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調査研究レポート

導電性高分子材料の最新動向

 導電性高分子材料には、電子の移動を可能にする化学構造を持った、いわゆる導電性ポリマーと、界面活性剤、電解質などの化合物や金属粉、カーボンブラックなどの導電性フィラーを練り込んだ、導電性樹脂組成物とがあります。

 実用化という点では、フィラー系導電性樹脂組成物が最も先行しており、次いで、界面活性剤や親水ポリマーを練り込んだ化合物系導電樹脂組成物が、帯電防止・制電性材料として一般的に使用されております。そしてさらに近年、電解質を練り込んだ導電性樹脂組成物や導電性ポリマーの実用化が始まり、導電性高分子材料は、これからのIT化時代を支える重要な材料技術として期待されております。

 本レポートは、膨大な中から絞り込んだ文献および公開特許を、導電性ポリマー、化合物系およびフィラー系導電性樹脂組成物の3つに分け、さらにその中を、ポリマーや導電性フィラーの種類毎に、あるいは導電性接着剤、導電ペーストなどの製品形態毎に分けて、最近の研究開発動向をまとめたものです。

 これからのIT化時代に向けて、電気・電子分野を中心に、益々その重要性を増しつつある導電性高分子材料の研究開発における、方向付けや手法の決定に、必ずや役立つものと信じますので、ご利用下さるようにお願い申し上げます。

文献および公開特許から見た研究開発の最近の傾向は・・・・

  • 導電性ポリマーでは、

 昨年、筑波大学の白川秀樹名誉教授等にノーベル賞が授与されたことから、一躍脚光を浴びましたが、電解質を練り込んだ導電性樹脂組成物と共に、近年、2次電池や電気2重層コンデンサの材料として、実用化が進みつつある。

 ポリピロール、ポリチオフェン、およびポリアニリンが主な研究開発対象とされているが、これら単独でしようとするのではなく、絶縁性のポリマーとブレンドするなど、複合化することによって実用化が図られようとしている。

  • 化合物系導電性樹脂組成物では、

 界面活性剤および親水性ポリマーを用いたものは、半導体のレベルであり、主として帯電防止や静電気対策を必要とする分野で使用されている。

 また、絶縁性ポリマーに電解質を練り込んだものは、ポリマー電解質と呼ばれ、電池やコンデンサの材料として使用されつつある。

  • フィラー系導電性樹脂組成では

 導電性フィラーとして、銅、銅合金、銀、ニッケル、低融点合金(ハンダなど)の金属微粒子、酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウムなどの金属酸化物微粒子、各種のカーボンブラック、ポリピロール、ポリアニリンなどの導電性ポリマー粒子、金属を被覆したポリマー微粒子、貴金属を被覆した銅や銀の微粒子、金属繊維、炭素繊維など、極めて多種多様なものが使用されている。

 これらは導電性の接着剤、インキ・ペースト、塗料、フィルム、プラスチック、ゴム、あるいは異方導電性接着剤、感圧導電ゴムなどの形で、電気・電子分野をはじめとする広範囲な用途に使用されている。

体裁 A4判 205ページ

定価 102,600円(税抜価格95,000円、送料弊社負担)

