,計算此等粒子狀物質之寬高比,利用算術平均所求得。
又,上述粒子狀物質的構成是無特別的限制,可以單層結構,也可以多層(複數層)結構。又,上述粒子狀物質,可以是中實粒子、中空粒子、多孔粒子等的任何一種。
上述粒子狀物質的平均粒子徑無特別的限制,以0.1至100μm為佳,尤其是以1至50μm為佳,最佳是5至30μm。平均粒子徑在上述範圍以下時,藉由調配少量的導電性纖維被覆粒子,要呈現優良的導電性會有所困難。另一方面,平均粒子徑比上述範圍高時,得到之硬化物(含有導電性纖維被覆粒子)之透明性會有所下降。上述粒子狀物質是在各向異性形狀的情形中,長軸(最長之軸)方向的平均粒徑是以控制在上述範圍內佳。又,上述粒子狀物質的平均粒徑,藉由雷射繞射.散射法是中位數之徑(d50)。
上述粒子狀物質是以透明為佳,具體上,在上述粒子狀物質的可視光波長區域中全光線穿透率,是無特別的限制, 以70%以上為佳,以75%以上為特佳。全光線穿透率是比上述範圍低時,硬化物(含導電性纖維被覆粒子)的透明性會有下降。又,在上述粒子狀物質的可視光波長區域中全光線穿透率,在該粒子狀物質是塑膠粒子時,將粒子狀物質1g注入到模具中,於210℃、4MPa壓縮成形,得到厚度1mm的平板,該平板的可視光波長區域中全光線穿透率根據JIS K7361-1測定而可以求得。
將在至少一方之面有凸凹的導電性基板(1)的有凸凹之面與其他之導電性基板(2)的一方之面在接著用途中使用時,上述粒子狀物質是以有柔軟性為佳,10%壓縮強度例如是在3kgf/mm2以下,理想的是在2kgf/mm2以下,特佳的是在1kgf/mm2以下。10%壓縮強度是上述範圍的含有粒子狀物質的導電性纖維被覆粒子,是藉由加壓追隨微細的凸凹結構而可以變形。為此,將含有該導電性纖維被覆粒子之硬化性組成物在有微細凸凹結構形狀中硬化時,該粒子狀物質可以擴及至細部,可以防止產生導電性變得不良的部分。
上述粒子狀物質的折射率,是無特別限定,以1.4至2.7為佳,以1.5至1.8為特佳。又,上述粒子狀物質的折射率,是在該粒子狀物質為塑膠粒子時,將粒子狀物質1g注入到模具中,於210℃、4MPa壓縮成形,得到厚度1mm的平板,由得到之平板,切出長20mmx寬6mm的試驗片,使用單溴化萘作為中間液,將於三棱鏡與試驗片密著狀態下,使用多波長阿貝折射計(商品名「DR-M2」,Atago(股)公司製),藉由20℃、鈉D線測定折射率而可以求得。
又,上述粒子狀物質,與作為黏著劑樹脂使用的硬 化性化合物之折射率差為小時(例如,粒子狀物質與硬化性化合物的折射率差是在硬化性化合物之折射率的10%以下左右),從可以得到更優良透明性之硬化物的觀點而言為佳。
即,上述粒子狀物質與硬化性化合物之折射率差雖是滿足下述關係,但從可以得到更優良透明性之硬化物的觀點而言為佳。
|粒子狀物質的折射率-硬化性化合物的折射率|/硬化性化合物之折射率≦0.1
-0.1≦(粒子狀物質的折射率-硬化性化合物的折射率)/硬化性化合物的折射率≦0.1
上述粒子狀物質,可以用公知乃至慣用的的方法製造,此製造方法是無特別限制。例如,在金屬粒子時,可以藉由CVD法或噴霧熱分解法等之氣相法,或化學的還原反應之濕式法等可以製造。又,在塑膠粒子之情形,例如,將上述例示之樹脂(聚合物)結構單體,利用懸濁聚合法、乳化聚合法、種子聚合法、分散聚合法等的公知聚合法藉由聚合之方法等而可以製造。
本發明中也可以使用市售品。作為由熱硬化性樹脂所成之粒子狀物質者,例如可以使用,商品名「Techpolymer MBX系列」、「Techpolymer BMX系列」、「Techpolymer ABX系列」、「Techpolymer ARX系列」、「Techpolymer AFX系列」(以上為積水化成品工業(股)製)、商品名「Micropearl SP」、「Micropearl SI」(以上為積水化學工業(股)製);由熱可塑性樹脂所成之粒子狀物質者,例如可以使用,商品名「Soft Beads」(住友精化(股)製)、商品名「Duomaster」(積水化成品工業(股)製)等。
(纖維狀的導電性物質(導電性纖維))
構成本發明的導電性纖維被覆粒子之導電性纖維,係有導電性纖維的結構體(線狀結構體)。上述導電性纖維的形狀只要是纖維狀(fiber狀)即可,並無特別限定,其平均寛高比,是以10以上(例如是20至5000)為佳,尤其是以50至3000為佳,以100至1000為最佳。平均寛高比是在上述範圍以下時,則有難以藉由調配少量的導電性纖維被覆粒子呈現優良導電性的情形。上述導電性纖維的平均寛高比,是以與粒子狀物質的平均寛高比同樣的順序求得。又,在上述導電性纖維中,於「纖維狀」的概念中,也包含「線狀」、「棒狀」等的各種線狀結構體之形狀。又,本說明書中,平均粗細度是在1000nm以下之纖維有時稱為「奈米線」。
上述導電性纖維的平均粗細度(平均直徑),並無特別限定,是以1至400nm為佳,以10至200nm為特佳,以50至100nm為最佳。平均粗細度是比上述範圍低時,導電性纖維相互間容易凝集,導電性纖維被覆粒子的製造有變困難之情形。另一方面,平均粗細度是比上述範圍高時,被覆粒子狀物質會變成困難,有效率地得到導電性纖維被覆粒子會變成有困難時。上述導電性纖維的平均粗細度,是使用電子顯微鏡像(SEM、TEM),對充分個數(例如100個以上,而以300個以上為佳;尤其是100個、300個)的導電性纖維攝影之電子顯微鏡像,計測此等導電性纖維的粗細度(直徑),利用算術平均來求得。
上述導電性纖維的平均長度,並無特別限定,然是以1至100μm為佳,以5至80μm為特佳,以10至50μm為最佳。平均長度比上述範圍低時,會變得難以被覆粒子狀物質,有不能有效率地得到導電性纖維被覆粒子的情形。另一方面,平均 長度是比上述範圍高時,導電性纖維附著至吸附在複數的粒子中,會引起導電性纖維被覆粒子之凝集(分散性惡化)。上述導電性纖維的平均長度,是使用電子顯微鏡像(SEM、TEM),對充分個數(例如100個以上,而以300個以上為佳;尤其是100個、300個)的導電性纖維攝影之電子顯微鏡像,計算此等導電性纖維的長度,利用算術平均來求得。又,導電性纖維的長度,雖是計測全部在伸長成直線狀的狀態,但實質上由於以彎曲者為多,故是使用畫像解析裝置由電子顯微鏡像算出導電性纖維的投影徑及投影面積,假定為圓柱體由下述式所算出者。
長度=投影面積/投影徑
構成上述導電性纖維的材料(素材),只要是有導電性的素材即可,例如,可以列舉:金屬、半導體、碳材料、導電性高分子等。
作為上述金屬者,例如,可以列舉:金、銀、銅、鐵、鎳、鈷、錫、及此等之合金等的公知乃至慣用的金屬等。在本發明中,其中,是以導電性優良的銀為佳。
作為上述半導體者,例如,可以列舉:硫化鎘、硒化鎘等之公知乃至慣用的半導體。
作為上述碳材料者,例如,可以列舉:碳纖維、碳奈米管等之公知乃至慣用的碳材料。
作為上述導電性高分子者,例如,可以列舉:聚乙炔、聚並苯(poylacene)、聚對苯、聚對苯乙烯、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、及此等之衍生物(例如,在共通之聚合物骨幹中有烷基、羥基、羧基、乙烯二氧基等之取代基者;具體上是,聚乙烯二氧 噻吩等)等。在本發明中,其中是以聚乙炔、聚苯胺及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物為佳、又,上述導電性高分子中,也可以含有公知乃至慣用的摻配物(例如,鹵素、鹵化物、路易斯酸等之供體(acceptor);鹼金屬、鹼土族金屬等之施體(donor)等)。
作為本發明的導電性纖維者,是以導電性奈米線為佳,尤其是,選自金屬奈米線、半導體奈米線、碳纖維、碳奈米管、及導電性高分子奈米線所成群組中至少一種之導電性奈米線為佳,尤其是以導電性優良的銀奈米線為最佳。
上述導電性纖維,可以藉由公知乃至慣用的製造方法來製造。例如,上述金屬奈米線,是可以藉由液相法或氣相法等來製造。更具體的,銀奈米線,例如,可以藉由在Mater.Chem.Phys.2009,114,333-338、Adv.Mater.2002,14,p833至837、或Chem.Mater.2002,14,p4736至4745、日本特表2009-505358號公報中記載的方法來製造。又,金屬奈米線,例如,可以藉由在日本特開2006-233252號公報中記載的方法來製造。又,銅奈米線,例如,可以藉由在特開2002-266007號公報中記載的方法來製造。又,鈷奈米線,例如,可以藉由特開2004-149871號公報記載的方法來製造。進一步,半導體奈米線,例如,可以藉由特開2010-208925號公報中記載的方法來製造。上述碳纖維,例如,可以藉由特開平06-081223號公報中記載的方法來製造。上述碳奈米管,例如,可以藉由特開平06-157016號公報中記載的方法來製造。上述導電性高分子奈米線,例如,可以藉由特開2006-241334號公報、特開2010-76044號公報中記載的方法來製造。作為上述 導電性纖維者,也可以使用市售品。
