JP7159688B2 - Ink containing conductive polymer and use thereof - Google Patents
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Description
本発明は、良好な正孔輸送性と耐久性を両立した導電性高分子膜を作製できる新規な導電性高分子含有インクに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel conductive polymer-containing ink capable of producing a conductive polymer film having both good hole transportability and durability.
ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール等に代表されるπ共役系高分子に、電子受容性化合物をドーパントとしてドープした導電性高分子材料が開発され、例えば、帯電防止材、コンデンサの固体電解質、導電性塗料、電磁波シールド、エレクトロクロミック素子、電極材料、正孔注入材料、熱電変換材料、透明導電膜、化学センサ、アクチュエータ等への応用が検討されている。これらの導電性高分子材料の中でも、化学的安定性の面からポリチオフェン系導電性高分子材料が実用上有用である。 Conductive polymer materials have been developed by doping π-conjugated polymers such as polyacetylene, polythiophene, polyaniline, and polypyrrole with electron-accepting compounds as dopants. Applications to paints, electromagnetic wave shields, electrochromic devices, electrode materials, hole injection materials, thermoelectric conversion materials, transparent conductive films, chemical sensors, actuators, etc. are being investigated. Among these conductive polymer materials, polythiophene-based conductive polymer materials are practically useful in terms of chemical stability.
ポリチオフェン系導電性高分子材料としては、(i)ドーパントとなるポリスチレンスルホン酸(PSS)又はパーフルオロエチレンスルホン酸の水溶液中で、3,4-エチレンジオキシチオフェン(EDOT)を重合させることで得られるPEDOT/PSS、PEDOT/パーフルオロエチレンスルホン酸を含む水性分散液や、(ii)水溶性の付与とドーピング作用を兼ね備えた置換基(スルホ基、スルホネート基等)を直接又はスペーサを介してポリマー主鎖中に有する、いわゆる自己ドープ型導電性高分子(例えば、スルホン化ポリアニリン、PEDOT-S、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-メチル-1-プロパンスルホン酸 ポリマー等)等が知られている(例えば、非特許文献1、2、特許文献1参照)。 As a polythiophene-based conductive polymer material, (i) obtained by polymerizing 3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT) in an aqueous solution of polystyrene sulfonic acid (PSS) or perfluoroethylene sulfonic acid as a dopant. Aqueous dispersions containing PEDOT/PSS and PEDOT/perfluoroethylenesulfonic acid, and (ii) substituents (sulfo group, sulfonate group, etc.) that have both water-solubility and doping effects are added directly or via a spacer to the polymer. So-called self-doping type conductive polymers having in the main chain (e.g., sulfonated polyaniline, PEDOT-S, 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2 -yl)methoxy]-1-methyl-1-propanesulfonic acid polymer, etc.) are known (see, for example, Non-Patent Documents 1 and 2 and Patent Document 1).
導電性高分子の用途は、従来の帯電防止剤や固体電解コンデンサの固体電解質への利用のみならず、有機エレクトロルミネセンス素子、有機薄膜太陽電池などの正孔注入層として開発が進められている。 The applications of conductive polymers are not limited to conventional antistatic agents and solid electrolytes in solid electrolytic capacitors, but are also being developed as hole injection layers for organic electroluminescence devices and organic thin-film solar cells. .
正孔注入層は、上記導電性高分子を含有するインクを透明電極上に塗布・乾燥して得られる数十~百数十nmの有機薄膜であり、適度な導電率(10-3S/cm未満)と平滑性が必要とされる。上記導電性高分子を含有するインクの報告例としては、例えば、PEDOT/PSSの場合、エチレングリコール等の水より高い沸点を有する溶媒を10~50重量%、典型的には30重量%を含む水性分散液であるインクが報告されている(特許文献2)。又、メタノール、エタノール、1-プロパノール等のアルコール溶剤、2-ブトキシエタノール等のアルコールエーテル溶剤を5~50重量%を含む水性分散液が報告されている(特許文献3)。更に、PEDOT/パーフルオロエチレンスルホン酸の場合、イソプロパノール等のアルコールを含み、且つH2Oを少なくとも40重量%含む水性分散液が報告されている(特許文献4)。 The hole injection layer is an organic thin film of several tens to several tens of nm obtained by applying and drying the ink containing the conductive polymer on the transparent electrode, and has a moderate conductivity (10 -3 S/ cm) and smoothness are required. Reported examples of inks containing the above conductive polymers include, for example, PEDOT/PSS, which contains 10 to 50% by weight, typically 30% by weight, of a solvent having a boiling point higher than that of water, such as ethylene glycol. An ink that is an aqueous dispersion has been reported (Patent Document 2). Further, an aqueous dispersion containing 5 to 50% by weight of an alcohol solvent such as methanol, ethanol or 1-propanol or an alcohol ether solvent such as 2-butoxyethanol has been reported (Patent Document 3). Furthermore, in the case of PEDOT/perfluoroethylenesulfonic acid, an aqueous dispersion containing an alcohol such as isopropanol and containing at least 40% by weight of H 2 O has been reported (Patent Document 4).
また、自己ドープ型ポリチオフェン系導電性高分子の正孔注入層の応用例としては、具体的な実施例がないものの、0.001~10重量%の1価値又は2価値のアルコールを含有してもよい水溶性インクの記載が明細書に書かれている(特許文献5)。 In addition, as an application example of the hole injection layer of the self-doping polythiophene-based conductive polymer, although there are no specific examples, it contains 0.001 to 10% by weight of a monovalent or divalent alcohol. A description of a good water-soluble ink is written in the specification (Patent Document 5).
このように、従来の正孔注入層に供するポリチオフェン系導電性高分子含有インクは、50重量%以上の水を含有している。 Thus, conventional polythiophene-based conductive polymer-containing inks used for hole injection layers contain 50% by weight or more of water.
一方で、上記の導電性高分子含有インクを透明電極上に塗布する方法としては、通常、スピンコート法等が頻繁に利用されるが、材料利用効率・大型基板への適用を考慮するとインクジェット法での塗布が望ましい。インクジェット法は、目的の画素上に滴下したインクを画素内に均一に広げ、均一膜厚の薄膜を形成させるものであるが、しばしば、周辺の膜厚が厚くなる(Coffee Strain Effect)、ノズル先端が閉塞する等の問題を生じる。従って、適度なインク粘度(25mPa・s以下)と表面張力(40mN/m以下)を有し、インクジェット法での連続吐出が可能なことが必要であり、現状、満足できるものではない。 On the other hand, as a method for applying the conductive polymer-containing ink onto the transparent electrode, a spin coating method or the like is usually frequently used. It is desirable to apply at In the inkjet method, the ink dropped onto the target pixel is spread uniformly within the pixel to form a thin film with a uniform film thickness. causes problems such as clogging. Therefore, it is necessary to have suitable ink viscosity (25 mPa·s or less) and surface tension (40 mN/m or less), and to be capable of continuous ejection by the inkjet method, which is not satisfactory at present.
上述のように、従来公知のポリチオフェン系導電性高分子(例えばPEDOT:PSS)を含有するインクは、水を50重量%以上含有するものであるが、水は、有機EL等の有機デバイスにおいては劣化因子でもあり、所謂ダークスポット(非発光領域)の発生確率を増大させ、その結果、有機デバイスの耐久性及び製品歩留まりが低下する課題がある。又、従来公知のポリチオフェン系導電性高分子は分散液のためにノズル先端で閉塞しやすい課題がある。このため、水含有量が50%未満であり、インクジェット法でのノズル閉塞の問題がないポリチオフェン系導電性高分子を含有する組成物(インク)が求められている。 As described above, conventionally known inks containing polythiophene-based conductive polymers (e.g., PEDOT:PSS) contain water in an amount of 50% by weight or more. It is also a deterioration factor and increases the probability of occurrence of so-called dark spots (non-light-emitting regions), resulting in a problem of reduced durability and product yield of organic devices. In addition, conventionally known polythiophene-based conductive polymers have a problem that they tend to clog at the tip of the nozzle due to the dispersion liquid. Therefore, there is a demand for a composition (ink) containing a polythiophene-based conductive polymer that has a water content of less than 50% and is free from the problem of nozzle clogging in the inkjet method.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、後述する導電性高分子含有組成物(インク)が、水含有量50重量%未満でありながら、インクジェット法でのノズル閉塞の課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。 The present inventors have made intensive studies to solve the above problems, and as a result, the conductive polymer-containing composition (ink) described later has a water content of less than 50% by weight, but the nozzle clogging in the inkjet method The inventors have found that the problem can be solved, and have completed the present invention.
すなわち、本発明は以下[1]~[16]に存する。
[1] 下記式(1)で表される構造単位及び下記式(2)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造単位を含むポリチオフェン(A)、ポリアクリル酸系水溶性樹脂(B)、グリコール(C)、下記一般式(3)で表されるグリコールエーテル(D)、及び非プロトン性極性溶媒(E)を含む組成物であって、(A)、(B)、(C)及び(D)の含有量が、各々、0.005~1.0重量%、0.1~10重量%、0.01~30重量%、及び0.01~30重量%であり、尚且つ(C)、(D)及び(E)の合計が60~99重量%であることを特徴とする組成物。
That is, the present invention resides in the following [1] to [16].
[1] Polythiophene (A) containing at least one structural unit selected from the group consisting of structural units represented by the following formula (1) and structural units represented by the following formula (2), polyacrylic acid-based water-soluble A composition comprising a resin (B), a glycol (C), a glycol ether (D) represented by the following general formula (3), and an aprotic polar solvent (E), comprising (A) and (B) , the contents of (C) and (D) are 0.005 to 1.0% by weight, 0.1 to 10% by weight, 0.01 to 30% by weight, and 0.01 to 30% by weight, respectively. and the sum of (C), (D) and (E) is 60 to 99% by weight.
[式(1)において、Mは、水素イオン、アルカリ金属イオン、アミン化合物の共役酸、又は第4級アンモニウムカチオンを表す。式(1)及び(2)において、R1は、水素原子、メチル基、エチル基、炭素数3~6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換基を有する炭素数1~6のアルキル基、又はフッ素原子を表し、mは1~10の整数を表し、nは0又は1を表す。] [In Formula (1), M represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, a conjugate acid of an amine compound, or a quaternary ammonium cation. In formulas (1) and (2), R 1 is a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a linear or branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or a substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. represents a group or a fluorine atom, m represents an integer of 1 to 10, and n represents 0 or 1. ]
(式中、R2は、炭素数3~6の直鎖又は分岐アルキル基を表す。R3及びR4は、各々独立して、水素原子又はメチル基を表す。pは1又は2を表す。)
[2] (C)、(D)及び(E)の合計が70~98重量%であることを特徴とする[1]記載の組成物。
[3] (C)、(D)及び(E)の合計が80~98重量%であることを特徴とする[1]記載の組成物。
[4] ポリアクリル酸系水溶性樹脂(B)を、ポリチオフェン(A)1重量部に対して、5~40重量部含有することを特徴とする[1]乃至[3]のいずれか一つに記載の組成物。
[5] グリコール(C)が、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブチレングリコール、2,3-ブタンジオール、及び2-メチル-2,4-ペンタンジオールからなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする[1]乃至[4]のいずれか1つに記載の組成物。
[6] グリコール(C)の含有量が0.1~15重量%であることを特徴とする[1]乃至[5]のいずれか1つに記載の組成物。
[7] グリコールエーテル(D)が、エチレングリコール モノn-プロピルエーテル、エチレングリコール モノn-ブチルエーテル、プロピレングリコール モノn-プロピルエーテル、プロピレングリコール モノn-ブチルエーテル、ジエチレングリコール モノn-プロピルエーテル、ジエチレングリコール モノn-ブチルエーテル、ジプロピレングリコール モノn-プロピルエーテル、又はジプロピレングリコール モノn-ブチルエーテルであることを特徴とする[1]乃至[6]のいずれかに記載の組成物。
[8] グリコールエーテル(D)の含有量が0.1~15重量%であることを特徴とする[1]乃至[7]のいずれか1つに記載の組成物。
[9] 非プロトン性極性溶媒(E)が、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジエチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、及びN-エチルピロリドンからなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする[1]乃至[8]のいずれかに記載の組成物。
[10] ポリアクリル酸系水溶性樹脂(B)が、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ(アクリル酸―スチレンスルホン酸)共重合体、又はポリ(メタクリル酸―スチレンスルホン酸)共重合体であることを特徴とする[1]乃至[9]のいずれか1つに記載の組成物。
[11] ポリアクリル酸系水溶性樹脂(B)の重量平均分子量が1千~50万であることを特徴とする[1]乃至[10]のいずれか1つに記載の組成物。
[12] さらに水を含有することを特徴とする[1]乃至[11]のいずれかに記載の組成物。
[13] 20℃での粘度が20mPa・s以下であり、尚且つ表面張力が20~40mN/mであることを特徴とする[1]乃至[12]のいずれか1つに記載の組成物。
[14] [1]乃至[13]のいずれかに記載の組成物からなる導電性高分子含有インク。
[15] [1]乃至[13]のいずれかに記載の組成物を塗布した後、乾燥させることを特徴とする膜の製造方法。
[16] [15]に記載の製造方法で得られた膜を含むことを特徴とする、有機エレクトロルミネセンス素子又は有機光電変換素子のいずれかの有機電子素子。
(In the formula, R 2 represents a linear or branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms; R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group; p represents 1 or 2; .)
[2] The composition according to [1], wherein the total of (C), (D) and (E) is 70 to 98% by weight.
[3] The composition according to [1], wherein the total of (C), (D) and (E) is 80 to 98% by weight.
[4] Any one of [1] to [3], characterized by containing 5 to 40 parts by weight of the polyacrylic acid-based water-soluble resin (B) with respect to 1 part by weight of the polythiophene (A). The composition according to .
[5] the group in which glycol (C) consists of ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butylene glycol, 2,3-butanediol, and 2-methyl-2,4-pentanediol; The composition according to any one of [1] to [4], which is at least one selected from the above.
[6] The composition according to any one of [1] to [5], wherein the content of glycol (C) is 0.1 to 15% by weight.
[7] Glycol ether (D) is ethylene glycol mono-n-propyl ether, ethylene glycol mono-n-butyl ether, propylene glycol mono-n-propyl ether, propylene glycol mono-n-butyl ether, diethylene glycol mono-n-propyl ether, diethylene glycol mono-n. -butyl ether, dipropylene glycol mono-n-propyl ether, or dipropylene glycol mono-n-butyl ether, the composition according to any one of [1] to [6].
[8] The composition according to any one of [1] to [7], wherein the content of glycol ether (D) is 0.1 to 15% by weight.
[9] The aprotic polar solvent (E) is at least one selected from the group consisting of dimethylformamide, dimethylacetamide, diethylacetamide, N-methylpyrrolidone, and N-ethylpyrrolidone [1] ] to [8].
