導電性組成物及びその製造方法
【課題】
本明細書には、有機ポリマー及びカーボンナノチューブ組成物を含んでなる導電性組成物が開示されている。
【解決手段】
カーボンナノチューブ組成物は、ロープを形成することができ、カーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約０．１ｗｔ％以上の生産関連不純物を有することができるカーボンナノチューブを含んでおり、また本組成物は約１０１２ｏｈｍ−ｃｍ以下の体積抵抗率と約５キロジュール／平方メートル以上のノッチ付アイゾット衝撃強さを有している。
本明細書には、有機ポリマー及びカーボンナノチューブ組成物を含んでなる導電性組成物が開示されている。
【解決手段】
カーボンナノチューブ組成物は、ロープを形成することができ、カーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約０．１ｗｔ％以上の生産関連不純物を有することができるカーボンナノチューブを含んでおり、また本組成物は約１０１２ｏｈｍ−ｃｍ以下の体積抵抗率と約５キロジュール／平方メートル以上のノッチ付アイゾット衝撃強さを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性組成物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ポリマーから作成された物品は、静電気消散又は電磁シールドが重要な要件である包装用フィルム、チップキャリア、コンピューター、プリンター及びコピー機部品のような材料取扱及び電子機器に広く利用されている。静電気消散（本明細書中では以後ＥＳＤとする）は、異なる電位の物体間の直接接触又は誘導静電場による静電荷の移動と定義される。電磁シールド（本明細書中では以後ＥＭシールドとする）効果は、そのシールドに入射する電磁場がそれを介して伝送される割合（単位デシベル）と定義される。電子素子が小型化され高速化されるにつれて、静電荷に対する感受性が増大し、従って改良された静電気消散性が得られるように改変された有機ポリマーを利用するのが一般に望ましい。同じように、改良された電磁シールドを提供すると同時に有機ポリマーの有利な機械的性質の幾らか又は全部を保持することができるように有機ポリマーを改変することが望ましい。
【０００３】
電気的性質を改良し、ＥＳＤ及びＥＭシールドを達成するために、ピッチやポリアクリロニトリルから誘導された直径が２マイクロメートルより大きいグラファイト繊維のような導電性充填材が有機ポリマー中に混入されることが多い。しかし、これらのグラファイト繊維はその大きさが大きいために、かかる繊維を混入すると一般に耐衝撃性のような機械的性質が低下する。従って、当技術分野では、適切なＥＳＤ及びＥＭシールドを提供しつつ、その機械的性質を保持することができる導電性ポリマー組成物に対するニーズが残されている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態では、導電性組成物は有機ポリマー及びカーボンナノチューブ組成物を含んでおり、このカーボンナノチューブ組成物は、ロープを形成することができかつカーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約０．１ｗｔ％以上の生産関連不純物を有することができるカーボンナノチューブを含んでおり、前記組成物は約１０１２ｏｈｍ−ｃｍ以下の体積抵抗率、及び約５キロジュール／平方メートル以上のノッチ付アイゾット衝撃強さを有する。
【０００５】
別の実施形態では、導電性組成物は有機ポリマーと、カーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ組成物とを含んでおり、カーボンナノチューブ組成物のカーボンナノチューブはカーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約０．１ｗｔ％以上の生産関連不純物を有しており、カーボンナノチューブはロープを含む網状組織の形態で有機ポリマー中に存在しており、前記導電性組成物は約１０８ｏｈｍ−ｃｍ以下の体積抵抗率、及び約１０キロジュール／平方メートル以上のノッチ付アイゾット衝撃強さを有している。
【０００６】
さらに別の実施形態では、導電性組成物は有機ポリマーと、カーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ組成物とを含んでおり、カーボンナノチューブ組成物のカーボンナノチューブはカーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約０．１ｗｔ％以上の生産関連不純物を有しており、カーボンナノチューブはロープと凝集体を含む網状組織の形態で有機ポリマー中に存在しており、導電性組成物は約１０８ｏｈｍ−ｃｍ以下の体積抵抗率、約１０キロジュール／平方メートル以上のノッチ付アイゾット衝撃強さ、及びクラスＡの表面仕上げを有している。
【０００７】
また、本明細書には、有機ポリマー及び／又は有機ポリマー前駆体組成物をカーボンナノチューブ組成物とブレンドすることを含んでなる組成物の製造方法も開示されており、ここで、カーボンナノチューブ組成物はロープを形成することができるカーボンナノチューブを含んでおり、またカーボンナノチューブ組成物はカーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約０．１ｗｔ％以上の量の生産関連不純物を含んでいる。
【０００８】
また、本明細書には、カーボンナノチューブ組成物を有機ポリマー又は有機ポリマー前駆体とブレンドすることを含んでなる導電性組成物の製造方法も開示されており、ここで、カーボンナノチューブ組成物はロープを形成することができるカーボンナノチューブを含有しており、カーボンナノチューブを含むロープの寸法はブレンドの際に変化する。
【０００９】
さらにまた、本明細書には、第１の有機ポリマーとカーボンナノチューブ組成物をブレンドしてマスターバッチを形成し、このマスターバッチを第２の有機ポリマーとさらにブレンドして導電性組成物を形成することを含んでなる、導電性組成物を製造する方法も開示されており、ここで、カーボンナノチューブ組成物はカーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約０．１ｗｔ％以上の量で生産関連不純物を含んでおり、カーボンナノチューブ組成物はロープを形成することができるカーボンナノチューブを含んでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本明細書で使用する場合、用語「第１」、「第２」などは順序や重要度を示しているわけではなく、一つの要素を他の要素と区別するために使われており、用語「前記」、「１種」及び「１つ」は量の制限を示すわけではなく、言及されているものが１種以上存在していることを示すことに留意されたい。また、本明細書中に開示されている全ての範囲は端点を含んでおり、独立して組み合わせることができる。
【００１１】
本明細書には、１種以上の有機ポリマーと、約１０１２ｏｈｍ−ｃｍ以下の体積抵抗率を有する一方約５キロジュール／平方メートル以上の耐衝撃性及びクラスＡの表面仕上げを示すカーボンナノチューブ組成物とを含む導電性組成物が開示されている。このカーボンナノチューブ組成物は、ロープを形成することができ、かつ当該カーボンナノチューブの総重量を基準にして約１重量パーセント（ｗｔ％）以上、約２ｗｔ％以上、そして約５ｗｔ％以上の量で生産関連不純物を有することができるカーボンナノチューブを含んでいる。一つの有利な特徴として、かかる生産関連不純物の存在により、有機ポリマーのマトリックス内へのカーボンナノチューブの分散が容易になり、及び／又は有機ポリマーのマトリックス全体での導電性網状組織の形成において低減した量のエネルギーを使用することができるようになる。ロープの存在により、より小さい体積分率カーボンナノチューブを用いて、導電性組成物全体で導電性網状組織の形成が可能になる。これらのロープは、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、又は単層カーボンナノチューブと多層カーボンナノチューブの組合せとして存在するのが有利である。一実施形態では、導電性組成物は、ロープを形成することができるカーボンナノチューブを含有するマスターバッチから製造される。
【００１２】
一実施形態では、導電性組成物は、約１０１２オーム／□（ｏｈｍ／ｓｑ）以上の表面抵抗率を有する一方、約１０８ｏｈｍ−ｃｍ以下の体積抵抗率を有し、また約５キロジュール／平方メートル以上の耐衝撃性とクラスＡの表面仕上げを示す。別の実施形態では、導電性組成物は、約１０８ｏｈｍ−ｃｍ以下の体積抵抗率を有する一方、約１０キロジュール／平方メートル以上の耐衝撃性を示す。さらに別の実施形態では、導電性組成物は、約１０８ｏｈｍ−ｃｍ以下の体積抵抗率を有する一方、約１５キロジュール／平方メートル以上の耐衝撃性を示す。さらに別の実施形態では、本組成物は、約１０８ｏｈｍ−ｃｍ以下の体積抵抗率を有する一方、約２０キロジュール／平方メートル以上の耐衝撃性を示す。この導電性組成物は、クラスＡの表面仕上げを有する物品に成形することができる。
【００１３】
かかる導電性組成物は、静電荷から保護する必要があるコンピューター、電子物品、半導体部品、回路基板などに有利に利用することができる。また、所望により静電塗装することができる自動車の内装及び外装部品用の自動車のボディーパネルにも有利に使用することができる。
【００１４】
偶然であったが、様々な粒度と形状の導電性充填材から、低い浸透閾値を有する導電性組成物が生成するということが発見された。カーボンナノチューブは、その管状（高いアスペクト比）形状と強いファンデルワールス相互作用のために、ロープとして凝集する。加工処理中、これらのロープが分散しランダムに分岐して他のロープと結合することにより導電性網状組織を形成するのが望ましい。しかし、この分岐は、ファンデルワールス力が容易には克服できないために、容易には達成されない。本発明により、生産関連不純物の形態で様々な異なる粒度と形状を有するカーボンナノチューブが容易に分散して浸透性網状組織を形成することができるということが発見された。また、有利なことに、様々な大きさと形状を有する粒子を含むカーボンナノチューブ組成物が、より均一な粒度を有するカーボンナノチューブ組成物よりも容易に有機ポリマー中に分散することができるということも発見された。
【００１５】
導電性組成物中に使用する有機ポリマーは、多種多様の熱可塑性樹脂、熱可塑性樹脂のブレンド、又は熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂のブレンドから選択することができる。また、有機ポリマーはポリマーのブレンド、コポリマー、ターポリマー、又は以上の有機ポリマーを１種以上含む組合せであってもよい。熱可塑性樹脂の特定の非限定例としては、ポリアセタール、ポリアクリル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアリーレート、ポリウレタン、ポリアリールスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリーレンスルフィド、ポリ塩化ビニル、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、及び以上の有機ポリマーを１種以上含む組合せがある。
【００１６】
熱可塑性樹脂のブレンドの特定の非限定例としては、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン／ナイロン、ポリカーボネート／アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン、ポリフェニレンエーテル／ポリスチレン、ポリフェニレンエーテル／ポリアミド、ポリカーボネート／ポリエステル、ポリフェニレンエーテル／ポリオレフィン、及び以上の熱可塑性樹脂のブレンドを１種以上含む組合せがある。
【００１７】
一実施形態では、導電性組成物中に使用できる有機ポリマーはポリアリーレンエーテルである。用語ポリ（アリーレンエーテル）ポリマーには、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）及びポリ（アリーレンエーテル）コポリマー、グラフトコポリマー、ポリ（アリーレンエーテル）エーテルアイオノマー、及びアルケニル芳香族化合物とポリ（アリーレンエーテル）、ビニル芳香族化合物、及びポリ（アリーレンエーテル）などとのブロックコポリマー、並びに以上を１種以上含む組合せが包含される。ポリ（アリーレンエーテル）ポリマー自体は、次式（Ｉ）の複数の構造単位を含むポリマーである。
【００１８】
【化１】
【００１９】
式中、各構造単位に対して、各Ｑ１は独立して水素、ハロゲン、第一又は第二低級アルキル（例えば、７個以下の炭素原子を含有するアルキル）、フェニル、ハロアルキル、アミノアルキル、炭化水素オキシ、２個以上の炭素原子がハロゲン原子と酸素原子とを隔てているハロ炭化水素オキシなどであり、各Ｑ２は独立して水素、ハロゲン、第一又は第二低級アルキル、フェニル、ハロアルキル、炭化水素オキシ、２個以上の炭素原子がハロゲン原子と酸素原子とを隔てているハロ炭化水素オキシなどである。各Ｑ１はアルキル又はフェニル、殊にＣ１−４アルキルであることができ、各Ｑ２は水素であることができる。
【００２０】
ホモポリマーとコポリマーのポリ（アリーレンエーテル）が両方とも包含される。代表的なホモポリマーは２，６−ジメチルフェニレンエーテル単位を含有するものである。適切なコポリマーとしては、例えば、かかる単位を２，３，６−トリメチル−１，４−フェニレンエーテル単位と組み合わせて含有するランダムコポリマー、又は２，６−ジメチルフェノールと２，３，６−トリメチルフェノールとの共重合から誘導されたコポリマーがある。また、ビニルモノマー又はポリスチレンのようなポリマーをグラフト化することにより製造された部分を含有するポリ（アリーレンエーテル）、並びに低分子量のポリカーボネート、キノン類、複素環及びホルマールのようなカップリング剤を２つのポリ（アリーレンエーテル）鎖のヒドロキシ基と反応させてより高い分子量のポリマーを生成させてなるカップル化ポリ（アリーレンエーテル）もある。ポリ（アリーレンエーテル）はさらに、上記のものを１種以上含む組合せを包含する。
【００２１】
ポリ（アリーレンエーテル）は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより決定して約１００００〜約３００００グラム／モル（ｇ／モル）の数平均分子量、及び約３００００〜約６００００ｇ／モルの重量平均分子量を有している。このポリ（アリーレンエーテル）は、クロロホルム中２５℃で測定して約０．１０〜約０．６０デシリットル／グラム（ｄｌ／ｇ）の固有粘度を有し得る。また、高い固有粘度のポリ（アリーレンエーテル）と低い固有粘度のポリ（アリーレンエーテル）を組み合わせて利用することも可能である。２つの固有粘度を使用する場合、正確な割合の決定は、使用するポリ（アリーレンエーテル）の正確な固有粘度及び目的とする最終的な物理的性質に依存する。
【００２２】
ポリ（アリーレンエーテル）は通例、２，６−キシレノールや２，３，６−トリメチルフェノールのような１種以上のモノヒドロキシ芳香族化合物の酸化カップリングによって製造される。かかるカップリングには一般に触媒系を使用するが、これらは通例、銅、マンガン又はコバルトの化合物のような１種以上の重金属化合物を、通常は様々な他の物質と組み合わせて含有している。
【００２３】
多くの目的に特に有用なポリ（アリーレンエーテル）は、１以上のアミノアルキル含有末端基を有する分子を含むものである。このアミノアルキル基は通例ヒドロキシ基に対してオルト位に位置している。かかる末端基を含有する生成物は、ジ−ｎ−ブチルアミンやジメチルアミンのような適当な第一又は第二モノアミンを酸化カップリング反応混合物の構成成分の一つとして混入することによって得ることができる。また、４−ヒドロキシビフェニル末端基が存在することも多く、これは通例、殊に銅−ハロゲン化物−第二又は第三アミン系において、副生物のジフェノキノンが存在する反応混合物から得られる。実質的な割合のポリマー分子、通例ポリマーの約９０重量％もを構成する割合が１種以上のアミノアルキル含有末端基及び４−ヒドロキシビフェニル末端基を含有し得る。
【００２４】
別の実施形態では、導電性組成物中に使用する有機ポリマーはポリカーボネートであってもよい。芳香族カーボネート連鎖単位を含むポリカーボネートとしては、次式（II）の構造単位を有する組成物がある。
【００２５】
【化２】
【００２６】
式中、Ｒ１基は芳香族、脂肪族又は脂環式基である。Ｒ１は芳香族有機基、より望ましくは次式（III）の基である。
【００２７】
【化３】
【００２８】
式中、各Ａ１及びＡ２は単環式二価アリール基であり、Ｙ１はＡ１とＡ２を隔てる０、１、又は２個の原子を有する橋かけ基である。代表的な実施形態では、１個の原子がＡ１とＡ２を隔てる。このタイプの基の具体例は、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓ（Ｏ）−、−Ｓ（Ｏ２）−、−Ｃ（Ｏ）−、メチレン、シクロヘキシル−メチレン、２−［２，２，１］−ビシクロヘプチリデン、エチリデン、イソプロピリデン、ネオペンチリデン、シクロヘキシリデン、シクロペンタデシリデン、シクロドデシリデン、アダマンチリデンなどである。橋かけ基Ｙ１は炭化水素基又はメチレン、シクロヘキシリデン若しくはイソプロピリデンのような飽和炭化水素基であることができる。
【００２９】
ポリカーボネートは、カーボネート前駆体とジヒドロキシ化合物とのＳｃｈｏｔｔｅｎ−Ｂａｕｍａｎ界面反応によって製造できる。通例、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムなどの水性塩基を、ジヒドロキシ化合物を含有するベンゼン、トルエン、二硫化炭素、又はジクロロメタンのような有機の水不混和性溶媒と混合する。一般に、相間移動剤を用いて反応を促進する。分子量調節剤を単独で又は混合物として反応体混合物に添加してもよい。また、上記枝分れ剤も単独で又は混合物として添加することもできる。
【００３０】
本発明で使用することができる芳香族ジヒドロキシ化合物コモノマーは次の一般式（IV）のものからなる。
【００３１】
【化４】
【００３２】
式中、Ａ２は二価置換及び非置換芳香族基から選択される。
【００３３】
幾つかの実施形態で、Ａ２は次式（Ｖ）の構造を有する。
【００３４】
【化５】
【００３５】
式中、Ｇ１はフェニレン、ビフェニレン、ナフチレンなどの芳香族基を表す。Ｅは、メチレン、エチレン、エチリデン、プロピレン、プロピリデン、イソプロピリデン、ブチレン、ブチリデン、イソブチリデン、アミレン、アミリデン、イソアミリデンなどのアルキレン又はアルキリデン基であってもよいし、また、芳香族結合、第三アミノ結合、エーテル結合、カルボニル結合、ケイ素含有結合、又はスルフィド、スルホキシド、スルホンなどのイオウ含有結合、又はホスフィニル、ホスホニルなどのリン含有結合のようなアルキレン又はアルキリデンとは異なる部分によって連結された２以上のアルキレン又はアルキリデン基からなっていてもよい。加えて、Ｅは環式脂肪族基であってもよい。Ｒ１は水素、又はアルキル、アリール、アラルキル、アルカリール、若しくはシクロアルキルのような一価炭化水素基を表す。Ｙ１はハロゲン（フッ素、臭素、塩素、ヨウ素）のような無機原子、ニトロのような無機基、アルケニル、アリル、若しくは上記Ｒ１のような有機基、又はＯＲのようなオキシ基でよく、必要なことは、Ｙ１がポリマーを製造するのに使用する反応体及び反応条件に対して不活性であると共にそれらに影響されないということだけである。文字ｍは０からＧ１上で置換に利用できる位置の数までの整数を表し、ｐは０からＥ上で置換に利用できる位置の数までの整数を表し、「ｔ」は１以上に等しい整数を表し、「ｓ」は０又は１であり、「ｕ」は０を含む任意の整数を表す。
【００３６】
Ｅの適切な例としては、シクロペンチリデン、シクロヘキシリデン、３，３，５−トリメチルシクロヘキシリデン、メチルシクロヘキシリデン、２−［２．２．１］−ビシクロヘプチリデン、ネオペンチリデン、シクロペンタデシリデン、シクロドデシリデン、アダマンチリデンなど、スルフィド、スルホキシド若しくはスルホンのようなイオウ含有結合、ホスフィニル、ホスホニルのようなリン含有結合、エーテル結合、カルボニル基、第三窒素基、又はシラン若しくはシロキシのようなケイ素含有結合がある。Ａ２が上記式（IV）で表される芳香族ジヒドロキシコモノマー化合物（III）で、１つより多くのＹ１置換基が存在する場合、それらは同じであっても異なっていてもよい。同じことがＲ１置換基についてもいえる。式（IV）においてｓが０で、ｕが０でない場合、芳香環はアルキリデンその他の橋かけを介在することなく直接結合する。芳香核残渣Ｇ１上のヒドロキシル基とＹ１の位置はオルト、メタ、又はパラ位で変化することができ、炭化水素残渣の２以上の環炭素原子がＹ１及びヒドロキシル基で置換されている場合その配置は隣接、非対称又は対称の関係であることができる。幾つかの特定の実施形態では、パラメーター「ｔ」、「ｓ」、及び「ｕ」は各々１であり、両方のＧ１基は非置換フェニレン基であり、Ｅはイソプロピリデンのようなアルキリデン基である。特定の実施形態では両方のＧ１基がｐ−フェニレンであるが、両方がｏ−若しくはｍ−フェニレンであってもよいし、又は一方がｏ−若しくはｍ−フェニレンで、他方がｐ−フェニレンであってもよい。式（IV）の芳香族ジヒドロキシ化合物の適切な例は、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（すなわちビスフェノールＡ）、２，２−ビス（３−クロロ−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−ブロモ−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３−イソプロピルフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−フェニル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３，５−ジクロロ−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３，５−ジブロモ−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−クロロ−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−ブロモ−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−クロロ−４−ヒドロキシ−５−イソプロピルフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−ブロモ−４−ヒドロキシ−５−イソプロピルフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−ｔ−ブチル−５−クロロ−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−ブロモ−５−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−クロロ−５−フェニル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−ブロモ−５−フェニル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３，５−ジイソプロピル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３，５−ジフェニル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−２，３，５，６−テトラクロロフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−２，３，５，６−テトラブロモフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−２，３，５，６−テトラメチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（２，６−ジクロロ−３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（２，６−ジブロモ−３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３−クロロ−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３−ブロモ−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−３−イソプロピルフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３−フェニル−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３，５−ジクロロ−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３，５−ジブロモ−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３−クロロ−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３−ブロモ−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３−クロロ−４−ヒドロキシ−５−イソプロピルフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３−ブロモ−４−ヒドロキシ−５−イソプロピルフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３−ｔ−ブチル−５−クロロ−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３−ブロモ−５−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３−クロロ−５−フェニル−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３−ブロモ−５−フェニル−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３，５−ジイソプロピル−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３，５−ジフェニル−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−２，３，５，６−テトラクロロフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−２，３，５，６−テトラブロモフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−２，３，５，６−テトラメチルフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（２，６−ジクロロ−３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（２，６−ジブロモ−３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３−クロロ−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３−ブロモ−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−３−イソプロピルフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３−フェニル−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３，５−ジクロロ−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３，５−ジブロモ−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３−クロロ−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３−ブロモ−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３−クロロ−４−ヒドロキシ−５−イソプロピルフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３−ブロモ−４−ヒドロキシ−５−イソプロピルフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３−ｔ−ブチル−５−クロロ−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３−ブロモ−５−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ビス（３−クロロ−５−フェニル−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３−ブロモ−５−フェニル−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３，５−ジイソプロピル−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３，５−ジフェニル−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−２，３，５，６−テトラクロロフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−２，３，５，６−テトラブロモフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−２，３，５，６−テトラメチルフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（２，６−ジクロロ−３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（２，６−ジブロモ−３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、４，４′−ジヒドロキシ−１，１−ビフェニル、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′−ジメチル−１，１−ビフェニル、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′−ジオクチル−１，１−ビフェニル、４，４′−ジヒドロキシジフェニルエーテル、４，４′−ジヒドロキシジフェニルチオエーテル、１，３−ビス（２−（４−ヒドロキシフェニル）−２−プロピル）ベンゼン、１，３−ビス（２−（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）−２−プロピル）ベンゼン、１，４−ビス（２−（４−ヒドロキシフェニル）−２−プロピル）ベンゼン及び１，４−ビス（２−（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）−２−プロピル）ベンゼンである。代表的な芳香族ジヒドロキシ化合物はビスフェノールＡ（ＢＰＡ）である。
【００３７】
式（IV）で表すことができる他のビスフェノール化合物としては、Ｘが−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＯ−又は−ＳＯ２−であるものがある。かかるビスフェノール化合物の幾つかの例は、４，４′−ジヒドロキシジフェニルエーテル、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′−ジメチルフェニルエーテルなどのビス（ヒドロキシアリール）エーテル、４，４′−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′−ジメチルジフェニルスルフィドなどのビス（ヒドロキシジアリール）スルフィド、４，４′−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′−ジメチルジフェニルスルホキシドなどのビス（ヒドロキシジアリール）スルホキシド、４，４′−ジヒドロキシジフェニルスルホン、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′−ジメチルジフェニルスルホンなどのビス（ヒドロキシジアリール）スルホン、又は以上のビスフェノール化合物を１種以上含む組合せである。
【００３８】
ポリカーボネートの重縮合に利用できるその他のビスフェノール化合物は次式（VI）で表される。
【００３９】
【化６】
【００４０】
式中、Ｒｆは１〜１０個の炭素原子を有する炭化水素基のハロゲン原子又はハロゲン置換炭化水素基であり、ｎは０〜４の値である。ｎが２以上である場合、Ｒｆは同じであっても異なっていてもよい。式（Ｖ）で表すことができるビスフェノール化合物の例は、レゾルシノール、３−メチルレゾルシン、３−エチルレゾルシン、３−プロピルレゾルシン、３−ブチルレゾルシン、３−ｔ−ブチルレゾルシン、３−フェニルレゾルシン、３−クミルレゾルシン、２，３，４，６−テトラフルオロレゾルシン、２，３，４，６−テトラブロモレゾルシンなどの置換レゾルシノール化合物、カテコール、ヒドロキノン、３−メチルヒドロキノン、３−エチルヒドロキノン、３−プロピルヒドロキノン、３−ブチルヒドロキノン、３−ｔ−ブチルヒドロキノン、３−フェニルヒドロキノン、３−クミルヒドロキノン、２，３，５，６−テトラメチルヒドロキノン、２，３，５，６−テトラ−ｔ−ブチルヒドロキノン、２，３，５，６−テトラフルオロヒドロキノン、２，３，５，６−テトラブロモヒドロキノンなどの置換ヒドロキノン、又は以上のビスフェノール化合物を１種以上含む組合せである。
【００４１】
次式（VII）で表される２，２，２′，２′−テトラヒドロ−３，３，３′，３′−テトラメチル−１，１′−スピロビ−［ＩＨ−インデン］−６，６′−ジオールのようなビスフェノール化合物も使用できる。
【００４２】
【化７】
【００４３】
代表的なビスフェノール化合物はビスフェノールＡである。
【００４４】
典型的なカーボネート前駆体には、ハロゲン化カルボニル、例えば塩化カルボニル（ホスゲン）及び臭化カルボニル、ビス−ハロホルメート、例えばビスフェノールＡ、ヒドロキノンなどの二価フェノールのビス−ハロホルメート、及びエチレングリコールやネオペンチルグリコールのようなグリコールのビス−ハロホルメート、並びにジフェニルカーボネート、ジ（トリル）カーボネート、及びジ（ナフチル）カーボネートのようなジアリールカーボネートがある。界面反応に代表的なカーボネート前駆体は塩化カルボニルである。
【００４５】
また、ホモポリマーではなくカーボネートコポリマーを使用したい場合には、２種以上の異なる二価フェノールの重合で得られたポリカーボネート、又は二価フェノールと、グリコール若しくはヒドロキシ−若しくは酸−末端終止ポリエステル若しくは二塩基酸若しくはヒドロキシ酸若しくは脂肪族二酸とのコポリマーを使用することも可能である。一般に、有用な脂肪族二酸は約２〜約４０個の炭素を有している。代表的な脂肪族二酸はドデカン二酸である。
【００４６】
枝分れポリカーボネート、並びに線状ポリカーボネートと枝分れポリカーボネートのブレンドも導電性組成物中に使用することができる。枝分れポリカーボネートは重合中に枝分れ剤を添加することによって製造することができる。これらの枝分れ剤はヒドロキシル、カルボキシル、カルボン酸無水物、ハロホルミルなどの官能基を３個以上含有する多官能性有機化合物、並びに以上の枝分れ剤を１種以上含む組合せでよい。特定の例としては、トリメリト酸、トリメリト酸無水物、トリメリト酸三塩化物、トリス−ｐ−ヒドロキシフェニルエタン、イサチン−ビス−フェノール、トリス−フェノールＴＣ（１，３，５−トリス（（ｐ−ヒドロキシフェニル）イソプロピル）ベンゼン）、トリス−フェノールＰＡ（４（４（１，１−ビス（ｐ−ヒドロキシフェニル）−エチル）α，α−ジメチルベンジル）フェノール）、４−クロロホルミルフタル酸無水物、トリメシン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸など、又は以上の枝分れ剤を１種以上含む組合せがある。枝分れ剤は、ポリカーボネートの総重量を基準にして約０．０５〜約２．０重量パーセント（ｗｔ％）のレベルで添加することができる。
【００４７】
一実施形態では、ポリカーボネートは、ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとの溶融重縮合反応によって製造することができる。ポリカーボネートを製造するのに利用することができる炭酸ジエステルの例は、ジフェニルカーボネート、ビス（２，４−ジクロロフェニル）カーボネート、ビス（２，４，６−トリクロロフェニル）カーボネート、ビス（２−シアノフェニル）カーボネート、ビス（ｏ−ニトロフェニル）カーボネート、ジトリルカーボネート、ｍ−クレジルカーボネート、ジナフチルカーボネート、ビス（ジフェニル）カーボネート、ビス（メチルサリチル）カーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジシクロヘキシルカーボネートなど、又は以上の炭酸ジエステルを１種以上含む組合せである。代表的な炭酸ジエステルはジフェニルカーボネート又はビス（メチルサリチル）カーボネート）である。
