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CN105980499A - 透明导电层形成用组合物 - Google Patents

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CN105980499A
CN105980499A CN201580008002.8A CN201580008002A CN105980499A CN 105980499 A CN105980499 A CN 105980499A CN 201580008002 A CN201580008002 A CN 201580008002A CN 105980499 A CN105980499 A CN 105980499A
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conductive layer
transparent conductive
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CN201580008002.8A
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荒井直子
中村师健
西村刚
町田佳美
关谷隆司
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Idemitsu Kosan Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Kosan Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种透明导电层形成用组合物,其包含:(A)导电性纳米纤维;(B)(B‑1)具有氨基及烷氧基的硅烷化合物及选自(B‑2)四烷氧基硅烷化合物、(B‑3)不含氨基、环氧基及异氰酸酯基的有机烷氧基硅烷化合物、(B‑4)具有环氧基及烷氧基的硅烷化合物、(B‑5)具有烷氧基的封端异氰酸根合硅烷化合物中的1种以上具有烷氧基的硅烷化合物的水解缩合物;(C)有机高分子微粒和/或无机微粒;(D)固化催化剂;(E)分散介质。

Description

透明导电层形成用组合物
技术领域
本发明涉及透明导电层形成用组合物、由该组合物得到的透明导电层及该透明导电层的制造方法。
背景技术
透明导电膜被使用在液晶显示器(LCD)、等离子显示器面板(PDP)、有机电致发光显示器(OLED)、太阳能电池(PV)及触控面板(TP)等的透明电极、抗静电(ESD)膜以及电磁波屏蔽(EMI)膜等各种领域中,要求低表面电阻、高光线透射率、高可靠性。
这些透明电极中所使用的透明导电膜以往使用ITO(氧化铟锡)。
然而,用于ITO的铟存在供给不安和价格高涨的问题。另外,在ITO的制膜使用需要高真空的溅射法,因此制造装置为大规模,且制造时间和成本大。进而,ITO膜因弯曲等物理应力产生裂纹而容易被破坏。在ITO膜的溅射时产生高热,因此柔性基板的高分子被破坏,难以对赋予了柔性的基板进行应用。
因此,消除了这些问题点的代替ITO的导电层材料的探索正在活跃地进行。
在代替ITO的导电层材料中,不需要溅射就能进行涂布制膜的材料受到注目,报告了例如:(i)聚(3,4-乙烯二氧基噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)等高分子系导电材料料(专利文献1);(ii)含有金属纳米线的导电性材料(专利文献2及非专利文献1);(iii)包含由银微粒形成的无规网状结构的导电性材料(专利文献3);(iv)含有碳纳米管的导电性材料等含有纳米结构的导电性成分的导电性材料(专利文献4);(v)包含使用了金属的微细布线的微细网的导电性材料(专利文献5)。
然而,具有如下缺点:(i)由于光线透射率低、且导电材料料为有机分子,因而缺乏环境耐性;(iii)由于使用自组织化来制备透明导电膜,因而工序复杂;(iv)由于为碳纳米管,因而色调变黑,且光线透射率变低;(v)由于利用照相技术,因而无法利用以往的工序。
关于(ii)的含有金属纳米线的导电性材料,有作为形成在基材上的导电层的报告。在专利文献6中,在导电层中包含-M1-O-M1-(M1=Si、Ti、Zr、Al)所示的键,但是在与基材之间需要中间层,在与基材的密合性上存在课题。在专利文献7中,在导电层中使用将醇盐化合物水解/缩聚而得的溶胶凝胶固化物作为基质,但是为了提高与基材的密合性,需要基材的表面处理。在专利文献8中,形成导电层的组合物以水溶性高分子和与水溶性高分子的-OH基发生热交联的化合物或含烷氧基甲硅烷基的化合物及水作为必要成分,但是,若大量地包含水,则存在在涂敷时容易产生泡、并且在干燥时容易残留水的课题。在专利文献9中,形成透明导电层的基质树脂含有金属纳米线、透光性微粒,但是与基材的密合性并不明确。另外,透光性微粒的粒径大,透明性及表面电阻不充分。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-59666号公报
专利文献2:日本特开2009-505358号公报
专利文献3:日本特开2008-78441号公报
专利文献4:日本特开2007-112133号公报
专利文献5:日本特开2007-270353号公报
专利文献6:日本特开2012-238579号公报
专利文献7:日本特开2013-137982号公报
专利文献8:日本特开2013-16455号公报
专利文献9:日本特开2011-29099号公报
非专利文献
非专利文献1:Shin-Hsiang Lai,Chun-Yao Ou,“SID 08 DIGEST”,2008、P1200-1202
发明内容
本发明的目的在于提供能够形成耐久性及与基板的密合性良好的透明导电层的透明导电层形成用组合物。
根据本发明,可以提供以下的透明导电层形成用组合物等。
1.一种类透明导电层形成用组合物,其包含下述成分(A)-(E)。
(A)导电性纳米纤维
(B)下述(B-1)及选自下述(B-2)~(B-5)中的1种以上具有烷氧基的硅烷化合物的水解缩合物
(B-1)具有氨基及烷氧基的硅烷化合物
(B-2)四烷氧基硅烷化合物、
(B-3)不含氨基、环氧基及异氰酸酯基的有机烷氧基硅烷化合物
(B-4)具有环氧基及烷氧基的硅烷化合物
(B-5)具有烷氧基的封端异氰酸根合硅烷化合物
(C)有机高分子微粒和/或无机微粒
(D)固化催化剂
(E)分散介质
2.根据1所述的透明导电层形成用组合物,其中上述具有烷氧基的硅烷化合物的水解缩合物包含上述(B-1)~(B-5)。
3.根据1或2所述的透明导电层形成用组合物,其中,在将上述无机微粒的平均粒径设为D、上述导电性纳米纤维的平均长度设为L时,满足D/L<0.010。
4.根据1~3中任一项所述的透明导电层形成用组合物,其中,在将上述有机高分子微粒的平均粒径设为D、上述导电性纳米纤维的平均长度设为L时,满足D/L<0.010。
5.根据1~4中任一项所述的透明导电层形成用组合物,其中,上述无机微粒为胶体二氧化硅。
6.根据1~5中任一项所述的透明导电层形成用组合物,其中,上述导电性纳米纤维的平均直径为0.5nm以上且100nm以下,平均长度为1μm以上且100μm以下。
7.根据1~6中任一项所述的透明导电层形成用组合物,其中,上述导电性纳米纤维的平均直径为1nm以上且100nm以下,平均长度为1μm以上且100μm以下。
8.根据1~7中任一项所述的透明导电层形成用组合物,其中,上述导电性纳米纤维的平均直径为5nm以上且50nm以下,平均长度为3μm以上且50μm以下。
9.根据1~8中任一项所述的透明导电层形成用组合物,其中,上述导电性纳米纤维为银纳米线或碳纳米管。
10.根据1~9中任一项所述的透明导电层形成用组合物,其中,上述导电性纳米纤维为银纳米线。
11.根据10所述的透明导电层形成用组合物,其中,上述银纳米线的平均直径为5nm以上且50nm以下,平均长度为5μm以上且30μm以下。
12.根据1~11中任一项所述的透明导电层形成用组合物,其特征在于,由透明导电层形成用组合物得到的透明导电层能够形成图案。
13.根据1~11中任一项所述的透明导电层形成用组合物,其特征在于,其利用酸及碱中的任一者均能形成图案。
14.一种透明导电层,其由1~11中任一项所述的透明导电层形成用组合物得到。
15.根据14所述的透明导电层,其能够形成图案。
16.根据15所述的透明导电层,其利用酸及碱中的任一者均能形成图案。
17.一种带透明导电层的基板,其具有将1~13中任一项所述的透明导电层形成用组合物涂布于基材而得的透明导电层。
18.根据17所述的带透明导电层的基板,其中,上述透明导电层包含银纳米线,上述银纳米线的含量为5重量%以上且98重量%以下。
19.根据17或18所述的带透明导电层的基板,其中,上述透明导电层的总透光率为85~100%,雾度为3.0%以下,表面电阻为5~500Ω/□。
20.一种带透明导电层的基板的制造方法,其具有将1~13中任一项所述的透明导电层形成用组合物直接涂布于基板而成的透明导电层。
21.一种触控面板,其使用17~19中任一项所述的带透明导电层的基板。
22.一种电气设备,其使用17~19中任一项所述的带透明导电层的基板。
23.一种车辆,其使用14~19中任一项所述的透明导电层或带透明导电层的基板。
根据本发明,可以提供能够形成耐久性及与基板的密合性良好的透明导电层的透明导电层形成用组合物。