[10] Polyacrylic acid-based water-soluble resin (B) is polyacrylic acid, polymethacrylic acid, poly(acrylic acid-styrenesulfonic acid) copolymer, or poly(methacrylic acid-styrenesulfonic acid) copolymer The composition according to any one of [1] to [9], characterized in that
[11] The composition according to any one of [1] to [10], wherein the polyacrylic acid-based water-soluble resin (B) has a weight average molecular weight of 1,000 to 500,000.
[12] The composition according to any one of [1] to [11], further comprising water.
[13] The composition according to any one of [1] to [12], which has a viscosity at 20° C. of 20 mPa·s or less and a surface tension of 20 to 40 mN/m. .
[14] An ink containing a conductive polymer, comprising the composition according to any one of [1] to [13].
[15] A method for producing a film, comprising applying the composition according to any one of [1] to [13] and then drying the composition.
[16] An organic electronic device, either an organic electroluminescence device or an organic photoelectric conversion device, comprising the film obtained by the production method described in [15].
本発明の新規な導電性高分子含有組成物(インク)から作製される導電性高分子膜は、従来公知の導電性高分子含有組成物から作製されるものに比べてデバイス寿命に悪影響を及ぼすインク中の水の含有量が小さいため、高耐久性化及び高性能化という顕著な効果を奏する。 Conductive polymer films prepared from the novel conductive polymer-containing composition (ink) of the present invention have a negative effect on device life compared to those prepared from conventionally known conductive polymer-containing compositions. Since the water content in the ink is small, remarkable effects such as high durability and high performance can be obtained.
また、本発明の新規な導電性高分子含有組成物(インク)は、適度なインク粘度と表面張力を有するため、大型基板の印刷法としてプロセス上有利なインクジェット法に適したインク特性を有する。 In addition, the novel conductive polymer-containing composition (ink) of the present invention has appropriate ink viscosity and surface tension, and therefore has ink properties suitable for the inkjet method, which is advantageous in terms of process as a printing method for large substrates.
本願発明の導電性高分子含有組成物(インク)は、含水率を低く制御することによって、表面張力をより低く調整できるために、PEDOT/PSSを含有する導電性インクに比べて、インクジェット法での塗膜均一性を向上させることができるという効果を奏する。 The conductive polymer-containing composition (ink) of the present invention can be adjusted to a lower surface tension by controlling the water content to a low level, so compared to a conductive ink containing PEDOT/PSS, it can be used by an inkjet method. It is possible to improve the uniformity of the coating film.
本願発明の導電性高分子含有組成物(インク)は、PEDOT/PSSを含有する導電性インクに比べて耐熱性、耐分解性が高く、保存安定性に優れるという効果を奏する。また、このような耐久性に基づいて、本願発明の導電性高分子含有組成物(インク)は、PEDOT/PSSを含有する導電性インクに比べてインクジェットノズル先端での目詰まりを起こしにくいという顕著な効果を奏する。 The conductive polymer-containing composition (ink) of the present invention has the effects of having higher heat resistance and decomposition resistance than conductive inks containing PEDOT/PSS and excellent storage stability. In addition, based on such durability, the conductive polymer-containing composition (ink) of the present invention is significantly less prone to clogging at the tip of an inkjet nozzle than a conductive ink containing PEDOT/PSS. effect.
以下、本発明を詳細に説明する。 The present invention will be described in detail below.
本発明は、下記式(1)で表される構造単位及び下記式(2)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造単位を含むポリチオフェン(A)、ポリアクリル酸系水溶性樹脂(B)、グリコール(C)、下記一般式(3)で表されるグリコールエーテル(D)、及び非プロトン性極性溶媒(E)を含む組成物であって、(A)、(B)、(C)及び(D)の含有量が、各々、0.005~1.0重量%、0.1~10重量%、0.01~30重量%、及び0.01~30重量%であり、尚且つ(C)、(D)及び(E)の合計が60~99重量%であることを特徴とする組成物である。 The present invention provides a polythiophene (A) containing at least one structural unit selected from the group consisting of structural units represented by the following formula (1) and structural units represented by the following formula (2): A composition comprising a polar resin (B), a glycol (C), a glycol ether (D) represented by the following general formula (3), and an aprotic polar solvent (E), wherein (A), (B ), the contents of (C) and (D) are respectively 0.005 to 1.0% by weight, 0.1 to 10% by weight, 0.01 to 30% by weight, and 0.01 to 30% by weight. and the total of (C), (D) and (E) is 60 to 99% by weight.
[式(1)において、Mは、水素イオン、アルカリ金属イオン、アミン化合物の共役酸、又は第4級アンモニウムカチオンを表す。式(1)及び(2)において、R1は、水素原子、メチル基、エチル基、炭素数3~6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、置換基を有する炭素数1~6のアルキル基、又はフッ素原子を表し、mは1~10の整数を表し、nは0又は1を表す。] [In Formula (1), M represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, a conjugate acid of an amine compound, or a quaternary ammonium cation. In formulas (1) and (2), R 1 is a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a linear or branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or a substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. represents a group or a fluorine atom, m represents an integer of 1 to 10, and n represents 0 or 1. ]
(式中、R2は、炭素数3~6の直鎖又は分岐アルキル基を表す。R3及びR4は、各々独立して、水素原子又はメチル基を表す。pは1又は2を表す。)
上記式(1)において、Mは、水素イオン、アルカリ金属イオン、アミン化合物の共役酸、又は第4級アンモニウムカチオンを表す。
(In the formula, R 2 represents a linear or branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms; R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group; p represents 1 or 2; .)
In formula (1) above, M represents a hydrogen ion, an alkali metal ion, a conjugate acid of an amine compound, or a quaternary ammonium cation.
前記のアルカリ金属イオンとしては、特に限定するものではないが、例えば、Liイオン、Naイオン、Kイオン、Rbイオン、又はCsイオンが挙げられるが、これらのうち、Liイオン、Naイオン、又はKイオンが実用上好ましい。 Examples of the alkali metal ions include, but are not limited to, Li ions, Na ions, K ions, Rb ions, and Cs ions. Ions are practically preferred.
前記のアミン化合物の共役酸としては、アミン化合物にヒドロン(H+)が付加してカチオン種になったものを示す。当該アミン化合物としては、スルホン酸基と反応して共役酸を形成するアミン化合物であればよく、特に限定するものではないが、例えば、sp3混成軌道を有するN(R5)3で表されるアミン化合物[共役酸としては[NH(R5)3]+で表される。]、又はsp2混成軌道を有するアミン化合物(例えば、ピリジン類化合物、イミダゾール類化合物)等が挙げられる。 The conjugate acid of the amine compound is a cationic species obtained by adding hydron (H+) to the amine compound. The amine compound is not particularly limited as long as it reacts with a sulfonic acid group to form a conjugate acid. For example, it is represented by N(R 5 ) 3 having an sp3 hybrid orbital. An amine compound [conjugate acid is represented by [NH(R 5 ) 3 ] + . ], or an amine compound having an sp2 hybrid orbital (for example, a pyridine compound, an imidazole compound), or the like.
上記の置換基R5は、特に限定するものではないが、各々独立して、水素原子、メチル基、エチル基、炭素数3~6の直鎖状又は分岐状のアルキル基、又は置換基を有する炭素数1~6のアルキル基を表す。 The above substituent R 5 is not particularly limited, but each independently represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a linear or branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or a substituent. represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
上記の炭素数3~6の直鎖状又は分岐状のアルキル基としては、特に限定するものではないが、例えば、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、シクロペンチル基、n-へキシル基、2-エチルブチル基、又はシクロヘキシル基等が挙げられる。 The linear or branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms is not particularly limited, but examples include n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group and sec-butyl group. , tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, tert-pentyl group, cyclopentyl group, n-hexyl group, 2-ethylbutyl group, cyclohexyl group and the like.
上記の置換基を有する炭素数1~6のアルキル基としては、特に限定するものではないが、例えば、置換基を有するメチル基、置換基を有するエチル基、置換基を有する炭素数3~6の直鎖状又は分岐状のアルキル基が挙げられ、当該置換基を有する炭素数3~6の直鎖状又は分岐状のアルキル基としては、特に限定するものではないが、例えば、置換基を有するn-プロピル基、置換基を有するイソプロピル基、置換基を有するn-ブチル基、置換基を有するイソブチル基、置換基を有するsec-ブチル基、置換基を有するtert-ブチル基、置換基を有するn-ペンチル基、置換基を有するイソペンチル基、置換基を有するネオペンチル基、置換基を有するtert-ペンチル基、置換基を有するシクロペンチル基、置換基を有するn-へキシル基、置換基を有する2-エチルブチル基、又は置換基を有するシクロヘキシル基等が挙げられる。 The substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is not particularly limited, but examples thereof include a substituted methyl group, a substituted ethyl group, and a substituted The linear or branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms having the substituent is not particularly limited, but for example, the substituent an n-propyl group having a substituent, an isopropyl group having a substituent, an n-butyl group having a substituent, an isobutyl group having a substituent, a sec-butyl group having a substituent, a tert-butyl group having a substituent, a substituent n-pentyl group having a substituent, isopentyl group having a substituent, neopentyl group having a substituent, tert-pentyl group having a substituent, cyclopentyl group having a substituent, n-hexyl group having a substituent, having a substituent A 2-ethylbutyl group, a cyclohexyl group having a substituent, and the like can be mentioned.
また、上記の置換基を有する炭素数1~6のアルキル基における置換基としては、特に限定するものではないが、例えば、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、アミノ基、及びヒドロキシ基からなる群より選ばれる基が挙げられ、当該置換基を有する炭素数1~6のアルキル基としては、特に限定するものではないが、具体的には、トリフルオロメチル基、2-ヒドロキシエチル基、又は2-ヒドロキシプロピル基等が例示される。 Further, the substituent in the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms having the above substituent is not particularly limited, but examples thereof include halogen atoms (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, etc.), amino and a group selected from the group consisting of a hydroxy group, and the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms having the substituent is not particularly limited, but specifically includes a trifluoromethyl group, A 2-hydroxyethyl group, a 2-hydroxypropyl group and the like are exemplified.
これらのうち、置換基R5としては、独立して、水素原子、メチル基、エチル基、又は2-ヒドロキシエチル基が好ましい。 Among these, the substituent R 5 is independently preferably a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or a 2-hydroxyethyl group.
上記のアミン化合物の共役酸を形成するN(R5)3で表されるアミン化合物としては、特に限定するものではないが、例えば、アンモニア、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ノルマル-プロピルアミン、イソプロピルアミン、ノルマルブチルアミン、ターシャリーブチルアミン、ヘキシルアミン、エタノールアミン化合物(例えば、アミノエタノール、ジメチルアミノエタノール、メチルアミノエタノール、ジエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン)、3-アミノ-1,2-プロパンジオール、3-メチルアミノ-1,2-プロパンジオール、3-ジメチルアミノ-1,2-プロパンジオール、又は1,4-ブタンジアミン等が挙げられる。 The amine compound represented by N(R 5 ) 3 forming the conjugate acid of the above amine compound is not particularly limited, but examples thereof include ammonia, methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine and triethylamine. , normal-propylamine, isopropylamine, normal-butylamine, tert-butylamine, hexylamine, ethanolamine compounds (e.g., aminoethanol, dimethylaminoethanol, methylaminoethanol, diethanolamine, N-methyldiethanolamine, triethanolamine), 3- amino-1,2-propanediol, 3-methylamino-1,2-propanediol, 3-dimethylamino-1,2-propanediol, 1,4-butanediamine, and the like.
また、上記のアミン化合物の共役酸を形成するsp2混成軌道を有するアミン化合物としては、特に限定するものではないが、例えば、イミダゾール化合物(例えば、イミダゾール、N-メチルイミダゾール、又は1、2-ジメチルイミダゾール等)、ピリジン、ピコリン、又はルチジン等が挙げられる。 In addition, the amine compound having an sp2 hybrid orbital that forms the conjugate acid of the amine compound is not particularly limited, but examples thereof include imidazole compounds (e.g., imidazole, N-methylimidazole, or 1,2-dimethyl imidazole, etc.), pyridine, picoline, or lutidine.
これらのうち、アミン化合物の共役酸に用いるアミン化合物としては、好ましくは、アンモニア、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、又はイミダゾールである。 Among these, the amine compound used as the conjugate acid of the amine compound is preferably ammonia, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, or imidazole.
すなわち、アミン化合物の共役酸としては、導電性に優れる点で、アンモニウム、モノエタノールアミンの共役酸、ジエタノールアミンの共役酸、トリエタノールアミンの共役酸、又はイミダゾールの共役酸が好ましい。 That is, the conjugate acid of the amine compound is preferably ammonium, the conjugate acid of monoethanolamine, the conjugate acid of diethanolamine, the conjugate acid of triethanolamine, or the conjugate acid of imidazole in terms of excellent conductivity.
上記の第4級アンモニウムカチオンとしては、特に限定するものではないが、例えば、テトラメチルアンモニウムカチオン、テトラエチルアンモニウムカチオン、テトラノルマルプロピルアンモニウムカチオン、テトラノルマルブチルアンモニウムカチオン、又はテトラノルマルヘキシルアンモニウムカチオンなどが挙げられる。これらのうち、入手の観点から、好ましくは、テトラメチルアンモニウムカチオン、又はテトラエチルアンモニウムカチオンである。 Examples of the quaternary ammonium cation include, but are not limited to, tetramethylammonium cation, tetraethylammonium cation, tetra-normal propylammonium cation, tetra-normal butylammonium cation, or tetra-normal hexylammonium cation. be done. Among these, tetramethylammonium cation or tetraethylammonium cation is preferable from the viewpoint of availability.
上記式(1)及び式(2)中、R1は、水素原子、メチル基、エチル基、炭素数3~6の直鎖状若しくは分岐状アルキル基、置換基を有する炭素数1~6のアルキル基、又はフッ素原子を表す。 In the above formulas (1) and (2), R 1 is a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a linear or branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, a substituted represents an alkyl group or a fluorine atom.
上記の炭素数3~6の直鎖状若しくは分岐状アルキル基としては、特に限定するものではないが、例えば、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、シクロペンチル基、n-へキシル基、2-エチルブチル基、又はシクロヘキシル基等が挙げられる。 The linear or branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms is not particularly limited, but examples include n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, tert-pentyl group, cyclopentyl group, n-hexyl group, 2-ethylbutyl group, cyclohexyl group and the like.