【００４８】
ポリカーボネートの数平均分子量は約３０００〜約１００００００グラム／モル（ｇ／モル）である。一実施形態では、約１００００〜約１０００００ｇ／モルの数平均分子量を有するポリカーボネートを使用するのが望ましい。別の実施形態では、約２００００〜約７５０００ｇ／モルの数平均分子量を有するポリカーボネートを使用するのが望ましい。さらに別の実施形態では、約２５０００〜約５００００ｇ／モルの数平均分子量を有するポリカーボネートを使用するのが望ましい。
【００４９】
環式脂肪族ポリエステルは一般にジオールと二塩基酸又は誘導体との反応によって製造される。環式脂肪族ポリエステルポリマーの製造に有用なジオールは直鎖、枝分れ、又は環式脂肪族のアルカンジオールであり、２〜１２個の炭素原子を含有することができる。
【００５０】
ジオールの適切な例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、すなわち、１，２−及び１，３−プロピレングリコール、ブタンジオール、すなわち、１，３−及び１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、２−エチル，２−メチル，１，３−プロパンジオール、１，３−及び１，５−ペンタンジオール、ジプロピレングリコール、２−メチル−１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、特にそのシス−及びトランス−異性体、トリエチレングリコール、１，１０−デカンジオール、並びに以上のものの任意の混合物がある。特に望ましいのはジメタノールビシクロオクタン、ジメタノールデカリン、環式脂肪族ジオール又はその化学的等価体、特に１，４−シクロヘキサンジメタノール又はその化学的等価体である。１，４−シクロヘキサンジメタノールをジオール成分として用いる場合、一般に約１：４〜約４：１のモル割合のシス−対トランス−異性体の混合物を使用するのが望ましい。この範囲内で、一般に約１：３のモル割合のシス−対トランス−異性体を使用するのが望ましい。
【００５１】
環式脂肪族ポリエステルポリマーの製造に有用な二酸は、各々が飽和環内の飽和炭素に結合している２つのカルボキシル基を有するカルボン酸を包含する脂肪族二酸である。環式脂肪族酸の適切な例としては、デカヒドロナフタレンジカルボン酸、ノルボルネンジカルボン酸、ビシクロオクタンジカルボン酸がある。代表的な環式脂肪族二酸は１，４−シクロヘキサンジカルボン酸及びトランス−１，４−シクロヘキサンジカルボン酸である。線状脂肪族二酸も、ポリエステルが環式脂肪族環を含有する１種以上のモノマーを有するときには有用である。線状脂肪族二酸の具体例はコハク酸、アジピン酸、ジメチルコハク酸、及びアゼライン酸である。二酸とジオールの混合物を使用して環式脂肪族ポリエステルを作成することもできる。
【００５２】
シクロヘキサンジカルボン酸及びその化学的等価体は、例えば、炭素又はアルミナの適切な担体に担持されたロジウムのような適切な触媒を用いて、適切な溶媒、水又は酢酸中、室温大気圧で、イソフタル酸、テレフタル酸又はナフタレン酸のようなシクロ芳香族二酸及び対応する誘導体の水素化によって製造することができる。また、反応条件下で酸が少なくとも部分的に可溶である不活性液体媒質を使用し、炭素又はシリカ中パラジウム又はルテニウムの触媒を用いて製造してもよい。
【００５３】
通例、水素化中に、カルボン酸基がシス位又はトランス位にある２種以上の異性体が得られる。このシス及びトランス異性体は溶媒、例えばｎ−ヘプタンを用いる若しくは用いない結晶化により、又は蒸留により分離することができる。シス異性体はより良好にブレンドする傾向があるが、トランス異性体はより高い融解温度及び結晶化温度を有しており、一般により望ましい。シス及びトランス異性体の混合物を使用してもよく、かかる混合物を使用する場合、トランス異性体はシス及びトランス異性体を合わせた総重量を基準にして約７５ｗｔ％以上からなることができ、シス異性体はその残りからなることができる。１種より多くの二酸の異性体の混合物を用いる場合、コポリエステル又は２種のポリエステルの混合物を環式脂肪族ポリエステル樹脂として使用することができる。
【００５４】
エステルを始めとするこれらの二酸の化学的等価体も環式脂肪族ポリエステルの製造に使用することができる。二酸の化学的等価体の適切な例は、アルキルエステル、例えばジアルキルエステル、ジアリールエステル、無水物、酸塩化物、酸臭化物など、又は以上の化学的等価体を１種以上含む組合せである。代表的な化学的等価体は環式脂肪族二酸のジアルキルエステルからなる。適切な化学的等価体は酸のジメチルエステル、特にジメチル−トランス−１，４−シクロヘキサンジカルボキシレートからなる。
【００５５】
ジメチル−１，４−シクロヘキサンジカルボキシレートはジメチルテレフタレートの環水素化で得ることができ、この場合カルボン酸基がシス位及びトランス位にある２種の異性体が得られる。これらの異性体分離することができ、トランス異性体が殊に望ましい。
上記に詳述したように異性体の混合物も使用できる。
【００５６】
ポリエステルポリマーは一般に、ジオール又はジオール化学的等価体成分と二酸又は二酸化学的等価体成分との縮合又はエステル交換重合により得られ、次式（VIII）の繰返し単位を有している。
【００５７】
【化８】
【００５８】
式中、Ｒ３は直鎖、枝分れ若しくは環式脂肪族アルカンジオール又はその化学的等価体の残基であるアリール、アルキル又はシクロアルキル基を表し、Ｒ４は二酸から誘導された脱カルボキシル化残基であるアリール、アルキル又は環式脂肪族基であり、ただしＲ３又はＲ４の１つ以上がシクロアルキル基である。アリール基は所望により置換アリール基であってもよい。
【００５９】
代表的な環式脂肪族ポリエステルは、次式（IX）の繰返し単位を有するポリ（１，４−シクロヘキサン−ジメタノール−１，４−シクロヘキサンジカルボキシレート）である。
【００６０】
【化９】
【００６１】
ここで、式（VIII）中のＲ３はシクロヘキサン環であり、Ｒ４はシクロヘキサンジカルボキシレート又はその化学的等価体から誘導されたシクロヘキサン環であり、そのシス−若しくはトランス−異性体又はシス−及びトランス−異性体の混合物から選択される。環式脂肪族ポリエステルポリマーは、一般に、適切な量、通例最終生成物の総重量を基準にして約５０〜４００ｐｐｍのチタンの量のテトラ（２−エチルヘキシル）チタネートのような適切な触媒の存在下で作成することができる。ポリ（１，４−シクロヘキサンジメタノール−１，４−シクロヘキサンジカルボキシレート）は一般にポリカーボネートと共に適切なブレンドを形成する。
【００６２】
コポリエステルカーボネート又はポリエステルの数平均分子量は約３０００〜約１００００００ｇ／モルである。一実施形態では、約１００００〜約１０００００ｇ／モルの数平均分子量を有するポリエステルを使用するのが望ましい。別の実施形態では、約２００００〜約７５０００ｇ／モルの数平均分子量を有するポリエステルを使用するのが望ましい。さらに別の実施形態では、約２５０００〜約５００００ｇ／モルの数平均分子量を有するポリエステルを使用するのが望ましい。
【００６３】
別の代表的なポリエステルはポリアリーレートである。ポリアリーレートとは一般に、芳香族ジカルボン酸とビスフェノールのポリエステルをいう。アリールエステル結合に加えてカーボネート結合を含むポリアリーレートコポリマーはポリエステル−カーボネートといわれ、これも混合物中に有利に利用できる。ポリアリーレートは溶液中で、又は芳香族ジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体とビスフェノール又はその誘導体の溶融重合によって製造することができる。
【００６４】
一般に、ポリアリーレートは１種以上のジフェノール残基を１種以上の芳香族ジカルボン酸残基と組み合わせて含むのが望ましい。次式（Ｘ）に例示する代表的なジフェノール残基は、本明細書を通じてレゾルシノール又はレゾルシノール部分という１，３−ジヒドロキシベンゼン部分から誘導される。レゾルシノール又はレゾルシノール部分には、非置換の１，３−ジヒドロキシベンゼンと置換１，３−ジヒドロキシベンゼンの両者が包含される。
【００６５】
【化１０】
【００６６】
式（Ｘ）で、Ｒは１種以上のＣ１−１２アルキル又はハロゲンであり、ｎは０〜３である。適切なジカルボン酸残基としては、イソフタル酸、テレフタル酸、又はイソフタル酸とテレフタル酸の混合物のような単環式部分から誘導された芳香族ジカルボン酸残基がある。適切なジカルボン酸はまた、ジフェニルジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、及びナフタレン−２，６−ジカルボン酸など、並びに以上の多環式部分を１種以上含む組合せのような多環式部分から誘導される。代表的な多環式部分はナフタレン−２，６−ジカルボン酸である。
【００６７】
芳香族ジカルボン酸残基は一般に次式（XI）に示されるようにイソフタル酸及び／又はテレフタル酸の混合物から誘導される。
【００６８】
【化１１】
【００６９】
従って、一実施形態では、ポリアリーレートは次式（XII）に示されるようなレゾルシノールアリーレートポリエステルからなる。
【００７０】
【化１２】
【００７１】
式中、Ｒは１以上のＣ１−１２アルキル又はハロゲンであり、ｎは０〜３であり、ｍは約８以上である。Ｒは水素であるのが望ましい。一実施形態では、ｎは０であり、ｍは約１０〜約３００である。イソフタレート対テレフタレートのモル比は約０．２５：１〜約４．０：１である。
【００７２】
別の実施形態では、ポリアリーレートは、次式（XIII）に示されるように多環式芳香族基を有する熱的に安定なレゾルシノールアリーレートポリエステルからなる。
【００７３】
【化１３】
【００７４】
式中、Ｒは１以上のＣ１−１２アルキル又はハロゲンであり、ｎは０〜３であり、ｍは約８以上である。
【００７５】
別の実施形態では、ポリアリーレートは共重合して、カーボネートブロックとアリーレートブロックを含むブロックコポリエステルカーボネートを形成している。これらの中には、次式（XIV）の構造単位を含むポリマーがある。
【００７６】
【化１４】
【００７７】
式中、各Ｒ１は独立してハロゲン又はＣ１−１２アルキルであり、ｍは１以上であり、ｐは約０〜約３であり、各Ｒ２は独立して二価有機基であり、ｎは約４以上である。一実施形態では、ｎは約１０以上、より望ましくは約２０以上、最も望ましくは約３０〜約１５０である。一般に、ｍは約３以上であるのが望ましい。一実施形態では、ｍは約１０以上であることができ、別の実施形態では、ｍは約２０以上〜約２００であることができる。代表的な実施形態では、ｍは約２０〜約５０であることができる。
【００７８】
一般に、ポリアリーレートの重量平均分子量は約５００〜約１００００００グラム／モル（ｇ／モル）であるのが望ましい。一実施形態では、ポリアリーレートは約１００００〜約２０００００ｇ／モルの重量平均分子量を有する。別の実施形態では、ポリアリーレートは約３００００〜約１５００００ｇ／モルの重量平均分子量を有する。さらに別の実施形態では、ポリアリーレートは約５００００〜約１２００００ｇ／モルの重量平均分子量を有する。ポリアリーレートの代表的な分子量は６００００〜１２００００ｇ／モルである。
【００７９】
一実施形態では、ポリマー前駆体はエチレン性不飽和基を含む。使用されるエチレン性不飽和基は重合することができるいかなるエチレン性不飽和官能基であることもできる。適切なエチレン性不飽和官能性としては、ラジカル重合又はカチオン重合により重合することができる官能性がある。適切なエチレン性不飽和の特定の例は、アクリレート、メタクリレート、スチレンのようなビニル芳香族ポリマー、ビニルエーテル、ビニルエステル、Ｎ−置換アクリルアミド、Ｎ−ビニルアミド、マレイン酸エステル、フマル酸エステルなどを含有する基である。エチレン性不飽和は、アクリレート、メタクリレート、又はスチレン官能性を含有する基によって提供される。
【００８０】
ビニル芳香族樹脂は、次式（XV）のモノマーから誘導された構造単位を２５重量％以上含有するポリマー前駆体から誘導される。
【００８１】
【化１５】
【００８２】
式中、Ｒ５は水素、低級アルキル又はハロゲンであり、Ｚ１はビニル、ハロゲン又は低級アルキルであり、ｐは０〜約５である。これらのポリマーには、スチレン、クロロスチレン若しくはビニルトルエンのホモポリマー、スチレンと、アクリロニトリル、ブタジエン、α−メチルスチレン、エチルビニルベンゼン、ジビニルベンゼン及び無水マレイン酸により例示される１種以上のモノマーとのランダムコポリマー、並びにゴムがポリブタジエン若しくは約９８〜７０％スチレンと約２〜３０％ジエンモノマーのゴム状コポリマーであるブレンド及びグラフトを含むゴムで変性されたポリスチレンが含まれる。ポリスチレンはポリフェニレンエーテルとあらゆる割合で混和性であり、かかるブレンドは本ポリマーの総重量を基準にして約５〜約９５ｗｔ％、最も多くの場合約２５〜約７５ｗｔ％のポリスチレンを含有する。
【００８３】
さらに別の実施形態では、ポリイミドを組成物中の有機ポリマーとして使用してもよい。有用な熱可塑性ポリイミドは次の一般式（XVI）を有する。
【００８４】
【化１６】
【００８５】
式中、「ａ」は約１以上、望ましくは約１０以上、より望ましくは約１０００以上であり、Ｖはいかなる四価リンカーでもよいが、このリンカーはポリイミドの合成又は使用を妨害するものであってはならない。適切なリンカーとしては、（ａ）約５〜約５０個の炭素原子を有する置換若しくは非置換の飽和、不飽和若しくは芳香族単環式及び多環式基、（ｂ）１〜約３０個の炭素原子を有する置換若しくは非置換で線状若しくは枝分れの飽和若しくは不飽和アルキル基、又はこれらの組合せがある。適切な置換及び／又はリンカーとしては、限定されることはないが、エーテル、エポキシド、アミド、エステル、及びこれらの組合せがある。代表的なリンカーとして、限定されることはないが、次式（XVII）のような四価芳香族基がある。
【００８６】
【化１７】
【００８７】
式中、Ｗは−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｃ（Ｏ）−、−ＳＯ２−、−ＳＯ−、−ＣｙＨ２ｙ−（ｙは１〜５の整数である）、及びこのハロゲン化誘導体、例えばペルフルオロアルキレン基、又は式−Ｏ−Ｚ−Ｏ−の基からなる群から選択される二価部分であり、−Ｏ−又は−Ｏ−Ｚ−Ｏ−基の二価結合は３，３′、３，４′、４，３′、又は４，４′位にあり、Ｚとしては、限定されることはないが、次式（XVIII）の二価基がある。
【００８８】
【化１８】
【００８９】
式（XVI）中のＲとしては、（ａ）約６〜約２０個の炭素原子を有する芳香族炭化水素基及びそのハロゲン化誘導体、（ｂ）約２〜約２０個の炭素原子を有する直鎖若しくは枝分れ鎖アルキレン基、（ｃ）約３〜約２０個の炭素原子を有するシクロアルキレン基、又は（ｄ）次の一般式（XIX）の二価基のような置換若しくは非置換二価有機基がある。
【００９０】
【化１９】
【００９１】
式中、Ｑとしては、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｃ（Ｏ）−、−ＳＯ２−、−ＳＯ−、−ＣｙＨ２ｙ−（ｙは１〜５の整数である）、及びそのハロゲン化誘導体、例えばペルフルオロアルキレン基からなる群から選択される二価部分がある。
【００９２】
適切な種類のポリイミドとしては、ポリアミドイミド及びポリエーテルイミド、特に溶融加工処理可能なポリエーテルイミドがある。
【００９３】
適切なポリエーテルイミドポリマーは１より多くの次式（XX）の構造単位を含んでいる。一般に、ポリエーテルイミドポリマーは約１０〜約１０００の式（XX）の構造単位を含有するのが望ましい。一実施形態では、ポリエーテルイミドポリマーは約１０〜約５００の式（XX）の構造単位を含有するのが望ましい。
【００９４】
【化２０】
【００９５】
式中、Ｔは−Ｏ−又は式−Ｏ−Ｚ−Ｏ−の基であり、−Ｏ−又は−Ｏ−Ｚ−Ｏ−基の二価結合は３，３′、３，４′、４，３′、又は４，４′位にあり、Ｚとしては、限定されることはないが、上記定義の式（XVIII）の二価基がある。
【００９６】
一実施形態では、ポリエーテルイミドは、上記エーテルイミド単位に加えてさらに次式（XXI）のポリイミド構造単位を含有するコポリマーであってもよい。
【００９７】
【化２１】
【００９８】
式中、Ｒは式（XVI）に対して既に定義したとおりであり、Ｍとしては、限定されることはないが、次式（XXII）の基がある。
【００９９】
【化２２】
【０１００】
ポリエーテルイミドは、次式（XXIII）の芳香族ビス（エーテル無水物）と次式（XIV）の有機ジアミンとの反応を始めとする方法のいずれによっても製造することができる。
【０１０１】
【化２３】
【０１０２】
【化２４】
【０１０３】
式中、Ｔ及びＲは式（XVI）及び（XX）で上記した通り定義される。
【０１０４】
式（XXIII）の芳香族ビス（エーテル無水物）の具体例としては、２，２−ビス［４−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル］プロパン二無水物、４，４′−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルエーテル二無水物、４，４′−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルスルフィド二無水物、４，４′−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ベンゾフェノン二無水物、４，４′−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルスルホン二無水物、２，２−ビス［４−（２，３−ジカルボキシフェノキシ）フェニル］プロパン二無水物、４，４′−ビス（２，３−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルエーテル二無水物、４，４′−ビス（２，３−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルスルフィド二無水物、４，４′−ビス（２，３−ジカルボキシフェノキシ）ベンゾフェノン二無水物、４，４′−ビス（２，３−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルスルホン二無水物、４−（２，３−ジカルボキシフェノキシ）−４′−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニル−２，２−プロパン二無水物、４−（２，３−ジカルボキシフェノキシ）−４′−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルエーテル二無水物、４−（２，３−ジカルボキシフェノキシ）−４′−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルスルフィド二無水物、４−（２，３−ジカルボキシフェノキシ）−４′−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ベンゾフェノン二無水物及び４−（２，３−ジカルボキシフェノキシ）−４′−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルスルホン二無水物、並びにこれらの様々な混合物がある。
【０１０５】
ビス（エーテル無水物）は、双極性非プロトン性溶媒の存在下、ニトロ置換フェニルジニトリルと二価フェノール化合物の金属塩との反応生成物の加水分解とその後の脱水によって製造することができる。上記式（XXIII）に包含される代表的な種類の芳香族ビス（エーテル無水物）としては、限定されることはないが、Ｔが次式（XXV）のものであり、エーテル結合が、例えば３，３′、３，４′、４，３′、又は４，４′位にある化合物、及びこれらの混合物がある。
【０１０６】
【化２５】
【０１０７】
式中、Ｑは上記定義の通りである。
【０１０８】
ポリイミド及び／又はポリエーテルイミドの製造にはいかなるジアミノ化合物でも使用できる。適切な化合物の例は、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、トリメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、１，１２−ドデカンジアミン、１，１８−オクタデカンジアミン、３−メチルヘプタメチレンジアミン、４，４−ジメチルヘプタメチレンジアミン、４−メチルノナメチレンジアミン、５−メチルノナメチレンジアミン、２，５−ジメチルヘキサメチレンジアミン、２，５−ジメチルヘプタメチレンジアミン、２、２−ジメチルプロピレンジアミン、Ｎ−メチル−ビス（３−アミノプロピル）アミン、３−メトキシヘキサメチレンジアミン、１，２−ビス（３−アミノプロポキシ）エタン、ビス（３−アミノプロピル）スルフィド、１，４−シクロヘキサンジアミン、ビス−（４−アミノシクロヘキシル）メタン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、２，４−ジアミノトルエン、２，６−ジアミノトルエン、ｍ−キシリレンジアミン、ｐ−キシリレンジアミン、２−メチル−４，６−ジエチル−１，３−フェニレン−ジアミン、５−メチル−４，６−ジエチル−１，３−フェニレン−ジアミン、ベンジジン、３，３′−ジメチルベンジジン、３，３′−ジメトキシベンジジン、１，５−ジアミノナフタレン、ビス（４−アミノフェニル）メタン、ビス（２−クロロ−４−アミノ−３、５−ジエチルフェニル）メタン、ビス（４−アミノフェニル）プロパン、２，４−ビス（ｂ−アミノ−ｔ−ブチル）トルエン、ビス（ｐ−ｂ−アミノ−ｔ−ブチルフェニル）エーテル、ビス（ｐ−ｂ−メチル−ｏ−アミノフェニル）ベンゼン、ビス（ｐ−ｂ−メチル−ｏ−アミノペンチル）ベンゼン、１，３−ジアミノ−４−イソプロピルベンゼン、ビス（４−アミノフェニル）スルフィド、ビス（４−アミノフェニル）スルホン、ビス（４−アミノフェニル）エーテル及び１，３−ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサンがある。これらの化合物の混合物が存在することもできる。代表的なジアミノ化合物は芳香族ジアミン、殊にｍ−及びｐ−フェニレンジアミン、及びこれらの混合物である。
【０１０９】
代表的な実施形態では、ポリエーテルイミド樹脂は、各Ｒが独立してｐ−フェニレン若しくはｍ−フェニレン又はこれらの混合物であり、Ｔが次式（XXVI）の二価基である式（XX）の構造単位を含んでいる。
【０１１０】
【化２６】
【０１１１】
一般に、反応はｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−クレゾール／トルエンなどの溶媒を用いて行い、約１００〜約２５０℃の温度で式（XVIII）の無水物と式（XIX）のジアミンを反応させることができる。また、ポリエーテルイミドは、出発物質の混合物を同時に撹拌しながら高温に加熱することにより、式（XVIII）の芳香族ビス（エーテル無水物）と式（XIX）のジアミンとの溶融重合によって製造することもできる。一般に、溶融重合では約２００〜約４００℃の温度を使用する。連鎖停止剤及び枝分れ剤もこの反応に使用できる。ポリエーテルイミド／ポリイミドコポリマーを使用する場合、ピロメリト酸無水物のような二無水物をビス（エーテル無水物）と組み合わせて使用する。場合により、ポリエーテルイミドポリマーは、ジアミンが反応混合物中に約０．２モル以下の過剰、より望ましくは約０．２モル未満の過剰で存在する芳香族ビス（エーテル無水物）と有機ジアミンの反応で製造することができる。かかる条件下で、ポリエーテルイミド樹脂は、氷酢酸中３３重量パーセント（ｗｔ％）の臭化水素酸溶液を用いるクロロホルム溶液による滴定で示されるように約１５マイクロ当量／グラム（μｅｑ／ｇ）未満の酸で滴定可能な基、より望ましくは約１０μｅｑ／ｇ未満の酸で滴定可能な基を有する。酸で滴定可能な基は本質的にポリエーテルイミド樹脂中のアミン末端基に起因する。
【０１１２】
一般に、有用なポリエーテルイミドは、６．６キログラム（ｋｇ）の荷重を用いて２９５℃で米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）Ｄ１２３８によって測定して約０．１〜約１０グラム／分（ｇ／ｍｉｎ）のメルトインデックスを有する。代表的な実施形態では、ポリエーテルイミド樹脂は、ポリスチレン標準を用いてゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定して約１００００〜約１５００００グラム／モル（ｇ／モル）の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する。かかるポリエーテルイミドポリマーは一般に、ｍ−クレゾール中２５℃で測定して約０．２デシリットル／グラム（ｄｌ／ｇ）より大きく、より望ましくは約０．３５〜約０．７ｄｌ／ｇの量の固有粘度を有している。
【０１１３】
さらに別の実施形態では、ポリアミドを組成物中の有機ポリマーとして使用してもよい。ポリアミドは一般に４〜１２個の炭素原子を有する有機ラクタムの重合によって誘導される。代表的なラクタムは次式（XXVII）で表される。
【０１１４】
【化２７】
【０１１５】
式中、ｎは約３〜約１１である。代表的なラクタムはｎが５に等しいε−カプロラクタムである。
【０１１６】
ポリアミドはまた、４〜１２個の炭素原子を有するアミノ酸から合成することもできる。代表的なアミノ酸は次式（XXVIII）で表される。
【０１１７】
【化２８】
【０１１８】
式中、ｎは約３〜約１１である。代表的なアミノ酸はｎが５に等しいε−アミノカプロン酸である。
【０１１９】
ポリアミドはまた、４〜１２個の炭素原子を有する脂肪族ジカルボン酸と２〜１２個の炭素原子を有する脂肪族ジアミンから重合することもできる。代表的な脂肪族ジカルボン酸はポリエステルの合成に関して上記したものと同じである。代表的な脂肪族ジアミンは次式（XXIX）で表される。
【０１２０】
【化２９】
【０１２１】
式中、ｎは約２〜約１２である。一つの代表的な脂肪族ジアミンはヘキサメチレンジアミン（Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）６ＮＨ２）である。ジカルボン酸とジアミンのモル比は約０．６６〜約１．５であるのが望ましい。一実施形態では、約０．８１〜約１．２２のモル比を使用するのが望ましい。別の実施形態では、約０．９６〜約１．０４のモル比を使用するのが望ましい。代表的なポリアミドはナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン４，６、ナイロン６，１２、ナイロン１０など、又は以上のナイロンを１種以上含む組合せである。
【０１２２】
また、ポリアミドエステルの合成は、４〜１２個の炭素原子を有する脂肪族ラクトンと４〜１２個の炭素原子を有する脂肪族ラクタムとからでも達成できる。脂肪族ラクトンはポリエステル合成に関して上記したものと同じであり、脂肪族ラクタムはポリアミドの合成に関して上記したものと同じである。脂肪族ラクトンと脂肪族ラクタムの比は、最終コポリマーの所望の組成及びラクトンとラクタムの相対的反応性に応じて広く変化し得る。脂肪族ラクタムと脂肪族ラクトンの代表的な初期モル比は約０．５〜約４である。この範囲内で約１以上のモル比が望ましい。また、約２以下のモル比が望ましい。
【０１２３】
本組成物はさらに触媒又は開始剤を含んでいてもよい。一般に、対応する熱重合に適切ないかなる公知の触媒又は開始剤でも使用し得る。また、重合は触媒も開始剤も用いないで行ってもよい。例えば、脂肪族ジカルボン酸と脂肪族ジアミンからのポリアミドの合成では触媒は必要とされない。
【０１２４】
ラクタムからのポリアミドの合成の場合、適切な触媒としては水及びその合成に使用した開環した（加水分解した）ラクタムに対応するω−アミノ酸がある。他の適切な触媒としては、金属アルミニウムアルキラート（ＭＡｌ（ＯＲ）３Ｈ、ここでＭはアルカリ金属又はアルカリ土類金属であり、ＲはＣ１〜Ｃ１２アルキルである）、ナトリウムジヒドロビス（２−メトキシエトキシ）アルミネート、リチウムジヒドロビス（ｔｅｒｔ−ブトキシ）アルミネート、アルミニウムアルキラート（Ａｌ（ＯＲ）２Ｒ、ここでＲはＣ１〜Ｃ１２アルキルである）、Ｎ−ナトリウムカプロラクタム、ε−カプロラクタムのマグネシウム塩化物又は臭化物塩（ＭｇＸＣ６Ｈ１０ＮＯ、Ｘ＝Ｂｒ又はＣｌ）、ジアルコキシアルミニウム水素化物がある。適切な開始剤としては、イソフタロイルビスカプロラクタム、Ｎ−アセタールカプロラクタム、イソシアネートε−カプロラクタム付加物、アルコール（ＲＯＨ、ここでＲはＣ１〜Ｃ１２アルキルである）、ジオール（ＨＯ−Ｒ−ＯＨ、ここでＲはＣ１〜Ｃ１２アルキレンである）、ω−アミノカプロン酸、及びナトリウムメトキシドがある。
【０１２５】
ラクトンとラクタムからのポリアミドエステルの合成の場合、適切な触媒としては、式ＬｉＡｌ（Ｈ）ｘ（Ｒ１）ｙを有するリチウムアルミニウム水素化物触媒のような金属水素化物化合物がある。ここで、式中のｘは約１〜約４であり、ｙは約０〜約３であり、ｘ＋ｙは４に等しく、Ｒ１はＣ１〜Ｃ１２アルキル及びＣ１〜Ｃ１２アルコキシからなる群から選択される。適切な触媒には、ＬｉＡｌ（Ｈ）（ＯＲ２）３もあり、ここでＲ２はＣ１〜Ｃ８アルキルからなる群から選択される。殊に望ましい触媒はＬｉＡｌ（Ｈ）（ＯＣ（ＣＨ３）３）３である。その他の適切な触媒及び開始剤としては、ポリ（ε−カプロラクタム）とポリ（ε−カプロラクトン）の重合に関して上記したものがある。
【０１２６】
ポリアミドの代表的なタイプは、第１のポリアミドと、第２のポリアミド、ポリ（アリーレンエーテル）、ポリ（アルケニル芳香族）ホモポリマー、ゴム変性ポリ（アルケニル芳香族）樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）グラフトコポリマー、ブロックコポリマー、並びに以上のものを２種以上含む組合せからなる群から選択されるポリマー材料との反応によって得られるものである。第１のポリアミドは式（XXX）を有する繰返し単位を含む。
【０１２７】
【化３０】
【０１２８】
式中、Ｒ１は９個の炭素を有する枝分れ又は非枝分れアルキル基である。Ｒ１は１，９−ノナン及び／又は２−メチル−１，８−オクタンであり得る。ポリアミド樹脂は、カルボン酸とアミンの縮合生成物であるアミド基（−Ｃ（Ｏ）ＮＨ−）の存在によって特徴付けられる。第１ポリアミドは通例、炭素数９のアルキル部分を含む１種以上のジアミンをテレフタル酸（１，４−ジカルボキシベンゼン）と反応させることによって作成される。１種より多くのジアミンを使用する場合、それらジアミンの比は得られるポリマーの融解温度のような物理的性質の幾つかに影響を及ぼす可能性がある。ジアミンとジカルボン酸の比は通例等モルであるが、末端基官能性を決定するためにいずれか一方を過剰に使用してもよい。加えて、反応はさらに、連鎖停止剤として機能し、少なくとも部分的に末端基官能性を決定するモノアミン及びモノカルボン酸を含むことができる。一実施形態では、アミン末端基の含量は約３０ｍｅｑ／ｇ以上であるのが望ましい。一実施形態では、アミン末端基含量は約４０ｍｅｑ／ｇ以上であるのが望ましい。
【０１２９】
第２のポリアミドは次式（XXXI）及び／又は次式（XXXII）を有する繰返し単位を含んでいる。
【０１３０】
【化３１】
【０１３１】
【化３２】
【０１３２】
式中、Ｒ２は４〜７個の炭素を有する枝分れ又は非枝分れアルキル基であり、Ｒ３は６個の炭素を有する芳香族基又は４〜７個の炭素を有する枝分れ又は非枝分れアルキル基である。Ｒ２は式XXXIでは１，６−ヘキサンであることができ、式XXXIIでは１，５−ペンタンであることができる。Ｒ３は１，４−ブタンであることができる。
【０１３３】
第１のポリアミドは、他のポリアミドと比較してより良好な寸法安定性、耐熱性、耐吸湿性、耐磨耗性及び耐薬品性を有する。従って、第１のポリアミドを含む導電性組成物は、第１のポリアミドの代わりに他のポリアミドを含有する匹敵する組成物と比較したときにこれらの改良された性質を示す。幾つかの実施形態では、第１及び第２のポリアミドの組合せでは、多相組成物においてポリアミド相とポリ（アリーレンエーテル）のような他の相との相溶性が改良され、そのため耐衝撃性が改良される。理論に縛られることはないが、第２のポリアミドは利用できる末端アミノ基の量を増大させると考えられる。この末端アミノ基は、場合によって、他の相の成分と反応するか、又は他の相と反応するように官能化されることにより、相溶性を改良することができる。
【０１３４】
有機ポリマー（樹脂ブレンドを含む）は一般に組成物の総重量を基準にして約５〜約９９．９９９重量パーセント（ｗｔ％）の量で使用する。一実施形態では、有機ポリマーは組成物の総重量を基準にして約１０〜約９９．９９の量で使用するのが望ましい。別の実施形態では、有機ポリマーは組成物の総重量を基準にして約３０〜約９９．５の量で使用するのが望ましい。さらに別の実施形態では、有機ポリマーは組成物の総重量を基準にして約５０〜約９９．３の量で使用するのが望ましい。
【０１３５】
カーボンナノチューブ組成物中に使用するカーボンナノチューブはロープを形成することができ、単層カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ）及び／又は多層カーボンナノチューブ（ＭＷＮＴ）であることができる。カーボンナノチューブ組成物中に使用するカーボンナノチューブは、グラファイトのレーザー蒸発、化学蒸着、炭素アーク合成又は高圧一酸化炭素変換プロセス（ＨＩＰＣＯ）法によって製造することができる。
【０１３６】
ＳＷＮＴは一般に、外径約０．７〜約２．４ナノメートル（ｎｍ）のグラフェンシートからなる単一の壁を有している。一般に、ＳＷＮＴは２０００ワット／メートル・ケルビン（Ｗ／ｍ−Ｋ）以上の固有熱伝導率を有し、ＳＷＮＴロープは１０４ジーメンス／センチメートル（Ｓ／ｃｍ）の固有導電率を有するのが望ましい。また、一般に、ＳＷＮＴは８０ギガパスカル（ＧＰａ）以上の引張強さ及び約０．５テラパスカル（ＴＰａ）以上の剛性を有するのが望ましい。
【０１３７】
別の実施形態では、ＳＷＮＴは金属ナノチューブと半導体ナノチューブの混合物を含んでいてもよい。金属ナノチューブは金属に似た電気特性を示すものであり、一方半導体ナノチューブは電気的に半導体であるものである。一般に、グラフェンシートを巻き上げることにより、様々な螺旋構造のナノチューブが生成する。ジグザグ型及び椅子型のナノチューブは２つの可能な立体構造を構成する。組成物中に利用するＳＷＮＴの量を最小にするために、一般に、金属ナノチューブが組成物中に使用するＳＷＮＴの総量の大きな割合を構成するのが望ましい。一般に、組成物中に使用するＳＷＮＴが、ＳＷＮＴの総重量の約１ｗｔ％以上の量で金属ナノチューブを含むのが望ましい。一実施形態ではＳＷＮＴの総重量の約２０ｗｔ％以上の量で金属ナノチューブを有するのが望ましく、一方別の実施形態では約３０ｗｔ％以上の量で金属ナノチューブを有するのが望ましい。さらに別の実施形態ではＳＷＮＴの総重量の約５０ｗｔ％以上の量で金属ナノチューブを有するのが望ましく、一方別の実施形態では約９９．９ｗｔ％以上の量で金属ナノチューブを有するのが望ましいる。
【０１３８】
ある種の状況では、一般に、組成物中に使用するＳＷＮＴがＳＷＮＴの総重量の約１ｗｔ％以上の量で半導体ナノチューブを含むのが望ましい。一実施形態ではＳＷＮＴの総重量の約２０ｗｔ％以上の量で半導体ナノチューブを有するのが望ましく、一方別の実施形態では約３０ｗｔ％以上の量で半導体ナノチューブを有するのが望ましい。さらに別の実施形態ではＳＷＮＴの総重量の約５０ｗｔ％以上の量で半導体ナノチューブを有するのが望ましく、一方別の実施形態では約９９．９ｗｔ％以上の量で半導体ナノチューブを有するのが望ましい。
【０１３９】
ＭＷＮＴは一般に、外径約１．４〜約５００ナノメートル（ｎｍ）のグラフェンシートからなる複数の壁を有している。ＭＷＮＴは、内部中空コアの少なくとも一部分の回りに結合した２以上のグラフェン層を有している。一実施形態では、ＭＷＮＴは２つだけのグラフェン層を有していてよく、一方別の実施形態では、ＭＷＮＴは３つだけのグラフェン層を有していてもよい。２つだけのグラフェン層を有するＭＷＮＴは二重壁（二層）カーボンナノチューブといわれ、一方３つだけのグラフェン層を有するＭＷＮＴは三重壁（三層）カーボンナノチューブといわれる。一般に、半球状キャップがＭＷＮＴの両端を閉鎖しているが、１つだけの半球状キャップを有するＭＷＮＴ又は両方のキャップを欠くＭＷＮＴを使用するのが望ましいことがある。一般に、約４０ｎｍ以下の平均直径を有するＭＷＮＴを使用するのが望ましい。一実施形態では約３０ｎｍ以下の直径を有するＭＷＮＴを使用するのが望ましく、一方別の実施形態では約２０ｎｍ以下の直径を有するＭＷＮＴを使用するのが望ましい。
【０１４０】
約５以上のアスペクト比を有するカーボンナノチューブが一般に組成物中に利用される。一実施形態では、アスペクト比は１００以上であり、別の実施形態では、アスペクト比は１０００以上である。カーボンナノチューブは一般に中央部を含んでおり、これは中空であるが無定形炭素で充填されていてもよい。
【０１４１】
代表的な実施形態では、カーボンナノチューブを有機ポリマー中に分散させる目的は、カーボンナノチューブをほぐして、カーボンナノチューブのアスペクト比にできるだけ近い有効アスペクト比を得るためである。有効アスペクト比とアスペクト比の比は、分散の効果の尺度である。有効アスペクト比は、単一のカーボンナノチューブの回転半径の二倍をそれぞれ個々のナノチューブの外径で割った値である。一般に、有効アスペクト比とアスペクト比の比の平均値は、約１００００倍以上の倍率の電子顕微鏡写真で測定して約０．５以上であるのが望ましい。一実施形態では、有効アスペクト比とアスペクト比の比の平均値は、約１００００倍以上の倍率の電子顕微鏡写真で測定して約０．７５以上であるのが望ましい。別の実施形態では、有効アスペクト比とアスペクト比との比の平均値は、約１００００倍以上の倍率の電子顕微鏡写真で測定して約０．９以上であるのが望ましい。さらに別の実施形態では、有効アスペクト比とアスペクト比との比の平均値は、約１００００以上の倍率の電子顕微鏡写真で測定して約１．０以上であるのが望ましい。
