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公開番号2025078095
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-19
出願番号2024194591
出願日2024-11-06
発明の名称帯電材料、エレクトレット用材料、帯電膜、エレクトレット膜
出願人東ソー株式会社,国立大学法人大阪教育大学
代理人個人,個人
主分類C07C 211/55 20060101AFI20250512BHJP(有機化学)
要約【課題】光安定性に優れたエレクトレット用材料、帯電材料、エレクトレット膜を提供する。
【解決手段】分子内に、芳香環及びヘテロ芳香環から選択される少なくとも1種を有し、前記環は、フッ素原子及び式(A1)で表される構造から選択される少なくとも1種で置換され、分子全体の炭素原子数に対するフッ素原子数の割合が30%以上、分子量が500以上4000以下、かつガラス転移温度が50℃以上である化合物を含む、帯電材料。
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式中、L¹は、О、S、若しくはフッ素原子で置換されていてもよい、炭素数1～18の直鎖状、分岐状、若しくは環状の2価脂肪族炭化水素基、又はフッ素原子で置換されていてもよく、また環を形成していてもよいビニレン基を表す。式中、aは独立して、0～4の整数を表す。式中、bは独立して、1～4の整数を表す。式中、Rfは独立して、フッ素原子を3つ以上含む、炭素数1以上の1～2価の置換基を表す。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
分子内に、芳香環及びヘテロ芳香環からなる群より選択される少なくとも１種を有し、
前記環は、フッ素原子及び下記式（Ａ１）で表される構造からなる群より選択される少なくとも１種で置換されており、
分子全体の炭素原子数に対するフッ素原子数の割合が３０％以上であり、
分子量が５００以上４０００以下であり、かつ
ガラス転移温度が５０℃以上である化合物を含む、帯電材料。
TIFF
2025078095000158.tif
16
134
式（Ａ１）中、Ｌ
１
は、
О、Ｓ、若しくはフッ素原子で置換されていてもよい、炭素数１～１８の直鎖状、分岐状、若しくは環状の２価脂肪族炭化水素基、又は、
フッ素原子で置換されていてもよく、また環を形成していてもよい２価ビニレン基を表す。
式（Ａ１）中、ａは各々独立して、０～４の整数を表す。
式（Ａ１）中、ｂは各々独立して、１～４の整数を表す。
式（Ａ１）中、Ｒｆは各々独立して、フッ素原子を３つ以上含む、炭素数１以上の１～２価の置換基を表す。
続きを表示（約 5,400 文字）【請求項２】
薄膜形成時の表面電位の維持率が０．７以上である、請求項１に記載の帯電材料。
【請求項３】
Ｒｆが下記式（００１）で表される構造である、請求項１に記載の帯電材料。
TIFF
2025078095000159.tif
17
134
式（００１）中、
Ｒｆ
００１
は、各々独立して、フッ素原子を３つ以上含む、炭素数１～１８の直鎖状、分岐状、又は環状の１～２価脂肪族炭化水素基、又は、
フッ素原子を３つ以上含む、環を形成していてもよいビニレン基を表す。
Ｌ
００１
は、各々独立して、
О、Ｓ、若しくはフッ素原子で置換されていてもよい、炭素数１～１８の直鎖状、分岐状、若しくは環状の２価脂肪族炭化水素基、又は、
フッ素原子で置換されていてもよく、また環を形成していてもよい２価ビニレン基を表す。
ａ
００１
は、各々独立して、０～４の整数を表す。
ａ
００２
は、各々独立して、１～４の整数を表す。
【請求項４】
請求項１に記載の化合物が、下記式（１）で表される化合物である、請求項１に記載の帯電材料。
TIFF
2025078095000160.tif
29
134
式（１）中、Ｒは、各々独立して、
置換されていてもよい、炭素数６～２６の単環、連結環、若しくは縮環の１価芳香族炭化水素基、
