Электропроводный состав в форме хлопьевидных частиц и электропроводная композиция - RU2310935C2

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение относится к электропроводному составу в форме хлопьевидных частиц и к электропроводной композиции.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Для изготовления бамперов, боковых дверных шнуров, дверных отражателей и других наружных отделочных деталей автомобиля обычно используют различные синтетические смолы, такие как полиолефиновые, полиамидные и стирольные смолы с целью достижения уменьшения массы автомобиля и, следовательно, экономии расхода горючего. Это четко проявилось в недавних продажах пассажирских автомашин, снабженных дверями, сделанными из синтетических смол.

Наружные отделочные детали автомобилей, изготовленные из синтетических смол (далее называемые «изготовленные из смол наружные отделочные детали»), обычно окрашены красителем, соотвествующим по цвету основному корпусу автомобиля. При нанесении лакокрасочных покрытий на указанные изготовленные из смол наружные отделочные детали, которые обычно имеют электроизоляционные свойства, присущие синтетическим смолам, обычно используют способ, который включает обеспечение поверхности детали электропроводного слоя грунтовки, содержащего вяжущую смолу и электропроводный состав, а затем электростатическое нанесение слоя цветной пленки на слой грунтовки. В обстоятельствах, когда для предотвращения глобального потепления требуется уменьшение выбросов отработанных газов, уменьшение толщины электропроводного слоя грунтовки и слоя цветной пленки становится одной из важных технических целей в указанном способе электростатического покрытия для дополнительной экономии расхода топлива. В частности, толщина пленки электропроводного слоя грунтовки, как ожидается, может быть уменьшена до уровня 1-10 мкм, при сохранении его удельного поверхностного сопротивления на уровне 10⁴-10⁸ Ω, что требуется для образования однородного тонкого слоя цветной пленки.

Примерами электропроводных материалов, содержащихся в электропроводном слое грунтовки, являются порошкообразные электропроводные материалы, такие как углеродная сажа, графит и металлический порошок; волокнистые электропроводные материалы, такие как углеродное волокно, волокно титаната калия, покрытое снаружи углеродной сажей или другими углеродными материалами, и волокно оксида титана; электропроводные материалы в форме хлопьевидных частиц, такие как покрытая никелем слюда и металлические хлопьевидные частицы; и другие (см., например, японские патентные выложенные заявки Nos. Sho 57-180638, Sho 58-76266, Sho 61-218639, Hei 2-120373, Hei 2-194071, Hei 10-309513 и 2001-98092). Однако если указанные обычные электропроводные материалы используют при образовании электропроводного слоя грунтовки, имеющего уровень удельного поверхностного сопротивления 10⁴-10⁸ Ω, который подходит для последующего электростатического покрытия, требуемые для него нагрузки затрудняют уменьшение толщины электропроводного слоя грунтовки. При попытке уменьшить толщину его пленки могут быть снижены загрузки обычных электропроводных материалов. При указанных сниженных загрузках удельное поверхностное сопротивление может не достигать желаемого уровня и может широко варьироваться в различных местах. Указанная возможность вызывает появление неравномерного покрытия. Таким образом, электропроводный слой грунтовки, содержащий указанные стандартные электропроводные материалы, труден для согласования уровня удельного поверхностного сопротивления 10⁴-10⁸ Ω и уровня толщины пленки 1-10 мкм.

Известен электропроводный материал в форме хлопьевидных частиц, полученный последовательным образованием первого электропроводного слоя, содержащего оксид олова и оксид сурьмы, и второго электропроводного слоя, содержащего оксид олова на лицевой стороне субстрата (японская патентная выложенная заявка No. Hei 10-147891). Известно также, что материал субстрата может быть выбран из таких хлопьевидных частиц, как слюда, тальк, стеклянные чешуйки, чешуйки оксида алюминия и чешуйки двуокиси титана (чешуйки оксида титана). Однако указанные электропроводные материалы в виде хлопьевидных частиц иногда окрашены. Соответственно, в случае, когда присутствует слой цветной пленки бежевого, светло-голубого или другого светлого цвета, использование таких электропроводных материалов для слоя грунтовки неблагоприятно влияет на цвет слоя окрашенной пленки. Ни один из указанных стандартных известных хлопьевидных электропроводных материалов не дает тонкой пленки, которая удовлетворяет как уровню удельного поверхностного сопротивления 10⁴-10⁸ Ω, так и уровню толщины пленки 1-10 мкм.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель данного изобретения состоит в том, чтобы предложить электропроводный состав в форме хлопьевидных частиц, который, даже будучи сформирован в слой толщиной 1-10 мкм, способен сообщать хорошие электропроводные свойства, а также предложить электропроводную композицию, содержащую указанный состав, введенный в связующее.

Электропроводный состав в форме хлопьевидных частиц данного изобретения отличается содержанием оксида титана, со средним большим диаметром 1-100 мкм и средней толщиной 0,01-1, 5 мкм, и содержанием 0,3-5 мас.% калия в расчете на оксид калия (К₂О), причем первый электропроводный слой содержит оксид олова, содержащий сурьму, и размещен на поверхности оксида титана, а второй электропроводный слой содержит оксид олова и размещен на первом электропроводном слое.

В данном изобретении средний большой диаметр и средняя толщина могут быть определены (при помощи) сканирующего электронного микроскопа (SEM) или просвечивающего электронного микроскопа (TEM). Средний большой диаметр может быть также приблизительно измерен лазерно-дифракционным устройством для измерения распределения размера частиц. Неорганические составы пластинчатой, хлопьевидной или листовой формы, такие как электропроводные составы в форме хлопьвидных частиц данного изобретения, обычно имеют четырехугольные или полигональные конфигурации. Вследствие такой неравномерной конфигурации диаметры частиц различны в разных местах измерения. Термин "большой диаметр", как он используется в данной заявке, относится к самому длинному из указанных диаметров частиц.

В данном изобретении первый электропроводный слой предпочтительно содержит 0,1-50 мас.% сурьмянистого компонента в виде оксида сурьмы (Sb₂O₃) в расчете на 100 мас. частей соединения олова в виде оксида олова (SnO₂).

Электропроводный состав в форме хлопьевидных частиц данного изобретения может быть получен действием соединения основного характера, обладающего эффектом набухания прослоек, на слоистую титановую кислоту для расслаивания при этом слоистой титановой кислоты на хлопья титановой кислоты, нанесением соединения олова для образования первого электропроводного слоя на титановой кислоте в форме хлопьевидных частиц, нанесением соединения олова для образования второго электропроводного слоя на первом электропроводном слое и последующей тепловой обработкой этого сочетания.

Электропроводная композиция данного изобретения отличается тем, что она содержит связующее и электропроводный состав в форме хлопьевидных частиц данного изобретения, введенный в связующее.

Предпочтительно электропроводный состав в форме хлопьевидных частиц загружают в количестве 5-50 мас. частей в расчете на 100 мас. частей связующего.

Связующее может быть одного или нескольких типов, выбранных из термопластичных смол, термореактивных смол, совокупностей неорганических веществ и металлсодержащих органических соединений.

ПОДРОБНОЕ РАЗЪЯСНЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Характерно, что электропроводный состав в форме хлопьевидных частиц данного изобретения использует в качестве субстрата титановую кислоту в форме хлопьевидных частиц (далее упоминаемую просто как «титановая кислота в форме хлопьевидных частиц», если точно не указано иначе), которые имеют средний большой диаметр 1-100 мкм, предпочтительно 1-10 мкм, имеют среднюю толщину 0,01-1,5 мкм, предпочтительно 0, 01-1,0 мкм, и содержат 0,3-5 мас.% калия в виде оксида калия (К₂О).