[導電性纖維被覆粒子的製造方法]
本發明的導電性纖維被覆粒子,可以是藉由在溶劑中混合上述粒子狀物質與導電性纖維而製造。作為本發明的導電性纖維被覆粒子之製造方法,具體上,可以列舉下述之(1)至(4)的方法。
(1)在溶劑中將分散的上述粒子狀物質之分散液(稱為「粒子分散液」),與在溶劑中將分散的上述導電性纖維之分散液(稱為「纖維分散液」)加以混合,因應需要除去溶劑,而得到本發明的導電性纖維被覆粒子(或是該導電性纖維被覆粒子的分散液)。
(2)在上述粒子分散液中調配上述導電性纖維,混合後,因應需要除去溶劑,而得到本發明的導電性纖維被覆粒子(或是該導電性纖維被覆粒子的分散液)。
(3)在上述粒子分散液中調配上述柆子狀物質,混合後,因應需要除去溶劑,而得到本發明的導電性纖維被覆粒子(或是該導電性纖維被覆粒子的分散液)。
(4)在溶劑中,調配上述粒子狀物質及上述導電性纖維,混合後,因應需要除去溶劑,而得到本發明的導電性纖維被覆粒子(或是該導電性纖維被覆粒子的分散液)。
於本發明中,從得到均質的導電性纖維被覆粒子之觀點而言,是以上述(1)的方法為佳。
在製造本發明的導電性纖維被覆粒子之際,作為使用之溶劑者,例如,可以列舉:水;甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇等的醇;丙酮、甲乙酮(MEK)、甲基異丁酮(MIBK)等之酮;苯、甲苯、二甲苯、乙基苯等之芳香族烴;二乙醚、二甲氧基乙 烷、四氫呋喃、二烷等之醚、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、乙酸丁酯等之酯;N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺等之醯胺;乙腈、丙腈、苯甲腈等之腈等。此等可以單獨使用一種,或是可以組合2種以上(即,作為混合溶劑)而使用。在本發明中是以醇、酮為佳。
又,後述之硬化性化合物只要是液狀者(例如,環氧化合物),也可以將其當作上述溶劑使用。藉由將液狀硬化性化合物當作溶劑使用,就不用經過除去溶劑的步驟,而可以得到含有硬化性化合物與本發明的導電性纖維被覆粒子之硬化性組成物。
上述溶劑的黏度,並無特別限定,從可以有效地製造導電性纖維被覆粒子之觀點而言,在25℃中黏度是以在10cP以下(例如,0.1至10cP)為佳,以0.5至5cP為特佳。又,溶劑在25℃的黏度,例如,可以使用E型黏度計(商品名「VISCONIC」,Tokimec(股)製)測定(滾筒:1° 34’xR24,回轉:0.5rpm,測定溫度:25℃)。
上述溶劑在1氣壓中的沸點,從可以有效地製造導電性纖維被覆粒子之觀點而言,是200℃以下為佳,特佳是150℃以下,最佳是120℃以下。
在溶劑中混合粒子狀物質與導電性纖維之際的上述粒子狀物質之含量,相對於溶劑100重量份,例如是0.1至50重量份,理想的是1至30重量份。藉由控制粒子狀物質之含量在上述範圍,可以更有效地生成導電性纖維被覆粒子。
在溶劑中混合粒子狀物質與導電性纖維之際的上述導電性纖維之含量,相對於溶劑100重量份,例如是0.1至50重 量份,理想的是1至30重量份。藉由控制導電性纖維之含量在上述範圍,可以更有效地生成導電性纖維被覆粒子。
在溶劑中混合粒子狀物質與導電性纖維之際的上述粒子狀物質與上述導電性纖維的比率,係粒子狀物質的表面積與導電性纖維之投影面積的比[表面積/投影面積],例如是100/1至100/100左右,理想的是成為100/10至100/50之比率。藉由控制上述比在上述範圍中,可以更有效地生成導電性纖維被覆粒子。又,上述粒子狀物質的表面積是藉由BET法(根據JIS Z8830)求取在比表面積乘上粒子狀物質的質量(使用量)。又,上述導電性纖維之投影面積是如上述般,使用電子顯微鏡(SEM、TEM)攝影充分個數(例如100個以上,而以300個以上為佳;尤其是100個、300個)的導電性纖維之電子顯微鏡像,使用畫像解析裝置由電子顯微鏡像算出導電性纖維的投影面積,藉由算術平均來求得。
混合粒子狀物質與導電性纖維之後,經由除去溶劑,可以得到成為固體之本發明的導電性纖維被覆粒子。溶劑之除去並無特別限定,例如,可以藉由加熱、減壓餾除等之公知乃至慣用的方法來實施。又,溶劑並不是一定要除去,例如,也可以直接使用當作本發明之導電性纖維被覆粒子的分散液。
本發明的導電性纖維被覆粒子,如上述般,可以藉由將原料(粒子狀物質及導電性纖維)在溶劑中混合而製造,因為不用複雜的步驟,對製造成本面有利。如此,在溶劑中藉由所謂的混合之簡便方法而可以製造者,係被推測作為原材料使用的纖維狀導電性物質(尤其,平均寬高比是在10以上的導電性纖維)之表面能量大,由於藉由降低表面能量用以安定化是為優先對粒子 表面附著至吸附者。
尤其,作為粒子狀物質與導電性纖維的組合者,是藉由使用平均粒徑A[μm]的粒子狀物質,與平均長度A[μm]以上(理想的是Ax1.5[μm]以上,特佳是Ax2.0[μm]以上,最佳是Ax3.0[μm]以上)的導電性纖維,而可以有效地製造本發明的導電性纖維被覆粒子。尤其,在真球狀或是略真球狀的粒子狀物質時,是以使用平均周長B[μm]的粒子狀物質與平均長度(Bx2/3)[μm]以上(理想的是B[μm]以上)的導電性纖維為佳。又,上述粒子狀物質的平均周長,係使用電子顯微鏡(SEM、TEM)攝影充分個數(例如100個以上,而以300個以上為佳;尤其是100個、300個等)的粒子狀物質之電子顯微鏡像,由計測此等之粒子狀物質的周長,藉由算術平均來求得。
構成本發明的導電性纖維被覆粒子的粒子狀物質與導電性纖維的比率(粒子狀物質的表面積與導電性纖維之投影面積的比[表面積/投影面積])例如是100/1至100/100左右(尤其是成為100/10至100/50)之比率,則可以確保硬化物的透明性,從可以有效地賦予導電性之觀點而言為佳。又,上述粒子狀物質的表面積與導電性纖維的投影面積,是分別以上述之方法求得。
本發明的導電性纖維被覆粒子是以透明者為佳。具體而言,本發明的導電性纖維被覆粒子在可視光波長區域中全光線穿透率,雖無特別限定,但是以70%以上為佳,尤其是以在75%以上為特佳。全光線穿透率比上述範圍低時,硬化物(含導電性纖維被覆粒子)之透明性會有下降的情形。又,導電性纖維被覆粒子之可視光波長區域中全光線穿透率,在該導電性纖維被覆粒子粒 子狀物質為塑膠粒子時,係將導電性纖維1g注入到模具中,於210℃、4MPa下壓縮成形,得到厚度1mm的平板,該平板的可視光波長區域中全光線穿透率根據JIS K7361-1基準測定而可以求得。
本發明的導電性纖維被覆粒子因為有上述結構,可以在硬化物中添加少量而賦予導電性(尤其是對厚度方向的導電性),可以形成透明性及導電性優的硬化物。
於是,本發明的導電性纖維被覆粒子有柔軟性時(例如,10%壓縮強度為3kgf/mm2以下時),將含該導電性纖維被覆粒子之硬化物組成物形成有微細凸凹形狀之際,導電性纖維被覆粒子追隨前述凸凹結構而變形擴及至細部,可以防止產生導電性變得不良的部分,可以形成導電性能優良的硬化物。
又,本發明的導電性纖維被覆粒子是由含有熱可塑性樹脂所成的粒子狀物質,並且,該熱可塑性樹脂的融點為比硬化性化合物之硬化溫度(藉由加熱而硬化之際的溫度)低時,含有該導電性纖維被覆粒子的硬化性組成物在加熱硬化之際,由於在前述導電性纖維被覆粒子中由所含有的熱可塑性樹脂所成之粒子狀物質會融解,不會變為成為光散射原因的界面(硬化性組成物與導電性纖維被覆粒子的界面),可以形成極有優良的透明性之硬化物。再者,由前述熱可塑性樹脂所成的粒子狀物質藉由融解而降低內部應力,故也可以防止得到之硬化物中發生變形或裂痕。
[硬化性組成物]
本發明的硬化性組成物,是含有導電性纖維被覆粒子與硬化性化合物。又,在硬化性組成物中本發明的導電性纖維被覆粒子, 可以單獨使用1種,或組合2種以上而使用。
作為上述硬化性化合物者,例如,可以列舉:作成熱可塑性樹脂或硬化性樹脂的原料化合物。此等可以單獨使用1種,或是組合2種以上來使用。又,作為前述熱可塑性樹脂者,例如,可以列舉:聚烯烴(例如,聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯等)、乙烯系聚合物(例如,丙烯酸樹脂、聚苯乙烯等)、聚醯胺(例如,尼龍6、尼龍66、尼龍11、尼龍12、尼龍610、尼龍612、尼龍61、尼龍6T、尼龍9T等)、聚酯(例如,聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯等)、聚氯化乙烯、聚氯化偏乙烯、聚碳酸酯、聚縮醛、聚苯醚、聚苯硫醚、聚醚碸、聚醚醚酮等。作為前述硬化性樹脂者,例如,可以列舉:環氧樹脂、氧雜環丁烷樹脂、不飽和聚酯、乙烯酯樹酯、丙烯酸樹酯(例如,隣苯二甲酸二烯丙酯樹酯等)、酚樹脂、聚醯亞胺樹脂、氰胺酯樹脂、馬來醯亞胺樹脂、尿樹脂、三聚氰胺樹脂、矽氧樹脂等。
