KR100995561B1 - Process for preparing electroconductive coatings - Google Patents
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Abstract
하기 화학식 (I)의 모노머 단위를 포함하는 구조 단위로 이루어진 폴리머와 하나 이상의 폴리 음이온 화합물을 포함하며 크기가 주로 40 nm 이하인 라텍스 입자의 수분산액으로서, 상기 수분산액이 디 또는 폴리히드록시- 및/또는 카르복시기 또는 아미드 또는 락탐기 함유 유기 화합물, 및 유전상수 ε가 ≥15인 비양성자성 화합물을 포함하며, 상기 라텍스 입자가 상기 하나 이상의 폴리 음이온 화합물과 상기 폴리머를 4 이상의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 라텍스 입자의 수분산액; 및 산화 또는 환원 조건에서 하나 이상의 폴리 음이온 화합물의 존재 하에 반응 매질에서 개시제를 이용하여 중합함으로써 전술한 폴리머의 수용액 또는 수분산액을 제조하는 단계를 포함하는 전기전도성 코팅의 제조방법을 개시한다. An aqueous dispersion of a latex particle having a polymer consisting of a structural unit comprising a monomer unit of the formula (I) and at least one polyanionic compound, the size of which is usually 40 nm or less, wherein the aqueous dispersion is di or polyhydroxy- and / Or a carboxyl group or an amide or lactam group-containing organic compound, and an aprotic compound having a dielectric constant? Of ≧ 15, wherein the latex particles comprise the at least one polyanionic compound and the polymer in a weight ratio of at least 4 An aqueous dispersion of latex particles; And preparing an aqueous solution or an aqueous dispersion of the aforementioned polymer by polymerizing with an initiator in a reaction medium in the presence of at least one polyanionic compound under oxidizing or reducing conditions.
(I) (I)
식중, R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소 또는 C1-5-알킬기를 나타내거나, 또는 함께 선택적으로 치환된 C1-5-알킬렌 잔기를 형성한다. Wherein R 1 and R 2 independently of one another represent a hydrogen or C 1-5 -alkyl group, or together form an optionally substituted C 1-5 -alkylene moiety.
Description
기술분야Technical Field
본 발명은 전기전도성 코팅의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of making an electroconductive coating.
배경기술Background
폴리티오펜은 그의 흥미로운 전기적 및/또는 광학적 성질로 인해 광범위하게 연구되고 있다. 폴리티오펜은 화학적 또는 전기화학적 산화 또는 환원시에 전기적으로 도전성을 띤다. 최종적으로 도달될 수 있는 폴리티오펜의 전기전도성은 그의 화학적 조성, 폴리티오펜 사슬 중의 티오펜 중합의 입체 규칙성 및 그의 π-콘쥬게이션 길이에 의해 결정된다. 비치환된 티오펜 또는 3- 및 4-위치에서 동일한 기로 치환된 티오펜이 중합되는 경우에는 입체 규칙성 문제가 일어나지 않는다.Polythiophenes are widely studied because of their interesting electrical and / or optical properties. Polythiophenes are electrically conductive upon chemical or electrochemical oxidation or reduction. The electrical conductivity of the polythiophene that can finally be reached is determined by its chemical composition, the stereoregularity of the thiophene polymerization in the polythiophene chain and its π-conjugation length. Stereoregularity problems do not occur when unsubstituted thiophenes or thiophenes substituted with the same groups in the 3- and 4-positions are polymerized.
EP-A 339 340호는 하기 화학식의 구조 단위를 포함하는 폴리티오펜, 및 상응하는 티오펜을 산화 중합시키는 제조방법을 개시한다:EP-A 339 340 discloses polythiophenes comprising structural units of the formula: and a process for the oxidative polymerization of the corresponding thiophenes:
식중, A는 선택적으로 치환된 C1-C4-알킬렌 라디칼을 의미한다.Wherein A represents an optionally substituted C 1 -C 4 -alkylene radical.
EP-A 440 957호는 폴리 음이온 화합물 존재 하에, 하기 화학식(I)의 구조 단위로 이루어진 폴리티오펜이 분산된 분산액을 개시하며, 구체적으로 그의 실시예에는 물에서 3,4-에틸렌디옥시티오펜[EDOT]을 폴리(스티렌 설폰산)의 존재하에 1:1.29 (실시예 2), 1:2.2 (실시예 7 및 8) 1:4(실시예 1, 3, 4 및 10), 1:6 (실시예 5) 및 1:8.33(실시예 6)의 중량비로 중합하는 방법이 개시되어 있다.EP-A 440 957 discloses a dispersion in which a polythiophene is composed of a structural unit of formula (I) in the presence of a polyanionic compound, specifically its example contains 3,4-ethylenedioxythiophene in water. [EDOT] in the presence of poly (styrene sulfonic acid) 1: 1.29 (Example 2), 1: 2.2 (Examples 7 and 8) 1: 4 (Examples 1, 3, 4 and 10), 1: 6 Example 5 and a method of polymerization in a weight ratio of 1: 8.33 (Example 6) are disclosed.