Указанная титановая кислота в форме хлопьевидных частиц может быть получена, например, обработкой слоистого титаната (1), представленного общей формулой

(где М представляет собой металл с валентностью 1-3, представляет собой дефектный центр в месте расположения Ti, х представляет собой положительное действительное число и удовлетворяет неравенству 0 < x < 1,0, и y и z независимо друг от друга представляют собой 0 или положительное действительное число и удовлетворяют неравенству 0 < y + z < 1,0), кислотой таким образом, чтобы 75-90% ионов К и/или М заместились ионами водорода или ионами гидроксония для получения слоистой титановой кислоты; и последующим действием соединения основного характера, обладающего эффектом, вызывающим набухание прослоек, на слоистую титановую кислоту с расслаиванием при этом слоистой титановой кислоты.

В общей формуле (1) М представляет собой металл, отличающийся от К, имеет валентность 1-3 и предпочтительно является, по меньшей мере, одним металлом, выбранным из Li, Mg, Zn, Cu, Fe, Al, Ga, Mn и Ni.

Слоистый титанат (1) может быть получен, например, способами, предложенными в предшествующем уровне техники, такими как в японском патенте No. 3062497. В частности, исходное вещество получают из соответствующих оксидов металлов К, М и Ti или соответствующих соединений, которые при нагревании дают указанные оксиды. Указанное исходное вещество и один или несколько флюсов, выбранных из галогенидов или сульфатов щелочных металлов или щелочноземельных металлов, смешивают таким образом, чтобы массовое отношение флюс/исходное вещество составило 0,1-2,0. Смесь затем кальцинируют при 700-1200°С для получения слоистого титаната.

Тепловую обработку слоистого титаната (1) проводят согласно известному способу, например, прибавлением кислоты к водной суспензии слоистого титаната (1), предпочтительно при перемешивании. Концентрация слоистого титаната (1) конкретно не определена и может быть подходящим образом выбрана из широкого интервала в зависимости от типа используемого слоистого титаната (1) и подобного. Учитывая эффективное замещение ионами водорода или гидроксония 70-99% ионов калия и/или ионов М, их концентрацию обычно поддерживают на уровне 0, 01-10 мас.%, предпочтительно 0,1-5 мас.%. Тип кислоты конкретно не определен. Применимы известные на современном уровне техники кислоты без ограничения. Примерами кислот являются минеральные кислоты, такие как соляная кислота, серная кислота и азотная кислота; органические кислоты, такие как муравьиная кислота, уксусная кислота, пропионовая кислота и щавелевая кислота; и им подобные. Среди них предпочтительны неорганические кислоты. В частности, предпочтительна соляная кислота. Указанные кислоты могут быть использованы индивидуально или, если необходимо, в комбинации. Кислоту обычно используют в форме ее водного раствора. Концентрация водного раствора кислоты конкретно не определена и может меняться в широком интервале в зависимости от типа используемой кислоты и тому подобного. Учитывая эффективное замещение ионами водорода или гидроксония 70-99% ионов калия и/или ионов М, концентрацию кислоты обычно поддерживают на уровне 0,0001-10 мас.%, предпочтительно 0,001-0,1 мас.%. Указанная обработка кислотой может быть повторена. В результате замещения ионами водорода или гидроксония в слоистом титанате (1) 70-99% ионов К и/или ионов М получют слоистую титановую кислоту (1а).

Затем на указанную слоистую титановую кислоту (1а) действуют соединением основного характера, способным вызывать набухание прослоек, для ее расслаивания, получая при этом титановую кислоту в форме хлопьевидных частиц. Более конкретно, соединение основного характера, способное вызывать набухание прослоек, может быть, например, добавлено при перемешивании к водной суспензии слоистой титановой кислоты (1а).

Концентрация слоистой титановой кислоты (1а) в водной суспензии конкретно не определена и может быть выбрана в широком интервале в зависимости от типов слоистой титановой кислоты (1а) и соединения основного характера, условий реакции и тому подобного.

Примерами соединений основного характера, способных вызывать набухание прослоек, являются алкиламины, такие как метиламин, этиламин, н-пропиламин, диэтиламин, триэтиламин, бутиламин, пентиламин, гексиламин, октиламин и додециламин и их соли; алканоламины, такие как этаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, изопропаноламин, диизопропаноламин, триизопропаноламин и 2-амино-2-метил-1-пропанол; гидроксиды четвертичных аммониевых оснований, такие как гидроксид тетраметиламмония, гидроксид тетраэтиламмония, гидроксид тетрапропиламмония и гидроксид тетрабутиламмония, и их соли; соли четвертичных аммониевых оснований, такие как соль цетилтриметиламмония, соль стеарилтриметиламмония, соль бензилтриметиламмония, соль диметилдистеариламина, соль диметилстеарилбензиламмония; и им подобные. Указанные соединения основного характера могут быть использованы индивидуально или в комбинации. Загрузка соединения основного характера предпочтительно составляет 5-40 эквивалентных % от общего эквивалента слоистой титановой кислоты (1а). Это дает возможность расслаивать слоистую титановую кислоту до титановой кислоты в форме хлопьевидных частиц со средней толщиной 0,01-1,5 мкм.

Предпочтительно при добавлении соединения основного характера при перемешивании используют высокое усилие сдвига. Это приводит к получению титановой кислоты в форме хлопьевидных частиц, которые сравнимы по распределению размера частиц со слоистым титанатом как исходным веществом. Также предотвращают и тонкое измельчение полученной титановой кислоты в форме хлопьевидных частиц.

После воздействия соединения основного характера при необходимости может следовать обработка кислотой для удаления оставшейся части соединения основного характера таким образом, чтобы титановая кислота в форме хлопьевидных частиц содержала 0,3-5 мас.% калия в виде оксида калия (К₂О).

Полученная указанным способом титановая кислота в форме хлопьевидных частиц состоит из от нескольких десятков до нескольких сотен слоев, имеет средний большой диаметр обычно 1-100 мкм, предпочтительно 1-10 мкм, и среднюю толщину обычно 0,01-1,5 мкм, предпочтительно 0,01-1 мкм, и содержит 0,3-5 мас.% калия в виде оксида калия (К₂О).

Если содержание калия в титановой кислоте в форме хлопьевидных частиц падает ниже 0,3 мас.%, может возникнуть трудность сохранения ее желаемой формы. Кроме того, при формировании в тонкую пленку смолы, содержащей титановую кислоту в форме хлопьевидных частиц, может произойти нежелательное окрашивание. Если содержание калия превышает 5 мас.%, в образованном электропроводном соединении в форме хлопьевидных частиц может быть снижена электропроводность, приводя к невозможности получения желаемого уровня электропроводности.

Первый и второй электропроводные слои могут быть нанесены на титановую кислоту в форме хлопьевидных частиц согласно способу, описанному, например, в японской выложенной патентной заявке No. Hei 10-147891.

В примерной процедуре согласно указанному способу титановую кислоту в форме хлопьевидных частиц сначала диспергируют в воде. Поддерживая систему обычно при рН 2-5 путем прибавления щелочного агента, добавляют к ней соединение олова и соединение сурьмы для смешения с ней (первая стадия). Затем, поддерживая систему при рН 2-5 путем прибавления щелочного агента, аналогично первой стадии, к ней добавляют соединение олова для смешения с ней (вторая стадия). Удаление твердого вещества из смеси с последующей сушкой и нагреванием приводит к получению электропроводного состава в форме хлопьевидных частиц данного изобретения.

На первой стадии концентрация титановой кислоты в форме хлопьевидных частиц в водной дисперсии конкретно не определена и может быть выбрана подходящим образом из интервала, который дает возможность гладкого протекания и легкого проведения первой стадии реакции.