【０１４２】
代表的な実施形態では、カーボンナノチューブを分散させる目的は、大きい凝集体又は大きいロープをほぐしてロープ状網状組織を形成することである。導電性組成物とするためには、有機ポリマーの塊中に浸透するロープ状網状組織を得るのが望ましい。カーボンナノチューブの分散は、大きい凝集体又は大きいロープをずっと小さいロープに崩壊させるのに十分有効でなければならないが、網状組織が確立できなかったり破壊されたりするほどであってはならない。可能な最も細いロープ状網状組織を確立するのが望ましい。例えば、一つの代表的な実施形態では、浸透性網状組織を構成するロープは、たった数ナノメートルの太さであり得る数本のカーボンナノチューブからなるであろう。これらのロープは互いに高度に絡み合って広範囲にわたる浸透性網状組織を形成し得る。
【０１４３】
一実施形態では、導電性組成物を達成するために、分散過程中に直径と長さが低減したロープから浸透性網状組織を形成することができる。別の実施形態では、浸透性網状組織は、カーボンナノチューブのロープ、ロープを形成してない個別のカーボンナノチューブ、分散してないカーボンナノチューブの凝集体、及び生産関連不純物を含んでいる可能性がある。網状組織内の様々なカーボンナノチューブ間の接触点は節といわれる。この節の数は、網状組織が有効に形成されない（すなわち、カーボンナノチューブの凝集体が有効に分散しない）で、従って浸透性網状組織が生成しないようにすることができる。一方、混合中あまりに強い剪断がかけられると、節の数は再び浸透性網状組織が生成しないようなものになる。カーボンナノチューブを分散させて、約１０１２ｏｈｍ−Ｃｍ以下の体積電気抵抗率を生成するのに有効な節の数を得るのが望ましい。カーボンナノチューブを分散させて、約１０８ｏｈｍ−Ｃｍ以下の体積電気抵抗率を生成するのに有効な節の数を得るのがより望ましい。
【０１４４】
一実施形態では、溶融ブレンドした後の組成物は、カーボンナノチューブ網状組織の形態でカーボンナノチューブを含有するのが好ましい。カーボンナノチューブ網状組織は三次元網状組織であるのが好ましく、組成物中を流れる電流の通過を促進する。網状組織内に存在するカーボンナノチューブ間で電子トンネル効果が起こることもある。また、電子トンネル効果は網状組織内のカーボンナノチューブと他の導電性粒子（例えば、カーボンブラック、ＭＷＮＴなど）との間でも起こり得る。カーボンナノチューブ網状組織は、個々のカーボンナノチューブ又はカーボンナノチューブロープが物理的に接触する節を含んでいる。
【０１４５】
一実施形態では、カーボンナノチューブはロープ様凝集体の形態で存在し得る。これらの凝集体は一般に「ロープ」といわれ、個々のカーボンナノチューブ間のファンデルワールス力の結果として形成される。ロープ内の個々のナノチューブは互いに対して滑り動くことができ、自由エネルギーが最小になるようにロープ内で自ら再配列するし得る。一般に２〜１０５のナノチューブを有するロープを組成物中に使用することができる。この範囲内で一般に、ロープは約１０以上のナノチューブを有するのが望ましい。別の実施形態では、ロープは約１００以上のナノチューブを有するのが望ましい。また、約１０４以下のナノチューブを有するロープが望ましい。別の実施形態では、ロープは約５０００以下のナノチューブを有するのが望ましい。
【０１４６】
カーボンナノチューブは一般に導電性組成物の総重量の約０．００１〜約５０ｗｔ％の量で使用する。一実施形態では、導電性組成物の総重量を基準にして約０．２５〜約３０ｗｔ％の量でナノチューブを使用するのが望ましい。別の実施形態では、導電性組成物の総重量を基準にして約０．５０〜約１０ｗｔ％の量でナノチューブを使用するのが望ましい。別の実施形態では、ナノチューブは導電性組成物の総重量を基準にして約１．０〜約５ｗｔ％の量で使用するのが望ましい。
【０１４７】
本明細書で使用する場合、「生産関連不純物」とは、実質的又は全体的にカーボンナノチューブの生産に関連する工程中に生成した不純物を意味する。上述したように、カーボンナノチューブは、例えばレーザーアブレーション、化学蒸着、炭素アーク、高圧一酸化炭素変換プロセスなどのプロセスで製造される。また、実質的又は全体的にカーボンナノチューブの生産に関連する工程はカーボンナノチューブの精製工程も含む。生産関連不純物は、前記プロセス又は類似の製造方法によるカーボンナノチューブの製造中に必然的に形成されるか又は意図的に形成される不純物である。必然的に形成される生産関連不純物の例はカーボンナノチューブの生産に使用した触媒粒子である。意図的に形成される生産関連不純物の別の例は、製造工程中に意図的に添加される小量の酸化剤によるカーボンナノチューブの表面上に形成されるぶら下がり結合である。生産関連不純物のさらに別の例は、カーボンナノチューブの製造中又はカーボンナノチューブの精製中に生成し得る黒鉛型ナノシートである。
【０１４８】
生産関連不純物としては、例えば、欠陥カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、枝分れ又はコイル状多層カーボンナノチューブ、無定形炭素、煤煙、ナノ−オニオン、ナノホーン、コークなどの炭素質反応副生物、製造工程で利用される触媒に由来する残基、例えば金属、金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物 など、又は以上の反応副生物を１種以上含む組合せがある。実質的にカーボンナノチューブの生産に関連する方法は、カーボンナノチューブの割合が生産関連不純物のいかなる他の割合と比較しても大きいものである。ある方法が実質的にカーボンナノチューブの生産に関連するというためには、カーボンナノチューブの割合が上記反応副生物又は触媒残渣のいずれの割合より大きくなければならないであろう。例えば、カーボンナノチューブの割合は煤煙の割合、又はカーボンブラックの割合より大きくなければならないであろう。その方法が実質的にカーボンナノチューブの生産用であると考えられるためには、カーボンナノチューブの割合が、生産関連不純物の任意の組合せの割合の合計より大きい必要はないであろう。
【０１４９】
生産関連不純物には、カーボンナノチューブの製造工程前又は工程中にカーボンナノチューブに添加されるいかなる添加剤（かかる添加剤はカーボンナノチューブを改変することがない）も含まれない。また、カーボンナノチューブの製造又は精製後カーボンナノチューブに添加される添加剤も含まれない。さらに、生産関連不純物には、導電性組成物の製造工程中にカーボンナノチューブ又は有機ポリマーに添加される添加剤も含まない。
【０１５０】
ＳＷＮＴは一般にＭＷＮＴより欠陥が少ない（おそらくは隣接する壁内の不飽和炭素原子価間で橋かけを形成することにより欠陥を補う隣接する壁をもたないため）が、幾らかの欠陥はある。かかる欠陥はロープの形成を可能にする隣接カーボンナノチューブ間のファンデルワールス力を破壊し得る。カーボンナノチューブの欠陥の例はカーボンナノチューブの壁上に形成されるぶら下がり炭素結合である。ぶら下がり炭素結合がカーボンナノチューブの壁上の別の炭素原子に共有結合した第１の末端を有しており、第２の末端が反応性官能基に結合している欠陥（かかる結合はカーボンナノチューブの製造中に起こる）は本発明の範囲内である。適切な官能基としては、例えば、ヒドロキシル基、カルボキシル基、ハロゲン化物、殊に フッ素、硫酸基、硝酸基、エポキシ、無水物、エステル、アミドなどがある。かかる反応性官能基の欠陥カーボンナノチューブへの結合は、カーボンナノチューブを製造する反応チャンバーに適当な反応体を添加することによって行うことができる。カーボンナノチューブの生産中のかかる官能化により製造されたカーボンナノチューブは、生産後に官能化されたカーボンナノチューブとは異なる生成物を生成することが判明した。
【０１５１】
ロープにならない多層カーボンナノチューブ、無定形炭素、煤煙、ナノ−オニオン、ナノホーン、コークなど、又は以上を１種以上含む組合せのような炭素質副生物は、カーボンナノチューブの生産工程の炭素質副生物である。多層カーボンナノチューブはナノチューブの長さの少なくとも一部分で単一より多くの壁を有するものである。これらの壁は「年輪」構造又は「魚の骨」構造を有し得る。
【０１５２】
触媒残渣は一般に、カーボンナノチューブの生産で触媒として使用した金属を含有している。触媒として使用される金属は一般に、鉄、銅、ニッケル、コバルト、白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、クロム、モリブデン及びタングステンなど、又は以上の金属を１種以上含む組合せのような遷移金属である。非遷移金属も触媒として使用することができる。かかる非遷移金属の適切な例、アルミニウム、インジウムなど、又は以上の非遷移金属を１種以上含む組合せである。一実施形態では、カーボンナノチューブの製造中に生成する不純物は、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化コバルトなど、又は以上の酸化物を１種以上含む組合せのような金属酸化物である。金属炭化物不純物の適切な例としては、炭化鉄、炭化タングステンなど、又は以上の金属炭化物を１種以上含む組合せがある。
【０１５３】
一般に、カーボンナノチューブ組成物は、カーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約０．１〜約８０ｗｔ％の不純物を含み得る。一実施形態では、カーボンナノチューブ組成物はカーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約３〜約５０ｗｔ％の不純物を含み得る。別の実施形態では、カーボンナノチューブ組成物はカーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約７〜約４５ｗｔ％の不純物を含み得る。さらに別の実施形態では、カーボンナノチューブ組成物は、カーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約８〜約４０ｗｔ％の不純物を含み得る。
【０１５４】
一実施形態では、カーボンナノチューブ組成物は、カーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約０．１〜約５０ｗｔ％の量の触媒残渣を含み得る。一実施形態では、カーボンナノチューブ組成物は、カーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約３〜約４８ｗｔ％の触媒残渣を含み得る。別の実施形態では、カーボンナノチューブ組成物はカーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約７〜約４５ｗｔ％の触媒残渣を含み得る。さらに別の実施形態では、カーボンナノチューブ組成物は、カーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約８〜約４０ｗｔ％の触媒残渣を含み得る。
【０１５５】
場合により、ＶＧＣＦ、カーボンブラック、導電性金属充填材、固体非金属導電性充填材、黒鉛型ナノシート（ＧＮＳ）など、又は以上を１種以上含む組合せのような他の導電性充填材を組成物中に使用することもできる。ＶＧＣＦは、直径が約３．５〜約２０００ｎｍで、アスペクト比が約５以上である小さい黒鉛型又は部分的に黒鉛型の炭素繊維である。ＶＧＣＦを使用する場合、約３．５〜約５００ｎｍの直径を使用するのが望ましい。別の実施形態では、約３．５〜約１００ｎｍの直径を有するＶＧＣＦを使用するのが望ましい。さらに別の実施形態では、約３．５〜約５０ｎｍの直径を有するＶＧＣＦを使用するのが望ましい。また、約１００以上の平均アスペクト比を有することも望ましい。一実施形態では、約１０００以上のアスペクト比を有するＶＧＣＦを使用するのが望ましい。
【０１５６】
ＶＧＣＦは一般に、導電性組成物の総重量の約０．００１〜約５０ｗｔ％の量で使用する。一実施形態では、組成物は導電性組成物の総重量を基準にして約０．２５〜約３０ｗｔ％のＶＧＣＦを含み得る。一実施形態では、組成物は、導電性組成物の総重量を基準にして約０．５〜約１０ｗｔ％のＶＧＣＦを含み得る。一実施形態では、組成物は、導電性組成物の総重量を基準にして約１〜約５ｗｔ％のＶＧＣＦを含み得る。
【０１５７】
導電性組成物中に利用されるカーボンナノチューブはまた、その生産後に官能基で誘導体化して有機ポリマーとの相溶性を改良すると共にそのポリマーとの混合を促進することもできる。カーボンナノチューブは、側壁を構成するグラフェンシート、半球状キャップ、又は側壁と半球状末端キャップの両方で官能化することができる。官能化されたカーボンナノチューブは次式（XXXIII）を有するものである。
【０１５８】
【化３３】
【０１５９】
式中、ｎは整数であり、Ｌは０．１ｎ未満の数であり、ｍは０．５ｎ未満の数であり、各Ｒは同一であり、−ＳＯ３Ｈ、−ＮＨ２、−ＯＨ、−Ｃ（ＯＨ）Ｒ′、−ＣＨＯ、−ＣＮ、−Ｃ（Ｏ）Ｃｌ、−Ｃ（Ｏ）ＳＨ、−Ｃ（Ｏ）ＯＲ′、−ＳＲ′、−ＳｉＲ３′、−Ｓｉ（ＯＲ′）ｙＲ′（３−ｙ）、−Ｒ”、−ＡｌＲ２′、ハロゲン化物、エチレン性不飽和官能性、エポキシド官能性などから選択され、ｙは３以下の整数であり、Ｒ′は水素、アルキル、アリール、シクロアルキル、アラルキル、シクロアリール、ポリ（アルキルエーテル）などであり、Ｒ”はフルオロアルキル、フルオロアリール、フルオロシクロアルキル、フルオロアラルキル、シクロアリールなどである。炭素原子Ｃｎはカーボンナノチューブの表面炭素である。
【０１６０】
不均一に置換されたカーボンナノチューブも導電性組成物中に使用することができる。これらには、前記式（XXXIII）の組成物が包含され、式中のｎ、Ｌ、ｍ、Ｒ及びカーボンナノチューブ自体は上記定義の通りであるが、各Ｒは酸素を含有しないか、又は各Ｒが酸素含有基である場合、ＣＯＯＨは存在しない。
【０１６１】
さらにまた、次式（XXXIV）を有する官能化されたカーボンナノチューブも包含される。
【０１６２】
【化３４】
【０１６３】
式中、ｎ、Ｌ、ｍ、Ｒ′及びＲは上記と同じ意味を有する。カーボンナノチューブの表面層にある殆どの炭素原子は基底平面炭素である。基底平面炭素は化学的な攻撃に対して相対的に不活性である。例えば黒鉛型平面がカーボンナノチューブの回りに十分に伸張していない欠陥部位には、グラファイト平面の縁部炭素原子に類似した炭素原子がある。この縁部炭素は反応性であり、炭素の原子価を満たすために幾らかのヘテロ原子又は基を含有しているはずである。
【０１６４】
上記の置換されたカーボンナノチューブは有利なことにさらに官能化することができる。これらは次式（XXXV）のナノチューブを包含することができる。
【０１６５】
【化３５】
【０１６６】
式中、ｎ、Ｌ及びｍは上記の通りであり、Ａは−ＯＹ、−ＮＨＹ、−ＣＲ′２−ＯＹ、−Ｃ（Ｏ）ＯＹ、−Ｃ（Ｏ）ＮＲ′Ｙ、−Ｃ（Ｏ）ＳＹ、又は−Ｃ（Ｏ）Ｙから選択され、Ｙはタンパク質、ペプチド、酵素、抗体、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、抗原、又は酵素基質、酵素 阻害剤 又は酵素基質の遷移状態類似体の適当な官能基であるか、又は−Ｒ′ＯＨ、−Ｒ′ＮＨ２、−Ｒ′ＳＨ、−Ｒ′ＣＨＯ、−Ｒ′ＣＮ、−Ｒ′Ｘ、−Ｒ′ＳｉＲ′３、−ＲＳｉ−（ＯＲ′）ｙ−Ｒ′（３−ｙ）、−Ｒ′Ｓｉ−（Ｏ−ＳｉＲ′２）−ＯＲ′、−Ｒ′−Ｒ”、−Ｒ′−ＮＣＯ、（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｗＹ、−（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｗＨ、−（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｗＲ′、−（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｗＲ′及びＲ”から選択され、ここでｗは１より大きく２００未満の整数である。
【０１６７】
また、構造（XXXIV）の官能性カーボンナノチューブを官能化して次式（XXXV）を有するナノチューブを製造することもできる。
【０１６８】
【化３６】
【０１６９】
式中、ｎ、Ｌ、ｍ、Ｒ′及びＡと上記定義の通りである。
【０１７０】
また、ナノチューブには、ある種の環状化合物が吸着している他のカーボンナノチューブが包含される。これらには、次式（XXXVII）を有するナノチューブが含まれる。
【０１７１】
【化３７】
【０１７２】
式中、ｎは整数であり、Ｌは０．１ｎ未満の数であり、ｍは０．５ｎ未満であり、ａは０又は１０未満の数であり、Ｘは多核芳香族、ポリ異核芳香族又は金属ポリ異核芳香族部分であり、Ｒは上記の通りである。代表的な環状化合物は、ポルフィリン類及びフタロシアニン類のような平面状の大環状化合物である。
【０１７３】
吸着された環状化合物は官能化されていてもよい。かかる組成物は次式（XXXVIII）の化合物を含む。
【０１７４】
【化３８】
【０１７５】
式中、ｍ、ｎ、Ｌ、ａ、Ｘ及びＡは上記定義の通りであり、炭素はカーボンナノチューブ上にある。
【０１７６】
特定の理論に縛られることはないが、官能化されたカーボンナノチューブは、その改変された表面特性によりそのカーボンナノチューブが有機ポリマーとより相溶性になり得るため、又は、改変された官能基（特にヒドロキシル又はアミン基）が末端基として直接有機ポリマーに結合するため、より良好に有機ポリマー中に分散する。このようにして、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテルイミドなどの有機ポリマーが結合カーボンナノチューブに直接結合し、従ってカーボンナノチューブは有機ポリマーに対する改良された接着性をもってより容易に分散することになる。
【０１７７】
一般に、カーボンナノチューブの外面に官能基を導入するには、それぞれの外面を、カーボンナノチューブの表面を酸化するのに充分な時間強い酸化剤と接触させ、さらにそれぞれの外面を、その酸化された表面に官能基を添加するのに適した反応体と接触させればよい。代表的な酸化剤はアルカリ金属塩素酸塩の強酸溶液からなる。代表的なアルカリ金属塩素酸塩は塩素酸ナトリウム又は塩素酸カリウムである。使用される代表的な強酸は硫酸である。酸化に充分な時間は約０．５〜約２４時間である。
【０１７８】
場合により、カーボンブラックも導電性組成物中に使用できる。代表的なカーボンブラックは約２００ｎｍ未満、より望ましくは約１００ｎｍ未満、最も望ましくは約５０ｎｍ未満の平均粒度を有するものである。また、代表的な導電性カーボンブラックは約２００平方メートル／グラム（ｍ２／ｇ）より大きい、より望ましくは約４００ｍ２／ｇより大きい、最も望ましくは約１０００ｍ２／ｇより大きい表面積を有し得る。さらに、代表的な導電性カーボンブラックは約４０立方センチメートル／１００グラム（ｃｍ３／１００ｇ）より大きい、より望ましくは約１００ｃｍ３／１００ｇより大きい、最も望ましくは約１５０ｃｍ３／１００ｇより大きい細孔容積（フタル酸ジブチル吸収）を有し得る。代表的なカーボンブラックとして、Ｃｏｌｕｍｂｉａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから商標Ｃｏｎｄｕｃｔｅｘ（登録商標）で市販されているカーボンブラック、Ｃｈｅｖｒｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌから商標Ｓ．Ｃ．Ｆ．（Ｓｕｐｅｒ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｕｒｎａｃｅ）及びＥ．Ｃ．Ｆ．（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｕｒｎａｃｅ）で入手できるアセチレンブラック、Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．から商標Ｖｕｌｃａｎ ＸＣ７２及びＢｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓで入手できるカーボンブラック、並びにＡｋｚｏ Ｃｏ．Ｌｔｄから商標Ｋｅｔｊｅｎ Ｂｌａｃｋ ＥＣ ３００及びＥＣ ６００で市販されているカーボンブラックがある。代表的な導電性カーボンブラックは導電性組成物の総重量を基準にして約２〜約２５ｗｔ％の量で使用できる。
【０１７９】
固体導電性金属充填材も場合により導電性組成物中に使用できる。これらは、有機ポリマー中に混入する際、及びそれから完成品を製造する際に使用する条件下で融解しない導電性金属又は合金でよい。アルミニウム、銅、マグネシウム、クロム、スズ、ニッケル、銀、鉄、チタン、及び以上の金属のいずれか１種を含む混合物のような金属を導電性充填材として有機ポリマー中に混入することができる。物理的混合物及びステンレス鋼、青銅などの真の合金も導電性充填材粒子として機能することができる。加えて、これらの金属のホウ化物、炭化物などの数種の金属間化合物（例えば、二ホウ化チタン）も導電性充填材粒子として機能し得る。また、場合により、酸化スズ、インジウムスズ酸化物などの固体非金属導電性充填材粒子を添加して有機ポリマーを導電性にすることもできる。これらの固体金属及び非金属導電性充填材は、粉末、針金、ストランド、繊維、チューブ、ナノチューブ、フレーク、積層体、小板、楕円体、ディスク、その他当技術分野で一般に公知の市販されている幾何学的形状の形態で存在し得る。
【０１８０】
固体導電性金属の密着した（コヒーレントな）層でその表面の実質的な部分が被覆された非導電性非金属充填材も場合により導電性組成物中に使用できる。この非導電性非金属充填材は一般に基材といわれ、固体導電性金属の層で被覆された基材は「金属被覆充填材」ということができる。アルミニウム、銅、マグネシウム、クロム、スズ、ニッケル、銀、鉄、チタン、及び以上の金属のいずれか１種を含む混合物のような典型的な導電性金属を使用して基材を被覆することができる。基材の例は当技術分野で周知であり、「Ｐｌａｓｔｉｃ Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ、５ｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ」、Ｈａｎｓ Ｚｗｅｉｆｅｌ編、Ｃａｒｌ Ｈａｎｓｅｒ Ｖｅｒｌａｇ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、Ｍｕｎｉｃｈ、２００１に記載されているものがある。かかる基材の非限定例としては、溶融石英及び結晶質シリカのようなシリカ粉末、窒化ホウ素粉末、ホウケイ酸塩粉末、アルミナ、酸化マグネシウム（すなわちマグネシア）、表面処理ウォラストナイトを始めとするウォラストナイト、硫酸カルシウム（無水物、二水和物三水和物）、一般に粉砕微粒子の形態のチョーク、石灰石、大理石及び合成沈降炭酸カルシウムを始めとする炭酸カルシウム、繊維状、モジュラー、針状、及びラメラ状タルクを始めとするタルク、中空及び中実両方のガラス球、硬質、軟質、カ焼カオリン、及びポリマーマトリックス樹脂との相溶性を促進することが当技術分野で公知の様々なコーティングを含むカオリンを始めとするカオリン、雲母、長石、シリケート球、煙塵、セノスフェア、フィライト、アルミノケイ酸塩（アーモスフェア）、天然珪砂、石英、石英岩、真珠岩、トリポリ石、ケイ藻土、合成シリカ、並びに以上のいずれか種を含む混合物がある。以上の基材は全て導電性組成物中に使用するために金属材料の層で被覆することができる。
【０１８１】
固体金属及び非金属導電性充填材粒子の正確な大きさ、形状及び組成に関わりなく、これらは所望の場合導電性組成物の総重量の約０．００１〜約５０ｗｔ％の充填量で有機ポリマー中に分散させることができる。一実施形態では、組成物は、導電性組成物の総重量を基準にして約１〜約５０ｗｔ％の固体金属及び非金属導電性充填材粒子を含み得る。別の実施形態では、カーボンナノチューブ組成物は、導電性組成物の総重量を基準にして約１．５〜約３０ｗｔ％の固体金属及び非金属導電性充填材粒子を含み得る。さらに別の実施形態では、カーボンナノチューブ組成物は、導電性組成物の総重量を基準にして約２〜約２５ｗｔ％の固体金属及び非金属導電性充填材粒子を含み得る。
【０１８２】
導電性組成物中に使用するＧＮＳは一般に、カーボンナノチューブの精製過程中に生成し、スタック（積み重ね）中で互いに平行に配列された炭素シートからなることができる。このスタックは、立方体、板状、柱状、円筒状などの、アスペクト比約１以上の任意の幾何学的形状を有することができる。加工処理する前のスタックのアスペクト比は約５以上、約１０以上、約５０以上、より望ましくは約１００以上である。
【０１８３】
スタックは一般に互いに平行に配列された炭素のシートからなる。炭素シート間の間隔は一般に約３．３５〜約４．０オングストロームである。一実施形態では、炭素の個々のシートは、図１に示されているようにスタックの縦軸に対して平行に配列されている。別の実施形態では、炭素の個々のシートはスタックの縦軸に対して垂直に配列されている。さらに別の実施形態では、炭素の個々のシートはスタックの縦軸に対して約１〜約１７９度の角度θで配列されている。さらに別の実施形態では、スタックは、炭素の１以上のシートが縦軸に対して平行に配列され、炭素の１以上のシートが縦軸に対して垂直に配列され、さらに１以上のシートがスタックの縦軸に対して約１〜約１７９度の角度θで配列されていてもよい。
【０１８４】
スタックは一般に、幅と広さがそれぞれ約０．５〜約１０００ナノメートル（ｎｍ）であり得る。この範囲内で、幅と広さは一般に約２ｎｍ以上、そして約５ｎｍ以上でよい。また、この範囲内で、幅と広さは望ましくは約５００ナノメートル以下、より望ましくは約１００ナノメートル以下、より望ましくは約５０ナノメートル以下である。
【０１８５】
一実施形態では、縦軸に垂直な平面内におけるスタックの断面積は様々な形状をとり得る。かかる形状の例は正方形、長方形、菱形、多角形（例えば、４辺より多い）、円形、楕円形など、又は以上の形状を１以上含む組合せである。
【０１８６】
スタックは実質的にまっすぐであってもよいし、又は捻れていても若しくは曲がっていてもよい。実質的にまっすぐなスタックは一般に、屈曲点又は捻れ点間のアスペクト比が約２以上、より望ましくは約３以上、最も望ましくは約５以上である。
【０１８７】
有機ポリマーと、生産関連不純物を含むカーボンナノチューブ並びにカーボンブラック、固体金属及び非金属導電性充填材粒子のような他の任意所望の導電性充填材は、一般に、限定されることはないが溶融ブレンド法、溶液ブレンド法など、又は以上のブレンド法を１種以上含む組合せのような幾つかの異なる方法で加工処理することができる。組成物の溶融ブレンド法では、剪断力、伸張力、圧縮力、超音波エネルギー、電磁エネルギー、熱エネルギー又は以上の力若しくはエネルギー形態を１種以上含む組合せを利用し、単一のスクリュー、複数のスクリュー、噛合式同方向回転型又は逆方向回転型スクリュー、非噛合式同方向回転型又は逆方向回転型スクリュー、往復運動型スクリュー、ピン付きスクリュー、スクリーン付きスクリュー、ピン付きバレル、ロール、ラム、ヘリカルローター、又は以上を１種以上含む組合せにより前記力を働かせる加工処理装置で行われる。
【０１８８】
前記力を利用する溶融ブレンド法は、限定されることはないが、単軸若しくは多軸押出機、Ｂｕｓｓ混練機、Ｈｅｎｓｃｈｅｌ、ヘリコーン、Ｒｏｓｓミキサー、Ｂａｎｂｕｒｙ、ロールミル、射出成形機、真空成形機、ブロー成形機などの成形機、又は以上の機械を１種以上含む組合せのような機械で実施することができる。
【０１８９】
一実施形態では、粉末形態、ペレット形態、シート形態などの有機ポリマーを、最初にカーボンナノチューブ組成物及び所望によりその他任意の充填材と、Ｈｅｎｓｃｈｅｌ又はロールミルでドライブレンドした後に、押出機又はＢｕｓｓ混練機のような溶融ブレンド装置に供給することができる。一般に溶融ブレンド装置内の剪断力はカーボンナノチューブ組成物を全体として有機ポリマー中に分散させるのが望ましいが、溶融ブレンドプロセス中にカーボンナノチューブのアスペクト比を保存することも望ましい。そのためには、カーボンナノチューブ組成物をマスターバッチの形態で溶融ブレンド装置中に導入するのが望ましいであろう。かかるプロセスにおいて、マスターバッチは有機ポリマーの下流で溶融ブレンド装置中に導入することができる。
【０１９０】
メルトブレンドは、有機ポリマーの少なくとも一部分が、ブレンドプロセス中に、樹脂が半結晶質有機ポリマーの場合はほぼ融解温度、又は樹脂が非晶質樹脂の場合は流動点（例えば、ガラス転移温度）以上の温度に達しているものである。ドライブレンドは、有機ポリマー全体が、ブレンドプロセス中に、樹脂が半結晶質有機ポリマーの場合はほぼ融解温度以下の温度、又は有機ポリマーが非晶質樹脂の場合は流動点以下の温度にあって、有機ポリマーが実質的に液体様流体を含まないものである。本明細書中で定義される溶液ブレンドは、有機ポリマーがブレンドプロセス中、例えば溶媒又は非溶媒のような液体様流体中に懸濁しているものである。
【０１９１】
マスターバッチを使用する場合、カーボンナノチューブ組成物は、マスターバッチの総重量を基準にして約１〜約５０ｗｔ％の量でマスターバッチ中に存在し得る。一実施形態では、マスターバッチは、マスターバッチの総重量を基準にして約１．５〜約３０ｗｔ％のカーボンナノチューブ組成物を含むことができる。別の実施形態では、マスターバッチは、マスターバッチの総重量を基準にして約２〜約１０ｗｔ％のカーボンナノチューブ組成物を含むことができる。さらに別の実施形態では、マスターバッチは、マスターバッチの総重量を基準にして約２．５〜約５ｗｔ％のカーボンナノチューブ組成物を含むことができる。
【０１９２】
マスターバッチを使用する一実施形態では、カーボンナノチューブ組成物を含有するマスターバッチはストランドの形態で押し出されたとき又はドッグボーン（犬用の骨）形態に成形されたとき測定可能な体積又は表面抵抗率をもたないが、得られるマスターバッチが混入された組成物は、組成物中のカーボンナノチューブの重量割合がマスターバッチより低いにもかかわらず測定可能な体積又は表面抵抗率を示す。マスターバッチを使用する別の実施形態では、カーボンナノチューブ組成物を含有するマスターバッチは、得られるマスターバッチが混入された組成物中のカーボンナノチューブの重量割合がマスターバッチより低いにもかかわらずその組成物の体積又は表面抵抗率未満の測定可能な体積又は表面抵抗率を有している。
【０１９３】
かかるマスターバッチ中の有機ポリマーは半結晶質であるのが好ましい。これらの特性を示しマスターバッチ中に使用できる半結晶質有機ポリマーの例は、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステルなど、又は以上の半結晶質有機ポリマーを１種以上含む組合せである。
【０１９４】
有機ポリマーのブレンドを含む導電性組成物の製造の際にマスターバッチを使用する別の実施形態では、導電性組成物の連続相を形成する有機ポリマーと同じ有機ポリマーを含むマスターバッチが望ましいことがある。この特徴により、連続相のみが導電性組成物に必要な体積及び表面抵抗率を付与するカーボンナノチューブを含むので、実質的により少ない割合のカーボンナノチューブを使用することが可能になる。ポリマーブレンド中にマスターバッチを使用するさらに別の実施形態では、導電性組成物中に使用される他の有機ポリマーとは化学が異なる有機ポリマーを含むマスターバッチが望ましいであろう。この場合、マスターバッチの有機ポリマーはブレンド中の連続相を形成する。さらに別の実施形態では、ロープにならない多層ナノチューブ、気相成長炭素繊維、カーボンブラック、導電性金属充填材、固体非金属導電性充填材など、又は以上を１種以上含む組合せを含む別個のマスターバッチをマスターバッチ中に使用するのが望ましいことがある。
【０１９５】
有機ポリマー及びカーボンナノチューブ組成物を含む導電性組成物は、所望により、複数のブレンド及び成形段階に付すことができる。例えば、導電性組成物は最初に押し出してペレットに成形してもよい。その後このペレットを成形機に供給することができ、そこではコンピューターのハウジング、静電塗装することができる自動車用パネルなどの他の望ましい形状に成形することができる。或いは、単一のメルトブレンダーから出て来た導電性組成物をシート又はストランドに成形し、アニーリング、一軸又は二軸配向のような押出後の処理にかけてもよい。
【０１９６】
後処理を使用する一実施形態では、導電性組成物をさらに、約２〜約１００００００の延伸比を利用して非軸方向で超延伸にかける。高い超延伸比は一般に、非晶質領域内にカーボンナノチューブを含有し得るシシカバブ状半結晶質構造の形成を促進する。別の実施形態では、導電性組成物にさらに一軸又は二軸方向に応力をかけて、約０．０１〜約５０００マイクロメートルの厚さのフィルムを製造する。フィルムが半結晶質有機ポリマーからなる場合、一般に配向フィルムは約θ＝０度〜約θ＝８０度の方位方向に配向した結晶を有するのが望ましい。溶融ブレンド後の後処理に関連するさらに別の実施形態では、組成物を、ブレンド後約２分〜約２時間の間融点より約１〜約１００℃低い温度に過冷する。過冷した導電性組成物は一般に、カーボンナノチューブからなるスフェルライトのような巨視的な半結晶質構造を有し得る。
【０１９７】
半結晶質ポリマー中で、カーボンナノチューブは核生成剤として振る舞うことができる。導電性組成物の強度を改良するためには、クリスタライト（微結晶）がカーボンナノチューブ上で核を生成するのが望ましいであろう。一般に、１ｗｔ％以上のクリスタライトがカーボンナノチューブ上で核を生成するのが望ましい。一実施形態では１０ｗｔ％以上のクリスタライトがナノチューブ上で核を生成するのが望ましく、別の実施形態では１５ｗｔ％以上のクリスタライトがカーボンナノチューブ上で核を生成するのが望ましい。代表的な実施形態では、核生成剤の使用に関して、核生成剤（カーボンナノチューブ核生成剤とその他の核生成剤の両方）の使用が、カーボンナノチューブを含有する組成物の電気的性能を改良するように作用することができるということが観察されている。結晶構造を構築するやり方を変えることによって、より導電性の網状組織を構築することができる。次に、この導電性の網状組織がより連続な構造を構築することができ、これは核生成剤を含まない類似の組成物より低い電気抵抗を示す。
【０１９８】
溶液ブレンド法も導電性組成物を製造するのに使用することができる。また溶液ブレンド法では、剪断、圧縮、超音波振動などの追加のエネルギーを使用してカーボンナノチューブと有機ポリマーとの均一化を促進することもできる。一実施形態では、流体に懸濁した有機ポリマーをカーボンナノチューブと共に超音波処理機中に導入することができる。この混合物を、カーボンナノチューブを有機ポリマー粒子上に分散させるのに有効な時間音波処理することによって溶液ブレンドすることができる。所望により、その後有機ポリマーをカーボンナノチューブと共に乾燥し、押し出し、成形することができる。一般に、音波処理工程中に流体が有機ポリマーを膨潤させるのが望ましい。有機ポリマーの膨潤により、一般に、カーボンナノチューブが溶液ブレンドプロセス中に有機ポリマーに含浸する能力が改良する、その結果分散が改良される。
【０１９９】
溶液ブレンドに関連する別の実施形態では、カーボンナノチューブ組成物を有機ポリマー前駆体と一緒に音波処理する。有機ポリマー前駆体は、反応して有機ポリマーを形成することができるモノマー、ダイマー（二量体）、トリマー（三量体）などであることができる。場合により、溶媒のような流体をカーボンナノチューブ及び有機ポリマー前駆体と共に音波処理機中に導入してもよい。音波処理のための時間は一般に、有機ポリマー前駆体によるカーボンナノチューブのカプセル化を促進するのに有効な量である。カプセル化後、有機ポリマー前駆体を重合させて、カーボンナノチューブ組成物が中に分散している有機ポリマーを形成する。カーボンナノチューブ組成物を有機ポリマー中に分散させるこの方法は、カーボンナノチューブのアスペクト比の保存を促進し、従って組成物はより少ない充填量のカーボンナノチューブで導電率を示すことが可能になる。また、カプセル化されたカーボンナノチューブ組成物を含有する有機ポリマーをマスターバッチとして使用してもよく、すなわち別の有機ポリマーと共にブレンドしてもよい。さらに別の実施形態では、有機ポリマー、有機ポリマー前駆体、任意の流体及びカーボンナノチューブ組成物の混合物を音波処理してカーボンナノチューブをカプセル化した後、有機ポリマー前駆体を重合させる。
【０２００】
このカプセル化及び分散の方法を容易にするのに使用できる有機ポリマー前駆体の適切な例は、限定されることはないが、ポリアセタール、ポリアクリル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアリーレート、ポリウレタン、ポリアリールスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリーレンスルフィド、ポリ塩化ビニル、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトンなどの熱可塑性樹脂の合成に使用されるものである。一般に、上記混合物を約１分〜約２４時間音波処理するのが望ましい。一実施形態では、上記混合物を約５分〜約１５時間音波処理するのが望ましい。別の実施形態では、上記混合物を約１０分〜約１０時間音波処理するのが望ましい。さらに別の実施形態では、上記混合物を約１５分〜約５時間音波処理するのが望ましい。
【０２０１】