上記の置換基を有する炭素数1~6のアルキル基については、特に限定するものではないが、例えば、置換基を有するメチル基、置換基を有するエチル基、置換基を有する炭素数3~6の直鎖状又は分岐状のアルキル基が挙げられ、当該置換基を有する炭素数3~6の直鎖状又は分岐状のアルキル基としては、特に限定するものではないが、例えば、置換基を有するn-プロピル基、置換基を有するイソプロピル基、置換基を有するn-ブチル基、置換基を有するイソブチル基、置換基を有するsec-ブチル基、置換基を有するtert-ブチル基、置換基を有するn-ペンチル基、置換基を有するイソペンチル基、置換基を有するネオペンチル基、置換基を有するtert-ペンチル基、置換基を有するシクロペンチル基、置換基を有するn-へキシル基、置換基を有する2-エチルブチル基、又は置換基を有するシクロヘキシル基等が挙げられる。 The substituted alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is not particularly limited, but examples thereof include a substituted methyl group, a substituted ethyl group, and a substituted C 3 to 6 The linear or branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms having the substituent is not particularly limited, but for example, the substituent an n-propyl group having a substituent, an isopropyl group having a substituent, an n-butyl group having a substituent, an isobutyl group having a substituent, a sec-butyl group having a substituent, a tert-butyl group having a substituent, a substituent n-pentyl group having a substituent, isopentyl group having a substituent, neopentyl group having a substituent, tert-pentyl group having a substituent, cyclopentyl group having a substituent, n-hexyl group having a substituent, having a substituent A 2-ethylbutyl group, a cyclohexyl group having a substituent, and the like can be mentioned.
また、上記の置換基を有する炭素数1~6のアルキル基における置換基としては、特に限定するものではないが、例えば、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、アミノ基、及びヒドロキシ基からなる群より選ばれる基が挙げられ、当該置換基を有する炭素数1~6のアルキル基としては、特に限定するものではないが、具体的には、トリフルオロメチル基、2-ヒドロキシエチル基、又は2-ヒドロキシプロピル基等が例示される。 Further, the substituent in the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms having the above substituent is not particularly limited, but examples thereof include halogen atoms (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, etc.), amino and a group selected from the group consisting of a hydroxy group, and the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms having the substituent is not particularly limited, but specifically includes a trifluoromethyl group, A 2-hydroxyethyl group, a 2-hydroxypropyl group and the like are exemplified.
上記の式(1)及び式(2)のR1については、成膜性の点で、水素原子、メチル基、エチル基、又はフッ素原子であることが好ましい。 R 1 in formulas (1) and (2) above is preferably a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or a fluorine atom from the viewpoint of film-forming properties.
上記の式(1)及び式(2)中、mは、1~10の整数を表し、好ましくは、1~4の整数であり、より好ましくは2である。 In formulas (1) and (2) above, m represents an integer of 1 to 10, preferably an integer of 1 to 4, and more preferably 2.
上記の式(1)及び式(2)中、nは、0又は1を表し、好ましくは、1である。 In the above formulas (1) and (2), n represents 0 or 1, preferably 1.
上記の式(2)で表される構造単位は、上記の式(1)で表される構造単位のドーピング状態を表す。 The structural unit represented by formula (2) above represents the doping state of the structural unit represented by formula (1) above.
ドーピングにより絶縁体-金属転移を引き起こすドーパントは、アクセプタとドナーに分けられる。前者は、ドーピングにより導電性ポリマーの高分子鎖の近くに入り主鎖の共役系からπ電子を奪う。結果として、主鎖上に正電荷(正孔、ホール)が注入されるため、p型ドーパントとも呼ばれる。また、後者は、逆に主鎖の共役系に電子を与えることになり、この電子が主鎖の共役系を動くことになるため、n型ドーパントとも呼ばれる。 Dopants that cause an insulator-metal transition upon doping can be divided into acceptors and donors. The former enters the vicinity of the polymer chain of the conductive polymer by doping and deprives the conjugated system of the main chain of π electrons. As a result, positive charges (holes, holes) are injected onto the main chain, so they are also called p-type dopants. In addition, the latter gives electrons to the conjugated system of the main chain, and these electrons move in the conjugated system of the main chain, so it is also called an n-type dopant.
本発明におけるドーパントは、ポリマー分子主鎖に共有結合で結びついたスルホ基又はスルホナート基であり、p型ドーパントである。このように外部からドーパントを添加することなく導電性を発現するポリマーは自己ドープ型導電性高分子と呼ばれている。 The dopants in the present invention are sulfo or sulfonate groups covalently attached to the backbone of the polymer molecule and are p-type dopants. A polymer that exhibits conductivity without adding a dopant from the outside is called a self-doping type conductive polymer.
本発明のポリチオフェン(A)は、下記式(4)で表されるチオフェンモノマーを、水又はアルコール溶媒中、酸化剤の存在下に重合させることで製造することができる。 The polythiophene (A) of the present invention can be produced by polymerizing a thiophene monomer represented by the following formula (4) in water or an alcohol solvent in the presence of an oxidizing agent.
[上記式(4)中、R1、m、及びnは、上記式(1)及び(2)におけるR1、m、及びnと同じ定義である。Mは、金属イオンを表わす。]
式(4)におけるMで表される金属イオンとしては、特に限定するものではないが、遷移金属イオン、貴金属イオン、非鉄金属イオン、アルカリ金属イオン(例えば、Liイオン、Naイオン、及びKイオン)、アルカリ土類金属イオン等が挙げられる。
[In formula (4), R 1 , m, and n have the same definitions as R 1 , m, and n in formulas (1) and (2) above. M represents a metal ion. ]
Metal ions represented by M in formula (4) are not particularly limited, but transition metal ions, noble metal ions, nonferrous metal ions, alkali metal ions (e.g., Li ions, Na ions, and K ions). , alkaline earth metal ions, and the like.
上記式(4)で表されるチオフェンモノマーを重合して得られるポリチオフェン(A)は金属塩となる。当該金属塩については、必要に応じて、酸で処理することでMを水素イオンへ変換可能であり、さらにこれ(水素イオン変換物)をアミン化合物で処理することで、Mがアミン化合物の共役酸であるポリチオフェン(A)が得られる。 The polythiophene (A) obtained by polymerizing the thiophene monomer represented by the above formula (4) is a metal salt. With regard to the metal salt, if necessary, M can be converted to a hydrogen ion by treatment with an acid, and by further treating this (hydrogen ion conversion product) with an amine compound, M is conjugated with the amine compound. The acid polythiophene (A) is obtained.
上記式(4)で表されるチオフェンモノマーとしては、具体的には、6-(2,3-ジヒドロ-チエノ[3,4-b][1,4]ジオキシン-2-イル)ヘキサン-1-スルホン酸、6-(2,3-ジヒドロ-チエノ[3,4-b][1,4]ジオキシン-2-イル)ヘキサン-1-スルホン酸ナトリウム、6-(2,3-ジヒドロ-チエノ[3,4-b][1,4]ジオキシン-2-イル)ヘキサン-1-スルホン酸リチウム、6-(2,3-ジヒドロ-チエノ[3,4-b][1,4]ジオキシン-2-イル)ヘキサン-1-スルホン酸カリウム、8-(2,3-ジヒドロ-チエノ[3,4-b][1,4]ジオキシン-2-イル)オクタン-1-スルホン酸、8-(2,3-ジヒドロ-チエノ[3,4-b][1,4]ジオキシン-2-イル)オクタン-1-スルホン酸ナトリウム、及び8-(2,3-ジヒドロ-チエノ[3,4-b][1,4]ジオキシン-2-イル)オクタン-1-スルホン酸カリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-プロパンスルホン酸ナトリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-プロパンスルホン酸カリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-メチル-1-プロパンスルホン酸ナトリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-エチル-1-プロパンスルホン酸ナトリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-プロピル-1-プロパンスルホン酸ナトリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-ブチル-1-プロパンスルホン酸ナトリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-ペンチル-1-プロパンスルホン酸ナトリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-ヘキシル-1-プロパンスルホン酸ナトリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-イソプロピル-1-プロパンスルホン酸ナトリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-イソブチル-1-プロパンスルホン酸ナトリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-イソペンチル-1-プロパンスルホン酸ナトリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-フルオロ-1-プロパンスルホン酸ナトリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-メチル-1-プロパンスルホン酸カリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-メチル-1-プロパンスルホン酸、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-メチル-1-プロパンスルホン酸アンモニウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-メチル-1-プロパンスルホン酸トリエチルアンモニウム、4-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-ブタンスルホン酸ナトリウム、4-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-ブタンスルホン酸カリウム、4-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-メチル-1-ブタンスルホン酸ナトリウム、4-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-メチル-1-ブタンスルホン酸カリウム、4-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-フルオロ-1-ブタンスルホン酸ナトリウム、又は4-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-フルオロ-1-ブタンスルホン酸カリウム等が例示される。 Specific examples of the thiophene monomer represented by the above formula (4) include 6-(2,3-dihydro-thieno[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)hexane-1 -sulfonic acid, sodium 6-(2,3-dihydro-thieno[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)hexane-1-sulfonate, 6-(2,3-dihydro-thieno Lithium [3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)hexane-1-sulfonate, 6-(2,3-dihydro-thieno[3,4-b][1,4]dioxin- 2-yl)hexan-1-sulfonic acid potassium, 8-(2,3-dihydro-thieno[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)octane-1-sulfonic acid, 8-( Sodium 2,3-dihydro-thieno[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)octane-1-sulfonate and 8-(2,3-dihydro-thieno[3,4-b ][1,4]dioxin-2-yl)potassium octane-1-sulfonate, 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy] -1-sodium propanesulfonate, 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-potassium propanesulfonate, 3-[( Sodium 2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-methyl-1-propanesulfonate, 3-[(2,3-dihydrothieno[3, 4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-ethyl-1-propanesulfonate sodium, 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1, 4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-propyl-1-propanesulfonate, 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl) Sodium methoxy]-1-butyl-1-propanesulfonate, 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-pentyl-1 - sodium propanesulfonate, 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-hexyl-1-propanesulfonate, 3- [(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-isopropyl- Sodium 1-propanesulfonate, 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-isobutyl-1-propanesulfonate, 3 -[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-isopentyl-1-propanesulfonate sodium, 3-[(2,3-dihydrothieno Sodium [3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-fluoro-1-propanesulfonate, 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]- [1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-methyl-1-propanesulfonic acid potassium, 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2 -yl)methoxy]-1-methyl-1-propanesulfonic acid, 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-methyl -1-propanesulfonate ammonium, 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-methyl-1-propanesulfonate triethylammonium , sodium 4-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-butanesulfonate, 4-[(2,3-dihydrothieno[3 ,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-butanesulfonic acid potassium, 4-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin -2-yl)methoxy]-1-methyl-1-butanesulfonate sodium, 4-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]- Potassium 1-methyl-1-butanesulfonate, 4-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-fluoro-1-butanesulfone sodium acid, or potassium 4-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-fluoro-1-butanesulfonate, etc. .
一般式(3)で表されるグリコールエーテル(D)において、R2は、炭素数3~6の直鎖又は分岐アルキル基を表す。R3及びR4は、各々独立して、水素原子又はメチル基を表す。 In the glycol ether (D) represented by general formula (3), R 2 represents a linear or branched alkyl group having 3-6 carbon atoms. R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group.
前記R2における炭素数3~6の直鎖又は分岐アルキル基については、特に限定するものではないが、例えば、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、シクロペンチル基、n-へキシル基、2-エチルブチル基、又はシクロヘキシル基等が挙げられる。 The linear or branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms in R 2 is not particularly limited, but examples include n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, tert-pentyl group, cyclopentyl group, n-hexyl group, 2-ethylbutyl group, cyclohexyl group and the like.
R2については、ポリチオフェン(A)及びポリアクリル酸系水溶性樹脂(B)の溶解性・分散性に優れる点で、炭素数3又は4の直鎖又は分岐のアルキル基であることが好ましく、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、又はtert-ブチル基であることがより好ましい。 R 2 is preferably a linear or branched alkyl group having 3 or 4 carbon atoms from the viewpoint of excellent solubility and dispersibility of the polythiophene (A) and the polyacrylic acid-based water-soluble resin (B). n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, or tert-butyl groups are more preferred.
R3及びR4については、ポリチオフェン(A)及びポリアクリル酸系水溶性樹脂(B)の溶解性・分散性に優れる点で、両方が水素原子であるか又は一方がメチル基で他方が水素原子であることが好ましい。 Regarding R 3 and R 4 , both are hydrogen atoms, or one is a methyl group and the other is a hydrogen atom, in terms of excellent solubility and dispersibility of the polythiophene (A) and the polyacrylic acid-based water-soluble resin (B). Atoms are preferred.
一般式(3)で表されるグリコールエーテル(D)において、pは、1又は2を表すが、成膜性の点で、pは1であることが好ましい。 In the glycol ether (D) represented by the general formula (3), p represents 1 or 2, but p is preferably 1 from the viewpoint of film-forming properties.
一般式(3)で表されるグリコールエーテル(D)としては、特に限定するものではないが、例えば、エチレングリコール モノアルキルエーテル、ジエチレングリコール モノアルキルエーテル、プロピレングリコール モノアルキルエーテル、又はジプロピレングリコール モノアルキルエーテルが挙げられる。 The glycol ether (D) represented by the general formula (3) is not particularly limited, but examples include ethylene glycol monoalkyl ether, diethylene glycol monoalkyl ether, propylene glycol monoalkyl ether, or dipropylene glycol monoalkyl ethers.
前記のエチレングリコール モノアルキルエーテルとしては、特に限定するものではないが、例えば、エチレングリコール モノメチルエーテル、エチレングリコール モノエチルエーテル、エチレングリコール モノn-プロピルエーテル、エチレングリコール モノiso-プロピルエーテル、エチレングリコール モノn-ブチルエーテル、エチレングリコール モノiso-ブチルエーテル、エチレングリコール モノsec-ブチルエーテル、エチレングリコール モノtert-ブチルエーテル、エチレングリコール モノn-ペンチルエーテル、エチレングリコール モノiso-ペンチルエーテル、エチレングリコール モノneo-ペンチルエーテル、エチレングリコール モノtert-ペンチルエーテル、エチレングリコール モノn-ヘキシルエーテル、又はエチレングリコール モノiso-ヘキシルエーテル等が挙げられる。 Examples of the ethylene glycol monoalkyl ether include, but are not limited to, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono n-propyl ether, ethylene glycol mono iso-propyl ether, ethylene glycol mono n-butyl ether, ethylene glycol mono iso-butyl ether, ethylene glycol mono sec-butyl ether, ethylene glycol mono tert-butyl ether, ethylene glycol mono n-pentyl ether, ethylene glycol mono iso-pentyl ether, ethylene glycol mono neo-pentyl ether, ethylene Glycol mono-tert-pentyl ether, ethylene glycol mono-n-hexyl ether, ethylene glycol mono-iso-hexyl ether and the like can be mentioned.
