專利名稱：薄片狀化合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄片狀化合物。詳細(xì)地，涉及用于導(dǎo)電膜的薄片狀化合物。
背景技術(shù)：
人們研究了薄片狀化合物的各種各樣的用途，例如，日本特開
2001-270022號公報中記載了將層狀鈦酸化物微晶剝離得到薄片狀化合 物，將該薄片狀化合物用作紫外線遮蔽材料。
但是，公報記載的薄片狀化合物作為導(dǎo)電材料不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供用于導(dǎo)電膜的薄片狀化合物。 本發(fā)明人為了解決上述課題進(jìn)行了深入研究，結(jié)果完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明提供(1 ) ~ (7);
(l )薄片狀化合物，其具有包含M (M為至少一種金屬元素)和
O的導(dǎo)電性層。
(2) ( 1 )所述的薄片狀化合物，其中，M為含有顯示混合化合價 的至少一種過渡金屬元素的元素。
(3) (2)所述的薄片狀化合物，其中，M為含有顯示3價和4價 的Ti的元素。
(4) (3)所述的薄片狀化合物，其中，導(dǎo)電性層包含Ti、金屬元 素N^(N^為選自Nb、 Ta、 Mo、 W和Ru中的至少一種)和0, MVTi 的摩爾比超過0且為1以下。
(5) ( 3 )所述的薄片狀化合物，其中，導(dǎo)電性層為氧缺損型 (酸棄娜"Ti02。
(6) (1) ~ (5)中任一項所述的薄片狀化合物，其還具有含有 選自堿金屬元素和堿土金屬元素中的至少一種的層。
(7) 導(dǎo)電膜，其包含上述(l) ~ (6)中任一項所述的薄片狀化合物。
具體實施例方式
本發(fā)明的薄片狀化合物具有包含M和O的導(dǎo)電性層。M為至少一 種金屬元素。
薄片狀化合物是通常具有約0.5nm 約lpm的厚度、長徑除以厚 度得到的值(長徑/厚度)為約100以上的薄片狀化合物。厚度、長徑可 以用掃描型電子顯微鏡(SEM)、透射型電子顯微鏡(TEM)測定。
導(dǎo)電性層通常厚度為原子尺寸級別的，例如為約0.5nm~約5nm。 薄片狀化合物可以具有1層以上這樣的導(dǎo)電性層。導(dǎo)電性層包含M和0, 適當(dāng)選擇M,使得導(dǎo)電性層顯示導(dǎo)電性。作為M,可列舉Sn、 Sn和Sb、 In和Sn、 Zn和Al、 Cu和La等單獨金屬元素或這些組合。M優(yōu)選含有 顯示混合化合^f介的至少一種過渡金屬元素(例如，Mn、 Ti、 Cu、 Ni、 Fe、 Co等)，從容易形成層狀的角度考慮，更優(yōu)選含有顯示3價和4 價的Ti。 M為含有顯示3價和4價的Ti的元素時，作為合適的導(dǎo)電性 層，可列舉包含Ti、金屬元素M1 (N^為選自Nb、 Ta、 Mo、 W和Ru 中的至少一種)和O, MVTi的摩爾比超過O且為1以下的層。從使得 薄片狀化合物更適合用于導(dǎo)電膜的角度考慮，作為M1,優(yōu)選Nb或Ta。 另外，MVTi的摩爾比優(yōu)選為0.05~0.5，更優(yōu)選為0.1 ~0.25。 M為含有 顯示3價和4價的Ti的元素時，作為合適的導(dǎo)電性層，可列舉包含氧缺 損型TK)2的層。氧缺損型Ti02具體可用Ti02-5 (5超過0且小于0.5) 表示。從使得薄片狀化合物更適合用于導(dǎo)電膜的角度考慮，5優(yōu)選超過 0且為0.25以下。
薄片狀化合物還可以具有含有堿金屬元素、堿土金屬元素，優(yōu)選堿 金屬的層。這些可以單獨或組合。
下面，對薄片狀化合物的制備方法進(jìn)行說明。薄片狀化合物例如使 用具有導(dǎo)電性層的化合物作為原料形成層，并剝離層的方法；使用具有 沒有導(dǎo)電性的層的化合物作為原料形成層，剝離層后，對層賦予導(dǎo)電性 的方法等制備。以下，將作為優(yōu)選實施方式的薄片狀化合物中的M含有 顯示3價和4價的Ti的情況作為例子，說明其制備方法。
導(dǎo)電性層包含氧缺損型Ti02時，薄片狀化合物可通過依次含有工序 (Al ) 、 ( A2)的方法制備。