一実施形態では、高めの割合の不純物を有するカーボンナノチューブ組成物を、低めの割合の不純物を有するカーボンナノチューブ組成物と比べてより少ないエネルギーを用いて分散させることができる。理論に縛られることはないが、ある種の有機ポリマーの場合、不純物同士が相互作用してファンデルワールス力の低下を促進することにより、ナノチューブの有機ポリマー内へのより容易な分散が促進されると考えられる。
【０２０２】
別の実施形態では、低めの割合の不純物を有するカーボンナノチューブ組成物を、高めの割合の不純物を有するカーボンナノチューブ組成物と比べてより多いエネルギーを使用して分散させることができる。一般に、不純物を有するカーボンナノチューブ組成物は、不純物をもたない組成物の場合と比べて異なる量の混合を必要とし得る。これらの導電性組成物は、流動性、衝撃性、及び伝導率の優れたバランスを必要とする用途に使用することができる。またこれらは、燃料電池、静電塗装用途などのように、導電性材料が使用され、かつその導電性材料が非常に小さいレベルの導電性充填材を有する用途にも使用できる。
【０２０３】
上記導電性組成物は多種多様の工業用途に使用できる。これらは、静電気消散から保護する必要があるコンピューター、電子製品、半導体部品、回路基板などの電子部品の包装用フィルムとして有利に利用できる。また、コンピューターその他の電子製品の内部に使用して、コンピューターの外部に位置するパーソネルその他の電子機器に対する電磁シールドを提供すると共に内部のコンピューター部品を他の外部の電磁障害から保護することができる。さらにまた、所望により静電塗装することができる自動車の内装用及び外装用の両方の部品として自動車用ボディーパネルにも有利に使用することができる。
【実施例】
【０２０４】
例示であって限定の意味のない以下の実施例で、本明細書に記載した様々な実施形態の導電性組成物の幾つかの導電性組成物及び製造方法を例証する。
【０２０５】
実施例１
この実施例では、カーボンナノチューブ組成物を熱可塑性樹脂とブレンドしたときに達成され得る伝導率のレベルに対する剪断の影響及び不純物の影響を実証する。この実施例では、約１７０００グラム／モルの数平均分子量及びＭｗ約４１０００の重量平均分子量を有するポリカーボネート樹脂を、ＤＡＣＡミニ二軸押出機で１ｗｔ％のカーボンナノチューブとブレンドした。このＤＡＣＡミニ二軸押出機は最大混合体積が５立方センチメートルであり、スクリュースピードが約１０〜約３６０ｒｐｍであり、これは１ｒｐｍずつの増分でデジタル式に制御可能である。カーボンナノチューブ組成物は３ｗｔ％又は１０ｗｔ％の不純物を含有していた。３ｗｔ％の不純物を含有するカーボンナノチューブ組成物はＳＷＮＴ−３と称し、１０ｗｔ％の不純物を含有するものはＳＷＮＴ−１０と称する。
【０２０６】
これらの不純物レベルは試料を燃焼させる熱重量分析（ＴＧＡ）で決定した。この分析では、機器中に残留する重量が一般に不純物を構成する。より正確に不純物を分析するために、２つの試料をＸＲＦ（Ｘ線蛍光）によって分析して不純物の組成と含量を決定した。不純物含量を表１ａに示す。
【０２０７】
押出機のスクリュースピードは７５、１５０又は３００ｒｐｍのいずれかに調節した。押出機の温度は２８５℃であった。押し出した試料の伝導率を混合時間１、３、５、７、及び１０分で測定した。混合時間約１〜約２分は押出機内の滞留時間とほぼ同様である。次に、押し出されたストランドを用いて体積固有抵抗率を測定した。表１ｂと２に、それぞれＳＷＮＴ−３とＳＷＮＴ−１０カーボンナノチューブ組成物を含有する組成物に対する体積固有抵抗率（ＳＶＲ）の測定値を示す。
【０２０８】
【表１】
【０２０９】
上の表から、ＳＷＮＴ−１０を含有する組成物の場合、殆どの不純物が、カーボンナノチューブの製造の際に触媒として用いた鉄であることが分かる。
【０２１０】
【表２】
【０２１１】
【表３】
【０２１２】
表１（ｂ）と２から分かるように、より少ない重量パーセントの不純物を有するカーボンナノチューブ組成物は一般に、伝導率を示すためにより少ない混合を利用する。これらのカーボンナノチューブ組成物は、より多い不純物を有するカーボンナノチューブ組成物と比べてずっと速く、そしてずっと少ない労力でロープ状網状組織を確立する。しかし、表１（ｂ）から分かるように、３ｗｔ％の不純物を含有するカーボンナノチューブ組成物は、５分間混合すると伝導率のレベルが低下し、さらに３００ｒｐｍで７分間混合すると伝導率を示さない。これは、少なめの不純物のカーボンナノチューブ組成物は組成物が伝導率を失う点まで過度に分散する可能性があることを示唆している。これらのカーボンナノチューブ組成物はロープ状網状組織が崩壊する点まで分散する。こうして、少なめの量の不純物を含有するカーボンナノチューブ組成物の場合、ＤＡＣＡミニ二軸押出機による追加の混合時間で低めの伝導率が得られ得ることが分かる。
【０２１３】
理論に縛られることはないが、純度の高いカーボンナノチューブ組成物（ＳＷＮＴ−３）は、速やかに導電性網状組織を構築することができるが、表１（ｂ）の１５０及び３００ｒｐｍの場合７分及び１０分で上昇した抵抗率から分かるように、追加のコンパウンディングで伝導率が低下する傾向がある。７５ｒｐｍという低めの混合スピードでは、この過程が拡散によって支配され、すなわち、有機ポリマーのカーボンナノチューブ中への拡散がロープからの分離を促進し、これが分散を促進すると考えられる。低めの毎分回転数（ｒｐｍ）の設定では、高度の絡み合いを促進するのに十分な剪断力がないと考えられる。
【０２１４】
表２の結果はＳＷＮＴ−１０を含有する組成物の場合の異なる筋書きを反映している。１分の混合時間では、約１００００以上のロープからなる非常に大きい凝集体を破壊するのに十分なエネルギーが提供されない。しかし、ｒｐｍの設定を７５から１５０へ、そして３００へと上昇すると、３分、５分及び７分の混合時間で伝導率に改良（より低い抵抗）が見られる。３分、５分及び７分における追加の剪断が、カーボンナノチューブの大きい凝集体を、良好に連結されたロープ状網状組織に破壊するのに役立っている。連結（接続）性は複合材の伝導率を担う。７分を超える追加のコンパウンディングは、網状組織が崩壊する傾向があることを示している。ロープ状網状組織が崩れ始め、導電率が低下する。このプロセスにより、有機ポリマーの塊全体に浸透していない網状組織が得られ、従ってより低い伝導率が得られる。この挙動は最低のｒｐｍ設定では見られない。というのは、かかる低いｒｐｍ設定では強制的な絡み合いが形成されないからである。
【０２１５】
類似のデータが、ＤＡＣＡ押出機を用いて混合時間の関数として体積抵抗率を測定した３％カーボンナノチューブ組成物／ナイロン６，６混合物で得られる。追加の混合時間は純度の低いカーボンナノチューブ組成物がより有効に分散するのを促進し、この場合伝導率は３％不純物（高純度のケース）の場合と比較して同じままである。このデータを図２も示す。図では、２つの異なるタイプのナノチューブ（すなわち、高度に精製したものと低純度のもの）を有する３ｗｔ％カーボンナノチューブ組成物／ナイロン６，６混合物の場合の体積抵抗率を混合時間に対してプロットしてある。曲線は両方共、ＤＡＣＡミニ二軸押出機で１５０のＲＰＭ設定を用いて２８５℃の温度で作成した。試料はストランドから得た。ストランドを液体窒素で破砕し、銀導電性塗料を塗り、Ｆｌｕｋｅマルチメーターを用いて抵抗を測定した。
【０２１６】
分散の違いを図３の顕微鏡写真に示す。ＳＷＮＴ−１０を含有する組成物の体積固有抵抗率は３８２ｏｈｍ−ｃｍであり、一方ＳＷＮＴ−３を含有する組成物のＳＶＲは３８２４０ｏｈｍ−ｃｍである。少なめの不純物を含有する試料はより高度に絡み合ったカーボンナノチューブ構造示し、そのため高めの抵抗率を示す。満足できる電気的性質を得るためには、ＳＷＮＴ−１０を含有する組成物の顕微鏡写真に示されている開放網状組織カーボンナノチューブ構造が望ましい。
【０２１７】
これらの結果はまた、所与のカーボンナノチューブ組成物で不純物のレベルが低くなるほど、当初に電気的性能を達成するのがより困難になることを示している。しかし、追加の混合を使用すると、ＳＷＮＴ−１０を含有する組成物で、ＳＷＮＴ−３を含有する組成物とほぼ同じレベルの伝導率が達成されることが分かる。
【０２１８】
また、混合の量を増大するにつれて、一般に、最初は伝導率のレベルが低下し、次いで上昇し、増大した混合（すなわち、７分より長い時間の混合）では、カーボンナノチューブが、カーボンナノチューブの導電性領域間の接触が低減する点まで分散することを示していることも分かる。また、混合が増大するにつれて、カーボンナノチューブがより多く絡み合い又は凝集するようになり、そのため網状組織の連結性の低下が助長される可能性もあるであろう。言い換えると、理論に縛られることはないが、最低の抵抗率を得るためには、所与の組成物に与える必要があるエネルギーに最適なレベルがあると仮定することができる。
【０２１９】
実施例２
この実験は、樹脂の分子量及び得られるブレンドのＳＶＲに対する混合の影響を決定するために行った。この実施例では、ＤＡＣＡミニ二軸押出機で約１〜約１０分の時間ポリカーボネート樹脂を１ｗｔ％のカーボンナノチューブ組成物とブレンドした。組成と製造方法は実施例１で使用したものと同様であった。使用した試験方法は上で詳述したものと同様であった。ポリカーボネートの数平均（Ｍｎ）及び重量平均（Ｍｗ）分子量はＧＰＣで測定した。値を下記表３と４に示す。
【０２２０】
【表４】
【０２２１】
【表５】
【０２２２】
上の表３と４から、ＳＷＮＴ−３を含有する組成物は一般に非常に小量の混合でかなりの伝導率を示すことが分かる。また、これらの表から、ブレンドプロセス中の分子量の低下が同等の量の場合、より少ない不純物を含有する試料はより多い量の導電率を含有する試料と比べてより高い導電率を示すことも分かる。このように、所与の組成物に対して不純物の適当なレベルを選択することによって、望ましいレベルの導電率を達成しつつ有機ポリマーの物理的性質の低下を最小にすることが可能である。
【０２２３】
実施例３
これらの実験は、ナイロン６，６の分子量及び得られるブレンドのＳＶＲに対するカーボンナノチューブの影響を決定するために行った。この実施例では、ＤＡＣＡミニ二軸押出機で下記表５と６に示すように約１〜約７分の時間ナイロン６，６樹脂を３ｗｔ％のカーボンナノチューブ組成物とブレンドした。押出温度は２７５℃であり、スクリュースピードは１５０ｒｐｍであった。使用した試験方法は上で詳述したのと同様である。ナイロン６，６樹脂の数平均（Ｍｎ）及び重量平均（Ｍｗ）分子量はＧＰＣで測定した。データを下記表５と６に示す。
【０２２４】
【表６】
【０２２５】
【表７】
【０２２６】
上の表５と６から、ＳＷＮＴ−３を有する組成物は一般に非常に小量の混合で導電率を示すことが分かる。加えて、ＳＷＮＴ−３を含有する組成物は一般に、混合時間に多少呼応する導電率を示す。しかし、ＳＷＮＴ−１０を有する組成物は３分以下の混合時間で導電率を示さない。ＳＷＮＴ−１０を含有する組成物で一旦導電率が発現すると、この導電率または表面体積抵抗率は混合時間に大きく依存することが分かる。これは、この組成物から誘導される物品の導電率の調整が可能になるので有利である。ＳＷＮＴ−１０を含有する組成物は樹脂中に浸透性電気網状組織を生み出す前に一定の量の混合をすることができるので、有機ポリマーと混合する前に異なる重量パーセントの不純物を含有するカーボンナノチューブ組成物をブレンドしてもよいと考えられる。これにより、組成物に対する目的とするレベルの導電率及び表面体積抵抗率を調整することが可能になるであろう。
【０２２７】
ナイロン６，６の分子量はさらに、経時的に限られた低下を示す。表５と６から分かるように、ＳＷＮＴ−３及びＳＷＮＴ−１０を含有する組成物を押し出したとき、数平均分子量（Ｍｎ）が多少低下する。さらに、分子量の低下はＳＷＮＴ−３を含有する試料よりＳＷＮＴ−１０を含有する組成物の方が大きいことが分かる。質量分析と組み合わせたガスクロマトグラフィー（ＧＣ−ＭＳ）を押し出した組成物について実施した。ＧＣ−ＭＳの結果をそれぞれ表７と８に示す。
【０２２８】
【表８】
【０２２９】
【表９】
【０２３０】
表７と８から分かるように、ナイロン６，６の分解の結果としてＧＣ−ＭＳで検査した化合物はヘキサン、シクロペンタノン、フェノール、ナフタレン、４−（１−メチルエチル）フェノール、及びナイロン６，６環状モノマーであった。表から分かるように、いずれの組成物でも環状ダイマーの重量パーセントは混合時間と共に増大している。組成物中に環状ダイマーが存在することは、押出中にカーボンナノチューブの存在により分解が起こることを示唆しており、ＳＷＮＴ−１０を有する組成物中に大量の環状ダイマーが存在することは、不純物の存在が数平均分子量の低下の一因であり得ることを示唆している。
【０２３１】
実施例４
この実施例は、ＭＷＮＴ（ロープを形成しない）とＳＷＮＴ（ロープを形成する）から作成したマスターバッチについて、かかるマスターバッチを例えば３０ｍｍのＷｅｒｎｅｒ ａｎｄ Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ二軸押出機のような高剪断条件下で作成したとき、これらの間の性能の違いを決定するために行った。この実施例では、３ｗｔ％のＭＷＮＴまたはＳＷＮＴを含むマスターバッチを最初に３０ｍｍのＷｅｒｎｅｒ ａｎｄ Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ二軸押出機で押し出した。３０ｍｍのＷｅｒｎｅｒ ａｎｄ Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ二軸押出機でマスターバッチを調製するのに利用した条件は、バレル温度２８０℃、スクリュースピード３５０ｒｐｍ、出力３０ｌｂｓ／ｈｒであった。ポリフェニレンエーテル−ポリアミドブレンド中に用いたポリアミドはナイロン６，６であった。このポリフェニレンエーテルポリアミドブレンドを最初に２９０℃において３０ｍｍのＷｅｒｎｅｒ ａｎｄ Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ二軸押出機でコンパウンディングした。スクリュースピードは３５０ｒｐｍに維持し、ブレンドは５０ｌｂｓ／ｈｒで製造した。
【０２３２】
それぞれのマスターバッチに対する体積固有抵抗率を下記表９に示す。
【０２３３】
【表１０】
【０２３４】
表から分かるように、ＳＷＮＴ−３を含有するマスターバッチは電気的性質を示す一方、ＳＷＮＴ−１０を有するマスターバッチは体積抵抗率を示さない。また、同等の充填量で、ＳＷＮＴ−３を含有する試料はＭＷＮＴよりほぼ３のオーダーも優れている。これは、ロープを形成するカーボンナノチューブがロープにならないカーボンナノチューブと比べてより迅速に導電率を改良することができることを示している。
【０２３５】
次に、３ｗｔ％マスターバッチを、３０ｍｍのＷｅｒｎｅｒ ａｎｄ Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ二軸押出機で追加のナイロン６，６と混合することにより低減して表１０に示す中間の導電性組成物を形成した。次いで、この組成物を追加の成分とブレンドして表１１に示す組成物を得た。別の実験で、表１１に示したポリフェニレンエーテル−ポリアミドブレンドを３０ｍｍ二軸押出機で押し出した。ナイロン６，６とナノチューブの最終含量を表１０に示す。導電率（ＳＶＲ）の結果を表１２に示す。
【０２３６】
ポリフェニレンエーテル−ポリアミドブレンド並びにナノチューブを含有するポリフェニレンエーテル−ポリアミドブレンドの調製に使用した押出機の条件はバレル温度が２９０℃、スクリュースピードが３５０ｒｐｍで、出力が５０ｌｂｓ／ｈｒであった。ナノチューブを含有するポリフェニレンエーテル−ポリアミドブレンドの電気的性質を表１２に示す。表１２から分かるように、ＭＷＮＴを含有する試料は導電率を示さないが、ＳＷＮＴを有する試料は導電率を示す。
【０２３７】
【表１１】
【０２３８】
【表１２】
【０２３９】
【表１３】
【０２４０】
これらの結果は明らかに、ＳＷＮＴ−１０を含有するマスターバッチがＭＷＮＴを含有するもの又はＳＷＮＴ−３を含有するものとは異なって振る舞うことを示している。これらの結果から分かるように、ＳＷＮＴ−１０を含有するマスターバッチは導電性でないが、ＭＷＮＴを含有するマスターバッチは導電性である。ＳＷＮＴ−３を含有するマスターバッチもまた、測定された体積抵抗率で立証されているように導電性である。しかし、このマスターバッチをポリフェニレンエーテル−ポリアミドブレンドとさらにコンパウンディングすると、ＭＷＮＴを有する組成物は非導電性であるが、ＳＷＮＴ−１０を含有する組成物はかなり低いレベルの体積抵抗率を示す。ＳＷＮＴ−３を有する組成物は一般に電気的に導電性ではない。
【０２４１】
理論に縛られることはないが、ＳＷＮＴ−１０の存在は単層ナノチューブの絡み合いを解きその後分散させるのを促進することにより、導電率を改良すると推測される。ＳＷＮＴ−１０は、ロープの連結した網状組織を構築するために追加の剪断力又は混合が必要であった。一方、ＳＷＮＴ−３はマスターバッチ中で既に非常に良好に連結したロープ状網状組織を構築していたが、追加の混合によってその網状組織が崩れ、従って連結性が
破壊され、ひいては伝導率が失われた。従って、低めの割合の不純物を伴うＳＷＮＴを有するポリフェニレン−エーテルポリアミドブレンドは一般に、前記のように分散させたとき電気的性質を示さない。ここでも理論に縛られることはないが、ＭＷＮＴの場合、マスターバッチとポリフェニレンエーテルポリアミドブレンドのブレンド中に加えられる追加の剪断は網状組織の連結性の低下を促進し、試料の電気的性質を損なうと考えられる。
【０２４２】
実施例５
この実施例は、ＭＷＮＴを含む組成物とＳＷＮＴ−１０を含むものとの間の電気的性質の違いを実証するために行った。特に、この実験は、ＭＷＮＴ又はＳＷＮＴのいずれかを含有する組成物の電気的性質及び耐衝撃性に対する半結晶質ポリマーの影響を検討するために行った。約０．４６ｄｌ／ｇの固有粘度を有するポリフェニレンエーテル樹脂、スチレンブタジエンスチレントリブロックコポリマー、ハイインパクトポリスチレン（ＨＩＰＳ）及びポリプロピレン用のＴｕｆｔｅｃ衝撃改良剤からなる予め押し出した組成物を、Ｗｅｒｎｅｒ ａｎｄ Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒの３０ｍｍ二軸押出機で製造した。ポリプロピレン（ＰＤ４０３）及びＭＷＮＴ又はＳＷＮＴのいずれかを含む別のマスターバッチを１６ｍｍのＰｒｉｓｍ二軸押出機で調製した。次に、予め押し出した組成物をマスターバッチと共に１６ｍｍのＰｒｉｓｍ二軸押出機で押し出した。このとき予め押し出した組成物とマスターバッチは両方共喉部で押出機に供給した。試料を１５トンのＢｏｙ射出成形機で射出成形してアイゾット試験片にした。これらの試験片にノッチを付け、ノッチ付アイゾット衝撃試験にかけ、また体積固有抵抗率を測定した。
【０２４３】
【表１４】
【０２４４】
表１３のデータから分かるように、ＭＷＮＴを含有する組成物は測定可能な導電率の存在を示さなかった。しかし、ＳＷＮＴを含有する試料は１及び２ｗｔ％で電気抵抗率を示す。これらの結果は明らかに、一定の条件下で不純物を有するＳＷＮＴが半結晶質樹脂で電気的性質を生成するのにＭＷＮＴより好ましいことを実証している。これは、ロープ状カーボンナノチューブの網状組織を形成する能力を反映している。
【０２４５】
実施例６
この実験は、ＳＷＮＴ組成物中に存在する不純物がポリカーボネート樹脂とＳＷＮＴ組成物を含む組成物の電気的性質に及ぼす影響を実証するために行った。このＳＷＮＴはＣａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社から入手したものであり、残留ＴＧＡバーンオフを基準にして１０ｗｔ％の不純物（ＳＷＮＴ−１０）又は残留ＴＧＡバーンオフを基準にして３ｗｔ％の不純物（ＳＷＮＴ−３）を含有していた。これらの試料は音波処理プロセスで得られた。すなわち、ＳＷＮＴをジクロロエタン中で３０分音波処理し、ポリマーを加え、その後得られた混合物を再び３０分間音波処理した。この試料を乾燥し、粉砕した後、小規模の実験室用混合及び成形機（Ａｔｌａｓ ＵＳＡ）を用いてストランドを形成し、液体窒素を用いてストランドを破砕し、次に破砕した末端に導電性銀塗料を塗り、Ｆｌｕｋｅマルチメーターを用いて電気抵抗を測定した。
【０２４６】
ＳＷＮＴ組成物を下記表１４に示す。組成物の残部はＧｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社から市販されているＰＣ−１７５ポリカーボネート樹脂である。
【０２４７】
【表１５】
【０２４８】
表１４から分かるように、高めの割合の不純物を有するＳＷＮＴ組成物を含有する組成物は一般により良好な電気的性質を示す。すなわち、ＳＷＮＴ−１０を有する組成物は電気抵抗率を示すが、ＳＷＮＴ−３を有する組成物は電気抵抗率を示さない。ＳＷＮＴ−３をＳＷＮＴ−１０と組み合わせる場合、低いレベルの不純物を有するカーボンナノチューブより高いレベルの不純物を有するカーボンナノチューブを組み合わせることによって網状組織の連結性が変化する。ＳＷＮＴ−３は混合すると凝集する傾向があるが、ＳＷＮＴ−１０はより多くの網状組織構造を形成する傾向がある。従って、得られる浸透性網状組織は、細いロープより多くの凝集体を有するカーボンナノチューブ組成物と、凝集体より多くの細いロープを有するカーボンナノチューブ組成物との組合せである。このように、細いロープは凝集体を連結するのを補助することができる。全体としての結果は、異なる網状組織が構築されるのでより低い体積抵抗率になる。これにより、有機ポリマーの塊全体に浸透することができる網状組織構造中にナノチューブをより効率的に充填するのが促進される。
【０２４９】
以上の実験から分かるように、ＳＷＮＴ組成物中に存在する不純物は、混合時間を変え、組成物の電気的性質を調整し、そして組成物の物理的性質を改変する各種の機会を提供する。一実施形態では、組成物を様々なレベルの混合にかけて系内に様々な電気的網状組織を構築し、これが有機ポリマーのマトリックス内に様々なレベルの電気抵抗率を生じるようにできることが分かる。別の実施形態では、高めのレベルの不純物を有するＳＷＮＴ組成物を低めのレベルの剪断混合でポリカーボネートのような有機ポリマー内に分散させることができる。さらに別の実施形態では、ナイロン６，６のような有機ポリマーで、低めの重量割合の不純物を含有する組成物は一般に混合により導電率が変化しないが、高めの重量割合の不純物を含有する組成物は混合時間と共に高めのレベルの導電率を示すことが分かる。
【０２５０】
理論に縛られることはないが、一般に、不純物のレベルはＳＷＮＴを分散する際の有効性に対して大きな役割をすると考えられる。高純度のＳＷＮＴは、より低い純度のＳＷＮＴと同じくらい容易にロープから分離することはできない。二軸押出で使用するような剪断力は、高度に絡み合っているクラスターから短時間内にＳＷＮＴを脱ロープ、又は脱凝集する助けになることができるようである。押出プロセス中に見られる剪断力は、高純度のＳＷＮＴにより形成されたＳＷＮＴの凝集体を破壊するほどに有効ではない。しかし、ＳＷＮＴ−３の場合、押出機での混合中の拡散効果は導電性ＳＷＮＴ網状組織を大いに改良することができる。言い換えると、ポリマー鎖がＳＷＮＴ間に拡散し、ロープを破壊するのに役立つことができる。多めの不純物を有するカーボンナノチューブ（例えばＳＷＮＴ−１０グレード）は、その凝集体又は大きいロープから破壊するのがより困難であるが、分散させるには追加の剪断が必要である。少なめの不純物を有するカーボンナノチューブはずっと速く網状組織を構築するが、この網状組織は追加の剪断／混合で崩れる傾向がある。これにより、導電性組成物を得ようとする人は、カーボンナノチューブ組成物中の不純物の量を変化させることによって所望のレベルの伝導率を調整することが可能になる。
【０２５１】
高純度のＳＷＮＴを組成物中に使用しようとする場合、ＳＷＮＴは有機ポリマーとドライブレンドした後に押出機に供給する。当初非常に大きいロープ（＞１００００ＳＷＮＴ）はこの押出機によって容易により小さいロープに破壊される。これは導電性経路を構築することができるが、通常非常に低い充填量ではできない。追加のコンパウンディングはさらに多くのロープをより小さいものに分離し始めることができる。しかし、最終的には、分離されたロープ構造が絡み合ってまとまり、又は凝集するようになる点に至る。これは図３に示されている。この作用は網状組織の連結性を破壊し、従ってかかる高純度のＳＷＮＴの組成物中における導電性要素としての効力を低下させる。
【０２５２】
残留ＴＧＡバーンオフを基準にして３ｗｔ％より多い不純物を有するカーボンナノチューブを使用する場合、押出機によって非常に大きいロープ構造（＞１００００ＳＷＮＴ）がより小さいロープに破壊される。追加のコンパウンディングにより、この凝集体がさらに、有機ポリマーのマトリックス全体により容易に浸透することができるより網目タイプの構造に破壊される。これは押出操作において非常に都合がよい。というのは、かかるＳＷＮＴと有機ポリマーの混合物に対してより多くの剪断力が極めて容易にかけられるからである。これらの構造は高度に精製された構造のようには高度に絡み合ったクラスターを形成しないが、良好に連結された良いロープ状網状組織を形成する。最終結果は導電性複合材である。かかるナノチューブ中に存在する不純物がこの理由であり得る。
【０２５３】
代表的な実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更をなすことができ、また本発明の構成要素に代えて等価物を用いることができるということは当業者には理解されるであろう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるために多くの修正をなすことができる。従って、本発明は、本発明を実施する際に考えられる最良の態様として開示した特定の実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０２５４】
【図１】図１は、黒鉛型ナノシートの構造を描いた概念図である。
【図２】図２は、ＳＷＮＴ−３及びＳＷＮＴ−１０を有するナイロン６，６試料に対する体積固有抵抗率のグラフ表示である。
【図３】図３は、組成物中のＳＷＮＴの分散を示す電子顕微鏡写真であり、ＳＷＮＴはそれぞれＳＷＮＴ−３及びＳＷＮＴ−１０である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性組成物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ポリマーから作成された物品は、静電気消散又は電磁シールドが重要な要件である包装用フィルム、チップキャリア、コンピューター、プリンター及びコピー機部品のような材料取扱及び電子機器に広く利用されている。静電気消散（本明細書中では以後ＥＳＤとする）は、異なる電位の物体間の直接接触又は誘導静電場による静電荷の移動と定義される。電磁シールド（本明細書中では以後ＥＭシールドとする）効果は、そのシールドに入射する電磁場がそれを介して伝送される割合（単位デシベル）と定義される。電子素子が小型化され高速化されるにつれて、静電荷に対する感受性が増大し、従って改良された静電気消散性が得られるように改変された有機ポリマーを利用するのが一般に望ましい。同じように、改良された電磁シールドを提供すると同時に有機ポリマーの有利な機械的性質の幾らか又は全部を保持することができるように有機ポリマーを改変することが望ましい。
【０００３】
電気的性質を改良し、ＥＳＤ及びＥＭシールドを達成するために、ピッチやポリアクリロニトリルから誘導された直径が２マイクロメートルより大きいグラファイト繊維のような導電性充填材が有機ポリマー中に混入されることが多い。しかし、これらのグラファイト繊維はその大きさが大きいために、かかる繊維を混入すると一般に耐衝撃性のような機械的性質が低下する。従って、当技術分野では、適切なＥＳＤ及びＥＭシールドを提供しつつ、その機械的性質を保持することができる導電性ポリマー組成物に対するニーズが残されている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態では、導電性組成物は有機ポリマー及びカーボンナノチューブ組成物を含んでおり、このカーボンナノチューブ組成物は、ロープを形成することができかつカーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約０．１ｗｔ％以上の生産関連不純物を有することができるカーボンナノチューブを含んでおり、前記組成物は約１０１２ｏｈｍ−ｃｍ以下の体積抵抗率、及び約５キロジュール／平方メートル以上のノッチ付アイゾット衝撃強さを有する。
【０００５】
別の実施形態では、導電性組成物は有機ポリマーと、カーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ組成物とを含んでおり、カーボンナノチューブ組成物のカーボンナノチューブはカーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約０．１ｗｔ％以上の生産関連不純物を有しており、カーボンナノチューブはロープを含む網状組織の形態で有機ポリマー中に存在しており、前記導電性組成物は約１０８ｏｈｍ−ｃｍ以下の体積抵抗率、及び約１０キロジュール／平方メートル以上のノッチ付アイゾット衝撃強さを有している。
【０００６】
さらに別の実施形態では、導電性組成物は有機ポリマーと、カーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ組成物とを含んでおり、カーボンナノチューブ組成物のカーボンナノチューブはカーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約０．１ｗｔ％以上の生産関連不純物を有しており、カーボンナノチューブはロープと凝集体を含む網状組織の形態で有機ポリマー中に存在しており、導電性組成物は約１０８ｏｈｍ−ｃｍ以下の体積抵抗率、約１０キロジュール／平方メートル以上のノッチ付アイゾット衝撃強さ、及びクラスＡの表面仕上げを有している。
【０００７】
また、本明細書には、有機ポリマー及び／又は有機ポリマー前駆体組成物をカーボンナノチューブ組成物とブレンドすることを含んでなる組成物の製造方法も開示されており、ここで、カーボンナノチューブ組成物はロープを形成することができるカーボンナノチューブを含んでおり、またカーボンナノチューブ組成物はカーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約０．１ｗｔ％以上の量の生産関連不純物を含んでいる。
【０００８】
また、本明細書には、カーボンナノチューブ組成物を有機ポリマー又は有機ポリマー前駆体とブレンドすることを含んでなる導電性組成物の製造方法も開示されており、ここで、カーボンナノチューブ組成物はロープを形成することができるカーボンナノチューブを含有しており、カーボンナノチューブを含むロープの寸法はブレンドの際に変化する。
【０００９】
さらにまた、本明細書には、第１の有機ポリマーとカーボンナノチューブ組成物をブレンドしてマスターバッチを形成し、このマスターバッチを第２の有機ポリマーとさらにブレンドして導電性組成物を形成することを含んでなる、導電性組成物を製造する方法も開示されており、ここで、カーボンナノチューブ組成物はカーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約０．１ｗｔ％以上の量で生産関連不純物を含んでおり、カーボンナノチューブ組成物はロープを形成することができるカーボンナノチューブを含んでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本明細書で使用する場合、用語「第１」、「第２」などは順序や重要度を示しているわけではなく、一つの要素を他の要素と区別するために使われており、用語「前記」、「１種」及び「１つ」は量の制限を示すわけではなく、言及されているものが１種以上存在していることを示すことに留意されたい。また、本明細書中に開示されている全ての範囲は端点を含んでおり、独立して組み合わせることができる。
【００１１】
本明細書には、１種以上の有機ポリマーと、約１０１２ｏｈｍ−ｃｍ以下の体積抵抗率を有する一方約５キロジュール／平方メートル以上の耐衝撃性及びクラスＡの表面仕上げを示すカーボンナノチューブ組成物とを含む導電性組成物が開示されている。このカーボンナノチューブ組成物は、ロープを形成することができ、かつ当該カーボンナノチューブの総重量を基準にして約１重量パーセント（ｗｔ％）以上、約２ｗｔ％以上、そして約５ｗｔ％以上の量で生産関連不純物を有することができるカーボンナノチューブを含んでいる。一つの有利な特徴として、かかる生産関連不純物の存在により、有機ポリマーのマトリックス内へのカーボンナノチューブの分散が容易になり、及び／又は有機ポリマーのマトリックス全体での導電性網状組織の形成において低減した量のエネルギーを使用することができるようになる。ロープの存在により、より小さい体積分率カーボンナノチューブを用いて、導電性組成物全体で導電性網状組織の形成が可能になる。これらのロープは、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、又は単層カーボンナノチューブと多層カーボンナノチューブの組合せとして存在するのが有利である。一実施形態では、導電性組成物は、ロープを形成することができるカーボンナノチューブを含有するマスターバッチから製造される。
【００１２】
一実施形態では、導電性組成物は、約１０１２オーム／□（ｏｈｍ／ｓｑ）以上の表面抵抗率を有する一方、約１０８ｏｈｍ−ｃｍ以下の体積抵抗率を有し、また約５キロジュール／平方メートル以上の耐衝撃性とクラスＡの表面仕上げを示す。別の実施形態では、導電性組成物は、約１０８ｏｈｍ−ｃｍ以下の体積抵抗率を有する一方、約１０キロジュール／平方メートル以上の耐衝撃性を示す。さらに別の実施形態では、導電性組成物は、約１０８ｏｈｍ−ｃｍ以下の体積抵抗率を有する一方、約１５キロジュール／平方メートル以上の耐衝撃性を示す。さらに別の実施形態では、本組成物は、約１０８ｏｈｍ−ｃｍ以下の体積抵抗率を有する一方、約２０キロジュール／平方メートル以上の耐衝撃性を示す。この導電性組成物は、クラスＡの表面仕上げを有する物品に成形することができる。
【００１３】
かかる導電性組成物は、静電荷から保護する必要があるコンピューター、電子物品、半導体部品、回路基板などに有利に利用することができる。また、所望により静電塗装することができる自動車の内装及び外装部品用の自動車のボディーパネルにも有利に使用することができる。
【００１４】
偶然であったが、様々な粒度と形状の導電性充填材から、低い浸透閾値を有する導電性組成物が生成するということが発見された。カーボンナノチューブは、その管状（高いアスペクト比）形状と強いファンデルワールス相互作用のために、ロープとして凝集する。加工処理中、これらのロープが分散しランダムに分岐して他のロープと結合することにより導電性網状組織を形成するのが望ましい。しかし、この分岐は、ファンデルワールス力が容易には克服できないために、容易には達成されない。本発明により、生産関連不純物の形態で様々な異なる粒度と形状を有するカーボンナノチューブが容易に分散して浸透性網状組織を形成することができるということが発見された。また、有利なことに、様々な大きさと形状を有する粒子を含むカーボンナノチューブ組成物が、より均一な粒度を有するカーボンナノチューブ組成物よりも容易に有機ポリマー中に分散することができるということも発見された。
【００１５】
導電性組成物中に使用する有機ポリマーは、多種多様の熱可塑性樹脂、熱可塑性樹脂のブレンド、又は熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂のブレンドから選択することができる。また、有機ポリマーはポリマーのブレンド、コポリマー、ターポリマー、又は以上の有機ポリマーを１種以上含む組合せであってもよい。熱可塑性樹脂の特定の非限定例としては、ポリアセタール、ポリアクリル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアリーレート、ポリウレタン、ポリアリールスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリーレンスルフィド、ポリ塩化ビニル、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、及び以上の有機ポリマーを１種以上含む組合せがある。
【００１６】
熱可塑性樹脂のブレンドの特定の非限定例としては、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン／ナイロン、ポリカーボネート／アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン、ポリフェニレンエーテル／ポリスチレン、ポリフェニレンエーテル／ポリアミド、ポリカーボネート／ポリエステル、ポリフェニレンエーテル／ポリオレフィン、及び以上の熱可塑性樹脂のブレンドを１種以上含む組合せがある。
【００１７】
一実施形態では、導電性組成物中に使用できる有機ポリマーはポリアリーレンエーテルである。用語ポリ（アリーレンエーテル）ポリマーには、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）及びポリ（アリーレンエーテル）コポリマー、グラフトコポリマー、ポリ（アリーレンエーテル）エーテルアイオノマー、及びアルケニル芳香族化合物とポリ（アリーレンエーテル）、ビニル芳香族化合物、及びポリ（アリーレンエーテル）などとのブロックコポリマー、並びに以上を１種以上含む組合せが包含される。ポリ（アリーレンエーテル）ポリマー自体は、次式（Ｉ）の複数の構造単位を含むポリマーである。
【００１８】
【化１】
【００１９】