作為上述硬化性化合物者,其中,從得到容易成形,機械物性或透明性優之硬化物之觀點而言,以成為硬化性樹脂的原料之化合物(即,藉由活性能量線照射及/或加熱硬化形成硬化物的化合物,例如,熱陽離子硬化性化合物、活性能量線陽離子硬化性化合物、熱自由基硬化性化合物、活性能量線自由基硬化性化合物等)為佳,尤其以環氧化合物為佳。
在前述環氧化合物中,例如,含有:芳香族縮水甘油基醚系環氧化合物;脂肪族縮水甘油基醚系環氧化合物;縮水甘油基酯系環氧化合物;縮水甘油基胺系環氧化合物;脂環式環氧化合物等之公知乃至慣用的環氧化合物。
作為上述芳香族縮水甘油基醚系環氧化合物者,例如,可以列舉:雙酚A型環氧化合物、雙酚F型環氧化合物、雙酚型環氧化合物、酚清漆酚醛型環氧化合物、甲酚清漆酚醛型環氧化合物、雙酚A的甲酚清漆酚醛型環氧化合物、萘型環氧化合物、參酚甲烷型環氧化合物等。
作為上述脂肪族縮水甘油基醚系環氧化合物者,例如,可以列舉:聚乙二醇、聚丙二醇、甘油、四亞甲基二醇等之脂肪族多元醇的單或聚縮水甘油基醚等。
作為上述脂環式環氧化合物[分子內(一分子中)至少有脂環(脂肪族環)結構與環氧基的化合物)者,例如,可以列舉:(i)以有構成脂環之隣接2個碳原子與氧原子所構成之環氧基(脂環環氧基)的化合物、(ii)在脂環中環氧基是以直接單鍵鍵結之化合物、(iii)氫化縮水甘油基醚系環氧化合物等。
作為以上述的構成脂環之隣接2個碳原子與氧原子所構成之環氧基(脂環環氧基)者,是以環己烯氧化物(構成環己烷環之以2個碳原子與氧原子所構成的環氧基)為佳。即,(i)作為有脂環環氧基的化合物者,是以分子內有1以上的環己烯氧化基之化合物為佳,尤其,以下述式(1)所示化合物為佳。
上述式(1)中,x表示1價的有機基。作為上述1價的有機基者,例如,烴基(1價的烴基)、烷氧基(例如,C1-6烷氧基)、烯氧基(例如,C2-6烯氧基)、芳氧基(例如,C6-14芳氧基)、芳烷氧 基(例如,C7-18芳烷氧基)、醯氧基(例如,C1-12醯氧基)、烷硫基(例如,C1-6烷硫基)、烯硫基(例如,C2-6烯硫基)、芳硫基(例如,C6-14芳硫基)、芳烷硫基(例如,C7-18芳烷硫基)、羧氧基、烷氧基羰基(例如,C1-6烷氧基-羰基)、芳氧基羰基(例如,C6-14芳氧基-羰基)、芳烷基氧羰基(例如,C7-184芳烷氧基-羰基)、縮水甘油基、環氧基、氰基、異氰酸酯基、胺基甲醯基、異硫氰酸酯基、及此等之基與後述之連結基(有1以上的原子之2價基)為結合之基等。
作為上述烴基者,例如,脂肪族烴基、脂環式烴基、芳香族烴基、及將此等結合2個以上之基等。
作為上述脂肪族烴基者,例如,可以列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、己基、辛基、異辛基、癸基、十二烷基等之C1-20基;乙烯基、烯丙基、甲基丙烯基、1-丙烯基、異丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、5-己烯基等之C2-20烯基;乙炔基、丙炔基等之C2-20炔基。
作為上述脂環式烴基者,例如,可以列舉:環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環癸基等之C3-12的環烷基;環己烯基等之C3-12環烯基;聯環戊基、聯環戊烯基等之C4-15的交聯環式烴基等。
作為上述芳香族烴基者,例如,可以列舉:苯基、萘基等之C6-14的芳香基(尤其是C6-10的芳香基)等。
又,作為上述脂肪族烴基與脂環式烴基為結合之基者,例如,可以列舉:環己基甲基等之C3-12的環烷基-C1-20的烷基;甲基環己基等之C1-20的烷基-C3-12的環烷基;作為脂肪族烴基與芳 香族烴基為結合之基者,例如,可以列舉:苄基、苯乙基等之C7-18芳烷基;肉桂基等之C6-10芳基-C2-6烯基;甲苯基等的C1-4烷基取代芳基;苯乙烯基等的C2-4烯基取代芳基等。
上述烴基也可以有取代基。作為該取代基,例如,可以列舉:氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等的鹵原子;羥基;甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、異丁氧基等之C1-6烷氧基;丙烯氧基等之C2-6烯氧基;也可以在芳香環上有選自C1-4烷基、C2-4烯基、鹵原子、及C1-4烷氧基所成群組的可具有取代基之C6-14芳氧基(例如,苯氧基、甲苯氧基、萘氧基等);苄氧基、苯乙氧基等之C7-18芳烷氧基;乙醯氧基、丙醯氧基、(甲基)丙烯醯氧基、苯甲醯氧基等之C1-12醯氧基;巰基;甲基硫基、乙基硫基等之C1-6烷硫基;丙烯硫基等之C2-6烯硫基;也可以在芳香環上有選自C1-4烷基、C2-4烯基、鹵原子、及C1-4烷氧基之可具有取代基的C6-14芳硫基(例如,苯硫基、甲苯硫基、萘硫基等);苄基硫基、苯乙基硫基等之C7-18芳烷硫基;羧基;甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基、丁氧基羰基等之C1-6烷氧基羰基;苯氧基羰基、甲苯氧基羰基、萘氧基羰基等之C6-14芳氧基羰基;苄氧基羰基等之C7-18芳烷氧基羰基;胺基;甲基胺基、乙基胺基、二甲基胺基、二乙基胺基等之單或二-C1-6烷基胺基;乙醯基胺基、丙醯基胺基、苯甲醯基胺基等之C1-11醯基胺基;環氧基、縮水甘油基、縮水甘油氧基,環己烯氧基等之含有環氧基之基;乙基氧雜環丁氧基等之含有氧雜環丁烷基;乙醯基、丙醯基、苯甲醯基等之醯基;代氧基;及此等2個以上為隔著C1-6伸烷基、或是沒有間隔而結合之基等。
上述式(1)所示化合物中,其中從得到耐熱性、耐光性優良之硬化物觀點而言,以下述式(2)所示化合物為佳。
上述式(2)中,Y是表示單鍵或連結基(有1個以上的原子之2價基)。作為前述連結基者,例如,可以列舉:2價的烴基、羰基、醚結合、酯結合、碳酸酯基、醯胺基、及此等為複數個連結之基等。
式(2)中Y為單鍵之脂環式環氧化合物者,例如,可以列舉:(3,4,3’,4’-二環氧基)聯環己烷等。
作為上述2價的烴基者,可以列舉:碳數為1至18的直鏈狀或分枝鏈狀的烯基、2價的脂環式烴基等。作為碳數為1至18的直鏈或分枝鏈狀的烯基者,例如,可以列舉:亞甲基、甲基亞甲基、二甲基亞甲基、乙烯基、丙烯基、三亞甲基等。作為2價的脂環式烴基者,可以列舉:1,2-環戊烯基、1,3-環戊烯基、環亞戊基、1,2-環己烯基、1,3-環己烯基、1,4-環己烯基、環亞己基等之2價環烯基、2價之環亞烷基等。
作為上述連結基Y者,特別是以含有氧原子之連結基為佳,具體上,是以-CO-(羰基)、-O-CO-O-(碳酸酯基)、-COO-(酯鍵結)、-O-(醚鍵結)、-CONH-(醯胺鍵結);連結複數個此等基之基;此等之基的1或是2以上與2價的烴基之1或是2以上為連結之基等為佳。作為2價的烴基者,可以列舉上述例示者等。
作為上述式(2)所示脂環式環氧化合物的代表例者, 可以列舉下述式(2-1)至(2-10)所示化合物等。又,下述式(2-5)、(2-7)中之l、m是分別表示1至30的整數。下述式(2-5)中的R是碳數1至8的烯基,可以列舉:亞甲基、乙烯基、丙烯基、異丙烯基、丁烯基、異丁烯基、s-丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基等之直鏈或是分枝鏈狀之烯基等。此等之中,是以亞甲基、乙烯基、丙烯基、異丙烯基等之碳數1至3的直鏈或是分枝鏈狀之烯基等為佳。下述式(2-9)、(2-10)中之n1至n6,是分別表示1至30的整數。
(i)作為有脂環環氧基化合物者,例如,可以使用商品名「Celloxide 2021P」、「Celloxide 2081」(以上,DAICEL(股)公司製)等之市售品。
(ii)作為在脂環中環氧基為以直接單鍵而結合的脂環式環氧基化合物者,例如,可以列舉:下述式(3)所示化合物等。
式(3)中,R’是由p價醇除去p個-OH的基(殘基),p、n分別表示自然數。作為p價的醇[R'-(OH)p]者,可以列舉2'2-雙(羥甲基)-1-丁醇等之多元醇(理想的是,碳數1至15的多元醇)等。p是以1至6為佳,n是1至30為佳。p為2以上時,分別的()內(括弧內)之基中,n也可以是相同,也可以相異。作為上述化 合物者,具體上,可以列舉:2,2-雙(羥甲基)-1-丁醇的1,2-環氧基-4-(2-環氧乙烷基)環己烷加成物等。