前記のジエチレングリコール モノアルキルエーテルとしては、特に限定するものではないが、例えば、ジエチレングリコール モノメチルエーテル、ジエチレングリコール モノエチルエーテル、ジエチレングリコール モノn-プロピルエーテル、ジエチレングリコール モノiso-プロピルエーテル、ジエチレングリコール モノn-ブチルエーテル、ジエチレングリコール モノiso-ブチルエーテル、ジエチレングリコール モノsec-ブチルエーテル、ジエチレングリコール モノtert-ブチルエーテル、ジエチレングリコール モノn-ペンチルエーテル、ジエチレングリコール モノiso-ペンチルエーテル、ジエチレングリコール モノneo-ペンチルエーテル、ジエチレングリコール モノtert-ペンチルエーテル、ジエチレングリコール モノn-ヘキシルエーテル、又はジエチレングリコール モノiso-ヘキシルエーテル等が挙げられる。 Examples of the diethylene glycol monoalkyl ether include, but are not limited to, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol mono n-propyl ether, diethylene glycol mono iso-propyl ether, diethylene glycol mono n-butyl ether, diethylene glycol mono iso-butyl ether, diethylene glycol mono sec-butyl ether, diethylene glycol mono tert-butyl ether, diethylene glycol mono n-pentyl ether, diethylene glycol mono iso-pentyl ether, diethylene glycol mono neo-pentyl ether, diethylene glycol mono tert-pentyl ether, diethylene glycol mono n-hexyl ether , or diethylene glycol mono-iso-hexyl ether.
前記のプロピレングリコール モノアルキルエーテルとしては、特に限定するものではないが、例えば、プロピレングリコール モノメチルエーテル、プロピレングリコール モノエチルエーテル、プロピレングリコール モノn-プロピルエーテル、プロピレングリコール モノiso-プロピルエーテル、プロピレングリコール モノn-ブチルエーテル、プロピレングリコール モノiso-ブチルエーテル、プロピレングリコール モノsec-ブチルエーテル、プロピレングリコール モノtert-ブチルエーテル、プロピレングリコール モノn-ペンチルエーテル、プロピレングリコール モノiso-ペンチルエーテル、プロピレングリコール モノneo-ペンチルエーテル、プロピレングリコール モノtert-ペンチルエーテル、プロピレングリコール モノn-ヘキシルエーテル、又はプロピレングリコール モノiso-ヘキシルエーテル等が挙げられる。 The propylene glycol monoalkyl ether is not particularly limited, but examples include propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol mono n-propyl ether, propylene glycol mono iso-propyl ether, propylene glycol mono n-butyl ether, propylene glycol mono iso-butyl ether, propylene glycol mono sec-butyl ether, propylene glycol mono tert-butyl ether, propylene glycol mono n-pentyl ether, propylene glycol mono iso-pentyl ether, propylene glycol mono neo-pentyl ether, propylene Glycol mono-tert-pentyl ether, propylene glycol mono-n-hexyl ether, propylene glycol mono-iso-hexyl ether and the like can be mentioned.
前記のジプロピレングリコール モノアルキルエーテルとしては、特に限定するものではないが、例えば、ジプロピレングリコール モノメチルエーテル、ジプロピレングリコール モノエチルエーテル、ジプロピレングリコール モノn-プロピルエーテル、ジプロピレングリコール モノiso-プロピルエーテル、ジプロピレングリコール モノn-ブチルエーテル、ジプロピレングリコール モノiso-ブチルエーテル、ジプロピレングリコール モノsec-ブチルエーテル、ジプロピレングリコール モノtert-ブチルエーテル、ジプロピレングリコール モノn-ペンチルエーテル、ジプロピレングリコール モノiso-ペンチルエーテル、ジプロピレングリコール モノneo-ペンチルエーテル、ジプロピレングリコール モノtert-ペンチルエーテル、ジプロピレングリコール モノn-ヘキシルエーテル、又はジプロピレングリコール モノiso-ヘキシルエーテル等が挙げられる。 Examples of the dipropylene glycol monoalkyl ether include, but are not limited to, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol mono-n-propyl ether, and dipropylene glycol mono-iso-propyl. Ether, dipropylene glycol mono n-butyl ether, dipropylene glycol mono iso-butyl ether, dipropylene glycol mono sec-butyl ether, dipropylene glycol mono tert-butyl ether, dipropylene glycol mono n-pentyl ether, dipropylene glycol mono iso-pentyl ether, dipropylene glycol mono neo-pentyl ether, dipropylene glycol mono tert-pentyl ether, dipropylene glycol mono n-hexyl ether, dipropylene glycol mono iso-hexyl ether and the like.
一般式(3)で表されるグリコールエーテル(D)については、本発明の組成物から作製される有機薄膜の平坦性が優れる点で、エチレングリコール モノn-プロピルエーテル、エチレングリコール モノiso-プロピルエーテル、エチレングリコール モノn-ブチルエーテル、エチレングリコール モノiso-ブチルエーテル、エチレングリコール モノsec-ブチルエーテル、エチレングリコール モノtert-ブチルエーテル、ジエチレングリコール モノn-プロピルエーテル、ジエチレングリコール モノiso-プロピルエーテル、ジエチレングリコール モノn-ブチルエーテル、ジエチレングリコール モノiso-ブチルエーテル、ジエチレングリコール モノsec-ブチルエーテル、ジエチレングリコール モノtert-ブチルエーテル、プロピレングリコール モノn-プロピルエーテル、プロピレングリコール モノiso-プロピルエーテル、プロピレングリコール モノn-ブチルエーテル、プロピレングリコール モノiso-ブチルエーテル、プロピレングリコール モノsec-ブチルエーテル、プロピレングリコール モノtert-ブチルエーテル、ジプロピレングリコール モノn-プロピルエーテル、ジプロピレングリコール モノiso-プロピルエーテル、ジプロピレングリコール モノn-ブチルエーテル、ジプロピレングリコール モノiso-ブチルエーテル、ジプロピレングリコール モノsec-ブチルエーテル、又はジプロピレングリコール モノtert-ブチルエーテルであることがより好ましく、エチレングリコール モノn-プロピルエーテル、エチレングリコール モノn-ブチルエーテル、プロピレングリコール モノn-プロピルエーテル、プロピレングリコール モノn-ブチルエーテル、ジエチレングリコール モノn-プロピルエーテル、ジエチレングリコール モノn-ブチルエーテル、ジプロピレングリコール モノn-プロピルエーテル、又はジプロピレングリコール モノn-ブチルエーテルであることがより好ましい。 Regarding the glycol ether (D) represented by the general formula (3), ethylene glycol mono-n-propyl ether, ethylene glycol mono-iso-propyl ether, and ethylene glycol mono-iso-propyl ether are used because the flatness of the organic thin film produced from the composition of the present invention is excellent. ether, ethylene glycol mono n-butyl ether, ethylene glycol mono iso-butyl ether, ethylene glycol mono sec-butyl ether, ethylene glycol mono tert-butyl ether, diethylene glycol mono n-propyl ether, diethylene glycol mono iso-propyl ether, diethylene glycol mono n-butyl ether, Diethylene glycol mono iso-butyl ether, diethylene glycol mono sec-butyl ether, diethylene glycol mono tert-butyl ether, propylene glycol mono n-propyl ether, propylene glycol mono iso-propyl ether, propylene glycol mono n-butyl ether, propylene glycol mono iso-butyl ether, propylene glycol mono sec-butyl ether, propylene glycol mono tert-butyl ether, dipropylene glycol mono n-propyl ether, dipropylene glycol mono iso-propyl ether, dipropylene glycol mono n-butyl ether, dipropylene glycol mono iso-butyl ether, dipropylene glycol mono more preferably sec-butyl ether or dipropylene glycol mono tert-butyl ether, ethylene glycol mono n-propyl ether, ethylene glycol mono n-butyl ether, propylene glycol mono n-propyl ether, propylene glycol mono n-butyl ether, diethylene glycol Mono-n-propyl ether, diethylene glycol mono-n-butyl ether, dipropylene glycol mono-n-propyl ether, or dipropylene glycol mono-n-butyl ether are more preferred.
上記一般式(3)で表されるグリコールエーテル(D)については純品を単独で用いてもよいし、複数のグリコールエーテルを組み合わせて用いても良い。 As for the glycol ether (D) represented by the general formula (3), a pure product may be used alone, or a plurality of glycol ethers may be used in combination.
本発明における一般式(3)で表されるグリコールエーテル(D)の含有量は、0.01~30重量%であるが、インクジェット法、スピンコート法等の方法により作製される塗布膜の平坦性に優れる点で、0.1~20重量%であることが好ましく、0.1重量%以上、15重量%以下であることがより好ましい。 The content of the glycol ether (D) represented by the general formula (3) in the present invention is 0.01 to 30% by weight. From the viewpoint of excellent properties, the content is preferably 0.1 to 20% by weight, more preferably 0.1% by weight or more and 15% by weight or less.
本発明の組成物は、グリコール(C)を含むことを特徴とする。 The composition of the present invention is characterized by containing a glycol (C).
当該グリコール(C)としては、特に限定するものではないが、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブチレングリコール、2,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、2-ブテン-1,4-ジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン、又は1,2,6-ヘキサントリオール等が挙げられる。 Examples of the glycol (C) include, but are not limited to, ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butylene glycol, 2,3-butanediol, and 1,4-butane. Diol, 1,5-pentanediol, 2-butene-1,4-diol, 2-methyl-2,4-pentanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, glycerin, or 1,2,6-hexane triol and the like.
これらの中でも、本発明の組成物からの乾燥速度が早いという点で、沸点が220℃以下のグリコール(C)が好ましく、具体的には、エチレングリコール(沸点197℃)、プロピレングリコール(沸点188℃)、1,3-プロパンジオール(沸点210℃)、1,3-ブチレングリコール(沸点207℃)、2,3-ブタンジオール(沸点182℃)、又は2-メチル-2,4-ペンタンジオール(沸点197℃)が好ましい。 Among these, glycol (C) having a boiling point of 220° C. or less is preferable in that the drying rate from the composition of the present invention is fast. ° C.), 1,3-propanediol (boiling point 210° C.), 1,3-butylene glycol (boiling point 207° C.), 2,3-butanediol (boiling point 182° C.), or 2-methyl-2,4-pentanediol (boiling point 197°C) is preferred.
本発明の組成物におけるグリコール(C)の含有量は、0.01~30重量%である。当該グリコール(C)の含有量については、本発明の組成物の成膜時の平滑性、及び粘度が低い点で、0.1~20重量%であることが好ましく、0.1~15重量%であることがより好ましい。 The content of glycol (C) in the composition of the present invention is 0.01 to 30% by weight. The content of the glycol (C) is preferably 0.1 to 20% by weight, preferably 0.1 to 15% by weight, in terms of smoothness and low viscosity during film formation of the composition of the present invention. % is more preferable.
本発明において使用するポリチオフェン(A)については、特に限定するものではないが、その導電率が、フィルム状態での導電率(電気伝導度)として、10S/cm以上を示すものであることが好ましい。 Although the polythiophene (A) used in the present invention is not particularly limited, it preferably exhibits an electrical conductivity of 10 S/cm or more in the form of a film (electrical conductivity). .
本発明の組成物におけるポリチオフェン(A)の含有量(組成)は、0.005~1.0重量%である。当該ポリチオフェン(A)の含有量(組成)については、正孔注入材料として優れた性能を示す点で、0.01重量%~0.5重量%であることが好ましく、0.02重量%~0.3重量%であることがより好ましい。 The content (composition) of polythiophene (A) in the composition of the present invention is 0.005 to 1.0% by weight. The content (composition) of the polythiophene (A) is preferably 0.01% by weight to 0.5% by weight, and more preferably 0.02% by weight to 0.02% by weight, in order to exhibit excellent performance as a hole injection material. More preferably 0.3% by weight.
本発明の組成物におけるポリアクリル酸系水溶性樹脂(B)は、特に限定するものではないが、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸等のαβ不飽和カルボン酸化合物の単一重合物、又はこれらの共重合物を挙げることができる。前記の単一重合物としては、特に限定するものではないが、例えば、ポリアクリル酸、又はポリメタクリル酸等が挙げられる。また前記の共重合物としては、少なくとも1種類のαβ不飽和カルボン酸モノマーとコモノマーを用いて共重合させたものを例示することができ、当該コモノマーとしては当該αβ不飽和カルボン酸モノマーと共重合可能なものを用いることができる。当該共重合物としては、特に限定するものではないが、例えば、ポリ(アクリル酸-メタクリル酸)共重合体、ポリ(アクリル酸-ヒドロキシエチルアクリレート)共重合体、ポリ(アクリル酸―マレイン酸)共重合体、ポリ(アクリル酸―ビニルスルホン酸)共重合体、ポリ(アクリル酸-スチレンスルホン酸)共重合体、ポリ(メタクリル酸-スチレンスルホン酸)共重合体、又はポリ(ヒドロキシエチルメタクリレート-スチレンスルホン酸)共重合体等が挙げられる。当該共重合物については、ブロック共重合体であってもよいし、ランダム共重合体であってもよいし、交互重合体であってもよい。 The polyacrylic acid-based water-soluble resin (B) in the composition of the present invention is not particularly limited, but may be a homopolymer of an αβ unsaturated carboxylic acid compound such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, or these. can be mentioned. Examples of the homopolymer include, but are not limited to, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, and the like. Examples of the above-mentioned copolymer include copolymers obtained by using at least one αβ-unsaturated carboxylic acid monomer and a comonomer. Anything that is possible can be used. The copolymer is not particularly limited, but for example, poly(acrylic acid-methacrylic acid) copolymer, poly(acrylic acid-hydroxyethyl acrylate) copolymer, poly(acrylic acid-maleic acid) copolymer, poly(acrylic acid-vinylsulfonic acid) copolymer, poly(acrylic acid-styrenesulfonic acid) copolymer, poly(methacrylic acid-styrenesulfonic acid) copolymer, or poly(hydroxyethyl methacrylate- styrenesulfonic acid) copolymers, and the like. The copolymer may be a block copolymer, a random copolymer, or an alternating polymer.
前記ポリアクリル酸系水溶性樹脂(B)としては、導電性高分子の耐久性に優れる点で、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ(アクリル酸-スチレンスルホン酸)共重合体、又はポリ(メタクリル酸-スチレンスルホン酸)共重合体であることが好ましい。 As the polyacrylic acid-based water-soluble resin (B), polyacrylic acid, polymethacrylic acid, poly(acrylic acid-styrenesulfonic acid) copolymer, or poly( A methacrylic acid-styrenesulfonic acid) copolymer is preferred.
本発明のポリアクリル酸系水溶性樹脂(B)については、特に限定されないが、その分子量が1千~500万であることが好ましく、1千~50万であることがより好ましく、1万~30万であることがより好ましい。 The polyacrylic acid-based water-soluble resin (B) of the present invention is not particularly limited. 300,000 is more preferable.
