(57)【要約】【課題】カーボンナノチューブの濃度が高くても分散安定性が良好で、簡便に製造（調製）することができるカーボンナノチューブ分散液と、このカーボンナノチューブ分散液の塗膜を形成した導電性部材を提供する。【解決手段】水のみの単独溶媒、又は、水と水溶性有機溶媒との混合溶媒に、カーボンナノチューブと、パーフルオロアルケニル基を有するノニオン性のフッ素系分散剤、又は、このノニオン性のフッ素系分散剤とパーフルオロアルケニル基を有する両性のフッ素系分散剤が含有され、カーボンナノチューブが均一に分散しているカーボンナノチューブ分散液とする。ノニオン性のフッ素系分散剤、又は、これと両性のフッ素系分散剤とによって、長期の分散安定性を向上させる。このカーボンナノチューブ分散液は、上記溶媒にカーボンナノチューブと上記フッ素系分散剤を添加して超音波を照射するだけで簡便に調整できる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水のみの単独溶媒、又は、水と水溶性有機溶媒との混合溶媒に、カーボンナノチューブと、パーフルオロアルケニル基を有するノニオン性のフッ素系分散剤とが含有され、カーボンナノチューブが分散していることを特徴とする、カーボンナノチューブ分散液。
【請求項２】
水のみの単独溶媒、又は、水と水溶性有機溶媒との混合溶媒に、カーボンナノチューブと、パーフルオロアルケニル基を有するノニオン性のフッ素系分散剤と、パーフルオロアルケニル基を有する両性のフッ素系分散剤とが含有され、カーボンナノチューブが分散していることを特徴とする、カーボンナノチューブ分散液。
【請求項３】
ノニオン性のフッ素系分散剤が、パーフルオロアルケニル基を有するアクリル系モノマーと、親水性基を有するアクリル系モノマーとの共重合体からなるものであることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のカーボンナノチューブ分散液。
【請求項４】
パーフルオロアルケニル基が下記構造式（１）に示されるものであることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のカーボンナノチューブ分散液。
【化３】
2010235377.tif 000007
【請求項５】
両性のフッ素系分散剤が下記構造式（２）に示されるパーフルオロアルケニルベタインであることを特徴とする、請求項２に記載のカーボンナノチューブ分散液。
【化４】
2010235377.tif 000008
【請求項６】
カーボンナノチューブに対するノニオン性のフッ素系分散剤の濃度比率［ノニオン性のフッ素系分散剤の濃度／カーボンナノチューブの濃度］が、０．５〜４５であることを特徴とする、請求項１に記載のカーボンナノチューブ分散液。
【請求項７】
ノニオン性のフッ素系分散剤に対する両性のフッ素系分散剤の濃度比率［両性のフッ素系分散剤の濃度／ノニオン性のフッ素系分散剤の濃度］が、０．１〜０．５の範囲であることを特徴とする、請求項２に記載のカーボンナノチューブ分散液。
【請求項８】
混合溶媒中の水の重量比［水の重量／（水の重量＋水溶性有機溶媒の重量）］が、０．１〜０．９９であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のカーボンナノチューブ分散液。
【請求項９】
混合溶媒中の水溶性有機溶媒が、６以上の誘電率を有するメタノール、エタノール、１−プロパノール、イソプロパノール、１−ブタノール、１−メトキシ−２−プロパノール、Ｎ−メチルピロリドン、アセトニトリルよりなる群から選ばれたいずれか一種又は二種以上の有機溶媒であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のカーボンナノチューブ分散液。
【請求項１０】
基材の表面に、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のカーボンナノチューブ分散液の塗膜が形成されていることを特徴とする導電性部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性塗膜などを形成する場合に使用されるカーボンナノチューブ分散液に関し、特に、長期の分散安定性の向上を図ったカーボンナノチューブ分散液に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、導電性塗膜の形成や導電性フィルムの製造などに使用されるカーボンナノチューブ分散液の研究が行われるようになってきた。カーボンナノチューブ（以下「ＣＮＴ」と略記する）は、隣接するＣＮＴ間のファンデルワールス力による凝集が起こり易く、複数本のＣＮＴからなる強固なバンドル構造が形成されて更にバンドル同士の凝集拡大化が進行すると言われている。