式中、各構造単位に対して、各Ｑ１は独立して水素、ハロゲン、第一又は第二低級アルキル（例えば、７個以下の炭素原子を含有するアルキル）、フェニル、ハロアルキル、アミノアルキル、炭化水素オキシ、２個以上の炭素原子がハロゲン原子と酸素原子とを隔てているハロ炭化水素オキシなどであり、各Ｑ２は独立して水素、ハロゲン、第一又は第二低級アルキル、フェニル、ハロアルキル、炭化水素オキシ、２個以上の炭素原子がハロゲン原子と酸素原子とを隔てているハロ炭化水素オキシなどである。各Ｑ１はアルキル又はフェニル、殊にＣ１−４アルキルであることができ、各Ｑ２は水素であることができる。
【００２０】
ホモポリマーとコポリマーのポリ（アリーレンエーテル）が両方とも包含される。代表的なホモポリマーは２，６−ジメチルフェニレンエーテル単位を含有するものである。適切なコポリマーとしては、例えば、かかる単位を２，３，６−トリメチル−１，４−フェニレンエーテル単位と組み合わせて含有するランダムコポリマー、又は２，６−ジメチルフェノールと２，３，６−トリメチルフェノールとの共重合から誘導されたコポリマーがある。また、ビニルモノマー又はポリスチレンのようなポリマーをグラフト化することにより製造された部分を含有するポリ（アリーレンエーテル）、並びに低分子量のポリカーボネート、キノン類、複素環及びホルマールのようなカップリング剤を２つのポリ（アリーレンエーテル）鎖のヒドロキシ基と反応させてより高い分子量のポリマーを生成させてなるカップル化ポリ（アリーレンエーテル）もある。ポリ（アリーレンエーテル）はさらに、上記のものを１種以上含む組合せを包含する。
【００２１】
ポリ（アリーレンエーテル）は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより決定して約１００００〜約３００００グラム／モル（ｇ／モル）の数平均分子量、及び約３００００〜約６００００ｇ／モルの重量平均分子量を有している。このポリ（アリーレンエーテル）は、クロロホルム中２５℃で測定して約０．１０〜約０．６０デシリットル／グラム（ｄｌ／ｇ）の固有粘度を有し得る。また、高い固有粘度のポリ（アリーレンエーテル）と低い固有粘度のポリ（アリーレンエーテル）を組み合わせて利用することも可能である。２つの固有粘度を使用する場合、正確な割合の決定は、使用するポリ（アリーレンエーテル）の正確な固有粘度及び目的とする最終的な物理的性質に依存する。
【００２２】
ポリ（アリーレンエーテル）は通例、２，６−キシレノールや２，３，６−トリメチルフェノールのような１種以上のモノヒドロキシ芳香族化合物の酸化カップリングによって製造される。かかるカップリングには一般に触媒系を使用するが、これらは通例、銅、マンガン又はコバルトの化合物のような１種以上の重金属化合物を、通常は様々な他の物質と組み合わせて含有している。
【００２３】
多くの目的に特に有用なポリ（アリーレンエーテル）は、１以上のアミノアルキル含有末端基を有する分子を含むものである。このアミノアルキル基は通例ヒドロキシ基に対してオルト位に位置している。かかる末端基を含有する生成物は、ジ−ｎ−ブチルアミンやジメチルアミンのような適当な第一又は第二モノアミンを酸化カップリング反応混合物の構成成分の一つとして混入することによって得ることができる。また、４−ヒドロキシビフェニル末端基が存在することも多く、これは通例、殊に銅−ハロゲン化物−第二又は第三アミン系において、副生物のジフェノキノンが存在する反応混合物から得られる。実質的な割合のポリマー分子、通例ポリマーの約９０重量％もを構成する割合が１種以上のアミノアルキル含有末端基及び４−ヒドロキシビフェニル末端基を含有し得る。
【００２４】
別の実施形態では、導電性組成物中に使用する有機ポリマーはポリカーボネートであってもよい。芳香族カーボネート連鎖単位を含むポリカーボネートとしては、次式（II）の構造単位を有する組成物がある。
【００２５】
【化２】
【００２６】
式中、Ｒ１基は芳香族、脂肪族又は脂環式基である。Ｒ１は芳香族有機基、より望ましくは次式（III）の基である。
【００２７】
【化３】
【００２８】
式中、各Ａ１及びＡ２は単環式二価アリール基であり、Ｙ１はＡ１とＡ２を隔てる０、１、又は２個の原子を有する橋かけ基である。代表的な実施形態では、１個の原子がＡ１とＡ２を隔てる。このタイプの基の具体例は、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓ（Ｏ）−、−Ｓ（Ｏ２）−、−Ｃ（Ｏ）−、メチレン、シクロヘキシル−メチレン、２−［２，２，１］−ビシクロヘプチリデン、エチリデン、イソプロピリデン、ネオペンチリデン、シクロヘキシリデン、シクロペンタデシリデン、シクロドデシリデン、アダマンチリデンなどである。橋かけ基Ｙ１は炭化水素基又はメチレン、シクロヘキシリデン若しくはイソプロピリデンのような飽和炭化水素基であることができる。
【００２９】
ポリカーボネートは、カーボネート前駆体とジヒドロキシ化合物とのＳｃｈｏｔｔｅｎ−Ｂａｕｍａｎ界面反応によって製造できる。通例、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムなどの水性塩基を、ジヒドロキシ化合物を含有するベンゼン、トルエン、二硫化炭素、又はジクロロメタンのような有機の水不混和性溶媒と混合する。一般に、相間移動剤を用いて反応を促進する。分子量調節剤を単独で又は混合物として反応体混合物に添加してもよい。また、上記枝分れ剤も単独で又は混合物として添加することもできる。
【００３０】
本発明で使用することができる芳香族ジヒドロキシ化合物コモノマーは次の一般式（IV）のものからなる。
【００３１】
【化４】
【００３２】
式中、Ａ２は二価置換及び非置換芳香族基から選択される。
【００３３】
幾つかの実施形態で、Ａ２は次式（Ｖ）の構造を有する。
【００３４】
【化５】
【００３５】
式中、Ｇ１はフェニレン、ビフェニレン、ナフチレンなどの芳香族基を表す。Ｅは、メチレン、エチレン、エチリデン、プロピレン、プロピリデン、イソプロピリデン、ブチレン、ブチリデン、イソブチリデン、アミレン、アミリデン、イソアミリデンなどのアルキレン又はアルキリデン基であってもよいし、また、芳香族結合、第三アミノ結合、エーテル結合、カルボニル結合、ケイ素含有結合、又はスルフィド、スルホキシド、スルホンなどのイオウ含有結合、又はホスフィニル、ホスホニルなどのリン含有結合のようなアルキレン又はアルキリデンとは異なる部分によって連結された２以上のアルキレン又はアルキリデン基からなっていてもよい。加えて、Ｅは環式脂肪族基であってもよい。Ｒ１は水素、又はアルキル、アリール、アラルキル、アルカリール、若しくはシクロアルキルのような一価炭化水素基を表す。Ｙ１はハロゲン（フッ素、臭素、塩素、ヨウ素）のような無機原子、ニトロのような無機基、アルケニル、アリル、若しくは上記Ｒ１のような有機基、又はＯＲのようなオキシ基でよく、必要なことは、Ｙ１がポリマーを製造するのに使用する反応体及び反応条件に対して不活性であると共にそれらに影響されないということだけである。文字ｍは０からＧ１上で置換に利用できる位置の数までの整数を表し、ｐは０からＥ上で置換に利用できる位置の数までの整数を表し、「ｔ」は１以上に等しい整数を表し、「ｓ」は０又は１であり、「ｕ」は０を含む任意の整数を表す。
【００３６】
Ｅの適切な例としては、シクロペンチリデン、シクロヘキシリデン、３，３，５−トリメチルシクロヘキシリデン、メチルシクロヘキシリデン、２−［２．２．１］−ビシクロヘプチリデン、ネオペンチリデン、シクロペンタデシリデン、シクロドデシリデン、アダマンチリデンなど、スルフィド、スルホキシド若しくはスルホンのようなイオウ含有結合、ホスフィニル、ホスホニルのようなリン含有結合、エーテル結合、カルボニル基、第三窒素基、又はシラン若しくはシロキシのようなケイ素含有結合がある。Ａ２が上記式（IV）で表される芳香族ジヒドロキシコモノマー化合物（III）で、１つより多くのＹ１置換基が存在する場合、それらは同じであっても異なっていてもよい。同じことがＲ１置換基についてもいえる。式（IV）においてｓが０で、ｕが０でない場合、芳香環はアルキリデンその他の橋かけを介在することなく直接結合する。芳香核残渣Ｇ１上のヒドロキシル基とＹ１の位置はオルト、メタ、又はパラ位で変化することができ、炭化水素残渣の２以上の環炭素原子がＹ１及びヒドロキシル基で置換されている場合その配置は隣接、非対称又は対称の関係であることができる。幾つかの特定の実施形態では、パラメーター「ｔ」、「ｓ」、及び「ｕ」は各々１であり、両方のＧ１基は非置換フェニレン基であり、Ｅはイソプロピリデンのようなアルキリデン基である。特定の実施形態では両方のＧ１基がｐ−フェニレンであるが、両方がｏ−若しくはｍ−フェニレンであってもよいし、又は一方がｏ−若しくはｍ−フェニレンで、他方がｐ−フェニレンであってもよい。式（IV）の芳香族ジヒドロキシ化合物の適切な例は、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（すなわちビスフェノールＡ）、２，２−ビス（３−クロロ−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−ブロモ−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３−イソプロピルフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−フェニル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３，５−ジクロロ−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３，５−ジブロモ−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−クロロ−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−ブロモ−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−クロロ−４−ヒドロキシ−５−イソプロピルフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−ブロモ−４−ヒドロキシ−５−イソプロピルフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−ｔ−ブチル−５−クロロ−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−ブロモ−５−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−クロロ−５−フェニル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−ブロモ−５−フェニル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３，５−ジイソプロピル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３，５−ジフェニル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−２，３，５，６−テトラクロロフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−２，３，５，６−テトラブロモフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−２，３，５，６−テトラメチルフェニル）プロパン、２，２−ビス（２，６−ジクロロ−３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（２，６−ジブロモ−３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３−クロロ−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３−ブロモ−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−３−イソプロピルフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３−フェニル−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３，５−ジクロロ−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３，５−ジブロモ−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３−クロロ−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３−ブロモ−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３−クロロ−４−ヒドロキシ−５−イソプロピルフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３−ブロモ−４−ヒドロキシ−５−イソプロピルフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３−ｔ−ブチル−５−クロロ−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３−ブロモ−５−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３−クロロ−５−フェニル−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３−ブロモ−５−フェニル−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３，５−ジイソプロピル−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（３，５−ジフェニル−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−２，３，５，６−テトラクロロフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−２，３，５，６−テトラブロモフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−２，３，５，６−テトラメチルフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（２，６−ジクロロ−３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（２，６−ジブロモ−３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３−クロロ−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３−ブロモ−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−３−イソプロピルフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３−フェニル−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３，５−ジクロロ−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３，５−ジブロモ−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３−クロロ−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３−ブロモ−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３−クロロ−４−ヒドロキシ−５−イソプロピルフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３−ブロモ−４−ヒドロキシ−５−イソプロピルフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３−ｔ−ブチル−５−クロロ−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３−ブロモ−５−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ビス（３−クロロ−５−フェニル−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３−ブロモ−５−フェニル−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３，５−ジイソプロピル−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（３，５−ジフェニル−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−２，３，５，６−テトラクロロフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−２，３，５，６−テトラブロモフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−２，３，５，６−テトラメチルフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（２，６−ジクロロ−３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（２，６−ジブロモ−３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、４，４′−ジヒドロキシ−１，１−ビフェニル、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′−ジメチル−１，１−ビフェニル、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′−ジオクチル−１，１−ビフェニル、４，４′−ジヒドロキシジフェニルエーテル、４，４′−ジヒドロキシジフェニルチオエーテル、１，３−ビス（２−（４−ヒドロキシフェニル）−２−プロピル）ベンゼン、１，３−ビス（２−（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）−２−プロピル）ベンゼン、１，４−ビス（２−（４−ヒドロキシフェニル）−２−プロピル）ベンゼン及び１，４−ビス（２−（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）−２−プロピル）ベンゼンである。代表的な芳香族ジヒドロキシ化合物はビスフェノールＡ（ＢＰＡ）である。
【００３７】
式（IV）で表すことができる他のビスフェノール化合物としては、Ｘが−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＯ−又は−ＳＯ２−であるものがある。かかるビスフェノール化合物の幾つかの例は、４，４′−ジヒドロキシジフェニルエーテル、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′−ジメチルフェニルエーテルなどのビス（ヒドロキシアリール）エーテル、４，４′−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′−ジメチルジフェニルスルフィドなどのビス（ヒドロキシジアリール）スルフィド、４，４′−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′−ジメチルジフェニルスルホキシドなどのビス（ヒドロキシジアリール）スルホキシド、４，４′−ジヒドロキシジフェニルスルホン、４，４′−ジヒドロキシ−３，３′−ジメチルジフェニルスルホンなどのビス（ヒドロキシジアリール）スルホン、又は以上のビスフェノール化合物を１種以上含む組合せである。
【００３８】
ポリカーボネートの重縮合に利用できるその他のビスフェノール化合物は次式（VI）で表される。
【００３９】
【化６】
【００４０】
式中、Ｒｆは１〜１０個の炭素原子を有する炭化水素基のハロゲン原子又はハロゲン置換炭化水素基であり、ｎは０〜４の値である。ｎが２以上である場合、Ｒｆは同じであっても異なっていてもよい。式（Ｖ）で表すことができるビスフェノール化合物の例は、レゾルシノール、３−メチルレゾルシン、３−エチルレゾルシン、３−プロピルレゾルシン、３−ブチルレゾルシン、３−ｔ−ブチルレゾルシン、３−フェニルレゾルシン、３−クミルレゾルシン、２，３，４，６−テトラフルオロレゾルシン、２，３，４，６−テトラブロモレゾルシンなどの置換レゾルシノール化合物、カテコール、ヒドロキノン、３−メチルヒドロキノン、３−エチルヒドロキノン、３−プロピルヒドロキノン、３−ブチルヒドロキノン、３−ｔ−ブチルヒドロキノン、３−フェニルヒドロキノン、３−クミルヒドロキノン、２，３，５，６−テトラメチルヒドロキノン、２，３，５，６−テトラ−ｔ−ブチルヒドロキノン、２，３，５，６−テトラフルオロヒドロキノン、２，３，５，６−テトラブロモヒドロキノンなどの置換ヒドロキノン、又は以上のビスフェノール化合物を１種以上含む組合せである。
【００４１】
次式（VII）で表される２，２，２′，２′−テトラヒドロ−３，３，３′，３′−テトラメチル−１，１′−スピロビ−［ＩＨ−インデン］−６，６′−ジオールのようなビスフェノール化合物も使用できる。
【００４２】
【化７】
【００４３】
代表的なビスフェノール化合物はビスフェノールＡである。
【００４４】
典型的なカーボネート前駆体には、ハロゲン化カルボニル、例えば塩化カルボニル（ホスゲン）及び臭化カルボニル、ビス−ハロホルメート、例えばビスフェノールＡ、ヒドロキノンなどの二価フェノールのビス−ハロホルメート、及びエチレングリコールやネオペンチルグリコールのようなグリコールのビス−ハロホルメート、並びにジフェニルカーボネート、ジ（トリル）カーボネート、及びジ（ナフチル）カーボネートのようなジアリールカーボネートがある。界面反応に代表的なカーボネート前駆体は塩化カルボニルである。
【００４５】
また、ホモポリマーではなくカーボネートコポリマーを使用したい場合には、２種以上の異なる二価フェノールの重合で得られたポリカーボネート、又は二価フェノールと、グリコール若しくはヒドロキシ−若しくは酸−末端終止ポリエステル若しくは二塩基酸若しくはヒドロキシ酸若しくは脂肪族二酸とのコポリマーを使用することも可能である。一般に、有用な脂肪族二酸は約２〜約４０個の炭素を有している。代表的な脂肪族二酸はドデカン二酸である。
【００４６】
枝分れポリカーボネート、並びに線状ポリカーボネートと枝分れポリカーボネートのブレンドも導電性組成物中に使用することができる。枝分れポリカーボネートは重合中に枝分れ剤を添加することによって製造することができる。これらの枝分れ剤はヒドロキシル、カルボキシル、カルボン酸無水物、ハロホルミルなどの官能基を３個以上含有する多官能性有機化合物、並びに以上の枝分れ剤を１種以上含む組合せでよい。特定の例としては、トリメリト酸、トリメリト酸無水物、トリメリト酸三塩化物、トリス−ｐ−ヒドロキシフェニルエタン、イサチン−ビス−フェノール、トリス−フェノールＴＣ（１，３，５−トリス（（ｐ−ヒドロキシフェニル）イソプロピル）ベンゼン）、トリス−フェノールＰＡ（４（４（１，１−ビス（ｐ−ヒドロキシフェニル）−エチル）α，α−ジメチルベンジル）フェノール）、４−クロロホルミルフタル酸無水物、トリメシン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸など、又は以上の枝分れ剤を１種以上含む組合せがある。枝分れ剤は、ポリカーボネートの総重量を基準にして約０．０５〜約２．０重量パーセント（ｗｔ％）のレベルで添加することができる。
【００４７】
一実施形態では、ポリカーボネートは、ジヒドロキシ化合物と炭酸ジエステルとの溶融重縮合反応によって製造することができる。ポリカーボネートを製造するのに利用することができる炭酸ジエステルの例は、ジフェニルカーボネート、ビス（２，４−ジクロロフェニル）カーボネート、ビス（２，４，６−トリクロロフェニル）カーボネート、ビス（２−シアノフェニル）カーボネート、ビス（ｏ−ニトロフェニル）カーボネート、ジトリルカーボネート、ｍ−クレジルカーボネート、ジナフチルカーボネート、ビス（ジフェニル）カーボネート、ビス（メチルサリチル）カーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジシクロヘキシルカーボネートなど、又は以上の炭酸ジエステルを１種以上含む組合せである。代表的な炭酸ジエステルはジフェニルカーボネート又はビス（メチルサリチル）カーボネート）である。
【００４８】
ポリカーボネートの数平均分子量は約３０００〜約１００００００グラム／モル（ｇ／モル）である。一実施形態では、約１００００〜約１０００００ｇ／モルの数平均分子量を有するポリカーボネートを使用するのが望ましい。別の実施形態では、約２００００〜約７５０００ｇ／モルの数平均分子量を有するポリカーボネートを使用するのが望ましい。さらに別の実施形態では、約２５０００〜約５００００ｇ／モルの数平均分子量を有するポリカーボネートを使用するのが望ましい。
【００４９】
環式脂肪族ポリエステルは一般にジオールと二塩基酸又は誘導体との反応によって製造される。環式脂肪族ポリエステルポリマーの製造に有用なジオールは直鎖、枝分れ、又は環式脂肪族のアルカンジオールであり、２〜１２個の炭素原子を含有することができる。
【００５０】
ジオールの適切な例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、すなわち、１，２−及び１，３−プロピレングリコール、ブタンジオール、すなわち、１，３−及び１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、２−エチル，２−メチル，１，３−プロパンジオール、１，３−及び１，５−ペンタンジオール、ジプロピレングリコール、２−メチル−１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、特にそのシス−及びトランス−異性体、トリエチレングリコール、１，１０−デカンジオール、並びに以上のものの任意の混合物がある。特に望ましいのはジメタノールビシクロオクタン、ジメタノールデカリン、環式脂肪族ジオール又はその化学的等価体、特に１，４−シクロヘキサンジメタノール又はその化学的等価体である。１，４−シクロヘキサンジメタノールをジオール成分として用いる場合、一般に約１：４〜約４：１のモル割合のシス−対トランス−異性体の混合物を使用するのが望ましい。この範囲内で、一般に約１：３のモル割合のシス−対トランス−異性体を使用するのが望ましい。
【００５１】
環式脂肪族ポリエステルポリマーの製造に有用な二酸は、各々が飽和環内の飽和炭素に結合している２つのカルボキシル基を有するカルボン酸を包含する脂肪族二酸である。環式脂肪族酸の適切な例としては、デカヒドロナフタレンジカルボン酸、ノルボルネンジカルボン酸、ビシクロオクタンジカルボン酸がある。代表的な環式脂肪族二酸は１，４−シクロヘキサンジカルボン酸及びトランス−１，４−シクロヘキサンジカルボン酸である。線状脂肪族二酸も、ポリエステルが環式脂肪族環を含有する１種以上のモノマーを有するときには有用である。線状脂肪族二酸の具体例はコハク酸、アジピン酸、ジメチルコハク酸、及びアゼライン酸である。二酸とジオールの混合物を使用して環式脂肪族ポリエステルを作成することもできる。
【００５２】
シクロヘキサンジカルボン酸及びその化学的等価体は、例えば、炭素又はアルミナの適切な担体に担持されたロジウムのような適切な触媒を用いて、適切な溶媒、水又は酢酸中、室温大気圧で、イソフタル酸、テレフタル酸又はナフタレン酸のようなシクロ芳香族二酸及び対応する誘導体の水素化によって製造することができる。また、反応条件下で酸が少なくとも部分的に可溶である不活性液体媒質を使用し、炭素又はシリカ中パラジウム又はルテニウムの触媒を用いて製造してもよい。
【００５３】
通例、水素化中に、カルボン酸基がシス位又はトランス位にある２種以上の異性体が得られる。このシス及びトランス異性体は溶媒、例えばｎ−ヘプタンを用いる若しくは用いない結晶化により、又は蒸留により分離することができる。シス異性体はより良好にブレンドする傾向があるが、トランス異性体はより高い融解温度及び結晶化温度を有しており、一般により望ましい。シス及びトランス異性体の混合物を使用してもよく、かかる混合物を使用する場合、トランス異性体はシス及びトランス異性体を合わせた総重量を基準にして約７５ｗｔ％以上からなることができ、シス異性体はその残りからなることができる。１種より多くの二酸の異性体の混合物を用いる場合、コポリエステル又は２種のポリエステルの混合物を環式脂肪族ポリエステル樹脂として使用することができる。
【００５４】
エステルを始めとするこれらの二酸の化学的等価体も環式脂肪族ポリエステルの製造に使用することができる。二酸の化学的等価体の適切な例は、アルキルエステル、例えばジアルキルエステル、ジアリールエステル、無水物、酸塩化物、酸臭化物など、又は以上の化学的等価体を１種以上含む組合せである。代表的な化学的等価体は環式脂肪族二酸のジアルキルエステルからなる。適切な化学的等価体は酸のジメチルエステル、特にジメチル−トランス−１，４−シクロヘキサンジカルボキシレートからなる。
【００５５】
ジメチル−１，４−シクロヘキサンジカルボキシレートはジメチルテレフタレートの環水素化で得ることができ、この場合カルボン酸基がシス位及びトランス位にある２種の異性体が得られる。これらの異性体分離することができ、トランス異性体が殊に望ましい。
上記に詳述したように異性体の混合物も使用できる。
【００５６】
ポリエステルポリマーは一般に、ジオール又はジオール化学的等価体成分と二酸又は二酸化学的等価体成分との縮合又はエステル交換重合により得られ、次式（VIII）の繰返し単位を有している。
【００５７】
【化８】
【００５８】
式中、Ｒ３は直鎖、枝分れ若しくは環式脂肪族アルカンジオール又はその化学的等価体の残基であるアリール、アルキル又はシクロアルキル基を表し、Ｒ４は二酸から誘導された脱カルボキシル化残基であるアリール、アルキル又は環式脂肪族基であり、ただしＲ３又はＲ４の１つ以上がシクロアルキル基である。アリール基は所望により置換アリール基であってもよい。
【００５９】
代表的な環式脂肪族ポリエステルは、次式（IX）の繰返し単位を有するポリ（１，４−シクロヘキサン−ジメタノール−１，４−シクロヘキサンジカルボキシレート）である。
【００６０】
【化９】
【００６１】
ここで、式（VIII）中のＲ３はシクロヘキサン環であり、Ｒ４はシクロヘキサンジカルボキシレート又はその化学的等価体から誘導されたシクロヘキサン環であり、そのシス−若しくはトランス−異性体又はシス−及びトランス−異性体の混合物から選択される。環式脂肪族ポリエステルポリマーは、一般に、適切な量、通例最終生成物の総重量を基準にして約５０〜４００ｐｐｍのチタンの量のテトラ（２−エチルヘキシル）チタネートのような適切な触媒の存在下で作成することができる。ポリ（１，４−シクロヘキサンジメタノール−１，４−シクロヘキサンジカルボキシレート）は一般にポリカーボネートと共に適切なブレンドを形成する。
【００６２】
コポリエステルカーボネート又はポリエステルの数平均分子量は約３０００〜約１００００００ｇ／モルである。一実施形態では、約１００００〜約１０００００ｇ／モルの数平均分子量を有するポリエステルを使用するのが望ましい。別の実施形態では、約２００００〜約７５０００ｇ／モルの数平均分子量を有するポリエステルを使用するのが望ましい。さらに別の実施形態では、約２５０００〜約５００００ｇ／モルの数平均分子量を有するポリエステルを使用するのが望ましい。
【００６３】
別の代表的なポリエステルはポリアリーレートである。ポリアリーレートとは一般に、芳香族ジカルボン酸とビスフェノールのポリエステルをいう。アリールエステル結合に加えてカーボネート結合を含むポリアリーレートコポリマーはポリエステル−カーボネートといわれ、これも混合物中に有利に利用できる。ポリアリーレートは溶液中で、又は芳香族ジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体とビスフェノール又はその誘導体の溶融重合によって製造することができる。
【００６４】
一般に、ポリアリーレートは１種以上のジフェノール残基を１種以上の芳香族ジカルボン酸残基と組み合わせて含むのが望ましい。次式（Ｘ）に例示する代表的なジフェノール残基は、本明細書を通じてレゾルシノール又はレゾルシノール部分という１，３−ジヒドロキシベンゼン部分から誘導される。レゾルシノール又はレゾルシノール部分には、非置換の１，３−ジヒドロキシベンゼンと置換１，３−ジヒドロキシベンゼンの両者が包含される。
【００６５】
【化１０】
【００６６】
式（Ｘ）で、Ｒは１種以上のＣ１−１２アルキル又はハロゲンであり、ｎは０〜３である。適切なジカルボン酸残基としては、イソフタル酸、テレフタル酸、又はイソフタル酸とテレフタル酸の混合物のような単環式部分から誘導された芳香族ジカルボン酸残基がある。適切なジカルボン酸はまた、ジフェニルジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、及びナフタレン−２，６−ジカルボン酸など、並びに以上の多環式部分を１種以上含む組合せのような多環式部分から誘導される。代表的な多環式部分はナフタレン−２，６−ジカルボン酸である。
【００６７】
芳香族ジカルボン酸残基は一般に次式（XI）に示されるようにイソフタル酸及び／又はテレフタル酸の混合物から誘導される。
【００６８】
【化１１】
【００６９】
従って、一実施形態では、ポリアリーレートは次式（XII）に示されるようなレゾルシノールアリーレートポリエステルからなる。
【００７０】
【化１２】
【００７１】
式中、Ｒは１以上のＣ１−１２アルキル又はハロゲンであり、ｎは０〜３であり、ｍは約８以上である。Ｒは水素であるのが望ましい。一実施形態では、ｎは０であり、ｍは約１０〜約３００である。イソフタレート対テレフタレートのモル比は約０．２５：１〜約４．０：１である。
【００７２】
別の実施形態では、ポリアリーレートは、次式（XIII）に示されるように多環式芳香族基を有する熱的に安定なレゾルシノールアリーレートポリエステルからなる。
【００７３】
【化１３】
【００７４】
式中、Ｒは１以上のＣ１−１２アルキル又はハロゲンであり、ｎは０〜３であり、ｍは約８以上である。
【００７５】
別の実施形態では、ポリアリーレートは共重合して、カーボネートブロックとアリーレートブロックを含むブロックコポリエステルカーボネートを形成している。これらの中には、次式（XIV）の構造単位を含むポリマーがある。
【００７６】
【化１４】
【００７７】
式中、各Ｒ１は独立してハロゲン又はＣ１−１２アルキルであり、ｍは１以上であり、ｐは約０〜約３であり、各Ｒ２は独立して二価有機基であり、ｎは約４以上である。一実施形態では、ｎは約１０以上、より望ましくは約２０以上、最も望ましくは約３０〜約１５０である。一般に、ｍは約３以上であるのが望ましい。一実施形態では、ｍは約１０以上であることができ、別の実施形態では、ｍは約２０以上〜約２００であることができる。代表的な実施形態では、ｍは約２０〜約５０であることができる。
【００７８】
一般に、ポリアリーレートの重量平均分子量は約５００〜約１００００００グラム／モル（ｇ／モル）であるのが望ましい。一実施形態では、ポリアリーレートは約１００００〜約２０００００ｇ／モルの重量平均分子量を有する。別の実施形態では、ポリアリーレートは約３００００〜約１５００００ｇ／モルの重量平均分子量を有する。さらに別の実施形態では、ポリアリーレートは約５００００〜約１２００００ｇ／モルの重量平均分子量を有する。ポリアリーレートの代表的な分子量は６００００〜１２００００ｇ／モルである。
【００７９】
一実施形態では、ポリマー前駆体はエチレン性不飽和基を含む。使用されるエチレン性不飽和基は重合することができるいかなるエチレン性不飽和官能基であることもできる。適切なエチレン性不飽和官能性としては、ラジカル重合又はカチオン重合により重合することができる官能性がある。適切なエチレン性不飽和の特定の例は、アクリレート、メタクリレート、スチレンのようなビニル芳香族ポリマー、ビニルエーテル、ビニルエステル、Ｎ−置換アクリルアミド、Ｎ−ビニルアミド、マレイン酸エステル、フマル酸エステルなどを含有する基である。エチレン性不飽和は、アクリレート、メタクリレート、又はスチレン官能性を含有する基によって提供される。
【００８０】
ビニル芳香族樹脂は、次式（XV）のモノマーから誘導された構造単位を２５重量％以上含有するポリマー前駆体から誘導される。
【００８１】
【化１５】
【００８２】
式中、Ｒ５は水素、低級アルキル又はハロゲンであり、Ｚ１はビニル、ハロゲン又は低級アルキルであり、ｐは０〜約５である。これらのポリマーには、スチレン、クロロスチレン若しくはビニルトルエンのホモポリマー、スチレンと、アクリロニトリル、ブタジエン、α−メチルスチレン、エチルビニルベンゼン、ジビニルベンゼン及び無水マレイン酸により例示される１種以上のモノマーとのランダムコポリマー、並びにゴムがポリブタジエン若しくは約９８〜７０％スチレンと約２〜３０％ジエンモノマーのゴム状コポリマーであるブレンド及びグラフトを含むゴムで変性されたポリスチレンが含まれる。ポリスチレンはポリフェニレンエーテルとあらゆる割合で混和性であり、かかるブレンドは本ポリマーの総重量を基準にして約５〜約９５ｗｔ％、最も多くの場合約２５〜約７５ｗｔ％のポリスチレンを含有する。
【００８３】