(Al)使用具有包含Ti和O的層的化合物(以下稱為化合物A) 作為原料，進(jìn)行化學(xué)處理，剝離薄片狀化合物、
4(A2 )將所剝離的薄片狀化合物進(jìn)行還原處理。
作為工序(Al )的化合物A,可以使用纖鐵礦型鈦酸鹽(AxTi2_x/404 (A=K、 Rb、 Cs; 0.5^1) 、 AxTi2-x/3Lix/304 ( A=K、 Rb、 Cs; 0.5^1)、 三鈦酸鹽(Na2Ti307)、四鈦酸鹽(K2Ti409)、五鈦酸鹽(CsJisOu)。 這些化合物具有包含Ti和O的層、以及包含選自堿金屬元素和堿土金 屬元素中的元素的層。
工序(Al)中的化學(xué)處理是使得(Al)中的原料與鹽酸等酸性水 溶液接觸，將所得產(chǎn)物回收后干燥，使所得的干燥品與胺等堿性化合物 接觸，得到膠體狀物質(zhì)。通過改變酸性水溶液的酸濃度，可以控制薄片 狀化合物中的堿金屬、堿土金屬的含量。具體而言，酸濃度越高，薄片 狀化合物中的堿金屬、堿土金屬的含量越小。它們的含量越小，薄片狀 化合物越薄。它們的含量越大，薄片狀化合物越厚，具有越多的包含丁i 和O的層。作為酸性水溶液，可列舉例如鹽酸、石危酸、硝酸等無才幾酸； 甲酸、乙酸、丙酸、草酸等有機(jī)酸。另外，作為堿性化合物，可列舉選 自曱基胺、乙基胺、正丙基胺、二乙基胺、三乙基胺、丁基胺、戊基胺、 己基胺、辛基胺、十二烷基胺等的烷基胺以及它們的鹽；乙醇胺、二乙 醇胺、三乙醇胺、異丙醇胺、二異丙醇胺、三異丙醇胺、2-氨基-2-曱基 -l-丙醇等的烷醇胺；氫氧化四曱基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丙基 銨、氫氧化四丁基銨等氪氧化季銨以及它們的鹽；十六烷基三甲基銨鹽； 硬脂基三甲基銨鹽、千基三甲基銨鹽、二甲基二硬脂基胺鹽、二甲基硬 脂基千基銨鹽等的季銨鹽等中的至少 一種化合物。
在工序(A2)中，通過對所剝離的薄片狀化合物進(jìn)行還原處理，使 包含Ti和O的層具有導(dǎo)電性，成為導(dǎo)電性層，薄片狀化合物也被賦予 導(dǎo)電性。還原處理可以將薄片狀化合物中的Ti還原即可，可列舉使(Al ) 中得到的膠體狀物質(zhì)與還原劑接觸的方法、將(A1)中得到的膠體狀物 質(zhì)干燥，在還原氣氛(例如含有1~10體積％氫的氮氣氛)中熱處理的 方法等。特別是，在后者的方法的情況下，將膠體狀物質(zhì)涂布在基板上， 由此形成膜，將膜干燥，通過在還原氣氛中熱處理形成導(dǎo)電膜。另外， 熱處理溫度通常為室溫(約25°C ) 約800。C。
作為基板，除了玻璃基板，還可以列舉樹脂膜。如果薄片狀化合物 兼具透明性，如果使用透明的基板，則作為透明導(dǎo)電膜的利用價值增高。 作為構(gòu)成樹脂膜的樹脂，具體而言可列舉聚乙烯(低密度、高密度)、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-辛烯共聚
物、乙烯-降水片烯共聚物、乙烯-DMON共聚物(工于1/>-H乇^共重合體)、 聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、離聚 物樹脂等的聚烯烴樹脂；聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二曱酸丁二醇 酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等的聚酯系樹脂；尼龍-6、尼龍6,6、間二甲苯 二胺-己二酸縮聚物；聚曱基曱基丙烯酰亞胺等的酰胺系樹脂；聚甲基丙 烯酸甲酯等的丙烯酸類樹脂；聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯 -丙烯腈-丁二烯共聚物、聚丙烯腈等苯乙烯-丙烯腈類樹脂；三乙酸纖維 素、二乙酸纖維素等的疏水性纖維素樹脂；聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、 聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯等含卣樹脂；聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物、 纖維素衍生物等的氫鍵性樹脂(水素$始性樹脂)；聚碳酸酯樹脂、聚砜樹 脂、聚醚砜樹脂、聚醚醚酮樹脂、聚苯醚樹脂、聚甲酪樹脂、聚丙烯酸 酯樹脂、液晶樹脂等工程塑料類樹脂的膜。