置換されていてもよい、炭素数３～２６の単環、連結環、若しくは縮環の１価ヘテロ芳香族基、
置換されていてもよい、炭素数１～１８の直鎖状、分岐状、若しくは環状の１価脂肪族炭化水素基、
置換されていてもよい、炭素数３～１８の環状の１価ヘテロ脂肪族炭化水素基、又は
上記式（Ａ１）で表される構造を表す。
式（１）中、Ｘは、各々独立して、
置換されていてもよい、炭素数６～２６の単環、連結環、若しくは縮環の２～６価芳香族炭化水素基、
置換されていてもよい、炭素数３～２６の単環、連結環、若しくは縮環の２～６価ヘテロ芳香族基、
置換されていてもよい、炭素数１～１８の直鎖状、分岐状、若しくは環状の２～６価脂肪族炭化水素基、
置換されていてもよい、炭素数３～１８の環状の２～６価ヘテロ脂肪族炭化水素基、
О、Ｓ、Ｓｉ、Ｎ又はＮ（Ｒ）を表す。
式（１）中、Ｌは、各々独立して、
置換されていてもよい、炭素数６～２６の単環、連結環、若しくは縮環の２～４価芳香族炭化水素基、
置換されていてもよい、炭素数３～２６の単環、連結環、若しくは縮環の２～４価ヘテロ芳香族基、
置換されていてもよい、炭素数１～１８の直鎖状、分岐状、若しくは環状の２～４価脂肪族炭化水素基、
置換されていてもよい、炭素数３～１８の環状の２～４価ヘテロ脂肪族炭化水素基、
О、Ｓ、Ｓｉ、Ｎ又はＮ（Ｒ）を表す。
式（１）中、ｌは、各々独立して、１～３の整数を表す。
式（１）中、ｍは、各々独立して、０～１２の整数を表す。
式（１）中、ｎは、各々独立して、１～６の整数を表す。
式（１）中、ｐは、各々独立して、２～６の整数を表す。
式（１）中、少なくとも１つのＲは、分子内に、芳香環、及びヘテロ芳香環からなる群より選択される少なくとも１種を有し、前記環は、フッ素原子及び上記式（Ａ１）で表される構造からなる群より選択される少なくとも１種で置換されている。
【請求項５】
上記式（１）中、Ｘが、置換の芳香族炭化水素基、置換のヘテロ芳香族基、置換の脂肪族炭化水素基、又は置換のヘテロ脂肪族炭化水素基である場合、これらの基が、各々独立して、
炭素数１～１８の直鎖状、分岐状、若しくは環状の脂肪族炭化水素基、
炭素数１～１８の直鎖状、分岐状、若しくは環状アルコキシ基、
炭素数６～２０の芳香族炭化水素基、
炭素数３～２０のヘテロ芳香族基、
シアノ基、フッ素原子、重水素原子、上記式（Ａ１）で表される構造、又は
前記した基が組み合わされた基からなる群より選ばれる少なくとも１種の基で置換されている、請求項３に記載の帯電材料。
【請求項６】
上記式（１）中、Ｌが、置換の芳香族炭化水素基、置換のヘテロ芳香族基、置換の脂肪族炭化水素基、又は置換のヘテロ脂肪族炭化水素基である場合、これらの基が、各々独立して、
炭素数１～１８の直鎖状、分岐状、若しくは環状の脂肪族炭化水素基、
炭素数１～１８の直鎖状、分岐状、若しくは環状アルコキシ基、
炭素数６～２０の芳香族炭化水素基、
炭素数３～２０のヘテロ芳香族基、
シアノ基、フッ素原子、重水素原子、上記式（Ａ１）で表される構造、又は
前記した基が組み合わされた基からなる群より選ばれる少なくとも１種の基で置換されている、請求項４に記載の帯電材料。
【請求項７】
上記式（１）中、Ｒが、置換の芳香族炭化水素基、置換のヘテロ芳香族基、置換の脂肪族炭化水素基、又は置換のヘテロ脂肪族炭化水素基である場合、これらの基が、各々独立して、
炭素数１～１８の直鎖状、分岐状、若しくは環状の脂肪族炭化水素基、
炭素数１～１８の直鎖状、分岐状、若しくは環状アルコキシ基、
炭素数６～２０の芳香族炭化水素基、
炭素数３～２０のヘテロ芳香族基、
シアノ基、フッ素原子、重水素原子、上記式（Ａ１）で表される構造、
若しくは、前記した基が組み合わされた基からなる群より選ばれる少なくとも１種の基で置換されている、請求項４に記載の帯電材料。
【請求項８】
