JPS6372726A - ポリ(2−アミノチオフエン)系導電体およびその製造法 - Google Patents
ポリ(2−アミノチオフエン)系導電体およびその製造法Info
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Landscapes
- Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はポリ (2−アミノチオフェン)系導電体とそ
の製造法に関するものである0本ポリ (2−アミノチ
オフェン)系導電体は導電性材料として電気工業、電子
工業において重要な材料となるものであり、この方面の
用途拡大に伴って化学工業製品であるチオフェンおよび
その誘導体の需要が増大し斯界の発展に寄与することが
大である。
の製造法に関するものである0本ポリ (2−アミノチ
オフェン)系導電体は導電性材料として電気工業、電子
工業において重要な材料となるものであり、この方面の
用途拡大に伴って化学工業製品であるチオフェンおよび
その誘導体の需要が増大し斯界の発展に寄与することが
大である。
〔従来の技術〕と〔発明が解決しようとする問題点〕最
近、導電性高分子乃至導電性樹脂の研究が盛んになり、
金属にかわる通電材料としての需要が大いに増大してき
ている。本発明者らはこの事情を総説([導電性樹脂の
実際応用技術J、KLシーエムシー刊、1984年、1
〜21頁および219〜233頁)として発表してきて
いる。従来の導電性樹脂の材料としてはポリアセチレン
、ポリ(p−フェニレン)、ポリ (p−フェニレンス
ルフィド)、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ(ビ
ニルカルバゾール)、ポリジアセチレン、tt荷移動錯
体、ポリアニリン、ポリチアジル、グラファイト、導電
性炭素繊維が主であり、本発明にいうようなポリ(2−
アミノチオフェン)系導電体については全く知られてい
なかったのである。
近、導電性高分子乃至導電性樹脂の研究が盛んになり、
金属にかわる通電材料としての需要が大いに増大してき
ている。本発明者らはこの事情を総説([導電性樹脂の
実際応用技術J、KLシーエムシー刊、1984年、1
〜21頁および219〜233頁)として発表してきて
いる。従来の導電性樹脂の材料としてはポリアセチレン
、ポリ(p−フェニレン)、ポリ (p−フェニレンス
ルフィド)、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ(ビ
ニルカルバゾール)、ポリジアセチレン、tt荷移動錯
体、ポリアニリン、ポリチアジル、グラファイト、導電
性炭素繊維が主であり、本発明にいうようなポリ(2−
アミノチオフェン)系導電体については全く知られてい
なかったのである。
ここにおいて本発明者らはポリ (2−アミノチオフェ
ン)の合成ならびにその性質に関して詳細な研究を行い
ポリ (2−アミノチオフェン)系導電体が上記した従
来の導電性樹脂の材料に比し遜色のない物性を有してい
ることを確かめ本発明を完成したのである。
ン)の合成ならびにその性質に関して詳細な研究を行い
ポリ (2−アミノチオフェン)系導電体が上記した従
来の導電性樹脂の材料に比し遜色のない物性を有してい
ることを確かめ本発明を完成したのである。
本発明者らは2−アミノチオフェン(または2−チェニ
ルアミンとも云う)と呼ばれるメルカプタン的なアニリ
ン臭を有する物質ならびにその誘導体を原料として2−
チェニルイミン形構造の繰り返しによって表現される主
鎖を有する樹脂とその導電材料としての価値を明らかに
し、本発明を完成するに至った。
ルアミンとも云う)と呼ばれるメルカプタン的なアニリ
ン臭を有する物質ならびにその誘導体を原料として2−
チェニルイミン形構造の繰り返しによって表現される主
鎖を有する樹脂とその導電材料としての価値を明らかに
し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明者らは2−イミノチエニル基が主鎖とし
て含まれているポリ (2−アミノチオフェン)系導電
体を発見したのである。そして、2−アミノチオフェン
もしくはその塩、2−アミノチオフェンオリゴマーもし
くはその塩および2−アシルアミノチオフェンよりなる
群からえらばれた少なくとも一つの2−アミノチオフェ
ン系化合物に酸化的反応を行わせて得るポリ(2−アミ
ノチオフェン)系導電体の製造法を明らかにすると共に
、この樹脂がドーパントの添加により、更に導電性の向
上したポリ (2−アミノチオフェン)系導電体となし
うろことを明らかにしたのである。
て含まれているポリ (2−アミノチオフェン)系導電
体を発見したのである。そして、2−アミノチオフェン
もしくはその塩、2−アミノチオフェンオリゴマーもし
くはその塩および2−アシルアミノチオフェンよりなる
群からえらばれた少なくとも一つの2−アミノチオフェ
ン系化合物に酸化的反応を行わせて得るポリ(2−アミ
ノチオフェン)系導電体の製造法を明らかにすると共に
、この樹脂がドーパントの添加により、更に導電性の向
上したポリ (2−アミノチオフェン)系導電体となし
うろことを明らかにしたのである。
ここで酸化的反応というのは酸素、オゾン、ハロゲン(
塩素、臭素、沃素等)、過酸化物(過ハロゲン酸、過ハ
ロゲン酸アルカリ、過酸化水素。
塩素、臭素、沃素等)、過酸化物(過ハロゲン酸、過ハ
ロゲン酸アルカリ、過酸化水素。
過ホウ酸アルカリ、過炭酸アルカリ、過硫酸アルカリ、
有機過酸化物等)、ルイス酸(三フフ化ホウ素、塩化第
二鉄、塩化第二セリウム、五フン化リン、三フフ化ヒ素
等)、遷移金属化合物(クロム酸、クロム酸カリ、重ク
ロム酸アルカリ、過マンガン酸アルカリ等)および脱水
素触媒にッケル系、パラジウム系、白金系、ロジウム系
、コバルト系、ルテニウム系等の触媒)よりなる群から
えらばれた少なくとも一つの酸化剤による化学酸化、ま