【０００３】
長期の分散性向上の方策としては、ＣＮＴ凝集体を両性分散剤分子を含む溶媒中で混合、超音波処理を行い、ＣＮＴを分散させてペーストを製造する方法（特許文献１）や、親媒性主鎖と分子両末端に含フッ素基を有するフッ素重合体をＣＮＴと共存させ、水又は有機溶媒中で７２時間攪拌してＣＮＴを分散させる方法（特許文献２）も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第０５／１１０５９４号
【特許文献２】特開２００４−２６１７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＣＮＴの分散方法は、いくつか提案されているが、ＣＮＴを有機溶媒や水系溶媒に懸濁させただけのＣＮＴ分散液や低分子の界面活性剤（分散剤）を添加したものは、ＣＮＴが、高濃度になると長期の分散安定性が得られず、数時間以内にＣＮＴの凝集物が発生するという問題がある。ＣＮＴが低濃度であっても、長時間塗工の際には、使用中のＣＮＴ分散液に凝集物が発生することから、塗工工程の間に分散処理（たとえば、超音波照射）を常に行わなければならないことになる。しかも、低濃度のカーボンナノチューブ分散液を基材上に塗布して表面抵抗率１０３Ω／□以下の外観良好な導電性塗膜を得ることは非常に困難であるし、バーコーターやロールコーターで多数回塗工する必要があるため、工程費が増大するという問題もある。
【０００６】
特許文献１のようにカーボンナノチューブの一部に両性分散剤を付着させ、ＣＮＴを分散させる方法は、両性分散剤の他に粘度調製剤やイオン性物質など数種の助剤を加えたり、不要物質を除去する工程など、処理が複雑であるという問題がある。しかも、両性分散剤分子が、低分子量なので、分散安定化のためには、添加量を増やす必要があるため、表面抵抗率の小さい導電体を得ることができず、また、光線透過率が低下すると予想される。
【０００７】
また、特許文献２のようにフッ素重合体をＣＮＴと共存させ、水又は有機溶媒中で７２時間攪拌して分散させる方法は、長時間の攪拌を必要とするため、簡便な方法とは言い難いものである。また分散剤の合成方法が複雑であると共に長期安定性について開示がされていない。
【０００８】
本発明は上記事情の下になされたもので、その解決しようとする課題は、少ない塗工回数で導電性塗膜を形成できるようになること、そしてＣＮＴの濃度を高くしても長期の分散安定性が良好であり、しかも、簡便に製造（調製）することができるＣＮＴ分散液を提供すること、並びに、このＣＮＴ分散液の塗膜を形成した導電性部材（ＥＭＩシールド、透明電極等）を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、第一の発明に係るＣＮＴ分散液は、水のみの単独溶媒、又は、水と水溶性有機溶媒との混合溶媒に、ＣＮＴと、パーフルオロアルケニル基を有するノニオン性のフッ素系分散剤とが含有され、ＣＮＴが分散していることを特徴とするものである。
【００１０】
そして、第二の発明に係るＣＮＴ分散液は、水のみの単独溶媒、又は、水と水溶性有機溶媒との混合溶媒に、ＣＮＴと、パーフルオロアルケニル基を有するノニオン性のフッ素系分散剤と、パーフルオロアルケニル基を有する両性のフッ素系分散剤とが含有され、ＣＮＴが分散していることを特徴とするものである。ここに「両性」とは、カチオン性及びアニオン性の双方の性質を有することを意味する。
【００１１】
また、本発明に係る導電性部材は、基材の表面に、上記のＣＮＴ分散液の塗膜が形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
第一の発明に係るＣＮＴ分散液のように、水のみの単独溶媒、又は、水と水溶性有機溶媒との混合溶媒に、パーフルオロアルケニル基を有するノニオン性のフッ素系分散剤と、ＣＮＴが含有されていると、ＣＮＴに親和性のある上記分散剤の疎水性ユニットがＣＮＴ表面に吸着し、次に、超音波照射によって大きなＣＮＴバンドルの凝集をほぐし、安定なＣ−Ｆ結合で構成された嵩高いパーフルオロアルケニル基を有するフッ素系分散剤の立体障害効果を利用してＣＮＴバンドル同士の距離を離していくことで効率的に分散させることができる。それに加え、前記フッ素系分散剤の化学構造として不飽和結合（二重結合）をもったパーフルオロアルケニル基と親水性ユニットを有するため、極性が高い上記の単独又は混合溶媒との間の相互作用（溶媒和）で、前記フッ素系分散剤が次々とＣＮＴ間に侵入することによってＣＮＴが分散する。