具体实施方式
[透明导电层形成用组合物]
本发明的透明导电层形成用组合物包含下述成分(A)-(E):
(A)导电性纳米纤维
(B)下述(B-1)及选自下述(B-2)~(B-5)中的1种以上具有烷氧基的硅烷化合物的水解缩合物
(B-1)具有氨基及烷氧基的硅烷化合物
(B-2)四烷氧基硅烷化合物、
(B-3)不含氨基、环氧基及异氰酸酯基的有机烷氧基硅烷化合物
(B-4)具有环氧基及烷氧基的硅烷化合物
(B-5)具有烷氧基的封端异氰酸根合硅烷化合物
(C)有机高分子微粒和/或无机微粒
(D)固化催化剂
(E)分散介质
本发明的透明导电层形成用组合物为包含成分(A)-(E)且涂敷性优异的组合物。由于所得的透明导电层与基板的密合性良好,因此本发明的透明导电层形成用组合物可以直接涂布于基板而形成透明导电层。
另外,所得的透明导电层中均匀地分散有导电性纳米纤维,可以显示优异的透明性及导电性两者,并且耐久性也优异。
以下,对各成分进行说明。
(A)导电性纳米纤维
作为(A)成分的导电性纳米纤维包含金属纳米线、碳纳米管。导电性纳米纤维在由组合物得到的涂膜中形成网格,对涂膜赋予导电性。
作为构成作为导电性纳米纤维的金属纳米线的金属,为:选自由金、银、铂、铜、镍、铁、钴、锌、钌、铑、钯、镉、锇、铱组成的组中的任意1种金属;或者包含选自该组中的2种以上金属的合金。金属纳米线可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。从得到高总透光率及高导电性的观点出发,金属纳米线优选为金纳米线、银纳米线、铜纳米线,更优选为银纳米线。
作为金属纳米线的形状,可以采用例如圆柱状、长方体状、截面为多角形的柱状等任意形状,但是在需要高透明性的用途中,优选圆柱状或截面为5边形以上的多角形。
金属纳米线的截面形状可以通过在基材上涂布金属纳米线分散液、并利用透射型电子显微镜(TEM)对截面进行观察来检测。
金属纳米线的平均直径优选为100nm以下、更优选为50nm以下、进一步优选为30nm以下。为了担保耐久性,金属纳米线的平均直径优选为5nm以上。
作为金属纳米线的平均长度,优选1μm~100μm、更优选3μm~50μm、进一步优选5μm~30μm。若金属纳米线的平均长度过长,则有在金属纳米线制造时产生凝聚物的风险,若平均长度过短,则有时无法得到充分的导电性。
金属纳米线的平均直径及平均长度可以通过使用透射型电子显微镜(TEM)和光学显微镜并对TEM图像或光学显微镜图像进行观察来测定。
例如可以使用光学显微镜,对300个金属纳米线进行观察,并由其平均值求得金属纳米线的平均长度。
予以说明,关于在金属纳米线的短轴方向截面不为圆形时的平均直径,将在短轴方向的测定中最长的部位的长度的平均值设为平均直径。另外,在金属纳米线弯曲的情况下,考虑到以其为弧的圆而将由其半径及曲率计算出的值的平均值设为平均长度。
为了使导电层为透明,优选平均直径为50nm以下且平均长度为5μm以上的金属纳米线。
作为金属纳米线的长径比,只要为10以上,则并无特别限制,可以根据目的进行适当选择,但优选50~1,000,000、更优选100~1,000,000。
长径比通常是指纤维状物质的长边与短边之比(平均长度/平均直径之比),可以由利用上述的方法测定的平均长度及平均直径的值来计算。
作为导电性纳米纤维的碳纳米管为包含厚度为数层原子层的石墨状碳原子面(石墨烯片)卷成筒形的形状的碳系纤维材料,根据其周壁的构成数而大致分为单层纳米管(SWNT)和多层纳米管(MWNT)。另外,单层碳纳米管根据石墨烯片的结构的不同而分为手性(螺旋)型、锯齿型、扶手椅型,已知各种单层碳纳米管。
在本发明中,只要是此种被称作碳纳米管的物质,则任意类型的碳纳米管均可使用。另外,也可以将多种以上各种碳纳米管混合使用。
优选使用碳纳米管的长径比大、即细且长的单层纳米管。可列举例如长径比为102以上、优选103以上的碳纳米管。
碳纳米管的长度通常为1μm以上、优选为5μm以上、更优选为10μm以上,长度的上限并无特别限定,例如为10mm左右。已知外径为nm级的极微小的碳纳米管。优选利用有机化合物对碳纳米管进行表面处理,具体而言,优选使用表面活性剂来提高分散性。
(B)具有烷氧基的硅烷化合物的水解缩合物
作为具有烷氧基的硅烷化合物的水解缩合物,包含(B-1)的硅烷化合物的水解缩合物,还进一步包含选自(B-2)~(B-5)中的1种以上的硅烷化合物的水解缩合物。
(B-1)具有氨基及烷氧基的硅烷化合物
(B-2)四烷氧基硅烷化合物、
(B-3)不含氨基、环氧基及异氰酸酯基的有机烷氧基硅烷化合物
(B-4)具有环氧基及烷氧基的硅烷化合物
(B-5)具有烷氧基的封端异氰酸根合硅烷化合物
在本发明的透明导电层形成用组合物包含(B-1)及选自(B-2)~(B-5)中的1种以上的硅烷化合物的水解缩合物作为(B)成分的情况下,可以进一步包含选自(B-6)及(B-7)中的1种以上的硅烷化合物。
(B-6)在碳间具有双键的硅烷化合物
(B-7)具有巯基及烷氧基的硅烷化合物
(B-1)~(B-5)成分为水解缩合物,(B-6)~(B-7)成分可以为水解缩合物。水解缩合物可以为(B-1)~(B-7)成分的单独的化合物的水解缩合物,也可以为包含(B-1)~(B-7)成分中的任意2种以上的混合物的水解缩合物。
在本发明中,包含烷氧基的硅烷化合物为烷氧基硅烷化合物和/或其部分缩合物,烷氧基硅烷化合物的部分缩合物是指烷氧基硅烷化合物的一部分缩合、且在分子内形成硅氧烷键(Si-O键)而成的聚烷氧基硅烷化合物或聚有机烷氧基硅烷化合物。
另外,包含烷氧基的硅烷化合物的水解缩合物除包含烷氧基的硅烷化合物的水解缩合物外还可以包含水解缩合前的该包含烷氧基的硅烷化合物。
具有烷氧基的硅烷化合物的水解缩合物优选包含全部的(B-1)~(B-5)。
(B-1)具有氨基及烷氧基的硅烷化合物
具有氨基及烷氧基的硅烷化合物为不含环氧基及异氰酸酯基的烷氧基硅烷化合物。另外,也可以使用其部分缩合物(含氨基聚有机烷氧基硅烷化合物)。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
作为具有氨基及烷氧基的硅烷化合物的含氨基有机烷氧基硅烷化合物及其部分缩合物例如可以以下述式(3)来表示。
R4 bSi(OR5)4-b ···(3)
[式中,R4为碳数1~4的烷基;苯基;或者被选自氨基(-NH2基)、氨基烷基〔-(CH2)x-NH2基(其中,x为1~3的整数)〕)、烷基氨基〔-NHR基(其中,R为碳数1~3的烷基)〕中的1种以上的基团取代后的碳数1~3的烷基,R4中的至少1个为被氨基、氨基烷基或烷基氨基中任一基团取代后的碳数1~3的烷基。R5为碳数1~4的烷基,b为1或2。在存在多个R4的情况下,多个R4可以相同或不同,多个OR5可以相同或不同。]
在上述式(3)中,碳数1~3的烷基、碳数1~4的烷基与后述的式(1)或(2)相同。优选使R4为被碳数1~4的烷基或氨基取代后的碳数1~3的烷基。优选使R5为碳数1~4的烷基。优选使b为1。
作为式(3)所示的含氨基有机烷氧基硅烷化合物的具体例,可列举N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-甲基氨基丙基三甲氧基硅烷、N-甲基氨基丙基三乙氧基硅烷等。
另外,作为含氨基聚有机烷氧基硅烷化合物,可列举例如信越硅酮株式会社制的“KBP-90”等。
(B-2)四烷氧基硅烷化合物
作为四烷氧基硅烷化合物,可以使用四烷氧基硅烷化合物或被硅氧烷键(Si-O键)键合的部分缩合物(聚烷氧基硅烷化合物)。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
四烷氧基硅烷化合物及其部分缩合物例如可以以下述式(1)来表示,尤其适合为下述式(6)所示的化合物。
Si(OR1)4 (1)
[式中,R1为碳数1~4的烷基或碳数1~4的烷氧基烷基。多个R1可以相同或不同。]
【化1】
[式中,R1与上述相同,n为1~15的整数。]
在式(1)及(6)中,作为碳数1~4的烷基,可列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、各种丁基,另外,作为R1为碳数1~4的烷氧基烷基的OR1,可列举例如2-甲氧基乙氧基、3-甲氧基丙氧基等。
作为四烷氧基硅烷化合物,可列举四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四正丙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四正丁氧基硅烷、四异丁氧基硅烷等。
另外,作为聚烷氧基硅烷化合物,可列举多摩化学工业株式会社制的“M SILICATE51”“SILICATE 40”“SILICATE 45”、COLCOAT株式会社制的“METHYL SILICATE 51”“METHYLSILICATE 53A”“ETHYL SILICATE 40”“ETHYL SILICATE 48”等。
(B-3)不含氨基、环氧基及异氰酸酯基的有机烷氧基硅烷化合物
作为有机烷氧基硅烷化合物,可以使用有机烷氧基硅烷化合物或其部分缩合物。有机烷氧基硅烷化合物不含氨基、环氧基及异氰酸酯基。
这些化合物可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
就有机烷氧基硅烷化合物而言,有机烷氧基硅烷化合物及其部分缩合物优选为2官能烷氧基硅烷、3官能烷氧基硅烷,例如可以以下述式(2)来表示,尤其适合为下述式(7)所示的化合物。