たは溶液中における電解酸化のいずれかの反応であり、
ドーパントというのは酸素、ハロゲン、ルイス酸、ルイ
ス塩基、ブレンステッド酸もしくはその塩、アルカリ金
属イオンもしくはその塩、第四級アンモニウムイオンも
しくはその塩および強電解質成分よりなる群からえらば
れた少なくとも一つの物質を意味するものである。
有機過酸化物等)、ルイス酸(三フフ化ホウ素、塩化第
二鉄、塩化第二セリウム、五フン化リン、三フフ化ヒ素
等)、遷移金属化合物(クロム酸、クロム酸カリ、重ク
ロム酸アルカリ、過マンガン酸アルカリ等)および脱水
素触媒にッケル系、パラジウム系、白金系、ロジウム系
、コバルト系、ルテニウム系等の触媒)よりなる群から
えらばれた少なくとも一つの酸化剤による化学酸化、ま
たは溶液中における電解酸化のいずれかの反応であり、
ドーパントというのは酸素、ハロゲン、ルイス酸、ルイ
ス塩基、ブレンステッド酸もしくはその塩、アルカリ金
属イオンもしくはその塩、第四級アンモニウムイオンも
しくはその塩および強電解質成分よりなる群からえらば
れた少なくとも一つの物質を意味するものである。
2−アミノチオフェンなる化合物は石油化学工業におい
て安価に得られるチオフェンのニトロ化。
て安価に得られるチオフェンのニトロ化。
還元によって容易に合成されるものである。またニトロ
チオフェンには2−異性体(融点46.5℃)と3−異
性体(融点78〜79℃)とがあるが、典型的な求電子
的ニトロ化反応によって得られるのは前者の2−二トロ
チオフエンで、後者はこのような方法によっては合成さ
れないので本発明の原料というのは工業的にも大変有利
なものである。
チオフェンには2−異性体(融点46.5℃)と3−異
性体(融点78〜79℃)とがあるが、典型的な求電子
的ニトロ化反応によって得られるのは前者の2−二トロ
チオフエンで、後者はこのような方法によっては合成さ
れないので本発明の原料というのは工業的にも大変有利
なものである。
ニトロ化物の還元は発生器の水素による還元(例えば、
鉄−塩酸、錫−塩酸、錫−硫酸、錫−酢酸。
鉄−塩酸、錫−塩酸、錫−硫酸、錫−酢酸。
亜鉛−塩酸、亜鉛−酢酸、アルミニウムー水酸化ナトリ
ウム、アルミニウムー硫酸、金属水素化物−水、金属水
素化物−酸等による還元あるいは電解還元)によるか接
触還元(例えば、水素ガス−遷移金属系触媒による還元
)によって容易に達成される。
ウム、アルミニウムー硫酸、金属水素化物−水、金属水
素化物−酸等による還元あるいは電解還元)によるか接
触還元(例えば、水素ガス−遷移金属系触媒による還元
)によって容易に達成される。
2−アミノチオフェン(このアセチル化物は融点160
℃であり、融点145〜148℃の3−アセトアミノチ
オフェンとは容易に区別できる)は液体(沸点 77〜
b ル化物とか塩(例えば、塩酸塩、塩酸塩・塩化第二錫複
塩)には安定な結晶性のものが多い0本発明の原料とし
て用いられる誘導体としては2−アミノチオフェン塩あ
るいは2−アシルアミノチオフェンである。また2−ア
ミノチオフェンと2−アミノチオフェンオリゴマーとの
関係は(1)式のごとくであり、このオリゴマーは2−
アミノチオフェンの空気酸化もしくは不完全部分酸化に
よって得られるものであるが、2−アミノチオフェンの
自然放置した場合に屡々見られる褐色〜褐黒色のカラメ
ル状の構造不明の樹脂状物は本発明にいう導電体として
は適当なものではない。本発明にいう2−アミノチオフ
ェンならびに2−アミノチオフェンオリゴマーはいずれ
も溶剤に易溶であり、無色〜褐色の透明な溶液を与える
。それで本発明にはオリゴマーもしくはその酸塩であっ
ても原料として使用できるものが次のごとく限定される
。
℃であり、融点145〜148℃の3−アセトアミノチ
オフェンとは容易に区別できる)は液体(沸点 77〜
b ル化物とか塩(例えば、塩酸塩、塩酸塩・塩化第二錫複
塩)には安定な結晶性のものが多い0本発明の原料とし
て用いられる誘導体としては2−アミノチオフェン塩あ
るいは2−アシルアミノチオフェンである。また2−ア
ミノチオフェンと2−アミノチオフェンオリゴマーとの
関係は(1)式のごとくであり、このオリゴマーは2−
アミノチオフェンの空気酸化もしくは不完全部分酸化に
よって得られるものであるが、2−アミノチオフェンの
自然放置した場合に屡々見られる褐色〜褐黒色のカラメ
ル状の構造不明の樹脂状物は本発明にいう導電体として
は適当なものではない。本発明にいう2−アミノチオフ
ェンならびに2−アミノチオフェンオリゴマーはいずれ
も溶剤に易溶であり、無色〜褐色の透明な溶液を与える
。それで本発明にはオリゴマーもしくはその酸塩であっ
ても原料として使用できるものが次のごとく限定される
。
(1)式でn−Qの場合には2−アミノチオフェンを指
し、n−2〜50 (とくに好ましくはn−2〜20)
の場合には2−アミノチオフェンオリゴマーと呼ばれ取
扱い易いものである。
し、n−2〜50 (とくに好ましくはn−2〜20)
の場合には2−アミノチオフェンオリゴマーと呼ばれ取
扱い易いものである。
上記において2−アシルアミノチオフェンのアシル基は
ホルミル基、アセチル基、トリフルオロアセチル基、ベ
ンゾイル基、ベンゼンスルホニル基またはトルエンスル
ホニル基等が工業的に有利であり、酸塩とは塩酸塩、フ
ッ化水素酸塩、臭化水素酸塩、沃化水素酸塩、硫酸塩、
硝酸塩、リン酸塩、ホウフッ化水素酸塩、ヘキサフルオ
ロリン酸塩、過ハロゲン酸塩、クロル錫酸塩、クロル鉄
酸塩、クロルアミン酸塩、クロル亜鉛酸塩、クロルマグ
ネシウム酸塩、ケイフッ化水素酸塩、ギ酸塩、酢酸塩、
クロル酢酸塩、トリクロル酢酸塩。
ホルミル基、アセチル基、トリフルオロアセチル基、ベ
ンゾイル基、ベンゼンスルホニル基またはトルエンスル
ホニル基等が工業的に有利であり、酸塩とは塩酸塩、フ
ッ化水素酸塩、臭化水素酸塩、沃化水素酸塩、硫酸塩、
硝酸塩、リン酸塩、ホウフッ化水素酸塩、ヘキサフルオ
ロリン酸塩、過ハロゲン酸塩、クロル錫酸塩、クロル鉄
