[发明专利]碳填料用分散剂

说明书

技术领域

本发明涉及用于使碳填料分散在由水系溶剂或非水系溶剂形成的液体介质中的碳填料分散剂。更详细而言，本发明的目的在于提供一种碳填料分散剂，其作为可在涂料、油墨、涂布剂、磁性体、陶瓷、蓄电装置等产业领域中应用的各种涂装液等是有用的，对于提供使碳填料均一地分散在溶液中而成的含碳填料的复合材料是有效的。

背景技术

碳填料以橡胶制品的填充增强材料用途为中心，被用作塑料、纤维、涂料等的着色颜料。此外，通过混入到塑料中，能赋予导电性，因此，也谋求用于IC托盘和电子部件材料等中。而且，近年来，一直在研究其在各个领域中的应用，例如研究用碳纳米管薄膜来替代面向液晶面板和有机EL等FPD(平板显示器)的透明电极(ITO膜)等。

碳填料由于一般情况下一次粒子小、凝聚力强，因此，是难以均一地分散的材料，一直在探求能使分散更均一的分散剂。特别是在包含水或亲水性有机溶剂的水系溶剂中的分散，由于碳填料表面为亲油性，因此，表面能低，对水系溶剂的润湿性差，难以均一地分散。

在碳填料的分散状态为不均一的情况下，会产生各种问题。在涂料和印刷油墨等用途中，存在无法得到作为目标的鲜明性和光泽感的问题。特别是在导电材料的用途中，难以形成适当的导电网络，因此，存在无法达到目标电阻值等的在基本特性方面产生不良情况的担忧。因此，为了充分体现碳填料的功能性，必须使浆料的状态适合于功能性的体现，即必须使碳填料均一且稳定地分散在浆料中。

因此，若以碳填料的分散性为中心来考虑适当的溶剂，则作为浆料的溶剂(分散介质)，碳填料的均一分散性优异、显示高的密合能力、且干燥容易的非水系(有机溶剂系)溶剂(分散介质)绝对是有利的。因此，实际上非水系溶剂被广泛使用(参照非专利文献1、2等)。

但是，非水系有机溶剂不仅在挥发性方面对环境的负荷大，而且还必须考虑遗传毒性，在安全性、作业性方面也存在问题，希望减少其使用量。近年来，在很多产业领域中对环境保护和防止健康危害的意识不断提高(非专利文献3)，对于具有上述问题的非水系有机溶剂的使用，一直在探求对于VOC减少、无溶剂化等的对策，要求更换成对环境和人温和的制品(非专利文献4)。

作为对环境和人温和的制品最受瞩目的是水系制品，其被期待作为无溶剂化制品起一部分作用。但是，在含碳填料的浆料中，在将水用作溶剂来代替有机溶剂时，会产生各种问题。例如，在水系浆料中，若碳填料粒子处于带电状态，则在浆料中粒子容易凝聚，进而，由于溶剂与溶质的比重差大，因此存在容易沉淀、很难进行均一地分散的问题(非专利文献1)。

因此，寻求确保碳填料的良好的分散性的对策成为当务之急。作为一般的分散性不良的对策，可考虑分散剂的添加、碳填料的表面处理、微胶囊化、向聚合物中引入极性基等。实际上，关于分散剂的添加，提出了如下尝试：对于包含在涂料、油墨、橡胶/塑料、电子材料等中使用的微粒化的黑色无机氧化物的浆料组合物，使用水溶性的两性系分散剂的尝试(专利文献1)；和在包含导电助剂的电池用组合物中使用具有碱性官能团的化合物的尝试(专利文献2)。关于对碳填料实施表面处理的方案，提出了如下的关于炭黑的方案：通过进行臭氧处理、等离子体处理等气相氧化处理，或者通过进行使用了双氧水、高氯酸钠等的液相氧化处理，向炭黑的表面引入羧基或羟基等亲水性官能团，提高表面酸性度(专利文献3、4)。

另外，还有下述方案：在导电性填料的表面形成绝缘性树脂从而形成微胶囊型导电性填料的方案；以及关于含有具有极性基的聚合物和导电性填料的各向异性导电用树脂组合物的方案。

但是，这些方案中使用的分散介质以有机溶剂为中心来使用，使用水系溶剂的例子很少。并且，通过表面处理引入了亲水性官能团的炭黑虽然对于水性溶剂的润湿性增强并在水分散性方面有改善，但是，引入的亲水性官能团成为导电性的阻碍要因，因此存在无法适用于以导电性为目的的用途中等的限制。因此，强烈希望出现如下方法：使用对环境温和、廉价且安全性也高的水系浆料，并且碳填料可均一地被分散，其中所述水系浆料中即使使用非水系有机溶剂，其比例量也少。