発行 2001年6月  住べリサーチ株式会社

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目次

はじめに 1
第1章 基礎編 3
  1.1導電体・半導体・絶縁体 3
  1.2導電性高分子材料の種類とその概要 4
  1.2.1導電性ポリマー 6
  [1] 導電性ポリマーの開発経過 6
  [2] 導電性ポリマーの種類 6
  1.2.2化合物系導電性樹脂組成物 11
  [1] 界面活性剤とポリマーの混合系 12
  [2] 親水性ポリマーとポリマーの混合系 13
  [3] 電解質とポリマーの混合系(ポリマー電解質) 15
  1.2.3フィラー系導電性樹脂組成物 17
  1.3導電のメカニズム 17
  1.3.1導電性ポリマーにおける導電のメカニズム(電子電導) 18
  1.3.2化合物系導電性樹脂組成物における導電のメカニズム(イオン電導) 18
  1.3.3フィラー系に導電性樹脂組成物における導電のメカニズム 18
  [1] 組成物の導電性に影響を与える要因 19
  [2] カーボンブラックを含む組成物の導電性 19
  [3] 導電性樹脂組成物の導電性発現 21
  1.4応用・用途の現状 21
  [1] 導電性ポリマーの応用・用途 22
  [2] 導電性ポリマーの実用化状況 22
  [3] 化合物系導電性樹脂組成物の応用・用途 23
  [4] フィラー系導電性樹脂組成物の応用・用途 23
  [5] フィラー系導電性樹脂組成物の実用化動向 27
  1.5導電性高分子材料開発の課題 27
  [1] 導電性ポリマーの開発における課題 27
  [2] 化合物系導電性樹脂組成物の開発における課題 29
  [3] フィラー系導電性樹脂組成物の開発における課題 30
第2章 導電性ポリマーの研究開発動向 30
  2.1ポリアセチレン系導電性ポリマー 30
  2.2ポリフェニレン系導電性ポリマー 30
  2.3複素環系導電性ポリマー 32
  [1] ポリピロール系導電性ポリマー 36
  [2] ポリチオフェン系導電性ポリマー 38
  [3] その他 38
  2.4イオン性官能基を有する導電性ポリマー 39
  [1] ポリアニリン系導電性ポリマー 48
  [2] スルホン酸基を有する導電性ポリマー 49
  [3] ホスホン酸基を有する導電性ポリマー 49
  [4] 4級アンモニウム塩基を有する導電性ポリマー 51
  [5] その他のイオン性導電性ポリマー 52
  2.5その他の導電性ポリマー 52
  [1] ラダー型・櫛形の導電性ポリマー 52
  [2] 金属元素を含むポリマー 52
  [3] その他の導電性ポリマー 54
  [4] 複合化・その他 55
第3章 化合物系導電性高分子組成物の研究開発動向 57
  3.1界面活性剤とポリマーの混合系(帯電防止材料) 57
  3.2親水性ポリマーとポリマーの混合系(永久制電性材料) 58
  3.3電解質とポリマーの混合系(ポリマー電解質) 61
  [1] ポリアルキレンオキシド系ポリマー電解質 62
  [2] 架橋型ポリアルキレンオキシド系ポリマー電解質 64
  [3] アクリレート系ポリマー電解質 68
  [4] カーボネート系ポリマー電解質 69
  [5] ポリアクリルニトリル系ポリマー電解質 70
  [6] フッ素樹脂系ポリマー電解質 71
  [7] その他の熱可塑性樹脂系ポリマー電解質 73
  [8] その他の架橋型ポリマー電解質 75
  [9] 有機無機ハイブリッドポリマー系ポリマー電解質 76
  [10] 無機質フィラーを含むポリマー電解質 77
  [11] 電解質塩に特徴のあるポリマー電解質 78
  [12] 非水溶媒に特徴のあるポリマー電解質 80
第4章 フィラー系導電性樹脂組成物の研究開発動向 81
  4.1金属微粒子をフィラーとする導電性樹脂組成物 81
  [1] フィラー系導電性樹脂組成物全般 81
  [2] 銅および銅合金微粒子をフィラーとする導電性樹脂組成物 83
  [3] 銀微粒子をフィラーとする導電性樹脂組成物 87
  [4] ニッケル微粒子をフィラーとする導電性樹脂組成物 91
  [5] 低融点合金微粒子をフィラーとする導電性樹脂組成物 92
  [6] 融点の異なる金属微粒子を併用した導電性樹脂組成物 93
  [7] その他の金属微粒子をフィラーとする導電性樹脂組成物 94
  4.2金属化合物微粒子をフィラーとする導電性樹脂組成物 96
  [1]酸化亜鉛系微粒子をフィラーとする導電性樹脂組成物 97
  [2]酸化錫系微粒子をフィラーとする導電性樹脂組成物 97
  [3]酸化インジウム系微粒子をフィラーとする導電性樹脂組成物 98
  [4]その他の金属酸化物微粒子をフィラーとする導電性樹脂組成物 99
  [5]複合酸化物微粒子をフィラーとする導電性樹脂組成物 99
