(57)【要約】【課題】本開示は、導電性複合材料に関し、より詳細には導電性ポリマー複合材料、およびそのような材料を使用または調製する方法および組成物に関する。導電性であり、ポリマーからの金属の漏れを回避し、異なる環境条件の下で、すなわち伸び、引張強さ、および熱安定性の下で、広範な用途を可能にする特性を有する複合材料が必要とされている。【解決手段】ポリマーと、金属および金属合金から選択される導体と、増粘剤とを含む導電性複合材料が開示される。【選択図】図１
2019112615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ポリマーと、
（ｂ）約６０℃未満の融点を有する金属および金属合金から選択される導体と、
（ｃ）増粘剤とを含む導電性複合材料。
【請求項２】
熱硬化性エラストマーまたは熱可塑性エラストマーを含む、請求項１に記載の導電性複合材料。
【請求項３】
複合材料が、ウレタン結合、尿素結合、またはウレタン結合および尿素結合を含む、請求項１または２に記載の導電性複合材料。
【請求項４】
熱可塑性エラストマーが、ジイソシアネートまたはポリイソシアネートとポリオール反応物との反応によって形成されたポリウレタンであり、ポリオール反応物が、シロキサン、フルオロシロキサン、ペルフルオロポリエーテル、ポリエーテル、ポリエステル、ポリブタジエン系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオール、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項２に記載の導電性複合材料。
【請求項５】
導体が、少なくとも約５０重量％のガリウム、ビスマス、水銀、またはそれらの組み合わせを含む合金である、請求項１から４の何れか一項に記載の導電性複合材料。
【請求項６】
導体が、インジウムと、５０〜９７重量％のガリウムとを含む合金である、請求項１から４の何れか１項に記載の導電性複合材料。
【請求項７】
導体が、約１５〜３０重量％のインジウムと、約５５〜８０重量％のガリウムと、スズおよび亜鉛から選択される少なくとも１つの金属とを含む合金である、請求項１から４の何れか一項に記載の導電性複合材料。
【請求項８】
増粘剤が、有機増粘剤である、請求項１から７の何れか一項に記載の導電性複合材料。
【請求項９】
増粘剤が、無機増粘剤である、請求項１から７の何れか一項に記載の導電性複合材料。
【請求項１０】
融点が６０℃未満の金属または金属合金および有機増粘剤を含む組成物。
【請求項１１】
組成物が、無機増粘剤をさらに含む、請求項１０に記載の組成物。
【請求項１２】
組成物が、貯蔵弾性率（Ｇ’）よりも大きい損失弾性率（Ｇ”）を有するペーストである、請求項１１に記載の組成物。
【請求項１３】
（ａ）ポリオールまたはジイソシアネートまたはポリイソシアネートと、
（ｂ）６０℃未満の融点を有する金属および金属合金から選択される導体と、
（ｃ）増粘剤とを含む組成物。
【請求項１４】
イソシアネートが、脂肪族または脂環式イソシアネートである、請求項１３に記載の組成物。
【請求項１５】
増粘剤が、２を超えるアスペクト比を有する無機増粘剤の粒子を含む、請求項１４に記載の組成物。
【請求項１６】
ポリオールと、６０℃未満の融点を有する金属または金属合金とを含む組成物。
【請求項１７】
増粘剤をさらに含む、請求項１６に記載の組成物。
【請求項１８】
導電性複合材料を調製する方法であって、
（ａ）ジイソシアネートまたはポリイソシアネートと、（ｂ）６０℃未満の融点を有する金属および金属合金から選択される導体と、（ｃ）増粘剤とを含むイソシアネート組成物と、ポリオールおよび／またはジアミンとを混合して混合物を形成する、混合するステップと、
混合物を硬化させて導電性複合材料を形成する、硬化するステップとを含む方法。
【請求項１９】
ジアミンが、以下の化学式を有する、請求項１８に記載の方法：
【化１】
2019112615.tif 000010
各Ｒは、独立して、１〜２０個の炭素原子を有するアルキル基を表し、
Ｘは、
１〜２０個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖のアルキレン基、
Ｃ１〜Ｃ６アルキルから独立して選択される１〜４個の基で任意に置換された３〜８個の炭素原子を有するシクロアルキル、または、
式−Ｒ１−Ａ−Ｒ２−の基を表し、
ここで、Ａは１〜６個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖のアルキレンであり、
Ｒ１およびＲ２は独立して、
１〜４個のＣ１〜Ｃ６アルキル基で独立して任意に置換されたフェニル、または
３〜８個の炭素原子を有し、独立してＣ１〜Ｃ６アルキルから選択される１〜４個の基で任意に置換されたシクロアルキレンを表す。
【請求項２０】
導電性複合材料であって、
エラストマーと、
６０℃未満の融点を有する金属および金属合金から選択される導体と、
増粘剤とを含み、
導電性複合材料が、１００Ω／ｓｑ未満の最小シート抵抗、５０％以上の伸び、および３ＭＰａ以上の引張強度を示す、導電性複合材料。
【請求項２１】
請求項１から９の何れか一項に記載の導電性複合材料の層を有する基板。
【請求項２２】
請求項１〜９の何れか一項に記載の導電性複合材料を加熱するステップと、導電性複合材料を基板に加えるステップとを含む、導電性複合材料の層を有する基板を調製する方法。
【請求項２３】
ポリマーと、ポリマー内部に安定にかつ均質に連続的に、または均質におよび連続的に、閉じ込められた導電性ネットワークとを含み、ネットワークが、約６０℃未満の融点を有する導体と、化合物または導体と合金化しない金属とを含む、導電性複合材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、導電性複合材料に関し、より詳細には導電性ポリマー複合材料、およびそのような材料を使用または調製する方法および組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
広義の導電性複合材料は、著しい電気伝導率または熱伝導率を有する任意の複合材料である。そのような複合材料は、ポリマー樹脂中に分散された導電相を含む。このような複合材料に特有の特性により、それらは様々な用途における代替材料よりも技術的に優れているか、またはより費用効果が高い。その結果、導電性複合材料は、電気通信、発電および配電、防衛、航空宇宙、医学などの分野で幅広い用途を有する。
【０００３】