本発明の組成物におけるポリアクリル酸系水溶性樹脂(B)の含有量(組成)は、0.1~10重量%である。当該ポリアクリル酸系水溶性樹脂(B)の含有量(組成)については、本発明の組成物の粘度を適正に制御しやすい点で、0.3~5.0重量%であることが好ましく、0.5~3.0重量%であることがより好ましい。 The content (composition) of the polyacrylic acid-based water-soluble resin (B) in the composition of the present invention is 0.1 to 10% by weight. The content (composition) of the polyacrylic acid-based water-soluble resin (B) is preferably 0.3 to 5.0% by weight in terms of easily controlling the viscosity of the composition of the present invention. , more preferably 0.5 to 3.0% by weight.
なお、本発明の組成物において、ポリアクリル酸系水溶性樹脂(B)とポリチオフェン(A)の重量比については、有機電気素子用正孔注入材として導電性を適切に制御しやすい点で、(B)/(A)で表される重量比(重量/重量)が1~40を満たすものが好ましく、5~40を満たすものがより好ましく、15~40を満たすものがより好ましく、20~40を満たすものがより好ましい。 In addition, in the composition of the present invention, the weight ratio of the polyacrylic acid-based water-soluble resin (B) and the polythiophene (A) can be easily controlled appropriately as a hole injection material for organic electric elements. The weight ratio (weight / weight) represented by (B) / (A) preferably satisfies 1 to 40, more preferably satisfies 5 to 40, more preferably satisfies 15 to 40, 20 to 40 is more preferred.
上記の非プロトン性極性溶媒(E)としては、特に限定するものではないが、沸点が150~240℃の非プロトン性極性溶媒であることが好ましく、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジエチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、及びN-エチルピロリドンからなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。 The aprotic polar solvent (E) is not particularly limited, but is preferably an aprotic polar solvent having a boiling point of 150 to 240° C. Examples include dimethylformamide, dimethylacetamide, diethylacetamide, It is preferably at least one selected from the group consisting of N-methylpyrrolidone and N-ethylpyrrolidone.
本発明の組成物において、非プロトン性極性溶媒(E)の含有量(組成)は、ポリチオフェン(A)の溶解性の観点から、30~95重量%であることが好ましく、40~90重量%であることがより好ましく、50~85重量%であることがより好ましい。 In the composition of the present invention, the content (composition) of the aprotic polar solvent (E) is preferably 30 to 95% by weight, more preferably 40 to 90% by weight, from the viewpoint of the solubility of the polythiophene (A). and more preferably 50 to 85% by weight.
本発明の組成物は、上記のポリチオフェン(A)、ポリアクリル酸系水溶性樹脂(B)、グリコール(C)、上式一般式(3)で表されるグリコールエーテル(D)、及び非プロトン性極性溶媒(E)を含む組成物であり、(A)、(B)、(C)及び(D)の含有量が、各々、0.005~1.0重量%、0.1~10重量%、0.01~30重量%、及び0.01~30重量%であり、尚且つ、(C)、(D)、及び(E)の総含有量が60~99重量%であることを特徴とする。なお、(C)、(D)、及び(E)の総含有量については、70~98重量%であることが好ましく、80~98重量%であることがより好ましい。 The composition of the present invention comprises the above polythiophene (A), polyacrylic acid-based water-soluble resin (B), glycol (C), glycol ether (D) represented by the above general formula (3), and aproton A composition containing a polar solvent (E), and the contents of (A), (B), (C) and (D) are 0.005 to 1.0% by weight and 0.1 to 10% by weight, respectively. % by weight, 0.01 to 30% by weight, and 0.01 to 30% by weight, and the total content of (C), (D), and (E) is 60 to 99% by weight characterized by The total content of (C), (D) and (E) is preferably 70 to 98% by weight, more preferably 80 to 98% by weight.
本発明の組成物は、その成分として、さらに水を含有していることが好ましい。当該水の含有量としては、0.01~30重量%であることが好ましく、0.01~20重量%であることがより好ましく、0.01~15重量%であることがより好ましく、0.01~10重量%であることがより好ましい。 The composition of the present invention preferably further contains water as its component. The water content is preferably 0.01 to 30% by weight, more preferably 0.01 to 20% by weight, more preferably 0.01 to 15% by weight. 0.01 to 10% by weight is more preferred.
また、本発明の組成物については、基材への濡れ性に優れる点で、20℃における粘度、及び表面張力が、各々、25mPa・s以下、及び15~50mN/mであることが好ましく、各々、20mPa・s以下、及び20~40mN/mであることがより好ましい。 In addition, the composition of the present invention preferably has a viscosity at 20° C. of 25 mPa·s or less and a surface tension of 15 to 50 mN/m, respectively, from the viewpoint of excellent wettability to the substrate. More preferably, they are 20 mPa·s or less and 20 to 40 mN/m, respectively.
本発明の組成物は、必要に応じて、界面活性剤を含んでいてもよい。当該界面活性剤としては、特に限定するものではないが、例えば、高分子型非イオン界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素系界面活性剤、又はシリコーン系界面活性剤等が挙げられる。 The composition of the present invention may optionally contain a surfactant. Examples of the surfactant include, but are not limited to, polymeric nonionic surfactants, amphoteric surfactants, fluorine-based surfactants, and silicone-based surfactants.
前記高分子型非イオン界面活性剤としては、特に限定するものではないが、例えば、ポリビニルピロリドン及びポリビニルピロリドンの共重合体、ポリアルキレングリコール等が挙げられる。本発明に使用されるポリビニルピロリドンの平均分子量は1千~200万であることが好ましく、好ましくは1万~150万である。当該ポリビニルピロリドンの共重合体としては、特に限定するものではないが、親水性部と疎水性部をポリマー鎖中に併せ持つものが好ましく、例えば、ポリビニルピロリドンをポリビニルアルコールにグラフトしたコポリマーや、[ビニルピロリドン-酢酸ビニル]ブロック共重合体、[ビニルピロリドン-メチルメタクリレート]共重合体、[ビニルピロリドン-ノルマルブチルメタクリレート]共重合体、又は[ビニルピロリドン-アクリルアミド]共重合体などが例示できる。 Examples of the polymeric nonionic surfactant include, but are not particularly limited to, polyvinylpyrrolidone, a copolymer of polyvinylpyrrolidone, and polyalkylene glycol. The average molecular weight of the polyvinylpyrrolidone used in the present invention is preferably 1,000 to 2,000,000, preferably 10,000 to 1,500,000. The polyvinylpyrrolidone copolymer is not particularly limited, but preferably has both a hydrophilic portion and a hydrophobic portion in the polymer chain. pyrrolidone-vinyl acetate] block copolymer, [vinylpyrrolidone-methyl methacrylate] copolymer, [vinylpyrrolidone-n-butyl methacrylate] copolymer, or [vinylpyrrolidone-acrylamide] copolymer.
又、ポリアルキレングリコールとしては、特に制限するものではないが、例えば、三洋化成工業(株)製、商品名:ニューポールPE-61、PE-62、PE-64、PE-68、PE-71、PE-74、PE-75、PE-78、PE-108、PE-128、第一工業製薬(株)製、商品名:エパン450、750、785、U-103、U-105、U108等のポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコールブロックポリマー類、三洋化成工業(株)製、商品名:サンニックスGP-250、GP-400、GP-600、GP-1000、GP-3000、GP-4000等のポリオキシプロピル化グリセリンを例示できる。 In addition, the polyalkylene glycol is not particularly limited, but for example, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd., trade names: Newpol PE-61, PE-62, PE-64, PE-68, PE-71 , PE-74, PE-75, PE-78, PE-108, PE-128, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., trade names: Epan 450, 750, 785, U-103, U-105, U108, etc. Polyethylene glycol/polypropylene glycol block polymers of Sanyo Chemical Industries, Ltd., trade name: Sannics GP-250, GP-400, GP-600, GP-1000, GP-3000, GP-4000 and other polyoxy An example is propylated glycerin.
前記両性界面活性剤としては特に限定するものではないが、例えば、ベタイン型両性界面活性剤が挙げられる。当該ベタイン型両性界面活性剤としては特に限定するものではないが、例えば、アルキルジメチルベタイン、ラウリルジメチルベタイン、ステアリルジメチルベタイン、又はラウリルジヒドロキシエチルベタイン等が挙げられる。 Examples of the amphoteric surfactant include, but are not limited to, betaine-type amphoteric surfactants. The betaine-type amphoteric surfactant is not particularly limited, but examples thereof include alkyldimethylbetaine, lauryldimethylbetaine, stearyldimethylbetaine, lauryldihydroxyethylbetaine, and the like.
前記フッ素系界面活性剤としては、パーフルオロアルキル基を有するものであれば特に限定されないが、例えば、パーフルオロアルカン、パーフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸、又はパーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物などが挙げられる。 The fluorosurfactant is not particularly limited as long as it has a perfluoroalkyl group. Examples include perfluoroalkane, perfluoroalkylcarboxylic acid, perfluoroalkylsulfonic acid, or perfluoroalkylethylene oxide adduct etc.
前記シリコーン系界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ポリエーテルエステル変性ポリジメチルシロキサン、ヒドロキシル基含有ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、アクリル基含有ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、アクリル基含有ポリエステル変性ポリジメチルシロキサン、パーフルオロポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、パーフルオロポリエステル変性ポリジメチルシロキサン、又はシリコーン変性アクリル化合物などが挙げられる。 Examples of the silicone-based surfactant include, but are not limited to, polyether-modified polydimethylsiloxane, polyetherester-modified polydimethylsiloxane, hydroxyl group-containing polyether-modified polydimethylsiloxane, and acrylic group-containing polyether-modified polydimethylsiloxane. , acrylic group-containing polyester-modified polydimethylsiloxane, perfluoropolyether-modified polydimethylsiloxane, perfluoropolyester-modified polydimethylsiloxane, or silicone-modified acrylic compound.
フッ素系界面活性剤やシリコーン系界面活性剤については、レベリング剤として本発明の組成物の塗膜の平坦性を改善するのに有効である。 Fluorine-based surfactants and silicone-based surfactants are effective as leveling agents for improving the flatness of the coating film of the composition of the present invention.
また、上記以外の界面活性剤としては、特に限定するものではないが、例えば、アセチレングリコール型界面活性剤が挙げられる。 Surfactants other than those described above include, but are not particularly limited to, acetylene glycol-type surfactants.
本発明の組成物を調製する方法としては、特に限定するものではないが、例えば、上記のポリチオフェン(A)の水溶液又は固体と、ポリアクリル酸系水溶性樹脂(B)の水溶液又は固体と、グリコール(C)、上式一般式(3)で表されるグリコールエーテル(D)及び非プロトン性極性溶媒(E)、必要に応じて水と、必要に応じてその他添加剤を、本発明の範囲で任意に、混合する方法を挙げることができる。各成分を混合するに当たり特に順番に限定はなく、各成分を任意の順で混合することにより本発明の組成物を調製することができる。 The method for preparing the composition of the present invention is not particularly limited. Glycol (C), glycol ether (D) and aprotic polar solvent (E) represented by the above general formula (3), water if necessary, and other additives if necessary, of the present invention A mixing method can be arbitrarily included within the range. The order of mixing the components is not particularly limited, and the composition of the present invention can be prepared by mixing the components in any order.
ここで、各成分を混合する際の温度は、特に限定するものではないが、例えば、室温~加温下で行うことができ、0℃以上100℃以下であることが好ましい。 Here, the temperature at which each component is mixed is not particularly limited.
混合する際の雰囲気は、特に限定するものではないが、大気中でも、不活性ガス中でも良い。 The atmosphere during mixing is not particularly limited, but may be air or an inert gas.
本発明の組成物を混合する際には、スターラーチップ、攪拌羽根等による一般的な混合溶解操作に加えて、超音波照射、ホモジナイズ処理(例えば、メカニカルホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー等の使用)を行ってもよい。 When mixing the composition of the present invention, in addition to a general mixing and dissolving operation using a stirrer tip, stirring blades, etc., ultrasonic irradiation, homogenization treatment (e.g., mechanical homogenizer, ultrasonic homogenizer, use of a high pressure homogenizer, etc. ) may be performed.
ホモジナイズ処理する場合には、ポリチオフェン(A)の熱劣化を防ぐため、冷温しながら行うことが好ましい。 When the homogenization treatment is performed, it is preferable to perform the treatment while keeping the temperature cold in order to prevent thermal deterioration of the polythiophene (A).
本発明の組成物の濃度調整は、配合比で調整しても良いし、配合後に濃縮により調整しても良い。濃縮の方法は、減圧下に溶媒を留去する方法であっても、限外ろ過膜を利用する方法であっても良い。 The concentration of the composition of the present invention may be adjusted by adjusting the blending ratio, or by concentration after blending. The method of concentration may be a method of distilling off the solvent under reduced pressure or a method of using an ultrafiltration membrane.
本発明の組成物については、導電性高分子を含有し、インク特性に優れるため、導電性高分子含有導電性インクであることが好ましい。 Since the composition of the present invention contains a conductive polymer and has excellent ink properties, it is preferably a conductive ink containing a conductive polymer.
本発明の組成物(又は導電性高分子含有導電性インク)から導電性を有する膜を製造することができる。例えば、本発明の組成物(又は導電性高分子含有導電性インク)を、支持体に塗布し乾燥することで支持体上に導電性を有する膜を製造させることができる。 A conductive film can be produced from the composition (or conductive ink containing a conductive polymer) of the present invention. For example, the composition (or conductive ink containing a conductive polymer) of the present invention can be coated on a support and dried to produce a conductive film on the support.
支持体としては、本発明の組成物が塗布可能なものであれば特に限定するものではなく、例えば、高分子基材又は無機基材が挙げられる。高分子基材としては、特に限定するものではないが、例えば、熱可塑性樹脂、不織布、紙、又はレジスト膜基板等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、特に限定するものではないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアクリレート、又はポリカーボネート等が挙げられる。不織布としては、特に限定するものではないが、例えば、天然繊維不織布、合成繊維不織布、又はガラス繊維不織布等が挙げられる。紙としては一般的なセルロースを主成分とするものでよい。無機基材としては、特に限定するものではないが、例えば、ガラス、ITOなどの金属酸化物、セラミックス、酸化アルミニウム、又は酸化タンタル等が挙げられる。 The support is not particularly limited as long as it can be coated with the composition of the present invention, and examples thereof include polymeric substrates and inorganic substrates. Examples of the polymer substrate include, but are not limited to, thermoplastic resins, nonwoven fabrics, paper, resist film substrates, and the like. Examples of thermoplastic resins include, but are not limited to, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyacrylate, polycarbonate, and the like. The nonwoven fabric is not particularly limited, but examples thereof include natural fiber nonwoven fabric, synthetic fiber nonwoven fabric, glass fiber nonwoven fabric, and the like. As the paper, general cellulose-based paper may be used. Examples of inorganic substrates include, but are not limited to, glass, metal oxides such as ITO, ceramics, aluminum oxide, and tantalum oxide.