R2 aSi(OR3)4-a ···(2)
[式中,R2为碳数1~10的烷基、碳数1~10的氟代烷基或苯基,R3为碳数1~4的烷基或碳数1~4的烷氧基烷基,a为1或2。在存在多个R2的情况下,多个R2可以相同或不同,多个OR3可以相同或不同。]
【化2】
[式中,R2及R3与上述相同,m为1~15的整数。]
在式(2)及(7)中,作为碳数1~10的烷基,可以为直链状、支链状中的任一种,可列举例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、各种丁基、各种己基、各种辛基、各种癸基等,作为氟代烷基,可列举例如三氟乙基、三氟丙基等。另外,作为碳数1~3的烷基,可列举甲基、乙基、正丙基、异丙基。碳数1~4的烷基或烷氧基烷基如式(1)中的说明所示。优选使R2为碳数1~4的烷基。优选使R3为碳数1~4的烷基。优选使a为1。
在式(2)所示的有机烷氧基硅烷化合物中,作为3官能烷氧基硅烷,可列举甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、甲基三丁氧基硅烷、甲基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙基三丙氧基硅烷、乙基三丁氧基硅烷、乙基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、己基三甲氧基硅烷、己基三乙氧基硅烷、己基三丙氧基硅烷、己基三丁氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、癸基三乙氧基硅烷、癸基三丙氧基硅烷、癸基三丁氧基硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷等氟代烷基(三烷氧基)硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷等。另外,也可列举包含2种烷氧基的甲基二甲氧基(乙氧基)硅烷、乙基二乙氧基(甲氧基)硅烷等。
作为2官能烷氧基硅烷,可列举二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、双(2-甲氧基乙氧基)二甲基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷等。
作为聚有机烷氧基硅烷化合物的具体例,可列举多摩化学工业株式会社制的“MTMS-A”、COLCOAT株式会社制的“SS-101”、东丽-道康宁株式会社制的“AZ-6101”“SR2402”“AY42-163”等。
(B-4)具有环氧基及烷氧基的硅烷化合物
具有环氧基及烷氧基的硅烷化合物为具有环氧基及烷氧基的硅烷化合物,且为不含氨基及异氰酸酯基的烷氧基硅烷化合物。另外,也可以使用其部分缩合物(含环氧基的聚有机烷氧基硅烷化合物)。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
作为具有环氧基及烷氧基的硅烷化合物的含环氧基有机烷氧基硅烷化合物及其部分缩合物例如可以以下述式(4)来表示。
R6 cSi(OR7)4-c ···(4)
[式中,R6为碳数1~4的烷基;苯基;或者被选自环氧丙氧基、3,4-环氧环己基中的1种以上的基团取代后的碳数1~6(优选碳数1~4)的烷基,R6中的至少1个为被环氧丙氧基或3,4-环氧环己基取代后的碳数1~6(优选碳数1~4)的烷基。R7为碳数1~4的烷基,c为1或2。在存在多个R6的情况下,多个R6可以相同或不同,多个OR7可以相同或不同。]
在上述式(4)中,碳数1~4的烷基如上述式(1)中的说明所示,碳数1~6的烷基为在上述式(2)的碳数1~10的烷基中碳数1~6的烷基。优选使R6为碳数1~4的烷基或者被选自环氧丙氧基、3,4-环氧环己基中的1种以上的基团取代后的碳数1~6(优选碳数1~4)的烷基,更优选为碳数1~4的烷基或被环氧丙氧基取代后的碳数1~6(优选碳数1~4)的烷基。优选使R7为碳数1~4的烷基。优选使c为2。
作为式(4)所示的含环氧基有机烷氧基硅烷化合物的具体例,可列举3-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、2-(3、4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3、4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷等。
(B-5)具有烷氧基的封端异氰酸酯硅烷化合物
具有烷氧基的封端异氰酸酯硅烷化合物(通常也被称作封端异氰酸根合硅烷化合物、封端异氰酸酯硅烷化合物)为包含烷氧基及封端异氰酸酯基但不含氨基及环氧基的烷氧基硅烷化合物。另外,也可以使用其部分缩合物(含封端异氰酸酯基聚有机烷氧基硅烷化合物)。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
予以说明,封端异氰酸根合硅烷化合物是指:利用肟等封端剂保护异氰酸酯基而使之成为非活性,再利用加热脱封端而将异氰酸酯基活化(再生)的异氰酸根合硅烷化合物(通常也被称作异氰酸酯硅烷化合物)。
作为具有烷氧基的封端异氰酸酯硅烷化合物的含封端异氰酸酯基有机烷氧基硅烷化合物及其部分缩合物例如可以以下述式(5)来表示。
R8 dSi(OR9)4-d ···(5)
[式中,R8为碳数1~4的烷基;苯基;或者被封端异氰酸酯基取代后的碳数1~6(优选碳数1~4)的烷基,R8中的至少1个为被封端异氰酸酯基取代后的碳数1~6(优选碳数1~4)的烷基。R9为碳数1~4的烷基,d为1或2。在存在多个R8的情况下,多个R8可以相同或不同,多个OR9可以相同或不同。]
在上述式(5)中,碳数1~4的烷基、碳数1~6的烷基如上述式(1)或(4)中的说明所示。优选使R8为碳数1~4的烷基或被封端异氰酸酯基取代后的碳数1~6(优选碳数1~4)的烷基。优选使R9为碳数1~4的烷基。优选使d为1。
作为上述式(5)所示的含封端异氰酸酯基有机烷氧基硅烷化合物的具合例,可列举将3-异氰酸根合丙基三甲氧基硅烷、3-异氰酸根合丙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸根合丙基甲基二甲氧基硅烷、3-异氰酸根合丙基甲基二乙氧基硅烷、3-异氰酸根合丙基乙基二乙氧基硅烷等化合物中的异氰酸酯基利用封端剂保护后的化合物。其中,作为优选的化合物,可列举3-封端异氰酸根合丙基三乙氧基硅烷。
作为异氰酸酯基的封端剂,可以使用:丙酮肟、2-丁酮肟、环己酮肟、甲基异丁基酮肟等肟化合物;ε-己内酰胺等内酰胺类;单烷基苯酚(甲酚、壬基苯酚等)等烷基酚类;3,5-二甲苯酚、二叔丁基苯酚等二烷基酚类;三甲基苯酚等三烷基酚类;丙二酸二乙酯等丙二酸二酯;乙酰基丙酮、乙酰乙酸乙酯之类的乙酰乙酸酯等活性亚甲基化合物类;甲醇、乙醇、正丁醇等醇类;甲基溶纤剂、丁基溶纤剂等含羟基醚类;乳酸乙酯、乳酸戊酯等含羟基酯类;丁基硫醇、己基硫醇等硫醇类;乙酰苯胺、二聚酸酰胺等酰胺类;咪唑、2-乙基咪唑等咪唑类;3,5-二甲基吡唑等吡唑类;1,2,4-三唑等三唑类;琥珀酰亚胺、邻苯二甲酰亚胺等酰亚胺类等。另外,为了控制封端剂解离温度,也可以并用二丁基二月桂酸锡等催化剂。
(B-6)具有碳间双键的硅烷化合物
(B-6)成分为包含乙烯基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基等具有碳间双键的基团的硅烷化合物,优选包含烷氧基。另外,不包含氨基、环氧基及异氰酸酯基。
予以说明,(B-6)成分的“碳间双键”不包含芳香族双键。在本说明书中,芳香族双键为具有4n+2个(n为0以上的整数)π电子的环状共轭化合物的双键。
在本发明的组合物包含(B-6)具有碳间双键的硅烷化合物的情况下,除热固化外,还能进行光固化(UV固化)、电子射线固化(EB固化)。
作为具有碳间双键的硅烷化合物,也可以使用其部分缩合物(含有具有碳间双键的基团的聚有机烷氧基硅烷化合物)。这些化合物可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
具有碳间双键的硅烷化合物及其部分缩合物例如可以以下述式(20)来表示。
R20 eSi(OR21)4-e ···(20)
[式中,R20为碳数1~4的烷基;乙烯基;或被具有选自乙烯基、丙烯酰基及甲基丙烯酰基中的1种以上的基团的取代基取代后的碳数1~6(优选碳数1~4)的烷基,R20中的至少1个为被具有选自乙烯基、丙烯酰基及甲基丙烯酰基中的1种以上的基团的取代基取代后的碳数1~6(优选碳数1~4)的烷基。R21为碳数1~4的烷基,e为1或2。在存在多个R20的情况下,多个R20可以相同或不同,多个OR21可以相同或不同。]
在上述式(20)中,碳数1~6的烷基、碳数1~4的烷基如式(1)或(4)中的说明所示。优选使R20为碳数1~4的烷基、或者被选自乙烯基、丙烯酰基及甲基丙烯酰基中的1种以上的基团取代后的碳数1~6(优选碳数1~4)的烷基。优选使e为1。