  [6]その他の金属化合物微粒子をフィラーとする導電性樹脂組成物 100
  4.3炭素微粒子をフィラーとする導電性樹脂組成物 101
  [1]ポリオレフィン系ポリマーをベースとする導電性樹脂組成物 101
  [2]ポリスチレン系ポリマーをベースとする導電性樹脂組成物 106
  [3]その他の熱可塑性ポリマーをベースとする導電性樹脂組成物 108
  [4]ゴム系ポリマーをベースとする導電性樹脂組成物 110
  [5]シリコーンゴムをベースとする導電性樹脂組成物 111
  [6]その他のポリマーをベースとする導電性樹脂組成物 111
  [7]炭素微粒子に特徴のある導電性樹脂組成物 113
  4.4導電性ポリマーをフィラーとする導電性樹脂組成物 114
  [1]ポリマー層中で導電性ポリマーを生成させた導電性樹脂組成物 116
  [2]ポリマー溶液中で導電性ポリマーを生成させた導電性樹脂組成物 116
  [3]ポリマーの分散液中で導電性ポリマーを生成させた導電性樹脂組成物 117
  [4]多孔質ポリマーの気泡内で導電性ポリマーを生成させた導電性樹脂組成物 118
  [5]導電性ポリマーの溶液状混合による導電性樹脂組成物 119
  [6]導電性ポリマーの熔融混合による導電性樹脂組成物 119
  [7]その他の方法で調製した導電性樹脂組成物 122
 4.5導電性繊維をフィラーとする導電性樹脂組成物 123
  [1]金属繊維をフィラーとする導電性樹脂組成物 125
  [2]炭素繊維をフィラーとする導電性樹脂組成物 125
  [3]その他の繊維状物質をフィラーとする導電性樹脂組成物 127
 4.6金属被覆微粒子・繊維をフィラーとする導電性樹脂組成物 128
  [1]金属被覆(1層)フィラーを用いた導電性樹脂組成物 130
  [2]金属被覆(2層)フィラーを用いた導電性樹脂組成物 131
  [3]コア材に特徴のある金属被覆フィラーを用いた導電性樹脂組成物 133
  [4]金属被覆した無機質粒子をフィラーとする導電性樹脂組成物 133
  [5]金属被覆した炭素繊維をフィラーとする導電性樹脂組成物 134
  4.7金属化合物被覆微粒子をフィラーとする導電性樹脂組成物 135
  4.8導電性ポリマー被覆微粒子・繊維をフィラーとする導電性樹脂組物 136
  4.9絶縁性物質で被覆した導電性微粒子をフィラーとする導電性樹脂組成物 137
  4.10導電性微粒子の形状に特徴のある導電性樹脂組成物 139
  [1]樹脂状の導電性微粒子を用いた導電性樹脂組成物 139
  [2]突起を有する形状の導電性微粒子を用いた導電性樹脂組成物 139
  [3]フレーク状・偏平状の導電性微粒子を用いた導電性樹脂組成物 140
  [4]アスペクト比を特定した導電性微粒子を用いた導電性樹脂組成物 141
  4.11粒度の異なる導電性微粒子を併用した導電性樹脂組成物 143
  [1]粒度の異なる導電性微粒子をフィラーとする導電性樹脂組成物 143
  [2]サイズの異なる導電性微粒子・繊維をフィラーとする導電性樹脂組成物 144
  4.12導電性微粒子と絶縁性微粒子を併用した導電性樹脂組成物 145
  [1]導電性微粒子と無機質微粒子を併用した導電性樹脂組成物 145
  [2]導電性微粒子とポリマー微粒子を併用した導電性樹脂組成物 145
第5章 製品形態別に見た導電性高分子材料の研究開発動向 148
  5.1異方導電性材料(接着剤・ペースト・フィルム) 148
  [表5.1] 異方導電性接着剤 149
  異方導電ペースト 151
  異方導電フィルム(膜・シート) 152
  5.2導電性接着剤 154
  [表5.2] 導電性接着剤 156
  5.3導電性インキ・ペースト 163
  [表5.3] ポリマー型導電性インキ・ペースト 164
  高温焼成型導電性インキ・ペースト 170
  5.4導電性塗料・コーティング剤 172
  [表5.4] 金属系微粒子を導電性フィラーとするの 173
  金属化合物系微粒子を導電性フィラーとするもの 174
  導電性ポリマーをフィラーとするもの 175
  その他 176
  5.5導電性膜・フィルム 177
  [表5.5] ポリピロールフィルム 178
  ポリアニリンフィルム 178
  その他の導電性ポリマーのフィルム 179
  導電性フィラーを用いた導電性フィルム 180
  5.6導電性プラスチック 182
  [表5.6] 導電性プラスチック 183
  5.7導電性ゴム・感圧導電ゴム 185
  [表5.7] 金属および金属酸化物系微粒子を導電性フィラーとするもの 186
  炭素系微粒子を導電性フィラーとするもの 186
第6章 まとめ 188
略 語 表 193
参考文献 194
参考特許 201

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