導電性複合材料を使用するという観点において、導電性は重要であるだけでなく、典型的には複合材料の主要な特性である。材料の導電性は用途によって異なる。用途によっては、有効シート抵抗が１００Ω／ｓｑ未満の複合材料が重要である。
【０００４】
導電性複合材料は、一般に、導電性粒子をポリマー材料に組み込むことによって製造され、および／または特性が実現される。十分な導電性を実現するために、すなわちパーコレーションに達するためには、典型的には４５体積％を超える高い粒子充填がしばしば必要とされる。これらの粒子充填レベルで使用されるポリマーは、通常、剛性材料である。結果として、これらの粒子充填レベルは、それらを使用するのが不適切または困難になる破断点伸び、引張強さ、および熱安定性などの特性を有する導電性フィルムおよびコーティングをもたらす。この問題に対する解決法として液体金属を使用することは、ポリマーマトリックスからの金属の漏出を生じる。
【０００５】
したがって、導電性であり、ポリマーからの金属の漏れを回避し、異なる環境条件の下で、すなわち伸び、引張強さ、および熱安定性の下で、広範な用途を可能にする特性を有する複合材料が必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、上記の問題に対する便利な解決法を提供する。広範な態様において、本開示は、ポリマーと、ポリマー内部に安定にかつ均質にかつ／または連続的に閉じ込められた導電性ネットワークとを含む導電性複合材料を提供し、ネットワークは約６０℃未満の融点を有する導体と、化合物とまたは導体と合金化しない金属とを含む。化合物または導体と合金化しない金属は、本明細書では増粘剤と呼ばれる。
【０００７】
一態様では、本開示は、ポリマー、約６０℃未満の融点を有する金属および金属合金から選択される導体、および増粘剤を含む導電性複合材料を提供する。
【０００８】
本開示の導電性複合材料は、高い金属含有量を有することができ、依然として優れた弾性を示す。本開示の導電性複合材料では、導体は、ポリマーマトリックス全体にわたって均一または均質に分布している。
【０００９】
別の態様では、本開示は、約６０℃未満の融点を有する金属または金属合金と、有機増粘剤とを含む組成物を提供する。
【００１０】
別の態様では、本開示は、ジイソシアネートまたはポリイソシアネート、約６０℃未満の融点を有する金属および金属合金から選択される導体、および有機増粘剤を含む組成物を提供する。
【００１１】
さらに別の態様では、本開示は、ポリオール、すなわちヒドロキシ含有プレポリマーまたはヒドロキシリッチなプレポリマー、約６０℃未満の融点を有する金属および金属合金から選択される導体および増粘剤を含む組成物を提供する。
【００１２】
さらに別の態様では、本開示は、ポリオールおよび約６０℃未満の融点を有する金属または金属合金を含む組成物を提供する。
【００１３】
本開示のさらに別の態様は、導電性複合材料を調製する方法を提供する。
【００１４】
一態様では、導電性複合材料を調製する方法は、
以下を含むイソシアネート組成物を、ポリオールまたはジアミンと混合して混合物を形成する、混合ステップと、
（ａ）ジイソシアネートまたはポリイソシアネート；
（ｂ）約６０℃未満の融点を有する金属および金属合金から選択される導体；
（ｃ）増粘剤；
混合物を硬化させて導電性複合材料を形成する、硬化ステップとを含む。
【００１５】
本開示のさらに別の態様は、エラストマーと、約６０℃未満の融点を有する金属および金属合金から選択される導体と、増粘剤とを含む導電性複合材料であって、１００Ω／ｓｑ未満の最小シート抵抗、５０％以上の伸びおよび３ＭＰａ以上の引張り強さを示す導電性複合材料を提供する。
【００１６】
さらに、本開示は、エラストマーと、約６０℃未満の融点を有する金属および金属合金から選択される導体と、増粘剤とを含む導電性複合材料を提供する。
【００１７】
本開示はまた、導電性複合材料の層を担持する基板を提供し、導電性複合材料は、ポリマーと、約６０℃未満の融点を有する金属および金属合金から選択される導体と、増粘剤とを含む。
【００１８】
本開示は、さらに、請求項１の導電性複合材料を加熱し、それを基板に加えることを含む、導電性複合体の層を担持する基板を調製する方法をさらに提供する。
【００１９】
別の態様では、本開示は、電磁放射または電磁妨害から電気部品を遮蔽する方法を提供し、この方法は、電磁放射源と電気部品との間に導電性複合材料を提供するステップを含む。
【００２０】
本明細書に開示される導電性複合材料は、剛性または可撓性であってよい。特定の例では、導電性複合材はエラストマー性を有する、すなわちエラストマーである。
【００２１】
本開示の導電性複合材料は、典型的にはペーストの形態の液体金属、例えばガリウム合金を、ポリマーまたはプレポリマーと混合し、必要に応じてプレポリマーまたはポリマーを硬化することによって製造される。
【００２２】
本明細書に開示された複合材料では、ペーストは、不必要な剛性なしに導電性を提供する機能と、複合材料の製造時または使用時に、漏れを防止するために導体の粘度および流動特性を高める機能とを有する。
【００２３】
本開示はまた、液体金属ペースト、典型的にはガリウム合金を含むペーストを提供し、これは貯蔵弾性率より大きい損失弾性率を示す。すなわち、１より大きいタンデルタを有する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例１で作製したペースト組成物（パネル（ａ））および導電性複合材料（パネル（ｂ））の写真を示す。このペーストは、Ｇａを６１．０重量％、Ｉｎを２５．０重量％、Ｓｎを１３．０重量％、Ｚｎを１．０重量％およびマルトールを含むガリウム合金を用いて作られる。導電性複合材料は、ペーストおよび熱可塑性ポリウレタンを含む。
【図２】有機増粘剤を使用して製造されたペースト組成物、無機増粘剤を用いて製造されたペースト組成物、および増粘剤を含まないガリウム合金の粘度対剪断速度を示すグラフである。
【図３】矢印の方向に、ガリウム合金で充填されたシリコーンスポンジに対する圧縮の効果を示す一連の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本明細書で使用する「アルキル」という用語は、１から約２０個の炭素原子を含む直鎖または分枝鎖の非環式アルキル基を意味する。いくつかの例では、アルキルは、１から１０個の炭素原子、より狭くは１から６個の炭素原子またはさらにより狭くは１から３個の炭素原子を有する低級アルキルである。低級アルキル部分の例には、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチルおよびｔｅｒｔ−ブチルがあるが、これらに限定されない。炭素原子数１０から２０のアルキル基の例には、ラウリル基およびステアリル基がある。