分散剤の立体障害と静電反発によって剥がされたＣＮＴは、近づくことができず、ＣＮＴの再凝集が抑制されるので、ＣＮＴ濃度が高くても長期の分散安定性を向上させることができる。従って、このＣＮＴ分散液は、後述の実験データによって裏付けられるように、ＣＮＴ濃度を４５０ｐｐｍ未満（３６０ｐｐｍ）まで高くしても、長期の分散安定性が良好であり、一回の塗工（バーコーターＷｅｔ２４μｍ）で表面抵抗率が１０３〜１０５Ω／□程度の導電性の塗膜を形成することができる。ＣＮＴの濃度は更に高めることが可能であり、ＣＮＴに対するノニオン性のフッ素系分散剤の濃度比率が０．５〜４５の範囲となるように分散剤を調製すれば、長期の分散安定性が良好なＣＮＴ分散液を得ることができる。
【００１３】
また、第二の発明に係るＣＮＴ分散液のように、パーフルオロアルケニル基を有するノニオン性のフッ素系分散剤と、パーフルオロアルケニル基を有する両性のフッ素系分散剤とを併用し、これらの分散剤をＣＮＴと共に単独又は混合溶媒に含有させたものは、ノニオン性のフッ素系分散剤の前記作用に加えて、両性のフッ素系分散剤がＣＮＴ表面に吸着し、また、ノニオン性分散剤と共にＣＮＴの表面を覆うことで、ＣＮＴの親水性と表面電位が増加し、それに伴い静電反発の作用が第一の発明に係るＣＮＴ分散液より強められるため、ＣＮＴ濃度を更に大幅に高くしても、良好な分散安定性を発揮することができる。従って、このＣＮＴ分散液は、後述の実験データによって裏付けられるように、ＣＮＴ濃度を１１７０ｐｐｍと高くしても、ＣＮＴに対するノニオン性と両性のフッ素系分散剤の合計濃度の比率を１．７（合計濃度２０００ｐｐｍ）〜２．６（合計濃度３０００ｐｐｍ）にすれば、長期の分散安定性が良好であり、一回の塗工（バーコーターＷｅｔ２４μｍ）で、表面抵抗率が１０３〜１０4Ω／□程度の導電性の塗膜を形成することができる。ＣＮＴの濃度は更に高めることが可能であり、ＣＮＴに対するノニオン性のフッ素系分散剤の濃度比率を０．５〜４５の範囲として適度の両性のフッ素系分散液を併用して調製すれば、長期の分散安定性の良好なＣＮＴの高濃度分散液を得ることができる。
【００１４】
しかも、これらのＣＮＴ分散液は、後述するように、単独又は混合溶媒に、ＣＮＴと、ノニオン性のフッ素系分散剤、又は、ノニオン性のフッ素系分散剤と両性のフッ素系分散剤を加えて、超音波を数十分照射するだけで短時間のうちに製造できるため、製造が極めて簡便であり、量産に適する。また、ビーズミルやホモミキサーといった一般的かつ量産に適した混合装置の利用も可能である。
【００１５】
また、本発明の導電性部材は、後述するように、バーコーターやロールコーターを用いて、ＣＮＴ濃度の高い上記ＣＮＴ分散液を基材表面に一回塗工または数回塗工するだけで製造でき、基材表面の塗膜の表面抵抗率が１０2〜１０5Ω／□と低く、塗工後にＣＮＴの凝集による外観不良を生じる心配もない。従ってこの導電性部材は、タッチパネル電極、ＥＭＩシールドその他の用途に有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のＣＮＴ分散液に含有されるノニオン性のフッ素系分散剤の構造イメージを示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
第一の発明に係るＣＮＴ分散液（以下、ＣＮＴ分散液Ａと記す）は、前述したように、水のみの単独溶媒、又は、水と水溶性有機溶媒との混合溶媒に、ＣＮＴと、パーフルオロアルケニル基を有するノニオン性のフッ素系分散剤を加え、ＣＮＴを分散させたものであって、単独溶媒の水及び混合溶媒中の水は、イオン交換水または、蒸留水、水道水などが使用される。
【００１８】
また、混合溶媒中の水溶性有機溶媒は、水に５重量％以上溶解し、且つ、誘電率が６以上である極性の高い有機溶媒、例えばメタノール、エタノール、１−プロパノール、イソプロパノール（ＩＰＡ）、１−ブタノール、１−メトキシ−２−プロパノール（ＰＧＭ）、Ｎ−メチルピロリドン、アセトニトリルなどの、誘電率が６〜４０程度の有機溶媒が好ましく使用される。これらの水溶性有機溶媒は、水に対して一種又は二種以上混合される。
【００１９】
混合溶媒は、水の重量比［水の重量／（水の重量＋水溶性有機溶媒の重量）］が０．１〜０．９９となるように調製することが好ましく、水の重量比が０．１よりも小さくなると、有機溶媒単体に近くなり、溶媒の極性（誘電率）が低下して溶媒和の作用が弱くなることで、ＣＮＴ間の静電反発力が弱まり、ＣＮＴ分散液Ａの分散安定性の低下を招く恐れが生じる。一方、水の重量比が０．９９よりも多くなると、実質的に水のみの単独溶媒と変わらないので、水単体系の結果に準ずる。