被具有选自乙烯基、丙烯酰基及甲基丙烯酰基中的1种以上的基团的取代基取代后的碳数1~6(优选碳数1~4)的烷基优选为被选自乙烯基、乙烯基氧基、丙烯酰基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰基及甲基丙烯酰氧基中的1种以上的基团取代后的碳数1~6(优选碳数1~4)的烷基,更优选为被选自丙烯酰基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰基及甲基丙烯酰氧基中的1种以上的基团取代后的碳数1~6(优选碳数1~4)的烷基。
作为式(20)所示的化合物的具体例,可列举3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷等丙烯酰基硅烷化合物(含丙烯酰基硅烷化合物)、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷等含乙烯基硅烷化合物。
(B-7)具有巯基及烷氧基的硅烷化合物
具有巯基及烷氧基的硅烷化合物为包含具有硫醇基(IUPAC;别名为氢硫基、巯基、硫氢基)的基团的硅烷化合物,其包含烷氧基。另外,不包含氨基、环氧基及异氰酸酯基。另外,也可以为包含具有三嗪硫醇基的基团的硅烷化合物。
作为(B-7)成分的具体例,可列举3-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷。作为烷氧基低聚物,可列举信越化学工业株式会社制X-41-1805、X-41-1818、X-41-1810等。进而,作为含三嗪硫醇基硅酮烷氧基低聚物,可列举信越化学工业株式会社制X-24-9451、X-24-9452、X-24-9453、X-24-9454。
(C)有机高分子微粒和/或无机微粒
本发明的透明导电层形成用组合物包含有机高分子微粒和/或无机微粒。即,本发明的组合物只要包含有机高分子微粒及无机微粒中的任一种即可,也可以包含有机高分子微粒及无机微粒两者。
作为有机高分子微粒,可例示使乙烯系不饱和化合物(丙烯酸、甲基丙烯酸及它们的衍生物、苯乙烯、乙酸乙烯酯等)聚合而得的有机高分子微粒。
从制造性、组合物中的分散性、组合物的涂敷性及涂膜的透明性等的观点出发,有机高分子微粒优选平均粒径为1~200nm的范围的有机高分子微粒,更优选平均粒径为1~100nm的范围的有机高分子微粒。予以说明,该有机高分子微粒的平均粒径可以利用动态光散射法来测定。另外,在利用动态光散射法不能测定的情况下,也可以利用X射线小角散射法来测定。
关于上述动态光散射法,例如使用动态光散射法粒径分布测定装置(BeckmanCoulter株式会社制、库尔特计数器N5)对将有机高分子微粒用离子交换水稀释100倍后的溶液进行测定,求出基于单模态分析(单分散模式分析)的平均粒径。可以将该操作重复进行5次而将5次的平均粒径的平均值设为有机高分子的平均粒径。
在将有机高分子微粒的平均粒径设为D、导电性纳米纤维的平均长度设为L时,优选为D/L<0.010,更优选为D/L<0.0050。
在本发明中,该有机高分子微粒优选以分散在分散介质中的形态使用,作为分散介质,可优选列举例如:水;甲醇、乙醇、丙醇、1-甲氧基-2-丙醇等低级醇;甲基溶纤剂等溶纤剂类等。通过使用此种分散介质,从而可以提高有机高分子微粒的分散性、防止沉降。进一步优选使分散介质为水。在分散介质为水的情况下,也可使用在形成上述源自(B-1)~(B-5)成分的包含Si-O键的基质时的硅烷化合物的水解、缩合反应中。
对有机高分子微粒的制造方法并无特别限制,可以采用现有公知的方法、例如乳液聚合法或微细悬浮聚合法等。
乳液聚合法为如下方法:使用包含烯属不饱和单体、水性分散介质、阴离子性或非离子性表面活性剂的乳化剂及水溶性聚合引发剂,使其乳化成微细的液滴,在包含上述单体混合物的表面活性剂胶束层内进行聚合,得到有机高分子微粒的分散液。
另一方面,微细悬浮聚合法为如下方法:首先,在水性介质中添加上述单体、油溶性聚合引发剂、乳化剂及根据需要的其他添加剂,进行预混合,利用均质器进行均质化处理,并进行油滴的粒径调节。接着,将经过均质化处理的液体送至聚合器,进行聚合反应,得到有机高分子微粒的分散液。
上述任意方法的重合温度均为30~80℃左右。
作为在乳液聚合中使用的水溶性聚合引发剂,可列举例如:过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化氢等水溶性过氧化物;将这些引发剂或氢过氧化枯烯、叔丁基过氧化氢等氢过氧化物与酸性亚硫酸钠、亚硫酸铵、抗坏血酸等还原剂组合的氧化还原系引发剂、2,2’-偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐等水溶性偶氮化合物等。
另一方面,作为用于微细悬浮聚合的油溶性聚合引发剂,可列举例如:过氧化二酰类、过氧化酮类、过氧酯类、过氧化二碳酸酯类等油溶性有机过氧化物;2,2’-偶氮二异丁腈、2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)等偶氮化合物等。
作为有机高分子微粒的具体例,可列举:一方社油脂工业株式会社制的乳液系高分子紫外线吸收剂ULS-700、ULS-1700、ULS-383MA、ULS-1383MA、ULS-383MG、ULS-385MG、ULS-1383MG、ULS-1385MG、ULS-635MH等日信化学工业株式会社制的Vinibran 700、701、711;日本ZEON株式会社制的Nipol系列等。
上述有机高分子微粒可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
作为无机微粒,可列举:银、铜等金属微粒;胶体二氧化硅、氧化钛、氧化铈、氧化锆、ITO、ATO(三氧化二锑)等金属氧化物微粒。
无机微粒优选为胶体二氧化硅。胶体二氧化硅是指胶体二氧化硅、胶体硅酸。在水中,称作因水合而在表面具有Si-OH基的氧化硅的胶体悬浮液,其在将盐酸添加到硅酸钠的水溶液中时生成。最近,陆续开发出新的制备法,有分散于非水溶液中的胶体二氧化硅、利用气相法制作的微粉末状的胶体二氧化硅,另外,还有中空型的胶体二氧化硅,粒径也从数nm至数μm,多种多样。
作为无机微粒的平均粒径,优选为1~200nm左右。粒子的组成不固定,也有形成硅氧烷键(-Si-O-、-Si-O-Si-)而高分子化的无机微粒。粒子表面为多孔性,在水中通常带负电。
予以说明,上述平均粒径例如可以通过以下方式来测定,即,将无机微粒干燥、烧成和粉碎后,使用BET比表面积测定装置(Monosorb MS-17),利用氮吸附法求出BET比表面积,换算成假定为真状粒子时的粒径。在不能利用BET比表面积测定平均粒子系的情况下,也可以利用X射线小角散射法来测定。
在将无机微粒的平均粒径设为D、导电性纳米纤维的平均长度设为L时,优选D/L<0.010,更优选D/L<0.0050。
作为胶体二氧化硅的市售品,可列举:扶桑化学工业株式会社制“超高纯度胶体二氧化硅”Quartron PL系列(品名:PL-1、PL-3、PL-7)、扶桑化学工业株式会社制“高纯度有机溶胶”、日产化学工业株式会社制“胶体二氧化硅(品名:Snowtex 20、Snowtex 30、Snowtex40、Snowtex O、Snowtex O-40、Snowtex C、Snowtex N、Snowtex S、Snowtex 20L、SnowtexOL等)”、“有机二氧化硅溶胶(品名:甲醇二氧化硅溶胶、MA-ST-MS、MA-ST-L、IPA-ST、IPA-ST-MS、IPA-ST-L、IPA-ST-ZL、IPA-ST-UP、EG-ST、NPC-ST-30、MEK-ST、MEK-ST-MS、MIBK-ST、XBA-ST、PMA-ST、DMAC-ST、PGM-ST等)”。
作为(C)成分,可以将胶体二氧化硅单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
(D)固化催化剂
固化催化剂为使上述的硅烷化合物(B-1)~(B-7)成分水解及缩合(固化)的催化剂,可列举例如:盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、亚硝酸、高氯酸、氨基磺酸等无机酸;甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、草酸、柠檬酸、酒石酸、琥珀酸、马来酸、谷氨酸、乳酸、对甲苯磺酸等有机酸。
另外,还可列举:氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、正己基胺、二甲基胺、三丁基胺、二氮杂双环十一烯、乙酸乙醇胺、甲酸二甲基苯胺、苯甲酸四乙基铵盐、乙酸钠、乙酸钾、丙酸钠、谷氨酸钠、丙酸钾、甲酸钠、甲酸钾、乙酸苯甲酰基三甲基铵盐、四甲基乙酸铵、辛酸锡等有机金属盐;钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯、三异丁醇铝、三异丙醇铝、乙酰丙酮铝、SnCl4、TiCl4、ZnCl4等路易斯酸等。
在这些固化催化剂中,即使增加(C)的配合量,也能实现高分散化,并且能够提高所得膜的透明性,因此可以优选使用有机酸。尤其可以优选使用有机羧酸、特别是乙酸。
作为(D)成分,可以将上述固化催化剂单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
(E)分散介质