Предпочтительно соединением олова, используемым на первой стадии, является соединение четырехвалентного олова. Примерами указанных соединений являются хлорид олова, сульфат олова, нитрат олова и тому подобные. Указанные соединения олова могут быть использованы индивидуально или в комбинации. Соединение сурьмы является соединением трехвалентной сурьмы, которое может принимать различные формы, такие как хлорид, сульфат и нитрат. Обычно ее хлорид (треххлористая сурьма) легко доступен. Указанные соединения сурьмы могут быть использованы индивидуально или в комбинации. Количества соединения олова и соединения сурьмы на указанной стадии конкретно не определены и могут быть выбраны из широких интервалов в зависимости от желаемой электропроводной характеристики и предполагаемого использования. Общее количество указанных соединений (в виде их оксидов, SnO₂ и Sb₂O₃) обычно составляет по меньшей мере 3 мас. части, предпочтительно 5-20 мас. частей, в расчете на 100 мас. частей титановой кислоты в форме хлопьевидных частиц. Кроме того, отношение количества соединения олова к соединению сурьмы конкретно не определено и может быть выбрано из широкого интервала в зависимости от различных условий, например, желаемых электропроводных характеристик электропроводного состава в форме хлопьевидных частиц и его предполагаемого использования. Соединение сурьмы обычно используют в количестве 0,1-50 мас. частей, предпочтительно 1-30 мас. частей в расчете на 100 мас. частей соединения олова, в виде его соответствующих оксидов. Соединение олова и соединение сурьмы предпочтительно используют в форме водного раствора. Концентрация каждого соединения в его водном растворе конкретно не определена и может быть приемлемым образом выбрана из широкого интервала, который гарантирует гладкое протекание реакции. Предпочтительно указанные соединения используют в смешанном виде.

Щелочной агент может быть выбран из известных на современном уровне техники. Примерами щелочных агентов являются гидроксиды щелочных металлов, такие как гидроксид натрия и гидроксид калия; карбонаты щелочных металлов, такие как карбонат натрия и карбонат калия; карбонат аммония; водный аммиак; и тому подобное. Указанные щелочные агенты могут быть использованы индивидуально или в комбинации, если это необходимо. Предпочтительно щелочной агент используют в форме водного раствора. Количество использованного щелочного агента может быть выбрано подходящим образом для поддержания системы при рН 2-5.

Первая стадия может быть проведена, например, прикапыванием водного раствора, содержащего соединение олова и соединение сурьмы, к водной дисперсии электропроводной титановой кислоты в форме хлопьевидных частиц при перемешивании и при поддерживании системы обычно при рН 1-5 добавлением по каплям водного раствора щелочного агента. Указанная реакция может быть осуществлена при комнатной температуре, но предпочтительно при повышенной температуре 50-80°С. Реакция может быть завершена по окончании прикапывания. Предпочтительно реагенты оставляют стоять при перемешивании примерно еще на 0,5-5 часов после окончания прикапывания. Указанная реакция дает гидроксид олова и гидроксид сурьмы в системе. Они оседают на поверхности титановой кислоты в форме хлопьевидных частиц с образованием первого осажденного слоя.

Вторая стадия может быть проведена таким же образом, как и первая стадия, за исключением того, что вместо оловянной кислоты и соединения сурьмы используют соединение двухвалентного олова. Например, вторая стадия может быть проведена прибавлением соединения двухвалентного олова к водной дисперсии электропроводной титановой кислоты в форме хлопьевидных частиц, содержащих на поверхности первый осажденный слой, полученный на первой стадии, при перемешивании и поддержании системы обычно при рН 2-5 прибавлением по каплям водного раствора щелочного агента.

Соединение олова является соединением двухвалентного олова. Конкретными примерами являются хлорид олова, сульфат олова, нитрат олова и тому подобные. Указанные соединения двухвалентного олова могут быть использованы индивидуально или в комбинации. Количество используемого соединения двухвалентного олова конкретно не определено и может быть подходящим образом выбрано в широком интервале в зависимости от различных условий, например, предполагаемого использования получаемого электропроводного состава в форме хлопьевидных частиц, количества первого осажденного слоя и пропорции гидроксида олова и гидроксида сурьмы, присутствующих в осажденном слое. Соединение двухвалентного олова обычно может быть добавлено в количестве по меньшей мере 3 мас. частей, предпочтительно 5-20 мас. частей, в расчете на 100 мас. частей титановой кислоты в форме хлопьевидных частиц в качестве основного материала (сердцевины). Соединение двухвалентного олова обычно используют в форме водного раствора. Концентрация соединения двухвалентного олова в водном растворе конкретно не определена и может быть подходящим образом выбрана из интервала, гарантирующего гладкое протекание реакции в использованных условиях реакции.

Подобно первой стадии, вторая стадия также может быть проведена при комнатной температуре, но предпочтительно может быть проведена при повышенной температуре 50-80°С. Реакция может быть завершена по окончании прикапывания. Предпочтительно реагенты оставляют стоять при перемешивании примерно на 0,5-5 часов после окончания прикапывания. Реакция приводит к образованию в системе гидроксида двухвалентного олова. Он осаждается поверх первого осажденного слоя на титановой кислоте в форме хлопьевидных частиц.

Для удаления твердого вещества из водной дисперсии, полученной после завершения второй стадии, могут быть использованы средства разделения, известные на современном уровне техники, такие как фильтрование и центрифугирование.

Твердое вещество обычно сушат при температуре 50-200°С, предпочтительно 90-120°С. Сушку обычно ведут в течение 1-30 часов, предпочтительно 10-20 часов.

После сушки твердое вещество нагревают при температуре 200-1000°С, предпочтительно 300-600°С. Нагревание обычно продолжают от 30 минут до 5 часов, предпочтительно 1-3 часа. Путем указанного нагревания часть титановой кислоты как заполнителя превращают в диоксид титана. Дополнительно гидроксид олова (II), гидроксид олова (IV) и гидроксид сурьмы превращают в соответствующие оксиды.

Полученный указанным способом электропроводный состав в форме хлопьевидных частиц данного изобретения является электропроводным материалом, который содержит оксид титана в форме хлопьевидных частиц в качестве субстрата, первый слой, содержащий оксид олова, в состав которого входит сурьма, и нанесенный на поверхность оксида титана в форме хлопьевидных частиц, и второй слой, содержащий оксид олова и нанесенный на первый слой. В вышеописанном примере получения оксид олова, существующий как в первом, так и во втором слоях, содержит комбинацию оксида олова (II) и оксида олова (IV). Указанная структура придает улучшенные электропроводные свойства материалу данного изобретения. Однако это не предполагает исключения случаев, когда как первый, так и второй слои содержат либо только оксид олова (II), либо только оксид олова (IV). Толщина первого слоя конкретно не определена, но обычно может быть 5-20 нм. Толщина второго слоя обычно равна 5-20 нм.

Считают, что сурьма в первом электропроводном слое электропроводного состава в форме хлопьевидных частиц данного изобретения существует в форме ее оксида или твердого раствора с оксидом олова.

Титановая кислота в форме хлопьевидных частиц может быть подвергнута любой известной поверхностной обработке или покрытию поверхности для улучшения ее диспергируемости. При необходимости к дисперсии титановой кислоты в форме хлопьевидных частиц может быть добавлен стабилизатор дисперсии.

Электропроводная композиция данного изобретения содержит связующее и вышеупомянутый электропроводный состав в форме хлопьевидных частиц. Пропорция смешения указанных компонентов конкретно не определена и может быть подходящим образом выбрана из широкого интервала в зависимости от типа используемого связующего, предполагаемого использования получаемой композиции и прочего. Учитывая проводимость, механическую прочность, обрабатываемость, свойства образования тонких пленок полученной композиции, электропроводный состав в форме хлопьевидных частиц обычно используют в количестве 5-200 мас. частей, предпочтительно 10-50 мас. частей в расчете на 100 мас. частей связующего.