從抑制空氣、氧、水蒸汽等 氣體透過性的角度考慮，優(yōu)選乙烯-降冰片烯共聚物、乙烯-DMON共聚 物等聚烯烴系樹脂；聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二曱酸乙二醇酯等的 聚酯系樹脂；聚碳酸酯樹脂、聚砜樹脂、聚醚砜樹脂、聚醚醚酮樹脂、 聚苯醚樹脂、聚曱醛樹脂、液晶樹脂等的工程塑料系樹脂的膜。
另外，導(dǎo)電性層包含Ti、金屬元素M1 (N^為選自Nb、 Ta、 Mo、 W和Ru中的至少一種)和O, MVTi的摩爾比超過O且為1以下時，薄 片狀化合物例如可以通過包含工序(Bl)的方法制備。
(Bl )使用具有包含Ti、金屬元素N^和0、 MVTi的摩爾比在上 述范圍的層的化合物(以下稱為化合物B)作為原料，進(jìn)行化學(xué)處理， 剝離薄片狀化合物。
作為工序(Bl )的化合物B,可以使用化合物Al中的Ti的一部分 被M1取代，MVTi的摩爾比在上述范圍的化合物，例如，可以使用 Ko.8TiL7M(u04表示的化合物。另外，工序(Bl)中的化學(xué)處理可以與 工序(Al)中的化學(xué)處理同樣進(jìn)行。
在工序(B1 )中，為了進(jìn) 一 步提高所剝離的薄片狀化合物的導(dǎo)電性， 可以對薄片狀化合物進(jìn)行工序(A2)的還原處理。另外，也可以將工序 (Bl)中的膠體狀物質(zhì)涂布在基板上形成膜，通過將膜干燥，得到導(dǎo)電 膜，進(jìn)一步，如果在還原氣氛中進(jìn)行熱處理，可以得到導(dǎo)電性更高的導(dǎo) 電膜。通過使用Ko.8Ti!.804-s (0<<5<0. 9)表示的不具有M1的化合物代< 替工序(Bl)中的化合物B,可以得到導(dǎo)電性層包含氧缺損型Ti02的 薄片狀化合物。
薄片狀化合物可用作導(dǎo)電性填料，通常與樹脂混合使用。作為導(dǎo)電 性填料的用途，例如可列舉顯示器、個人電腦、文字處理器、CD播放 器、MD播放器、DVD播放器、耳機(jī)立體聲系統(tǒng)(headphone stereo )、 移動電話、PHS、 PDA (電子記事本等移動信息終端)、無線電收發(fā)機(jī)、 攝影機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)、照相機(jī)、電子影印機(jī)、打印機(jī)、傳真等的涂布用 涂料；結(jié)構(gòu)部件或包裝材料；半導(dǎo)體元件搬送用片、膜、盤、載體(carrier )、 晶片籃或包；電子儀器部件或精密儀器部件搬送用導(dǎo)電性工作臺；扁平 封裝型IC、無引腳芯片載體型IC、撓性印制板等的連接器或各向異性 導(dǎo)電膜；印刷電路板的電連接用、圖案形成用導(dǎo)電性糊；感應(yīng)器、電容 器、共振器等的陶瓷構(gòu)造物用導(dǎo)電性糊；LCD、電致彩色發(fā)光、電致發(fā) 光、太陽電池、光調(diào)節(jié)膜(light control film )、光閘等的顯示電部件用 防靜電膜；半導(dǎo)體元件或發(fā)光二極管安裝用粘合劑；CRT(陰極線管)、 LCD(液晶顯示器)、PDP (等離子顯示器)等的顯示裝置的泄漏電磁 波遮蔽膜；涂料或糊；電極、疊層陶資電容器、疊層感應(yīng)器、壓電體、 電阻器、印刷線路板等電子部件用端子電極；膜電池、太陽電池、二次 電池等的電池用電極或電極用涂料等。
另外，包含薄片狀化合物的導(dǎo)電膜的用途可列舉顯示元件(液晶顯 示器(LCD)、等離子顯示器(PDP)、電致發(fā)光(EL)元件等平板顯 示器等)、太陽電池等各種受光元件、發(fā)光元件、晶體管、激光等電子 儀器的電極等，除此以外還可以列舉汽車、建筑用熱線反射膜、防靜電 膜、冷凍展示拒等各種的防霧用的透明發(fā)熱體。
實施例
以下通過實施例具體說明本發(fā)明。 實施例1