さらに別の実施形態では、ポリイミドを組成物中の有機ポリマーとして使用してもよい。有用な熱可塑性ポリイミドは次の一般式（XVI）を有する。
【００８４】
【化１６】
【００８５】
式中、「ａ」は約１以上、望ましくは約１０以上、より望ましくは約１０００以上であり、Ｖはいかなる四価リンカーでもよいが、このリンカーはポリイミドの合成又は使用を妨害するものであってはならない。適切なリンカーとしては、（ａ）約５〜約５０個の炭素原子を有する置換若しくは非置換の飽和、不飽和若しくは芳香族単環式及び多環式基、（ｂ）１〜約３０個の炭素原子を有する置換若しくは非置換で線状若しくは枝分れの飽和若しくは不飽和アルキル基、又はこれらの組合せがある。適切な置換及び／又はリンカーとしては、限定されることはないが、エーテル、エポキシド、アミド、エステル、及びこれらの組合せがある。代表的なリンカーとして、限定されることはないが、次式（XVII）のような四価芳香族基がある。
【００８６】
【化１７】
【００８７】
式中、Ｗは−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｃ（Ｏ）−、−ＳＯ２−、−ＳＯ−、−ＣｙＨ２ｙ−（ｙは１〜５の整数である）、及びこのハロゲン化誘導体、例えばペルフルオロアルキレン基、又は式−Ｏ−Ｚ−Ｏ−の基からなる群から選択される二価部分であり、−Ｏ−又は−Ｏ−Ｚ−Ｏ−基の二価結合は３，３′、３，４′、４，３′、又は４，４′位にあり、Ｚとしては、限定されることはないが、次式（XVIII）の二価基がある。
【００８８】
【化１８】
【００８９】
式（XVI）中のＲとしては、（ａ）約６〜約２０個の炭素原子を有する芳香族炭化水素基及びそのハロゲン化誘導体、（ｂ）約２〜約２０個の炭素原子を有する直鎖若しくは枝分れ鎖アルキレン基、（ｃ）約３〜約２０個の炭素原子を有するシクロアルキレン基、又は（ｄ）次の一般式（XIX）の二価基のような置換若しくは非置換二価有機基がある。
【００９０】
【化１９】
【００９１】
式中、Ｑとしては、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｃ（Ｏ）−、−ＳＯ２−、−ＳＯ−、−ＣｙＨ２ｙ−（ｙは１〜５の整数である）、及びそのハロゲン化誘導体、例えばペルフルオロアルキレン基からなる群から選択される二価部分がある。
【００９２】
適切な種類のポリイミドとしては、ポリアミドイミド及びポリエーテルイミド、特に溶融加工処理可能なポリエーテルイミドがある。
【００９３】
適切なポリエーテルイミドポリマーは１より多くの次式（XX）の構造単位を含んでいる。一般に、ポリエーテルイミドポリマーは約１０〜約１０００の式（XX）の構造単位を含有するのが望ましい。一実施形態では、ポリエーテルイミドポリマーは約１０〜約５００の式（XX）の構造単位を含有するのが望ましい。
【００９４】
【化２０】
【００９５】
式中、Ｔは−Ｏ−又は式−Ｏ−Ｚ−Ｏ−の基であり、−Ｏ−又は−Ｏ−Ｚ−Ｏ−基の二価結合は３，３′、３，４′、４，３′、又は４，４′位にあり、Ｚとしては、限定されることはないが、上記定義の式（XVIII）の二価基がある。
【００９６】
一実施形態では、ポリエーテルイミドは、上記エーテルイミド単位に加えてさらに次式（XXI）のポリイミド構造単位を含有するコポリマーであってもよい。
【００９７】
【化２１】
【００９８】
式中、Ｒは式（XVI）に対して既に定義したとおりであり、Ｍとしては、限定されることはないが、次式（XXII）の基がある。
【００９９】
【化２２】
【０１００】
ポリエーテルイミドは、次式（XXIII）の芳香族ビス（エーテル無水物）と次式（XIV）の有機ジアミンとの反応を始めとする方法のいずれによっても製造することができる。
【０１０１】
【化２３】
【０１０２】
【化２４】
【０１０３】
式中、Ｔ及びＲは式（XVI）及び（XX）で上記した通り定義される。
【０１０４】
式（XXIII）の芳香族ビス（エーテル無水物）の具体例としては、２，２−ビス［４−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル］プロパン二無水物、４，４′−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルエーテル二無水物、４，４′−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルスルフィド二無水物、４，４′−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ベンゾフェノン二無水物、４，４′−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルスルホン二無水物、２，２−ビス［４−（２，３−ジカルボキシフェノキシ）フェニル］プロパン二無水物、４，４′−ビス（２，３−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルエーテル二無水物、４，４′−ビス（２，３−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルスルフィド二無水物、４，４′−ビス（２，３−ジカルボキシフェノキシ）ベンゾフェノン二無水物、４，４′−ビス（２，３−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルスルホン二無水物、４−（２，３−ジカルボキシフェノキシ）−４′−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニル−２，２−プロパン二無水物、４−（２，３−ジカルボキシフェノキシ）−４′−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルエーテル二無水物、４−（２，３−ジカルボキシフェノキシ）−４′−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルスルフィド二無水物、４−（２，３−ジカルボキシフェノキシ）−４′−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ベンゾフェノン二無水物及び４−（２，３−ジカルボキシフェノキシ）−４′−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルスルホン二無水物、並びにこれらの様々な混合物がある。
【０１０５】
ビス（エーテル無水物）は、双極性非プロトン性溶媒の存在下、ニトロ置換フェニルジニトリルと二価フェノール化合物の金属塩との反応生成物の加水分解とその後の脱水によって製造することができる。上記式（XXIII）に包含される代表的な種類の芳香族ビス（エーテル無水物）としては、限定されることはないが、Ｔが次式（XXV）のものであり、エーテル結合が、例えば３，３′、３，４′、４，３′、又は４，４′位にある化合物、及びこれらの混合物がある。
【０１０６】
【化２５】
【０１０７】
式中、Ｑは上記定義の通りである。
【０１０８】
ポリイミド及び／又はポリエーテルイミドの製造にはいかなるジアミノ化合物でも使用できる。適切な化合物の例は、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、トリメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、１，１２−ドデカンジアミン、１，１８−オクタデカンジアミン、３−メチルヘプタメチレンジアミン、４，４−ジメチルヘプタメチレンジアミン、４−メチルノナメチレンジアミン、５−メチルノナメチレンジアミン、２，５−ジメチルヘキサメチレンジアミン、２，５−ジメチルヘプタメチレンジアミン、２、２−ジメチルプロピレンジアミン、Ｎ−メチル−ビス（３−アミノプロピル）アミン、３−メトキシヘキサメチレンジアミン、１，２−ビス（３−アミノプロポキシ）エタン、ビス（３−アミノプロピル）スルフィド、１，４−シクロヘキサンジアミン、ビス−（４−アミノシクロヘキシル）メタン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、２，４−ジアミノトルエン、２，６−ジアミノトルエン、ｍ−キシリレンジアミン、ｐ−キシリレンジアミン、２−メチル−４，６−ジエチル−１，３−フェニレン−ジアミン、５−メチル−４，６−ジエチル−１，３−フェニレン−ジアミン、ベンジジン、３，３′−ジメチルベンジジン、３，３′−ジメトキシベンジジン、１，５−ジアミノナフタレン、ビス（４−アミノフェニル）メタン、ビス（２−クロロ−４−アミノ−３、５−ジエチルフェニル）メタン、ビス（４−アミノフェニル）プロパン、２，４−ビス（ｂ−アミノ−ｔ−ブチル）トルエン、ビス（ｐ−ｂ−アミノ−ｔ−ブチルフェニル）エーテル、ビス（ｐ−ｂ−メチル−ｏ−アミノフェニル）ベンゼン、ビス（ｐ−ｂ−メチル−ｏ−アミノペンチル）ベンゼン、１，３−ジアミノ−４−イソプロピルベンゼン、ビス（４−アミノフェニル）スルフィド、ビス（４−アミノフェニル）スルホン、ビス（４−アミノフェニル）エーテル及び１，３−ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサンがある。これらの化合物の混合物が存在することもできる。代表的なジアミノ化合物は芳香族ジアミン、殊にｍ−及びｐ−フェニレンジアミン、及びこれらの混合物である。
【０１０９】
代表的な実施形態では、ポリエーテルイミド樹脂は、各Ｒが独立してｐ−フェニレン若しくはｍ−フェニレン又はこれらの混合物であり、Ｔが次式（XXVI）の二価基である式（XX）の構造単位を含んでいる。
【０１１０】
【化２６】
【０１１１】
一般に、反応はｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−クレゾール／トルエンなどの溶媒を用いて行い、約１００〜約２５０℃の温度で式（XVIII）の無水物と式（XIX）のジアミンを反応させることができる。また、ポリエーテルイミドは、出発物質の混合物を同時に撹拌しながら高温に加熱することにより、式（XVIII）の芳香族ビス（エーテル無水物）と式（XIX）のジアミンとの溶融重合によって製造することもできる。一般に、溶融重合では約２００〜約４００℃の温度を使用する。連鎖停止剤及び枝分れ剤もこの反応に使用できる。ポリエーテルイミド／ポリイミドコポリマーを使用する場合、ピロメリト酸無水物のような二無水物をビス（エーテル無水物）と組み合わせて使用する。場合により、ポリエーテルイミドポリマーは、ジアミンが反応混合物中に約０．２モル以下の過剰、より望ましくは約０．２モル未満の過剰で存在する芳香族ビス（エーテル無水物）と有機ジアミンの反応で製造することができる。かかる条件下で、ポリエーテルイミド樹脂は、氷酢酸中３３重量パーセント（ｗｔ％）の臭化水素酸溶液を用いるクロロホルム溶液による滴定で示されるように約１５マイクロ当量／グラム（μｅｑ／ｇ）未満の酸で滴定可能な基、より望ましくは約１０μｅｑ／ｇ未満の酸で滴定可能な基を有する。酸で滴定可能な基は本質的にポリエーテルイミド樹脂中のアミン末端基に起因する。
【０１１２】
一般に、有用なポリエーテルイミドは、６．６キログラム（ｋｇ）の荷重を用いて２９５℃で米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）Ｄ１２３８によって測定して約０．１〜約１０グラム／分（ｇ／ｍｉｎ）のメルトインデックスを有する。代表的な実施形態では、ポリエーテルイミド樹脂は、ポリスチレン標準を用いてゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定して約１００００〜約１５００００グラム／モル（ｇ／モル）の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する。かかるポリエーテルイミドポリマーは一般に、ｍ−クレゾール中２５℃で測定して約０．２デシリットル／グラム（ｄｌ／ｇ）より大きく、より望ましくは約０．３５〜約０．７ｄｌ／ｇの量の固有粘度を有している。
【０１１３】
さらに別の実施形態では、ポリアミドを組成物中の有機ポリマーとして使用してもよい。ポリアミドは一般に４〜１２個の炭素原子を有する有機ラクタムの重合によって誘導される。代表的なラクタムは次式（XXVII）で表される。
【０１１４】
【化２７】
【０１１５】
式中、ｎは約３〜約１１である。代表的なラクタムはｎが５に等しいε−カプロラクタムである。
【０１１６】
ポリアミドはまた、４〜１２個の炭素原子を有するアミノ酸から合成することもできる。代表的なアミノ酸は次式（XXVIII）で表される。
【０１１７】
【化２８】
【０１１８】
式中、ｎは約３〜約１１である。代表的なアミノ酸はｎが５に等しいε−アミノカプロン酸である。
【０１１９】
ポリアミドはまた、４〜１２個の炭素原子を有する脂肪族ジカルボン酸と２〜１２個の炭素原子を有する脂肪族ジアミンから重合することもできる。代表的な脂肪族ジカルボン酸はポリエステルの合成に関して上記したものと同じである。代表的な脂肪族ジアミンは次式（XXIX）で表される。
【０１２０】
【化２９】
【０１２１】
式中、ｎは約２〜約１２である。一つの代表的な脂肪族ジアミンはヘキサメチレンジアミン（Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）６ＮＨ２）である。ジカルボン酸とジアミンのモル比は約０．６６〜約１．５であるのが望ましい。一実施形態では、約０．８１〜約１．２２のモル比を使用するのが望ましい。別の実施形態では、約０．９６〜約１．０４のモル比を使用するのが望ましい。代表的なポリアミドはナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン４，６、ナイロン６，１２、ナイロン１０など、又は以上のナイロンを１種以上含む組合せである。
【０１２２】
また、ポリアミドエステルの合成は、４〜１２個の炭素原子を有する脂肪族ラクトンと４〜１２個の炭素原子を有する脂肪族ラクタムとからでも達成できる。脂肪族ラクトンはポリエステル合成に関して上記したものと同じであり、脂肪族ラクタムはポリアミドの合成に関して上記したものと同じである。脂肪族ラクトンと脂肪族ラクタムの比は、最終コポリマーの所望の組成及びラクトンとラクタムの相対的反応性に応じて広く変化し得る。脂肪族ラクタムと脂肪族ラクトンの代表的な初期モル比は約０．５〜約４である。この範囲内で約１以上のモル比が望ましい。また、約２以下のモル比が望ましい。
【０１２３】
本組成物はさらに触媒又は開始剤を含んでいてもよい。一般に、対応する熱重合に適切ないかなる公知の触媒又は開始剤でも使用し得る。また、重合は触媒も開始剤も用いないで行ってもよい。例えば、脂肪族ジカルボン酸と脂肪族ジアミンからのポリアミドの合成では触媒は必要とされない。
【０１２４】
ラクタムからのポリアミドの合成の場合、適切な触媒としては水及びその合成に使用した開環した（加水分解した）ラクタムに対応するω−アミノ酸がある。他の適切な触媒としては、金属アルミニウムアルキラート（ＭＡｌ（ＯＲ）３Ｈ、ここでＭはアルカリ金属又はアルカリ土類金属であり、ＲはＣ１〜Ｃ１２アルキルである）、ナトリウムジヒドロビス（２−メトキシエトキシ）アルミネート、リチウムジヒドロビス（ｔｅｒｔ−ブトキシ）アルミネート、アルミニウムアルキラート（Ａｌ（ＯＲ）２Ｒ、ここでＲはＣ１〜Ｃ１２アルキルである）、Ｎ−ナトリウムカプロラクタム、ε−カプロラクタムのマグネシウム塩化物又は臭化物塩（ＭｇＸＣ６Ｈ１０ＮＯ、Ｘ＝Ｂｒ又はＣｌ）、ジアルコキシアルミニウム水素化物がある。適切な開始剤としては、イソフタロイルビスカプロラクタム、Ｎ−アセタールカプロラクタム、イソシアネートε−カプロラクタム付加物、アルコール（ＲＯＨ、ここでＲはＣ１〜Ｃ１２アルキルである）、ジオール（ＨＯ−Ｒ−ＯＨ、ここでＲはＣ１〜Ｃ１２アルキレンである）、ω−アミノカプロン酸、及びナトリウムメトキシドがある。
【０１２５】
ラクトンとラクタムからのポリアミドエステルの合成の場合、適切な触媒としては、式ＬｉＡｌ（Ｈ）ｘ（Ｒ１）ｙを有するリチウムアルミニウム水素化物触媒のような金属水素化物化合物がある。ここで、式中のｘは約１〜約４であり、ｙは約０〜約３であり、ｘ＋ｙは４に等しく、Ｒ１はＣ１〜Ｃ１２アルキル及びＣ１〜Ｃ１２アルコキシからなる群から選択される。適切な触媒には、ＬｉＡｌ（Ｈ）（ＯＲ２）３もあり、ここでＲ２はＣ１〜Ｃ８アルキルからなる群から選択される。殊に望ましい触媒はＬｉＡｌ（Ｈ）（ＯＣ（ＣＨ３）３）３である。その他の適切な触媒及び開始剤としては、ポリ（ε−カプロラクタム）とポリ（ε−カプロラクトン）の重合に関して上記したものがある。
【０１２６】
ポリアミドの代表的なタイプは、第１のポリアミドと、第２のポリアミド、ポリ（アリーレンエーテル）、ポリ（アルケニル芳香族）ホモポリマー、ゴム変性ポリ（アルケニル芳香族）樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）グラフトコポリマー、ブロックコポリマー、並びに以上のものを２種以上含む組合せからなる群から選択されるポリマー材料との反応によって得られるものである。第１のポリアミドは式（XXX）を有する繰返し単位を含む。
【０１２７】
【化３０】
【０１２８】
式中、Ｒ１は９個の炭素を有する枝分れ又は非枝分れアルキル基である。Ｒ１は１，９−ノナン及び／又は２−メチル−１，８−オクタンであり得る。ポリアミド樹脂は、カルボン酸とアミンの縮合生成物であるアミド基（−Ｃ（Ｏ）ＮＨ−）の存在によって特徴付けられる。第１ポリアミドは通例、炭素数９のアルキル部分を含む１種以上のジアミンをテレフタル酸（１，４−ジカルボキシベンゼン）と反応させることによって作成される。１種より多くのジアミンを使用する場合、それらジアミンの比は得られるポリマーの融解温度のような物理的性質の幾つかに影響を及ぼす可能性がある。ジアミンとジカルボン酸の比は通例等モルであるが、末端基官能性を決定するためにいずれか一方を過剰に使用してもよい。加えて、反応はさらに、連鎖停止剤として機能し、少なくとも部分的に末端基官能性を決定するモノアミン及びモノカルボン酸を含むことができる。一実施形態では、アミン末端基の含量は約３０ｍｅｑ／ｇ以上であるのが望ましい。一実施形態では、アミン末端基含量は約４０ｍｅｑ／ｇ以上であるのが望ましい。
【０１２９】
第２のポリアミドは次式（XXXI）及び／又は次式（XXXII）を有する繰返し単位を含んでいる。
【０１３０】
【化３１】
【０１３１】
【化３２】
【０１３２】
式中、Ｒ２は４〜７個の炭素を有する枝分れ又は非枝分れアルキル基であり、Ｒ３は６個の炭素を有する芳香族基又は４〜７個の炭素を有する枝分れ又は非枝分れアルキル基である。Ｒ２は式XXXIでは１，６−ヘキサンであることができ、式XXXIIでは１，５−ペンタンであることができる。Ｒ３は１，４−ブタンであることができる。
【０１３３】
第１のポリアミドは、他のポリアミドと比較してより良好な寸法安定性、耐熱性、耐吸湿性、耐磨耗性及び耐薬品性を有する。従って、第１のポリアミドを含む導電性組成物は、第１のポリアミドの代わりに他のポリアミドを含有する匹敵する組成物と比較したときにこれらの改良された性質を示す。幾つかの実施形態では、第１及び第２のポリアミドの組合せでは、多相組成物においてポリアミド相とポリ（アリーレンエーテル）のような他の相との相溶性が改良され、そのため耐衝撃性が改良される。理論に縛られることはないが、第２のポリアミドは利用できる末端アミノ基の量を増大させると考えられる。この末端アミノ基は、場合によって、他の相の成分と反応するか、又は他の相と反応するように官能化されることにより、相溶性を改良することができる。
【０１３４】
有機ポリマー（樹脂ブレンドを含む）は一般に組成物の総重量を基準にして約５〜約９９．９９９重量パーセント（ｗｔ％）の量で使用する。一実施形態では、有機ポリマーは組成物の総重量を基準にして約１０〜約９９．９９の量で使用するのが望ましい。別の実施形態では、有機ポリマーは組成物の総重量を基準にして約３０〜約９９．５の量で使用するのが望ましい。さらに別の実施形態では、有機ポリマーは組成物の総重量を基準にして約５０〜約９９．３の量で使用するのが望ましい。
【０１３５】
カーボンナノチューブ組成物中に使用するカーボンナノチューブはロープを形成することができ、単層カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ）及び／又は多層カーボンナノチューブ（ＭＷＮＴ）であることができる。カーボンナノチューブ組成物中に使用するカーボンナノチューブは、グラファイトのレーザー蒸発、化学蒸着、炭素アーク合成又は高圧一酸化炭素変換プロセス（ＨＩＰＣＯ）法によって製造することができる。
【０１３６】
ＳＷＮＴは一般に、外径約０．７〜約２．４ナノメートル（ｎｍ）のグラフェンシートからなる単一の壁を有している。一般に、ＳＷＮＴは２０００ワット／メートル・ケルビン（Ｗ／ｍ−Ｋ）以上の固有熱伝導率を有し、ＳＷＮＴロープは１０４ジーメンス／センチメートル（Ｓ／ｃｍ）の固有導電率を有するのが望ましい。また、一般に、ＳＷＮＴは８０ギガパスカル（ＧＰａ）以上の引張強さ及び約０．５テラパスカル（ＴＰａ）以上の剛性を有するのが望ましい。
【０１３７】
別の実施形態では、ＳＷＮＴは金属ナノチューブと半導体ナノチューブの混合物を含んでいてもよい。金属ナノチューブは金属に似た電気特性を示すものであり、一方半導体ナノチューブは電気的に半導体であるものである。一般に、グラフェンシートを巻き上げることにより、様々な螺旋構造のナノチューブが生成する。ジグザグ型及び椅子型のナノチューブは２つの可能な立体構造を構成する。組成物中に利用するＳＷＮＴの量を最小にするために、一般に、金属ナノチューブが組成物中に使用するＳＷＮＴの総量の大きな割合を構成するのが望ましい。一般に、組成物中に使用するＳＷＮＴが、ＳＷＮＴの総重量の約１ｗｔ％以上の量で金属ナノチューブを含むのが望ましい。一実施形態ではＳＷＮＴの総重量の約２０ｗｔ％以上の量で金属ナノチューブを有するのが望ましく、一方別の実施形態では約３０ｗｔ％以上の量で金属ナノチューブを有するのが望ましい。さらに別の実施形態ではＳＷＮＴの総重量の約５０ｗｔ％以上の量で金属ナノチューブを有するのが望ましく、一方別の実施形態では約９９．９ｗｔ％以上の量で金属ナノチューブを有するのが望ましいる。
【０１３８】
ある種の状況では、一般に、組成物中に使用するＳＷＮＴがＳＷＮＴの総重量の約１ｗｔ％以上の量で半導体ナノチューブを含むのが望ましい。一実施形態ではＳＷＮＴの総重量の約２０ｗｔ％以上の量で半導体ナノチューブを有するのが望ましく、一方別の実施形態では約３０ｗｔ％以上の量で半導体ナノチューブを有するのが望ましい。さらに別の実施形態ではＳＷＮＴの総重量の約５０ｗｔ％以上の量で半導体ナノチューブを有するのが望ましく、一方別の実施形態では約９９．９ｗｔ％以上の量で半導体ナノチューブを有するのが望ましい。
【０１３９】
ＭＷＮＴは一般に、外径約１．４〜約５００ナノメートル（ｎｍ）のグラフェンシートからなる複数の壁を有している。ＭＷＮＴは、内部中空コアの少なくとも一部分の回りに結合した２以上のグラフェン層を有している。一実施形態では、ＭＷＮＴは２つだけのグラフェン層を有していてよく、一方別の実施形態では、ＭＷＮＴは３つだけのグラフェン層を有していてもよい。２つだけのグラフェン層を有するＭＷＮＴは二重壁（二層）カーボンナノチューブといわれ、一方３つだけのグラフェン層を有するＭＷＮＴは三重壁（三層）カーボンナノチューブといわれる。一般に、半球状キャップがＭＷＮＴの両端を閉鎖しているが、１つだけの半球状キャップを有するＭＷＮＴ又は両方のキャップを欠くＭＷＮＴを使用するのが望ましいことがある。一般に、約４０ｎｍ以下の平均直径を有するＭＷＮＴを使用するのが望ましい。一実施形態では約３０ｎｍ以下の直径を有するＭＷＮＴを使用するのが望ましく、一方別の実施形態では約２０ｎｍ以下の直径を有するＭＷＮＴを使用するのが望ましい。
【０１４０】
約５以上のアスペクト比を有するカーボンナノチューブが一般に組成物中に利用される。一実施形態では、アスペクト比は１００以上であり、別の実施形態では、アスペクト比は１０００以上である。カーボンナノチューブは一般に中央部を含んでおり、これは中空であるが無定形炭素で充填されていてもよい。
【０１４１】
代表的な実施形態では、カーボンナノチューブを有機ポリマー中に分散させる目的は、カーボンナノチューブをほぐして、カーボンナノチューブのアスペクト比にできるだけ近い有効アスペクト比を得るためである。有効アスペクト比とアスペクト比の比は、分散の効果の尺度である。有効アスペクト比は、単一のカーボンナノチューブの回転半径の二倍をそれぞれ個々のナノチューブの外径で割った値である。一般に、有効アスペクト比とアスペクト比の比の平均値は、約１００００倍以上の倍率の電子顕微鏡写真で測定して約０．５以上であるのが望ましい。一実施形態では、有効アスペクト比とアスペクト比の比の平均値は、約１００００倍以上の倍率の電子顕微鏡写真で測定して約０．７５以上であるのが望ましい。別の実施形態では、有効アスペクト比とアスペクト比との比の平均値は、約１００００倍以上の倍率の電子顕微鏡写真で測定して約０．９以上であるのが望ましい。さらに別の実施形態では、有効アスペクト比とアスペクト比との比の平均値は、約１００００以上の倍率の電子顕微鏡写真で測定して約１．０以上であるのが望ましい。
【０１４２】
代表的な実施形態では、カーボンナノチューブを分散させる目的は、大きい凝集体又は大きいロープをほぐしてロープ状網状組織を形成することである。導電性組成物とするためには、有機ポリマーの塊中に浸透するロープ状網状組織を得るのが望ましい。カーボンナノチューブの分散は、大きい凝集体又は大きいロープをずっと小さいロープに崩壊させるのに十分有効でなければならないが、網状組織が確立できなかったり破壊されたりするほどであってはならない。可能な最も細いロープ状網状組織を確立するのが望ましい。例えば、一つの代表的な実施形態では、浸透性網状組織を構成するロープは、たった数ナノメートルの太さであり得る数本のカーボンナノチューブからなるであろう。これらのロープは互いに高度に絡み合って広範囲にわたる浸透性網状組織を形成し得る。
【０１４３】
一実施形態では、導電性組成物を達成するために、分散過程中に直径と長さが低減したロープから浸透性網状組織を形成することができる。別の実施形態では、浸透性網状組織は、カーボンナノチューブのロープ、ロープを形成してない個別のカーボンナノチューブ、分散してないカーボンナノチューブの凝集体、及び生産関連不純物を含んでいる可能性がある。網状組織内の様々なカーボンナノチューブ間の接触点は節といわれる。この節の数は、網状組織が有効に形成されない（すなわち、カーボンナノチューブの凝集体が有効に分散しない）で、従って浸透性網状組織が生成しないようにすることができる。一方、混合中あまりに強い剪断がかけられると、節の数は再び浸透性網状組織が生成しないようなものになる。カーボンナノチューブを分散させて、約１０１２ｏｈｍ−Ｃｍ以下の体積電気抵抗率を生成するのに有効な節の数を得るのが望ましい。カーボンナノチューブを分散させて、約１０８ｏｈｍ−Ｃｍ以下の体積電気抵抗率を生成するのに有効な節の数を得るのがより望ましい。
【０１４４】
一実施形態では、溶融ブレンドした後の組成物は、カーボンナノチューブ網状組織の形態でカーボンナノチューブを含有するのが好ましい。カーボンナノチューブ網状組織は三次元網状組織であるのが好ましく、組成物中を流れる電流の通過を促進する。網状組織内に存在するカーボンナノチューブ間で電子トンネル効果が起こることもある。また、電子トンネル効果は網状組織内のカーボンナノチューブと他の導電性粒子（例えば、カーボンブラック、ＭＷＮＴなど）との間でも起こり得る。カーボンナノチューブ網状組織は、個々のカーボンナノチューブ又はカーボンナノチューブロープが物理的に接触する節を含んでいる。
【０１４５】
一実施形態では、カーボンナノチューブはロープ様凝集体の形態で存在し得る。これらの凝集体は一般に「ロープ」といわれ、個々のカーボンナノチューブ間のファンデルワールス力の結果として形成される。ロープ内の個々のナノチューブは互いに対して滑り動くことができ、自由エネルギーが最小になるようにロープ内で自ら再配列するし得る。一般に２〜１０５のナノチューブを有するロープを組成物中に使用することができる。この範囲内で一般に、ロープは約１０以上のナノチューブを有するのが望ましい。別の実施形態では、ロープは約１００以上のナノチューブを有するのが望ましい。また、約１０４以下のナノチューブを有するロープが望ましい。別の実施形態では、ロープは約５０００以下のナノチューブを有するのが望ましい。
【０１４６】
カーボンナノチューブは一般に導電性組成物の総重量の約０．００１〜約５０ｗｔ％の量で使用する。一実施形態では、導電性組成物の総重量を基準にして約０．２５〜約３０ｗｔ％の量でナノチューブを使用するのが望ましい。別の実施形態では、導電性組成物の総重量を基準にして約０．５０〜約１０ｗｔ％の量でナノチューブを使用するのが望ましい。別の実施形態では、ナノチューブは導電性組成物の総重量を基準にして約１．０〜約５ｗｔ％の量で使用するのが望ましい。
【０１４７】
本明細書で使用する場合、「生産関連不純物」とは、実質的又は全体的にカーボンナノチューブの生産に関連する工程中に生成した不純物を意味する。上述したように、カーボンナノチューブは、例えばレーザーアブレーション、化学蒸着、炭素アーク、高圧一酸化炭素変換プロセスなどのプロセスで製造される。また、実質的又は全体的にカーボンナノチューブの生産に関連する工程はカーボンナノチューブの精製工程も含む。生産関連不純物は、前記プロセス又は類似の製造方法によるカーボンナノチューブの製造中に必然的に形成されるか又は意図的に形成される不純物である。必然的に形成される生産関連不純物の例はカーボンナノチューブの生産に使用した触媒粒子である。意図的に形成される生産関連不純物の別の例は、製造工程中に意図的に添加される小量の酸化剤によるカーボンナノチューブの表面上に形成されるぶら下がり結合である。生産関連不純物のさらに別の例は、カーボンナノチューブの製造中又はカーボンナノチューブの精製中に生成し得る黒鉛型ナノシートである。
【０１４８】
生産関連不純物としては、例えば、欠陥カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、枝分れ又はコイル状多層カーボンナノチューブ、無定形炭素、煤煙、ナノ−オニオン、ナノホーン、コークなどの炭素質反応副生物、製造工程で利用される触媒に由来する残基、例えば金属、金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物 など、又は以上の反応副生物を１種以上含む組合せがある。実質的にカーボンナノチューブの生産に関連する方法は、カーボンナノチューブの割合が生産関連不純物のいかなる他の割合と比較しても大きいものである。ある方法が実質的にカーボンナノチューブの生産に関連するというためには、カーボンナノチューブの割合が上記反応副生物又は触媒残渣のいずれの割合より大きくなければならないであろう。例えば、カーボンナノチューブの割合は煤煙の割合、又はカーボンブラックの割合より大きくなければならないであろう。その方法が実質的にカーボンナノチューブの生産用であると考えられるためには、カーボンナノチューブの割合が、生産関連不純物の任意の組合せの割合の合計より大きい必要はないであろう。
【０１４９】
生産関連不純物には、カーボンナノチューブの製造工程前又は工程中にカーボンナノチューブに添加されるいかなる添加剤（かかる添加剤はカーボンナノチューブを改変することがない）も含まれない。また、カーボンナノチューブの製造又は精製後カーボンナノチューブに添加される添加剤も含まれない。さらに、生産関連不純物には、導電性組成物の製造工程中にカーボンナノチューブ又は有機ポリマーに添加される添加剤も含まない。
【０１５０】
ＳＷＮＴは一般にＭＷＮＴより欠陥が少ない（おそらくは隣接する壁内の不飽和炭素原子価間で橋かけを形成することにより欠陥を補う隣接する壁をもたないため）が、幾らかの欠陥はある。かかる欠陥はロープの形成を可能にする隣接カーボンナノチューブ間のファンデルワールス力を破壊し得る。カーボンナノチューブの欠陥の例はカーボンナノチューブの壁上に形成されるぶら下がり炭素結合である。ぶら下がり炭素結合がカーボンナノチューブの壁上の別の炭素原子に共有結合した第１の末端を有しており、第２の末端が反応性官能基に結合している欠陥（かかる結合はカーボンナノチューブの製造中に起こる）は本発明の範囲内である。適切な官能基としては、例えば、ヒドロキシル基、カルボキシル基、ハロゲン化物、殊に フッ素、硫酸基、硝酸基、エポキシ、無水物、エステル、アミドなどがある。かかる反応性官能基の欠陥カーボンナノチューブへの結合は、カーボンナノチューブを製造する反応チャンバーに適当な反応体を添加することによって行うことができる。カーボンナノチューブの生産中のかかる官能化により製造されたカーボンナノチューブは、生産後に官能化されたカーボンナノチューブとは異なる生成物を生成することが判明した。
【０１５１】
ロープにならない多層カーボンナノチューブ、無定形炭素、煤煙、ナノ−オニオン、ナノホーン、コークなど、又は以上を１種以上含む組合せのような炭素質副生物は、カーボンナノチューブの生産工程の炭素質副生物である。多層カーボンナノチューブはナノチューブの長さの少なくとも一部分で単一より多くの壁を有するものである。これらの壁は「年輪」構造又は「魚の骨」構造を有し得る。
【０１５２】
触媒残渣は一般に、カーボンナノチューブの生産で触媒として使用した金属を含有している。触媒として使用される金属は一般に、鉄、銅、ニッケル、コバルト、白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、クロム、モリブデン及びタングステンなど、又は以上の金属を１種以上含む組合せのような遷移金属である。非遷移金属も触媒として使用することができる。かかる非遷移金属の適切な例、アルミニウム、インジウムなど、又は以上の非遷移金属を１種以上含む組合せである。一実施形態では、カーボンナノチューブの製造中に生成する不純物は、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化コバルトなど、又は以上の酸化物を１種以上含む組合せのような金属酸化物である。金属炭化物不純物の適切な例としては、炭化鉄、炭化タングステンなど、又は以上の金属炭化物を１種以上含む組合せがある。
【０１５３】
一般に、カーボンナノチューブ組成物は、カーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約０．１〜約８０ｗｔ％の不純物を含み得る。一実施形態では、カーボンナノチューブ組成物はカーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約３〜約５０ｗｔ％の不純物を含み得る。別の実施形態では、カーボンナノチューブ組成物はカーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約７〜約４５ｗｔ％の不純物を含み得る。さらに別の実施形態では、カーボンナノチューブ組成物は、カーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約８〜約４０ｗｔ％の不純物を含み得る。
【０１５４】
一実施形態では、カーボンナノチューブ組成物は、カーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約０．１〜約５０ｗｔ％の量の触媒残渣を含み得る。一実施形態では、カーボンナノチューブ組成物は、カーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約３〜約４８ｗｔ％の触媒残渣を含み得る。別の実施形態では、カーボンナノチューブ組成物はカーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約７〜約４５ｗｔ％の触媒残渣を含み得る。さらに別の実施形態では、カーボンナノチューブ組成物は、カーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約８〜約４０ｗｔ％の触媒残渣を含み得る。
【０１５５】
場合により、ＶＧＣＦ、カーボンブラック、導電性金属充填材、固体非金属導電性充填材、黒鉛型ナノシート（ＧＮＳ）など、又は以上を１種以上含む組合せのような他の導電性充填材を組成物中に使用することもできる。ＶＧＣＦは、直径が約３．５〜約２０００ｎｍで、アスペクト比が約５以上である小さい黒鉛型又は部分的に黒鉛型の炭素繊維である。ＶＧＣＦを使用する場合、約３．５〜約５００ｎｍの直径を使用するのが望ましい。別の実施形態では、約３．５〜約１００ｎｍの直径を有するＶＧＣＦを使用するのが望ましい。さらに別の実施形態では、約３．５〜約５０ｎｍの直径を有するＶＧＣＦを使用するのが望ましい。また、約１００以上の平均アスペクト比を有することも望ましい。一実施形態では、約１０００以上のアスペクト比を有するＶＧＣＦを使用するのが望ましい。
【０１５６】
ＶＧＣＦは一般に、導電性組成物の総重量の約０．００１〜約５０ｗｔ％の量で使用する。一実施形態では、組成物は導電性組成物の総重量を基準にして約０．２５〜約３０ｗｔ％のＶＧＣＦを含み得る。一実施形態では、組成物は、導電性組成物の総重量を基準にして約０．５〜約１０ｗｔ％のＶＧＣＦを含み得る。一実施形態では、組成物は、導電性組成物の総重量を基準にして約１〜約５ｗｔ％のＶＧＣＦを含み得る。
【０１５７】
導電性組成物中に利用されるカーボンナノチューブはまた、その生産後に官能基で誘導体化して有機ポリマーとの相溶性を改良すると共にそのポリマーとの混合を促進することもできる。カーボンナノチューブは、側壁を構成するグラフェンシート、半球状キャップ、又は側壁と半球状末端キャップの両方で官能化することができる。官能化されたカーボンナノチューブは次式（XXXIII）を有するものである。
【０１５８】
【化３３】
【０１５９】