酸塩、クロルアミン酸塩、クロル亜鉛酸塩、クロルマグ
ネシウム酸塩、ケイフッ化水素酸塩、ギ酸塩、酢酸塩、
クロル酢酸塩、トリクロル酢酸塩。
トリフルオロ酢酸塩、メタンスルホン酸塩、ベンゼンス
ルホン酸塩、トルエンスルホン酸塩、安息香酸塩、トリ
ル酸塩、シュウ酸塩、フタル酸塩等を指すのである。
ルホン酸塩、トルエンスルホン酸塩、安息香酸塩、トリ
ル酸塩、シュウ酸塩、フタル酸塩等を指すのである。
このようなアシル化物、酸塩は2−アミノチオフェンの
精製とか保存のために、亦便利のよい誘導体であり、勿
論、反応の原料としても有用なものである。
精製とか保存のために、亦便利のよい誘導体であり、勿
論、反応の原料としても有用なものである。
酸化的反応を行わせることとは上記した2−アミノチオ
フェンまたはその誘導体に逐次的な重縮合反応を進め、
遂には単独重縮合物〔これは(II)式の重合物に相当
する〕あるいは他物質との共重縮合物〔これは(I[[
)式の共重合物に相当する〕の構造を有するポリ (2
−アミノチオフェン)系樹脂にすることである。
フェンまたはその誘導体に逐次的な重縮合反応を進め、
遂には単独重縮合物〔これは(II)式の重合物に相当
する〕あるいは他物質との共重縮合物〔これは(I[[
)式の共重合物に相当する〕の構造を有するポリ (2
−アミノチオフェン)系樹脂にすることである。
重合物(n≧50)
(II)式の重合物の形態は重合度の増加に伴い有機溶
剤に可溶な樹脂から不溶の黒色樹脂にまで至っている。
剤に可溶な樹脂から不溶の黒色樹脂にまで至っている。
(I[[)式には2−アミノチオフェンとアニリンとが
等モルづつ共重縮合したものを例示したが、本発明の2
−アミノチオフェン類はアニリンばかりでなく、他の共
重縮合性モノマーとも上記のごとく酸化的反応が円滑に
進行するものであれば何らの不都合なくポリ (2−ア
ミノチオフェン)系樹脂になしうるちのである0本発明
にいう2−アミノチオフェンもしくはその誘導体が従来
のポリアニリン、ポリチオフェン等に比して何故有利か
というと、反応条件を限定すると2−アミノ基のカップ
リング位置がチオフェン環の5−位置に決定され、従来
のポリアニリンに見られる1−アミノ基の4−位置への
カップリング以外の副反応(頭−頭結合2尾−尾結合、
ならびに1−アミノ基の2−位置へのカンプリングとい
うような好ましからざる反応)がほとんど無く、またポ
リチオフェンの合成の際にみられるような2−5結合と
2−4結合との混合というような現象も起こらないから
である。つまり、反応条件が温和に設定され、激烈な反
応にならない限り予期したごとき反応を化学的に、ある
いは電気化学的に行わせることができ、またポリピロー
ルの合成においてみられるような環内NH基の重合への
一部関与という副反応もないのである。それでこのよう
な2−アミノチオフェンまたはその誘導体の特性を生か
し、これはアニリンその他の共重縮合性モノマーの反応
における配向性の制<illのためにも重要な共重縮合
性モノマーになる。すなわち、例えばポリアニリンの合
成に際し、アニリンに対して2−アミノチオフェンを5
モル%混合して共重縮合を行わせるとポリアニリンの配
向関係がはっきりと決定され導電性のよいポリ (アニ
リン−2−アミノチオフェン)共重合体が得られること
も本発明者らによって知られた。
等モルづつ共重縮合したものを例示したが、本発明の2
−アミノチオフェン類はアニリンばかりでなく、他の共
重縮合性モノマーとも上記のごとく酸化的反応が円滑に
進行するものであれば何らの不都合なくポリ (2−ア
ミノチオフェン)系樹脂になしうるちのである0本発明
にいう2−アミノチオフェンもしくはその誘導体が従来
のポリアニリン、ポリチオフェン等に比して何故有利か
というと、反応条件を限定すると2−アミノ基のカップ
リング位置がチオフェン環の5−位置に決定され、従来
のポリアニリンに見られる1−アミノ基の4−位置への
カップリング以外の副反応(頭−頭結合2尾−尾結合、
ならびに1−アミノ基の2−位置へのカンプリングとい
うような好ましからざる反応)がほとんど無く、またポ
リチオフェンの合成の際にみられるような2−5結合と
2−4結合との混合というような現象も起こらないから
である。つまり、反応条件が温和に設定され、激烈な反
応にならない限り予期したごとき反応を化学的に、ある
いは電気化学的に行わせることができ、またポリピロー
ルの合成においてみられるような環内NH基の重合への
一部関与という副反応もないのである。それでこのよう
な2−アミノチオフェンまたはその誘導体の特性を生か
し、これはアニリンその他の共重縮合性モノマーの反応
における配向性の制<illのためにも重要な共重縮合
性モノマーになる。すなわち、例えばポリアニリンの合
成に際し、アニリンに対して2−アミノチオフェンを5
モル%混合して共重縮合を行わせるとポリアニリンの配
向関係がはっきりと決定され導電性のよいポリ (アニ
リン−2−アミノチオフェン)共重合体が得られること
も本発明者らによって知られた。
次に典型的なポリ (2−アミノチオフェン)構造につ
いて、その酸化、還元状態に応する極限式を図示するな
らば(A)〜(D)のごとくなる。
いて、その酸化、還元状態に応する極限式を図示するな
らば(A)〜(D)のごとくなる。
本発明者らの基礎的研究によると、2−アミノチオフェ
ンオリゴマーの状態においては、(A)。
ンオリゴマーの状態においては、(A)。
CB)はロイコ調、 (C)、 (D)はニゲル調
であるが、酸化的反応によって重合度が増大すると(C
)の極限構造として(IV)、 (V)に示すような
黒色ポリマーになることが認められたのである。
であるが、酸化的反応によって重合度が増大すると(C
)の極限構造として(IV)、 (V)に示すような
黒色ポリマーになることが認められたのである。
(A) (B)ここで
、(IV)と(V)をみると、これらはポリマー鎖の二