式（１）において、Ｘで表される単環、連結環、若しくは縮環の２～６価芳香族炭化水素基を与える化合物が、各々独立して、ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、ナフタレン、フルオレン、スピロビフルオレン、９，９－ジメチルフルオレン、９，９－ジフェニルフルオレン、ベンゾフルオレン、フェナントレン、フルオランテン、トリフェニレン、アントラセン、ピレン、クリセン、ぺリレン、ベンゾクリセン、トリプチセン、ジベンゾクリセン、並びに前記した基にベンゼン、ナフタレン、及びフェナントレンからなる群より選ばれる少なくとも１種が縮環したものからなる群より選択される少なくとも１種であり、
Ｘで表される単環、連結環、若しくは縮環の２～６価ヘテロ芳香族基を与える化合物が、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、カルバゾール、フラン、チオフェン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾジオキシン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、チアゾール、チアジアゾール、チアントレン、アクリジン、ジヒドロアクリジン、フェノキサジン、フェノチアジン、ジベンゾ－１，４－ジオキシン、１，２，３，４－テトラヒドロキノキサリン、２，３，４，５－テトラヒドロ－１Ｈ－１，４－ベンゾジアゼピン、２，３，４，５－テトラヒドロ－１Ｈ－１，５－ベンゾジアゼピン、ベンゾチアゾール、並びに前記した基にベンゼン、ナフタレン、及びフェナントレンからなる群より選ばれる少なくとも１種が縮環したものからなる群より選択される少なくとも１種であり、
Ｘで表される直鎖状、分岐状、若しくは環状の２～６価脂肪族炭化水素基を与える化合物が、メタン、エタン、アダマンタン、ジアマンタン、及びシクロヘキサンからなる群より選択される少なくとも１種であり、
Ｘで表される環状の２～６価ヘテロ脂肪族炭化水素基を与える化合物が、モルホリン、ピペラジン、ホモピペラジン、ヘキサヒドロ－１，３，５－トリアジン、１，４－ジオキシン、１，４－ジチアン、４，４’－ビピペリジン、ジアザビシクロ［２，２，２］オクタン、オクタヒドロ－１Ｈ－ピロロ［３，４－ｂ］ピリジン、及び１，４，７，１０－テトラアザシクロドデカンからなる群より選択される少なくとも１種である、請求項４に記載の帯電材料。
【請求項９】
上記式（１）において、Ｌで表される単環、連結環、若しくは縮環の２～４価芳香族炭化水素基を与える化合物が、ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、ナフタレン、フルオレン、スピロビフルオレン、９，９－ジメチルフルオレン、９，９－ジフェニルフルオレン、ベンゾフルオレン、フェナントレン、フルオランテン、トリフェニレン、アントラセン、ピレン、クリセン、ぺリレン、ベンゾクリセン、トリプチセン、ジベンゾクリセン、並びに前記した基にベンゼン、ナフタレン、及びフェナントレンからなる群より選ばれる少なくとも１種が縮環したものからなる群より選択される少なくとも１種であり、
Ｌで表される単環、連結環、若しくは縮環の２～４価ヘテロ芳香族基を与える化合物が、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、カルバゾール、フラン、チオフェン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾジオキシン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、チアゾール、チアジアゾール、チアントレン、アクリジン、ジヒドロアクリジン、フェノキサジン、フェノチアジン、ジベンゾ－１，４－ジオキシン、１，２，３，４－テトラヒドロキノキサリン、２，３，４，５－テトラヒドロ－１Ｈ－１，４－ベンゾジアゼピン、２，３，４，５－テトラヒドロ－１Ｈ－１，５－ベンゾジアゼピン、ベンゾチアゾール、並びに前記した基にベンゼン、ナフタレン、及びフェナントレンからなる群より選ばれる少なくとも１種が縮環したものからなる群より選択される少なくとも１種であり、