【００２６】
本明細書で使用される「シクロアルキル」という用語は、２から約８個の炭素原子を含む環状アルキル基を意味する。いくつかの例では、シクロアルキルは３から６個の炭素原子、より狭くは４から６個の炭素原子、さらにより狭くは５から６個の炭素原子を有する。シクロアルキル部分の例としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチルおよびシクロヘキシルがあるが、これらに限定されない。
【００２７】
本明細書で使用される場合、用語「アルキレン」は、例えば１から６個の炭素原子を有する二価の非環式炭化水素基を指し、式−（ＣｎＨ２ｎ）で表される。
【００２８】
本明細書で使用される場合、用語「シクロアルキレン」は、例えば３から８個の炭素原子を有する二価の環状炭化水素基を指し、式−（ＣｎＨ２ｎ−２）−で表される。
【００２９】
本明細書で使用する「ウレタン結合」という用語は、下記式の基を意味する。
【００３０】
【化１】
2019112615.tif 000003
【００３１】
本明細書で使用する「尿素結合」という用語は、下記式の基を意味する。
【００３２】
【化２】
2019112615.tif 000004
【００３３】
本明細書で使用される「実質的に漏れない」とは、５０％の伸びにおいて複合材料からの導体の漏れが約１０体積％未満であることを意味する。
【００３４】
上記のように、本開示は、導電性複合材料を製造する際に従来直面していた問題に対する便利な解決策を提供する。本明細書で開示される導電性複合材料は、ポリマーと、ポリマー内部に安定にかつ均質にかつ／または連続的に閉じ込められた導電性ネットワークとを含み、ネットワークは約６０℃未満の融点を有する導体と、化合物とをまたは導体と合金化しない金属とを含む。これらの導電性複合材料は、所望の用途に応じて、可撓性または剛性にすることができる。重要なことには、複合材料が曲がったり、他の方法で操作されるとき、導体は複合材料から漏れたり、または複合材料から実質的に漏れたりすることがない。したがって、本明細書で使用する「ポリマー内部に安定にかつ均質に閉じ込められた」という用語は、導体および増粘剤がポリマー内部に永久的に保持され、複合材料が使用されるとき、複合材料内部を移動することがなく、漏れることがないことを意味する。本明細書の特定の実施例では、複合材料の導電率は長期間にわたって低下しない。
【００３５】
さらに、理論に束縛されることを望まないが、金属および増粘剤は、硬化プロセス中にポリマー中に生成される細孔（自由体積）内部に導電性ネットワークを形成すると考えられる。さらに、理論に束縛されることを望まないが、ポリマーの細孔構造は開いているとみなすことができ、結果として複合材料の異なる領域間の接続を可能にすると考えられる。増粘剤は、導体、すなわち約６０℃未満の融点を有する金属または金属合金と協働して、細孔内に導体を保持する。増粘剤と導体との組み合わせは、ペーストと見なすことができる。以下に説明するように、ペーストは固体よりも液体のように挙動し、複合体が可撓性であり、例えば曲がることを可能にする。約６０℃未満の融点を有する導体の使用は、ペーストの形成および導電ネットワークの形成を可能にする。
【００３６】
本明細書で使用される「導電性ネットワーク」とは、複合材料の異なる領域間で電子を移動させること、すなわち電流を生成することができる相互接続システムを意味する。
【００３７】
本明細書で使用される用語「可撓性」は、剛性ではない材料、すなわち破断するのではなく曲がる材料を指し、より具体的には、約１０ギガパスカル（ＧＰａ）未満のヤング率（Ｅ）を有する材料を指す。特定の例では、本明細書で使用する「可撓性」とは、約２ＧＰａ未満のヤング率を意味する。他の例では、本明細書で使用する「可撓性」とは、約１ＧＰａ未満のヤング率を意味する。
【００３８】
上記のように、本開示は、ポリマー、約６０℃未満の融点を有する金属および金属合金から選択される導体および増粘剤を含む導電性複合材料を提供する。
【００３９】
ポリマーは剛性ポリマーであってよく、またはポリマーはエラストマー性（エラストマーポリマー）であってもよい。本明細書のエラストマーポリマーは、熱硬化性エラストマーまたは熱可塑性エラストマーであり得る。導電性複合材料を製造するために選択されたポリマーが剛性であるかエラストマー性であるかは、典型的には、最終用途または複合材料が基板に加えられる方法に依存する。例えば、最終用途が可撓性を必要とする場合、ポリマーはエラストマーであり、導電性複合材料となる。そのような状況では、複合材料は、可撓性導電性複合材料と呼ぶことができる。熱可塑性エラストマーは、製造モードに有用であり、導電性複合材を所望の形状に成形または賦形すること、または一方でそれを基板に加えることを含む。
【００４０】
本明細書に開示される導電性複合材料の製造に有用な熱硬化性エラストマーには、アクリル樹脂、ポリエステルおよびビニルエステル、フェノール樹脂、アミン官能性樹脂、およびフラン樹脂がある。
【００４１】
熱硬化性エラストマーは、アニオン性またはカチオン性触媒および熱で単独重合することができ、または硬化剤または固化剤としても知られている多官能性架橋剤との求核付加反応によって共重合され得る、エポキシ官能性樹脂から製造することもできる。
【００４２】
熱硬化性エラストマーはまた、ポリウレタン、ポリ尿素、またはウレタン結合および尿素結合の両方を有するポリマー、すなわちポリウレタン−尿素であってもよい。
【００４３】
本明細書に開示される導電性複合材料に有用な熱可塑性エラストマーには、ウレタン結合、尿素結合、またはウレタン結合および尿素結合を含む熱可塑性エラストマー、またはスチレンブタジエンスチレン（ＳＢＳ）ゴムまたは熱可塑性ポリプロピレンから形成されるエラストマーがある。
【００４４】
本明細書に開示された導電性複合材料の製造に使用するのに適した熱可塑性エラストマーは、典型的な処理条件下で、約１０００〜約１００，０００ｃＰ、または約１０００〜約２５，０００ｃＰ、または約２５，０００〜約５０，０００ｃＰ、または約５０，０００〜約７５，０００ｃＰ、または約７５，０００〜約１００，０００ｃＰの粘度を有する。特定の例では、本明細書で使用するのに適した熱可塑性エラストマーは、典型的な処理条件下で約１０００〜約５０，０００ｃＰの粘度を有する。本明細書で使用される用語「典型的な処理条件」は、ほぼ室温（約２５℃）〜約２００℃、またはほぼ室温〜約１００℃の温度を含む。このような熱可塑性エラストマーは、可撓性材料の製造に都合がよい。