식중, R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소 또는 C1-C4 알킬기를 나타내거나, 함께 선택적으로 치환된 C1-C4-알킬렌 잔기를 형성한다.Wherein R 1 and R 2 independently of one another represent a hydrogen or C 1 -C 4 alkyl group or together form an optionally substituted C 1 -C 4 -alkylene moiety.
2001년에는, 그해 10월에 일본 나가요에서 개최된 아시아 디스플레이/아이디더블류'01 (ASIA DISPLAY/IDW'01)에서 발표된 논문인 OEL3-3(Elschner et al.)에 수동 매트릭스 OEL's에서 감소된 누화를 위한 고 저항율의 PEDOT/PSS가 개시되었고 표준 BAYTRONTM P 및 BAYTRONTM P 타입 AI4083 및 CH8000의 특징적 데이타가 제시되었는데, 이 데이타를 하기에 나타내었다:In 2001, it was reduced from passive matrix OEL's to OEL3-3 (Elschner et al.), A paper presented at ASIA DISPLAY / IDW'01 held in October in Nagayo, Japan. High resistivity PEDOT / PSS for crosstalk has been disclosed and characteristic data of standard BAYTRON ™ P and BAYTRON ™ P types AI4083 and CH8000 are presented, which are shown below:
엘쉬너 등(Elschner et al.)은 표준 BAYTRONTM P 에 대하여 여러 등급 단계로 감소된 도전율이 입자 크기 분포의 중심을 약 100 nm에서 20 nm로 이동시키는 반면, 겔 입자의 크기는 그의 수 팽윤 상태에서 측정되고 탈수 후에 크기가 더 작아진다는 것에 유의하여야 함을 보고하고 있다. 바이엘(BAYER)사의 현재 상품 문서에는 이들 세개의 BAYTRONTM P 등급에 대하여 하기의 특성이 나타나 있다:Elschner et al. Found that the reduced conductivity in several grade steps for the standard BAYTRON ™ P shifts the center of the particle size distribution from about 100 nm to 20 nm, while the size of the gel particles is in its number-swelling state. It is reported that it should be noted that the size is measured at, and smaller after dehydration. Bayer's current product documentation shows the following characteristics for these three BAYTRON TM P grades:
(Ω-㎝)Resistivity
(Ω-cm)
PEDOT/PSS의 수 분산액은 바이엘사에서 BAYTRONTM P라는 상품으로 입수 가능하다. 13C NMR 분석에 의한 표준 BAYTRONTM P 중의 몰비는 참고문헌 [Polymer, volume 43, pages 7003 내지 7006, P. Adriaensens et al.]에 개시된 바와 같이 2.7 (= 3.50의 중량비)인 것으로 발견되었으며, 아그파사(AGFA-GEVAERT N.V.)에서 시판되는 PEDOT/PSS 표준 수분산액에서는 2.1 (= 2.72의 중량비)인 것으로 발견되었다.Aqueous dispersions of PEDOT / PSS are available from Bayer under the name BAYTRON ™ P. The molar ratio in standard BAYTRON TM P by 13 C NMR analysis was found to be 2.7 (weight ratio of 3.50) as disclosed in Polymer, volume 43, pages 7003 to 7006, P. Adriaensens et al. It was found to be 2.1 (weight ratio of 2.72) in PEDOT / PSS standard aqueous dispersion sold by AGFA-GEVAERT NV.
표 1:Table 1:
EDOT와 NaPPS의 수용액 및 아세토니트릴 (AN) 용액으로부터 제조된 PEDOT/PSS(PSS:PEDOT 비율은 0.24 내지 3.33임)의 전기전도율은 당업자가 직관적으로 예견하는 바와 같이 PSS:PEDOT 비율이 감소함에 따라 증가하는데 (참고문헌 [M. Lefebvre et al., Chem. Materials, Vol 11, pages 262-268, 1999]), 이는 고유한 전도성 성분인 PEDOT의 농도가 더 높기 때문이다. The electrical conductivity of PEDOT / PSS (PSS: PEDOT ratio is 0.24 to 3.33) prepared from an aqueous solution of EDOT and NaPPS and acetonitrile (AN) solution increases as the PSS: PEDOT ratio decreases as one skilled in the art intuitively foresee. (M. Lefebvre et al., Chem. Materials, Vol 11, pages 262-268, 1999) because of the higher concentration of PEDOT, an inherent conductive component.