本发明的组合物以在分散介质中分散有导电性纳米纤维、无机微粒、有机微粒等的状态来使用。分散介质只要是能够将导电性纳米纤维等均匀地混合并分散的介质即可,并无特别限定,可列举例如:水;以及醇类、芳香族烃类、醚类、酯类等有机系分散介质。在这些有机系分散介质中,作为醇类的具体例,可列举甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正己醇、正辛醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、乙二醇单丁基醚、乙二醇单乙基醚乙酸酯、二乙二醇单乙基醚、1-甲氧基-2-丙醇(丙二醇单甲基醚)、丙烯单甲基醚乙酸酯、二丙酮醇、甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丙基溶纤剂、丁基溶纤剂、苄醇等。
作为其他分散介质的具体例,可列举四氢呋喃、1,4-二噁烷、1,2-二甲氧基乙烷、二甲苯、二氯乙烷、甲苯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸乙氧基乙酯等。
在这些分散介质中,从作为分散介质的性能的观点出发,优选水及醇类。
作为(E)成分,可以将上述分散介质单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
(任意添加成分)
在本发明的组合物中,除上述成分以外,还可以根据需要适当含有在以往组合物中使用的公知的各种添加成分。
作为可以根据需要含有的添加成分,可列举例如:分散稳定剂、流平剂、挠性赋予剂、以及润滑性赋予剂、抗氧化剂、抗硫化剂、抗金属腐蚀剂、防腐剂、蓝化剂、消泡剂(抗发泡剂)、光稳定化剂、耐候性赋予剂、着色剂、粘度调节剂、微粒的分散剂(抗沉降剂)、微粒表面活性的改性剂等。
<流平剂>
为了提高所得涂膜的平滑性、以及涂布时的流动性,可以在组合物中添加流平剂,作为这些添加剂,可列举硅酮系流平剂、氟系流平剂、丙烯酸系流平剂、乙烯基系流平剂以及将氟系和丙烯酸系复合化的流平剂等。这些流平剂全部在涂膜表面发挥作用而使表面张力降低。其具有各种特征,并且可以根据目的来使用。表面张力的降低能力在硅酮系和氟系中较强,丙烯酸系和乙烯基系在进行再涂布时不易产生润湿不良,因此较为有利。
作为硅酮系流平剂的具体例,可以使用聚氧亚烷基与聚二甲基硅氧烷的共聚物等。作为硅酮系流平剂的市售品,可列举:东丽-道康宁株式会社制FZ-2118、FZ-77、FZ-2161等;信越化学工业株式会社制KP321、KP323、KP324、KP326、KP340、KP341等;MomentivePerformance MaterialsJapan公司制TSF4440、TSF4441、TSF4445、TSF4450、TSF4446、TSF4452、TSF4453、TSF4460等;日本BYK-Chemie株式会社制BYK-300、BYK-302、BYK-306、BYK-307、BYK-320、BYK-325、BYK-330、BYK-331、BYK-333、BYK-337、BYK-341、BYK-344、BYK-345、BYK-346、BYK-348、BYK-377、BYK-378、BYK-UV3500、BYK-3510、BYK-3570等聚醚改性硅油(聚氧亚烷基改性硅油)等。
另外,在需要150℃以上的耐热性的情况下,适合使用聚酯改性或具有苯环的芳烷基改性硅油。作为聚酯改性硅油的市售品,可列举日本BYK-Chemie株式会社制BYK-310、BYK-315、BYK-370等,作为具有苯环的芳烷基改性硅油的市售品,可列举日本BYK-Chemie株式会社制BYK-322、BYK-323等。
作为氟系流平剂,可以使用聚氧亚烷基与氟碳的共聚物等。
作为氟系流平剂的市售品,可列举DIC株式会社制的MEGAFAC系列、住友3M株式会社制的FC系列等。
作为丙烯酸系流平剂的市售品,可列举日本BYK-Chemie株式会社制的BYK-350、BYK-352、BYK-354、BYK-355、BYK358N、BYK-361N、BYK-380N、BYK-381、BYK-392等引入了氟的BYK-340等。
通过配合这样的流平剂,从而改善涂膜的最终外观,并且即使制成薄膜也能够均匀地涂布。流平剂的使用量相对于组合物总量优选为0.01~10质量%、更优选为0.02~5质量%。
作为配合流平剂的方法,可以在制备组合物时进行配合,也可以在刚要形成涂膜之前配合于组合物中,还可以在组合物的制备和刚要形成涂膜之前两个阶段进行配合。
<挠性赋予剂>
为了提高所得涂膜的柔软性,可以在组合物中含有挠性赋予剂作为应力松弛剂。
作为挠性赋予剂,可以使用例如硅酮树脂等。
作为硅酮树脂的市售品,可列举:Wacker公司制Resin MK系列例如Belsil PMS MK(为包含CH3SiO3/2的重复单元(单元T)的聚合物,且为包含直至1质量%的(CH3)2SiO2/2单元(单元D)的聚合物);信越化学工业株式会社制KR-242A(包含98质量%的单元T和2质量%的二甲基单元D且包含Si-OH末端基团的聚合物)、KR-251(包含88质量%的单元T和12质量%的二甲基单元D且包含Si-OH末端基团的聚合物)、KR-220L(包含式CH3SiO3/2的单元T且包含Si-OH(硅醇)末端基团的聚合物)等。
(透明导电层形成用组合物中的各成分的含量)
组合物中的各成分的含量可以进行适当选定,但是优选按照例如以下所示的范围选定各成分的含量。
除(E)成分的分散介质外,以质量%表示相对(A)、(B)[(B-1)~(B-7)]、(C)及(D)的总量的各成分含量。予以说明,以分散状态优选使用的(C)成分仅使用固体成分来计算,各成分中所含的分散介质包含在(E)成分中。
(A)成分的含量例如为5质量%以上且98质量%、优选为10~75质量%。在不足5质量%的情况下,存在无法体现导电性的风险,在多于98质量%的情况下,存在与基材的密合性降低的风险。
(B-1)成分的含量通常为0.1~30质量%左右,优选为1~20质量%。
(B-2)成分的含量通常为0.01~40质量%左右,优选为1~20质量%。
(B-3)成分的含量通常为0.1~40质量%左右,优选为1~30质量%。
(B-4)成分的含量通常为0.1~30质量%左右,优选为1~20质量%。
(B-5)成分的含量通常为0.1~50质量%左右,优选为1~40质量%。
(B-6)成分的含量通常为0~50质量%左右,优选为0.1~40质量%。
(B-7)成分的含量通常为0~50质量%左右,优选为0.1~40质量%。
作为(C)成分的有机高分子微粒的含量通常为0~50质量%左右,优选为0.1~20质量%。
作为(C)成分的无机微粒的含量通常为0~70质量%左右,优选为1~50质量%。
(D)成分的含量通常为0.001~30质量%左右,优选为0.001~20质量%。
(E)成分的含量相对于(A)、(B)、(C)及(D)成分的总质量份通常为5~100000质量份左右,优选为100~50000质量份。
予以说明,作为(B-1)成分与(B-5)成分的配合摩尔比,并无特别限制,优选为1∶1~1∶5,更优选为1∶2~1∶4。若(B-1)成分与(B-5)成分的配合摩尔比为上述范围,则所得涂膜的耐久性进一步提高。
本发明的透明导电层形成用组合物可以实质上仅包含(A)、(B)、(C)、(D)及(E)或者仅包含(A)、(B)、(C)、(D)及(E)。
作为其他成分,可列举上述的任意添加成分。
在此,“实质上”是指透明导电层形成用组合物的95重量%以上且100重量%以下(优选为98重量%以上且100重量%以下)为(A)、(B)、(C)、(D)及(E)。
本发明中使用的透明导电层形成用组合物可以在不损害本发明效果的范围内包含除(A)、(B)、(C)、(D)及(E)以外的不可避免的杂质。
[导电层形成用组合物的制备方法]
本发明的导电层形成用组合物优选以如下方式来制造,即,使(B-2)、(B-3)成分及(B-4)成分与(C)~(E)成分接触,并向所得的反应液中加入(B-5)成分使其反应后,再加入(B-1)成分使其反应,制备组合物,在该组合物中加入(A)成分。
另外,更优选以如下方式来制造,即,将包含(B-2)、(B-3)成分及(B-4)成分与(C)~(E)成分的混合物加热,并向所得的反应产物中加入(B-5)成分使其反应后,再加入(B-1)成分使其反应,制备组合物,在该组合物中加入(A)成分。
具体而言,制备至少包含(B-2)、(B-3)成分及(B-4)成分和作为(C)成分的有机高分子微粒、(D)及(E)成分的第一混合液,接着,将包含(C)成分及(E)成分的无机微粒分散液混合,制备第二混合液,再加入(B-5)成分,制备第三混合液。在该第三混合液中加入(B-1)成分,制备组合物。更优选在该组合物中添加包含(A)成分及(E)成分的导电性纳米纤维分散液来制造。
这样,若将各成分分离进行制备,则组合物的液体保存稳定性(未发生凝胶化等)提高,故优选。
尤其,在通过增加(C)成分的添加量而增加液体中的水的量时,进一步发挥该效果。例如,可以将(B-2)、(B-3)、(B-4)、作为(C)成分的有机高分子微粒、(D)及(E)成分混合后,加入作为(C)成分的无机微粒。接着,混合(B-5)成分,再加入(B-1)成分,制备组合物。
予以说明,通过在制备组合物后再加入(E)成分,从而可以将组合物进行稀释。