(iii)作為氫化縮水甘油基醚系環氧化合物者,例如,可以列舉:將2,2-雙[4-(2,3-環氧丙氧基)環己基]丙烷、2,2-雙[3,5-二甲基-4-(2,3-環氧丙氧基)環己基]丙烷等之將雙酚A型環氧化合物經氫化之化合物(氫化雙酚A型環氧化合物);雙[o,o-(2,3-環氧丙氧基)環己基]甲烷、雙[o,p-(2,3-環氧丙氧基)環己基]甲烷、雙[p,p-(2,3-環氧丙氧基)環己基]甲烷、雙[3,5-二甲基-4-(2,3-環氧丙氧基)環己基]甲烷等之將雙酚F型環氧化合物經氫化之化合物(氫化雙酚F型環氧化合物);加氫雙酚型環氧化合物;加氫酚清漆酚醛型環氧化合物;加氫甲酚清漆酚醛型環氧化合物;雙酚A的加氫甲酚清漆酚醛型環氧化合物;加氫萘型環氧化合物;三酚甲烷型環氧化合物的加氫物等。
作為本發明的硬化性化合物者,其中,是以3,4-環氧基環己基甲基(3,4-環氧基)環己烷羧酸酯、(3,4,3',4'-環氧基)聯環己烷為佳。
硬化性組成物中,導電性纖維被覆粒子之含量(調配量),相對於硬化性化合物100重量份,例如是0.01至30重量份左右,理想的是0.1至20重量份,較佳的是0.3至15重量份,特佳的是0.5至5重量份。導電性纖維被覆粒子的含量是比上述範圍低時,隨著用途,得到之硬化物的導電性有變得不充分之情形。另一方面,導電性纖維被覆粒子之含量是比上述範圍高時,隨著用途,得到之硬化物的透明性有變得不充分之情形。
硬化性組成物中,上述導電性纖維被覆粒子之含量, 相對於硬化性組成物的全量(100體積%),理想的是以0.1至60體積%,較佳的是0.2至60體積%,特佳的是0.3至50體積%,最佳的是0.3至40體積%。
尤其,呈現異向導電性(在特定方向有導電性但在此之外的方向為絕緣性,電氣的異方性)時,在硬化性組成物中上述導電性纖維被覆粒子的含量,相對於硬化性組成物之全量(100體積%),理想的是以30體積%以下(例如,0.1體積%至10體積%),特佳的是0.3至5體積%。導電性纖維被覆粒子的含量藉由調整在上述範圍,可以呈現優良的導電性。另一方面,導電性纖維被覆粒子之含量是比上述範圍高時時,會變得難以呈現異向導電性。又,導電性纖維被覆粒子之含量,例如,可以將導電性纖維被覆粒子的總重量除以粒子(導電性纖維被覆粒子)之密度而大概算出。
硬化性組成物中全光線穿透率在90%以上(以厚度0.1mm換算)的導電性纖維被覆粒子之含量(調配量),相對於硬化性組成物之100重量份,例如是0.01至7重量份左右,理想的是0.1至5重量份,較佳的是0.2至3.7重量份,更佳的是0.3至3.7重量份,特佳的是0.3至3.0重量份,最佳的是0.5至2.0重量份。光線穿透率在90%以上(以厚度0.1mm換算)的導電性纖維被覆粒子之含量是比上述範圍低時,依用途,得到之硬化物的導電性有變得不充分之情形。另一方面,光線穿透率90%以上(以厚度0.1mm換算)的導電性纖維被覆粒子之含量是比上述範圍高時,隨著用途,得到之硬化物的透明性有變得不充分的情形。
硬化性組成物中全光線穿透率在90%以上(以厚度 0.1mm換算)的導電性纖維被覆粒子之含量,相對於硬化性組成物的全量(100體積%),例如是0.02至8.0體積%左右,理想的是0.1至6.0體積%,特佳的是0.4至3.5體積%,最佳的是0.6至2.5體積%。
硬化性組成物中粒子狀物質(導電性纖維被覆粒子中含有的粒子狀物質)之含量(調配量),相對於硬化性化合物100重量份,例如是0.09至6.0重量份左右,理想的是0.1至4.0重量份左右,較佳的是0.3至3.5重量份左右,更佳的是0.3至3.0重量份,特佳的是0.3至2.5重量份,最佳的是0.5至2.0重量份。前述粒子狀物質之含量是比上述範圍低時,隨著用途,得到之硬化物的導電性有變得不充分之情形。另一方面,前述粒子狀物質之含量是比上述範圍高時,隨著用途,得到之硬化物的透明性有變得不充分之情形。
硬化性組成物中前述粒子狀物質之含量,相對於硬化性組成物的全量(100體積%),例如是0.02至7體積%左右,理想的是0.1至5體積%,特佳的是0.3至3體積%,最佳的是0.4至2體積%。
硬化性組成物中,導電性纖維的含量(調配量),相對於硬化性化合物100重量份,例如是0.01至1.0重量份左右,理想的是0.02至0.8重量份左右,較佳的是0.03至0.6重量份,更佳的是0.03至0.4重量份,特佳的是0.03至0.2重量份。前述導電性纖維的含量是比上述範圍下降時,依用途,得到之硬化物的導電性有變成不充分之情形。另一方面,前述導電性纖維之含量比上述範圍提高時,依用途,得到之硬化物的透明性有變成不充 分之情形。
硬化性組成物中前述導電性纖維的含量,相對於硬化性組成物的全量(100體積%),例如是以0.01至1.1體積%為理想,較佳的是0.02至0.9體積%,特佳的是0.03至0.7體積%,最佳的是0.03至0.4體積%。
又,在上述硬化性組成物全體(100重量%)中,硬化性化合物(尤其是,環氧化合物)的含量(調配量),例如是1至99重量%左右,理想的是10至99重量%,特佳的是15至99重量%。硬化性化合物的含量是比上述範圍低時,隨著用途,得到之硬化物的機械強度等有變得不充分之情形。另一方面,硬化性化合物的含量是比上述範圍高時,隨著用途,得到之硬化物的導電性有變得不充分之情形。
本發明的硬化性組成物,進一步,也可以含有與硬化性化合物反應而硬化的化合物(硬化劑)。作為上述硬化劑者,例如,可以列舉:甲基四氫苯二甲酸酐、甲基六氫苯二甲酸酐、十二碳烯琥珀酸酐、甲基內亞甲基四氫苯二甲酸酐等之在25℃是液狀的酸酐等。此等可以單獨使用1種,或組合2種以上而使用。又,例如,苯二甲酸酐、四氫苯二甲酸酐、六氫苯二甲酸酐、甲基環己烯二羧酸酐等之在常溫(約25℃)為固體狀的酸酐,係常溫(約25℃)下溶解在液狀的酸酐中作成液狀的混合物,可以作為本發明的硬化劑使用。在本發明中,從可以得到耐熱性、耐光性、及耐破裂性優良的硬化物之觀點而言,以飽和單環烴二羧酸的無水物(也包含在環中烷基等之取代基為結合者)為佳。
作為上述硬化劑者,例如,可以使用:商品名「Rikacid MH-700」、「Rikacid MH-700F」(以上,新日本理化(股)製)、商品名「HN-5500」(日立化成工業(股)製)等的市售品。
在本發明的硬化性組成物中硬化劑的含量(調配量),相對於硬化性化合物(例如,環氧化合物)100重量份,例如是50至200重量份左右,理想的是100至145重量份。更具體的,對在本發明的硬化性組成物中含有的全部之有硬化性化合物的硬化性官能基(例如,環氧基)每1當量,是使成為用0.5至1.5當量之比率為佳。藉由使用硬化劑在上述範圍內,可以得到耐熱性、耐光性、透明性優良的硬化物。
本發明的硬化性組成物中使用上述硬化劑時,以共同使用促進硬化速度的化合物(硬化促進劑)為宜。作為上述硬化促進劑者,例如,可以列舉:1,8-二氮雜聯環[5,4,0]十一碳烯-7(DBU)、及其鹽(例如,酚鹽、辛酸鹽、p-甲苯磺酸鹽、蟻酸鹽、四苯基硼酸鹽);1,5-二氮雜聯環[4,3,0]壬烯-5(DBN)、及其鹽(例如,酚鹽、辛酸鹽、p-甲苯磺酸鹽、甲酸鹽、四苯基硼酸鹽);苄基二甲基胺、2,4,6-參(二甲基胺基甲基)酚、N,N-二甲基環己基胺等之3級胺;2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑等之咪唑;磷酸酯、三苯基膦等之膦化合物類;四苯基鏻四(p-甲苯基)硼酸酯等之鏻化合物;辛酸錫、辛酸鋅等之有機金屬鹽;金屬螯合物等。
此等可以單獨使用1種,也可以組合2種以上而使用。
作為上述硬化促進劑者,可以使用商品名「U-CAT SA 506」、「U-CAT SA 102」、「U-CAT 5003」、「U-CAT 18X」(以上,San-apro(股)製)、「TPP-K」、「TPP-MK」(以上為北興化學工業(股)製)、「PX-4ET」(日本化學工業(股)製)等市售品。
本發明的硬化性組成物的硬化促進劑之含量(調配量),相對於在硬化性組成物中所含之硬化性化合物(例如,環氧化合物)100重量份,例如是0.05至5重量份左右,理想的是0.1至3重量份左右,特佳的是0.2至3重量份,最佳的是0.25至2.5重量份。藉由使用硬化促進劑在上述範圍內,可以得到耐熱性、耐光性、透明性優良之硬化物。
本發明的硬化性組成物,也可以含有取代上述之硬化劑及硬化促進劑的硬化觸媒。可以藉由使用硬化觸媒,進行硬化性化合物(例如,環氧化合物)的硬化反應,形成硬化物。作為上述硬化觸媒者,例如,可以例舉:藉由實施活性能量線照射(尤其是,紫外線照射)或是加熱處理而發生陽離子種,開始聚合的陽離子觸媒(陽離子聚合起始劑)等。此等可以單獨使用1種,也可以組合2種以上而使用。