本発明の組成物(又は導電性高分子含有導電性インク)の塗布方法としては、特に限定するものではないが、例えば、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ディスペンサ法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法、スピンコート法、又はインクジェット法等が挙げられる。好ましくは、バーコート法、スピンコート法、又はインクジェット法が挙げられる。 The method of applying the composition (or conductive ink containing a conductive polymer) of the present invention is not particularly limited, but examples include casting, dipping, bar coating, dispenser, roll coating, and gravure. A coating method, a flexographic printing method, a spray coating method, a spin coating method, an inkjet method, or the like can be mentioned. A bar coating method, a spin coating method, or an inkjet method is preferably used.
塗膜の乾燥温度は、均一な導電性高分子膜が得られる温度及び基材の耐熱温度以下であれば特に限定するものではないが、室温~300℃の範囲であり、好ましくは室温~240℃の範囲であり、さらに好ましくは室温~220℃の範囲である。 The drying temperature of the coating film is not particularly limited as long as it is equal to or lower than the temperature at which a uniform conductive polymer film can be obtained and the heat resistance temperature of the substrate. °C, more preferably room temperature to 220°C.
乾燥雰囲気は大気中、不活性ガス中、真空中、又は減圧下のいずれであってもよい。高分子膜の劣化抑制の観点からは、窒素、アルゴン等の不活性ガス中が好ましい。 The drying atmosphere may be air, inert gas, vacuum, or reduced pressure. From the viewpoint of suppressing deterioration of the polymer film, it is preferable to be in an inert gas such as nitrogen or argon.
得られる導電性を有する膜の膜厚としては特に限定するものではないが、20~200nmの範囲が好ましい。より好ましくは30~80nmである。 The film thickness of the conductive film to be obtained is not particularly limited, but is preferably in the range of 20 to 200 nm. It is more preferably 30 to 80 nm.
上記の方法で製造した本発明の導電性を有する膜については、有機エレクトロルミネッセンス素子又は有機光電発光素子等の有機電子素子における導電体として用いることができる。 The conductive film of the present invention produced by the above method can be used as a conductor in an organic electronic device such as an organic electroluminescence device or an organic photoelectric light emitting device.
当該導電性を有する膜の導電率としては、10-2S/cm以下であることが好ましいが、例えば、有機エレクトロニクス素子、有機光電変換素子等の正孔注入剤として用いる場合、10-8S/cm~10-3S/cmであることがより好ましく、より好ましくは、10-7~10-4S/cmである。 The conductivity of the conductive film is preferably 10 −2 S/cm or less . /cm to 10 -3 S/cm, more preferably 10 -7 to 10 -4 S/cm.
本発明の組成物を乾燥させて得られる導電性を有する膜については、特に限定するものではないが、例えば、有機電子阻止の正孔注入材料、又は正孔輸送材料として用いることが可能である。そのため、当該導電性を有する膜については、特に限定するものではないが、例えば、有機エレクトロルミネセンス素子又は有機光電変換素子のいずれかの有機電子素子に包含されて用いられることが好ましい。 The conductive film obtained by drying the composition of the present invention is not particularly limited, but can be used, for example, as a hole-injecting material for blocking organic electrons or a hole-transporting material. . Therefore, the conductive film is not particularly limited, but is preferably used by being included in an organic electronic device such as an organic electroluminescence device or an organic photoelectric conversion device.
以下に本発明に関する実施例を示す。 Examples relating to the present invention are shown below.
なお、本実施例で用いた分析機器及び測定方法を以下に列記する。
[表面抵抗率測定]
装置:三菱化学社製ロレスタGP MCP-T600
装置:三菱化学社製ハイレスタUX MCP-HT8000
[膜厚測定]
装置:BRUKER社製 DEKTAK XT
[導電性高分子の導電率測定]
本発明の導電性高分子含有インク約0.4mlを縦横それぞれ33mm角の無アルカリガラス板に塗布後、MIKASA製スピンコーターMS-A150を用いて成膜した(条件=1000rpm(20秒))。その後、ホットプレート上で200℃にて20分加熱して導電性高分子膜を得た。膜厚及び表面抵抗値から、以下の式に基づき算出した。
導電率[S/cm]=104/(表面抵抗率[Ω/□]×膜厚[μm])
[表面張力測定]
装置:毛管上昇方式表面張力計DG-1(表面側器製)
[平滑性評価]
イソプロパノール洗浄、O3洗浄した縦横それぞれ33mm角のガラス基板に、導電性高分子含有組成物(インク)を塗布後、1000rpm(20秒)でスピンコートし(MIKASA製スピンコーターMS-A150使用)、得られた数十nmの薄膜の状態(不均一性、又は凹凸の有無)を目視により観察した。
[粘度測定]
コンプリート型粘度計/BROOKFIELD VISCOMETER DV-1 Prime
[ポリアクリル酸系水溶性樹脂のGPC測定]
装置 :ビルドアップGPCシステム
カラム:TSKgel GMPWXL(7.8mmID×30cm)×2本
検出器:RI検出器
溶離液:0.2M-リン酸緩衝液(pH=7.0)/アセトニトリル=9/1
流速 :1.0ml/min
濃度 :0.05wt%
注入量:100μl
カラム温度:40℃
合成例1.
3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-メチル-1-プロパンスルホン酸ナトリウム[下記式(5)で表される化合物]の合成.
窒素雰囲気下、1000mlナス型フラスコに60%水素化ナトリウム 4.4g(109mmol)、トルエン 400mlを仕込んだ後、(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b][1,4]ジオキシン-2-イル)メタノール 15.2g(88.4ml)を添加した。その後、反応液を還流温度に昇温させ同温度で1時間攪拌した。その後、2,4-ブタンスルトン 12.1g(89mmol)とトルエン 100mlとからなる混合液を滴下し、同温度で2時間攪拌した。冷却後、得られた反応液をアセトン 1500mlに滴下し再沈を行った。得られた粉末を濾過し、真空乾燥させることで18.0gの淡黄色粉末を収率62%で得た。NMR測定から、これが下記式(5)で表される3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-メチル-1-プロパンスルホン酸ナトリウムであることを確認した。
Analytical instruments and measuring methods used in this example are listed below.
[Surface resistivity measurement]
Apparatus: Loresta GP MCP-T600 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
Apparatus: Hiresta UX MCP-HT8000 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
[Film thickness measurement]
Device: DEKTAK XT manufactured by BRUKER
[Conductivity measurement of conductive polymer]
About 0.4 ml of the conductive polymer-containing ink of the present invention was applied to a 33 mm square non-alkaline glass plate, and then a film was formed using a MIKASA spin coater MS-A150 (condition=1000 rpm (20 seconds)). After that, it was heated on a hot plate at 200° C. for 20 minutes to obtain a conductive polymer film. It was calculated based on the following formula from the film thickness and the surface resistance value.
Conductivity [S/cm]=10 4 /(Surface resistivity [Ω/□]×Film thickness [μm])
[Surface tension measurement]
Apparatus: Capillary rise method surface tensiometer DG-1 (manufactured by surface side equipment)
[Smoothness evaluation]
After applying a conductive polymer-containing composition (ink) to a glass substrate of 33 mm square each in length and width that had been washed with isopropanol and O 3 , spin coating was performed at 1000 rpm (20 seconds) (using MIKASA's spin coater MS-A150). The state of the obtained thin film of several tens of nm (presence or absence of non-uniformity or unevenness) was visually observed.
[Viscosity measurement]
Complete type viscometer/BROOKFIELD VISCOMETER DV-1 Prime
[GPC measurement of polyacrylic acid-based water-soluble resin]
Apparatus: Build-up GPC system Column: TSKgel GMPWXL (7.8 mm ID x 30 cm) x 2 Detector: RI detector Eluent: 0.2 M-phosphate buffer (pH = 7.0) / acetonitrile = 9/1
Flow rate: 1.0ml/min
Concentration: 0.05 wt%
Injection volume: 100 μl
Column temperature: 40°C
Synthesis example 1.
Sodium 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-methyl-1-propanesulfonate [represented by the following formula (5) compound].
In a nitrogen atmosphere, 4.4 g (109 mmol) of 60% sodium hydride and 400 ml of toluene were charged in a 1000 ml eggplant-shaped flask, and then (2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxin-2- yl) Methanol 15.2 g (88.4 ml) was added. Thereafter, the reaction solution was heated to the reflux temperature and stirred at the same temperature for 1 hour. After that, a mixture of 12.1 g (89 mmol) of 2,4-butanesultone and 100 ml of toluene was added dropwise, and the mixture was stirred at the same temperature for 2 hours. After cooling, the obtained reaction liquid was dropped into 1500 ml of acetone to reprecipitate. The obtained powder was filtered and vacuum dried to obtain 18.0 g of pale yellow powder with a yield of 62%. From NMR measurement, this is represented by the following formula (5): 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-methyl-1 - Confirmed to be sodium propane sulfonate.
1H-NMR(D2O)δ(ppm);6.67(s,2H),4.54-4.60(m,1H),4.45(dd,1H,J=12.0,2.2Hz),4.26(dd,1H,J=12.0,6.8Hz),3.90-3.81(m,4H),3.10-3.18(m,1H),2.30-2.47(m,1H),1.77-1.92(m,1H),1.45(d,3H)
13C-NMR(D2O)δ(ppm);14.91,31.22,53.13,66.18,69.18,73.29,73.36,100.81,100.94,140.88,141.06。
1H-NMR (D 2 O) δ (ppm); 6.67 (s, 2H), 4.54-4.60 (m, 1H), 4.45 (dd, 1H, J = 12.0, 2 .2Hz), 4.26 (dd, 1H, J = 12.0, 6.8Hz), 3.90-3.81 (m, 4H), 3.10-3.18 (m, 1H), 2 .30-2.47 (m, 1H), 1.77-1.92 (m, 1H), 1.45 (d, 3H)
13C-NMR (D 2 O) δ (ppm); .88, 141.06.
合成例2.
ポリチオフェン(A)[下記式(6)及び下記式(7)で表される構造単位を含む重合体]の合成.
500mlセパラブルフラスコに、合成例1に準じて合成した3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-メチル-1-プロパンスルホン酸ナトリウム 10g(30mmol)と水 150gを加えた。溶解後、室温下、無水塩化鉄(III) 2.94g(18.1mmol)を加えて20分攪拌した。その後、過硫酸ナトリウム 14.5g(60.4mmol)と水 100gからなる混合溶液を反応液温度が30℃以下を保持しながら滴下した。室温で3時間攪拌したのち、反応液を800gのアセトンに滴下させ黒色のNa型のポリマーを析出させた。ポリマーを濾過・真空乾燥することで、18.0gの3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-メチル-1-プロパンスルホン酸ナトリウムの粗ポリマーを得た。
Synthesis example 2.
Synthesis of polythiophene (A) [polymer containing structural units represented by the following formulas (6) and (7)].
3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-methyl-1 synthesized according to Synthesis Example 1 was placed in a 500 ml separable flask. - 10 g (30 mmol) of sodium propanesulfonate and 150 g of water were added. After dissolution, 2.94 g (18.1 mmol) of anhydrous iron (III) chloride was added at room temperature and stirred for 20 minutes. Thereafter, a mixed solution of 14.5 g (60.4 mmol) of sodium persulfate and 100 g of water was added dropwise while maintaining the temperature of the reaction solution at 30° C. or lower. After stirring at room temperature for 3 hours, the reaction solution was dropped into 800 g of acetone to precipitate a black Na-type polymer. Filtration and vacuum drying of the polymer gave 18.0 g of 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-methyl-1 - A crude polymer of sodium propanesulfonate was obtained.
次に、この粗ポリマー 14.5gに水を加え1重量%溶液に調製した水溶液 1450gを、陽イオン交換樹脂Lewatit MonoPlus S100(H型) 350mlを充填したカラムに通液(空間速度=1.1)することによりH型のポリマー水溶液を1550g得た。更に、本ポリマー水溶液をクロスフロー式限外ろ過(分画分子量=10,000、透過倍率=20)により精製することにより下記式(6)及び式(7)で表される構造単位を含む重合体(ポリチオフェン(A))の濃群青色水溶液 579gを得た。 Next, 1450 g of an aqueous solution prepared by adding water to 14.5 g of this crude polymer to prepare a 1% by weight solution is passed through a column packed with 350 ml of cation exchange resin Lewatit MonoPlus S100 (H type) (space velocity = 1.1 ) to obtain 1550 g of an H-type polymer aqueous solution. Furthermore, by purifying the aqueous polymer solution by cross-flow ultrafiltration (molecular weight cut off = 10,000, permeability = 20), a polymer containing structural units represented by the following formulas (6) and (7) was obtained. 579 g of a deep ultramarine blue aqueous solution of the combination (polythiophene (A)) was obtained.
ポリチオフェン(A)水溶液に含まれるポリマー量は1.51重量%であった。又、鉄イオン、及びナトリウムイオンを、各々44ppm、及び12ppm(対ポリマー)含有していた。本ポリマー水溶液を用いて薄膜を作成し、導電率を測定したところ、230S/cmであった。 The amount of polymer contained in the polythiophene (A) aqueous solution was 1.51% by weight. It also contained 44 ppm and 12 ppm (relative to the polymer) of iron ions and sodium ions, respectively. A thin film was prepared using the aqueous solution of this polymer, and the conductivity was measured to be 230 S/cm.
合成例3(スチレンスルホン酸/メタクリル酸共重合体(モル比 10/90)の合成)
300mlナス型フラスコに、スチレンスルホン酸ナトリウム(東ソー・ファインケム製、純分=88.2wt%) 2.50g(10.7mmol)、メタクリル酸ナトリウム 10.5g(97.2mmol)及び水 142gを加えたのち、窒素雰囲気下、均一になるまで室温下撹拌した。その後、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩 59mg(0.21mmol)を加え、80℃で20時間撹拌した。冷却後、得られた反応液をアセトン 2Lに再沈させた。濾過・乾燥の後、12.5gのポリスチレン酸ナトリウム/メタクリル酸ナトリウム共重合体(モル比 10/90)を得た。GPC測定の結果、共重合体の重量平均分子量は170,000(Mw/Mn=1.8)であった。
Synthesis Example 3 (Synthesis of styrenesulfonic acid/methacrylic acid copolymer (molar ratio 10/90))
A 300 ml eggplant-shaped flask was charged with 2.50 g (10.7 mmol) of sodium styrenesulfonate (manufactured by Tosoh Finechem, purity = 88.2 wt%), 10.5 g (97.2 mmol) of sodium methacrylate, and 142 g of water. After that, the mixture was stirred at room temperature under a nitrogen atmosphere until the mixture became uniform. After that, 59 mg (0.21 mmol) of 2,2′-azobis(2-methylpropionamidine) dihydrochloride was added and stirred at 80° C. for 20 hours. After cooling, the obtained reaction liquid was reprecipitated in 2 L of acetone. After filtration and drying, 12.5 g of sodium polystyrene/sodium methacrylate copolymer (molar ratio 10/90) was obtained. As a result of GPC measurement, the copolymer had a weight average molecular weight of 170,000 (Mw/Mn=1.8).