已知如上述组合物那样的混合材料的液体保存稳定性容易影响液体pH(例如“溶胶-凝胶法对纳米技术的应用/监修:作花济夫”CMC出版)。在组合物的制备中,由于混合酸性成分作为(D)成分,混合碱性成分作为(B-1)成分及作为(C)成分的无机微粒,因此根据混合顺序不同而使液体pH发生变化。作为液体pH值、例如利用以校正用pH标准液修正后的便携式pH计(Hanna公司制:商品名Checker 1)进行评价的液体pH值,优选使上述的第一混合液及第二混合液为pH≤6、且第三混合液及最终混合液为pH≤7。尤其,若在第三的混合液、即(B-1)成分的混合时液体pH超过8,则存在液体稳定性降低的风险。优选在从组合物的制备开始时到制备结束时使液体保持酸性状态。即,优选利用能够维持此种条件的步骤来制备组合物。
另外,上述的第一混合液、第二混合液及第三混合液优选在各成分的混合后进行加热处理。温度优选为30℃~130℃、更优选为50℃~90℃,加热处理时间优选为30分钟~24小时、更优选为1小时~8小时。关于混合、加热手段,只要为能够均匀地进行混合、加热的手段,则并无特别限制。
通过如此地进行加热,从而促进液体内的(B-1)、(B-2)、(B-3)、(B-4)及(B-5)成分的缩合反应,耐久性提高。(B-1)、(B-2)、(B-3)、(B-4)及(B-5)成分的反应能够利用溶液Si-NMR进行分析,并且可以设计成更适合其的结构。在不足30℃或不足30分钟时,大多情况使反应极慢,另外,在超过130℃或超过24小时的情况下,过于促进(B-1)、(B-2)、(B-3)、(B-4)及(B-5)成分的反应,存在因液体凝胶化或高粘性化而无法涂布的风险。
混合(B-1)成分后的组合物也优选进行加热处理。当在室温下进行混合的情况下,容易受到搅拌效率的影响,其会使(B-1)成分的分散度较低,此时,存在涂膜的透明性(总透光率降低、雾度上升)降低的风险。温度优选为30℃~130℃、更优选为50℃~90℃,时间优选为5分钟~10小时、更优选为15分钟~6小时。关于混合、加热手段,只要为能够均匀地进行混合、加热的手段,则并无特别限制。在不足30℃或不足5分钟时,大多情况缺乏加热处理的效果,另外,若超过130℃或超过10小时,则存在因液体凝胶化或高粘性化而无法涂布的风险。
[透明导电层]
通过将本发明的透明导电层形成用组合物涂布在基板上,从而形成涂膜。例如利用旋涂机、喷雾、浸渍、帘式流动、棒涂机、模涂机、刮刀涂布机、凹版涂布机或辊涂等公知的方法进行涂布。
作为涂膜的厚度,按照成为优选10~500nm、更优选30~200nm的方式进行调整。
之后,在适当的干燥条件、通常室温~190℃、优选80~140℃下加热干燥1分钟~24小时左右、优选2~60分钟,由此得到透明导电层。
另外,在本发明的组合物包含具有碳间双键的硅烷化合物((B-6)成分)的情况下,能够进行光固化(UV固化)及电子射线固化(EB固化)。
由本发明的组合物得到的透明导电层在膜中分散有导电性纳米纤维((A)成分)有机高分子微粒及无机微粒((C)成分)。
作为在基板中可以使用的树脂,可列举例如:聚乙烯、聚丙烯、环烯烃系树脂(例:JSR株式会社制“ARTON”、日本ZEON株式会社制“ZEONOR”“ZEONEX”)、聚甲基戊烯等聚烯烃系树脂;聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯系树脂;二乙酰基纤维素、三乙酰基纤维素、乙酰基纤维素丁酸酯等纤维素系树脂;聚苯乙烯、间规聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS树脂)等苯乙烯系树脂;聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺等酰亚胺系树脂;尼龙等聚酰胺系树脂;聚醚酮、聚醚醚酮等酮系树脂;聚砜、聚醚砜等砜系树脂;聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯等氯乙烯系树脂;聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸系树脂;聚碳酸酯树脂、聚苯硫醚、聚缩醛、改性聚苯醚、聚乙烯醇、环氧树脂、含氟树脂、塑料透镜用树脂聚甲基丙烯酸甲酯、脂环式聚烯烃、丙烯腈苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸苯乙烯共聚物、脂环式丙烯酸、二乙二醇二烯丙基碳酸酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、聚氨酯、聚硫氨酯、环硫化物等。也可以为将多个上述聚合物混合的聚合物合金/聚合物掺合物。另外,还可以为将多个上述树脂层叠的层叠结构体。在上述树脂中,优选聚酯系树脂(尤其聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚烯烃系树脂及聚碳酸酯树脂。
以这些树脂为原材的基板可以为透明、半透明中的任意一种,另外,可以被着色,也可以为无着色的基板,只要根据用途适当选择即可。优选透明性优异且无着色的基板。
另外,基板不限于树脂制基板,可以为玻璃基板、金属基板、金属氧化物基板、陶瓷基板等。例如也可以为树脂与玻璃的复合材料的基板。
对于基板的厚度并无特别限制,可以根据状况进行适当选定,但是通常为5μm~30mm左右、优选为15μm~10mm。
本发明的组合物可以在基板上密合性良好地形成涂膜,为了进一步提高其密合性,可以对基板的至少形成涂膜一侧的表面根据需要利用氧化法、凹凸化法等实施表面处理。作为上述氧化法,可列举例如电晕放电处理、低压等离子体法或大气压等离子体法等等离子体处理、铬酸处理(湿式)、火焰处理、热风处理、臭氧/紫外线照射处理、电子射线处理、ITRO处理等,另外,作为凹凸化法,可列举例如喷砂法、溶剂处理法等。这些表面处理法根据基板的种类进行适当选择,但是,从效果及操作性等方面出发,通常优选使用电晕放电处理法。另外,也可以设置利用硅烷偶联剂的表面处理或底涂层。但是,在本发明中无需设置底涂层,因此可以简化结构。
另外,可以在形成于基板上的透明导电层上设置保护层、金属层、金属氧化物层。也可以在基板与透明导电层之间设置金属层、金属氧化物层、树脂层等。
由本发明的组合物得到的透明导电层的总透光率优选为85~100%、更优选为90~100%。
由本发明的组合物得到的透明导电层的雾度优选为3.0%以下、更优选为2.0%以下。
由本发明的组合物得到的透明导电层的表面电阻优选为5~500Ω/□、更优选为5~200Ω/□。
这些物性可以利用公知的方法来确认,例如,总透光率及雾度可以利用雾度计来确认,表面电阻可以利用使用了低电阻计的四探针测定法或四端子测定法来确认。
[透明导电层的图案化]
由本发明的组合物得到的透明导电层可以被图案化。图案化可以直接应用公知的光刻等湿式蚀刻工序或激光蚀刻工序。另外,也能利用丝网印刷、柔性印刷、喷墨印刷等直接印刷图案。图案化工序并无特别限定,在所使用的导电性纳米纤维为银纳米线等金属纳米线的情况下,可以适合使用湿式蚀刻、激光蚀刻。在导电性纳米纤维为碳纳米管等的碳纤维的情况下,优选激光蚀刻。
[利用湿式蚀刻的图案化方法]
利用湿式蚀刻的图案化的方法包括:使用光致抗蚀剂和光掩模的通常的光刻;根据想要形成非导通区域的图案而印刷涂布蚀刻剂的方法;从非腐蚀性的掩模通过来涂布蚀刻剂的方法等。其中,在重现性和精度的方面,可以适合使用光刻。另外,也可以代替光致抗蚀剂而使用转印光敏性膜的干膜。
在使用光刻的情况下,在所形成的透明导电层上涂布抗蚀液而形成抗蚀层。接着,使用光掩模对该抗蚀层进行紫外线照射,之后,进行显影,由此进行抗蚀层的图案化。接着,将未被抗蚀层覆盖的透明导电层蚀刻除去,再将残留的抗蚀剂部分进行剥离,由此得到图案化的透明导电层。
就本发明的透明导电层而言,由于蚀刻剂的渗透性良好,因此可以有效地蚀刻所含有的银纳米线等导电性纳米纤维。
作为蚀刻剂,可以使用具有溶解导电性纳米纤维或将纳米纤维切断而变短的效果的酸性药剂。在导电性纳米纤维为银纳米线等金属纳米线的情况下,可以使用例如:氢溴酸、硝酸、硫酸、磷酸、盐酸等无机酸;乙酸、草酸、甲磺酸等有机酸等。另外,也可以使用将这些酸性药剂组合物多种而含有的混酸。尤其优选氢溴酸或硝酸。
另外,也可以使用使金属氧化溶解的药剂。在导电性纳米纤维为银纳米线等金属纳米线的情况下,可以使用例如硝酸铁(III)液(硝酸铁液)、氯化铁(III)液(氯化铁液)、氯化铜(II)液(氯化铜液)等金属化合物的水溶液、双氧水、它们的混合液等。为了控制反应,也可以与酸或碱混合使用。例如,可以适合使用氯化铜(II)与盐酸的混合水溶液、双氧水与氨水的混合液等。
另外,也可以使用碱性的蚀刻剂。在导电性纳米纤维为银纳米线等金属纳米线的情况下,可列举例如氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液等。
在市售的蚀刻剂中,可以使用SEA-NW01、SEA-NW02、SEA-1、SEA-2、SEA-4、SEA-5、ITO-02、ITO-06N、ITO-07N、ITO-101N、Cu-01、Cu-02、Cu-03(关东化学株式会社制)、GNW203、GNW300、GNW410(林纯药工业株式会社制、Pure Etch系列)等。
这些药剂可以直接使用原液,也可以用水等溶剂稀释后再使用。还可以加入添加剂后再使用。蚀刻的处理温度及处理时间并无特别限定,优选根据蚀刻液的种类及透明导电层的厚度进行设定。在最佳的状态下,雾度、总透光率等光学特性与处理前相同,被蚀刻的区域的表面电阻为104Ω/□以上。若处理不充分,则绝缘性不充分,若处理过度,则有时产生对基板等的损伤而使光学特性变差。另外,通过适当控制处理温度及处理时间,从而可以进行部分蚀刻,该部分蚀刻不使银纳米线等导电性纳米纤维完全溶解而切断成较短的纤维,形成非导通区域。由此,可以减小导通部与非导通部的反射率、光散射之差,能够降低图案的能见性。