Связующее конкретно не определено по типу. Применимы связующие материалы, известные на современном уровне техники, если только они могут диспергировать электропроводный состав в форме хлопьевидных частиц. Среди них предпочтительны термопластичные смолы, термореактивные смолы, неорганические заполнители, металлсодержащие органические соединения и им подобные. Указанные связующие могут быть использованы индивидуально или в комбинации, если это необходимо.

Конкретными примерами термопластичных смол являются полиэтилен, полипропилен, полиизопрен, хлорированный полиэтилен, поливинилхлорид, полибутадиен, полистирол, ударопрочный полистирол, сополимер акрилонитрила и стирола (AS), акрилонитрилбутадиенстирол (ABS), тройной сополимер метилметакрилата, бутадиена и стирола (MBS), сополимер метилметакрилата, акрилонитрила, бутадиена и стирола (MABS), тройной сополимер акрилонитрила, арилового каучука и стирола (AAS), полиакрилат, сложные полиэфиры (полиэтилентерефталат, полибутилентерефталат, полиэтиленнафталат и подобные), поликарбонат, простой полифениленовый эфир, модифицированный простой полифениленовый эфир, алифатический полиамид, ароматический полиамид, полифениленсульфид, полиимид, простой полиэфироэфирокетон, полисульфон, полиакрилат, простой полиэфирокетон, простой полиэфирокетонокетон, простой полиэфиронитрил, простой политиоэфиросульфон, простой полиэфиросульфон, полибензимидазол, полиамидоимид, простой полиэфироимид, полиацеталь, жидкий кристаллический полимер и тому подобные. Указанные термопластичные смолы могут быть использованы индивидуально или в комбинации, если это необходимо.

Конкретными примерами термореактивных смол являются полиуретаны, фенольные смолы, меламиновые смолы, карбамидные смолы, ненасыщенные сложные полиэфирные смолы, диаллилфталатные смолы, силиконовые смолы, эпоксидные смолы (эпоксидные смолы бисфенола А, эпоксидные смолы бисфенола F, фенолоноволачные эпоксидные смолы, крезолоноволачные эпоксидные смолы, циклоалифатические эпоксидные смолы, эпоксидные смолы из сложных глицидиловых эфиров, эпоксидные смолы из глицидиламинов, гетероциклические эпоксидные смолы, эпоксидные смолы, модифицированные карбамидом, эпоксидные смолы бромированного бисфенола А) и тому подобные. Указанные термореактивные смолы могут быть использованы индивидуально или в комбинации, если необходимо.

Конкретными примерами неорганических заполнителей являются нерастворимые неплавкие или пластичные связующие, полученные отверждением одного или нескольких силикатов, фосфатов, боратов и других неорганических отверждаемых веществ, их предшественников или гидратов, под действием тепла, света, пучка электронов или катализатора. Указанные неорганические заполнители могут быть использованы индивидуально или в комбинации, если это необходимо.

Конкретными примерами металлсодержащих органических соединений являются кремнийорганические соединения, титанорганические соединения, фосфорорганические соединения, борорганические соединения и подобные. Указанные металлсодержащие органические соединения могут быть использованы индивидуально или в комбинации, если это необходимо.

Среди процитированных выше связующих термопластичные смолы и термореактивные смолы являются предпочтительно применимыми в данном изобретении. Особенно предпочтительно использование термопластичной смолы.

Электропроводная композиция данного изобретения может дополнительно содержать один или несколько из следующих компонентов, не оказывающих вредного влияния на ее желаемые свойства: электропроводные материалы, отличающиеся от электропроводного состава в форме хлопьевидных частиц данного изобретения, частицы которого имеют слоистую (или пластинчатую, или чешуйчатую), волокнистую, гранулированную и шаровую форму; неорганические наполнители; пигменты; органические растворители; антиоксиданты; антистатики; смазки для формы; смазочные вещества; стабилизаторы тепла; антипидены; агенты против протекания; УФ-поглотители; светостабилизаторы; светомаскирующие, поглощающие свет; инактиваторы металла; противостарители; пластификаторы; агенты, улучшающие ударную вязкость, и агенты, улучшающие совместимость.

Электропроводная композиция данного изобретения может быть получена смешением и/или замешиванием связующего и электропроводного состава в конкретных количествах, а также, возможно, других добавок в подходящих количествах способами, известными на современном уровне техники. Указанные компоненты, соответственно в форме порошка, бусинок, хлопьев или гранул, могут быть смешаны при помощи экструдера, такого как экструдер с единичным шнеком или с двойным шнеком, и/или замешаны при помощи месильной машины, такой как смеситель Бенбери, смеситель, работающий под давлением, или двухвалковый смеситель, с получением при этом, например, электропроводного материала данного изобретения. Композиция может быть отформована в пленку, лист или другую произвольную форму известным способом обработки, таким как прессование, впрыскивание, экструзия или отливка. Кроме того, композиция может также быть изготовлена в виде адгезива, краски, чернил или пасты в зависимости от ее предполагаемого использования.

Кроме использования в качестве грунтовки для электростатического покрытия пластиковых наружных деталей, электропроводная композиция данного изобретения может также найти различные применения, которые требуют электрической проводимости, путем соответствующего выбора типов связующего, служащего в качестве матрицы, и других компонентов в зависимости от конкретного применения.

Конкретные применения включают корпуса и покрывные композиции для игровых автоматов и электрических и электронных устройств, таких как дисплеи, персональные компьютеры, текстовые процессоры, CD-плейеры, MD-плейеры, DVD-плейеры, головные стереофоны, портативные телефоны, PHS (миниатюрные радиотелефоны), PDA (портативные цифровые приспособления, например, электронные органайзеры), передатчики, видеокамеры, цифровые камеры, камеры, копировальные (устройства) для плоской бумаги, принтеры и факсимильные аппараты; структурные детали (например, ремни, катушки, опоры вращающейся детали, несущие ленты, катушки для несуших лент и катушки для магнитных лент) и упаковочные материалы (например, мешки, лотки, кассеты и контейнеры); рабочие доски для использования при транспортировании деталей электронных и прецизионных устройств, например, листы, пленки, лотки, носители, вафельные корзины и упаковки для использования при транспортировании ИС (интегральных схем), БИС (больших интегральных схем) и других полупроводниковых элементов; соединители и анизотропные электропроводные пленки для плоско-упакованных ИС, не содержащий свинца носитель чипа ИС, гибкие печатные панели и тому подобное; электропроводные пасты для электрического соединения печатных плат, для образования отпечатков посредством отверствий и через отверствия; электропроводные пасты для индукторов, конденсаторов и резонаторов и других керамических структур; антистатические пленки для использования в LCD, электрохромных устройствах, электролюминесцентных устройствах, солнечных элементах, пленках световой модуляции и оптических экранах; адгезивы для монтажа полупроводниковых элементов и светоиспускающих диодов; пленки, экранирующие утечку магнитных волн, покрытия и пасты для дисплейных устройств, таких как CRT (электронно-лучевая трубка), LCD (жидкокристаллический дисплей) и PDP (плазменный дисплей); концевые электроды для электронных деталей, таких как электроды, многослойные керамические конденсаторы, многослойные индукторы, пьезоэлектрические проводники, резисторы и печатные платы; электроды и покрывные композиции для пленочных элементов, солнечных элементов, вторичных элементов и других элементов; сборочные приспособления для использования при изготовлении полупроводниковых устройств и электронных деталей; отдельные накопители для устройств для образования изображения; электропроводные передающие ленты для адгезии электронных контактов или электромагнитного скрининга; планшеты цифрового ввода; преобразователи сопротивления потоку; преобразователи объемного давления; плоские кабели; прокладки; материалы пола, стен и потолка для чистых комнат, гигиенических помещений для пищи и госпитальных измерений; топливные танки; слаботочные аппараты; шкивы; щетки для волос; шланги для органических растворителей; покрывные композиции для сварочных соединений; магнитые ленты; соединения или адгезивы для защитного ламинирования силовых изолированных кабелей, кабелей постоянного тока и других кабелей; устройства РТС (каналов пакетной передачи); электропроводная бумага; электропроводные нетканые волокна; антистатические рукавицы; и тому подобное. Электропроводная композиция данного изобретения применима также в качестве теплопроводного или теплорассеивающего состава, покрывной композиции, пасты, адгезива или слоя. Кроме того, электропроводный состав данного изобретения может быть промежуточным в приготовлении волокон. Изделия, полученные из указанных волокон, могут быть использованы в виде ковров, матов, слоев или материалов для внутренней отделки транспортных средств, таких как пассажирские автомобили, или фурнитуры; электропроводные обшивки; фильтры; сушильные ленты для применения в получении изделий санитарии, таких как пеленки и санитарные салфетки; сушильное грубое полотно для бумагоделательных машин; и подобное.