式中、ｎは整数であり、Ｌは０．１ｎ未満の数であり、ｍは０．５ｎ未満の数であり、各Ｒは同一であり、−ＳＯ３Ｈ、−ＮＨ２、−ＯＨ、−Ｃ（ＯＨ）Ｒ′、−ＣＨＯ、−ＣＮ、−Ｃ（Ｏ）Ｃｌ、−Ｃ（Ｏ）ＳＨ、−Ｃ（Ｏ）ＯＲ′、−ＳＲ′、−ＳｉＲ３′、−Ｓｉ（ＯＲ′）ｙＲ′（３−ｙ）、−Ｒ”、−ＡｌＲ２′、ハロゲン化物、エチレン性不飽和官能性、エポキシド官能性などから選択され、ｙは３以下の整数であり、Ｒ′は水素、アルキル、アリール、シクロアルキル、アラルキル、シクロアリール、ポリ（アルキルエーテル）などであり、Ｒ”はフルオロアルキル、フルオロアリール、フルオロシクロアルキル、フルオロアラルキル、シクロアリールなどである。炭素原子Ｃｎはカーボンナノチューブの表面炭素である。
【０１６０】
不均一に置換されたカーボンナノチューブも導電性組成物中に使用することができる。これらには、前記式（XXXIII）の組成物が包含され、式中のｎ、Ｌ、ｍ、Ｒ及びカーボンナノチューブ自体は上記定義の通りであるが、各Ｒは酸素を含有しないか、又は各Ｒが酸素含有基である場合、ＣＯＯＨは存在しない。
【０１６１】
さらにまた、次式（XXXIV）を有する官能化されたカーボンナノチューブも包含される。
【０１６２】
【化３４】
【０１６３】
式中、ｎ、Ｌ、ｍ、Ｒ′及びＲは上記と同じ意味を有する。カーボンナノチューブの表面層にある殆どの炭素原子は基底平面炭素である。基底平面炭素は化学的な攻撃に対して相対的に不活性である。例えば黒鉛型平面がカーボンナノチューブの回りに十分に伸張していない欠陥部位には、グラファイト平面の縁部炭素原子に類似した炭素原子がある。この縁部炭素は反応性であり、炭素の原子価を満たすために幾らかのヘテロ原子又は基を含有しているはずである。
【０１６４】
上記の置換されたカーボンナノチューブは有利なことにさらに官能化することができる。これらは次式（XXXV）のナノチューブを包含することができる。
【０１６５】
【化３５】
【０１６６】
式中、ｎ、Ｌ及びｍは上記の通りであり、Ａは−ＯＹ、−ＮＨＹ、−ＣＲ′２−ＯＹ、−Ｃ（Ｏ）ＯＹ、−Ｃ（Ｏ）ＮＲ′Ｙ、−Ｃ（Ｏ）ＳＹ、又は−Ｃ（Ｏ）Ｙから選択され、Ｙはタンパク質、ペプチド、酵素、抗体、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、抗原、又は酵素基質、酵素 阻害剤 又は酵素基質の遷移状態類似体の適当な官能基であるか、又は−Ｒ′ＯＨ、−Ｒ′ＮＨ２、−Ｒ′ＳＨ、−Ｒ′ＣＨＯ、−Ｒ′ＣＮ、−Ｒ′Ｘ、−Ｒ′ＳｉＲ′３、−ＲＳｉ−（ＯＲ′）ｙ−Ｒ′（３−ｙ）、−Ｒ′Ｓｉ−（Ｏ−ＳｉＲ′２）−ＯＲ′、−Ｒ′−Ｒ”、−Ｒ′−ＮＣＯ、（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｗＹ、−（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｗＨ、−（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｗＲ′、−（Ｃ３Ｈ６Ｏ）ｗＲ′及びＲ”から選択され、ここでｗは１より大きく２００未満の整数である。
【０１６７】
また、構造（XXXIV）の官能性カーボンナノチューブを官能化して次式（XXXV）を有するナノチューブを製造することもできる。
【０１６８】
【化３６】
【０１６９】
式中、ｎ、Ｌ、ｍ、Ｒ′及びＡと上記定義の通りである。
【０１７０】
また、ナノチューブには、ある種の環状化合物が吸着している他のカーボンナノチューブが包含される。これらには、次式（XXXVII）を有するナノチューブが含まれる。
【０１７１】
【化３７】
【０１７２】
式中、ｎは整数であり、Ｌは０．１ｎ未満の数であり、ｍは０．５ｎ未満であり、ａは０又は１０未満の数であり、Ｘは多核芳香族、ポリ異核芳香族又は金属ポリ異核芳香族部分であり、Ｒは上記の通りである。代表的な環状化合物は、ポルフィリン類及びフタロシアニン類のような平面状の大環状化合物である。
【０１７３】
吸着された環状化合物は官能化されていてもよい。かかる組成物は次式（XXXVIII）の化合物を含む。
【０１７４】
【化３８】
【０１７５】
式中、ｍ、ｎ、Ｌ、ａ、Ｘ及びＡは上記定義の通りであり、炭素はカーボンナノチューブ上にある。
【０１７６】
特定の理論に縛られることはないが、官能化されたカーボンナノチューブは、その改変された表面特性によりそのカーボンナノチューブが有機ポリマーとより相溶性になり得るため、又は、改変された官能基（特にヒドロキシル又はアミン基）が末端基として直接有機ポリマーに結合するため、より良好に有機ポリマー中に分散する。このようにして、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテルイミドなどの有機ポリマーが結合カーボンナノチューブに直接結合し、従ってカーボンナノチューブは有機ポリマーに対する改良された接着性をもってより容易に分散することになる。
【０１７７】
一般に、カーボンナノチューブの外面に官能基を導入するには、それぞれの外面を、カーボンナノチューブの表面を酸化するのに充分な時間強い酸化剤と接触させ、さらにそれぞれの外面を、その酸化された表面に官能基を添加するのに適した反応体と接触させればよい。代表的な酸化剤はアルカリ金属塩素酸塩の強酸溶液からなる。代表的なアルカリ金属塩素酸塩は塩素酸ナトリウム又は塩素酸カリウムである。使用される代表的な強酸は硫酸である。酸化に充分な時間は約０．５〜約２４時間である。
【０１７８】
場合により、カーボンブラックも導電性組成物中に使用できる。代表的なカーボンブラックは約２００ｎｍ未満、より望ましくは約１００ｎｍ未満、最も望ましくは約５０ｎｍ未満の平均粒度を有するものである。また、代表的な導電性カーボンブラックは約２００平方メートル／グラム（ｍ２／ｇ）より大きい、より望ましくは約４００ｍ２／ｇより大きい、最も望ましくは約１０００ｍ２／ｇより大きい表面積を有し得る。さらに、代表的な導電性カーボンブラックは約４０立方センチメートル／１００グラム（ｃｍ３／１００ｇ）より大きい、より望ましくは約１００ｃｍ３／１００ｇより大きい、最も望ましくは約１５０ｃｍ３／１００ｇより大きい細孔容積（フタル酸ジブチル吸収）を有し得る。代表的なカーボンブラックとして、Ｃｏｌｕｍｂｉａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから商標Ｃｏｎｄｕｃｔｅｘ（登録商標）で市販されているカーボンブラック、Ｃｈｅｖｒｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌから商標Ｓ．Ｃ．Ｆ．（Ｓｕｐｅｒ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｕｒｎａｃｅ）及びＥ．Ｃ．Ｆ．（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｕｒｎａｃｅ）で入手できるアセチレンブラック、Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．から商標Ｖｕｌｃａｎ ＸＣ７２及びＢｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓで入手できるカーボンブラック、並びにＡｋｚｏ Ｃｏ．Ｌｔｄから商標Ｋｅｔｊｅｎ Ｂｌａｃｋ ＥＣ ３００及びＥＣ ６００で市販されているカーボンブラックがある。代表的な導電性カーボンブラックは導電性組成物の総重量を基準にして約２〜約２５ｗｔ％の量で使用できる。
【０１７９】
固体導電性金属充填材も場合により導電性組成物中に使用できる。これらは、有機ポリマー中に混入する際、及びそれから完成品を製造する際に使用する条件下で融解しない導電性金属又は合金でよい。アルミニウム、銅、マグネシウム、クロム、スズ、ニッケル、銀、鉄、チタン、及び以上の金属のいずれか１種を含む混合物のような金属を導電性充填材として有機ポリマー中に混入することができる。物理的混合物及びステンレス鋼、青銅などの真の合金も導電性充填材粒子として機能することができる。加えて、これらの金属のホウ化物、炭化物などの数種の金属間化合物（例えば、二ホウ化チタン）も導電性充填材粒子として機能し得る。また、場合により、酸化スズ、インジウムスズ酸化物などの固体非金属導電性充填材粒子を添加して有機ポリマーを導電性にすることもできる。これらの固体金属及び非金属導電性充填材は、粉末、針金、ストランド、繊維、チューブ、ナノチューブ、フレーク、積層体、小板、楕円体、ディスク、その他当技術分野で一般に公知の市販されている幾何学的形状の形態で存在し得る。
【０１８０】
固体導電性金属の密着した（コヒーレントな）層でその表面の実質的な部分が被覆された非導電性非金属充填材も場合により導電性組成物中に使用できる。この非導電性非金属充填材は一般に基材といわれ、固体導電性金属の層で被覆された基材は「金属被覆充填材」ということができる。アルミニウム、銅、マグネシウム、クロム、スズ、ニッケル、銀、鉄、チタン、及び以上の金属のいずれか１種を含む混合物のような典型的な導電性金属を使用して基材を被覆することができる。基材の例は当技術分野で周知であり、「Ｐｌａｓｔｉｃ Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋ、５ｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ」、Ｈａｎｓ Ｚｗｅｉｆｅｌ編、Ｃａｒｌ Ｈａｎｓｅｒ Ｖｅｒｌａｇ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、Ｍｕｎｉｃｈ、２００１に記載されているものがある。かかる基材の非限定例としては、溶融石英及び結晶質シリカのようなシリカ粉末、窒化ホウ素粉末、ホウケイ酸塩粉末、アルミナ、酸化マグネシウム（すなわちマグネシア）、表面処理ウォラストナイトを始めとするウォラストナイト、硫酸カルシウム（無水物、二水和物三水和物）、一般に粉砕微粒子の形態のチョーク、石灰石、大理石及び合成沈降炭酸カルシウムを始めとする炭酸カルシウム、繊維状、モジュラー、針状、及びラメラ状タルクを始めとするタルク、中空及び中実両方のガラス球、硬質、軟質、カ焼カオリン、及びポリマーマトリックス樹脂との相溶性を促進することが当技術分野で公知の様々なコーティングを含むカオリンを始めとするカオリン、雲母、長石、シリケート球、煙塵、セノスフェア、フィライト、アルミノケイ酸塩（アーモスフェア）、天然珪砂、石英、石英岩、真珠岩、トリポリ石、ケイ藻土、合成シリカ、並びに以上のいずれか種を含む混合物がある。以上の基材は全て導電性組成物中に使用するために金属材料の層で被覆することができる。
【０１８１】
固体金属及び非金属導電性充填材粒子の正確な大きさ、形状及び組成に関わりなく、これらは所望の場合導電性組成物の総重量の約０．００１〜約５０ｗｔ％の充填量で有機ポリマー中に分散させることができる。一実施形態では、組成物は、導電性組成物の総重量を基準にして約１〜約５０ｗｔ％の固体金属及び非金属導電性充填材粒子を含み得る。別の実施形態では、カーボンナノチューブ組成物は、導電性組成物の総重量を基準にして約１．５〜約３０ｗｔ％の固体金属及び非金属導電性充填材粒子を含み得る。さらに別の実施形態では、カーボンナノチューブ組成物は、導電性組成物の総重量を基準にして約２〜約２５ｗｔ％の固体金属及び非金属導電性充填材粒子を含み得る。
【０１８２】
導電性組成物中に使用するＧＮＳは一般に、カーボンナノチューブの精製過程中に生成し、スタック（積み重ね）中で互いに平行に配列された炭素シートからなることができる。このスタックは、立方体、板状、柱状、円筒状などの、アスペクト比約１以上の任意の幾何学的形状を有することができる。加工処理する前のスタックのアスペクト比は約５以上、約１０以上、約５０以上、より望ましくは約１００以上である。
【０１８３】
スタックは一般に互いに平行に配列された炭素のシートからなる。炭素シート間の間隔は一般に約３．３５〜約４．０オングストロームである。一実施形態では、炭素の個々のシートは、図１に示されているようにスタックの縦軸に対して平行に配列されている。別の実施形態では、炭素の個々のシートはスタックの縦軸に対して垂直に配列されている。さらに別の実施形態では、炭素の個々のシートはスタックの縦軸に対して約１〜約１７９度の角度θで配列されている。さらに別の実施形態では、スタックは、炭素の１以上のシートが縦軸に対して平行に配列され、炭素の１以上のシートが縦軸に対して垂直に配列され、さらに１以上のシートがスタックの縦軸に対して約１〜約１７９度の角度θで配列されていてもよい。
【０１８４】
スタックは一般に、幅と広さがそれぞれ約０．５〜約１０００ナノメートル（ｎｍ）であり得る。この範囲内で、幅と広さは一般に約２ｎｍ以上、そして約５ｎｍ以上でよい。また、この範囲内で、幅と広さは望ましくは約５００ナノメートル以下、より望ましくは約１００ナノメートル以下、より望ましくは約５０ナノメートル以下である。
【０１８５】
一実施形態では、縦軸に垂直な平面内におけるスタックの断面積は様々な形状をとり得る。かかる形状の例は正方形、長方形、菱形、多角形（例えば、４辺より多い）、円形、楕円形など、又は以上の形状を１以上含む組合せである。
【０１８６】
スタックは実質的にまっすぐであってもよいし、又は捻れていても若しくは曲がっていてもよい。実質的にまっすぐなスタックは一般に、屈曲点又は捻れ点間のアスペクト比が約２以上、より望ましくは約３以上、最も望ましくは約５以上である。
【０１８７】
有機ポリマーと、生産関連不純物を含むカーボンナノチューブ並びにカーボンブラック、固体金属及び非金属導電性充填材粒子のような他の任意所望の導電性充填材は、一般に、限定されることはないが溶融ブレンド法、溶液ブレンド法など、又は以上のブレンド法を１種以上含む組合せのような幾つかの異なる方法で加工処理することができる。組成物の溶融ブレンド法では、剪断力、伸張力、圧縮力、超音波エネルギー、電磁エネルギー、熱エネルギー又は以上の力若しくはエネルギー形態を１種以上含む組合せを利用し、単一のスクリュー、複数のスクリュー、噛合式同方向回転型又は逆方向回転型スクリュー、非噛合式同方向回転型又は逆方向回転型スクリュー、往復運動型スクリュー、ピン付きスクリュー、スクリーン付きスクリュー、ピン付きバレル、ロール、ラム、ヘリカルローター、又は以上を１種以上含む組合せにより前記力を働かせる加工処理装置で行われる。
【０１８８】
前記力を利用する溶融ブレンド法は、限定されることはないが、単軸若しくは多軸押出機、Ｂｕｓｓ混練機、Ｈｅｎｓｃｈｅｌ、ヘリコーン、Ｒｏｓｓミキサー、Ｂａｎｂｕｒｙ、ロールミル、射出成形機、真空成形機、ブロー成形機などの成形機、又は以上の機械を１種以上含む組合せのような機械で実施することができる。
【０１８９】
一実施形態では、粉末形態、ペレット形態、シート形態などの有機ポリマーを、最初にカーボンナノチューブ組成物及び所望によりその他任意の充填材と、Ｈｅｎｓｃｈｅｌ又はロールミルでドライブレンドした後に、押出機又はＢｕｓｓ混練機のような溶融ブレンド装置に供給することができる。一般に溶融ブレンド装置内の剪断力はカーボンナノチューブ組成物を全体として有機ポリマー中に分散させるのが望ましいが、溶融ブレンドプロセス中にカーボンナノチューブのアスペクト比を保存することも望ましい。そのためには、カーボンナノチューブ組成物をマスターバッチの形態で溶融ブレンド装置中に導入するのが望ましいであろう。かかるプロセスにおいて、マスターバッチは有機ポリマーの下流で溶融ブレンド装置中に導入することができる。
【０１９０】
メルトブレンドは、有機ポリマーの少なくとも一部分が、ブレンドプロセス中に、樹脂が半結晶質有機ポリマーの場合はほぼ融解温度、又は樹脂が非晶質樹脂の場合は流動点（例えば、ガラス転移温度）以上の温度に達しているものである。ドライブレンドは、有機ポリマー全体が、ブレンドプロセス中に、樹脂が半結晶質有機ポリマーの場合はほぼ融解温度以下の温度、又は有機ポリマーが非晶質樹脂の場合は流動点以下の温度にあって、有機ポリマーが実質的に液体様流体を含まないものである。本明細書中で定義される溶液ブレンドは、有機ポリマーがブレンドプロセス中、例えば溶媒又は非溶媒のような液体様流体中に懸濁しているものである。
【０１９１】
マスターバッチを使用する場合、カーボンナノチューブ組成物は、マスターバッチの総重量を基準にして約１〜約５０ｗｔ％の量でマスターバッチ中に存在し得る。一実施形態では、マスターバッチは、マスターバッチの総重量を基準にして約１．５〜約３０ｗｔ％のカーボンナノチューブ組成物を含むことができる。別の実施形態では、マスターバッチは、マスターバッチの総重量を基準にして約２〜約１０ｗｔ％のカーボンナノチューブ組成物を含むことができる。さらに別の実施形態では、マスターバッチは、マスターバッチの総重量を基準にして約２．５〜約５ｗｔ％のカーボンナノチューブ組成物を含むことができる。
【０１９２】
マスターバッチを使用する一実施形態では、カーボンナノチューブ組成物を含有するマスターバッチはストランドの形態で押し出されたとき又はドッグボーン（犬用の骨）形態に成形されたとき測定可能な体積又は表面抵抗率をもたないが、得られるマスターバッチが混入された組成物は、組成物中のカーボンナノチューブの重量割合がマスターバッチより低いにもかかわらず測定可能な体積又は表面抵抗率を示す。マスターバッチを使用する別の実施形態では、カーボンナノチューブ組成物を含有するマスターバッチは、得られるマスターバッチが混入された組成物中のカーボンナノチューブの重量割合がマスターバッチより低いにもかかわらずその組成物の体積又は表面抵抗率未満の測定可能な体積又は表面抵抗率を有している。
【０１９３】
かかるマスターバッチ中の有機ポリマーは半結晶質であるのが好ましい。これらの特性を示しマスターバッチ中に使用できる半結晶質有機ポリマーの例は、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステルなど、又は以上の半結晶質有機ポリマーを１種以上含む組合せである。
【０１９４】
有機ポリマーのブレンドを含む導電性組成物の製造の際にマスターバッチを使用する別の実施形態では、導電性組成物の連続相を形成する有機ポリマーと同じ有機ポリマーを含むマスターバッチが望ましいことがある。この特徴により、連続相のみが導電性組成物に必要な体積及び表面抵抗率を付与するカーボンナノチューブを含むので、実質的により少ない割合のカーボンナノチューブを使用することが可能になる。ポリマーブレンド中にマスターバッチを使用するさらに別の実施形態では、導電性組成物中に使用される他の有機ポリマーとは化学が異なる有機ポリマーを含むマスターバッチが望ましいであろう。この場合、マスターバッチの有機ポリマーはブレンド中の連続相を形成する。さらに別の実施形態では、ロープにならない多層ナノチューブ、気相成長炭素繊維、カーボンブラック、導電性金属充填材、固体非金属導電性充填材など、又は以上を１種以上含む組合せを含む別個のマスターバッチをマスターバッチ中に使用するのが望ましいことがある。
【０１９５】
有機ポリマー及びカーボンナノチューブ組成物を含む導電性組成物は、所望により、複数のブレンド及び成形段階に付すことができる。例えば、導電性組成物は最初に押し出してペレットに成形してもよい。その後このペレットを成形機に供給することができ、そこではコンピューターのハウジング、静電塗装することができる自動車用パネルなどの他の望ましい形状に成形することができる。或いは、単一のメルトブレンダーから出て来た導電性組成物をシート又はストランドに成形し、アニーリング、一軸又は二軸配向のような押出後の処理にかけてもよい。
【０１９６】
後処理を使用する一実施形態では、導電性組成物をさらに、約２〜約１００００００の延伸比を利用して非軸方向で超延伸にかける。高い超延伸比は一般に、非晶質領域内にカーボンナノチューブを含有し得るシシカバブ状半結晶質構造の形成を促進する。別の実施形態では、導電性組成物にさらに一軸又は二軸方向に応力をかけて、約０．０１〜約５０００マイクロメートルの厚さのフィルムを製造する。フィルムが半結晶質有機ポリマーからなる場合、一般に配向フィルムは約θ＝０度〜約θ＝８０度の方位方向に配向した結晶を有するのが望ましい。溶融ブレンド後の後処理に関連するさらに別の実施形態では、組成物を、ブレンド後約２分〜約２時間の間融点より約１〜約１００℃低い温度に過冷する。過冷した導電性組成物は一般に、カーボンナノチューブからなるスフェルライトのような巨視的な半結晶質構造を有し得る。
【０１９７】
半結晶質ポリマー中で、カーボンナノチューブは核生成剤として振る舞うことができる。導電性組成物の強度を改良するためには、クリスタライト（微結晶）がカーボンナノチューブ上で核を生成するのが望ましいであろう。一般に、１ｗｔ％以上のクリスタライトがカーボンナノチューブ上で核を生成するのが望ましい。一実施形態では１０ｗｔ％以上のクリスタライトがナノチューブ上で核を生成するのが望ましく、別の実施形態では１５ｗｔ％以上のクリスタライトがカーボンナノチューブ上で核を生成するのが望ましい。代表的な実施形態では、核生成剤の使用に関して、核生成剤（カーボンナノチューブ核生成剤とその他の核生成剤の両方）の使用が、カーボンナノチューブを含有する組成物の電気的性能を改良するように作用することができるということが観察されている。結晶構造を構築するやり方を変えることによって、より導電性の網状組織を構築することができる。次に、この導電性の網状組織がより連続な構造を構築することができ、これは核生成剤を含まない類似の組成物より低い電気抵抗を示す。
【０１９８】
溶液ブレンド法も導電性組成物を製造するのに使用することができる。また溶液ブレンド法では、剪断、圧縮、超音波振動などの追加のエネルギーを使用してカーボンナノチューブと有機ポリマーとの均一化を促進することもできる。一実施形態では、流体に懸濁した有機ポリマーをカーボンナノチューブと共に超音波処理機中に導入することができる。この混合物を、カーボンナノチューブを有機ポリマー粒子上に分散させるのに有効な時間音波処理することによって溶液ブレンドすることができる。所望により、その後有機ポリマーをカーボンナノチューブと共に乾燥し、押し出し、成形することができる。一般に、音波処理工程中に流体が有機ポリマーを膨潤させるのが望ましい。有機ポリマーの膨潤により、一般に、カーボンナノチューブが溶液ブレンドプロセス中に有機ポリマーに含浸する能力が改良する、その結果分散が改良される。
【０１９９】
溶液ブレンドに関連する別の実施形態では、カーボンナノチューブ組成物を有機ポリマー前駆体と一緒に音波処理する。有機ポリマー前駆体は、反応して有機ポリマーを形成することができるモノマー、ダイマー（二量体）、トリマー（三量体）などであることができる。場合により、溶媒のような流体をカーボンナノチューブ及び有機ポリマー前駆体と共に音波処理機中に導入してもよい。音波処理のための時間は一般に、有機ポリマー前駆体によるカーボンナノチューブのカプセル化を促進するのに有効な量である。カプセル化後、有機ポリマー前駆体を重合させて、カーボンナノチューブ組成物が中に分散している有機ポリマーを形成する。カーボンナノチューブ組成物を有機ポリマー中に分散させるこの方法は、カーボンナノチューブのアスペクト比の保存を促進し、従って組成物はより少ない充填量のカーボンナノチューブで導電率を示すことが可能になる。また、カプセル化されたカーボンナノチューブ組成物を含有する有機ポリマーをマスターバッチとして使用してもよく、すなわち別の有機ポリマーと共にブレンドしてもよい。さらに別の実施形態では、有機ポリマー、有機ポリマー前駆体、任意の流体及びカーボンナノチューブ組成物の混合物を音波処理してカーボンナノチューブをカプセル化した後、有機ポリマー前駆体を重合させる。
【０２００】
このカプセル化及び分散の方法を容易にするのに使用できる有機ポリマー前駆体の適切な例は、限定されることはないが、ポリアセタール、ポリアクリル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアリーレート、ポリウレタン、ポリアリールスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリーレンスルフィド、ポリ塩化ビニル、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトンなどの熱可塑性樹脂の合成に使用されるものである。一般に、上記混合物を約１分〜約２４時間音波処理するのが望ましい。一実施形態では、上記混合物を約５分〜約１５時間音波処理するのが望ましい。別の実施形態では、上記混合物を約１０分〜約１０時間音波処理するのが望ましい。さらに別の実施形態では、上記混合物を約１５分〜約５時間音波処理するのが望ましい。
【０２０１】
一実施形態では、高めの割合の不純物を有するカーボンナノチューブ組成物を、低めの割合の不純物を有するカーボンナノチューブ組成物と比べてより少ないエネルギーを用いて分散させることができる。理論に縛られることはないが、ある種の有機ポリマーの場合、不純物同士が相互作用してファンデルワールス力の低下を促進することにより、ナノチューブの有機ポリマー内へのより容易な分散が促進されると考えられる。
【０２０２】
別の実施形態では、低めの割合の不純物を有するカーボンナノチューブ組成物を、高めの割合の不純物を有するカーボンナノチューブ組成物と比べてより多いエネルギーを使用して分散させることができる。一般に、不純物を有するカーボンナノチューブ組成物は、不純物をもたない組成物の場合と比べて異なる量の混合を必要とし得る。これらの導電性組成物は、流動性、衝撃性、及び伝導率の優れたバランスを必要とする用途に使用することができる。またこれらは、燃料電池、静電塗装用途などのように、導電性材料が使用され、かつその導電性材料が非常に小さいレベルの導電性充填材を有する用途にも使用できる。
【０２０３】
上記導電性組成物は多種多様の工業用途に使用できる。これらは、静電気消散から保護する必要があるコンピューター、電子製品、半導体部品、回路基板などの電子部品の包装用フィルムとして有利に利用できる。また、コンピューターその他の電子製品の内部に使用して、コンピューターの外部に位置するパーソネルその他の電子機器に対する電磁シールドを提供すると共に内部のコンピューター部品を他の外部の電磁障害から保護することができる。さらにまた、所望により静電塗装することができる自動車の内装用及び外装用の両方の部品として自動車用ボディーパネルにも有利に使用することができる。
【実施例】
【０２０４】
例示であって限定の意味のない以下の実施例で、本明細書に記載した様々な実施形態の導電性組成物の幾つかの導電性組成物及び製造方法を例証する。
【０２０５】
実施例１
この実施例では、カーボンナノチューブ組成物を熱可塑性樹脂とブレンドしたときに達成され得る伝導率のレベルに対する剪断の影響及び不純物の影響を実証する。この実施例では、約１７０００グラム／モルの数平均分子量及びＭｗ約４１０００の重量平均分子量を有するポリカーボネート樹脂を、ＤＡＣＡミニ二軸押出機で１ｗｔ％のカーボンナノチューブとブレンドした。このＤＡＣＡミニ二軸押出機は最大混合体積が５立方センチメートルであり、スクリュースピードが約１０〜約３６０ｒｐｍであり、これは１ｒｐｍずつの増分でデジタル式に制御可能である。カーボンナノチューブ組成物は３ｗｔ％又は１０ｗｔ％の不純物を含有していた。３ｗｔ％の不純物を含有するカーボンナノチューブ組成物はＳＷＮＴ−３と称し、１０ｗｔ％の不純物を含有するものはＳＷＮＴ−１０と称する。
【０２０６】
これらの不純物レベルは試料を燃焼させる熱重量分析（ＴＧＡ）で決定した。この分析では、機器中に残留する重量が一般に不純物を構成する。より正確に不純物を分析するために、２つの試料をＸＲＦ（Ｘ線蛍光）によって分析して不純物の組成と含量を決定した。不純物含量を表１ａに示す。
【０２０７】
押出機のスクリュースピードは７５、１５０又は３００ｒｐｍのいずれかに調節した。押出機の温度は２８５℃であった。押し出した試料の伝導率を混合時間１、３、５、７、及び１０分で測定した。混合時間約１〜約２分は押出機内の滞留時間とほぼ同様である。次に、押し出されたストランドを用いて体積固有抵抗率を測定した。表１ｂと２に、それぞれＳＷＮＴ−３とＳＷＮＴ−１０カーボンナノチューブ組成物を含有する組成物に対する体積固有抵抗率（ＳＶＲ）の測定値を示す。
【０２０８】
【表１】
【０２０９】
上の表から、ＳＷＮＴ−１０を含有する組成物の場合、殆どの不純物が、カーボンナノチューブの製造の際に触媒として用いた鉄であることが分かる。
【０２１０】
【表２】
【０２１１】
【表３】
【０２１２】
表１（ｂ）と２から分かるように、より少ない重量パーセントの不純物を有するカーボンナノチューブ組成物は一般に、伝導率を示すためにより少ない混合を利用する。これらのカーボンナノチューブ組成物は、より多い不純物を有するカーボンナノチューブ組成物と比べてずっと速く、そしてずっと少ない労力でロープ状網状組織を確立する。しかし、表１（ｂ）から分かるように、３ｗｔ％の不純物を含有するカーボンナノチューブ組成物は、５分間混合すると伝導率のレベルが低下し、さらに３００ｒｐｍで７分間混合すると伝導率を示さない。これは、少なめの不純物のカーボンナノチューブ組成物は組成物が伝導率を失う点まで過度に分散する可能性があることを示唆している。これらのカーボンナノチューブ組成物はロープ状網状組織が崩壊する点まで分散する。こうして、少なめの量の不純物を含有するカーボンナノチューブ組成物の場合、ＤＡＣＡミニ二軸押出機による追加の混合時間で低めの伝導率が得られ得ることが分かる。
【０２１３】
理論に縛られることはないが、純度の高いカーボンナノチューブ組成物（ＳＷＮＴ−３）は、速やかに導電性網状組織を構築することができるが、表１（ｂ）の１５０及び３００ｒｐｍの場合７分及び１０分で上昇した抵抗率から分かるように、追加のコンパウンディングで伝導率が低下する傾向がある。７５ｒｐｍという低めの混合スピードでは、この過程が拡散によって支配され、すなわち、有機ポリマーのカーボンナノチューブ中への拡散がロープからの分離を促進し、これが分散を促進すると考えられる。低めの毎分回転数（ｒｐｍ）の設定では、高度の絡み合いを促進するのに十分な剪断力がないと考えられる。
【０２１４】
表２の結果はＳＷＮＴ−１０を含有する組成物の場合の異なる筋書きを反映している。１分の混合時間では、約１００００以上のロープからなる非常に大きい凝集体を破壊するのに十分なエネルギーが提供されない。しかし、ｒｐｍの設定を７５から１５０へ、そして３００へと上昇すると、３分、５分及び７分の混合時間で伝導率に改良（より低い抵抗）が見られる。３分、５分及び７分における追加の剪断が、カーボンナノチューブの大きい凝集体を、良好に連結されたロープ状網状組織に破壊するのに役立っている。連結（接続）性は複合材の伝導率を担う。７分を超える追加のコンパウンディングは、網状組織が崩壊する傾向があることを示している。ロープ状網状組織が崩れ始め、導電率が低下する。このプロセスにより、有機ポリマーの塊全体に浸透していない網状組織が得られ、従ってより低い伝導率が得られる。この挙動は最低のｒｐｍ設定では見られない。というのは、かかる低いｒｐｍ設定では強制的な絡み合いが形成されないからである。
【０２１５】
類似のデータが、ＤＡＣＡ押出機を用いて混合時間の関数として体積抵抗率を測定した３％カーボンナノチューブ組成物／ナイロン６，６混合物で得られる。追加の混合時間は純度の低いカーボンナノチューブ組成物がより有効に分散するのを促進し、この場合伝導率は３％不純物（高純度のケース）の場合と比較して同じままである。このデータを図２も示す。図では、２つの異なるタイプのナノチューブ（すなわち、高度に精製したものと低純度のもの）を有する３ｗｔ％カーボンナノチューブ組成物／ナイロン６，６混合物の場合の体積抵抗率を混合時間に対してプロットしてある。曲線は両方共、ＤＡＣＡミニ二軸押出機で１５０のＲＰＭ設定を用いて２８５℃の温度で作成した。試料はストランドから得た。ストランドを液体窒素で破砕し、銀導電性塗料を塗り、Ｆｌｕｋｅマルチメーターを用いて抵抗を測定した。
【０２１６】
分散の違いを図３の顕微鏡写真に示す。ＳＷＮＴ−１０を含有する組成物の体積固有抵抗率は３８２ｏｈｍ−ｃｍであり、一方ＳＷＮＴ−３を含有する組成物のＳＶＲは３８２４０ｏｈｍ−ｃｍである。少なめの不純物を含有する試料はより高度に絡み合ったカーボンナノチューブ構造示し、そのため高めの抵抗率を示す。満足できる電気的性質を得るためには、ＳＷＮＴ−１０を含有する組成物の顕微鏡写真に示されている開放網状組織カーボンナノチューブ構造が望ましい。
【０２１７】
これらの結果はまた、所与のカーボンナノチューブ組成物で不純物のレベルが低くなるほど、当初に電気的性能を達成するのがより困難になることを示している。しかし、追加の混合を使用すると、ＳＷＮＴ−１０を含有する組成物で、ＳＷＮＴ−３を含有する組成物とほぼ同じレベルの伝導率が達成されることが分かる。
【０２１８】
また、混合の量を増大するにつれて、一般に、最初は伝導率のレベルが低下し、次いで上昇し、増大した混合（すなわち、７分より長い時間の混合）では、カーボンナノチューブが、カーボンナノチューブの導電性領域間の接触が低減する点まで分散することを示していることも分かる。また、混合が増大するにつれて、カーボンナノチューブがより多く絡み合い又は凝集するようになり、そのため網状組織の連結性の低下が助長される可能性もあるであろう。言い換えると、理論に縛られることはないが、最低の抵抗率を得るためには、所与の組成物に与える必要があるエネルギーに最適なレベルがあると仮定することができる。
【０２１９】
実施例２
この実験は、樹脂の分子量及び得られるブレンドのＳＶＲに対する混合の影響を決定するために行った。この実施例では、ＤＡＣＡミニ二軸押出機で約１〜約１０分の時間ポリカーボネート樹脂を１ｗｔ％のカーボンナノチューブ組成物とブレンドした。組成と製造方法は実施例１で使用したものと同様であった。使用した試験方法は上で詳述したものと同様であった。ポリカーボネートの数平均（Ｍｎ）及び重量平均（Ｍｗ）分子量はＧＰＣで測定した。値を下記表３と４に示す。
【０２２０】
【表４】
【０２２１】
【表５】
【０２２２】
上の表３と４から、ＳＷＮＴ−３を含有する組成物は一般に非常に小量の混合でかなりの伝導率を示すことが分かる。また、これらの表から、ブレンドプロセス中の分子量の低下が同等の量の場合、より少ない不純物を含有する試料はより多い量の導電率を含有する試料と比べてより高い導電率を示すことも分かる。このように、所与の組成物に対して不純物の適当なレベルを選択することによって、望ましいレベルの導電率を達成しつつ有機ポリマーの物理的性質の低下を最小にすることが可能である。
【０２２３】
実施例３
これらの実験は、ナイロン６，６の分子量及び得られるブレンドのＳＶＲに対するカーボンナノチューブの影響を決定するために行った。この実施例では、ＤＡＣＡミニ二軸押出機で下記表５と６に示すように約１〜約７分の時間ナイロン６，６樹脂を３ｗｔ％のカーボンナノチューブ組成物とブレンドした。押出温度は２７５℃であり、スクリュースピードは１５０ｒｐｍであった。使用した試験方法は上で詳述したのと同様である。ナイロン６，６樹脂の数平均（Ｍｎ）及び重量平均（Ｍｗ）分子量はＧＰＣで測定した。データを下記表５と６に示す。
【０２２４】
【表６】
【０２２５】
【表７】
【０２２６】
上の表５と６から、ＳＷＮＴ−３を有する組成物は一般に非常に小量の混合で導電率を示すことが分かる。加えて、ＳＷＮＴ−３を含有する組成物は一般に、混合時間に多少呼応する導電率を示す。しかし、ＳＷＮＴ−１０を有する組成物は３分以下の混合時間で導電率を示さない。ＳＷＮＴ−１０を含有する組成物で一旦導電率が発現すると、この導電率または表面体積抵抗率は混合時間に大きく依存することが分かる。これは、この組成物から誘導される物品の導電率の調整が可能になるので有利である。ＳＷＮＴ−１０を含有する組成物は樹脂中に浸透性電気網状組織を生み出す前に一定の量の混合をすることができるので、有機ポリマーと混合する前に異なる重量パーセントの不純物を含有するカーボンナノチューブ組成物をブレンドしてもよいと考えられる。これにより、組成物に対する目的とするレベルの導電率及び表面体積抵抗率を調整することが可能になるであろう。
【０２２７】
ナイロン６，６の分子量はさらに、経時的に限られた低下を示す。表５と６から分かるように、ＳＷＮＴ−３及びＳＷＮＴ−１０を含有する組成物を押し出したとき、数平均分子量（Ｍｎ）が多少低下する。さらに、分子量の低下はＳＷＮＴ−３を含有する試料よりＳＷＮＴ−１０を含有する組成物の方が大きいことが分かる。質量分析と組み合わせたガスクロマトグラフィー（ＧＣ−ＭＳ）を押し出した組成物について実施した。ＧＣ−ＭＳの結果をそれぞれ表７と８に示す。
【０２２８】
【表８】
【０２２９】
【表９】
【０２３０】
表７と８から分かるように、ナイロン６，６の分解の結果としてＧＣ−ＭＳで検査した化合物はヘキサン、シクロペンタノン、フェノール、ナフタレン、４−（１−メチルエチル）フェノール、及びナイロン６，６環状モノマーであった。表から分かるように、いずれの組成物でも環状ダイマーの重量パーセントは混合時間と共に増大している。組成物中に環状ダイマーが存在することは、押出中にカーボンナノチューブの存在により分解が起こることを示唆しており、ＳＷＮＴ−１０を有する組成物中に大量の環状ダイマーが存在することは、不純物の存在が数平均分子量の低下の一因であり得ることを示唆している。
【０２３１】
実施例４