[利用激光蚀刻的图案化方法]
在透明导电层的图案化中作为干蚀刻的一个方法,可以适合使用激光蚀刻。此时,利用被聚光的激光蒸发除去导电层,由此进行非导通化。与需要抗蚀剂涂布、掩模曝光、显影、蚀刻、抗蚀剂剥离、清洗这一系列工序的利用湿式蚀刻的图案化相比,能够以简便的设备和较短的工序得到高精度的图案。当在本发明中应用激光蚀刻的情况下,基于激光照射的除去性良好,抑制对基底基板的损伤,可以有效地进行蚀刻。
作为激光光源,可列举:YAG、YVO4等脉冲激光;二氧化碳激光等连续振荡激光。特别优选使用了YAG、YVO4等波长1064nm或其2次谐波的532nm的脉冲状激光。
由本发明的组合物得到的透明导电层、具备透明导电层的带透明导电层的基板适合用于触控面板、液晶显示器、有机EL显示器、有机EL照明、太阳能电池、调光膜、调光玻璃、透明加热器等电气设备等、汽车或电车等车辆等中。另外,该触控面板适合用于显示装置。
实施例
[组合物]
制造例1
制备具有表1所示组成的组合物。
予以说明,以表1的商品名记载的成分具体如下:
ULS-1385MG有机高分子微粒、一方社油脂工业株式会社制(水分散/固体成分浓度30质量%)、平均粒径55~75nm(利用上述的动态光散射法进行测定))
MTMS-A:甲基三甲氧基硅烷的部分缩合物即聚有机烷氧基硅烷、多摩化学工业株式会社制
M SILICATE 51:四甲氧基硅烷的部分缩合物(平均3~5聚物)即聚烷氧基硅烷、多摩化学工业株式会社制
IPA-ST-L:胶体二氧化硅、日产化学工业株式会社制(异丙醇分散、胶体二氧化硅浓度30质量%、平均粒径40~50nm(利用使用了上述的BET比表面积测定装置的测定法进行测定))
在容积50ml的样品管中投入有机高分子微粒:ULS-1385MG((C)成分+(E)成分)0.80g,边以500rpm搅拌,边依次以1分钟滴加1-甲氧基-2-丙醇((E)成分)4.25g、水((E)成分)0.50g、乙酸((D)成分)0.50g、M SILICATE 51((B-2)成分)0.40g、MTMS-A((B-3)成分)1.10g、二甲氧基-3-环氧丙氧基丙基甲基硅烷((B-4)成分)0.55g、20质量%对甲苯磺酸甲醇液((D)成分+(E)成分)0.05g。接着,在室温、500rpm下搅拌60分钟后,静置一天,将其作为A液。
在容积20ml的样品管中投入3-异氰酸根合丙基三乙氧基硅烷1.10g及2-丁酮肟(异氰酸酯基的封端剂)0.35g,在室温、500rpm下搅拌10分钟后,静置一天,将其作为C液。在13C-NMR中,通过异氰酸酯基的信号消失来确认异氰酸酯基已经被封端。将3-异氰酸根合丙基三乙氧基硅烷与2-丁酮肟的配合量的总和设为封端异氰酸根合硅烷化合物:(B-5)成分的量。
在安装有冷却管的200ml三颈烧瓶中加入A液和搅拌子,边以500rpm搅拌,边以5分钟滴加作为B液的IPA-ST-L((C)成分+(E)成分)6.50g,在室温搅拌60分钟。接着,在氮气流下以600rpm、80℃加热3小时。接着,加入C液,以相同条件在80℃搅拌4小时后,在室温静置一晚。
进而,向其中以2分钟滴加作为D液的3-氨基丙基三甲氧基硅烷((B-1)成分)0.40g。在室温搅拌10分钟后,再在氮气流下以700rpm、80℃加热3小时。
制造例2-5
除了使用表1所示的成分及配合量以外,与制造例1同样地制备组合物。
【表1】
[银纳米线分散液的制备]
按照使固体成分浓度达到0.5质量%的方式使平均直径25nm且平均长度20μm的银纳米线分散到异丙醇中,制备成银纳米线分散液A。
以同样的方式制备表2所示的银纳米线分散液B-F。
【表2】
PGME:1-甲氧基-2-丙醇
实施例1
向在制造例1中制备的组合物1.65g中加入异丙醇(IPA)93.90g,添加所制备的银纳米线分散液A95.50g,在室温进行搅拌,由此制备透明导电层形成用组合物。所得的透明导电层形成用组合物具有表3-1所示的组成。
予以说明,表3-1~3-6中括弧内的数值(%)表示将(A)~(D)成分的总质量设为100%时的质量%。另外,(E)成分的数值(份)表示相对于(A)~(D)成分的总量100质量份的质量份。
将所得的透明导电层形成用组合物利用旋涂机以1500rpm涂布在玻璃基板上,使其在100℃干燥30分钟,在玻璃基板上形成透明导电层。对所得的透明导电层进行了以下的评价。结果如表4-1所示。
(1)膜厚测定
在基材为玻璃基板的情况下,使用触针式膜厚计进行透明导电层的膜厚测定,并将5点的平均值设为膜厚。
在基材为树脂基板的情况下,使用AFM进行透明导电层的膜厚测定,将与基板的距离的最小值与最大值的平均值设为膜厚。
(2)总透光率
使用雾度计(日本电色工业株式会社制、NDH5000),依据ASTM D1003,使用包含基材及透明导电层的层叠体,以基材为基准测定了透明导电层的总透光率。
(3)雾度
使用雾度计(日本电色工业株式会社制、NDH5000),依据ASTM D1003,使用包含基材及透明导电层的层叠体,以基材为基准测定了透明导电层的雾度值。
(4)表面电阻测定
使用低电阻率计(Loresta-GP MCP-T-610、三菱化学制),依据JIS K 7194,利用四探针测定法对透明导电层的表面电阻进行了测定。
(5)密合性评价
将市售的玻璃纸胶带(Nichiban制CT-24(宽24mm))粘贴到透明导电层上,用指心使其充分密合后,将玻璃纸胶带剥离。对玻璃纸胶带剥离后的透明导电层的表面电阻进行测定,在使用银纳米线时,将表面电阻不足500Ω/□的情况设为“○”,将表面电阻为500Ω/□以上的情况设为“×”,在使用碳纳米管时,将表面电阻不足3000Ω/□的情况设为“○”,将表面电阻为3000Ω/□以上的情况设为“×”。
(6)耐久性
利用小型环境试验器(ESPEC公司制、SH-221),将包含基材及透明导电层的层叠体暴露在60℃、90%RH、500小时的条件下,实施了耐久性试验。对于耐久试验后的层叠体,再度评价了上述的总透光率、雾度、表面电阻及密合性。
关于总透光率,将在耐久性试验前后的差不足10%的情况设为“○”,将在耐久性试验前后的差为10~20%的情况设为“△”,在耐久性试验前后的差为20%以上的情况设为“×”。
关于雾度,将在耐久性试验前后的差不足3%的情况设为“○”,将在耐久性试验前后的差为3~5%的情况设为“△”,将在耐久性试验前后的差为5%以上的情况设为“×”。
关于表面电阻,在使用银纳米线时,将试验后的表面电阻不足500Ω/□的情况设为“○”,将试验后的表面电阻为500Ω/□以上的情况设为“×”,在使用碳纳米管时,将试验后的表面电阻不足3000Ω/□的情况设为“○”,将试验后的表面电阻为3000Ω/□以上的情况设为“×”。
关于密合性,进行试验后的透明导电层的密合性评价,在使用银纳米线时,将密合性评价后的表面电阻不足500Ω/□的情况设为“○”,将密合性评价后的表面电阻为500Ω/□以上的情况设为“×”,在使用碳纳米管时,将密合性评价后的表面电阻不足3000Ω/□的情况设为“○”,将密合性评价后的表面电阻为3000Ω/□以上的情况设为“×”。
实施例2-27
除了制备具有表3-1~3-6所示组成的透明导电层形成用组合物以外,与实施例1同样地形成透明导电层并进行了评价。结果如表4-1、4-2及表5所示。
予以说明,实施例2-27具体如下。
实施例2及3
除了使用在制造例2或3中制备的组合物以外,与实施例1同样地制备透明导电层形成用组合物。
实施例4-7
除了将实施例3中使用的银纳米线分散液A(Seashell Technologies制Ag-NW-25)的添加量变更为表3-1及3-2中记载的量以外,与实施例3同样地制备透明导电层形成用组合物。
实施例8-12
除了代替实施例4中使用的银纳米线分散液A而分别使用表2所示的银纳米线分散液B-F以外,与实施例3同样地制备透明导电层形成用组合物。
实施例13及14
除了使用棒#3利用棒涂机将实施例3中制备的透明导电层形成用组合物涂布在易粘接PET膜(东洋纺制Cosmoshine A4300,100μm)或PC片(SABIC Innovative Plastics制LEXAN FILM 8010,100μm)上以外,与实施例3同样地形成透明导电层。
实施例15及16
除了将实施例13中涂布透明导电层形成用组合物时的棒分别变更为棒#5或#7以外,与实施例13同样地形成透明导电层。
棒使用棒#5或#7,由此得到膜厚比实施例13厚的涂膜。
实施例17
向在制造例3中制备的组合物1.69g中进一步滴加3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.12g,在室温搅拌2小时,再添加银纳米线分散液A 112.28g,在室温下搅拌,由此制备透明导电层形成用组合物。
使用棒#3利用棒涂机将所得的透明导电层形成用组合物涂布到易粘接PET膜(东洋纺制Cosmoshine A4300,100μm)上,在100℃热干燥5分钟后,按照使累积光量达到500mJ/cm2的方式照射紫外线,由此使其固化。
实施例18及19
除了代替实施例17的易粘接PET膜(东洋纺制Cosmoshine A4300)而分别变更为易粘接PET膜(东丽制Lumirror U46,100μm)或(东丽制Lumirror U48,100μm)以外,与实施例17同样地形成透明导电层。
实施例20及21