作為藉由活性能量線照射(尤其是,紫外線照射)產生陽離子種的陽離子觸媒者,例如,可以例舉:六氟銻酸鹽、五氟羥基銻酸鹽、六氟磷酸鹽、六氟砷酸鹽等,例如,可以使用商品名「UV ACURE 1590」(Dsicel.Cytech(股)製)、商品名「CD-1010」、「CD-1011」、「CD-1012」(以上,美國Sartomer製)、商品名「Irgacure 264」(汽巴.日本(股)製)、商品名「CIT-1682」(日本曹達(股)製)等的市售品。
作為藉由加熱處理產生陽離子種的陽離子觸媒者,例如,可以例舉:芳基重氮鹽、芳基錪鹽、芳基鋶鹽、芳烴離子錯體、螯合化合物(例如,鋁或鈦等的金屬與乙醯乙酸酯(acetoacetic acid)或是二酮類的螯合化合物)與矽醇(例如,三苯基矽醇等)的化 合物,及前述螯合化合物與酚類(例如,雙酚S等)的化合物等。本發明中,例如,也可使用:商品名「PP-33」、「CP-66」、「CP-77」(以上,ADEKA製)、商品名「FC-509」(3M製)、商品名「UVE1014」(G.E.製)、商品名「SUN-aid SI-B3」、「SUN-aid SI-60L」、「SUN-aid SI-80L」、「SUN-aid SI-100L」、「SUN-aid SI-110L」、「SUN-aid SI-150L」(以上,三新化學工業(股)製)、商品名「CG-24-61」(日本汽巴公司製)等之市售品。
硬化觸媒的含量(調配量),相對於硬化性組成物中含有的硬化性化合物(例如,環氧化合物)100重量份,例如是0.01至15重量份左右,理想的是0.01至12重量份左右,特佳的是0.05至10重量份,最佳的是0.1至10重量份。藉由使用硬化觸媒在上述範圍內,可以得到耐熱性、耐光性、透明性優良之硬化物。
本發明的硬化性組成物,進一步也可以含有本發明的導電性纖維被覆粒子以外之導電性物質(有時稱為「其他的導電性物質」)。作為其他的導電性物質者,可以使用公知乃至慣用的導電性物質,並無特別限定。例如,也可以使用上述的導電性纖維。
本發明的硬化性組成物中,上述其他的導電性物質(例如,導電性纖維的含量(調配量),相對於導電性纖維被覆粒子100重量份,例如是0至10重量份左右,理想的是0至5重量份左右,特佳的是0至1重量份。
本發明的硬化性組成物,除了上述以外,在不損及本發明效果的範圍內也可以含有各種添加劑。作為上述添加劑者,例如,可以列舉:乙二醇、二乙二醇、丙二醇、甘油等的含 羥基化合物;矽系或氟系消泡劑;塗平劑;γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷等之矽烷偶合劑;界面活性劑;二氧化矽、氧化鋁等之無機充填劑;阻燃劑;著色劑;抗氧化劑;紫外線吸收劑;離子吸附物;顏料;螢光體;離型劑等之慣用添加劑。
本發明的硬化性組成物,也可以將上述導電性纖維被覆粒子(或導電性纖維被覆粒子的分散液)與硬化性化合物,與因應必要使用的全部其他之添加劑,預先混合(1液劑),也可以將上述導電性纖維被覆粒子硬化性化合物,與因應必要使用的其他添加劑之一部分分別保管[多液型(例如,2液劑)],在使用之前依特定的比率混合。
本發明的硬化性組成物因具有上述特性,故可以便宜地形成透明性與導電性(尤其是對厚度方向的導電性)優良的硬化物。於是,本發明的硬化性組成物含有柔軟性之導電性纖維被覆粒子時,即使形成有微細凸凹形狀,導電性纖維被覆粒子因為也追隨前述凸凹結構而變形擴及至細部,故可以防止產生導電性變得不良的部分,可以形成導電性能優良的硬化物。又,尤其作為導電性纖維被覆粒子者,是具有以纖維狀的導電性物質被覆由熱可塑性樹脂所成的粒子狀物質的結構,在使用有柔軟性的導電性纖維被覆粒子時,在加熱硬化之際,導電性纖維被覆粒子追隨前述凸凹結構而進行擴及至細部的變形,之後,因為在前導電性纖維被覆粒子中含有之由熱可塑性樹脂所成的粒子狀物質會溶解,故變得沒有成為光散射原因之界面(硬化性組成物與導電性纖維被覆粒子之界面),可以形成極優良的有透明性之硬化物。再 者,因藉由由前述熱可塑性樹脂所成的粒子狀物質會溶解,內部應力因為會減低,而可以形成極少產生破裂的硬化物。
[硬化性組成物的製造方法]
本發明的硬化性組成物,係藉由混合上述導電性纖維被覆粒子(或是導電性纖維被覆粒子的分散液)與硬化性化合物,與因應需要之其他添加劑而可以製造,例如,可以列舉:(1)可以將在溶劑中混合粒子狀物質與纖維狀的導電性物質而得到之導電性纖維被覆粒子的分散液,與硬化性化合物與因應需要之其他添加劑,以特定之比率攪拌及混合,其次,藉由餾除溶劑而製造的方法,或(2)將經過下述步驟A及步驟B而得之導電性纖維被覆粒子,與硬化性化合物與因應需要之其他添加劑,藉由以特定之比率攪拌及混合而製造的方法等。
步驟A:在溶劑中藉由混合粒子狀物質與纖維狀的導電性物質而得到導電性纖維被覆粒子分散液的步驟。
步驟B:由經過步驟A而得到之導電性纖維被覆粒子分散液,藉由除去溶劑(例如,藉由加熱餾除及/或減壓過濾)而得到將導電性纖維被覆粒子固體化的步驟。
又,使用作為硬化性化合物成為熱可塑性樹脂的原料化合物時,將上述(1),或是(2)的製造方法中的攪拌及混合,因應必要以一邊加熱一邊進行為佳。
作為本發明的硬化性組合物的製造方法,尤其是採用上述(2)的方法,從可以得到硬化性化合物的分散性優的硬化性組成物之觀點而言為佳。採用上述(1)的方法時,在提高反應規模 時(例如,製造1L以上的高容量時)中,因為需要長時間加熱以餾去溶劑,故進行硬化性化合物的硬化會形成凝聚物,會有降低硬化性化合物的分散性之情形。
[硬化物]
本發明的硬化物,係藉由硬化上述硬化性組成物而得到。作為硬化性化合物的含有成為硬化性樹脂之原料化合物的硬化性組成物之情形,係將該硬化性組成物藉由附加加熱及/或活性能量線照射而可以得到硬化物。
藉由加熱硬化之際的溫度(硬化溫度),例如是在45至200℃左右,理想的是70至190℃,特佳的是90至180℃。又,藉由加熱硬化之際的加熱時間(硬化時間),例如是10至600分鐘左右,理想的是30至540分鐘,特佳的是60至480分鐘。硬化溫度與硬化時間是比上述範圍低時,硬化有時會變得不充分。另一方面,硬化溫度與硬化時間是比上述範圍高時,有時會發生硬化物的分解。硬化條件與各種的條件有關,例如,藉由提高硬化溫度時會縮短硬化時間,降低硬化溫度時會延長硬化時間等,而可以適當地調整。
藉由活性能量線照射而硬化之際的照射條件,例如,藉由紫外線照射硬化時,累計光量,例如是在500至5000mJ/cm2左右,特佳的是採用成為1000至3000mJ/cm2的條件。
又,作為硬化性化合物的含有成為熱可塑性樹脂之原料化合物的硬化性組成物時,可以將硬化性化合物與導電性纖維被覆粒子,與因應必要的其他添加劑,以特定之比率,藉由因應必要的一面加熱一面攪拌及混合而製造硬化物。
本發明的硬化物是以透明者為佳,硬化物的厚度調整成10μm時之可視光波長區域中全光線穿透率,例如是在80%以上,理想的是在85%以上,特佳的是90%以上。又,本發明的硬化物之可視光波長區域中全光線穿透率,是根據JIS K7361-1而可以測定。
又,本發明的硬化物之導電性優良,其體積電阻,例如是0.1Ω.cm至10MΩ.cm左右,理想的是0.1Ω.cm至10MΩ.cm。又,本發明硬化物的體積電阻是根據JIS K6911而可以測定。
[成形體]
本發明的成形體是由上述硬化性組成物所形成的薄膜狀的成形體。又,「薄膜狀」是指薄片的形狀,含括「薄片」、「薄膜狀」、「平板狀」、「薄板狀」等的各種薄膜狀之結構體。
本發明的成形體,例如,以上述製造方法成形得到的硬化性組成物,或是藉由成形硬化而可以製造。作為硬化硬化性組成物的方法者,可以採用與上述硬化物的製造方法相同的方法。
本發明成形體的厚度(T[μm]),雖無特別限定,但以0.5至500μm為佳,是以1至200μm為特佳,最佳的是10至100μm。厚度未達0.5μm時,會有變得難以製造成形體的情形。另一方面,厚度超過500μm時,在厚度方向難以呈現導電性,而有變得難以兼具透明性與導電性的情形。
本發明的成形體中,該成形體的厚度T[μm],與構成上述導電性纖維被覆粒子之粒子狀物質的平均粒徑D[μm],是 滿足下述式(1)的關係時,在連接2個構材電氣時,在從不經過熱壓著步驟等的煩雜步驟,在厚方向呈現優良的導電性,且可能成為在面方向幾乎不會呈現導電性的設計(異向導電性的設計)觀點而言為佳。
(0.865L+1)D-0.3D≦T≦(0.865L+1)D+0.3D (1)
又,上述式(1)中,L是表示0以上的整數。
其中,本發明的成形體中,該成形體的厚度T[μm],與構成上述導電性纖維被覆粒子之粒子狀物質的平均粒徑D[μm],是以滿足下述式(1')的關係為佳,滿足下述式(1")的關係為特佳。