EP-A-686 662호에는, A) 하기 화학식(I)의 반복 구조 단위를 갖는 천연 폴리티오펜과, B) 디 또는 폴리히드록시- 및/또는 카르복시기 또는 아미드 또는 락탐기 함유 유기 화합물을 포함하는 혼합물; 및EP-A-686 662 includes A) natural polythiophenes having repeating structural units of formula (I), and B) di or polyhydroxy- and / or carboxyl or amide or lactam group containing organic compounds. Mixture; And
식중, R1 및 R2는 서로에 대해 독립적으로 수소 또는 C1-C4 알킬기를 나타내거나, 함께 선택적으로 치환된 C1-C4 알킬렌 잔기, 바람직하게는 알킬기로 선택적 치환된 메틸렌, C1-C12-알킬 또는 페닐기로 선택적 치환된 1,2-에틸렌 잔기 또는 1,2-사이클로헥산 잔기이다;Wherein R 1 and R 2 independently represent hydrogen or C 1 -C 4 alkyl groups with respect to each other, or are optionally substituted with C 1 -C 4 alkylene moieties, preferably methylene, C 1 -C 12 -alkyl optionally substituted with alkyl groups Or 1,2-ethylene residue or 1,2-cyclohexane residue optionally substituted with a phenyl group;
저항이 바람직하게는 < 300 Ω/□로 증가하도록 조절되는 상기 혼합물로부터의 전도성 코팅을 개시한다. 또한, EP-A 686 662호의 실시예는 물에서 EDOT를 폴리(스티렌 설폰산)의 존재하에 1:3.57의 중량비로 중합하는 방법을 개시한다.Disclosed is a conductive coating from the mixture wherein the resistance is preferably adjusted to increase to <300 kPa / square. The example of EP-A 686 662 also discloses a process for polymerizing EDOT in water in the presence of poly (styrene sulfonic acid) at a weight ratio of 1: 3.57.
WO 03/001299A호에는 지지체와 노광차등요소(light-exposure differentiable element)를 포함하며, 상기 노광차등요소가 폴리 음이온과 치환 또는 비치환 티오펜의 폴리머 또는 코폴리머를 포함하는 최외각층과 선택적으로 상기 최외각층에 연속하는 제2층을 포함하며, 상기 최외각층 및/또는 선택적인 상기 제2층이 노광시에 상기 최외각층의 미노광 부분에 대한 상기 최외각층의 노광 부분의 제거율을 변화시킬 수 있는 광에 민감한 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기전도성 패턴 형성용 물질을 개시한다. WO 03/001299A호는 디- 또는 폴리히드록시- 및/또는 카르복시기 또는 아미드 또는 락탐기 함유 유기 화합물과 같은 고 비점의 액체와 접촉시킨 다음, 선택적으로는 고온, 바람직하게는 100 내지 250℃에서 바람직하게는 1 내지 90초 동안 가열함으로써 전도성을 증가시키는 도전율 개선 방법을 개시한다. 이와는 달리, 유전 상수가 ≥ 15인 비양성자성 화합물, 예를 들면 N-메틸-피롤리디논의 경우에는 100℃ 이하의 온도가 사용될 수 있다. 그러한 도전율 향상은 폴리티오펜과 함께 관찰되며, 최외각층의 제조시 또는 그 이후에 발생할 수 있다. 그러한 처리에 특히 바람직한 액체는 N-메틸-피롤리디논 및 디에틸렌 글리콜 (EP-A 686 662 및 EP-A-1 003 179에 개시됨)이다. WO 03/001299A호의 모든 실시예에서 사용되는 PEDOT/PSS 분산액은 PEDOT:PSS 중량비가 1:2.4이고, 최대 25 nm인 CPS 디스크 원심분리기로 측정한 입자 좁은 입자 크기 분포를 가지며, 평균 입자 크기는 30 - 50 nm이다. WO 03 / 001299A includes a support and a light-exposure differentiable element, the exposure differential element optionally comprising an outermost layer comprising a polymer or copolymer of a polyanion and a substituted or unsubstituted thiophene. A second layer continuous to the outermost layer, wherein the outermost layer and / or the optional second layer are capable of varying the removal rate of the exposed portion of the outermost layer relative to the unexposed portion of the outermost layer upon exposure. Disclosed is a material for forming an electrically conductive pattern, comprising a component sensitive to light. WO 03 / 001299A is contacted with high boiling liquids such as di- or polyhydroxy- and / or carboxyl groups or amides or lactam group-containing organic compounds, and optionally at high temperatures, preferably at 100 to 250 ° C. Preferably, a method for improving conductivity is disclosed which increases conductivity by heating for 1 to 90 seconds. Alternatively, in the case of aprotic compounds having a dielectric constant ≧ 15, for example N-methyl-pyrrolidinone, temperatures up to 100 ° C. may be used. Such conductivity enhancement is observed with polythiophene and may occur during or after the outermost layer production. Particularly preferred liquids for such treatments are N-methyl-pyrrolidinone and diethylene glycol (disclosed in EP-A 686 662 and EP-A-1 003 179). The PEDOT / PSS dispersions used in all examples of WO 03 / 001299A have a narrow particle size distribution as measured by a CPS disk centrifuge with a PEDOT: PSS weight ratio of 1: 2.4 and a maximum of 25 nm, with an average particle size of 30 50 nm.