【００２０】
上記の単独又は混合溶媒に分散させるＣＮＴは、中心軸線の周りに単独の円筒状のカーボン壁を備えた単層ＣＮＴ、或は、中心軸線の周りに直径が異なる複数の円筒状のカーボン壁を同心的に備えた多層ＣＮＴのいずれであってもよいが、分散安定性などの観点から、前者の単層ＣＮＴが好ましく使用される。そのなかでも、直径が０．５〜３ｎｍ（なかんずく１〜２ｎｍ）の単層ＣＮＴが好ましく使用される。
【００２１】
また、上記の単独又は混合溶媒に添加する分散剤は、パーフルオロアルケニル基を有する分子量の大きいフッ素系分散剤であって、具体的には、下記の構造式（１）で示されるパーフルオロアルケニル基を有するアクリル系モノマーと、ポリオキシエチレンなどの親水性基を有するアクリル系モノマーとの共重合体からなる分散剤が使用される。このフッ素系分散剤は、図１にその構造イメージを模式的に示すように、アクリル共重合体の主鎖１に、パーフルオロアルケニル基２を有する側鎖３と、親水性基の側鎖４が付いたものであって、その重量平均分子量（Ｍｗ）が５,０００〜３０,０００と高分子量のものが好ましく使用される。
【００２２】
【化１】
2010235377.tif 000002
【００２３】
このようなパーフルオロアルケニル基を有するノニオン性のフッ素系分散剤の代表例としては、フタージェント７３０ＦＭ（Ｍｗ：１０,０００、側鎖の約２５％がパーフルオロアルケニル基）、フタージェント７１０ＦＬ（Ｍｗ：３０,０００、側鎖の約５０％がパーフルオロアルケニル基）、フタージェント７３０ＦＳ（Ｍｗ：５,０００、側鎖の約２５％がパーフルオロアルケニル基）［いずれも（株）ネオス製のノニオン性のフッ素系分散剤の品番］を挙げることができる。
【００２４】
上記のパーフルオロアルケニル基を有するノニオン性のフッ素系分散剤とＣＮＴを上記の単独又は混合溶媒に添加し、超音波を数十分照射して超音波振動を与えると、重量平均分子量（Ｍｗ）が５,０００〜３０,０００と高分子で嵩高いパーフルオロアルケニル基と親水性基を有するフッ素系分散剤の疎水性ユニットが、疎水性のＣＮＴ表面に吸着することで、吸着された後のＣＮＴ外表面の親水性が増し、より分散剤のＣＮＴバンドル間への吸着を促進する。そして、嵩高いパーフルオロアルケニル基の立体障害効果によって、ＣＮＴがほぐれていき、ＣＮＴの分散が効率的に進行する。また、極性溶媒中で二重結合のあるパーフルオロアルケニル基は、電子吸引性誘起効果が大きく負に帯電するため、近傍のＣＮＴバンドル相互間で斥力が働き、ＣＮＴバンドル間の再凝集が抑制される。更に、ＣＮＴ間に嵩高いフッ素系分散剤と溶媒分子が新たなＣＮＴに侵入することにより、均一分散に至り、更なる分散剤の立体障害効果と静電反発により、その良分散状態が長期間維持されるのである。ＣＮＴ凝集力に打ち勝つのに必要な分散剤を濃度調整することにより、ＣＮＴ濃度が高くても良好な分散安定性を有するＣＮＴ分散液Ａを得ることができる。
【００２５】
ノニオン性のフッ素系分散剤の濃度は、ＣＮＴ濃度が９０〜３６０ｐｐｍの範囲であれば、４５ｐｐｍ以上、４０００ｐｐｍ以下に調整すると、後述の実験データによって裏付けられるように、長期の分散安定性が良好なＣＮＴ分散液Ａを得ることができる。特に、ＣＮＴ濃度を４５ｐｐｍ以上、３６０ｐｐｍ以下とした場合は、ノニオン性のフッ素系分散剤の濃度を４５ｐｐｍ以上、１０００ｐｐｍ以下とし、ＣＮＴに対するフッ素系分散剤の比率を少なくして良好な分散安定性を有する高濃度のＣＮＴ分散液Ａを得ることができ、しかも、このＣＮＴ分散液ＡをバーコーターでＷｅｔ２４μ塗工して形成される塗膜は、フッ素系分散剤の比率が少ない分だけ、全光線透過率が８８％以上と高く、表面抵抗率が１０３〜１０６Ω／□程度の導電性の塗膜となる。
【００２６】
ここに「長期の分散安定性」とは、調製されたＣＮＴ分散液Ａを室温で１日以上静置しても、０．３ｍｍ以上のＣＮＴ凝集塊が生じないことを意味する。
【００２７】
ＣＮＴに対するノニオン性のフッ素系分散剤の濃度比率［ノニオン性のフッ素系分散剤の濃度／ＣＮＴの濃度］は、０．５〜４５の広い範囲で変えることができる。濃度比率が０．５より小さくなると、ＣＮＴ分散液Ａの分散安定性の低下が生じ、濃度比率が４５を超えると、ＣＮＴ分散液Ａによって形成される塗膜の表面抵抗率が相対的に上昇し、かつ、全光線透過率も低くなるため、上記のように０．５〜４５の比率範囲とすることが好ましい。
【００２８】
また、ノニオン性の非フッ素系分散剤、例えば、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロックコポリマー、ポリエチレングリコール、ゼラチンなどを使用しても、長期の分散安定性の良いＣＮＴ分散液を得ることは困難である。