(0.865L+1)D-0.2D≦T≦(0.865L+1)D+0.2D (1')
(0.865L+1)D-0.1D≦T≦(0.865L+1)D+0.1D (1")
在本發明的成形體沒有均一厚度之情形,只要在將本發明的成形體之平均厚度當作T[μm]時,滿足上述式(1)即可。又,成形體的平均厚度,例如,可以藉由算出在本發明的成形體中,不同之10個地方以上(例如,10個地方、20個地方、30個地方)等的厚度平均值(算術平均值)而求得。
上述式(1)是本發明成形體的厚度T[μm]為近似構成導電性纖維被覆粒子的粒子狀物質之平均粒徑D[μm]值時(即,L=0時),或是,將本發明成形體的厚度T[μm]為取得在構成導電性纖維被覆粒子之粒子狀物質是作成真球狀,該粒子狀物質變得以近似最密充填結構態樣堆積情形之堆積厚度[μm]值時(即,L是1以上時),表示容易呈現在特異厚度方向的導電性。上述堆積厚度[μm],是如第2圖所示般,以[(√3/2)xL(積層數)+1]D[μm], 即,以(0.865L+1)D[μm]表示。又,第2圖中的1是表示基板,2是表示粒子狀物質。又,本發明人等發現,即使在成形體中沒存有多量導電纖維被覆粒子時,在滿足式(1)的情形也容易有呈現厚度方向的導電性之傾向。此事是表示在成形體中,即使沒有多量導電性纖維被覆粒子存在時,在導電性纖維被覆粒子中粒子狀物質為變得容易藉由最密充填結構在厚度方向積層,目前此現象的產生之理由尚不明瞭。
本發明的成形體是以有異方導電性者為佳。具體上,本發明成形體的厚度方向之電阻值是以0.1Ω至100kΩ為佳,特佳的是0.1Ω至10kΩ。另一方面,本發明成形體的面方向的電阻值,是以1MΩ以上(例如,1MΩ至100TΩ為佳,特佳的是10MΩ以上。又,本發明成形體的厚度方向的電阻值及面方向的電阻值,例如,可以根據JIS K6911而測定。
本發明的成形體,是以透明為佳。具體上,在本發明成形體的可視光波長區域中全光線穿透率,並無特別限定,以厚度0.1mm換算,是以80%以上為佳,較佳是85%以上,更佳是90%以上。又,本發明成形體的可視光波長區域中全光線穿透率,例如是可以根據JIS K7361-1而測定。
在本發明的成形體中,由於兼具透明性及導電性(尤其是異向導電性),在透明基材薄膜的至少一方的表面中,可以藉由形成本發明的成形體,或是,將本發明的成形體藉由直接或是進一步成形,作為透明異向導電薄膜(透明異向導電性薄膜;含本發明成形體的透明異向導電薄膜)使用。上述透明異向導電薄膜,如上述般,由於兼具透明性及異向導電性,故可以適當地作為各 種電子裝置的結構材料使用。
又,將含有本發明成形體的透明異向導電薄膜之二個構材在電氣連接之用途中使用時,即前述二個構材的至少一方為有微細凸凹構材時,含有本發明成形體的透明異向導電薄膜之中,特別以使用含有優良柔軟性之導電性纖維被覆粒子的透明異向導電薄膜為佳。例如,將含有該柔軟性優良的導電性纖維被覆粒子之透明異向導電薄膜,配置在有微細凸凹的二個構材之間,藉由熱壓著可以將前述二個構材良好地電氣連接。
[導電性接著劑、導電性密封劑]
本發明的導電性接著劑及導電性密封劑,是含有本發明的硬化性組成物。因此,使用本發明的導電性接著劑將透明之構材相互黏著時,不會損及此等構材之透明性,可以使兩構材間導通。進一步,使用本發明的導電性密封劑密封構材的特定部位時,不會損及該部位的透明性,可以使目的的所在處導通。
本發明的導電性接著劑及導電性密封劑,特別含有有柔軟性的導電性纖維被覆粒子時,有微細凸凹的構材,或是藉由在有微細凸凹的部位中適用,可以使此等導通。
[導電性結構體]
本發明的導電性結構體,是在至少一方的面上有凸凹的導電性基板(1)的具有凸凹之面,與其他導電性基板(2)之一方的面是隔著本發明的硬化物接著而成。導電性基板(2)也可以在其之表面有凸凹,也可以沒有。
作為導電性基板(1)、(2)者,例如,可以列舉:金屬基板或導電性玻璃基板,例如,可以使用:構成二極管、晶體管、 IC、CPU、記憶體等之半導體元件;光半導體裝置:液晶板、電漿顯示平板、有機EL板等的顯示裝置;光磁氣碟等的高密度記錄媒體;光導波路等之光配線;太陽電池等之電子裝置之導電性基板。
本發明的導電性結構體,例如可以經由下述步驟製造。
步驟1:在導電性基板(1)的有凸凹面,與導電性基板(2)之間,夾著本發明的硬化性組成物或是薄膜狀的成形體,形成導電性基板(1)/硬化性組成物(或是薄膜狀的成形體)/導電性基板(2)積層體。
步驟2:在導電性基板(1)/硬化性組成物(或是薄膜狀的成形體)/導電性基板(2)積層體中進行加熱及/或活性能量線照射來硬化成硬化性組成物。
作為上述步驟1中使用的硬化性組成物或是薄膜狀的成形體者,是以含有優良柔軟性的導電性纖維被覆粒子為佳。含有優良柔軟性的導電性纖維被覆粒子時,在導電性基板(1)與導電性基板(2)之間,由於優良柔軟性的導電性纖維被覆粒子追隨導電性基板表面的凸凹形狀而變形,可以擴及至細部的狀態而硬化。於是得到之導電性結構體,可以防止產生導電性變得不良的部分,而有優良之導電性能(第3圖(a))。另一方面,使用含有欠缺柔軟性的導電性纖維被覆粒子之硬化性組成物而得到之導電性結構體,於導電性基板(1)在其表面有微細凸凹時,不能使導電性纖維被覆粒子擴及至細部,會發生部分導電性不良,導電性能有下降之情形(第3圖(b)及(c))。
在上述步驟2中,將導電性基板(1)/硬化性組成物(或是薄膜狀的成形體)/導電性基板(2)積層體雖自外側向內側一面加 壓一面硬化,但從可以得到有更優良的導電性能之導電性結構體之觀點而言為佳。作為加壓方法,例如,可以列舉:使用加壓機加壓的方法,或藉由基板的本身重量加壓的方法等。作為加重的程度,例如是10g/cm2以上,理想的是10至1000g/cm2
[電子裝置]
本發明的電子裝置,是使用本發明的硬化性組成物(具體上,是選自上述導電性接著劑、上述導電性密封劑、及上述薄膜狀的成形體所成群組中至少一種)而形成。作為上述電子裝置者,例如,可以列舉:二極體、電晶體、IC、CPU、記憶體等之半導體元件;光半導體裝置:液晶面板、電漿顯示板、有機EL面板等的顯示裝置;光磁氣碟等的高密度記錄媒體;光導波路等之光配線;太陽電池等。於上述電子裝置,本發明的硬化物可以呈現優良的透明性與導電性,進一步,本發明的硬化物是含有可以便宜製造的導電性纖維被覆粒子。因此,本發明的電子裝置,是有高品質及生產性,且可以便宜地供應。
實施例
以下,根據實施例詳細說明本發明,但本發明並不侷限於此等實施例子。
製造例1(銀奈米線的製造)
銀奈米線係根據「Materials Chemistry and Physics,vol.114,p333-338,"Preparation of Ag nanorods with high yield by polyol process"」中記載的方法製造。具體的順序是在以下表示。
將FeCl3的乙二醇溶液(6x10-4M)0.5mL加入已放有6mL乙二醇的燒瓶內,在150℃中加熱。之後,將含有0.052M的AgNO3及 0.067M的聚乙烯吡咯啶酮之乙二醇混合溶液6mL,滴加到上述加熱溶液中,將如此得到之反應溶液在150℃中維持1.5小時。之後,將得到之懸濁液10mL,以800mL的乙醇與丙酮之混合溶劑(乙醇:丙酮=1:1(重量比))稀釋,進行2次的離心分離(2000rpm,10分鐘),得到銀奈米線的分散液。取出部分得到的分散液,確認熱乾燥分散液中的銀奈米線的重量%時,有2.9重量%。
得到的銀奈米線之平均直徑(平均粗細度)及平均長度是使用掃描型電子顯微鏡(SEM),計測100個的銀奈米線之直徑(粗細度)及長度,分別藉由算術平均測定時,平均直徑是80nm,平均長度是30μm。
實施例1
(導電性纖維被覆粒子的製造)
在29.7重量份的乙醇中混合塑膠微粒子(積水化學工業(股)製,「Micropearl SP」,平均粒徑8.5μm)0.3重量份,分散,調製塑膠微粒子的分散液。於是,混合上述塑膠微粒子的分散液,與製造例1得到的銀奈米線分散液17.4重量份(銀奈米線0.5重量份),之後,藉由在70℃一面加熱一面攪拌30分鐘以除去溶劑,得到導電性纖維被覆粒子A。
又,每1個上述塑膠微粒子的表面積是226.9μm2,每1根銀奈米線的投影面積是2.4μm2。咸認由上述放入之塑膠微粒子(0.3重量份)與銀奈米線(0.5重量份),係對於1個塑膠微粒子吸附20根的銀奈米線,由此算出塑膠微粒子的表面積(總表面積)/銀奈米線的投影面積(總投影面積)時,變成約100/21。
(導電性纖維被覆粒子的SEM觀察)
將得到之導電性纖維被覆粒子A以掃描電子顯微鏡(SEM)觀察(倍率:100,000)。結果,如第1圖所示,確認在塑膠微粒子的表面是吸附有銀奈米線(塑膠微粒子的表面是藉由銀奈米線被覆)。