EP-A-1 003 179호는 폴리티오펜, 폴리 음이온 화합물 및 유전상수 ε가 ≥15인 비양성자성 화합물을 포함하는 수성 조성물을 제공하는 단계; 상기 조성물을 층을 형성하는 물체에 도포하는 단계; 및 상기 층을 건조시켜서 상기 물체에 도전성 폴리머층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 물체와 상기 층은 100℃ 이하의 온도를 유지하며, 상기 도전성 폴리머층은 2kΩ/□ 이하의 저항율을 갖는 것을 특징으로 하는, 물체에 도전성 폴리머층을 형성하는 방법을 개시한다. 또한, EP 1 003 179호는 수중에서 EDOT를 폴리(스피렌 설폰산)의 존재 하에 1:2.46의 중량비로 중합하는 방법을 개시한다.EP-A-1 003 179 provides an aqueous composition comprising a polythiophene, a polyanionic compound and an aprotic compound having a dielectric constant? Applying the composition to an object forming a layer; And drying the layer to form a conductive polymer layer on the object, wherein the object and the layer maintain a temperature of 100 ° C. or less, and the conductive polymer layer has a resistivity of 2 kΩ / □ or less. A method of forming a conductive polymer layer on an object is disclosed. EP 1 003 179 also discloses a process for polymerizing EDOT in water in the presence of poly (spirene sulfonic acid) in a weight ratio of 1: 2.46.
또한, 참고문헌 [Proceedings of SPIE, volume 4464, pages 85-92, Kim et al., 2002]에는 평균 입자 크기가 25 nm - 75 nm인 BAYTRONTM P를 출발물질로서 사용하는, 소량의 폴리알콜, 예를 들면 글리세롤을 첨가하여 광학적 투명성을 상실하지 않으면서 PEDOT/PSS의 도전성을 급격하게 증가시키는 방법이 보고되어 있으며, 참고문헌 [Organic Electronics, volume 3, pages 143-148, Pettersson et al.]에는 출발물질로서 PEDOT:PSS 중량비가 1:2.5인 BAYTRONTM P를 사용하는, 소르비톨 첨가에 의해 투명성을 상실하지 않으면서 PEDOT/PSS의 도전성을 증가시키는 방법이 보고되어 있다.In addition, Proceedings of SPIE, volume 4464, pages 85-92, Kim et al., 2002, also discloses a small amount of polyalcohol, using BAYTRON TM P having a mean particle size of 25 nm-75 nm as starting material, For example, a method of rapidly increasing the conductivity of PEDOT / PSS without losing optical transparency by adding glycerol has been reported, and references in Organic Electronics, volume 3, pages 143-148, Pettersson et al. BAYTRON TM with PEDOT: PSS weight ratio 1: 2.5 as starting material A method of increasing the conductivity of PEDOT / PSS has been reported without the loss of transparency by the addition of sorbitol using P.
지금까지 제조 및 연구된 도전성 폴리머의 일반적인 결점은 그의 도전성이 일부 용도의 경우 여전히 낮은 수준이라는 것이며, 그의 가시적인 광 투과율이 충분히 높지 않고/않거나 그들이 처리 가능하지 않다는 것이다.A common drawback of the conductive polymers produced and studied so far is that their conductivity is still low for some applications, and their visible light transmittance is not high enough and / or they are not processable.
발명의 목적Purpose of the Invention
따라서, 본 발명의 태양은 중합함에 따라, 산화 또는 환원시에 높은 전기전도성, 높은 가시광선 투과율 및/또는 우수한 가공성을 제공하는 폴리(3,4-알킬렌디옥시-티오펜)을 제공하는 3,4-알킬렌디옥시-티오펜을 제공하는 것이다.Accordingly, aspects of the present invention provide a poly (3,4-alkylenedioxy-thiophene) which, as polymerized, provides high electrical conductivity, high visible light transmittance and / or good processability upon oxidation or reduction. To provide 4-alkylenedioxy-thiophene.
또한, 본 발명의 태양 및 잇점을 이하에서 설명할 것이다.Further aspects and advantages of the invention will be described below.
발명의 개요Summary of the Invention
미공개 유럽 출원 번호 EP01000780호는 반응 매질 1L당 3㎖ 미만의 산소를 포함하는 반응 매질 중에서 생산된 PEDOT/PSS 분산액에 대하여 최적의 표면저항이 관찰되면서, PEDOT/PSS를 포함하는 층의 표면저항은 반응 매질 중의 산소 농도가 감소함에 따라 감소되었음을 개시하고 있다. 따라서, PSS/PEDOT 라텍스의 제법이이 라텍스로 제조된 층의 특성에 미치는 영향을 연구하는 경우, 유사한 농도의 산소를 포함하는 반응 매질에서 제조된 PSS/PEDOT 라텍스를 사용하는 것이 중요하다. 놀랍게도, 참고문헌 [Chem. Materials, volume 11, pages 262-268, M. Lefebvre et al., 1999] 및 [2001년 10월 일본 Nagayo에서 개최된 ASIA DISPLAY/IDW'01에서 발표된 논문 OEL3-3, Elschne et al.]