重結合が結合交替した形であり、この中間に構造欠陥を
有する状態が存在すると思われる。そしてこの構造欠陥
に起因する電子移動に伴いこの樹脂には一次元導電体の
性質が基本的に備わってくることになる。
、(IV)と(V)をみると、これらはポリマー鎖の二
重結合が結合交替した形であり、この中間に構造欠陥を
有する状態が存在すると思われる。そしてこの構造欠陥
に起因する電子移動に伴いこの樹脂には一次元導電体の
性質が基本的に備わってくることになる。
2−アミノチオフェンもしくはその塩、2−アミノチオ
フェンオリゴマーもしくはその塩および2−アシルアミ
ノチオフェンよりなる群からえらばれた少なくとも一つ
の2−アミノチオフェン系化合物を化学酸化する方式に
は気相法、液相法あるいは固相法のいずれかで実施でき
るものであり、また電解酸化する方式は液相法で行われ
るものである。もっともこれらのうち液相法は水溶液中
でも非水溶液中でも実施できるものである。気相法とい
うのは2−アミノチオフェン系化合物を減圧下で蒸気化
し酸化剤を含む固体面あるいは液体面に接触させ化学酸
化を進行せしめるか、2−アミノチオフェン系化合物を
含む固体面あるいは液体面に気体酸化剤を接触させ化学
酸化を進行せしめるかのいずれかによって達成されるが
、これらの中には液相法と厳密に区別できない場合もあ
る。
フェンオリゴマーもしくはその塩および2−アシルアミ
ノチオフェンよりなる群からえらばれた少なくとも一つ
の2−アミノチオフェン系化合物を化学酸化する方式に
は気相法、液相法あるいは固相法のいずれかで実施でき
るものであり、また電解酸化する方式は液相法で行われ
るものである。もっともこれらのうち液相法は水溶液中
でも非水溶液中でも実施できるものである。気相法とい
うのは2−アミノチオフェン系化合物を減圧下で蒸気化
し酸化剤を含む固体面あるいは液体面に接触させ化学酸
化を進行せしめるか、2−アミノチオフェン系化合物を
含む固体面あるいは液体面に気体酸化剤を接触させ化学
酸化を進行せしめるかのいずれかによって達成されるが
、これらの中には液相法と厳密に区別できない場合もあ
る。
また固相法は2−アミノチオフェン系化合物を吸着した
固体面あるいは2−アミノチオフェン系化合物を塗布凍
結した固体面に気体酸化剤または液体酸化剤を接触させ
固体面を固定した状態で化学酸化を進行させる方法であ
る。
固体面あるいは2−アミノチオフェン系化合物を塗布凍
結した固体面に気体酸化剤または液体酸化剤を接触させ
固体面を固定した状態で化学酸化を進行させる方法であ
る。
化学酸化のよく用いられる一般的な操作法を示すと2−
アミノチオフェン系化合物を含有する水溶液または有機
溶剤溶液に酸化剤(例えばクロム酸、塩化第二鉄あるい
は過酸化物)を含む溶液を加え反応液のpHあるいは反
応温度等を調整して重縮合反応を円滑に進める。この反
応混合液は黄褐色から褐色を経て黒色にと変色し、均一
な溶液から遂には不均一な重合物を懸濁した溶液に至る
。
アミノチオフェン系化合物を含有する水溶液または有機
溶剤溶液に酸化剤(例えばクロム酸、塩化第二鉄あるい
は過酸化物)を含む溶液を加え反応液のpHあるいは反
応温度等を調整して重縮合反応を円滑に進める。この反
応混合液は黄褐色から褐色を経て黒色にと変色し、均一
な溶液から遂には不均一な重合物を懸濁した溶液に至る
。
この重縮合反応は任意の所で酸化剤を中和してやること
により中断することもできる。この際最初に各試薬の濃
度を調整しておくとかなりの程度まで均一系で酸化反応
による重縮合を行わせることができ、その後非溶剤を加
えて重合物を沈殿させ、ついで沈殿物を捕集して洗浄、
乾燥して粉末状の樹脂を採取することができる。もしフ
ィルム状の樹脂を製造したい場合には粉末状の樹脂を適
当な極性非プロトン溶剤(例えばアセトニトリル、テト
ラヒドロフラン、二塩化メチレン、アセトン。
により中断することもできる。この際最初に各試薬の濃
度を調整しておくとかなりの程度まで均一系で酸化反応
による重縮合を行わせることができ、その後非溶剤を加
えて重合物を沈殿させ、ついで沈殿物を捕集して洗浄、
乾燥して粉末状の樹脂を採取することができる。もしフ
ィルム状の樹脂を製造したい場合には粉末状の樹脂を適
当な極性非プロトン溶剤(例えばアセトニトリル、テト
ラヒドロフラン、二塩化メチレン、アセトン。
ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン。
ヘキサメチルホスホルトリアミド等)に溶解して、これ
をガラス板もしくは金属板上に流側もしくは塗布し脱溶
剤することによって膜状に成型する操作が適用される。
をガラス板もしくは金属板上に流側もしくは塗布し脱溶
剤することによって膜状に成型する操作が適用される。
一方これに対して電解酸化法によるときは2−アミノチ
オフェン系化合物を水、アルコール、エーテルもしくは
極性非プロトン溶剤等に溶解し、適当な強電解質(例え
ば塩酸、硫酸、ホウフッ化水素酸、過塩素酸、ヘキサフ
ルオロリン酸、ヘキサフルオロヒ酸、トルエンスルホン
酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸
あるいはこれらのアルカリ塩等)を加えて0.5〜10
.OVの直流電圧をかける。この場合白金電極もしくは
ネサ膜を付着させたガラス板電極を用いて電解酸化する
と電橋板上にフィルム状の重合物を析出させることがで
きるのである。この場合、電極表面をプラスチックス・
フィルムで薄く被覆しておくとプラスチックス・フィル
ムに重合物が複合した形の樹脂フィルムかえられ、さら
にこの時の電極表面に図柄等を画いておくならばパター
ン化された導電性部分を有する複合樹脂フィルムを取得
することができるものである。
オフェン系化合物を水、アルコール、エーテルもしくは
極性非プロトン溶剤等に溶解し、適当な強電解質(例え
ば塩酸、硫酸、ホウフッ化水素酸、過塩素酸、ヘキサフ
ルオロリン酸、ヘキサフルオロヒ酸、トルエンスルホン
酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸
あるいはこれらのアルカリ塩等)を加えて0.5〜10
.OVの直流電圧をかける。この場合白金電極もしくは
ネサ膜を付着させたガラス板電極を用いて電解酸化する
と電橋板上にフィルム状の重合物を析出させることがで
きるのである。この場合、電極表面をプラスチックス・
フィルムで薄く被覆しておくとプラスチックス・フィル
ムに重合物が複合した形の樹脂フィルムかえられ、さら
にこの時の電極表面に図柄等を画いておくならばパター
ン化された導電性部分を有する複合樹脂フィルムを取得
することができるものである。
以上のような各種の方法で得られたポリ (2−アミノ
チオフェン)系導電体は大抵の場合、酸素。
チオフェン)系導電体は大抵の場合、酸素。
ハロゲン、ルイス酸、ブレンステッド酸もしくはその塩
でドーピングされており、その導電性はσ=10−’〜
10−’S/cmである。この導電性は重合物の粉末の
加圧成型品、粉末溶液からのキャスティング成型品、電
解酸化法による重合フィルムの厚さとか密度、あるいは
2−アミノチオフェンとの共重縮合成分の種類とか量と
かにより変化するが、一応の目安としては半導体〜導体
領域に入っているとみなしうる。もっとも電解酸化法の
場合著しくドーパントが吸着されているならばσ=10
−3〜10’S/cmになることがあり、またこのよう
なポリ (2−アミノチオフェン)系導電体を注意して
アンモニア等で脱ドーピング(補償)してやるとσ=
10−’〜10−’S/c!lになるものである。しか
し、一般的に云ってこの程度の導電性は導電材料として
特にσ値が大きいと云い難いので、さらに導電性を向上
させるためにドーパントを添加してその目的を達成しう
ろことが本発明者らによって見いだされた。
でドーピングされており、その導電性はσ=10−’〜
10−’S/cmである。この導電性は重合物の粉末の
加圧成型品、粉末溶液からのキャスティング成型品、電
解酸化法による重合フィルムの厚さとか密度、あるいは
2−アミノチオフェンとの共重縮合成分の種類とか量と
かにより変化するが、一応の目安としては半導体〜導体
領域に入っているとみなしうる。もっとも電解酸化法の
場合著しくドーパントが吸着されているならばσ=10
−3〜10’S/cmになることがあり、またこのよう
なポリ (2−アミノチオフェン)系導電体を注意して
アンモニア等で脱ドーピング(補償)してやるとσ=
10−’〜10−’S/c!lになるものである。しか
し、一般的に云ってこの程度の導電性は導電材料として
特にσ値が大きいと云い難いので、さらに導電性を向上
させるためにドーパントを添加してその目的を達成しう
ろことが本発明者らによって見いだされた。
このドーパントの添加というのは半導体樹脂のバンド・
ギャップを縮めることを意味するもので、本発明にいう
ポリ (2−アミノチオフェン)系樹脂の場合には特に
有効である。本発明においては酸素、ハロゲン、ルイス
酸、ルイス塩基、ブレンステッド酸またはその塩、アル
カリ金属イオンもしくはその塩、第四級アンモニウムイ
オンもしくはその塩および強電解質成分のいずれもがド
ーパントとして有効である。そして、とくにドーパント
として効果のあった物質を示すと臭素、沃素。
ギャップを縮めることを意味するもので、本発明にいう
ポリ (2−アミノチオフェン)系樹脂の場合には特に
有効である。本発明においては酸素、ハロゲン、ルイス
酸、ルイス塩基、ブレンステッド酸またはその塩、アル
カリ金属イオンもしくはその塩、第四級アンモニウムイ
オンもしくはその塩および強電解質成分のいずれもがド
ーパントとして有効である。そして、とくにドーパント
として効果のあった物質を示すと臭素、沃素。
フン化ホウ素、塩化アルミニウム、塩化インジウム、塩
化第二鉄、三酸化イオウ、フルオロスルホン酸、三フッ
化リン、五フッ化リン、三フ7化ヒ素、五フフ化ヒ素、
五フフ化アンチモン、五塩化アンチモン、ホウフッ化水
素酸とその塩(例えばリチウム塩、ナトリウム塩)、ヘ
キサフルオロリン酸とその塩(例えばリチウム塩、ナト
リウム塩)、ヘキサフルオロヒ酸とその塩(例えばりチ
ウム塩、ナトリウム塩)、第四級アンモニウム塩(例え
ば塩酸塩、ホウフッ化水素酸塩、ヘキサフルオロリン酸
塩、ヘキサフルオロヒ酸塩)、過塩素酸塩(例えばリチ
ウム塩、アンモニウム塩)、ナトリウムアミド、フェニ
ルリチウム、ナフタリンカリウム、第四級アンモニウム
ヒドロキシド等である。
化第二鉄、三酸化イオウ、フルオロスルホン酸、三フッ
化リン、五フッ化リン、三フ7化ヒ素、五フフ化ヒ素、
五フフ化アンチモン、五塩化アンチモン、ホウフッ化水
素酸とその塩(例えばリチウム塩、ナトリウム塩)、ヘ
キサフルオロリン酸とその塩(例えばリチウム塩、ナト
リウム塩)、ヘキサフルオロヒ酸とその塩(例えばりチ
ウム塩、ナトリウム塩)、第四級アンモニウム塩(例え
ば塩酸塩、ホウフッ化水素酸塩、ヘキサフルオロリン酸
塩、ヘキサフルオロヒ酸塩)、過塩素酸塩(例えばリチ
ウム塩、アンモニウム塩)、ナトリウムアミド、フェニ
ルリチウム、ナフタリンカリウム、第四級アンモニウム
ヒドロキシド等である。
これらのドーパントはその性状により気相法。
液相法(溶液浸漬法)あるいは電解ドーピング法のいず
れかによってポリ (2−アミノチオフェン)系樹脂に
添加されドーピングされる。このドーピングが非常に好
都合に行われた場合にはσ=10−’〜10−”S/c
raのものが7F−10−’ 〜102S/c11とい
う導電体となるのである。このドーピングによって導電
性の増加と共にポリ (2−アミノチオフェン)系樹脂
の成型物あるいはフィルムの外観が金属光沢を帯びるよ
うになり非常にうまくドーピングができた場合にはσ=
200〜500S/cmに達することが認められている
。
れかによってポリ (2−アミノチオフェン)系樹脂に
添加されドーピングされる。このドーピングが非常に好