Электропроводный состав в форме хлопьевидных частиц по данному изобретению может быть сформирован определенной толщины. Электропроводный состав проявляет также превосходные электропроводные свойства, так как его получают из исходного материала со специфическим размером частиц и содержанием оксида калия особой обработкой, которая придает основному материалу электропроводность. В конкретном случае, когда его загружают в смолу для получения композиции грунтовки, композиция грунтовки может быть нанесена на пластмассовую отделочную деталь для обеспечения толщины слоя грунтовки примерно 1-10 мкм. Кроме того, слою грунтовки может быть придано однородное удельное поверхностное сопротивление на уровне приблизительно 10⁴-10⁸ Ω, подходящее для электростатического покрытия. Сам по себе электропроводный состав в форме хлопьевидных частиц данного изобретения проявляет желаемые характеристики, которые не обнаружены у обычных электропроводных материалов.

Кроме того, электропроводный состав в форме хлопьевидных частиц данного изобретения имеет высокую белизну и свойство непрозрачности, поскольку его основной материал содержит титановую кислоту. Электропроводный состав, когда он внедрен в смолу, может давать покрывную пленку, которая не только проявляет электропроводные свойства, но также имеет замечательно высокие свойства непрозрачности. Обычно, если требуется четкий оттенок, грунтовку наносят перед электростатическим покрытием. В указанном случае очень часто поверхность смолы, которая должна была быть покрыта, имела черный цвет. Соответственно грунтовка должна быть слоем грунтовки, который может придать непрозрачность указанному черному цвету. В этом отношении данный материал, обладающий свойствами белизны и непрозрачности, которые приписывают титановой кислоте, является весьма полезным. Использование указанной грунтовки становится более предпочтительным, если она имеет белый цвет, поскольку резкий цвет, такой как красный, синий или желтый, также как и бледный цвет, такой как бежевый, светло-голубой или розовый, могут быть нанесены электростатически. Указанная грунтовка может также быть использована, если электростатически наносят глубокий цвет, такой как черный или серебристый.

Данная электропроводная композиция, содержащая электропроводный состав в форме хлопьевидных частиц данного изобретения, обычно проявляет поверхностную электропроводность на очень узком уровне 10^-2-10¹⁰ Ω и показывает хорошие электропроводные свойства. В частности, композиция данного изобретения, содержащая связующую смолу, проявляет удельное поверхностное сопротивление, регулируемое произвольно без влияния на пленкообразующие свойства. Следовательно, электропроводная композиция легко дает тонкую пленку, имеющую удельное поверхностное сопротивление приблизительно 10⁴-10⁸ Ω и среднюю толщину 1-10 мкм.

Преимущественно электропроводная композиция данного изобретения обеспечивает высокую точность размеров в результате низкого коэффициента усадки в форме и обеспечения высокой механической прочности.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ПРИМЕРОВ

Данное изобретение конкретно описано ниже ссылками на синтетические примеры, примеры и сравнительные примеры.

(ПРИМЕР СИНТЕЗА 1)

27,64 г карбоната калия, 4,91 г карбоната лития, 69,23 г диоксида титана и 74,56 г хлорида калия размалывали в сухом виде и смешивали для получения исходного материала, который затем кальцинировали при 1100°С в течение 4 часов. После кальцинирования полученный образец погружали в 10 кг чистой воды, перемешивали 20 часов, отделяли, промывали водой и сушили при 110°С. Это приводило к образованию белого порошка, который был идентифицирован как слоистый титанат К_0,80Li_0,266Ti_1,733O₄ со средним большим диаметром 44 мкм и средней толщиной 3 мкм.

65 г указанного K_0,80Li_0,266Ti_1,733O₄ диспергировали при перемешивании в 5 кг 3,5%-ной соляной кислоты для обмена ионов К и ионов Li с ионами водорода или ионами гидроксония. Последующее отделение и промывка водой приводили к получению слоистой титановой кислоты. Было определено, что количество оставшегося К₂О в слоистой титановой кислоте составляло 2,0 мас.%. Процент обмена ионов К был 92% и процент обмена ионов Li был 99% или выше. Процент обмена ионов К и ионов Li, в сочетании, был 94%. Указанную слоистую титановую кислоту диспергировали в 5 кг воды. Затем при перемешивании прибавляли 250 г (11 эквивалентных %) 1 мас.%-ного водного раствора н-пропиламина. После перемешивания в течение примерно 30 минут прибавляли 3,5%-ную соляную кислоту для установления рН дисперсии 2,0. После перемешивания (в течение) одного часа дисперсию разделяли фильтрованием с отсасыванием. Полученную влажную лепешку диспергировали в воде, промывали водой и снова отделяли. Указанный процесс повторяли три раза для достижения достаточного промывания. Полученный продукт сушили при 110°С 15 часов и затем размельчали миксером для получения титановой кислоты в форме хлопьевидных частиц. Было найдено, что указанный порошок содержит 1,1 мас.% калия в виде оксида калия (К₂О), имеет средний большой диаметр 30 мкм и среднюю толщину 0,3 мкм.

(ПРИМЕР СИНТЕЗА 2)

27,64 г карбоната калия, 4,91 г карбоната лития, 69,23 г диоксида титана и 74,56 г хлорида калия размалывали в сухом виде и смешивали для получения исходного материала, который затем кальцинировали при 950°С в течение 4 часов. После кальцинирования полученный образец погружали в 10 кг чистой воды, перемешивали 20 часов, отделяли, промывали водой и сушили при 110°С. Это приводило к образованию белого порошка, который был идентифицирован как слоистый титанат К_0,80 Li_0,266Ti_1,733O₄ со средним большим диаметром 9 мкм и средней толщиной 1 мкм.

13 г указанного K_0,80Li_0,266Ti_1,733O₄ диспергировали при перемешивании в 200 кг 1,75%-ной соляной кислоты для обмена ионов К и ионов Li с ионами водорода или ионами гидроксония. Последующее отделение и промывка водой приводили к получению слоистой титановой кислоты. Было определено, что количество оставшегося К₂О в слоистой титановой кислоте составляло 6,0%. Процент обмена ионов К был 76% и процент обмена ионов Li был 99% или выше. Процент обмена ионов К и ионов Li, в сочетании, составлял 82%. Указанную слоистую титановую кислоту диспергировали в 600 г воды. Затем при перемешивании прибавляли 250 г (22 эквивалентных %) 0,6%-ного водного раствора 3-метоксипропиламина. После перемешивания в течение примерно 1 часа прибавляли 100 г 3,5%-ной соляной кислоты. После перемешивания при 60°С дисперсию разделяли фильтрованием с отсасыванием. Полученную влажную лепешку диспергировали в воде, промывали водой и снова отделяли. Указанный процесс повторяли три раза для достижения достаточного промывания. Полученный продукт сушили при 110°С в течение 15 часов и затем размельчали миксером для получения порошка титановой кислоты в форме хлопьевидных частиц. Было найдено, что указанный порошок содержит 2,1% остаточного К₂О, имеет средний большой диаметр 6,2 мкм и среднюю толщину 0,04 мкм.