(導電性纖維被覆粒子的導電性評估)
將得到之導電性纖維被覆粒子A夾在2片導電性玻璃基板(Luminescence Technology公司製,大小:25mm x25mm,ITO厚度:0.14μm)之間,使用數位測試儀(digital tester)測定電阻值。結果,測定值是150Ω。由該測定值減去ITO的電阻值,計算上述導電性纖維被覆粒子的電阻值時,有50Ω左右。
實施例2
(硬化性組成物的調製)
在29.7重量份的乙醇中混合塑膠微粒子(積水化學工業(股)製,「Micropearl SP」,平均粒子徑8.5μm)0.3重量份,分散,調製塑膠微粒子的分散液。於是,混合上述塑膠微粒子的分散液,與在製造例1得到的銀奈米線的分散液17.4重量份(銀奈米線0.5重量份),調製混合液。
其次,將上述得到之混合液47.4重量份,與(3,4,3',4'-二環氧基)聯環己烷40重量份,與商品名「CELOXIDE 202IP」(熱硬化性環氧化合物,Daicel(股)製)60重量份混合。接著,藉由在70℃加熱攪拌30分鐘以除去溶劑(乙醇及丙酮)後,添加商品名「SUN aid SI-B3」(熱聚合起始劑,三新化學工業(股))0.5重量份,得到硬化性組成物(A-1)。
實施例3
(硬化物的調製)
將實施例2得到之硬化性組成物(A-1),夾在2片導電性玻璃基板(Luminescence Technology公司製,大小:25mm x25mm,ITO厚度:0.14μm)之間,在氮氣環境下,藉由100℃中進行1小時的熱處理,得到膜厚8.5μm的硬化物1。作為用以測定此等之在厚度方向導電性的試料。
進行得到的硬化物1之CCD觀察(倍率;1000)。硬化物1的CCD觀察像在第4圖中(第4圖(a)是穿透模式的觀察像,(b)是反射模式的觀察像)表示。
又,除了使用在石英玻璃的兩端有鋁電極之石英玻璃基板,來取代導電性玻璃基板之外,其餘與上述同樣操作,得到膜厚8.5μm的硬化物1,將此等作為用以測定在面方向的導電性之試料使用。
實施例3得到的硬化物1,是滿足上述式(1)的關係者,使用實施例3得到的厚度方向之導電性評估用試料,藉由2端子測試儀測定上述硬化物的厚度方向之電阻值。同樣地,使用實施例3得到的面方向的導電性評估用試料,藉由2端子測試儀測定上述硬化物面方向的電阻值。將結果在表1中表示。
實施例4
(硬化性組成物的調製)
除了將塑膠微粒子(積水化學工業(股)製,商品名「Micropearl SP」,平均粒子徑8.5μm)的使用量,由0.3重量份變更成0.5重量份之外,其餘與實施例2同樣操作,得到硬化性組成物(A-2)。
實施例5
(硬化物的調製)
除了使用實施例4得到的硬化性組成物(A-2)作為硬化性組成物之外,其餘與實施例3同樣操作,得到膜厚8.5μm的硬化物2。
進行得到的硬化物2之CCD觀察(倍率:1000)。將硬化物2的CCD觀察像在第5圖(第5圖之(a)是穿透模式的觀察像,(b)是反射模式的觀察像)中表示。
實施例6
(硬化物的調製)
除了在實施例4得到的硬化性組成物(A-2)夾在2片的導電性玻璃基板之際,將使用厚度22μm的聚氯化偏乙烯空間之導電性玻璃基板間的厚度調整在22μm之外,其餘與實施例3同樣操作,得到膜厚22μm的硬化物3。
實施例7
(硬化性組成物的調製)
除了將塑膠微粒子(積水化學工業(股)製,商品名「Micropearl SP」,平均粒子徑8.5μm)的使用量,由0.3重量份變更成50重量份,銀奈米線的使用量,由0.5重量份變更成5重量份之外,其餘與實施例2同樣操作,得到硬化性組成物(A-3)(含有1體積%之導電性纖維被覆粒子)。
實施例8
(硬化物的調製)
除了作為硬化性組成物者是使用在實施例7得到的硬化性組成物(A-3)之外,其餘與實施例3同樣操作,得到膜厚8.5μm的硬化物4。將此作為用以測定厚度方向的導電性之試料使用。
又,除了使用在石英玻璃的兩端有鋁電極之石英玻璃基板,來取代導電性玻璃基板之外,其餘與上述同樣操作,得到膜厚8.5μm的硬化物4,將此等作為用以測定在面方向的導電性之試料使用。
實施例9
(硬化性組成物的調製)
除了將塑膠微粒子變更成二氧化矽微粒子(積水化學工業(股)製,商品名「Micropearl SI」,平均粒徑8.5μm),二氧化矽微粒子的分散液及銀奈米線的分散液之重量變更成90倍之外,其餘與實施例2同樣操作,調製混合液。
其次,藉由減壓過濾將上述得到之混合液除去溶劑(乙醇與丙酮)後,在80℃進行加熱乾燥5分鐘而可得到導電性纖維被覆粒子B。
接著,混合上述得到之導電性纖維被覆粒子B 0.8重量份,與(3,4,3’,4’-二環氧基)聯環己烷40重量份,與商品名「CELOXIDE 202IP」60重量份,攪拌30分鐘後,添加商品名「SUN aid SI-B3」0.5量份,得到硬化性組成物(B-1)。
實施例10
作為硬化性組成物者是使用實施例9得到之硬化性組成物(B-1)之外,其餘與實施例3同樣操作,得到膜厚8.5μm的硬化物 5。得到之硬化物5進行CCD觀察時,在硬化物5看不到凝集。
實施例11
(導電性纖維被覆粒子的製造)
將交聯丙烯酸烷酯共聚合物微粒子(積水化學工業(股)製,商品名「Thchpolymer AFX系列」,10%壓縮強度:0.55kgf/mm2、平均粒子徑7.7μm,折射率:1.49)0.15重量份,與乙醇(14.85重量份)混合,分散,調製微粒子的分散液。於是,混合上述微粒子的分散液,與製造例1得到的銀奈米線之分散液5.22重量份(銀奈米線0.15重量份),之後,藉由過濾除去溶劑,得到導電性纖維被覆粒子C。將得到之導電性纖維被覆粒子C,藉由掃描型電子顯微鏡(SEM)觀察。結果,確認在塑膠微粒子表面吸附有銀奈米線(塑膠微粒子的表面是藉由銀奈米線被覆)。
實施例12
(硬化性組成物的調製)
混合實施例11得到之導電性纖維被覆粒子C 1.0重量份,與(3,4,3',4'-二環氧基)聯環己烷60重量份,與商品名「CELOXIDE 202IP」(熱硬化性環氧化合物,Daicel(股)製)40重量份後,添加商品名「SUN aid SI-B3」(熱聚合起始劑,三新化學工業(股))0.5重量份,得到硬化性組成物(C-1)。
實施例13
(硬化物的調製)
除了將實施例12得到的硬化性組成物(C-1),夾在2片導電性玻璃基板(Luminescence Technology公司製,大小:25mm x25mm,ITO厚度:0.14μm)之間,一面加重,一面藉由在100℃中進行1 小時的熱處理,得到4種類的膜厚(14μm、10μm、9μm、7μm)的硬化物6至9。又,膜厚14μm時是進行加重24g/cm2、膜厚10μm時是加重38g/cm2、膜厚9μm時是加重48g/cm2、膜厚7μm時是加重57g/cm2
進行得到的硬化物6之CCD觀察(倍率:1000)。硬化物6的CCD觀察像在第6圖中表示。確認導電性纖維被覆粒子C經由硬化時的加重而變形。
實施例14
(硬化物的調製)
除了將實施例12得到的硬化性組成物(C-1),夾在導電性玻璃基板(Luminescence Technology公司製,大小:25mm x25mm,ITO厚度:0.14μm)與導電性玻璃基板(有深度5μm的段差,大小:25mm x25mm,ITO厚度:0.14μm)之間,一面加重28g/cm2,一面藉由在100℃中進行1小時的熱處理,得到膜厚13μm的硬化物10。
實施例15
(導電性纖維被覆粒子的製造)
除了使用乙烯.甲基甲基丙烯酸酯共聚合物微粒子(住友精化(股)製,商品名「Softbeads」,融解溫度:100℃,10%壓縮強度:0.3kgf/mm2、平均粒徑11μm),取代交聯丙烯酸烷酯共聚合物微粒子之外,其餘與實施例11同樣操作,得到導電性纖維被覆粒子D。
實施例16
(硬化性組成物的調製)
除了使用在實施例15得到之導電性纖維被覆粒子D 1.0重量份,取代在實施例11得到之導電性纖維被覆粒子C 1.0重量份之外,其餘與實施例12同樣操作,得到硬化性組成物(D-1)。
實施例17
(硬化物的調製)
除了將實施例16得到的硬化性組成物(D-1),夾在2片導電性玻璃基板(Luminescence Technology公司製,大小:25mm x 25mm,ITO厚度:0.14μm)之間,一面加重30g/cm2,一面藉由在100℃中進行1小時的熱處理,得到膜厚10μm的硬化物11。
進行得到的硬化物11之CCD觀察(倍率:1000)。將硬化物11的CCD觀察像(穿透模式)在第7圖中表示。由於導電性纖維被覆粒子的輪郭變成不定形,故確認在熱處理時導電性纖維被覆粒子會融解。
實施例18
(硬化性組成物的調製)