【００２９】
第二の発明に係るＣＮＴ分散液（以下、ＣＮＴ分散液Ｂと記す）は、単独又は混合溶媒に、ＣＮＴと、パーフルオロアルケニル基を有するノニオン性のフッ素系分散剤と、パーフルオロアルケニル基を有する両性のフッ素系分散剤を添加して、超音波照射によりＣＮＴを分散させたものであって、単独又は混合溶媒、ＣＮＴ、ノニオン性のフッ素系分散剤は、いずれも前記ＣＮＴ分散液Ａに用いたものと同じものが使用される。
【００３０】
そして、このＣＮＴ分散液Ｂにおいて、ノニオン性のフッ素系分散剤と併用される、パーフルオロアルケニル基を有する両性のフッ素系分散剤としては、下記の構造式（２）に示されるパーフルオロアルケニルベタインなどが好ましく使用される。両性のフッ素系分散剤の代表例としては、（株）ネオス製のフタージェント４００ＰＲ（Ｍｗ：６３９）[（株）ネオス製の両性フッ素系分散剤の品番］を挙げることができる。
【００３１】
【化２】
2010235377.tif 000003
【００３２】
上記のような両性のフッ素系分散剤をノニオン性のフッ素系分散剤と併用すると、ノニオン性のフッ素系分散剤の前記作用に加えて、両性のフッ素系分散剤がノニオン性の分散剤と共にＣＮＴの表面を覆うことで、ＣＮＴ外表面の親水性と表面電位が一層増加し、より分散剤のＣＮＴバンドルへの吸着を促進する。そして嵩高いパーフルオロアルケニル基の立体障害効果によって、ＣＮＴがほぐれていき、ＣＮＴの分散が効率的に進行する。また、極性溶媒中でパーフルオロアルケニル基は電子吸引性誘起効果が大きく、それに伴い負に帯電するため、近傍のＣＮＴバンドル相互間で斥力の作用が前記ＣＮＴ分散液Ａよりも強められるため、ＣＮＴバンドル間およびＣＮＴ間でより、凝集しにくくなり、このＣＮＴ分散液Ｂは、均一分散性と長期の分散安定性を発揮することができる。また、上記のノニオン性と両性の双方のフッ素系分散剤の合計濃度を調整することによって、ＣＮＴ濃度を更に高めても良好な長期の分散安定性を有するＣＮＴ分散液Ｂを得ることができる。
【００３３】
例えば、ＣＮＴの濃度が１９０ｐｐｍ以上、１３５０ｐｐｍ未満の範囲では、ノニオン性と両性の双方のフッ素系分散剤の合計濃度を、９０ｐｐｍ以上、５０００ｐｐｍ以下の範囲内で調整すると、長期分散安定性が良好なＣＮＴ分散液Ｂを得ることができる。このようなＣＮＴ濃度の高いＣＮＴ分散液Ｂは、ロールコーター等での一回の塗工（Ｗｅｔ２４μ）で表面抵抗率が１０３〜１０４Ω／□程度の良好な導電性塗膜を形成できるので、極めて有用である。
【００３４】
両性のフッ素系分散剤の濃度（ｐｐｍ）は、ノニオン性のフッ素系分散剤の濃度（ｐｐｍ）の１／２以下とすることが好ましい。両性のフッ素系分散剤として使用される前記構造式（２）のパーフルオロアルケニルベタインは、高分子物であるノニオン性のフッ素系分散剤に比べると分子量がはるかに小さく、立体障害効果が小さいので、単独では、多量必要である。また、両性のフッ素系分散剤をノニオン性のフッ素系分散剤の濃度の１／２を超える濃度で併用すると、ＣＮＴ分散液の分散安定性が却って低下する不都合を生じる。これらの理由は、両性のフッ素系分散剤は低分子でＣＮＴ表面に親水性を付与することができるものの、嵩高いパーフルオロアルケニル基を１個しかもっておらず、ＣＮＴ凝集を防止するパーフルオロアルケニル基による立体障害の効果を奏するには、多量の添加が必要となる。だが、前記両性のフッ素系分散剤は非導電性であるので、ＣＮＴの導電性能低下につながる。また、低分子物質なのでＣＮＴとの吸着面積も部分的となり、吸着面からの脱離が考えられることから、ＣＮＴの長期の分散安定性が維持できなくなる懸念がある。ノニオン性のフッ素系分散剤に対する両性のフッ素系分散剤の好ましい濃度比率［両性のフッ素系分散剤の濃度／ノニオン性のフッ素系分散剤の濃度］は、０．１〜０．５の範囲であり、この範囲であると、後述の実験データで裏付けられるように、長期の分散安定性の良好なＣＮＴ分散液Ｂを得ることができる。
【００３５】
また、ＣＮＴに対するノニオン性及び両性の双方のフッ素系分散剤の濃度比率［（ノニオン性のフッ素系分散剤の濃度＋両性のフッ素系分散剤の濃度）／ＣＮＴの濃度］は、広い範囲で変えることができるが、０．５〜４５の濃度比率とすることが好ましい。
【００３６】