(ПРИМЕР СИНТЕЗА 3)

27,64 г карбоната калия, 4,91 г карбоната лития и 69,23 г диоксида титана размалывали в сухом виде и смешивали для получения исходного материала, который затем кальцинировали при 850°С в течение 4 часов. Полученный слоистый титанат был идентифицирован как К_0,80Li_0,266Ti_1,733O₄ и после размельчения имел средний большой диаметр 5 мкм и среднюю толщину 2 мкм. 65 г указанного K_0,80 Li_0,266Ti_1,733O₄ диспергировали при перемешивании в 5 кг 3,5%-ной соляной кислоты и затем фильтровали. Полученный продукт промывали 5 кг 2%-ной соляной кислоты на воронке Бюхнера для получения слоистой титановой кислоты, которая содержала ионы водорода или ионы гидроксония вместо ионов К и ионов Li. Слоистую титановую кислоту затем промывали водой, и было определено, что количество оставшегося К₂О в ней составляло 0,14%. Процент обмена ионов К и ионов Li, в сочетании, составлял 99,6%. Указанную слоистую титановую кислоту диспергировали в 5 кг воды, к которой при перемешивании прибавляли 250 г (11 эквивалентных %) 1%-ного водного раствора н-пропиламина. После перемешивания в течение примерно 30 минут прибавляли 3,5%-ную соляную кислоту для установления рН дисперсии 2,0. После перемешивания в течение одного часа дисперсию разделяли фильтрованием с отсасыванием. Полученную влажную лепешку диспергировали в воде, промывали водой и снова отделяли. Указанный процесс повторяли три раза для достижения достаточного промывания. Полученный продукт сушили при 110°С в течение 15 часов и затем размельчали миксером для получения порошка титановой кислоты в форме хлопьевидных частиц. Было найдено, что указанный порошок состоит из набора очень тонких слоев титановой кислоты толщиной 0,1 мкм или менее в форме пластинок, имеющих размер, больший, чем толщина оригинальной частицы. Их средний большой диаметр и средняя толщина были определены как 10 мкм и 0,5 мкм соответственно.

(ПРИМЕР СИНТЕЗА 4)

27,64 г карбоната калия, 4,91 г карбоната лития, 69,23 г диоксида титана и 74,56 г хлорида калия размалывали в сухом виде и смешивали для получения исходного материала. Исходный материал помещали в сдвоенную тигельную печь с внутренним платиновым контейнером, нагревали до 1200°С и затем охлаждали до 600°С со скоростью 4°С/ч перед извлечением из печи. После кальцинирования полученный образец погружали в 10 кг чистой воды, перемешивали 20 часов, отделяли, промывали водой и сушили при 110°С. Это приводило к образованию белого порошка, который был идентифицирован как слоистый титанат К_0,80Li_0,266Ti_1,733O₄ со средним большим диаметром 80 мкм и средней толщиной 5 мкм.

13 г указанного K_0,80Li_0,266 Ti_1,733O₄ диспергировали при перемешивании в 200 г 1,75%-ной соляной кислоты для обмена ионов К и ионов Li с ионами водорода или ионами гидроксония и таким образом получали слоистую титановую кислоту. После промывки водой количество оставшегося К₂О в слоистой титановой кислоте составляло 6,0%. Процент обмена ионов К был 76% и процент обмена ионов Li был 99% или выше. Процент обмена ионов К и ионов Li, в сочетании, составлял 82%. Указанную слоистую титановую кислоту диспергировали в 600 г воды. Затем при перемешивании прибавляли 250 г (22 эквивалентных %) 0,6%-ного водного раствора 3-метоксипропиламина. После перемешивания в течение примерно одного часа прибавляли 3,5%-ную соляную кислоту. После перемешивания при 60°С дисперсию разделяли фильтрованием с отсасыванием. Полученную влажную лепешку диспергировали в воде, промывали водой и снова отделяли. Указанный процесс повторяли три раза для достижения достаточного промывания. Полученный продукт сушили при 110°С свыше 15 часов и затем размельчали миксером для получения порошка титановой кислоты в форме хлопьевидных частиц. Было найдено, что указанный порошок содержит 4,5% остаточного К₂О, имеет средний большой диаметр 80 мкм и среднюю толщину 0,7 мкм.

(ПРИМЕР СИНТЕЗА 5)

28,3 г карбоната калия, 11,7 г гидроксида магния, 64 г диоксида титана и 75 г хлорида калия размалывали в сухом виде и смешивали для получения исходного материала, который затем кальцинировали при 1150°С в течение 10 часов. После кальцинирования полученный образец погружали в 10 кг чистой воды, перемешивали 20 часов, отделяли, промывали водой и сушили при 110°С. Это приводило к образованию белого порошка со средним большим диаметром 5 мкм и средней толщиной 1 мкм.

65 г указанного K_0,80Mg_0,40Ti_1,60O₄ диспергировали при перемешивании в 5 кг 3,5%-ной соляной кислоты для обмена ионов К и ионов Li с ионами водорода или ионами гидроксония. Указанную операцию повторяли три раза. Последующее отделение и промывка водой приводили к получению слоистой титановой кислоты. Было определено, что количества оставшихся К₂О и MgO в слоистой титановой кислоте составляли 0,5 и 1,0%,соответственно. Процент обмена ионов К был 98%, и процент обмена ионов Mg был 92%. Процент обмена ионов К и ионов Mg, в сочетании, составлял 96%. Указанную слоистую титановую кислоту диспергировали в 5 кг воды. Затем при перемешивании прибавляли 500 г (23 эквивалентных %) 1%-ного водного раствора н-пропиламина. После перемешивания в течение примерно 30 минут прибавляли 3,5%-ную соляную кислоту для установления рН дисперсии 2,0. После перемешивания в течение одного часа дисперсию разделяли. Влажную лепешку диспергировали в воде, промывали водой и снова отделяли. Указанную операцию повторяли три раза для достижения достаточного промывания. Полученный продукт сушили при 110°С в течение 15 часов и затем размельчали миксером для получения порошка титановой кислоты в форме хлопьевидных частиц. Было найдено, что указанный порошок содержит 0,5% остаточного К₂О, имеет средний большой диаметр 5 мкм и среднюю толщину 0,3 мкм.

(ПРИМЕР СИНТЕЗА 6)

28,3 г карбоната калия, 11,7 г гидроксида магния, 64 г диоксида титана и 75 г хлорида калия размалывали в сухом виде и смешивали для получения исходного материала, который затем кальцинировали при 1100°С в течение 3 часов. После кальцинирования полученный образец погружали в 10 кг чистой воды, перемешивали 20 часов, отделяли, промывали водой и сушили при 110°С. Это приводило к образованию белого порошка со средним большим диаметром 23 мкм и средней толщиной 3 мкм.