除了將塑膠微粒子(積水化學工業(股)製,商品名「Micropearl SP」,平均粒子徑8.5μm)的使用量,由0.3重量份變更成0.85重量份,與銀奈米線的分散液17.4重量份(銀奈米線0.15重量份)混合之外,其餘與實施例2同樣操作,得到硬化性組成物(A-4)(含有導電性纖維被覆粒子1.2重量%)。
實施例19
(硬化物的調製)
除了作為硬化性組成物者,是使用在實施例18中得到的硬化性組成物(A-4)之外,其餘與實施例3同樣操作,得到膜厚8.5μm 的硬化物12。
(硬化物的導電性評估1)
在實施例得到的硬化物體積電阻(=厚度方向的電阻值),使用數字測試儀(digital tester)或是靜電器(electrometer;Keithley公司製)測定。又,有關實施例8得到之硬化物4,亦測定面方向之電阻值。將結果在表2中表示。
(硬化物的透明性評估)
實施例得到的硬化物之可視光波長區域中全光線穿透率(進入2片導電性玻璃基板的值),係使用紫外.可視分光光度計(商品名「V-650DS」,日本分光(股)製)測定。又,有關實施例8得到之硬化物4,使用有導電性玻璃基板的一方作為試料,測定全光線穿透率,將結果在表2及第8圖中表示。由第8圖可知,本發明的硬化物,膜厚的變化幾乎不受到體積電阻之影響。
如表2所示,本發明的硬化物是透明性高,在厚度 方向有優良的導電性。又,硬化物4,在面方向也有優良的導電性。進一步,含有柔軟性的導電性纖維被覆粒子之情形,即使有微細的凸凹形狀,也不會產生導電性變得不良的部分,而發揮優良的導電性能。
[產業上的可能利用]
本發明的導電性纖維被覆粒子並沒有使用特殊的裝置,可以藉由簡易的步驟而製造,即使少量添加,也可以賦予硬化物優良的導電性(尤其是,對厚度方向的導電性)。因此,在透明之硬化物中藉由含有,可以持續維持其之透明性,並賦予優良的導電性(尤其是,對厚度方向的導電性)。

Claims (33)

  1. 一種導電性纖維被覆粒子,係含有粒子狀物質,與被覆該粒子狀物質之纖維狀的導電性物質。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之導電性纖維被覆粒子,其中,該纖維狀的導電性物質是導電性奈米線。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之導電性纖維被覆粒子,其中,該導電性奈米線是選自金屬奈米線、半導體奈米線、碳纖維、碳奈米管、及導電性高分子奈米線所成群組中至少一種。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之導電性纖維被覆粒子,其中,該金屬奈米線為銀奈米線。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之導電性纖維被覆粒子,其中,該導電性高分子奈米線是選自聚乙炔、聚苯胺及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、以及聚噻吩及其衍生物所成群組中至少一種的聚合物及藉由該聚合物的摻配物所構成的奈米線。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之導電性纖維被覆粒子,其中,該纖維狀的導電性物質之平均直徑是1至400nm,平均長度是1至100μm。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之導電性纖維被覆粒子,其中,該粒子狀物質,是球狀或是棒狀的粒子狀物質。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之導電性纖維被覆粒子,其中,該粒子狀物質之平均直徑是0.1至100μm。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之導電性纖維被覆粒子,其中,該粒子狀物質之10%壓縮強度是3kgf/mm2以下。
  10. 如申請專利範圍第1至9項中任一項所述之導電性纖維被覆粒 子,係在溶劑中藉由混合粒子狀物質與纖維狀的導電性物質而得。
  11. 一種製造導電性纖維被覆粒子的方法,是有關含有粒子狀物質,與將該粒子狀物質被覆之纖維狀的導電性物質之導電性纖維被覆粒子的製造方法,該方法包含,在溶劑中,混合前述粒子狀物質與前述纖維狀的導電性物質之步驟。
  12. 一種硬化性組成物,含有如申請專利範圍第1至10項中任一項所述之導電性纖維被覆粒子,與硬化性化合物。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之硬化性組成物,其中,進一步含有前述導電性纖維被覆粒子以外之導電性物質。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之硬化性組成物,其中,前述導電性纖維被覆粒子以外之導電性物質,是纖維狀的導電性物質。
  15. 如申請專利範圍第12至14項中任一項所述之硬化性組成物,係藉由活性能量線照射及/或加熱硬化而形成硬化物。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之硬化性組成物,其中,導電性纖維被覆粒子,是含有由有硬化性化合物的硬化溫度以下之融點的熱可塑性樹脂所成之粒子狀物質的導電性纖維被覆粒子,而藉由加熱硬化而形成硬化物。
  17. 如申請專利範圍第12至16項中任一項所述之硬化性組成物,其中,該導電性纖維被覆粒子的含量,相對於硬化性化合物100重量份,是0.01至30重量份。
  18. 如申請專利範圍第13至17項中任一項所述之硬化性組成物,其中,前述導電性纖維被覆粒子以外之導電性物質含量,相對 於導電性纖維被覆粒子100重量份,是0至10重量份。
  19. 如申請專利範圍第12至18項中任一項所述之硬化性組成物,其中,該粒子狀物質的含量,相對於硬化性化合物100重量份,是0.09至6重量份。
  20. 如申請專利範圍第12至19項中任一項所述之硬化性組成物,其中,該纖維狀的導電性物質的含量,相對於硬化性化合物100重量份,是0.01至1.0重量份。
  21. 如申請專利範圍第12至20項中任一項所述之硬化性組成物,其中,該粒子狀物質與硬化性化合物的折射率差是在硬化性化合物的折射率之10%以下。
  22. 一種硬化性組成物的製造方法,是如申請專利範圍第12至21項中任一項所述之硬化性組成物的製造方法,含有混合導電性纖維被覆粒子與硬化性化合物的步驟。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之硬化性組成物的製造方法,是混合經過下述步驟而得到之導電性纖維被覆粒子與硬化性化合物,步驟A:在溶劑中藉由混合粒子狀物質與纖維狀的導電性物質而得到導電性纖維被覆粒子分散液的步驟,步驟B:由經過步驟A而得到之導電性纖維被覆粒子分散液藉由除去溶劑而得到導電性纖維被覆粒子的步驟。
  24. 一種導電性接著劑,含有如申請專利範圍第12至21項中任一項所述之硬化性組成物。
  25. 一種導電性密封劑,含有如申請專利範圍第12至21項中任一項所述之硬化性組成物。
  26. 一種硬化物,係藉由硬化如申請專利範圍第12至21項中任一項所述之硬化性組成物而得。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之硬化物,其中,在可視光波長區域中全光線之穿透率[以厚度0.1mm換算]是80%以上。
  28. 一種薄膜狀的成形體,係藉由如申請專利範圍第26項或第27項所述之硬化物而形成。
  29. 如申請專利範圍第28項所述之薄膜狀的成形體,其中:在硬化性組成物中所含有之構成導電性纖維被覆粒子的粒子狀物質之平均粒徑D[μm],與成形體的厚度T[μm],為滿足下述式(1)的關係,(0.865L+1)D-0.3D≦T≦(0.865L+1)D+0.3D (1)[式(1)中,L表示是0以上的整數]。
  30. 如申請專利範圍第29項所述之薄膜狀的成形體,其厚度方向的電阻值是0.1Ω至100kΩ,而在面方向的電阻值是1MΩ以上。
  31. 一種透明異向導電薄膜,係含有如申請專利範圍第28至30項中任一項所述之成形體。
  32. 一種導電性結構體,在至少一方之面有凸凹的導電性基板(1)之有凸凹面與其他導電性基板(2)之一方的面是隔著如申請專利範圍第26或27項所述之硬化物並接著而成。
  33. 一種電子裝置,是使用選自如申請專利範圍第24項所述之導電性接著劑、如申請專利範圍第25項所述之導電性密封劑、及如申請專利範圍第28至30項中任何一項所述之薄膜狀成形體所成群組中至少一種而形成者。
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