【００４５】
特定の例では、導電性複合材料は任意に可撓性であり、熱可塑性ポリマー、例えば熱可塑性エラストマーから形成される。好適な熱可塑性ポリマー、例えば熱可塑性エラストマーには、ジイソシアネートまたはポリイソシアネートと、シロキサン、フルオロシロキサン、ペルフルオロポリエーテル、ポリエーテル、ポリエステル、ポリブタジエン系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオール、およびそれらの組み合わせから選択されるポリオール反応物との反応によって形成されるポリウレタンがある。
【００４６】
特定の例では、導電性複合材料を製造するために使用されるジイソシアネートまたはポリイソシアネートは、ヒドロキシ含有分子、例えばジオールまたはポリオール、またはアミン含有分子、例えばジアミンを、過剰のジイソシアネートまたはポリイソシアネートと反応させることによって作られるプレポリマー組成物である。得られるプレポリマーは、尿素結合および／またはウレタン結合および末端イソシアネート基を含む。次いで、プレポリマー中のイソシアネート基は、追加のジアミンまたはヒドロキシ含有分子とのその後の反応に利用されて熱可塑性エラストマーを形成する。
【００４７】
一例では、導電性複合材料は、ジイソシアネートまたはポリイソシアネートとジアミンとの反応によって形成された熱可塑性ポリマーまたはエラストマーを含む。そのような導電性複合材料の特定の例は、可撓性である。
【００４８】
特定の例では、導電性複合材料は、ジイソシアネートまたはポリイソシアネートとポリオールとの反応によって形成された熱可塑性ポリマーまたはエラストマーを含む。そのような導電性複合材料の特定の例は、可撓性である。
【００４９】
本明細書に開示される組成物および方法は、導体を使用する。適切な導体は、約６０℃未満の融点を有する金属および金属合金である。いくつかの例では、導体は、約５０℃未満、または約４０℃未満、または約３０℃未満、または約２５℃未満、または約２０℃未満の融点を有する。特定の例では、融点は、合金が、最初に増粘剤と組み合わされたときに液体であり、続いて増粘剤と完全に混合されたときに増粘するように、十分に低い。
【００５０】
特定の例では、導体は、少なくとも約５０重量％のガリウム、ビスマス、水銀、またはそれらの組み合わせを含む合金である。適切なガリウム合金はまた、インジウム、スズ、ビスマス、リン、鉛、亜鉛、カドミウム、アンチモン、またはそれらの組み合わせを含む。インジウム、スズ、ビスマス、リン、鉛、亜鉛、カドミウム、アンチモン、またはそれらの組み合わせは、必要に応じて合金の融点を変更するために含まれ得る。
【００５１】
導体は、少量の、すなわちペーストのレオロジー特性または最終的な導電性複合材料の導電性および機械的特性を実質的に変化させない量の不純物を含むことができる。
【００５２】
一例では、本明細書に開示される導電性複合材料に使用される導体は、インジウムと５０〜９７重量％のガリウムとを含む合金である。
【００５３】
別の例では、本明細書で開示される導電性複合材料を形成するために使用される導体は、インジウム約１５〜３０重量％、ガリウム約５５〜８０重量％、およびスズおよび亜鉛から選択される少なくとも１つの金属を含む合金である。適切なガリウム合金は、Ｉｎｄｉｕｍ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている。
【００５４】
開示された組成物に使用するための代表的なガリウム合金は、以下の組成および特性を有する合金を含む：
【００５５】
【表１】
2019112615.tif 000005
【００５６】
合金は、複合材料を製造するために使用されるペースト組成物の適切な特性を実現するように選択することができる。ペースト組成物は好ましくは均質であり、合金および増粘剤を用いて製造される。得られたペースト組成物は、複合材料を形成する前に、イソシアネートまたはポリオール材料のいずれかと組み合わされる。
【００５７】
本明細書で使用される増粘剤は粘度調整剤として機能する。増粘剤は、導体を溶解しないか、または導体と溶液を形成しない。それらは導体と混合したときには固体のままであるが、導体によって濡れる。増粘剤は、典型的には粒子として使用され、粒子の大きさは、粉末が導体と均質化していかに容易にペーストを形成するかを示す。典型的には、より高い表面積を有する増粘剤は、より低い表面積を有する物質よりも良好な増粘剤である。増粘剤と導体、例えばガリウム合金、の組み合わせは、増粘剤の適切な濡れおよびペーストのレオロジーまたは弾性率を実現するように選択される。粒径および量は、１より大きいタンデルタ値を有する、すなわち、固体よりも液体のように挙動するペーストであるペースト組成物を生成するように選択され、得られる複合材料を可撓性にする。
【００５８】
特定の例では、増粘剤は、アスペクト比が２より大きい、すなわち長さが少なくとも幅の２倍である無機増粘剤の粒子、例えばロッドまたはワイヤを含む。アスペクト比は、顕微鏡を用いて測定することができる。
【００５９】
特定の例では、増粘剤は、約０．１〜５００μｍの平均粒径を有する無機増粘剤の実質的に球状の粒子を含む。この粒径の範囲の粒子は、導体と共にペーストを形成するための増粘剤として機能するのに十分な表面積を有する。特定の例では、増粘剤は、約１〜２５μｍ、または約２５〜５０μｍ、または約５０〜７５μｍ、または約７５〜１００μｍ、、または約１００〜１５０μｍ、または約１５０〜２００μｍ、または約２００〜２５０μｍ、または約２５０〜３００μｍ、または約３００〜３５０μｍ、または約３５０〜４００μｍ、または約４５０〜５００μｍの平均粒径を有する無機増粘剤の実質的に球形の粒子を含む。他の例において、増粘剤は、約５０〜１５０μｍの平均粒径を有する無機増粘剤の実質的に球状の粒子を含む。特定の例では、無機増粘剤の粒子は、約０．１〜５μｍの平均粒径を有する。
【００６０】
一例では、増粘剤は、０．０１〜１０ｍｍの長さを有するロッドまたはワイヤを含む無機増粘剤である。特定の例では、無機増粘剤のロッドは、約０．０１〜０．５ｍｍ、または約０．０５〜１０ｍｍ、または約０．０１〜１０ｍｍ、または約０．０１〜１０ｍｍ、または約０．０１〜０．１ｍｍ、または約０．１〜１ｍｍ、または約０．１〜１ｍｍ、または約１〜５ｍｍ、または約５〜１０ｍｍの長さを有する。ロッドまたはワイヤの使用は、最終的な複合材料の導電性に一般に球状の粒子よりも大きく寄与する。その結果、ある程度の導電性を実現するのに必要なペースト量を低減することができる。複合材料を作るために使用されるペーストの量の減少は、導体の量または増粘剤の量のいずれかを減らすことによって実現することができる。