65 г указанного K_0,80Mg_0,40Ti_1,60O₄ диспергировали при перемешивании в 5 кг 3,5%-ной соляной кислоты для обмена ионов К и ионов Li с ионами водорода или ионами гидроксония. Указанную операцию повторяли три раза. Последующее отделение и промывка водой приводили к получению слоистой титановой кислоты. Было определено, что количества оставшихся К₂О и MgO в слоистой титановой кислоте составляли 1,2 и 1,0% соответственно. Процент обмена ионов К был 95%, и процент обмена ионов Mg был 92%. Процент обмена ионов К и ионов Mg, в сочетании, составлял 93%. Указанную слоистую титановую кислоту диспергировали в 5 кг воды. Затем при перемешивании прибавляли 500 г (23 эквивалентных %) 1%-ного водного раствора н-пропиламина. После перемешивания в течение примерно 30 минут прибавляли 3,5%-ную соляную кислоту для установления рН дисперсии 2,0. После перемешивания в течение одного часа дисперсию разделяли. Влажную лепешку диспергировали в воде, промывали водой и снова отделяли. Указанную операцию повторяли три раза для достижения достаточного промывания. Полученный продукт сушили при 110°С 15 часов и затем размельчали миксером для получения порошка титановой кислоты в форме хлопьевидных частиц. Было найдено, что указанный порошок содержит 1,0% остаточного К₂О, имеет средний большой диаметр 20 мкм и среднюю толщину 0,5 мкм.

Для каждого слоистого титаната в синтетических примерах 1-6 формула его состава, средний большой диаметр и средняя толщина приведены в таблице 1. Кроме того, в таблице 1 приведены средний большой диаметр, средняя толщина и содержание калия, в виде оксида калия (К₂О), для каждой титановой кислоты в форме хлопьевидных частиц.

Таблица 1  Синтетический пример231456Слоистый титанатФормула составаK_0,80Li_0,266Ti_1,733O₄K_0,80Mg_0,40Ti_1,60O₄Средний большой диаметр (мкм)954480523Средняя толщина (мкм)123513Титановая кислота в форме хлопьевидных частицСредний большой диаметр (мкм)6,2103080520Средняя толщина (мкм)0,040,50,30,70,30,5Содержание калия (%)2,13,61,14,50,51

(ПРИМЕРЫ 1-6)

Титановую кислоту в форме хлопьевидных частиц в каждом из синтетических примеров 1-6, массой 250 г, диспергировали в 2500 мл воды. Дисперсию перемешивали мешалкой 10 минут, поддерживая при 70°С для образования суспензии. 130 г (23 мас.% в расчете на Sn) водного раствора четыреххлористого олова и 12,8 г треххлористой сурьмы растворяли в 66,6 г 12 мас.%-ной соляной кислоты для получения смешанного раствора. Указанный смешанный раствор прибавляли по каплям к суспензии в течение примерно 1 часа. Одновременно отдельно прибавляли по каплям 15 мас.%-ный водный раствор гидроксида натрия для поддерживания в течение всей реакции рН раствора в интервале 1-4. После окончания первой стадии реакции, прикапывания, реакционный раствор перемешивали 30 минут, при не меняющихся температуре и рН.

Затем прибавляли по каплям в течение примерно одного часа смешанный раствор, содержащий 130 г (23 мас.% в расчете на Sn) водного раствора двухлористого олова и 100 г 12 мас.%-ной соляной кислоты. Одновременно отдельно прибавляли по каплям 15 мас.%-ный водный раствор гидроксида натрия для поддерживания рН всего реакционного раствора в интервале 1-4 аналогично первой стадии. После окончания прибавления по каплям на 2-й стадии реакции полученный раствор перемешивали 30 минут при тех же значениях температуры и рН и затем оставляли охлаждаться до комнатной температуры. После этого продукт реакции отфильтровывали, промывали водой, обезвоживали и сушили. Высушенный продукт подвергали тепловой обработке на воздухе, то есть в окисляющей атмосфере, при температуре и в течение времени, указанных в таблице 2, для получения электропроводного состава в форме хлопьевидных частиц данного изобретения.

Средние большие диаметры, средние толщины и содержание калия в виде оксида калия (К₂О) для электропроводных составов в примерах 1-6 идентичны по величинам, полученным для соответствующих исходных материалов, то есть образцов титановой кислоты в форме хлопьевидных частиц, в синтетических примерах 1-6.

Величина рН при добавлении четыреххлористого олова и треххлористой сурьмы, величина рН при добавлении двухлористого олова, температура тепловой обработки и период времени для каждого из примеров 1-6 приведены в таблице 2.

Таблица 2 Пр.2Пр.3Пр.1Пр.4Пр.5Пр.6рН при добавлении четыреххлористого олова и треххлористой сурьмы3,12,81, 62,03,81,2рН при добавлении двухлористого олова4,83,52,83,03,82,1Температура тепловой обработки (°С)375425400 450475500Время тепловой обработки (ч)2,00,51,01,52,01,0

Данные ТЕМ (просвечивающей электронной микроскопии) подтверждают, что указанные электропроводные составы в форме хлопьевидных частиц представляют собой электропроводные материалы, каждый из которых содержит первый электропроводный слой, содержащий оксид олова и оксид сурьмы, и второй электропроводный слой, содержащий оксид олова на лицевой поверхности оксида титана как материала наполнителя. Средняя толщина первого электропроводного слоя была 10 нм, а средняя толщина второго электропроводного слоя была 8 нм. Было найдено, что первый электропроводный слой содержит 21,0 мас. частей сурьмы в виде оксида сурьмы в расчете на 100 мас. частей оксида олова.

(СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР 1)

Следовали процедуре примера 1 за исключением того, что для получения гранулированного электропроводного состава вместо титановой кислоты в форме хлопьевидных частиц, полученной в синтетическом примере 1, использовали гранулированный оксид титана (наименование продукта: JR, продукт Teika Co., Ltd., средний диаметр частицы 0,27 мкм).

(СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР 2)

Предшественник продукта, полученного в синтетическом примере 1, то есть слоистую титановую кислоту, извлекали перед ее переводом в более тонкие слои действием амина, сушили и кальцинировали при 500°С в течение 1 часа для получения оксида титана в форме хлопьевидных частиц (средний большой диаметр 30 мкм, средняя толщина 2 мкм и содержание калия 1,9 мас.% (в виде оксида калия(К₂О))). Следовали процедуре примера 1, за исключением того, что для получения электропроводного состава в форме хлопьевидных частиц вместо титановой кислоты в форме хлопьевидных частиц, полученной в примере синтеза 1, использовали полученный описанным способом оксид титана в форме хлопьевидных частиц.

(СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР 3)

Следовали процедуре примера 1, за исключением того, что для получения волокнистого электропроводного состава вместо титановой кислоты в форме хлопьевидных частиц, полученной в примере синтеза 1, использовали волокна оксида титана (наименование продукта: FTL-200, продукт Ishihara Sangio Co., Ltd., средний диаметр волокна 0,2 мкм и средняя длина волокна 3 мкм).

(СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР 4)

27,64 г карбоната калия, 4,91 г карбоната лития, 69,23 г диоксида титана и 74,56 г хлорида калия размалывали в сухом виде и смешивали для получения исходного материала, который затем кальцинировали при 1100°С в течение 4 часов. После кальцинирования полученный образец погружали в 10 кг чистой воды, перемешивали 20 часов, отделяли, промывали водой и сушили при 110°С. Это приводило к образованию белого порошка, который был идентифицирован как слоистый титанат К_0,80Li_0,266Ti_1,733O₄ со средним большим диаметром 44 мкм и средней толщиной 3 мкм.