都合に行われた場合にはσ=10−’〜10−”S/c
raのものが7F−10−’ 〜102S/c11とい
う導電体となるのである。このドーピングによって導電
性の増加と共にポリ (2−アミノチオフェン)系樹脂
の成型物あるいはフィルムの外観が金属光沢を帯びるよ
うになり非常にうまくドーピングができた場合にはσ=
200〜500S/cmに達することが認められている
。
さらに本発明の発展的研究として注目すべきことは、ポ
リ (2−アミノチオフェン)系導電体を真空下または
不活性ガス等の気流中減圧下において500〜1000
℃で焼成してやると最初σ−10−”37cmであった
ものがσ−5O3/c111にまで導電性を向上させる
ことができることである。そしてさらに充分な二次的ド
ーピングによってσ−100〜300S/amにまでな
るのである。この程度の導電性は導電性高分子材料とし
ては非常に優秀なものであり、工業的にも大いに興味が
あるものである。
リ (2−アミノチオフェン)系導電体を真空下または
不活性ガス等の気流中減圧下において500〜1000
℃で焼成してやると最初σ−10−”37cmであった
ものがσ−5O3/c111にまで導電性を向上させる
ことができることである。そしてさらに充分な二次的ド
ーピングによってσ−100〜300S/amにまでな
るのである。この程度の導電性は導電性高分子材料とし
ては非常に優秀なものであり、工業的にも大いに興味が
あるものである。
本発明者らは以上に示してきたごとくポリ (2−アミ
ノチオフェン)系導電体およびその製造法について多数
の実験を行って、本発明の優秀性を明らかにしてきたの
であるが、さらに本発明の技術を解説するため、代表的
な実験例を二、三抽出して以下に実施例として記載し、
本発明の内容をさらに明確ならしめんとするものである
。
ノチオフェン)系導電体およびその製造法について多数
の実験を行って、本発明の優秀性を明らかにしてきたの
であるが、さらに本発明の技術を解説するため、代表的
な実験例を二、三抽出して以下に実施例として記載し、
本発明の内容をさらに明確ならしめんとするものである
。
実施例1
2−アミノチオフェン塩酸塩10g (あるいは2−ア
ミノチオフェン塩酸塩・塩化第二錫複塩18g)を水1
50m1に溶解した溶液に重クロム酸カリウム硫酸液(
lhcrzot 2 g +HzSO45g + Hz
050ml)を攪拌しながら1o分間を要して加えたの
ちさらに1時間反応をつづける。この操作は全て−lO
〜0℃で行う。黒褐色の反応混合物が得られるので、こ
れにアセトンとエーテルの混液を加えて冷却すると黒褐
色重合物が沈殿するので、これを濾別して、重合物をア
セトン・エーテル混液で充分洗浄後真空乾燥すると、次
の分析値を有する黒褐色のポリ (アミノチオフェン)
粉末が80%の収率で得られる。
ミノチオフェン塩酸塩・塩化第二錫複塩18g)を水1
50m1に溶解した溶液に重クロム酸カリウム硫酸液(
lhcrzot 2 g +HzSO45g + Hz
050ml)を攪拌しながら1o分間を要して加えたの
ちさらに1時間反応をつづける。この操作は全て−lO
〜0℃で行う。黒褐色の反応混合物が得られるので、こ
れにアセトンとエーテルの混液を加えて冷却すると黒褐
色重合物が沈殿するので、これを濾別して、重合物をア
セトン・エーテル混液で充分洗浄後真空乾燥すると、次
の分析値を有する黒褐色のポリ (アミノチオフェン)
粉末が80%の収率で得られる。
C=49.51%、H=3.08%、N= 14.60
%この黒褐色粉末は98%硫酸に対して室温で約2%溶
解するが、アンモニア水には溶解し難い。
%この黒褐色粉末は98%硫酸に対して室温で約2%溶
解するが、アンモニア水には溶解し難い。
上記の粉末を100)ンプレス機を用いて径6゜鶴、厚
さ0 、5 mmの円板状物に加圧成型したものは導電
度σ−0,03S/cmである0次にこの円板状物を0
.1%AsF5を含むn−ブタン溶液に冷時1゜分間浸
漬したのち乾燥したものは導電性が大いに改善されσ=
27S/amになった。
さ0 、5 mmの円板状物に加圧成型したものは導電
度σ−0,03S/cmである0次にこの円板状物を0
.1%AsF5を含むn−ブタン溶液に冷時1゜分間浸
漬したのち乾燥したものは導電性が大いに改善されσ=
27S/amになった。
実施例2
アセトン50m1に2−アミノチオフェン13gを溶解
し、これに塩化第二鉄10gをアセトン70+Illに
溶かした溶液を攪拌しつつ一20℃で30分間を要して
加えたのち室温で5時間反応を行うと黒色の反応混合物
ができる。これを冷却して生成したポリ (2−アミノ
チオフェン)粉末を濾別し、固形物を10%塩酸および
アセトンでくり返し洗浄したのち減圧乾燥して粉末をう
る。このものを実施例1と同様に加圧成型すればσ=0
.IS/C!1の成型品になる。また上記の粉末を成型
する前に0.2%の12を含有するアセトン溶液に浸漬
して濾別した後乾燥して上記と同様に成型する。12ド
一プ成型品はσ=20S/aaである。
し、これに塩化第二鉄10gをアセトン70+Illに
溶かした溶液を攪拌しつつ一20℃で30分間を要して
加えたのち室温で5時間反応を行うと黒色の反応混合物
ができる。これを冷却して生成したポリ (2−アミノ
チオフェン)粉末を濾別し、固形物を10%塩酸および
アセトンでくり返し洗浄したのち減圧乾燥して粉末をう
る。このものを実施例1と同様に加圧成型すればσ=0
.IS/C!1の成型品になる。また上記の粉末を成型
する前に0.2%の12を含有するアセトン溶液に浸漬
して濾別した後乾燥して上記と同様に成型する。12ド
一プ成型品はσ=20S/aaである。
実施例3
実施例2において2−アミノチオフェンのかわりに表1
に示す原料を用いて同じように操作したところ表1に示
す成型品が得られた。
に示す原料を用いて同じように操作したところ表1に示
す成型品が得られた。
表 1
実施例4