【００６１】
特定の例では、増粘剤は、約０．１〜５００μｍの平均粒径を有する有機増粘剤の粒子を含む。特定の例では、増粘剤は、約１〜２５μｍ、または約２５〜５０μｍ、または約５０〜７５μｍ、または約７５〜１００μｍ、または約１００〜１５０μｍ、または約１５０〜２００μｍ、または約２００〜２５０μｍ、または約２５０〜３００μｍ、または約３００〜３５０μｍ、または約３５０〜４００μｍ、または約４５０〜５００μｍの平均粒径を有する有機増粘剤の粒子を含む。他の例では、増粘剤は、約５０〜１５０μｍの平均粒径を有する有機増粘剤の粒子を含む。特定の例において、有機増粘剤の粒子は、約０．１〜５μｍの平均粒径を有する。
【００６２】
ペースト組成物中の増粘剤の適切な量は、ペーストの約５〜５０体積％の範囲である。特定の例では、増粘剤の量は、ペースト組成物の約５〜約１０体積％、または約５〜約１５体積％、または約１０〜約２０体積％、または約１５〜約２５体積％、または約２０〜約３０体積％、または約２５〜約３５体積％、または約３０〜約４５体積％の量で存在する。このような量は、１より大きいタンデルタ値を有し、すなわち固体よりも液体のように挙動するペースト組成物の製造に都合がよく、得られる複合体を可撓性にすることができる。
【００６３】
上述したように、増粘剤としてロッドまたはワイヤを使用する場合、増粘剤の量を減らすことができる。ペースト中のロッドまたはワイヤ増粘剤の適切な量は、ペーストの約２〜４０体積％の範囲である。特定の例では、増粘剤の量は、ペースト組成物に対して約２〜約５体積％、または約５〜約１０体積％、または約１０〜約１５体積％、または約１５〜約２０体積％、または約２０〜約２５体積％、または約２５〜約３０体積％、または約３０〜約４０体積％である。
【００６４】
特定の例では、導電性複合材料を製造するために使用される増粘剤は、有機増粘剤である。好適な有機増粘剤には、６０℃を超える融点、すなわち複合材料の製造前または製造中に、すなわち増粘剤が合金と共に溶融するのを防止する温度、を有する化合物がある。このような化合物の例は、マルトール、フェノール、ナフタレン、１−ナフトール、２−ナフトールおよび４−ピリドンである。有機増粘剤がフェノール性ヒドロキシ基を有する化合物である場合、化合物は、ヒドロキシを介してジイソシアネートまたはポリイソシアネートのイソシアネート基と反応することができるが、反応はウレタンまたは尿素形成反応よりも遅い。適切に使用すると、このような化合物を使用して、得られるポリマーの特性を改変することができる。あるいは、有機増粘剤は、グラファイトまたはカーボン粒子であってもよい。
【００６５】
特定の例では、増粘剤は無機増粘剤または無機増粘剤の組合せである。好適な無機増粘剤には、二酸化チタンおよび酸化亜鉛のような金属酸化物、６０℃を超える融点を有する金属、またはセラミック材料がある。金属は、複合材料の製造前または製造中に増粘剤が溶融するのを防ぐために、６０℃を超える融点を有するように選択される。適切な金属としては、ニッケル、チタン、タングステン、ステンレス鋼、銅、スズ、またはそれらの組み合わせがある。
【００６６】
本明細書に開示される導電性複合材料は、約１〜５０体積％の導体を含む。特定の例では、導電性複合材料は５〜３０％の導体を含む。導体の量は、複合材料の使用目的によって決まる。典型的には、より高い導電率は導体のより大きな割合を必要とする。もちろん、導体が比較的高い導電率を有する場合には、導体の体積を小さくすることができる。特定の例において、導体の量は、組成物に対して、約２％〜約１０体積％、または約５〜約１５体積％、または約１０〜約２０体積％、または約１５〜約２５体積％、または約２０〜約３０体積％、または約２５〜約３５体積％、または約３０〜約４５体積％である。
【００６７】
増粘剤は、少なくとも１つの有機増粘剤と少なくとも１つの無機増粘剤との混合物である。有機および無機増粘剤の混合物を使用して、ペーストのレオロジーまたはモジュラスを改変することができる。
【００６８】
本開示は、６０℃未満の融点を有する金属または金属合金および有機増粘剤を含むペースト組成物を提供する。他の例では、ペースト組成物は、６０℃未満の融点を有する金属または金属合金、有機増粘剤および無機増粘剤を含む。
【００６９】
本明細書に開示され、導電性複合体を調製するために有用なペースト組成物は、貯蔵弾性率（Ｇ’）よりも大きい損失弾性率（Ｇ”）を有する、すなわち、ペースト組成物は１より大きいタンデルタ値を有する。したがって、本開示のペースト組成物は、固体よりも液体に似た挙動をする。本開示のペースト組成物は、ＡＳＴＭ  Ｄ７１７５に従って動的剪断レオメーターを用いて測定したとき、１Ｈｚで５００〜１００，０００Ｐａ．ｓの粘度を有する。
【００７０】
本明細書に開示される導電性複合材料は、
（ｉ）ペースト組成物と、（ａ）ジイソシアネートまたはポリイソシアネート、または（ｂ）ポリオールまたはジアミンの何れかとの混合物と、
（ｉｉ）（ａ１）ポリオールまたはジアミン、または（ｂ１）ジイソシアネートまたはポリイソシアネート（ポリウレタンおよび／またはポリ尿素を形成するのに必要な対応試薬）の何れかと、を組み合わせることによって作られる。
【００７１】
これらの材料を混ぜ合わせた後、得られた混合物を硬化させて複合材料を形成させる。出発材料の選択に応じて、複合材料は剛性または柔軟性を有する。それは、熱可塑性、すなわち加熱されるとき可撓性であってよい。
【００７２】
ペースト組成物は上記の通りであり、６０℃未満の融点を有する金属および金属合金から選択される導体および増粘剤を含む。
【００７３】
一例では、ジイソシアネートまたはポリイソシアネート、すなわちペースト組成物を含有する上記混合物中の（ａ）は、芳香族ジイソシアネートまたはポリイソシアネートである。代表的な芳香族ジイソシアネートは、メチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）である。
【００７４】
他の例では、ジイソシアネートまたはポリイソシアネート、すなわちペースト組成物を含有する上記混合物中の（ａ）は、脂肪族または脂環式イソシアネートである。代表的な脂肪族ジイソシアネートはヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＭＤＩ）である。
【００７５】