에 PSS:PEDOT 비율이 증가함에 따라 전기전도성이 감소한다고 보고된 것과는 달리, 소정 첨가제, 예를 들면 N-메틸-피롤리디논 및 디에틸렌 글리콜 같은 폴리히드록시 화합물이 분산액에 존재한다면 반응 매질에서 소정 산소 농도 존재 하에 제조된 PEDOT/PSS 라텍스의 수분산액으로 제조된 층의 표면저항은 PSS/PEDOT 비율이 증가함에 따라 감소하는 것으로 밝혀졌다. EP-A 0 686 662호 및 EP-A 1 003 179호에, PSS/PEDOT 라텍스를 포함하는 층을 가열하면 상기 첨가제들이 상기 층의 전도성을 증가시킨다는 사실이 공지되어 있기는 하지만, 높은 PSS/PEDOT 비율일때, 즉 PEDOT의 농도가 더 낮을 때 도전성이 더 향상된다는 것은 전체적으로 예상하기 어렵다.Unpublished European Application No. EP01000780 discloses an optimum surface resistance observed for PEDOT / PSS dispersions produced in a reaction medium containing less than 3 ml of oxygen per 1 liter of reaction medium, while the surface resistance of the layer comprising PEDOT / PSS is reacted. It is disclosed that the oxygen concentration in the medium decreases with decreasing. Therefore, when studying the effect of the preparation of PSS / PEDOT latex on the properties of layers made of this latex, it is important to use PSS / PEDOT latex prepared in a reaction medium containing similar concentrations of oxygen. Surprisingly, reference is made to Chem. Materials, volume 11, pages 262-268, M. Lefebvre et al., 1999 and in OEL3-3, Elschne et al., Published at ASIA DISPLAY / IDW'01 in Nagayo, Japan, October 2001. Contrary to what has been reported to decrease in electrical conductivity with increasing PSS: PEDOT ratio, certain oxygen in the reaction medium is present if certain additives, such as polyhydroxy compounds such as N-methyl-pyrrolidinone and diethylene glycol, are present in the dispersion. It was found that the surface resistance of the layer prepared with the aqueous dispersion of PEDOT / PSS latex prepared in the presence of concentration decreased with increasing PSS / PEDOT ratio. In EP-A 0 686 662 and EP-A 1 003 179, it is known that heating a layer comprising PSS / PEDOT latex increases the conductivity of the layer, although it is known that the high PSS / PEDOT It is difficult to anticipate overall that the conductivity is further improved at the ratio, ie at lower concentrations of PEDOT.
본 발명의 태양은 라텍스 입자의 수분산액으로서, 상기 라텍스 입자는 하기 화학식 (I)의 모노머 단위를 포함하는 구조 단위로 이루어진 폴리머와 하나 이상의 폴리 음이온 화합물을 포함하고, 일차 입자 크기가 40 nm 이하이며, 상기 수분산액은 디히드록시기, 폴리히드록시기, 카르복시기, 아미드기, 락탐기, 디히드록시기와 카르복시기, 디히드록시기와 아미드기, 디히드록시기와 락탐기, 폴리히드록시기와 카르복시기, 폴리히드록시기와 아미드기, 또는 폴리히드록시기와 락탐기 함유 유기 화합물, 또는 유전상수 ε가 ≥15인 비양성자성 화합물을 포함하며, 상기 라텍스 입자가 상기 하나 이상의 폴리 음이온 화합물과 상기 폴리머를, 4 이상의, 상기 폴리머에 대한 상기 하나 이상의 폴리 음이온 화합물의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 수분산액에 의해 실현된다:An aspect of the invention is an aqueous dispersion of latex particles, wherein the latex particles comprise a polymer consisting of a structural unit comprising a monomer unit of formula (I) and at least one polyanion compound, the primary particle size being 40 nm or less The aqueous dispersion is dihydroxy group, polyhydroxy group, carboxyl group, amide group, lactam group, dihydroxy group and carboxyl group, dihydroxy group and amide group, dihydroxy group and lactam group, polyhydroxy group and carboxyl group, polyhydroxy group and amide group, or polyhydroxy group And a lactam group-containing organic compound, or an aprotic compound having a dielectric constant ε of ≧ 15, wherein the latex particles comprise the at least one polyanion compound and the polymer, at least four, the at least one polyanion to the polymer Water dispersion, characterized in that it comprises a weight ratio of the compound It is realized by:
식중, R1 및 R2는 서로에 대해 독립적으로 수소 또는 C1-5- 알킬기를 나타내거나, 또는 함께 선택적으로 치환된 C1-5-알킬렌 잔기를 형성한다. Wherein R 1 and R 2 independently of one another represent a hydrogen or a C 1-5 -alkyl group, or together form an optionally substituted C 1-5 -alkylene moiety.