尚、両性の分散剤として、３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルステアリルアンモニオ）プロパンスルホネートなどの非フッ素系の分散剤を使用する場合は、ＣＮＴ濃度が４５０ｐｐｍでＣＮＴに対する分散剤の濃度比率が２．６であっても長期の分散安定性の良いＣＮＴ分散液を得ることは困難である。更に、両性のフッ素系分散剤のみを使用した場合も、ＣＮＴ濃度を大幅に下げなければ分散安定性等の良好なＣＮＴ分散液を得ることは困難である。
【００３７】
以上のＣＮＴ分散液Ａ又はＢは、単独溶媒又は混合溶媒に、ＣＮＴとノニオン性のフッ素系分散剤を前記の濃度比率となるように添加するか、又は、ＣＮＴとノニオン性のフッ素系分散剤及び両性のフッ素系分散剤の合計を前記の濃度比率となるように添加し、超音波照射機を用いて冷却しながら超音波を数十分程度照射するだけで、簡便に製造することができる。また、ビーズミルやホモミキサーといった一般的かつ量産に適した混合装置の利用も可能である。
【００３８】
本発明の導電性部材は、基材の表面に前記のＣＮＴ分散液Ａ又はＢの塗膜を形成したものであって、その代表的な実施形態は、基材として透明な合成樹脂フィルムを使用し、その表面に前記のＣＮＴ分散液Ａ又はＢをバーコーターやロールコーターを用いて塗工、乾燥することにより、導電性の塗膜を形成して得られる導電性フィルムである。また、精密塗工法であるダイコーターや３次元形状に使用されるスプレー塗工、その他スピンコーティングやフローコーティングでも製造可能である。
【００３９】
基材の合成樹脂フィルムとしては、透明性に優れ、塗工性の良好なＰＥＴやアクリル樹脂フィルムなどが特に好ましく使用される。また、塗膜の厚さは特に制限されない。ＣＮＴ分散液Ａ又はＢの塗工は、ＣＮＴ分散液Ａ又はＢのＣＮＴ濃度が高い場合、一回塗工（バーコーターＷｅｔ２４μｍ）だけで表面抵抗率等の性能発現には、充分であるが、特に表面抵抗率が低い（１０2Ω/□以下）良導電性のフィルムを得る場合は、複数回塗工することで容易に達成される。
【００４０】
このようにして得られた導電性フィルムの塗膜は、ＣＮＴが多少曲がりながら互いに絡み合って凝集することなく、単純に交差した状態で均一に分散してそれぞれの交点で接触しており、パーフルオロアルケニル基を有するノニオン性のフッ素系分散剤、又は、ノニオン性のフッ素系分散剤と両性のフッ素系分散剤がＣＮＴ間に混在している。従って、この塗膜は、透明性が良好でＣＮＴの凝集による外観不良を生じる心配がなく、ＣＮＴ相互の接触によって導電性を発現し、後述の実験データに示すように、ＣＮＴ濃度が１５０ｐｐｍ以上、１１７０ｐｐｍ以下のＣＮＴ分散液で塗膜を形成した場合には、バーコーターＷｅｔ２４μｍの一回塗工で表面抵抗率が１０5Ω/□以下の良好なフィルムが得られる。更に、このＣＮＴ分散液には、機能付与のため、バインダー、光安定剤、ＵＶ吸収剤、熱安定剤、着色剤、補強剤、可塑剤など任意に添加しても構わない。
【００４１】
本発明の導電性部材は、上記の導電性フィルムに限定されるものではなく、基材としてガラス体や無機物又は合成樹脂成形体としてＰＥＴ、ポリカーボネート、ナイロンなど平滑な基材（フィルム、板など）であっても良いし、凹凸面や３次元的な曲面や段差を持つ形状であっても、繊維状物や織物又は球状物であっても差し支えない。これら基材を使用し、その表面に前記のＣＮＴ分散液Ａ又はＢを塗工して塗膜を形成することにより、種々の用途に適合可能な導電性部材となし得るものであることは言うまでもない。
【００４２】
次に、本発明に係るＣＮＴ分散液の性能評価試験について説明する。
【００４３】
［ＣＮＴ分散液Ａの性能評価試験］
下記の表１に示す混合溶媒に、文献Ｃｈｍｉｃａｌ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ３２３（２０００）  Ｐ５８０−５８５に基づいて合成した直径１．３〜１．８ｎｍの単層ＣＮＴと、表１に示すパーフルオロアルケニル基を有するノニオン性のフッ素系分散剤（フタージェント７３０ＦＭ、フタージェント７１０ＦＬ、フタージェント７３０ＦＳ）とを、表１に示す濃度となるように添加し、超音波照射機ＵＳ２００［ＩＫＡ（株）製］を用いて、冷却しながら４６Ｗ（２４ｋＨｚ）で超音波を３０分照射することにより、サンプル番号１〜８のＣＮＴ分散液を調製した。
【００４４】
（長期の分散安定性の評価）
それぞれのＣＮＴ分散液のサンプル１〜８を室温で１日静置し、５ｍｌスクリュー管に各サンプルを１〜２ｍｌとって、５００ルクス以上の照度の部屋で視力０．７以上の条件で約３０ｃｍ離して凝集塊の有無を目視観察することによって、長期の分散安定性を調べ、直径０．３ｍｍ以上のＣＮＴの凝集塊が見られないものを〇と評価し、直径０．３ｍｍ以上のＣＮＴの凝集塊が見られたものを×と評価した。その結果を下記の表１に示す。尚、サンプル２については１年静置し、サンプル５については八カ月静置して、長期の分散安定性を評価した。