使用碳酸鉀(K2C03) 、 二氧化鈦(Ti02)、氧化鈮(Nb205),稱 量混合，使得K:Ti:Nb的摩爾比為0.8:1.7:0.1,在含有2體積％氫的氮氣 氛中在1100。C進(jìn)行燒成，得到Ko.8Ti!.7 Nbcu04。將Ko.sTi^ Nb。^()4洗 滌后，在3.5%鹽酸水溶液中攪拌?；厥盏玫降漠a(chǎn)物后，干燥，得到干燥品。將干燥品和1%二甲基醚胺水溶液攪拌的同時使得它們進(jìn)行接觸， 得到膠體狀物質(zhì)。用膜涂布器將膠體狀物質(zhì)涂布在樹脂膜基板上，在
8(TC干燥，得到導(dǎo)電膜。 實施例2
使用四丁基銨水溶液代替二甲基醚胺水溶液，除此以外與實施例1 同樣地得到膠體狀物質(zhì)。將玻璃基板浸漬在聚氯化二烯丙基二曱基銨水 溶液中，用純水洗滌，將得到的基板在膠體狀物質(zhì)中浸漬和提起，由此 膠體狀物質(zhì)在基板上形成膜狀，用純水洗滌。浸漬、提起、洗滌的操作 重復(fù)5次，吹氮氣，干燥，得到導(dǎo)電膜。
實施例3
使用碳酸鉀(K2C03) 、 二氧化鈦(Ti02)，稱量混合，使得K:Ti 的摩爾比為0.8:1.8,在含有2體積％氫的氮氣氛中在110(TC進(jìn)行燒成， 得到Ko.sTiL804-s。將Ko.sTi.8 04-5 ( 0<5<0. 9)在3.5%鹽酸水溶液中 攪拌。回收得到的產(chǎn)物后，干燥，得到干燥品。攪拌干燥品和1%二甲 基醚胺的同時使它們接觸，得到膠體狀物質(zhì)。將玻璃基板浸漬在聚氯化 二烯丙基二甲基銨水溶液中，用純水洗滌，將得到的基板在膠體狀物質(zhì) 中浸漬、提起，由此膠體狀物質(zhì)在基板上形成膜狀，用純水洗滌。浸漬、 提起、洗滌的操作重復(fù)5次，吹氮氣，干燥，得到導(dǎo)電膜。
實施例4
使用碳酸鉀(K2C03)、碳酸鋰(Li2C03) 、 二氧化鈦(Ti02), 稱量混合，使得K丄i:Ti的摩爾比為0.8:0.27:1.73，在空氣中在U00。C進(jìn)
行燒成，得到K0.3Li 0 271^.7304。將Ko.3Lio.27Tii.7304在鹽酸水溶液中攪
拌?；厥盏玫降漠a(chǎn)物后，干燥，得到干燥品。攪拌干燥品和四丁基銨水 溶液的同時使它們接觸，得到膠體狀物質(zhì)。將玻璃基板浸漬在聚氯化二 烯丙基二曱基銨水溶液中，用純水洗滌，將得到的基板在膠體狀物質(zhì)中 浸漬、提起，膠體狀物質(zhì)在基板上形成膜狀，用純水洗滌。浸漬、提起、 洗滌的操作重復(fù)5次，吹氮氣，干燥，將得到的膜在氫氣氛中在500°C 進(jìn)行熱處理，得到導(dǎo)電膜。
8產(chǎn)業(yè)實用性
本發(fā)明的薄片狀化合物適合用于導(dǎo)電膜。而且，薄片狀化合物可通 過簡便的操作通過成本低的制造方法得到。
權(quán)利要求
1.薄片狀化合物，其具有包含M(M為至少一種金屬元素)和O的導(dǎo)電性層。
2. 權(quán)利要求1所述的薄片狀化合物，其中，M含有顯示混合化合 價的至少一種過渡金屬元素。
3. 權(quán)利要求2所述的薄片狀化合物，其中，M含有顯示3價和4 價的Ti。
4. 權(quán)利要求3所述的薄片狀化合物，其中，導(dǎo)電性層包含Ti、金 屬元素M1 (M'為選自Nb、 Ta、 Mo、 W和Ru中的至少一種)和O， MVTi的摩爾比超過O且為1以下。
5. 權(quán)利要求3所述的薄片狀化合物，其中，導(dǎo)電性層為氧缺損型 Ti02。
6. 權(quán)利要求1~5中任一項所述的薄片狀化合物，其還具有含有選 自堿金屬元素和堿土金屬元素中的至少一種的層。
7. 導(dǎo)電膜，其包含權(quán)利要求1 ~6中任一項所述的薄片狀化合物。
全文摘要
本發(fā)明提供用作導(dǎo)電膜的薄片狀化合物。薄片狀化合物具有包含M和O的導(dǎo)電性層。在此，M包含至少一種金屬元素，優(yōu)選包含顯示混合化合價的至少一種過渡金屬元素。
文檔編號C01G23/00GK101611458SQ20088000485
公開日2009年12月23日 申請日期2008年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月16日
發(fā)明者服部武司, 貞岡和男 申請人:住友化學(xué)株式會社