본 발명의 태양은 산화 또는 환원 조건 하에서 하나 이상의 폴리 음이온 화합물의 존재 하에 반응 매질에서 개시제로 중합시켜서 하기 화학식 (I)의 모노머 단위를 포함하는 구조 단위로 이루어진 폴리머의 수용액 또는 수분산액을 제조하는 단계로서 상기 중합 반응시 상기 구조 단위에 대한 상기 하나 이상의 폴리 음이온 화합물의 중량비를 4:1 내지 20:1의 범위로 하는 단계; 상기 하나 이상의 폴리 음이온 화합물과 결합된 상기 폴리머 및 디히드록시기, 폴리히드록시기, 카르복시기, 아미드기, 락탐기, 디히드록시기와 카르복시기, 디히드록시기와 아미드기, 디히드록시기와 락탐기, 폴리히드록시기와 카르복시기, 폴리히드록시기와 아미드기, 또는 폴리히드록시기와 락탐기를 함유하는 유기 화합물을 수계 또는 비수계 매질에 포함하고 있는 제1 코팅 조성물을 제조하는 단계; 물체에 상기 제1 코팅 조성물을 코팅하여 제1 층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 층을 100℃ 이상의 온도에서 가열하는 단계를 포함하는 전기전도성 코팅의 제조방법에 의해서 실현되기도 한다:An aspect of the present invention is to prepare an aqueous solution or an aqueous dispersion of a polymer consisting of structural units comprising monomer units of the formula (I) by polymerizing with an initiator in a reaction medium in the presence of one or more polyanionic compounds under oxidizing or reducing conditions. Setting a weight ratio of the at least one polyanionic compound to the structural unit in the polymerization reaction in a range of 4: 1 to 20: 1; The polymer and dihydroxy group, polyhydroxy group, carboxyl group, amide group, lactam group, dihydroxy group and carboxyl group, dihydroxy group and amide group, dihydroxy group and lactam group, polyhydroxy group and carboxyl group, polyhydroxy group combined with the at least one polyanionic compound Preparing a first coating composition comprising an amide group or an organic compound containing a polyhydroxy group and a lactam group in an aqueous or non-aqueous medium; Coating the first coating composition on an object to form a first layer; And heating the first layer at a temperature of 100 ° C. or higher.
(I) (I)
본 발명의 다른 태양은 산화 또는 환원 조건 하에서 하나 이상의 폴리 음이온 화합물의 존재 하에 반응 매질에서 개시제로 중합시켜서 하기 화학식 (I)의 모노머 단위를 포함하는 구조 단위로 이루어진 폴리머의 수용액 또는 수분산액을 제조하는 단계로서 상기 중합 반응시 상기 구조 단위에 대한 상기 하나 이상의 폴리 음이온 화합물의 중량비를 4:1 내지 20:1의 범위로 하는 단계; 상기 하나 이상의 폴리 음이온 화합물과 결합된 상기 폴리머 및 유전상수 ε가 ≥15인 비양성자성 화합물을 수계 또는 비수계 매질에 포함하고 있는 제2 코팅 조성물을 제조하는 단계; 물체에 상기 제2 코팅 조성물을 코팅하여 제2 층을 형성하는 단계; 및 상기 제2 층을 50℃ 이상의 온도에서 가열하는 단계를 포함하는 전기전도성 코팅의 제조방법에 의해서 실현되기도 한다:Another aspect of the present invention is to prepare an aqueous solution or aqueous dispersion of a polymer consisting of structural units comprising monomer units of the formula (I) by polymerizing with an initiator in a reaction medium in the presence of one or more polyanionic compounds under oxidizing or reducing conditions. As a step, the weight ratio of the at least one polyanionic compound to the structural unit in the polymerization reaction is in the range of 4: 1 to 20: 1; Preparing a second coating composition comprising in said aqueous or non-aqueous medium said polymer combined with said at least one polyanionic compound and said aprotic compound having a dielectric constant? Coating the second coating composition on an object to form a second layer; And heating the second layer at a temperature of 50 ° C. or higher.
본 발명의 태양은 산화 또는 환원 조건 하에서 폴리 음이온의 존재 하에 반응 매질에서 개시제로 중합시켜서 하기 화학식 (I)의 구조 단위를 포함하는 폴리머의 수용액 또는 수분산액을 제조하는 단계로서 상기 중합 반응시 폴리 음이온 중의 음이온기에 대한 화학식 (I)의 구조 단위의 몰비를 4:1 내지 10:1의 범위로 하는 단계; 상기 폴리 음이온과 결합된 상기 폴리머 및 디히드록시기, 폴리히드록시기, 카르복시기, 아미드기, 락탐기, 디히드록시기와 카르복시기, 디히드록시기와 아미드기, 디히드록시기와 락탐기, 폴리히드록시기와 카르복시기, 폴리히드록시기와 아미드기, 또는 폴리히드록시기와 락탐기를 함유하는 유기 화합물을 수계 또는 비수계 매질에 포함하고 있는 제1 코팅 조성물을 제조하는 단계; 물체에 상기 제1 코팅 조성물을 코팅하여 제1 층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 층을 100℃ 이상의 온도에서 가열하는 단계를 포함하는 전기전도성 코팅의 제조방법에 의해서 실현되기도 한다:An aspect of the present invention is to prepare an aqueous solution or an aqueous dispersion of a polymer comprising a structural unit of formula (I) by polymerizing with an initiator in a reaction medium in the presence of a polyanion under oxidizing or reducing conditions to produce a polyanion during the polymerization reaction. Molar ratio of the structural unit of formula (I) to the anionic group in the range of 4: 1 to 10: 1; The polymer and the dihydroxy group, polyhydroxy group, carboxyl group, amide group, lactam group, dihydroxy group and carboxyl group, dihydroxy group and amide group, dihydroxy group and lactam group, polyhydroxy group and carboxyl group, polyhydroxy group and amide group bonded to the poly anion Or preparing a first coating composition comprising an organic compound containing a polyhydroxy group and a lactam group in an aqueous or non-aqueous medium; Coating the first coating composition on an object to form a first layer; And heating the first layer at a temperature of 100 ° C. or higher.