【００４５】
（ＣＮＴ分散液の塗膜の性能評価）
それぞれのＣＮＴ分散液のサンプル１〜８を、厚さ１００μｍのアクリルフィルムの表面に、バーコーターＫＣ３［ＲＫ  Ｐｒｉｎｔ-Ｃｏａｔ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｌｔｄ製］でＷｅｔ２４μｍの厚さに塗工し、７０℃で１０分乾燥させて、導電性の塗膜を形成した。そして、この塗膜形成フィルムの全光線透過率とヘーズを、直読ヘーズコンピューターＨＧＭ２−ＤＰ［スガ試験機（株）製］で測定し、更に、表面抵抗率をロレスタＧＰ［三菱化学（株）製］で測定した。また、この塗膜形成フィルムの外観を肉眼で観察し、ＣＮＴの凝集塊が見られなかったものを外観良好（〇）とし、凝集塊が見られたものを外観不良（×）として、外観の良否を判断した。これらの結果を下記の表１に示す。
【００４６】
比較のために、下記の表１に示すように、分散剤を含有しないＣＮＴ分散液の比較サンプル１と、パーフルオロアルケニル基を有するフッ素系分散剤以外のノニオン性の分散剤（ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロックコポリマー、ポリエチレングリコール、ゼラチン）を添加したＣＮＴ分散液の比較サンプル２〜５を調製し、上記と同様にして性能評価を行った。その結果を下記の表１に示す。
【００４７】
更に、下記の表２に示すように、パーフルオロアルケニル基を有するノニオン性のフッ素系分散剤（フタージェント７３０ＦＭ）を含有させたＣＮＴ分散液のサンプルであって、ＣＮＴ濃度と混合溶媒の組成を一定にしてフッ素系分散剤の濃度を変化させたサンプル９〜１２（但し、サンプル１０は表１のサンプル２と同じ）、フッ素系分散剤の濃度とＣＮＴ濃度を一定にして混合溶媒中の水の重量比を変化させたサンプル１３〜１９、フッ素系分散剤の濃度を一定にしＣＮＴ濃度を９０ｐｐｍにして混合溶媒中の有機溶媒を変更したサンプル２０〜２７を調製し、各サンプルについて前記と同様にして長期の分散安定性を評価した。その結果を下記の表２に示す。
【００４８】
【表１】
2010235377.tif 000004
【００４９】
【表２】
2010235377.tif 000005
【００５０】
表１のサンプル１〜８、及び、表２のサンプル９〜１２から、パーフルオロアルケニル基を有するノニオン性のフッ素系分散剤を４５ｐｐｍ以上、４０００ｐｐｍ以下の濃度（ＣＮＴに対する分散剤の濃度比率は０.５〜４５）で含有したＣＮＴ分散液Ａは、長期の分散安定性が良好であることが分かる。また、ＣＮＴ分散液ＡによってバーコーターＷｅｔ２４μで一回塗工により、塗膜を形成したフィルムの全光線透過率は８８．５％以上と高く、ヘーズは２．５％以下で透明性が良好である。そして、表面抵抗率も１０３〜１０６Ω/□の範囲のものが得られる。また、フィルム外観も凝集が無く、良好である。
しかしながら、サンプル６のようにＣＮＴ濃度が４５０ｐｐｍ以上になると、ノニオン性のフッ素系分散剤のみを１０００ｐｐｍ含有したＣＮＴ分散液Ａでは、長期の分散安定性は不良となる。
【００５１】
これに対し、非フッ素系分散剤のみを含有した比較サンプル２〜５は、いずれも長期の分散安定性が不良である。そして、塗膜を形成したフィルムの表面抵抗率は、サンプル２を除いて、１０１１Ω／□程度と帯電防止性の範囲であり、比較サンプル２のみが１０６Ω／□程度と僅かに制電性を示すに過ぎない。一方、分散剤を含有しない比較サンプル１は、長期の分散安定性が悪い。
【００５２】
以上のことから総合的に判断すると、パーフルオロアルケニル基を有するノニオン性のフッ素系分散剤を含有した本発明のＣＮＴ分散剤Ａは、透明な導電性塗膜を形成するための分散安定性の良好なインク（分散液、塗液など）として如何に有用であるかが分かる。
【００５３】
また、表２のサンプル１３〜１８から、混合溶媒中の水の重量比が０であるＣＮＴ分散液Ａは、長期の分散安定性が不良であるが、水の重量比を０．１以上、１未満（０．８８以下）に調整したＣＮＴ分散液Ａは、いずれも長期の分散安定性が良好であることが分かる。このことから、水の重量比を０．１〜０．９９に調整した本発明のＣＮＴ分散液Ａは、長期の分散安定性が良好であると推定できる。また、サンプル１９から、水のみの単独溶媒を用いた本発明のＣＮＴ分散液Ａも、長期の分散安定性が良いことが分かる。
【００５４】