Ｌで表される直鎖状、分岐状、若しくは環状の２～４価脂肪族炭化水素基を与える化合物が、メタン、エタン、アダマンタン、ジアマンタン、及びシクロヘキサンからなる群より選択される少なくとも１種であり、
Ｌで表される環状の２～４価ヘテロ脂肪族炭化水素基を与える化合物が、モルホリン、ピペラジン、ホモピペラジン、ヘキサヒドロ－１，３，５－トリアジン、１，４－ジオキシン、１，４－ジチアン、４，４’－ビピペリジン、ジアザビシクロ［２，２，２］オクタン、オクタヒドロ－１Ｈ－ピロロ［３，４－ｂ］ピリジン、及び１，４，７，１０－テトラアザシクロドデカンからなる群より選択される少なくとも１種である、請求項４に記載の帯電材料。
【請求項１０】
上記式（１）において、Ｒで表される単環、連結環、若しくは縮環の１価芳香族炭化水素基を与える化合物が、ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、ナフタレン、フルオレン、スピロビフルオレン、９，９－ジメチルフルオレン、９，９－ジフェニルフルオレン、ベンゾフルオレン、フェナントレン、フルオランテン、トリフェニレン、アントラセン、ピレン、クリセン、ぺリレン、ベンゾクリセン、トリプチセン、ジベンゾクリセン、並びに前記した基にベンゼン、ナフタレン、及びフェナントレンからなる群より選ばれる少なくとも１種が縮環したものからなる群より選択される少なくとも１種であり、
Ｒで表される単環、連結環、若しくは縮環の１価ヘテロ芳香族基を与える化合物が、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、カルバゾール、フラン、チオフェン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾジオキシン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、チアゾール、チアジアゾール、チアントレン、アクリジン、ジヒドロアクリジン、フェノキサジン、フェノチアジン、ジベンゾ－１，４－ジオキシン、１，２，３，４－テトラヒドロキノキサリン、２，３，４，５－テトラヒドロ－１Ｈ－１，４－ベンゾジアゼピン、２，３，４，５－テトラヒドロ－１Ｈ－１，５－ベンゾジアゼピン、又はベンゾチアゾール、並びに前記した基にベンゼン、ナフタレン、及びフェナントレンからなる群より選ばれる少なくとも１種が縮環したものからなる群より選択される少なくとも１種であり、
Ｒで表される直鎖状、分岐状、若しくは環状の１価脂肪族炭化水素基を与える化合物が、メタン、エタン、アダマンタン、ジアマンタン、及びシクロヘキサンからなる群より選ばれる少なくとも１種であり、
Ｒで表される環状の１価ヘテロ脂肪族炭化水素基を与える化合物が、モルホリン、ピペラジン、ホモピペラジン、ヘキサヒドロ－１，３，５－トリアジン、１，４－ジオキシン、１，４－ジチアン、４，４’－ビピペリジン、ジアザビシクロ［２，２，２］オクタン、オクタヒドロ－１Ｈ－ピロロ［３，４－ｂ］ピリジン、及び１，４，７，１０－テトラアザシクロドデカンからなる群より選択される少なくとも１種である、請求項４に記載の帯電材料。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、帯電材料、エレクトレット用材料、帯電膜、エレクトレット膜に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
振動を電力に変換する振動発電素子として、静電式振動発電素子が知られている。静電式振動発電素子は、振動によりエレクトレット（電石）と電極の相対位置を変化させて、電極に逐次静電誘導を誘起するように構成した発電素子であり、環境振動のような加速度の小さい低周波振動から効率よく電力を取り出せるという利点を有する。