(I) (I)
본 발명의 태양은 산화 또는 환원 조건 하에서 폴리 음이온의 존재 하에 반응 매질에서 개시제로 중합시켜서 하기 화학식 (I)의 구조 단위를 포함하는 폴리머의 수용액 또는 수분산액을 제조하는 단계로서 상기 중합 반응시 폴리 음이온 중의 음이온기에 대한 화학식(I)의 구조 단위의 몰비를 4:1 내지 10:1의 범위로 하는 단계; 상기 폴리 음이온과 결합된 상기 폴리머 및 유전상수 ε가 ≥15인 비양성자성 화합물을 수계 또는 비수계 매질에 포함하고 있는 제2 코팅 조성물을 제조하는 단계; 물체에 상기 제2 코팅 조성물을 코팅하여 제2 층을 형성하는 단계; 및 상기 제2 층을 50℃ 이상의 온도에서 가열하는 단계를 포함하는 전기전도성 코팅의 제조방법에 의해서 실현되기도 한다:An aspect of the present invention is to prepare an aqueous solution or an aqueous dispersion of a polymer comprising a structural unit of formula (I) by polymerizing with an initiator in a reaction medium in the presence of a polyanion under oxidizing or reducing conditions to produce a polyanion during the polymerization reaction. Molar ratio of the structural unit of formula (I) to the anionic group in the range of 4: 1 to 10: 1; Preparing a second coating composition comprising the polymer bonded to the poly anion and an aprotic compound having a dielectric constant? Of ≧ 15 in an aqueous or non-aqueous medium; Coating the second coating composition on an object to form a second layer; And heating the second layer at a temperature of 50 ° C. or higher.
(I) (I)
본 발명의 바람직한 구현예는 본 발명의 상세한 설명에서 개시하기로 한다.Preferred embodiments of the invention will be disclosed in the detailed description of the invention.
발명의 상세한 설명Detailed description of the invention
명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 별도로 언급하지 않는 한 복수형태를 포함한다. 즉, 예를 들어 "화학식 (I)에 따른 하나의 티오펜"이라 함은 그러한 티오펜 하나 이상을 포함하며, "화학식 (I)에 따른 하나의 티오펜"의 중합이라 함은 그러한 티오펜 하나 이상의 공중합을 포함한다.As used in the specification and the appended claims, the singular forms "a," "an," and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. That is, for example, "one thiophene according to formula (I)" includes one or more such thiophenes, and "polymerization of one thiophene according to formula (I)" means one such thiophene. The above copolymerization is included.
폴리머라는 용어는 호모 폴리머, 코폴리머, 터폴리머, 그라프트 폴리머 및 블록 코폴리머는 물론 사슬형과 축합형의 폴리머를 모두 포함한다.The term polymer includes both homopolymers, copolymers, terpolymers, graft polymers and block copolymers as well as chain and condensed polymers.
C1 -5-알킬렌기라는 용어는 1,2-에틸렌디옥시, 1,3-프로필렌디옥시, 1,4-부틸렌디옥시 및 1,5-펜틸렌디옥시기를 나타낸다.C 1 -5 - alkylene rep term represents a 1,2-ethylenedioxy, 1,3-propylene dioxy, 1,4-alkylenedioxy, and 1, 5-pentylene alkylenedioxy.
개시제라는 용어는 중합을 개시할 수 있는 종류를 의미한다.The term initiator means a kind capable of initiating polymerization.
알킬이라는 용어는 알킬기 중의 각 탄소 원자 갯수에 대해 가능한 변형체 모두를 의미하는데, 탄소수 3개의 경우, n-프로필 및 이소프로필; 탄소수 4개인 경우, n-부틸, 이소부틸 및 3급-부틸; 탄소수 5개의 경우, n-펜틸, 1,1-디메틸-프로필, 2,2-디메틸프로필 및 2-메틸-부틸 등이다.The term alkyl means all possible variants for each number of carbon atoms in the alkyl group, with three carbon atoms: n-propyl and isopropyl; N-butyl, isobutyl and tert-butyl when having 4 carbon atoms; For 5 carbon atoms, n-pentyl, 1,1-dimethyl-propyl, 2,2-dimethylpropyl, 2-methyl-butyl and the like.
본 발명의 목적상 수계 매질이라는 용어는 60 부피% 이상, 바람직하게는 80 부피% 이상의 물과, 선택적으로는 메탄올, 에탄올, 2-프로판올, 부탄올, 이소-아밀 알콜, 옥탄올, 세틸 알콜 등과 같은 알콜; 에틸렌 글리콜과 같은 글리콜; 글리세린; N-메틸 피롤리디논; 메톡시프로판올; 및 2-프로파논 및 2-부타논과 같은 케톤 등과 같은 수 혼화성 유기 용매를 포함하는 액체를 의미한다.For the purposes of the present invention, the term aqueous medium is at least 60% by volume, preferably at least 80% by volume of water, and optionally methanol, ethanol, 2-propanol, butanol, iso-amyl alcohol, octanol, cetyl alcohol and the like. Alcohol; Glycols such as ethylene glycol; glycerin; N-methyl pyrrolidinone; Methoxypropanol; And water miscible organic solvents such as ketones such as 2-propanone and 2-butanone.