実施例2において塩化第二鉄のかわりに表2に示す酸化
剤を用いて同じように操作したところ表2に示す成型品
が得られた。
剤を用いて同じように操作したところ表2に示す成型品
が得られた。
表 2
実施例5
実施例2において■2ドーパントのかわりに表3のドー
パントを用いて同じように操作したところ表3に示す成
型品が得られた。
パントを用いて同じように操作したところ表3に示す成
型品が得られた。
表 3
実施例6
1N−ホウフッ化水素酸水溶液200m1を氷冷してこ
れに表4に示す原料0.1モルを溶解したのち、ネサガ
ラスを陽極とし白金板(2c+aX2cm)を陰極とし
て挿入して0℃で電解を行う、印加電圧は2V、電流密
度は2〜3mA/−で、1時間通電してやればポリ (
2−アミノチオフェン)系樹脂がネサガラス極板上にフ
ィルム状となって析出する。このフィルム状物をネサガ
ラス板上から注意して剥離し、充分水洗して乾燥後導電
性を測定したところ、このフィルムはHB F 4でド
ーピングされており表4に示す導電性を与えた。
れに表4に示す原料0.1モルを溶解したのち、ネサガ
ラスを陽極とし白金板(2c+aX2cm)を陰極とし
て挿入して0℃で電解を行う、印加電圧は2V、電流密
度は2〜3mA/−で、1時間通電してやればポリ (
2−アミノチオフェン)系樹脂がネサガラス極板上にフ
ィルム状となって析出する。このフィルム状物をネサガ
ラス板上から注意して剥離し、充分水洗して乾燥後導電
性を測定したところ、このフィルムはHB F 4でド
ーピングされており表4に示す導電性を与えた。
表 4
なお、この方法で2−アセチルアミノチオフェンを用い
た場合には電解過程中においてアセチル基が脱離しポリ
(2−アミノチオフェン)が主体である樹脂かえられ
ることが分かった。
た場合には電解過程中においてアセチル基が脱離しポリ
(2−アミノチオフェン)が主体である樹脂かえられ
ることが分かった。
実施例7
実施例6において原料として2−アミノチオフェン塩酸
塩0.05モル、アニリン塩酸塩0.05モルの混合物
を用いて同様に操作すればポリ (2−アミノチオフェ
ン・アニリン)フィルムが生成した。
塩0.05モル、アニリン塩酸塩0.05モルの混合物
を用いて同様に操作すればポリ (2−アミノチオフェ
ン・アニリン)フィルムが生成した。
このフィルムはσ−11S/c11であり、アンモニア
水で補償してやればσ=0.IS/cmになる。そして
このものをASFSで気相ドーピングしてやればσ−2
13/amに導電性が向上した。
水で補償してやればσ=0.IS/cmになる。そして
このものをASFSで気相ドーピングしてやればσ−2
13/amに導電性が向上した。
実施例8
2−アミノチオフェンを無水アセトニトリルに0.2M
溶液になるように溶解し、さらにリチウムへキサフルオ
ロホスフェート0.2Mを加えて充分混合し、この溶液
を電解液として用いて公知の方法(公開特許公報 昭6
O−137922)により、非水電解酸化して厚さ5ミ
クロンのポリ (2−アミノチオフェン)フィルムを合
成した。このものはPF、−によりドーピングされてお
りσ=18S/cmであった。
溶液になるように溶解し、さらにリチウムへキサフルオ
ロホスフェート0.2Mを加えて充分混合し、この溶液
を電解液として用いて公知の方法(公開特許公報 昭6
O−137922)により、非水電解酸化して厚さ5ミ
クロンのポリ (2−アミノチオフェン)フィルムを合
成した。このものはPF、−によりドーピングされてお
りσ=18S/cmであった。
実施例9
実施例8においてリチウムへキサフルオロホスフェート
のかわりにトリエチルブチルアンモニウムフルオロボレ
ートを用いて同様に丘作すればσ==20S/c11の
ポリ (2−7ミ/チ、t7ヱン)’フィルムが得られ
た。
のかわりにトリエチルブチルアンモニウムフルオロボレ
ートを用いて同様に丘作すればσ==20S/c11の
ポリ (2−7ミ/チ、t7ヱン)’フィルムが得られ
た。
実施例10
クロロホルム500m1に2−アミノチオフエン7+n
lおよびチオフェン7mlを溶解して一10℃に冷却す
る。この溶液に塩化第二鉄7gをアセトン50−1に溶
かした溶液を滴下して攪拌すると重合が起こりはじめる
0反応は一10℃で3時間続けたのち室温で2時間保っ
て完結させる。反応混合物を冷却すると黒色沈殿が得ら
れるので、これを濾別してクロロホルムおよびアセトン
でくり返し洗浄した後真空乾燥すればポリ (2−アミ
ノチオフェン)とポリ (チオフェン)とのハイブリッ
ド重合体が得られた。このものを100)ンブレス機で
加圧成型して径60m、厚さ0.5msの円板状物に成
型したものはグー0.53/amであった。さらにこの
ものを1.で5時間気相ドーピングをするとσ−253
/amに導電性が向上した。
lおよびチオフェン7mlを溶解して一10℃に冷却す
る。この溶液に塩化第二鉄7gをアセトン50−1に溶
かした溶液を滴下して攪拌すると重合が起こりはじめる
0反応は一10℃で3時間続けたのち室温で2時間保っ
て完結させる。反応混合物を冷却すると黒色沈殿が得ら
れるので、これを濾別してクロロホルムおよびアセトン
でくり返し洗浄した後真空乾燥すればポリ (2−アミ
ノチオフェン)とポリ (チオフェン)とのハイブリッ
ド重合体が得られた。このものを100)ンブレス機で
加圧成型して径60m、厚さ0.5msの円板状物に成
型したものはグー0.53/amであった。さらにこの
ものを1.で5時間気相ドーピングをするとσ−253
/amに導電性が向上した。
本発明は導電性ポリ (2−アミノチオフェン)系導電
体およびその製造法に関するもので、本発明によってで
きる製品は電気材料あるいは電子材料等として重要なも
のであり、本発明の完成によって電気関係をはじめ各種
の産業に導電性の新素材を提供できることとなり、この
発明の効果は絶大であるといいうる。
体およびその製造法に関するもので、本発明によってで