振動発電素子のエレクトレットについては、従来、ポリマー膜に電荷を打ち込んだポリマー系のものを中心に研究開発が進められていたが、製造において高電圧電源等の大掛かりな設備が必要であり、プロセスも煩雑であることから、生産性が低くコスト高になるという問題があった。そのため、最近は成膜過程で有機薄膜に自発的に発生する表面電位を利用した振動発電素子が注目されており、その素子に用いられるエレクトレット用材料の研究開発が盛んに行われている。
エレクトレット用材料として、特許文献１は、Ａｌｑ
３
等が例示されている。特許文献１によれば、蒸着法や塗布法等の成膜法により電極上に積層することで自発的に表面電位が誘起された帯電膜を形成することができるため、振動発電素子の製造効率の向上、低コスト化を実現できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－０３６４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１にかかるＡｌｑ
３
の帯電膜の表面電位は光安定性が低く、光照射によってその機能を失ってしまう。
そこで本開示の一態様は、光安定性に優れた帯電膜を形成できる帯電材料、エレクトレット用材料、エレクトレット膜の提供に向けられている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様によれば、
分子内に、芳香環及びヘテロ芳香環からなる群より選択される少なくとも１種を有し、
前記環は、フッ素原子及び下記式（Ａ１）で表される構造からなる群より選択される少なくとも１種で置換されており、
分子全体の炭素原子数に対するフッ素原子数の割合が１０％以上であり、
分子量が５００以上４０００以下であり、かつ
ガラス転移温度が５０℃以上である化合物を含む、帯電材料が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の一態様によれば、光安定性に優れた帯電膜を形成できる帯電材料、エレクトレット用材料、エレクトレット膜が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
実施例２における光の照射時間と巨大表面電位との関係を示す図である。
比較例１における光の照射時間と巨大表面電位との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本開示の一態様にかかる帯電材料、エレクトレット用材料、エレクトレット膜について詳細に説明する。
【０００９】
［帯電材料］
本開示の一態様にかかる帯電材料は、
分子内に、芳香環及びヘテロ芳香環からなる群より選択される少なくとも１種を有し、
前記環は、フッ素原子及び下記式（Ａ１）で表される構造からなる群より選択される少なくとも１種で置換されており、
分子全体の炭素原子数に対するフッ素原子数の割合が３０％以上であり、
分子量が５００以上４０００以下であり、かつ
ガラス転移温度が５０℃以上である化合物を含む。
以下、本明細書において、上記態様にかかる帯電材料を「帯電材料Ａ」と称する場合がある。
TIFF
2025078095000001.tif
17
134
式（Ａ１）中、Ｌ
１
は、
О、Ｓ、若しくはフッ素原子で置換されていてもよい、炭素数１～１８の直鎖状、分岐状、若しくは環状の２価脂肪族炭化水素基、又は、
フッ素原子で置換されていてもよく、また環を形成していてもよいビニレン基を表す。
式（Ａ１）中、ａは各々独立して、０～４の整数を表す。
式（Ａ１）中、ｂは各々独立して、１～４の整数を表す。
式（Ａ１）中、Ｒｆは各々独立して、フッ素原子を３つ以上含む、炭素数１以上の１～２価の置換基を表す。
【００１０】
前記化合物は、分子内に、芳香環及びヘテロ芳香環からなる群より選択される少なくとも１種を有し、前記環は、フッ素原子及び上記式（Ａ１）で表される構造からなる群より選択される少なくとも１種で置換されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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