この実施例は、ＭＷＮＴ（ロープを形成しない）とＳＷＮＴ（ロープを形成する）から作成したマスターバッチについて、かかるマスターバッチを例えば３０ｍｍのＷｅｒｎｅｒ ａｎｄ Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ二軸押出機のような高剪断条件下で作成したとき、これらの間の性能の違いを決定するために行った。この実施例では、３ｗｔ％のＭＷＮＴまたはＳＷＮＴを含むマスターバッチを最初に３０ｍｍのＷｅｒｎｅｒ ａｎｄ Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ二軸押出機で押し出した。３０ｍｍのＷｅｒｎｅｒ ａｎｄ Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ二軸押出機でマスターバッチを調製するのに利用した条件は、バレル温度２８０℃、スクリュースピード３５０ｒｐｍ、出力３０ｌｂｓ／ｈｒであった。ポリフェニレンエーテル−ポリアミドブレンド中に用いたポリアミドはナイロン６，６であった。このポリフェニレンエーテルポリアミドブレンドを最初に２９０℃において３０ｍｍのＷｅｒｎｅｒ ａｎｄ Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ二軸押出機でコンパウンディングした。スクリュースピードは３５０ｒｐｍに維持し、ブレンドは５０ｌｂｓ／ｈｒで製造した。
【０２３２】
それぞれのマスターバッチに対する体積固有抵抗率を下記表９に示す。
【０２３３】
【表１０】
【０２３４】
表から分かるように、ＳＷＮＴ−３を含有するマスターバッチは電気的性質を示す一方、ＳＷＮＴ−１０を有するマスターバッチは体積抵抗率を示さない。また、同等の充填量で、ＳＷＮＴ−３を含有する試料はＭＷＮＴよりほぼ３のオーダーも優れている。これは、ロープを形成するカーボンナノチューブがロープにならないカーボンナノチューブと比べてより迅速に導電率を改良することができることを示している。
【０２３５】
次に、３ｗｔ％マスターバッチを、３０ｍｍのＷｅｒｎｅｒ ａｎｄ Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ二軸押出機で追加のナイロン６，６と混合することにより低減して表１０に示す中間の導電性組成物を形成した。次いで、この組成物を追加の成分とブレンドして表１１に示す組成物を得た。別の実験で、表１１に示したポリフェニレンエーテル−ポリアミドブレンドを３０ｍｍ二軸押出機で押し出した。ナイロン６，６とナノチューブの最終含量を表１０に示す。導電率（ＳＶＲ）の結果を表１２に示す。
【０２３６】
ポリフェニレンエーテル−ポリアミドブレンド並びにナノチューブを含有するポリフェニレンエーテル−ポリアミドブレンドの調製に使用した押出機の条件はバレル温度が２９０℃、スクリュースピードが３５０ｒｐｍで、出力が５０ｌｂｓ／ｈｒであった。ナノチューブを含有するポリフェニレンエーテル−ポリアミドブレンドの電気的性質を表１２に示す。表１２から分かるように、ＭＷＮＴを含有する試料は導電率を示さないが、ＳＷＮＴを有する試料は導電率を示す。
【０２３７】
【表１１】
【０２３８】
【表１２】
【０２３９】
【表１３】
【０２４０】
これらの結果は明らかに、ＳＷＮＴ−１０を含有するマスターバッチがＭＷＮＴを含有するもの又はＳＷＮＴ−３を含有するものとは異なって振る舞うことを示している。これらの結果から分かるように、ＳＷＮＴ−１０を含有するマスターバッチは導電性でないが、ＭＷＮＴを含有するマスターバッチは導電性である。ＳＷＮＴ−３を含有するマスターバッチもまた、測定された体積抵抗率で立証されているように導電性である。しかし、このマスターバッチをポリフェニレンエーテル−ポリアミドブレンドとさらにコンパウンディングすると、ＭＷＮＴを有する組成物は非導電性であるが、ＳＷＮＴ−１０を含有する組成物はかなり低いレベルの体積抵抗率を示す。ＳＷＮＴ−３を有する組成物は一般に電気的に導電性ではない。
【０２４１】
理論に縛られることはないが、ＳＷＮＴ−１０の存在は単層ナノチューブの絡み合いを解きその後分散させるのを促進することにより、導電率を改良すると推測される。ＳＷＮＴ−１０は、ロープの連結した網状組織を構築するために追加の剪断力又は混合が必要であった。一方、ＳＷＮＴ−３はマスターバッチ中で既に非常に良好に連結したロープ状網状組織を構築していたが、追加の混合によってその網状組織が崩れ、従って連結性が
破壊され、ひいては伝導率が失われた。従って、低めの割合の不純物を伴うＳＷＮＴを有するポリフェニレン−エーテルポリアミドブレンドは一般に、前記のように分散させたとき電気的性質を示さない。ここでも理論に縛られることはないが、ＭＷＮＴの場合、マスターバッチとポリフェニレンエーテルポリアミドブレンドのブレンド中に加えられる追加の剪断は網状組織の連結性の低下を促進し、試料の電気的性質を損なうと考えられる。
【０２４２】
実施例５
この実施例は、ＭＷＮＴを含む組成物とＳＷＮＴ−１０を含むものとの間の電気的性質の違いを実証するために行った。特に、この実験は、ＭＷＮＴ又はＳＷＮＴのいずれかを含有する組成物の電気的性質及び耐衝撃性に対する半結晶質ポリマーの影響を検討するために行った。約０．４６ｄｌ／ｇの固有粘度を有するポリフェニレンエーテル樹脂、スチレンブタジエンスチレントリブロックコポリマー、ハイインパクトポリスチレン（ＨＩＰＳ）及びポリプロピレン用のＴｕｆｔｅｃ衝撃改良剤からなる予め押し出した組成物を、Ｗｅｒｎｅｒ ａｎｄ Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒの３０ｍｍ二軸押出機で製造した。ポリプロピレン（ＰＤ４０３）及びＭＷＮＴ又はＳＷＮＴのいずれかを含む別のマスターバッチを１６ｍｍのＰｒｉｓｍ二軸押出機で調製した。次に、予め押し出した組成物をマスターバッチと共に１６ｍｍのＰｒｉｓｍ二軸押出機で押し出した。このとき予め押し出した組成物とマスターバッチは両方共喉部で押出機に供給した。試料を１５トンのＢｏｙ射出成形機で射出成形してアイゾット試験片にした。これらの試験片にノッチを付け、ノッチ付アイゾット衝撃試験にかけ、また体積固有抵抗率を測定した。
【０２４３】
【表１４】
【０２４４】
表１３のデータから分かるように、ＭＷＮＴを含有する組成物は測定可能な導電率の存在を示さなかった。しかし、ＳＷＮＴを含有する試料は１及び２ｗｔ％で電気抵抗率を示す。これらの結果は明らかに、一定の条件下で不純物を有するＳＷＮＴが半結晶質樹脂で電気的性質を生成するのにＭＷＮＴより好ましいことを実証している。これは、ロープ状カーボンナノチューブの網状組織を形成する能力を反映している。
【０２４５】
実施例６
この実験は、ＳＷＮＴ組成物中に存在する不純物がポリカーボネート樹脂とＳＷＮＴ組成物を含む組成物の電気的性質に及ぼす影響を実証するために行った。このＳＷＮＴはＣａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社から入手したものであり、残留ＴＧＡバーンオフを基準にして１０ｗｔ％の不純物（ＳＷＮＴ−１０）又は残留ＴＧＡバーンオフを基準にして３ｗｔ％の不純物（ＳＷＮＴ−３）を含有していた。これらの試料は音波処理プロセスで得られた。すなわち、ＳＷＮＴをジクロロエタン中で３０分音波処理し、ポリマーを加え、その後得られた混合物を再び３０分間音波処理した。この試料を乾燥し、粉砕した後、小規模の実験室用混合及び成形機（Ａｔｌａｓ ＵＳＡ）を用いてストランドを形成し、液体窒素を用いてストランドを破砕し、次に破砕した末端に導電性銀塗料を塗り、Ｆｌｕｋｅマルチメーターを用いて電気抵抗を測定した。
【０２４６】
ＳＷＮＴ組成物を下記表１４に示す。組成物の残部はＧｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社から市販されているＰＣ−１７５ポリカーボネート樹脂である。
【０２４７】
【表１５】
【０２４８】
表１４から分かるように、高めの割合の不純物を有するＳＷＮＴ組成物を含有する組成物は一般により良好な電気的性質を示す。すなわち、ＳＷＮＴ−１０を有する組成物は電気抵抗率を示すが、ＳＷＮＴ−３を有する組成物は電気抵抗率を示さない。ＳＷＮＴ−３をＳＷＮＴ−１０と組み合わせる場合、低いレベルの不純物を有するカーボンナノチューブより高いレベルの不純物を有するカーボンナノチューブを組み合わせることによって網状組織の連結性が変化する。ＳＷＮＴ−３は混合すると凝集する傾向があるが、ＳＷＮＴ−１０はより多くの網状組織構造を形成する傾向がある。従って、得られる浸透性網状組織は、細いロープより多くの凝集体を有するカーボンナノチューブ組成物と、凝集体より多くの細いロープを有するカーボンナノチューブ組成物との組合せである。このように、細いロープは凝集体を連結するのを補助することができる。全体としての結果は、異なる網状組織が構築されるのでより低い体積抵抗率になる。これにより、有機ポリマーの塊全体に浸透することができる網状組織構造中にナノチューブをより効率的に充填するのが促進される。
【０２４９】
以上の実験から分かるように、ＳＷＮＴ組成物中に存在する不純物は、混合時間を変え、組成物の電気的性質を調整し、そして組成物の物理的性質を改変する各種の機会を提供する。一実施形態では、組成物を様々なレベルの混合にかけて系内に様々な電気的網状組織を構築し、これが有機ポリマーのマトリックス内に様々なレベルの電気抵抗率を生じるようにできることが分かる。別の実施形態では、高めのレベルの不純物を有するＳＷＮＴ組成物を低めのレベルの剪断混合でポリカーボネートのような有機ポリマー内に分散させることができる。さらに別の実施形態では、ナイロン６，６のような有機ポリマーで、低めの重量割合の不純物を含有する組成物は一般に混合により導電率が変化しないが、高めの重量割合の不純物を含有する組成物は混合時間と共に高めのレベルの導電率を示すことが分かる。
【０２５０】
理論に縛られることはないが、一般に、不純物のレベルはＳＷＮＴを分散する際の有効性に対して大きな役割をすると考えられる。高純度のＳＷＮＴは、より低い純度のＳＷＮＴと同じくらい容易にロープから分離することはできない。二軸押出で使用するような剪断力は、高度に絡み合っているクラスターから短時間内にＳＷＮＴを脱ロープ、又は脱凝集する助けになることができるようである。押出プロセス中に見られる剪断力は、高純度のＳＷＮＴにより形成されたＳＷＮＴの凝集体を破壊するほどに有効ではない。しかし、ＳＷＮＴ−３の場合、押出機での混合中の拡散効果は導電性ＳＷＮＴ網状組織を大いに改良することができる。言い換えると、ポリマー鎖がＳＷＮＴ間に拡散し、ロープを破壊するのに役立つことができる。多めの不純物を有するカーボンナノチューブ（例えばＳＷＮＴ−１０グレード）は、その凝集体又は大きいロープから破壊するのがより困難であるが、分散させるには追加の剪断が必要である。少なめの不純物を有するカーボンナノチューブはずっと速く網状組織を構築するが、この網状組織は追加の剪断／混合で崩れる傾向がある。これにより、導電性組成物を得ようとする人は、カーボンナノチューブ組成物中の不純物の量を変化させることによって所望のレベルの伝導率を調整することが可能になる。
【０２５１】
高純度のＳＷＮＴを組成物中に使用しようとする場合、ＳＷＮＴは有機ポリマーとドライブレンドした後に押出機に供給する。当初非常に大きいロープ（＞１００００ＳＷＮＴ）はこの押出機によって容易により小さいロープに破壊される。これは導電性経路を構築することができるが、通常非常に低い充填量ではできない。追加のコンパウンディングはさらに多くのロープをより小さいものに分離し始めることができる。しかし、最終的には、分離されたロープ構造が絡み合ってまとまり、又は凝集するようになる点に至る。これは図３に示されている。この作用は網状組織の連結性を破壊し、従ってかかる高純度のＳＷＮＴの組成物中における導電性要素としての効力を低下させる。
【０２５２】
残留ＴＧＡバーンオフを基準にして３ｗｔ％より多い不純物を有するカーボンナノチューブを使用する場合、押出機によって非常に大きいロープ構造（＞１００００ＳＷＮＴ）がより小さいロープに破壊される。追加のコンパウンディングにより、この凝集体がさらに、有機ポリマーのマトリックス全体により容易に浸透することができるより網目タイプの構造に破壊される。これは押出操作において非常に都合がよい。というのは、かかるＳＷＮＴと有機ポリマーの混合物に対してより多くの剪断力が極めて容易にかけられるからである。これらの構造は高度に精製された構造のようには高度に絡み合ったクラスターを形成しないが、良好に連結された良いロープ状網状組織を形成する。最終結果は導電性複合材である。かかるナノチューブ中に存在する不純物がこの理由であり得る。
【０２５３】
代表的な実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更をなすことができ、また本発明の構成要素に代えて等価物を用いることができるということは当業者には理解されるであろう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるために多くの修正をなすことができる。従って、本発明は、本発明を実施する際に考えられる最良の態様として開示した特定の実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０２５４】
【図１】図１は、黒鉛型ナノシートの構造を描いた概念図である。
【図２】図２は、ＳＷＮＴ−３及びＳＷＮＴ−１０を有するナイロン６，６試料に対する体積固有抵抗率のグラフ表示である。
【図３】図３は、組成物中のＳＷＮＴの分散を示す電子顕微鏡写真であり、ＳＷＮＴはそれぞれＳＷＮＴ−３及びＳＷＮＴ−１０である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ポリマー、及び
カーボンナノチューブ組成物
を含んでなる導電性組成物であって、
前記カーボンナノチューブ組成物が、ロープを形成することができ、当該カーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約０．１ｗｔ％以上の生産関連不純物を有することができるカーボンナノチューブを含んでおり、前記導電性組成物が約１０１２ｏｈｍ−ｃｍ以下の体積抵抗率及び約５キロジュール／平方メートル以上のノッチ付アイゾット衝撃強さを有する、前記導電性組成物。
【請求項２】
組成物が約１０８ｏｈｍ−ｃｍ以下の電気体積抵抗率及び約１０キロジュール／平方メートル以上のノッチ付アイゾット衝撃強さを有する、請求項１記載の導電性組成物。
【請求項３】
カーボンナノチューブ組成物が導電性組成物の総重量を基準にして約０．００１〜約５０ｗｔ％からなる、請求項１記載の導電性組成物。
【請求項４】
カーボンナノチューブ組成物が単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ又は以上のカーボンナノチューブを１種以上含む組合せを含む、請求項１記載の導電性組成物。
【請求項５】
前記生産関連不純物が炭素質反応副生物、触媒残渣、金属、金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物、又は以上の残渣を１種以上含む組合せからなる、請求項１記載の導電性組成物。
【請求項６】
前記炭素質反応副生物が欠陥単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、枝分れ及び／又はコイル状多層カーボンナノチューブ、無定形炭素、煤煙、コーク、又は以上の反応副生物を１種以上含む組合せである、請求項５記載の導電性組成物。
【請求項７】
さらに、ロープにならない単層カーボンナノチューブ、ロープにならない多層カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維、黒鉛型ナノシート又は以上のものを１種以上含む組合せを含む、請求項１記載の導電性組成物。
【請求項８】
前記生産関連不純物が前記カーボンナノチューブ組成物の総重量の約０．１〜約８０ｗｔ％からなる、請求項１記載の導電性組成物。
【請求項９】
前記有機ポリマーがホモポリマー、コポリマー、ターポリマー、又は以上のタイプの有機ポリマーを１種以上含む組合せからなる、請求項１記載の導電性組成物。
【請求項１０】
前記有機ポリマーが相分離した形態を有しており、前記カーボンナノチューブ組成物の実質的な割合が単一相内に存在する、請求項１記載の導電性組成物。
【請求項１１】
前記カーボンナノチューブ組成物の少なくとも一部分が、官能基で誘導体化されたカーボンナノチューブからなる、請求項１記載の導電性組成物。
【請求項１２】
前記カーボンナノチューブ組成物が、１以上の半球状末端を有する単層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブを含む、請求項１記載の導電性組成物。
【請求項１３】
前記有機ポリマーが熱可塑性樹脂、熱可塑性樹脂のブレンド、又は熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂のブレンドである、請求項１記載の導電性組成物。
【請求項１４】
前記有機ポリマーがコポリマー、ターポリマー、ポリマーのブレンド、又は以上の有機ポリマーを１種以上含む組合せである、請求項１記載の導電性組成物。
【請求項１５】
熱可塑性樹脂が、ポリアセタール、ポリアクリル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアリーレート、ポリウレタン、ポリアリールスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリーレンスルフィド、ポリ塩化ビニル、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルケトン、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルエーテルケトン、又は以上の熱可塑性樹脂を１種以上含む組合せである、請求項１３記載の導電性組成物。
【請求項１６】
有機ポリマー、及び
カーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ組成物
を含んでなる導電性組成物であって、前記カーボンナノチューブ組成物のカーボンナノチューブが当該カーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約０．１ｗｔ％以上の生産関連不純物を有しており、前記カーボンナノチューブがロープを含む網状組織の形態で前記有機ポリマー中に存在しており、前記導電性組成物が約１０８ｏｈｍ−ｃｍ以下の体積抵抗率、及び約１０キロジュール／平方メートル以上のノッチ付アイゾット衝撃強さを有している、前記導電性組成物。
【請求項１７】
クラスＡの表面仕上げを有する、請求項１６記載の導電性組成物。
【請求項１８】
導電性組成物の総重量を基準にして約０．００１〜約５０ｗｔ％のカーボンナノチューブ組成物を含む、請求項１６記載の導電性組成物。
【請求項１９】
前記カーボンナノチューブ組成物が単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ又は以上のカーボンナノチューブを１種以上含む組合せを含む、請求項１６記載の導電性組成物。
【請求項２０】
前記生産関連不純物が炭素質反応副生物、触媒残渣、又は以上のものを１種以上含む組合せからなり、前記触媒残渣が金属、金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物、又は以上の残渣を１種以上含む組合せからなる、請求項１６記載の導電性組成物。
【請求項２１】
有機ポリマー、及び
カーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ組成物
を含んでなる導電性組成物であって、前記カーボンナノチューブ組成物のカーボンナノチューブがカーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約０．１ｗｔ％以上の生産関連不純物を有しており、前記カーボンナノチューブがロープ及び凝集体を含む網状組織の形態で有機ポリマー中に存在しており、前記導電性組成物が約１０８ｏｈｍ−ｃｍ以下の体積抵抗率、約１０キロジュール／平方メートル以上のノッチ付アイゾット衝撃強さ及びクラスＡの表面仕上げを有している、前記導電性組成物。
【請求項２２】
導電性組成物の総重量を基準にして約０．００１〜約５０ｗｔ％のカーボンナノチューブ組成物を含む、請求項２１記載の導電性組成物。
【請求項２３】
前記カーボンナノチューブ組成物が単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ又は以上のカーボンナノチューブを１種以上含む組合せを含む、請求項２１記載の導電性組成物。
【請求項２４】
前記生産関連不純物が炭素質反応副生物、触媒残渣、又は以上のものを１種以上含む組合せからなる、請求項２１記載の導電性組成物。
【請求項２５】
前記触媒残渣が金属、金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物、又は以上の残渣を１種以上含む組合せからなる、請求項２１記載の導電性組成物。
【請求項２６】
前記炭素質反応副生物が欠陥単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、枝分れ及び／又はコイル状多層カーボンナノチューブ、無定形炭素、煤煙、コーク、又は以上の反応副生物を１種以上含む組合せである、請求項２４記載の導電性組成物。
【請求項２７】
請求項１乃至請求項２６のいずれか１項記載の組成物を含んでなる物品。
【請求項２８】
有機ポリマー及び／又は有機ポリマー前駆体組成物をカーボンナノチューブ組成物とブレンドすることを含んでなる、組成物の製造方法であって、
前記カーボンナノチューブ組成物がロープを形成することができるカーボンナノチューブを含んでおり、前記カーボンナノチューブ組成物がカーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約０．１ｗｔ％以上の量の生産関連不純物を含んでいる、前記方法。
【請求項２９】
ブレンドすることが、溶融ブレンド、溶液ブレンド、又は以上のブレンド法を１種以上含む組合せを含む、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
前記有機ポリマー前駆体組成物がブレンドする間に有機ポリマーを形成する、請求項２８記載の方法。
【請求項３１】
ブレンドすることが、超音波周波数で行う音波処理を含む、請求項２８記載の方法。
【請求項３２】
ブレンドすることが剪断力、伸張力、圧縮力、超音波エネルギー、電磁エネルギー、熱エネルギー、又は以上の力及びエネルギーを１種以上含む組合せを使用して加工処理装置で行われ、単一のスクリュー、複数のスクリュー、噛合式同方向回転型若しくは逆方向回転型スクリュー、非噛合式同方向回転型若しくは逆方向回転型スクリュー、往復運動型スクリュー、ピン付きスクリュー、ピン付きバレル、スクリーンパック、ロール、ラム、ヘリカルローター、又は以上を１種以上含む組合せによって前記力を働かせる、請求項２８記載の方法。
【請求項３３】
カーボンナノチューブ組成物を有機ポリマー又は有機ポリマー前駆体とブレンドすることを含んでなる導電性組成物の製造方法であって、
前記カーボンナノチューブ組成物がロープを形成することができるカーボンナノチューブを含有しており、カーボンナノチューブを含むロープの寸法がブレンドする際に変化する、前記方法。
【請求項３４】
前記ロープが２〜１０５のカーボンナノチューブを含んでいる、請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
ブレンドすることが、溶融ブレンド、溶液ブレンド、又は以上のブレンド法を１種以上含む組合せを含む、請求項３３記載の方法。
【請求項３６】
前記有機ポリマー前駆体組成物がブレンドする間に有機ポリマーを形成する、請求項３３記載の方法。
【請求項３７】
ブレンドすることが超音波周波数で行う音波処理を含む、請求項３３記載の方法。
【請求項３８】
第１の有機ポリマーをカーボンナノチューブ組成物とブレンドしてマスターバッチを形成し、
さらに前記マスターバッチを第２の有機ポリマーとブレンドして導電性組成物を形成する
ことを含んでなる導電性組成物の製造方法方法であって、
前記カーボンナノチューブ組成物が当該カーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約０．１ｗｔ％以上の量で生産関連不純物を含んでおり、前記カーボンナノチューブ組成物がロープを形成することができるカーボンナノチューブを含んでいる、前記方法。
【請求項３９】
前記マスターバッチが当該導電性組成物の電気体積抵抗率より高い電気体積抵抗率を有しているか、又は、前記マスターバッチが当該導電性組成物の電気体積抵抗率より低い電気体積抵抗率を有している、請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
カーボンナノチューブ組成物中に存在するカーボンナノチューブロープの寸法がマスターバッチを形成するためにブレンドする間に変化するか、又は、カーボンナノチューブ組成物中に存在するカーボンナノチューブロープの寸法が導電性組成物を形成するためにブレンドする間に変化する、請求項３８記載の方法。
【請求項４１】
請求項２８乃至請求項４０のいずれか１項記載の方法によって製造された物品。
【請求項１】
有機ポリマー、及び
カーボンナノチューブ組成物
を含んでなる導電性組成物であって、
前記カーボンナノチューブ組成物が、ロープを形成することができ、当該カーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約０．１ｗｔ％以上の生産関連不純物を有することができるカーボンナノチューブを含んでおり、前記導電性組成物が約１０１２ｏｈｍ−ｃｍ以下の体積抵抗率及び約５キロジュール／平方メートル以上のノッチ付アイゾット衝撃強さを有する、前記導電性組成物。
【請求項２】
組成物が約１０８ｏｈｍ−ｃｍ以下の電気体積抵抗率及び約１０キロジュール／平方メートル以上のノッチ付アイゾット衝撃強さを有する、請求項１記載の導電性組成物。
【請求項３】
カーボンナノチューブ組成物が導電性組成物の総重量を基準にして約０．００１〜約５０ｗｔ％からなる、請求項１記載の導電性組成物。
【請求項４】
カーボンナノチューブ組成物が単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ又は以上のカーボンナノチューブを１種以上含む組合せを含む、請求項１記載の導電性組成物。
【請求項５】
前記生産関連不純物が炭素質反応副生物、触媒残渣、金属、金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物、又は以上の残渣を１種以上含む組合せからなる、請求項１記載の導電性組成物。
【請求項６】
前記炭素質反応副生物が欠陥単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、枝分れ及び／又はコイル状多層カーボンナノチューブ、無定形炭素、煤煙、コーク、又は以上の反応副生物を１種以上含む組合せである、請求項５記載の導電性組成物。
【請求項７】
さらに、ロープにならない単層カーボンナノチューブ、ロープにならない多層カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維、黒鉛型ナノシート又は以上のものを１種以上含む組合せを含む、請求項１記載の導電性組成物。
【請求項８】
前記生産関連不純物が前記カーボンナノチューブ組成物の総重量の約０．１〜約８０ｗｔ％からなる、請求項１記載の導電性組成物。
【請求項９】
前記有機ポリマーがホモポリマー、コポリマー、ターポリマー、又は以上のタイプの有機ポリマーを１種以上含む組合せからなる、請求項１記載の導電性組成物。
【請求項１０】
前記有機ポリマーが相分離した形態を有しており、前記カーボンナノチューブ組成物の実質的な割合が単一相内に存在する、請求項１記載の導電性組成物。
【請求項１１】
前記カーボンナノチューブ組成物の少なくとも一部分が、官能基で誘導体化されたカーボンナノチューブからなる、請求項１記載の導電性組成物。
【請求項１２】
前記カーボンナノチューブ組成物が、１以上の半球状末端を有する単層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブを含む、請求項１記載の導電性組成物。
【請求項１３】
前記有機ポリマーが熱可塑性樹脂、熱可塑性樹脂のブレンド、又は熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂のブレンドである、請求項１記載の導電性組成物。
【請求項１４】
前記有機ポリマーがコポリマー、ターポリマー、ポリマーのブレンド、又は以上の有機ポリマーを１種以上含む組合せである、請求項１記載の導電性組成物。
【請求項１５】
熱可塑性樹脂が、ポリアセタール、ポリアクリル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアリーレート、ポリウレタン、ポリアリールスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリーレンスルフィド、ポリ塩化ビニル、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルケトン、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルエーテルケトン、又は以上の熱可塑性樹脂を１種以上含む組合せである、請求項１３記載の導電性組成物。
【請求項１６】
有機ポリマー、及び
カーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ組成物
を含んでなる導電性組成物であって、前記カーボンナノチューブ組成物のカーボンナノチューブが当該カーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約０．１ｗｔ％以上の生産関連不純物を有しており、前記カーボンナノチューブがロープを含む網状組織の形態で前記有機ポリマー中に存在しており、前記導電性組成物が約１０８ｏｈｍ−ｃｍ以下の体積抵抗率、及び約１０キロジュール／平方メートル以上のノッチ付アイゾット衝撃強さを有している、前記導電性組成物。
【請求項１７】
クラスＡの表面仕上げを有する、請求項１６記載の導電性組成物。
【請求項１８】
導電性組成物の総重量を基準にして約０．００１〜約５０ｗｔ％のカーボンナノチューブ組成物を含む、請求項１６記載の導電性組成物。
【請求項１９】
前記カーボンナノチューブ組成物が単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ又は以上のカーボンナノチューブを１種以上含む組合せを含む、請求項１６記載の導電性組成物。
【請求項２０】
前記生産関連不純物が炭素質反応副生物、触媒残渣、又は以上のものを１種以上含む組合せからなり、前記触媒残渣が金属、金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物、又は以上の残渣を１種以上含む組合せからなる、請求項１６記載の導電性組成物。
【請求項２１】
有機ポリマー、及び
カーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ組成物
を含んでなる導電性組成物であって、前記カーボンナノチューブ組成物のカーボンナノチューブがカーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約０．１ｗｔ％以上の生産関連不純物を有しており、前記カーボンナノチューブがロープ及び凝集体を含む網状組織の形態で有機ポリマー中に存在しており、前記導電性組成物が約１０８ｏｈｍ−ｃｍ以下の体積抵抗率、約１０キロジュール／平方メートル以上のノッチ付アイゾット衝撃強さ及びクラスＡの表面仕上げを有している、前記導電性組成物。
【請求項２２】
導電性組成物の総重量を基準にして約０．００１〜約５０ｗｔ％のカーボンナノチューブ組成物を含む、請求項２１記載の導電性組成物。
【請求項２３】
前記カーボンナノチューブ組成物が単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ又は以上のカーボンナノチューブを１種以上含む組合せを含む、請求項２１記載の導電性組成物。
【請求項２４】
前記生産関連不純物が炭素質反応副生物、触媒残渣、又は以上のものを１種以上含む組合せからなる、請求項２１記載の導電性組成物。
【請求項２５】
前記触媒残渣が金属、金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物、又は以上の残渣を１種以上含む組合せからなる、請求項２１記載の導電性組成物。
【請求項２６】
前記炭素質反応副生物が欠陥単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、枝分れ及び／又はコイル状多層カーボンナノチューブ、無定形炭素、煤煙、コーク、又は以上の反応副生物を１種以上含む組合せである、請求項２４記載の導電性組成物。
【請求項２７】
請求項１乃至請求項２６のいずれか１項記載の組成物を含んでなる物品。
【請求項２８】
有機ポリマー及び／又は有機ポリマー前駆体組成物をカーボンナノチューブ組成物とブレンドすることを含んでなる、組成物の製造方法であって、
前記カーボンナノチューブ組成物がロープを形成することができるカーボンナノチューブを含んでおり、前記カーボンナノチューブ組成物がカーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約０．１ｗｔ％以上の量の生産関連不純物を含んでいる、前記方法。
【請求項２９】
ブレンドすることが、溶融ブレンド、溶液ブレンド、又は以上のブレンド法を１種以上含む組合せを含む、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
前記有機ポリマー前駆体組成物がブレンドする間に有機ポリマーを形成する、請求項２８記載の方法。
【請求項３１】
ブレンドすることが、超音波周波数で行う音波処理を含む、請求項２８記載の方法。
【請求項３２】
ブレンドすることが剪断力、伸張力、圧縮力、超音波エネルギー、電磁エネルギー、熱エネルギー、又は以上の力及びエネルギーを１種以上含む組合せを使用して加工処理装置で行われ、単一のスクリュー、複数のスクリュー、噛合式同方向回転型若しくは逆方向回転型スクリュー、非噛合式同方向回転型若しくは逆方向回転型スクリュー、往復運動型スクリュー、ピン付きスクリュー、ピン付きバレル、スクリーンパック、ロール、ラム、ヘリカルローター、又は以上を１種以上含む組合せによって前記力を働かせる、請求項２８記載の方法。
【請求項３３】
カーボンナノチューブ組成物を有機ポリマー又は有機ポリマー前駆体とブレンドすることを含んでなる導電性組成物の製造方法であって、
前記カーボンナノチューブ組成物がロープを形成することができるカーボンナノチューブを含有しており、カーボンナノチューブを含むロープの寸法がブレンドする際に変化する、前記方法。
【請求項３４】
前記ロープが２〜１０５のカーボンナノチューブを含んでいる、請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
ブレンドすることが、溶融ブレンド、溶液ブレンド、又は以上のブレンド法を１種以上含む組合せを含む、請求項３３記載の方法。
【請求項３６】
前記有機ポリマー前駆体組成物がブレンドする間に有機ポリマーを形成する、請求項３３記載の方法。
【請求項３７】
ブレンドすることが超音波周波数で行う音波処理を含む、請求項３３記載の方法。
【請求項３８】
第１の有機ポリマーをカーボンナノチューブ組成物とブレンドしてマスターバッチを形成し、
さらに前記マスターバッチを第２の有機ポリマーとブレンドして導電性組成物を形成する
ことを含んでなる導電性組成物の製造方法方法であって、
前記カーボンナノチューブ組成物が当該カーボンナノチューブ組成物の総重量を基準にして約０．１ｗｔ％以上の量で生産関連不純物を含んでおり、前記カーボンナノチューブ組成物がロープを形成することができるカーボンナノチューブを含んでいる、前記方法。
【請求項３９】
前記マスターバッチが当該導電性組成物の電気体積抵抗率より高い電気体積抵抗率を有しているか、又は、前記マスターバッチが当該導電性組成物の電気体積抵抗率より低い電気体積抵抗率を有している、請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
カーボンナノチューブ組成物中に存在するカーボンナノチューブロープの寸法がマスターバッチを形成するためにブレンドする間に変化するか、又は、カーボンナノチューブ組成物中に存在するカーボンナノチューブロープの寸法が導電性組成物を形成するためにブレンドする間に変化する、請求項３８記載の方法。
【請求項４１】
請求項２８乃至請求項４０のいずれか１項記載の方法によって製造された物品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２００７−５１２６５８（Ｐ２００７−５１２６５８Ａ）
【公表日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５２３２６２（Ｐ２００６−５２３２６２）
【出願日】平成１６年８月６日（２００４．８．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２５６５１
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０１５５７４
【国際公開日】平成１７年２月１７日（２００５．２．１７）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月６日（２００４．８．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２５６５１
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０１５５７４
【国際公開日】平成１７年２月１７日（２００５．２．１７）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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