きる製品は電気材料あるいは電子材料等として重要なも
のであり、本発明の完成によって電気関係をはじめ各種
の産業に導電性の新素材を提供できることとなり、この
発明の効果は絶大であるといいうる。
Claims (6)
- (1)2−イミノチエニル基が主鎖中に含まれているこ
とを特徴とするポリ(2−アミノチオフェン)系導電体
。 - (2)2−アミノチオフェンもしくはその塩、2−アミ
ノチオフェンオリゴマーもしくはその塩および2−アシ
ルアミノチオフェンよりなる群からえらばれた少なくと
も一つの2−アミノチオフェン系化合物に酸化的反応を
行わせて得ることを特徴とするポリ(2−アミノチオフ
ェン)系導電体の製造法。 - (3)酸化的反応が酸素、オゾン、ハロゲン、過酸化物
、ルイス酸、遷移金属化合物および脱水素触媒よりなる
群からえらばれた少なくとも一つの酸化剤による化学酸
化である特許請求の範囲(2)項記載のポリ(2−アミ
ノチオフェン)系導電体の製造法。 - (4)酸化的反応が溶液中における電解酸化である特許
請求の範囲(2)項記載のポリ(2−アミノチオフェン
)系導電体の製造法。 - (5)2−アミノチオフェンもしくはその塩、2−アミ
ノチオフェンオリゴマーもしくはその塩および2−アシ
ルアミノチオフェンよりなる群からえらばれた少なくと
も一つの2−アミノチオフェン系化合物に酸化的反応を
行わせて得られる樹脂にドーパントを添加することを特
徴とするポリ(2−アミノチオフェン)系導電体の製造
法。 - (6)ドーパントが酸素、ハロゲン、ルイス酸、ルイス
塩基、プレンステッド酸もしくはその塩、アルカリ金属
イオンもしくはその塩、第四級アンモニウムイオンもし
くはその塩および強電解質成分よりなる群からえらばれ
た少なくとも一つの物質である特許請求の範囲(5)項
記載のポリ(2−アミノチオフェン)系導電体の製造法
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21869186A JPS6372726A (ja) | 1986-09-16 | 1986-09-16 | ポリ(2−アミノチオフエン)系導電体およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21869186A JPS6372726A (ja) | 1986-09-16 | 1986-09-16 | ポリ(2−アミノチオフエン)系導電体およびその製造法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6372726A true JPS6372726A (ja) | 1988-04-02 |
Family
ID=16723902
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21869186A Pending JPS6372726A (ja) | 1986-09-16 | 1986-09-16 | ポリ(2−アミノチオフエン)系導電体およびその製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6372726A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017213551A (ja) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | 国立大学法人 千葉大学 | 金属光沢を備えた物品を製造する方法、並びに、これを用いる金属光沢色用トナー及び印刷方法。 |
WO2017209224A1 (ja) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | 国立大学法人千葉大学 | 金属光沢を備えた物品を製造する方法、並びに、これを用いる金属光沢色用トナー及び印刷方法。 |
US11048182B2 (en) | 2016-05-31 | 2021-06-29 | National University Corporation Chiba University | Method for producing articles having a metallic luster, and toners with a metallic luster using the same and a printing method using the same |
-
1986
- 1986-09-16 JP JP21869186A patent/JPS6372726A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017213551A (ja) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | 国立大学法人 千葉大学 | 金属光沢を備えた物品を製造する方法、並びに、これを用いる金属光沢色用トナー及び印刷方法。 |
WO2017209224A1 (ja) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | 国立大学法人千葉大学 | 金属光沢を備えた物品を製造する方法、並びに、これを用いる金属光沢色用トナー及び印刷方法。 |
US11048182B2 (en) | 2016-05-31 | 2021-06-29 | National University Corporation Chiba University | Method for producing articles having a metallic luster, and toners with a metallic luster using the same and a printing method using the same |
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