本明細書に開示されるような導電性複合材料を形成するために使用されるポリオールには、２つ以上のヒドロキシ基を有するポリオールがある。適切なポリオールは、ジイソシアネートまたはポリイソシアネートと反応させたときにポリウレタンを形成するプレポリマーとして使用することができる。好適なポリオールとしては、ポリエーテルポリオールおよびポリエステルポリオールがある。ポリエーテルポリオールは、典型的には、加水分解および微生物耐性が必要とされる材料において、ならびに極低温（例えば、約−６８℃）での柔軟性が重要な状況において使用される。
【００７６】
特定の実施例では、導電性複合材料は、尿素結合を含むように作られる。このような結合は、ジアミン化合物を用いてポリマーに導入される。特定の例において、ジアミンは、下記式を有する。
【００７７】
【化３】
2019112615.tif 000006
各Ｒは、独立して、１〜２０個の炭素原子を有するアルキル基を表し、
Ｘは、
１〜２０個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖のアルキレン基、
Ｃ１〜Ｃ６アルキルから独立して選択される１〜４個の基で任意に置換された３〜８個の炭素原子を有するシクロアルキル、または、
式−Ｒ１−Ａ−Ｒ２−の基を表し、
ここで、Ａは１〜６個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖のアルキレンであり、
Ｒ１およびＲ２は独立して、
１〜４個のＣ１〜Ｃ６アルキル基で独立して任意に置換されたフェニル、または
３〜８個の炭素原子を有し、独立してＣ１〜Ｃ６アルキルから選択される１〜４個の基で任意に置換されたシクロアルキレンを表す。
【００７８】
本明細書に開示される導電性複合材料は、複合材料に他の特性を付与するための追加の材料を含むこともできる。例えば、熱酸化安定剤は、複合材料を形成する前に、ポリオール、ジイソシアネートまたはポリイソシアネートまたはペースト組成物の何れかに含まれていてよい。複合材料および複合材料が配置される環境に必要とされる特性に応じて、熱酸化安定剤は、リン酸塩、酸化鉄、フェノール系酸化防止剤、金属パッシベーター、またはそれらの組み合わせであり得る。
【００７９】
特定の導電性複合材料のシート抵抗率は、最終的な用途に依存する。例えば、敏感な電子機器を壊すかまたは害する可能性のある電磁干渉を最小限に抑えるために、電磁放射から電気部品を遮蔽するために複合材料が使用される場合に、例えば１００Ω／ｓｑ未満の最小シート抵抗が好ましい。
【００８０】
特定の例では、導電性複合材料は以下を含む。
エラストマー、
６０℃未満の融点を有する金属および金属合金から選択される導体、および
増粘剤。
ここで導電性複合材料は、１００Ω／ｓｑ未満の最小シート抵抗を示す。
【００８１】
シート抵抗率は標準的な測定値であり、４点プローブを使用して求めることができる。
【００８２】
特定の例では、導電性複合材料は可撓性であり、約５０％より大きい伸びを有する。他の例では、導電性複合材料は可撓性であり、約１０％より大きい、または約２０％より大きい、または約３０％より大きい、または約４０％より大きい伸びを有する。本開示の可撓性導電性複合材料は、好ましくは、熱可塑性エラストマーを含む。一例では、熱可塑性エラストマーは熱可塑性ポリウレタンである。
【００８３】
特定の例では、導電性複合材料は、約５０％より大きい伸びを有する。他の例では、導電性複合材料は、約１０％より大きい、または約２０％より大きい、または約３０％より大きい、または約４０％より大きい伸びを有する。
【００８４】
特定の例では、導電性複合材料は可撓性であり、３ＭＰａ以上の引張強度を有する。いくつかの例では、導電性複合材料は可撓性である。特定の例では、導電性複合材料は、３ＭＰａ以上の引張強度を有する。
【００８５】
特定の例では、導電性複合材料は、約２〜１０ｇ／ｍＬの範囲の密度を有する。他の例では、導電性複合材料は約１０〜２０／ｍＬの範囲の密度を有する。さらに他の例では、導電性複合材料は、約１〜５ｇ／ｍＬ、または約３〜８ｇ／ｍＬの範囲の密度を有する。一例では、導電性複合材料の密度は７ｇ／ｍＬ未満である。このパラメータは、既知の体積の質量を決定するか、または既知の質量によって置き換えられた水の体積を測定することによって、容易に測定することができる。
【００８６】
本開示はまた、本明細書に開示された導電性複合材料の層を担持する基板、および特定の例では本明細書に開示された可撓性導電性複合材料を含む製品、品物および構造体を提供する。このような製品、品物および構造体は、本明細書に開示される熱可塑性または熱硬化性の導電性複合材料を加熱し、それを基板に加えることによって作製することができる。
【００８７】
本明細書に開示される導電性複合材料は、以下のように製造することができる。
ペースト組成物は、約６０℃未満の融点を有する導体を増粘剤と混合するステップと、剪断ミキサーを用いて約２５〜２５００ｒｐｍで混合するステップとによって調製される。特定の例では、ペースト組成物を形成するための剪断混合は、約２５〜１２５ｒｐｍ、または約１２５〜２５０ｒｐｍ、または約２５０〜４００ｒｐｍ、または約４００〜７００ｒｐｍ、または約７００〜１５００ｒｐｍ、または約１５００〜２５００ｒｐｍで行う。得られるペーストは、その後の使用のために保存することができる。
【００８８】
その後、ペースト組成物をプレポリマー組成物と混合し、得られた混合物を、典型的には約１００ｒｐｍ未満で、剪断ミキサーで完全に混合する。次いで、プレポリマーとペーストの混合物に硬化剤または架橋剤を添加し、ポリマーを硬化させてポリマーマトリックス内部にペースト組成物を閉じ込める前に、ある時間混合する。必要に応じて、硬化の間、プレポリマーとペースト組成物との混合物を適切な形状の型に移すことができる。
【００８９】
プレポリマーは、ポリオールまたはジイソシアネートまたはポリイソシアネートであってよい。プレポリマーがポリオールである場合、硬化剤は通常はジイソシアネートまたはポリイソシアネートであり、反応はポリウレタンを生成する。プレポリマーがジイソシアネートまたはイソシアネートである場合、硬化剤はポリオールまたはジアミンであってよく、反応はポリウレタンまたはポリ尿素を生成する。
【００９０】
導電性複合材料がポリウレタンを含む例では、ポリウレタンプレポリマーを形成することが適切である場合がある。ポリウレタンプレポリマー組成物は、ジオールまたはポリオールを過剰のジイソシアネートまたはポリイソシアネートと任意に触媒の存在下で、混合して、典型的には混合および加熱して反応物を反応させてプレポリマーを形成させることによって製造することができる。プレポリマーは、その後の使用のために貯蔵することができる。