除了在实施例13的透明导电层形成用组合物中分别进一步添加含三嗪硫醇基的硅酮烷氧基低聚物甲醇溶液(信越化学制X-24-9452)1.91g或19.11g以外,与实施例13同样地制备透明导电层形成用组合物。
实施例22及23
在实施例8的透明导电层形成用组合物中分别进一步添加含三嗪硫醇基的硅酮烷氧基低聚物甲醇溶液2.86g或28.65g,将基材从玻璃变更为易粘接PET膜(东洋纺制Cosmoshine A4300),并且使用棒#3以棒涂进行涂布,除此以外,与实施例8同样地制备透明导电层形成用组合物,形成透明导电层。
实施例24及25
在实施例13中代替银纳米线分散液而使用碳纳米管分散液(KH Chemicals制SWCNT Water solution Gen 2.2;直径1.0~1.4nm、长度5~50μm(产品目录值)),制备具有表3-5及3-6所示组成的透明导电层形成用组合物。
在实施例24中,将所得的透明导电层形成用组合物与实施例13同样地进行涂敷,再以60℃干燥5分钟,接着以100℃干燥5分钟,形成透明导电层。
在实施例25中,将实施例24中得到的透明导电层在加热到60℃的浓硝酸中浸渍10分钟后,用离子交换水进行清洗,以100℃使其干燥5分钟,形成透明导电层。
实施例26及27
除了按照表3-6记载的量在制造例4或制造例5中制备的组合物中添加银纳米线分散液A以外,与实施例15同样地制备透明导电层形成用组合物,形成透明导电层。
比较例1
将银纳米线分散液A利用旋涂机以1500rpm涂布在玻璃基板上,使其在100℃干燥30分钟,形成透明导电层。对所得的透明导电层进行与实施例1同样的评价。结果如表6所示。
比较例2
使用棒#3利用棒涂机将银纳米线分散液A涂布在易粘接PET膜(东洋纺制Cosmoshine A4300,100μm)上,使其在100℃干燥30分钟,形成透明导电层。对所得的透明导电层进行与实施例1同样的评价。结果如表6所示。
比较例3
在将M SILICATE 51、乙酸、对甲苯磺酸甲醇溶液、IPA在室温混合的组合物中进一步添加银纳米线分散液A,制备在室温下进行了搅拌的透明导电层形成用组合物。使用棒#3利用棒涂机将所得的组合物涂布到易粘接PET膜(东洋纺制Cosmoshine A4300,100μm)上,使其在100℃干燥30分钟,形成透明导电层。对所得的透明导电层进行与实施例1同样的评价。结果如表6所示。
比较例4
在市售的硅酸盐涂布液(COLCOAT公司制、制品名:COLCOAT PX)中添加IPA后,添加银纳米线分散液A,在室温下搅拌,制备成透明导电层形成用组合物。使用棒#3利用棒涂机将所得的组合物涂布到易粘接PET膜(东洋纺制Cosmoshine A4300,100μm)上,使其在100℃干燥30分钟,形成透明导电层。对所得的透明导电层进行与实施例1同样的评价。结果如表6所示。
比较例5
在含有市售的无机微粒的硅酸盐涂布液(Momentive Performance Materials制UVHC3000)中添加1-甲氧基-2-丙醇后,添加银纳米线分散液A,在室温下搅拌,制备成透明导电层形成用组合物。使用棒#3利用棒涂机将所得的组合物涂布到易粘接PET膜(东洋纺制Cosmoshine A4300,100μm)上,在室温干燥2分钟,再在85℃干燥5分钟后,按照使累积光量达到1000mJ/cm2的方式照射紫外线,由此使其固化,形成透明导电层。对所得的透明导电层进行与实施例1同样的评价。结果如表6所示。
比较例6
除了在实施例1的透明导电层形成用组合物中不添加银纳米线分散液A以外,与实施例1同样地制备组合物,在玻璃基板上形成涂膜层,对所得的涂膜层进行与实施例1同样的评价。结果如表6所示。
比较例7
除了使用棒#3利用棒涂机将比较例6的组合物涂布到易粘接PET膜(东洋纺制Cosmoshine A4300,100μm)上以外,以与比较例6同样的方式在玻璃基板上形成涂膜层,对所得的涂膜层进行与实施例1同样的评价。结果如表6所示。
以旋涂的方式在实施例1制作的透明导电层上涂布光致抗蚀剂(东京应化工业制OFPR-800LB),在115℃预烘烤2分钟,形成薄膜。接着,利用设有掩模的曝光装置对具有该薄膜的基板曝光g射线,将其浸渍于显影液中,对图案进行显影,用纯水进行清洗(冲洗),在140℃预烘烤2分钟。之后,在蚀刻剂(关东化学制SEA-NW01)中在25℃下浸渍2分钟,用纯水进行清洗,在抗蚀剂剥离液(丙酮)中在常温下浸渍10分钟后,进行干燥,得到图案形状透明导电膜。
确认到能够通过上述蚀刻来形成规定的图案。因蚀刻而残留的部分未观察到表面电阻的变化,但是被蚀刻除去的部分的表面电阻为>107Ω/□(超过107Ω/□)。
【表3-1】
【表3-2】
【表3-3】
【表3-4】
【表3-5】
【表3-6】
【表4-1】
【表4-2】
【表5】
【表6】
以上对本发明的实施方式和/或实施例进行若干详细地说明,但是,本领域技术人员在实质上不脱离本发明的新教导及效果的情况下容易对作为这些例示的实施方式和/或实施例加以大量变更。因此,这些大量变更也包含在本发明的范围内。
将成为本申请的巴黎公约优先权基础的日本专利申请说明书的内容全部援引于此。

Claims (23)

1.一种透明导电层形成用组合物,其包含下述成分(A)-(E),即
(A)导电性纳米纤维、
(B)下述(B-1)及选自下述(B-2)~(B-5)中的1种以上具有烷氧基的硅烷化合物的水解缩合物、
(B-1)具有氨基及烷氧基的硅烷化合物、
(B-2)四烷氧基硅烷化合物、
(B-3)不含氨基、环氧基及异氰酸酯基的有机烷氧基硅烷化合物、
(B-4)具有环氧基及烷氧基的硅烷化合物、
(B-5)具有烷氧基的封端异氰酸根合硅烷化合物、
(C)有机高分子微粒和/或无机微粒、
(D)固化催化剂、
(E)分散介质。
2.根据权利要求1所述的透明导电层形成用组合物,其中,所述具有烷氧基的硅烷化合物的水解缩合物包含所述(B-1)~(B-5)。
3.根据权利要求1或2所述的透明导电层形成用组合物,其中,在将所述无机微粒的平均粒径设为D、所述导电性纳米纤维的平均长度设为L时,满足D/L<0.010。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的透明导电层形成用组合物,其中,在将所述有机高分子微粒的平均粒径设为D、所述导电性纳米纤维的平均长度设为L时,满足D/L<0.010。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的透明导电层形成用组合物,其中,所述无机微粒为胶体二氧化硅。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的透明导电层形成用组合物,其中,所述导电性纳米纤维的平均直径为0.5nm以上且100nm以下,平均长度为1μm以上且100μm以下。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的透明导电层形成用组合物,其中,所述导电性纳米纤维的平均直径为1nm以上且100nm以下,平均长度为1μm以上且100μm以下。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的透明导电层形成用组合物,其中,所述导电性纳米纤维的平均直径为5nm以上且50nm以下,平均长度为3μm以上且50μm以下。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的透明导电层形成用组合物,其中,所述导电性纳米纤维为银纳米线或碳纳米管。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的透明导电层形成用组合物,其中,所述导电性纳米纤维为银纳米线。
11.根据权利要求10所述的透明导电层形成用组合物,其中,所述银纳米线的平均直径为5nm以上且50nm以下,平均长度为5μm以上且30μm以下。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的透明导电层形成用组合物,其特征在于,由透明导电层形成用组合物得到的透明导电层能够形成图案。
13.根据权利要求12所述的透明导电层形成用组合物,其特征在于,其利用酸及碱中的任一者均能形成图案。
14.一种透明导电层,其由权利要求1~11中任一项所述的透明导电层形成用组合物得到。
15.根据权利要求14所述的透明导电层,其能够形成图案。
16.根据权利要求15所述的透明导电层,其利用酸及碱中的任一者均能形成图案。
17.一种带透明导电层的基板,其具有将权利要求1~13中任一项所述的透明导电层形成用组合物涂布于基材而得的透明导电层。
18.根据权利要求17所述的带透明导电层的基板,其中,所述透明导电层包含银纳米线,所述银纳米线的含量为5重量%以上且98重量%以下。
19.根据权利要求17或18所述的带透明导电层的基板,其中,所述透明导电层的总透光率为85~100%,雾度为3.0%以下,表面电阻为5~500Ω/□。
20.一种带透明导电层的基板的制造方法,其具有将权利要求1~13中任一项所述的透明导电层形成用组合物直接涂布于基板而成的透明导电层。
21.一种触控面板,其使用权利要求17~19中任一项所述的带透明导电层的基板。
22.一种电气设备,其使用权利要求17~19中任一项所述的带透明导电层的基板。
23.一种车辆,其使用权利要求14~19中任一项所述的透明导电层或带透明导电层的基板。
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