得られた共重合体を水で希釈後、イオン交換樹脂Lewatit S108H 120mlに通液しイオン交換することにより、スチレンスルホン酸/メタクリル酸共重合体(モル比 10/90) (共重合体Aと略す)を2.7wt%の水溶液として298g得た(収率=76%,粘度=8.3mPa・s(20℃))。 After diluting the obtained copolymer with water, it was passed through 120 ml of ion exchange resin Lewatit S108H for ion exchange to give a styrenesulfonic acid/methacrylic acid copolymer (molar ratio 10/90) (copolymer A and ) was obtained as a 2.7 wt% aqueous solution (yield = 76%, viscosity = 8.3 mPa·s (20°C)).
合成例4(スチレンスルホン酸/メタクリル酸共重合体(モル比 25/75)の合成)
スチレンスルホン酸ナトリウム、及びメタクリル酸ナトリウムを各々6.57g(28.1mmol)、9.10g(84.2mmol)に変更した以外は合成例3と同様な操作を行い15.5gのスチレンスルホン酸ナトリウム/メタクリル酸ナトリウム共重合体(モル比 25/75)を得た。GPC測定の結果、共重合体の重量平均分子量は220,000(Mw/Mn=2.0)であった。
Synthesis Example 4 (Synthesis of styrenesulfonic acid/methacrylic acid copolymer (molar ratio 25/75))
15.5 g of sodium styrenesulfonate was obtained in the same manner as in Synthesis Example 3, except that sodium styrenesulfonate and sodium methacrylate were changed to 6.57 g (28.1 mmol) and 9.10 g (84.2 mmol), respectively. /sodium methacrylate copolymer (molar ratio 25/75) was obtained. As a result of GPC measurement, the copolymer had a weight average molecular weight of 220,000 (Mw/Mn=2.0).
合成例3と同様にイオン交換処理を行うことによりスチレンスルホン酸/メタクリル酸共重合体(モル比 25/75) (共重合体Bと略す)を2.5wt%の水溶液として301g得た(収率=77%,粘度=9.3mPa・s(20℃)。 By performing ion exchange treatment in the same manner as in Synthesis Example 3, 301 g of a 2.5 wt % aqueous solution of a styrenesulfonic acid/methacrylic acid copolymer (molar ratio: 25/75) (abbreviated as copolymer B) was obtained. modulus = 77%, viscosity = 9.3 mPa·s (20°C).
実施例1.
30mlサンプル瓶に、20重量%のポリアクリル酸(分子量250,000)水溶液 1.52g、プロピレングリコール n-プロピルエーテル 2.00g、ジメチルアセトアミド 11.49g、及びエチレングリコール 4.44gを加えて均一溶液(溶液-1)を得た。その均一溶液 19.45gに、合成例2で得られたポリチオフェン(A)[前記式(6)及び前記式(7)で表される構造単位を含む重合体][導電率230S/cm]を1.51重量%含む水溶液 0.57gを加えて一晩室温にて撹拌し、導電性高分子含有インク(HIM01)を得た。得られたHIM01中のポリチオフェン(A)、ポリアクリル酸系水溶性樹脂(B)、エチレングリコール(C)、プロピレングリコール n-プロピルエーテル(D)、及びジメチルアセトアミド(E)の各濃度は、各々、0.043重量%、1.5重量%、22.1重量%、10.0重量%、及び57.5重量%であった。
Example 1.
1.52 g of 20% by weight polyacrylic acid (molecular weight 250,000) aqueous solution, 2.00 g of propylene glycol n-propyl ether, 11.49 g of dimethylacetamide, and 4.44 g of ethylene glycol were added to a 30 ml sample bottle to form a uniform solution. (Solution-1) was obtained. To 19.45 g of the homogeneous solution, the polythiophene (A) obtained in Synthesis Example 2 [the polymer containing the structural units represented by the above formulas (6) and (7)] [conductivity of 230 S/cm] was added. 0.57 g of an aqueous solution containing 1.51% by weight was added and stirred overnight at room temperature to obtain a conductive polymer-containing ink (HIM01). The concentrations of polythiophene (A), polyacrylic acid-based water-soluble resin (B), ethylene glycol (C), propylene glycol n-propyl ether (D), and dimethylacetamide (E) in the obtained HIM01 were , 0.043 wt%, 1.5 wt%, 22.1 wt%, 10.0 wt%, and 57.5 wt%.
HIM01の粘度、表面張力は、各々、11.3mPa・s、35mN/mであった。 The viscosity and surface tension of HIM01 were 11.3 mPa·s and 35 mN/m, respectively.
実施例2
エチレングリコールをプロピレングリコールに変えた以外は実施例1と同様な操作を行い、導電性高分子含有インクHIM02を得た。HIM02の粘度、表面張力の測定結果を表1に示す。
Example 2
A conductive polymer-containing ink HIM02 was obtained in the same manner as in Example 1, except that propylene glycol was used instead of ethylene glycol. Table 1 shows the measurement results of the viscosity and surface tension of HIM02.
実施例3
プロピレングリコール n-プロピルエーテルをエチレングリコール n-ブチルエーテルに変更した以外は実施例1と同様な操作を行い、導電性高分子含有インクHIM03を得た。HIM03の粘度、表面張力の測定結果を表1に示す。
Example 3
A conductive polymer-containing ink HIM03 was obtained in the same manner as in Example 1, except that propylene glycol n-propyl ether was changed to ethylene glycol n-butyl ether. Table 1 shows the measurement results of the viscosity and surface tension of HIM03.
実施例4
30mlサンプル瓶に、20重量%のポリアクリル酸(分子量250,000)水溶液 1.52g、エチレングリコール n-ブチルエーテル 2.00g、ジメチルアセトアミド 14.93g、及びプロピレングリコール 1.00gを加えて均一溶液(溶液-1)を得た。その均一溶液 19.45gに、合成例2で得られたポリチオフェン(A)[前記式(6)又は前記式(7)で表される構造単位を含む重合体][導電率230S/cm]を1.51重量%含む水溶液 0.57gを加えて一晩室温にて撹拌し、導電性高分子含有インク(HIM04)を得た。得られたHIM04中のポリチオフェン(A)、ポリアクリル酸系水溶性樹脂(B)、プロピレングリコール(C)、エチレングリコール n-ブチルエーテル(D)、及びジメチルアセトアミド(E)の各濃度は、各々、0.043重量%、1.5重量%、5.0重量%、10.0重量%、及び74.6重量%であった。
Example 4
1.52 g of 20% by weight polyacrylic acid (molecular weight 250,000) aqueous solution, 2.00 g of ethylene glycol n-butyl ether, 14.93 g of dimethylacetamide, and 1.00 g of propylene glycol were added to a 30 ml sample bottle to form a homogeneous solution ( Solution-1) was obtained. To 19.45 g of the uniform solution was added the polythiophene (A) obtained in Synthesis Example 2 [the polymer containing the structural unit represented by the formula (6) or the formula (7)] [conductivity 230 S/cm]. 0.57 g of an aqueous solution containing 1.51% by weight was added and stirred overnight at room temperature to obtain a conductive polymer-containing ink (HIM04). The concentrations of polythiophene (A), polyacrylic acid-based water-soluble resin (B), propylene glycol (C), ethylene glycol n-butyl ether (D), and dimethylacetamide (E) in the obtained HIM04 are, respectively, 0.043 wt%, 1.5 wt%, 5.0 wt%, 10.0 wt%, and 74.6 wt%.
HIM04の粘度、表面張力は、各々、6.7mPa・s、37mN/mであった。 The viscosity and surface tension of HIM04 were 6.7 mPa·s and 37 mN/m, respectively.
実施例5
エチレングリコール n-ブチルエーテル、プロピレングリコールの量を、それぞれ、1.00g、2.00gに変更した以外は実施例4と同様な操作を行い、導電性高分子含有インクHIM5を得た。HIM05の粘度、表面張力の測定結果を表1に示す。
Example 5
A conductive polymer-containing ink HIM5 was obtained in the same manner as in Example 4 except that the amounts of ethylene glycol n-butyl ether and propylene glycol were changed to 1.00 g and 2.00 g, respectively. Table 1 shows the measurement results of the viscosity and surface tension of HIM05.
実施例6
エチレングリコール n-ブチルエーテル 2.0gをプロピレングリコール n-ブチルエーテル 1.0gに変更し、プロピレングリコールの量を1.0gから2.0gに変更した以外は実施例4と同様な操作を行い、導電性高分子含有インクHIM06を得た。HIM06の粘度、表面張力の測定結果を表1に示す。
Example 6
The same operation as in Example 4 was performed except that 2.0 g of ethylene glycol n-butyl ether was changed to 1.0 g of propylene glycol n-butyl ether and the amount of propylene glycol was changed from 1.0 g to 2.0 g. A polymer-containing ink HIM06 was obtained. Table 1 shows the measurement results of the viscosity and surface tension of HIM06.
実施例7
エチレングリコール n-ブチルエーテル 2.0gをジエチレングリコール モノn-ブチルエーテル 1.0gに変更し、プロピレングリコールの量を1.0gから2.0g、及びジメチルアセトアミドをジエチルアセトアミドに変更した以外は実施例4と同様な操作を行い、導電性高分子含有インクHIM07を得た。HIM07の粘度、表面張力の測定結果を表1に示す。
Example 7
Same as Example 4 except that ethylene glycol n-butyl ether 2.0 g was changed to diethylene glycol mono n-butyl ether 1.0 g, the amount of propylene glycol was changed from 1.0 g to 2.0 g, and dimethylacetamide was changed to diethylacetamide. A conductive polymer-containing ink HIM07 was obtained by performing the following operations. Table 1 shows the measurement results of the viscosity and surface tension of HIM07.
実施例8
ジメチルアセトアミドをジエチルアセトアミドに変更した以外は実施例4と同様な操作を行い、導電性ポリマー含有インクHIM08を得た。HIM08の粘度、表面張力の測定結果を表1に示す。
Example 8
A conductive polymer-containing ink HIM08 was obtained in the same manner as in Example 4 except that dimethylacetamide was changed to diethylacetamide. Table 1 shows the measurement results of the viscosity and surface tension of HIM08.
実施例9
エチレングリコール n-ブチルエーテル 2.0gを1.0gに変更し、ジメチルアセトアミド 14.93gをジエチルアセトアミド 15.93gに変更した以外は実施例4と同様な操作を行い、導電性高分子含有インクHIM09を得た。HIM09の粘度、表面張力の測定結果を表1に示す。
Example 9
The same operation as in Example 4 was performed except that 2.0 g of ethylene glycol n-butyl ether was changed to 1.0 g, and 14.93 g of dimethylacetamide was changed to 15.93 g of diethylacetamide. Obtained. Table 1 shows the measurement results of the viscosity and surface tension of HIM09.
実施例10
20重量%のポリアクリル酸(分子量250,000)水溶液 1.52gを20重量%のポリアクリル酸(分子量100,000)水溶液 1.51gに変更し、又、プロピレングリコールをエチレングリコールに変更し、エチレングリコール モノn-ブチルエーテルをプロピレングリコール n-ブチルエーテルに変更し、ジメチルアセトアミドをジエチルアセトアミドに変更した以外は実施例4と同様な操作を行い導電性高分子含有インクHIM10を得た。HIM10の粘度、表面張力の測定結果を表1に示す。
Example 10
1.52 g of 20% by weight polyacrylic acid (molecular weight 250,000) aqueous solution was changed to 1.51 g of 20% by weight polyacrylic acid (molecular weight 100,000) aqueous solution, and propylene glycol was changed to ethylene glycol, A conductive polymer-containing ink HIM10 was obtained in the same manner as in Example 4 except that ethylene glycol mono-n-butyl ether was changed to propylene glycol n-butyl ether and dimethylacetamide was changed to diethylacetamide. Table 1 shows the measurement results of the viscosity and surface tension of HIM10.
実施例11
20重量%のポリアクリル酸(分子量100,000)水溶液50gを減圧濃縮することにより、30.0重量%のポリアクリル酸水溶液 33.2gを得た。実施例10中の20重量%ポリアクリル酸(分子量100,000)水溶液 1.51gを上記で得られた30.0重量のポリアクリル酸(分子量100,000)水溶液 1.00gに変更した以外は実施例10と同様な操作を行い導電性高分子インクHIM11を得た。HIM11の粘度、表面張力の測定結果を表1に示す。
Example 11
By concentrating 50 g of a 20 wt % polyacrylic acid (molecular weight: 100,000) aqueous solution under reduced pressure, 33.2 g of a 30.0 wt % polyacrylic acid aqueous solution was obtained. Except that 1.51 g of the 20% by weight polyacrylic acid (molecular weight 100,000) aqueous solution in Example 10 was changed to 1.00 g of the 30.0 weight polyacrylic acid (molecular weight 100,000) aqueous solution obtained above. Conducting the same operation as in Example 10, a conductive polymer ink HIM11 was obtained. Table 1 shows the measurement results of the viscosity and surface tension of HIM11.
実施例12
ポリチオフェン(A)[前記式(6)又は前記式(7)で表される構造単位を含む重合体][導電率230S/cm]を1.51重量%含む水溶液 0.57gを0.67gに変更し、ジメチルアセトアミドをジエチルアセトアミドに変更した以外は実施例4と同様な操作を行い導電性高分子インクHIM12を得た。HIM12の粘度、表面張力の測定結果を表1に示す。
Example 12
0.57 g of an aqueous solution containing 1.51% by weight of polythiophene (A) [a polymer containing a structural unit represented by the above formula (6) or the above formula (7)] [conductivity 230 S/cm] to 0.67 g Conductive polymer ink HIM12 was obtained in the same manner as in Example 4, except that dimethylacetamide was changed to diethylacetamide. Table 1 shows the measurement results of the viscosity and surface tension of HIM12.
実施例13
ポリチオフェン(A)[前記式(6)又は前記式(7)で表される構造単位を含む重合体][導電率230S/cm]を1.51重量%含む水溶液 0.57gを0.80gに変更し、ジメチルアセトアミドをジエチルアセトアミドに変更した以外は実施例4と同様な操作を行い導電性高分子インクHIM13を得た。HIM13の粘度、表面張力の測定結果を表1に示す。
Example 13
0.57 g of an aqueous solution containing 1.51% by weight of polythiophene (A) [a polymer containing a structural unit represented by the above formula (6) or the above formula (7)] [conductivity 230 S/cm] to 0.80 g Conductive polymer ink HIM13 was obtained in the same manner as in Example 4, except that dimethylacetamide was changed to diethylacetamide. Table 1 shows the measurement results of the viscosity and surface tension of HIM13.