【実施例】
【００９１】
原材料
Ｋｒａｓｏｌ  ＬＢＨ−Ｐ２０００はＣｒａｙ  Ｖａｌｌｅｙから得られ、そのまま使用する。Ｄｅｓｍｏｐｈｅｎ  ＮＨ  １２２０はＣｏｖｅｓｔｒｏから購入し、そのまま使用する。Ｇａ合金（Ｉｎｄａｌｌｏｙ  ４６Ｌ）はＩｎｄｉｕｍ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから購入し、そのまま使用する。マルトール、チタン粉末（約１００メッシュサイズ）、４，４’−メチレンビス（シクロヘキシルイソシアネート）、異性体混合物（ＨＭＤＩ）およびジブチルスズジラウレート（ＤＢＴＤＬ）をＳｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈから購入し、そのまま使用する。ステンレス鋼ワイヤー（３ｍｍ×２μｍ）はＩｎｔｒａｍｉｃｒｏｎから購入し、そのまま使用する。ポリジメチルシロキサン（Ｓｙｌｇａｒｄ（登録商標）１８４）はＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇから入手し、そのまま使用する。砂糖キューブは地元の食料品店から購入し、そのまま使用する。
【００９２】
実施例Ａ：ポリウレタンプレポリマー（パートＡ）の調製
ヒドロキシ末端ポリブタジエン（ＬＢＨ−Ｐ２０００、Ｍｎ＝２１００ｇ／ｍｏｌ、５０．００ｇ、２３．８ｍｍｏｌ）およびＨＭＤＩ（１９．６５ｇ、７４．８９ｍｍｏｌ）を、窒素用の入口を含み、オーバーヘッドスターラー（テフロン（登録商標）シャフトおよびブレード）を備えた丸底フラスコに入れる。フラスコを１００℃のオイルバス内に配置し、１７５ｒｐｍで１０分間撹拌する。次にＤＢＴＤＬ（５００ｐｐｍ）触媒をマイクロピペットを用いて溶液に加え、反応を２時間進行させてプレポリマー（パートＡ）を形成する。そのままのパートＡ（溶媒なし）をガラス瓶に注ぎ、その後の使用のために貯蔵する。
【００９３】
実施例１：
ペーストの調製：
１８．５１ｇのＧａ合金（Ｉｎｄａｌｌｏｙ  ４６Ｌ）および３．０２ｇのマルトールを、剪断ミキサーを用いて１００ｒｐｍ以下で約５分間混合する。
【００９４】
２１．８体積％Ｇａ合金（ペースト）を含む複合材料の調製：
パートＡ（７．６４ｇ）およびＧａ合金−マルトールペースト（２１．５３ｇ）を、１００ｒｐｍ以下で約５分間、剪断ミキサーを用いて混合する。得られた均質な混合物にＮＨ１２２０（２．５６ｇ）を添加し、そしてスパチュラを用いて少しの間手で混合する。次いで、混合物をテフロン型に移し、ブレードアプリケータを用いて薄膜をキャストする。
【００９５】
実施例２：
ペーストの調製：
２７．２３ｇのＧａ合金（Ｉｎｄａｌｌｏｙ  ４６Ｌ）および５．８６ｇのチタン粉末（約１００メッシュ）を、１００ｒｐｍ以下で約５分間、剪断ミキサーを用いて混合する。
【００９６】
２７．８体積％Ｇａ合金（ペースト）を含有する複合材料の調製：
パートＡ（８．１５ｇ）およびＧａ合金−Ｔｉペースト（３３．０９ｇ）を、１００ｒｐｍ以下で数分間、剪断ミキサーを用いて混合する。得られた均質な混合物にＮＨ１２２０（２．７３ｇ）を加え、スパチュラを用いてしばらくの間手で混合する。次いで、混合物をテフロン型に移し、ブレードアプリケータを用いて薄膜をキャストする。
【００９７】
図２は、増粘剤を添加した場合のガリウム合金の粘度（Ｐａ・ｓ）に対する効果を示す。無機および有機のガリウム系ペーストはいずれも、純ガリウム合金に比べて約１．５倍の粘度を示す。
【００９８】
実施例３
ペーストの調製：
２９ｇのＧａ合金（Ｉｎｄａｌｌｏｙ  ４６Ｌ）および５．１７ｇのチタン粉末（約１００メッシュ）を、１００ｒｐｍ以下で約５分間、剪断ミキサーを用いて混合する。次いで、ステンレス鋼ワイヤ（０．５２ｇ、３ｍｍ×２μｍ）をペーストに加え、同じ条件下で混合する。
【００９９】
２９．１体積％Ｇａ合金（ペースト）を含有する複合材料の調製：
パートＡ（８．１３ｇ）およびＧａ合金系ペースト（３４．６９ｇ）を、１００ｒｐｍ以下で数分間、剪断ミキサーを用いて混合する。得られた均質な混合物にＮＨ１２２０（２．７３ｇ）を加え、スパチュラを用いて少しの間手で混合する。次いで、混合物をテフロン（登録商標）型に移し、ブレードアプリケータを使用して薄い、すなわち１〜２ｍｍの厚さのフィルムをキャストする。
【０１００】
硬化後、実施例１、実施例２および実施例３に記載された複合材料は、容易に処理され、機械的試験のためにドッグボーン状に切断される。以下の表１は、熱可塑性ポリウレタン対照およびＧａ系ペースト含有複合材料の特定の特性をまとめたものである。２７．８体積％のガリウム合金を含有する実施例２の複合材料は、３５０％を超える伸びおよび約１４ＭＰａの即時破壊応力を示した。これらの特性を測定するのに適した装置は、米国マサチューセッツ州ノーウッドのＩｎｓｔｒｏｎ社から市販されている。僅かに異なるペースト組成およびガリウム合金体積％の２９．１％への増加は、２３０％の伸びおよび約１０ＭＰａの即時破壊応力を有する複合材料をもたらした。
【０１０１】
【表２】
2019112615.tif 000007
【０１０２】
実施例１、実施例２および実施例３の複合材料の減衰を表２にまとめる。有機増粘剤から無機増粘剤に移行すると減衰が改善された。無機粒子と異方性金属ワイヤと組合せは、最高の導電率、−４１５ｄＢ／ｉｎをもたらした。報告されたすべての減衰結果は、変数としてサンプルの厚さを除去するために正規化される。
【０１０３】
【表３】
2019112615.tif 000008
【０１０４】
比較例Ｃ−１
Ｇａ合金を有するシリコーンスポンジ
シリコーンスポンジは、本質的に、ＬｉａｎｇらのＪ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｃ、２０１７、５（７）、１５８６−１５９０に記載されている手順に従って、以下のように調製される。
ＳｙｌｇａｒｄパートＡ  ２０ｇとパートＢ  ２ｇとを遠心分離ミキサーを用いて２３００ｒｐｍで３０秒間混合し、その後４つの砂糖キューブを浸漬する。次いで、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）混合物を有する砂糖キューブをデシケーターに入れ、減圧下で約２時間脱気する。次に、ＰＤＭＳ混合物を有する砂糖キューブを６５℃で３時間硬化させる。その後、表面のＰＤＭＳを拭き取り、砂糖を暴露する。砂糖を６０℃の水に攪拌しながら溶解する。ＰＤＭＳスポンジは、１００℃で２時間乾燥することによって得られる。