更に、表２のサンプル２０〜２７に示すように、混合溶媒中の有機溶媒の種類をエタノール以外のメタノール、イソプロパノール（ＩＰＡ）、Ｎ−メチルピロリドン、アセトニトリルなどの誘電率εが６以上の極性の高い有機溶媒に変更したＣＮＴ分散液Ａも、長期の分散安定性が良好であり、このことから、誘電率εが６以上の有機溶媒と水との混合溶媒がＣＮＴ分散液Ａの溶媒として好適なものであることが分かる。
【００５５】
［ＣＮＴ分散液Ｂの性能評価試験］
下記の表３に示す混合溶媒に、前記の直径１．３〜１．８ｎｍの単層ＣＮＴと、表３に示すパーフルオロアルケニル基を有するノニオン性のフッ素系分散剤（フタージェント７１０ＦＬ）と、表３に示すパーフルオロアルケニル基を有する両性のフッ素系分散剤（フタージェント４００ＰＲ）とを、表３に示す濃度となるように添加し、超音波照射機ＵＳ２００［ＩＫＡ（株）製］を用いて冷却しながら４６Ｗ（２４ｋＨｚ）で超音波を３０分照射することにより、サンプル番号２８〜３５のＣＮＴ分散液Ｂを調製した。
【００５６】
それぞれのＣＮＴ分散液Ｂのサンプルについて、前記のＣＮＴ分散液Ａのサンプルの場合と同様にして、長期の分散安定性、塗膜形成フィルムの全光線透過率、ヘーズ、表面抵抗率を測定すると共に、フィルム外観の良否を判断し、その結果を下記の表３に示した。
【００５７】
比較のために、分散剤として、表３に示すノニオン性のフタージェント７１０ＦＬと両性の３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルステアリルアンモニオ）プロパンスルホネートを併用して含有させた比較サンプル６、及び、両性のフタージェント４００ＰＲのみを含有させた比較サンプル７〜１０を調製し、これらの比較サンプルについて前記と同様にして分散安定性を調べると共に、比較サンプル１０については前記と同様にして塗膜形成フィルムの全光線透過率、ヘーズ、表面抵抗率を測定した。そして、これらの比較サンプル６〜１０の塗膜形成フィルムの外観の良否も同様に調べた。それらの結果を、下記の表３に示す。
【００５８】
【表３】
2010235377.tif 000006
【００５９】
表３のＣＮＴ分散液Ｂのサンプル２８〜３５(バーコーターＷｅｔ２４μ１回塗工)から、ノニオン性のフッ素系分散剤と両性のフッ素系分散剤との合計濃度を１１５０ｐｐｍ以上、３０００ｐｐｍ以下としたＣＮＴ分散液Ｂは、ＣＮＴ濃度が１９１ｐｐｍ以上、１３５０ｐｐｍ未満（１１７０ｐｐｍ以下）と前記のＣＮＴ分散液Ａより遥かに高くても、長期の分散安定性が良好であることが分かる。その塗膜の透明性は良好であり、表面抵抗率も１０２〜１０4Ω/□の性能を得ることができる。即ち、これらのＣＮＴ分散液ＢをバーコーターＷｅｔ２４μで一回塗工して形成した塗膜形成フィルムの表面抵抗率は、９．１×１０４Ω／□以下、全光線透過率は７８．６％以上、ヘーズは３．２％以下であり、フィルム外観も良好である。更に、例えばＣＮＴ濃度１１７０ｐｐｍ、ノニオン性フッ素系分散剤１５００ｐｐｍと両性分散剤濃度５００ｐｐｍを混合したサンプル３４のＣＮＴ分散液Ｂを、アクリルフィルム上にバーコーターＷｅｔ２４μで３回塗工すると、表面抵抗率２．２×１０２Ω/□、全光線透過率７２％、ヘーズ３．６％の導電性塗膜形成フィルムが得られ、このフィルムは外観も良好である。以上のＣＮＴ分散液Ｂは、ロールコーターや精密塗工用ダイコーター、その他スピンコーティングやフローコーティングでも製造可能である。
【００６０】
これに対し、ノニオン性のフッ素系分散剤と両性の非フッ素系分散剤を併用した比較サンプル６は、分散安定性は不良である。また、両性フッ素系分散剤のみを含有させた比較サンプル７〜１０は、ＣＮＴ濃度が４５ｐｐｍと低ければ長期の分散安定性が良好であるが、それ以下の濃度比率では、長期分散安定性が不良である。ＣＮＴ濃度が１９１ｐｐｍと比較的高く、ＣＮＴに対する両性のフッ素系分散剤の濃度比率が３．９と比較的高い比較サンプル１０は、その塗膜を形成したフィルムの全光線透過率が高く、ヘーズが低く、表面抵抗率１０４Ω／□程度と導電性も比較的に良かったが、外観が不良である。
【００６１】
以上のことから総合的に判断すると、パーフルオロアルケニル基を有するノニオン性のフッ素系分散剤と、パーフルオロアルケニル基を有する両性のフッ素系分散剤を併用し、分散安定性を損なうことなくＣＮＴ濃度を高く調整した本発明のＣＮＴ分散液Ｂは、透明な良導電性の塗膜を形成するための長期の分散安定性が良好な高品質の分散液（インク）として極めて有用なものであることが分かる。
【符号の説明】
【００６２】
１    アクリル共重合体の主鎖
２    パーフルオロアルケニル基
３    パーフルオロアルケニル基を有する側鎖
４    親水性基の側鎖
【図１】
2010235377.tif 000009