実施例14
合成例3で得られた2.7重量%の共重合体Aを含む水溶液 250gを減圧濃縮することにより、15.0重量%の共重合体Aを含む水溶液を粘調水溶液として45.1g得た。
Example 14
By concentrating 250 g of the aqueous solution containing 2.7% by weight of copolymer A obtained in Synthesis Example 3 under reduced pressure, 45.1 g of an aqueous solution containing 15.0% by weight of copolymer A was obtained as a viscous aqueous solution. rice field.
20重量%のポリアクリル酸(分子量250,000)水溶液1.52gを上記で得られた15.0重量%の共重合体Aを含む水溶液 1.52gに変更した以外は実施例4と同様な操作を行い導電性高分子インクHIM14を得た。HIM14の粘度、表面張力の測定結果を表1に示す。 The procedure of Example 4 was repeated except that 1.52 g of the 20% by weight polyacrylic acid (molecular weight 250,000) aqueous solution was changed to 1.52 g of the aqueous solution containing 15.0% by weight of copolymer A obtained above. Operation was performed to obtain a conductive polymer ink HIM14. Table 1 shows the measurement results of the viscosity and surface tension of HIM14.
実施例15
合成例4で得られた2.5重量%の共重合体Bを含む水溶液 250gを減圧濃縮することにより、15.0重量%の共重合体Bを含む水溶液を粘調水溶液として得た。
Example 15
By concentrating 250 g of the aqueous solution containing 2.5% by weight of copolymer B obtained in Synthesis Example 4 under reduced pressure, an aqueous solution containing 15.0% by weight of copolymer B was obtained as a viscous aqueous solution.
20重量%のポリアクリル酸(分子量250,000)水溶液1.52gを上記で得られた15.0重量%の共重合体Bを含む水溶液 1.52gに変更した以外は実施例4と同様な操作を行い導電性高分子インクHIM15を得た。HIM15の粘度、表面張力の測定結果を表1に示す。 The procedure of Example 4 was repeated except that 1.52 g of the 20% by weight polyacrylic acid (molecular weight 250,000) aqueous solution was changed to 1.52 g of the aqueous solution containing 15.0% by weight of copolymer B obtained above. Operation was performed to obtain a conductive polymer ink HIM15. Table 1 shows the measurement results of the viscosity and surface tension of HIM15.
実施例16(平滑性、膜厚及び導電率測定)
実施例1で調製した導電性高分子含有インクHIM01について、平滑性評価及び導電性高分子の導電性測定を行った。
Example 16 (smoothness, film thickness and conductivity measurements)
For the conductive polymer-containing ink HIM01 prepared in Example 1, smoothness evaluation and conductivity measurement of the conductive polymer were performed.
その結果、表2に示すように得られた薄膜の平滑性は良好(表中“○”で表現した)であり、導電率は6.7×10-6S/cmを示した。 As a result, as shown in Table 2, the obtained thin film had good smoothness (indicated by "○" in the table) and had a conductivity of 6.7×10 −6 S/cm.
実施例17~30(平滑性、膜厚及び導電率測定)
実施例2~15で調製した導電性高分子含有インクHIM02~15について、平滑性評価及び導電性高分子の導電性測定を行った。結果を表2に示す。なお、平滑性評価の結果はいずれも良好であった。
Examples 17-30 (smoothness, film thickness and conductivity measurements)
The conductive polymer-containing inks HIM02-15 prepared in Examples 2-15 were evaluated for smoothness and measured for the conductivity of the conductive polymer. Table 2 shows the results. In addition, all the results of smoothness evaluation were favorable.
比較例1
エチレングリコール モノn-ブチルエーテルをエタノールに変更した以外は実施例1と同様な操作を行い、導電性高分子含有インク(REF01)を得た。得られたREF01中のポリチオフェン(A)、ポリアクリル酸系水溶性樹脂(B)、プロピレングリコール、エタノール、及びジメチルアセトアミドの各濃度は、各々、0.043重量%、1.5重量%、22.2重量%、10.0重量%、及び57.6重量%であった。
Comparative example 1
A conductive polymer-containing ink (REF01) was obtained in the same manner as in Example 1, except that ethylene glycol mono-n-butyl ether was changed to ethanol. The concentrations of polythiophene (A), polyacrylic acid-based water-soluble resin (B), propylene glycol, ethanol, and dimethylacetamide in the obtained REF01 were 0.043% by weight, 1.5% by weight, and 22% by weight, respectively. .2 wt%, 10.0 wt%, and 57.6 wt%.
REF01の粘度、表面張力は、各々、7.7mPa・s、32mN/mであった。しかし、REF01から得られるスピンコート膜には凹凸が見られ平滑性はなかった。 The viscosity and surface tension of REF01 were 7.7 mPa·s and 32 mN/m, respectively. However, the spin-coated film obtained from REF01 had irregularities and no smoothness.
比較例2~3
エチレングリコール モノn-ブチルエーテルをプロピレングリコール モノメチルエーテル又はジエチレングリコール モノメチルエーテルに変更して実施例1と同様な操作を行い、導電性高分子含有インク(REF02、及び03)を得た。
Comparative Examples 2-3
The same operation as in Example 1 was performed except that ethylene glycol mono-n-butyl ether was changed to propylene glycol monomethyl ether or diethylene glycol monomethyl ether to obtain conductive polymer-containing inks (REF02 and REF03).
REF02の粘度、表面張力は、各々、12.7mPa・s、33mN/m、REF03の粘度、表面張力は、各々、13.0mPa・s、33mPa・sであった。しかし、比較例1と同様、REF02及び03共にスピンコート膜の平滑性はなかった。 The viscosity and surface tension of REF02 were 12.7 mPa·s and 33 mN/m, respectively, and the viscosity and surface tension of REF03 were 13.0 mPa·s and 33 mPa·s, respectively. However, as in Comparative Example 1, both REF02 and REF03 had no smoothness of spin-coated films.
実施例31.(素子の作製と評価)
厚さ200nmのITO透明電極(陽極)を積層したガラス基板をアセトンおよび純水による超音波洗浄、イソプロピルアルコールによる沸騰洗浄を行った。さらに紫外線オゾン洗浄を行った。
Example 31. (Fabrication and evaluation of element)
A glass substrate laminated with an ITO transparent electrode (anode) having a thickness of 200 nm was subjected to ultrasonic cleaning with acetone and pure water and boiling cleaning with isopropyl alcohol. Furthermore, ultraviolet ozone cleaning was performed.
実施例1で調製した導電性高分子含有インクHIM01を孔径0.4μmのフィルターでろ過し、スピンコート法(700rpm、20秒)によって塗布し、200℃で30分間乾燥した。その結果、63nmの正孔注入層が成膜された。 The conductive polymer-containing ink HIM01 prepared in Example 1 was filtered through a filter with a pore size of 0.4 μm, applied by spin coating (700 rpm, 20 seconds), and dried at 200° C. for 30 minutes. As a result, a hole injection layer of 63 nm was deposited.
次に、真空蒸着装置へ設置後、装置内が1.0×10-4Pa以下になるまで真空ポンプにて排気した。続いて、正孔輸送層用材料であるN,N’-ジ(1-ナフチル)-N,N’-ジフェニルベンジジン(α-NPD)を真空蒸着法により50nmの膜厚で成膜し、正孔輸送層を形成した。更に、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(Alq3)を真空蒸着法により50nmの膜厚で成膜し、発光層兼電子輸送層を形成した。 Next, after being installed in a vacuum deposition apparatus, the inside of the apparatus was evacuated by a vacuum pump until the inside of the apparatus became 1.0×10 −4 Pa or less. Subsequently, a film of N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine (α-NPD), which is a material for the hole transport layer, was formed with a thickness of 50 nm by a vacuum evaporation method. A pore transport layer was formed. Further, a film of tris(8-quinolinolato)aluminum (Alq 3 ) was formed with a thickness of 50 nm by a vacuum evaporation method to form a light-emitting layer and an electron-transporting layer.
引き続き、陰極としてLiFを1nm、アルミニウムを100nm成膜して金属電極を形成した。なお、それぞれの膜厚は触針式膜厚測定計(DEKTAK)で測定した。 Subsequently, a 1 nm LiF film and a 100 nm aluminum film were formed as a cathode to form a metal electrode. In addition, each film thickness was measured with a stylus type film thickness meter (DEKTAK).
更に、窒素雰囲気下、封止用のガラス板をUV硬化樹脂で接着し、評価用の有機EL素子とした。 Furthermore, in a nitrogen atmosphere, a glass plate for sealing was adhered with a UV curable resin to obtain an organic EL element for evaluation.
このように作製した素子に10mA/cm2の電流を印加し、駆動電圧を測定した。また、一定電流印加して初期輝度を1000cd/m2とし、輝度が初期輝度の70%まで低下した時間をLT70として評価した。なお、LT70の値が大きい程、耐久性が良好であることを意味する。評価結果を表3に示した。 A current of 10 mA/cm 2 was applied to the device thus produced, and the drive voltage was measured. Also, a constant current was applied, the initial luminance was set to 1000 cd/m 2 , and the time until the luminance decreased to 70% of the initial luminance was evaluated as LT70. In addition, it means that durability is so favorable that the value of LT70 is large. Table 3 shows the evaluation results.
実施例32~45(素子の作製と評価)
実施例31において、導電性高分子含有インクHIM01の代わりに実施例2~15で調製したHIM02~15を用いた他は、実施例31と同様に有機EL素子を作製して、その駆動電圧およびLT70を測定した。評価結果を表3に示した。
Examples 32 to 45 (Fabrication and Evaluation of Elements)
In Example 31, HIM02-15 prepared in Examples 2-15 were used instead of the conductive polymer-containing ink HIM01. LT70 was measured. Table 3 shows the evaluation results.
比較例4.(素子の作製と評価)
実施例31において、導電性高分子含有インクHIM01の代わりに、PEDOT:PSS溶液(ヘレウス社製Clevios P VP AI4083)を用いた他は、実施例31と同様に素子を作製して駆動電圧およびLT70を測定した。評価結果を表3に示した。
Comparative example 4. (Fabrication and evaluation of element)
In Example 31, a PEDOT:PSS solution (Clevios PVP AI4083 manufactured by Heraeus) was used instead of the conductive polymer-containing ink HIM01. was measured. Table 3 shows the evaluation results.
なお、実施例31~実施例45における測定結果については、比較例4の測定値を100として規格化して表示した。駆動電圧は発光に必要な電圧を表し、低ければ低いほど産業利用上優れる。LT70は発光素子寿命を表し、高ければ高いほど長寿命で産業利用上優れる。 The measurement results of Examples 31 to 45 were normalized by setting the measurement value of Comparative Example 4 to 100 and displayed. The drive voltage represents the voltage required for light emission, and the lower the drive voltage, the better the industrial application. LT70 represents the lifetime of the light-emitting element, and the higher the LT70, the longer the lifetime and the better for industrial use.
実施例46(インクジェットプリンターを用いた吐出性検討)
上記で調製した各導電性高分子含有インク(HIM01~15)について、それぞれ、ジエチルアセトアミドを添加して、固形分濃度(成分(A)及び成分(B)の合計濃度)が1.2重量%になるように希釈し、インクジェット用組成物を取得した。富士フィルム Dimatix社製インクジェットプリンターDMP-2831を用い、以下の吐出検討を行った。
Example 46 (Examination of ejection properties using an inkjet printer)
Diethylacetamide was added to each of the conductive polymer-containing inks (HIM01 to 15) prepared above, so that the solid content concentration (total concentration of component (A) and component (B)) was 1.2% by weight. to obtain an inkjet composition. Using an inkjet printer DMP-2831 manufactured by Fujifilm Dimatix, the following ejection examination was performed.
吐出検討は、打滴量=10plのヘッドカートリッジを用い、上記の各インクジェット用組成物を15分間連続吐出した際の状態を観察した。その結果、全てのインクジェット用組成物において、吐出中の不吐出、又は吐出乱れなど観察されることなく連続吐出が可能であることを確認した。 In the examination of ejection, a head cartridge with a droplet ejection volume of 10 pl was used, and the state when each of the inkjet compositions described above was continuously ejected for 15 minutes was observed. As a result, it was confirmed that all of the ink jet compositions could be discharged continuously without any observation of ejection failure or ejection disturbance during ejection.
又、休止後の吐出安定性の評価も行った。休止後の吐出安定性の評価は、上記条件下、5分吐出を行い、一晩休止後、再び同条件で吐出を開始した際の状態を観察した。その結果、全てのインクジェット用組成物において、打滴指示と同時に問題なく吐出が可能であることを確認した。 In addition, the ejection stability after the suspension was also evaluated. The ejection stability after resting was evaluated by performing ejection for 5 minutes under the above conditions, and observing the state when ejection was restarted under the same conditions after resting overnight. As a result, it was confirmed that all of the ink-jet compositions could be ejected simultaneously with the instruction to eject droplets without any problems.
本発明の導電性高分子含有インクは、良好な正孔輸送性(注入性)と耐久性を有する高分子膜を形成可能であり、それらを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子、有機光電変換素子は素子寿命が改善された耐久性のある素子が作製可能である。特に、有機エレクトロルミネッセンス素子においては、蛍光発光性の有機EL素子だけでなく、消費電力の少ない燐光発光性の有機EL素子も提供することができる。 The conductive polymer-containing ink of the present invention can form a polymer film having good hole transportability (injectability) and durability. Durable devices with improved lifetime can be made. In particular, in organic electroluminescence devices, not only fluorescent organic EL devices but also phosphorescent organic EL devices with low power consumption can be provided.
この導電性高分子含有インクは、ガラスや金属などの基材以外にも、高分子基材への濡れ性が良く、ハジキや斑なく塗布が可能である。従って、各種基材への導電性コーティング剤(帯電防止剤)、固体電解コンデンサの固体電解質(陰極材料)などに使用できる。またこの導電性高分子膜で被覆された高分子基材からなる被覆物品は、帯電防止フィルム、固体電解コンデンサの固体電解質、巻回型アルミ電解コンデンサ用のセパレータへの利用が可能である。その他、エレクトロクロミック素子、透明電極、透明導電膜、熱電変換材料、化学センサ、アクチュエータ、電磁波シールド材、有機ELや太陽電池等の電極材料であるITO等の金属酸化物の表面コーティング材等への応用も期待できる。 This conductive polymer-containing ink has good wettability to polymeric substrates other than substrates such as glass and metal, and can be applied without repelling or spots. Therefore, it can be used as a conductive coating agent (antistatic agent) for various substrates, a solid electrolyte (cathode material) for solid electrolytic capacitors, and the like. Coated articles made of a polymer substrate coated with this conductive polymer film can also be used as antistatic films, solid electrolytes for solid electrolytic capacitors, and separators for wound aluminum electrolytic capacitors. In addition, electrochromic devices, transparent electrodes, transparent conductive films, thermoelectric conversion materials, chemical sensors, actuators, electromagnetic shielding materials, metal oxide surface coating materials such as ITO, which is an electrode material for organic EL and solar cells, etc. Applications are also expected.
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