65 г указанного K_0,80Li_0,266Ti_1,733O₄ диспергировали при перемешивании в 5 кг 3,5%-ной соляной кислоты для обмена ионов К и ионов Li с ионами водорода или ионами гидроксония. Последующее отделение и промывка водой приводили к получению слоистой титановой кислоты. Было определено, что количество оставшегося К₂О в слоистой титановой кислоте составляло 2,0%. Процент обмена ионов К был 92% и процент обмена ионов Li был 99% или выше. Процент обмена ионов К и ионов Li, в сочетании, составлял 94%. Указанную слоистую титановую кислоту диспергировали в 5 кг воды. Затем при перемешивании прибавляли 250 г (11 эквивалентных %) 1%-ного водного раствора н-пропиламина. После перемешивания в течение примерно 30 минут прибавляли 3,5%-ную соляную кислоту для доведения рН дисперсии до 2,0. После перемешивания в течение одного часа дисперсию разделяли фильтрованием с отсасыванием. Полученную влажную лепешку диспергировали в 1н. соляной кислоте, нагревали до 70°С и затем перемешивали. Полученный продукт диспергировали в воде, промывали водой и снова отделяли. Указанную операцию повторяли три раза для достижения достаточного промывания. Полученный продукт сушили при 110°С в течение 15 часов и затем размельчали миксером для получения титановой кислоты в форме хлопьевидных частиц. Было найдено, что указанный порошок содержит 0,2 мас.% калия в виде оксида калия (К₂О), имеет средний большой диаметр 0,8 мкм и среднюю толщину 0,2 мкм.

Удельное объемное сопротивление ( Ω·см), средний большой диаметр (мкм) и среднюю толщину (мкм) для электропроводных составов, полученных в вышеприведенных примерах 1-6 и сравнительных примерах 1-4, а также поверхностное сопротивление ( Ω) для соответствующих электропроводных композиций определяли в соответствии со следующими методиками. Результаты приведены в таблице 3.

(1) Удельное объемное сопротивление ( Ω·см)

0,5 г каждого образца порошка помещали в полиацетальный трубчатый контейнер (внешний диаметр 28 мм, внутренний диаметр 10 мм и длина 30 мм). Два медных прутка, каждый из которых имел диаметр, идентичный размеру внутреннего диаметра трубчатого контейнера, и служил электродом, были вставлены в трубчатый контейнер с противоположных концов для размещения образца порошка между ними. Медные прутки сдвигали по отношению друг к другу для спрессовывания образца порошка под давлением 100 кг/см². Измеряли значения тока и напряжения между электродами (медными прутками). Значение сопротивления R ( Ω) рассчитывали из измерений. Кроме того, было рассчитано удельное объемное сопротивление ρ ( Ω·см), исходя из толщины образца во время измерения и площади электрода в соответствии со следующим уравнением:

удельное объемное сопротивление ρ = сопротивление Ω × [площадь электрода (см²)/толщина образца (см)].

(2) Средний большой диаметр (мкм) и средняя толщина (мкм)

Средний большой диаметр определяли лазерным устройством для измерения распределения дифракции размера частиц. Среднюю толщину образца определяли с помощью либо электронного сканирующего микроскопа (СЭМ) при увеличении 1000-10000, либо просвечивающего электронного микроскопа (ТЭМ) при увеличении 10000-1000000 с последующим считыванием шкал для фактических значений.

Электропроводные полимерные композиции данного изобретения и сравнительные полимерные композиции были получены согласно следующей процедуре. Каждый из электропроводных составов в форме хлопьевидных частиц, полученных в примерах 1 - 6, прибавляли к акриловому связующему (наименование продукта: Acrose Super FS Clear, содержание твердого вещества 40%, продукт Dai Nippon Toryo Co., Ltd.) в количестве 30 мас.% в расчете на твердое вещество и затем смешивали при перемешивании, получая при этом электропроводные композиции.

Использовали вышеуказанную процедуру, за исключением того, что вместо электропроводных составов примеров 1-6 для получения сравнительных композиций использовали электропроводные композиции сравнительных примеров 1-4.

Каждую из полученных выше электропроводных композиций данного изобретения и сравнительных электропроводных композиций наносили на ПЭТФ-пленку толщиной 50 мкм для обеспечения на ней сухой пленки толщиной 5 мкм и затем сушили. Значение поверхностного сопротивления ( Ω) полученной покрытой пленки измеряли, используя измерительное устройство (наименование изделия: Hiresta IP, для высокого сопротивления 10⁴-10¹² Ω, и наименование изделия: Lowresta GP, для низкого сопротивления 10^-5-10⁷ Ω, оба произведены Mitsubishi Chem. Corp.). Результаты приведены в таблице 3.

Кроме того, электропроводные полимерные композиции данного изобретения и сравнительные полимерные композиции получали согласно следующей процедуре. Каждый из электропроводных составов в форме хлопьевидных частиц примеров 1-6 вводили в 6,6-найлон (наименование продукта Zytel, продукт Du Pont) в количестве 30 мас.% и затем замешивали для получения таблеток электропроводной композиции данного изобретения.

Использовали вышеуказанную процедуру, за исключением того, что вместо электропроводных составов примеров 1-6 для получения таблеток сравнительных композиций использовали электропроводные композиции сравнительных примеров 1-4.

Используя полученные выше таблетки электропроводных композиций данного изобретения и сравнительных электропроводных композиций, размер (Mf) каждого отформованного изделия через 24 часа после формования и размер (Mw) пресс-формы измеряли согласно способу DIN-16901 и затем вычисляли коэффициент усадки (%) по следующему уравнению. Результаты приведены в таблице 3.

Коэффициент усадки при формовании (%) = (Mw - Mf)/Mw × 100.

С точки зрения анизотропии во время формования, каждое значение, приведенное в таблице, получали делением разницы между значениями, измеренными в направлении потока во время формования полимера и в поперечном направлении, на 2.

Таблица 3 Пр.2Пр.3Пр.1Пр.4Пр.5Пр.6Форма частицыХлопьяХлопьяХлопьяХлопьяХлопьяХлопьяСредний большой диаметр (мкм)6,21030 80520Средняя толщина (мкм)0,040,50,30,70, 30,5Удельное объемное сопротивление ( Ω·см) 8×10²1×10²8×10¹ 9×10¹7×10¹6×10¹Поверхностное сопротивление ( Ω)7×10⁶8×10⁶5×10⁶6×10⁶9×10⁶7×10⁶Коэффициент усадки при формовании0,20,20,20,20,20,2

 Сравнит. пример 1Сравнит. пример 2Сравнит. пример 3 Сравнит. пример 4Форма частицыГранулыХлопьяХлопьяХлопьяСредний большой диаметр (мкм)0,330300,8Средняя толщина (мкм)0,320,30,2Удельное объемное сопротивление ( Ω·см)1 × 10²2 × 10²2 × 10²5 × 10³Поверхностное сопротивление ( Ω)Более 10¹² 6 × 10⁹2 × 10¹⁰Более 10¹³Коэффициент усадки при формовании0,20,21,00,2

Из таблицы 3 ясно, что полимерная композиция, содержащая каждую из электропроводных композиций в форме хлопьевидных частиц данного изобретения, даже если она сформирована в очень тонкую пленку, такую как измеряющуюся 5 мкм, проявляет хорошее значение поверхностного сопротивления. В противоположность этому ясно, что пленка толщиной 5 мкм, образованная из электропроводных композиций сравнительных примеров 1-4, проявляет очень низкое значение поверхностного сопротивления, что указывает на трудность образования тонкой пленки.

Реферат

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электропроводному составу в форме хлопьевидных частиц. Техническим результатом от использования изобретения является создание электропроводного состава в форме хлопьевидных частиц, который, даже будучи сформирован в слой толщиной 1-10 мкм, способен сообщить хорошие электропроводные свойства. Состав содержит оксид титана со средним значением большого диаметра от 1 до 100 мкм и средней толщиной от 0,01 до 1,5 мкм, содержащий калий в количестве от 0,3 до 5 мас.% в виде оксида калия (К₂О), а также образованный на поверхности первый электропроводный слой, включающий оксид олова, содержащий сурьму, и образованный на первом электропроводном слое второй электропроводный слой, включающий оксид олова. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 табл.

Формула