【０１０５】
約５３体積％のＧａ合金を含有するスポンジの調製：
１つのシリコーンスポンジを半分に切断し、１５ｇのＧａ合金に浸漬する。次に容器をデシケータに入れる。Ｇａ合金液体金属を約６０分間真空を用いてＰＤＭＳスポンジに充填した。
【０１０６】
図３は、Ｇａ合金充填シリコーンスポンジに対する圧縮の影響を示す。図３に示すように、圧縮時に、液体金属の液滴としてシリコーンスポンジからＧａ合金が漏出する。圧縮後、約２３体積％のＧａ合金のみがシリコーンスポンジに残る。これは、圧縮の前後にスポンジを計量することによって決定される。
【０１０７】
さらに、本開示は、以下の条項による実施例を含む。
【０１０８】
項１．
（ａ）ポリマーと、
（ｂ）約６０℃未満の融点を有する金属および金属合金から選択される導体と、
（ｃ）増粘剤とを含む導電性複合材料。
【０１０９】
項２．
熱硬化性エラストマーまたは熱可塑性エラストマーを含む、項１に記載の導電性複合材料。
【０１１０】
項３．
複合材料が、ウレタン結合、尿素結合、またはウレタン結合および尿素結合を含む、項１または２に記載の導電性複合材料。
【０１１１】
項４．
熱可塑性エラストマーが、ジイソシアネートまたはポリイソシアネートとポリオール反応物との反応によって形成されたポリウレタンであり、ポリオール反応物が、シロキサン、フルオロシロキサン、ペルフルオロポリエーテル、ポリエーテル、ポリエステル、ポリブタジエン系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオール、およびそれらの組み合わせから選択される、項２に記載の導電性複合材料。
【０１１２】
項５．
導体が、少なくとも約５０重量％のガリウム、ビスマス、水銀、またはそれらの組み合わせを含む合金である、項１から４の何れか一項に記載の導電性複合材料。
【０１１３】
項６．
導体が、インジウムと、５０〜９７重量％のガリウムとを含む合金である、項１から４の何れか１項に記載の導電性複合材料。
【０１１４】
項７．
導体が、約１５〜３０重量％のインジウムと、約５５〜８０重量％のガリウムと、スズおよび亜鉛から選択される少なくとも１つの金属とを含む合金である、項１から４の何れか一項に記載の導電性複合材料。
【０１１５】
項８．
増粘剤が、有機増粘剤である、項１から８の何れか一項に記載の導電性複合材料。
【０１１６】
項９．
増粘剤が、無機増粘剤である、項１から８の何れか一項に記載の導電性複合材料。
【０１１７】
項１０．
融点が６０℃未満の金属または金属合金および有機増粘剤を含む組成物。
【０１１８】
項１１．
組成物が、さらに無機増粘剤を含む、項１０に記載の組成物。
【０１１９】
項１２．
組成物が、貯蔵弾性率（Ｇ’）より大きい損失弾性率（Ｇ”）を有するペーストである、項１１に記載の組成物。
【０１２０】
項１３．
（ａ）ポリオールまたはジイソシアネートまたはポリイソシアネートと、
（ｂ）６０℃未満の融点を有する金属および金属合金から選択される導体と、
（ｃ）増粘剤とを含む組成物。
【０１２１】
項１４．
イソシアネートが、脂肪族または脂環式イソシアネートである、項１３に記載の組成物。
【０１２２】
項１５．
増粘剤が、２を超えるアスペクト比を有する無機増粘剤の粒子を含む、項１４に記載の組成物。
【０１２３】
項１６．
ポリオールと、６０℃未満の融点を有する金属または金属合金とを含む組成物。
【０１２４】
項１７．
増粘剤をさらに含む、項１６に記載の組成物。
【０１２５】
項１８．
導電性複合材料を調製する方法であって、
（ａ）ジイソシアネートまたはポリイソシアネートと、（ｂ）６０℃未満の融点を有する金属および金属合金から選択される導体と、（ｃ）増粘剤とを含むイソシアネート組成物と、ポリオールおよび／またはジアミンとを混合して混合物を形成する、混合するステップと、
混合物を硬化させて導電性複合材料を形成する、硬化するステップとを含む方法。
【０１２６】
項１９．
ジアミンが、以下の化学式を有する、項１８に記載の方法：
【化４】
2019112615.tif 000009
各Ｒは、独立して、１〜２０個の炭素原子を有するアルキル基を表し、
Ｘは、
１〜２０個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖のアルキレン基、
Ｃ１〜Ｃ６アルキルから独立して選択される１〜４個の基で任意に置換された３〜８個の炭素原子を有するシクロアルキル、または、
式−Ｒ１−Ａ−Ｒ２−の基を表し、
ここで、Ａは１〜６個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖のアルキレンであり、
Ｒ１およびＲ２は独立して、
１〜４個のＣ１〜Ｃ６アルキル基で独立して任意に置換されたフェニル、または
３〜８個の炭素原子を有し、独立してＣ１〜Ｃ６アルキルから選択される１〜４個の基で任意に置換されたシクロアルキレンを表す。
【０１２７】
項２０．
導電性複合材料であって、
エラストマーと、
６０℃未満の融点を有する金属および金属合金から選択される導体と、
増粘剤とを含み、
導電性複合材料が、１００Ω／ｓｑ未満の最小シート抵抗、５０％以上の伸び、および３ＭＰａ以上の引張強度を示す、導電性複合材料。
【０１２８】
項２１．
項１から９の何れか一項に記載の導電性複合材料の層を有する基板。
【０１２９】
項２２．
項１〜９の何れか一項に記載の導電性複合材料を加熱するステップと、導電性複合材料を基板に加えるステップとを含む、導電性複合材料の層を有する基板を調製する方法。
【０１３０】
項２３．
ポリマーと、ポリマー内部に安定にかつ均質に連続的に、または均質におよび連続的に、閉じ込められた導電性ネットワークとを含み、ネットワークが、約６０℃未満の融点を有する導体と、化合物または導体と合金化しない金属とを含む、導電性複合材料。
【０１３１】
本発明を詳細に記載し、その特定の例を参照することによって、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の範囲から逸脱することなく修正および変更が可能であることは明らかであろう。より具体的には、本発明のいくつかの態様が本明細書において特に有利であると特定されるが、本発明は必ずしも本発明のこれらの特定の態様に限定されないことが企図される。
【図１】
2019112615.tif 000011
【図２】
2019112615.tif 000012
【図３】
2019112615.tif 000013
【外国語明細書】
2019112615000001.pdf