본 발명의 목적상 비수계 매질이라는 용어는 수계 매질이라는 용어에 포함되지 않는 모든 액체를 의미한다.For the purposes of the present invention the term non-aqueous medium means any liquid which is not included in the term aqueous medium.
전기전도성이라는 용어는 표면저항이 106 Ω/□ 이하인 것을 의미한다.The term electrical conductivity means that the surface resistance is 10 6 Ω / □ or less.
"전도성 향상"이라는 용어는 디히드록시기, 폴리히드록시기, 카르복시기, 아미드기, 락탐기, 디히드록시기와 카르복시기, 디히드록시기와 아미드기, 디히드록시기와 락탐기, 폴리히드록시기와 카르복시기, 폴리히드록시기와 아미드기, 또는 폴리히드록시기와 락탐기 함유 유기 화합물과 같은 고비점 액체와 접촉시킨 다음, 고온, 바람직하게는 100 내지 250℃에서, 바람직하게는 1 내지 90초 동안 가열함으로써 전도성을 향상시키는 방법을 의미한다. 이와는 달리, N-메틸-피롤리디논과 같이 유전 상수가 ≥ 15인 비양성자성 화합물의 경우에는, 100℃ 이하의 온도가 사용된다. 이와 같은 전도성 향상은 폴리티오펜을 이용했을 때 관찰되며, 최외각층 제조시 및 그 이후에 발생할 수 있다. 그러한 처리를 하기에 특히 바람직한 액체는 EP-A 0 686 662호 및 EP-A 1 003 179호에 개시된 바와 같은 N-메틸-피롤리디논과 디에틸렌 글리콜이다.The term "improving conductivity" means dihydroxy group, polyhydroxy group, carboxyl group, amide group, lactam group, dihydroxy group and carboxyl group, dihydroxy group and amide group, dihydroxy group and lactam group, polyhydroxy group and carboxyl group, polyhydroxy group and amide group, or By a contact with a high boiling liquid such as a polyhydroxy group and a lactam group-containing organic compound, and then heating at a high temperature, preferably 100 to 250 ℃, preferably 1 to 90 seconds means a method for improving the conductivity. In contrast, in the case of an aprotic compound having a dielectric constant ≧ 15, such as N-methyl-pyrrolidinone, a temperature of 100 ° C. or less is used. Such conductivity enhancement is observed when using polythiophene and can occur during and after the outermost layer preparation. Particularly preferred liquids for such treatment are N-methyl-pyrrolidinone and diethylene glycol as disclosed in EP-A 0 686 662 and EP-A 1 003 179.
본 명세서에서 사용된 PEDOT는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)을 나타낸다.PEDOT as used herein refers to poly (3,4-ethylenedioxythiophene).
본 명세서에서 사용된 EDOT는 3,4-에틸렌디옥시티오펜을 나타낸다.EDOT as used herein refers to 3,4-ethylenedioxythiophene.
본 명세서에서 사용된 ADOT는 3,4-알킬렌디옥시티오펜을 나타낸다.ADOT as used herein refers to 3,4-alkylenedioxythiophene.
본 명세서에서 나타낸 PSS는 폴리(스티렌설폰산) 또는 폴리(스티렌설포네이트)를 나타낸다.PSS represented herein refers to poly (styrenesulfonic acid) or poly (styrenesulfonate).
본 명세서에서 사용된 PET는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)를 나타낸다.PET as used herein refers to poly (ethylene terephthalate).
라텍스의 Latex 수분산액Water dispersion
본 발명에 따르면, 라텍스의 수분산액의 제1 태양에 있어서, 상기 라텍스는 일차 입자 크기가 30 nm 이하이다.According to the invention, in a first aspect of an aqueous dispersion of latex, the latex has a primary particle size of 30 nm or less.
본 발명에 따르면, 라텍스의 수분산액의 제2 태양에 있어서, 상기 폴리머에 대한 상기 하나 이상의 폴리 음이온 화합물의 중량비는 상기 라텍스의 수분산액의 제조시 상기 구조 단위에 대한 상기 하나 이상의 폴리 음이온 화합물의 중량비와 동일하다.According to the invention, in a second aspect of an aqueous dispersion of latex, the weight ratio of said at least one polyanionic compound to said polymer is a weight ratio of said at least one polyanionic compound to said structural unit in the preparation of the aqueous dispersion of latex. Is the same as
본 발명에 따르면, 상기 라텍스의 수분산액의 제3 태양에 있어서, 상기 라텍스 입자는 상기 하나 이상의 폴리 음이온 화합물과 상기 폴리머를, 4 이상 20 이하의, 상기 폴리머에 대한 상기 하나 이상의 폴리 음이온 화합물의 중량비로 포함한다.According to the present invention, in a third aspect of the aqueous dispersion of latex, the latex particles comprise the weight ratio of the at least one polyanion compound to the polymer, at least 4 and at most 20, of the polymer. It includes.
본 발명에 따르면, 상기 라텍스의 수분산액의 제4 태양에 있어서, 개시제를 첨가하기 직전에, 상기 라텍스는 반응 매질 1L당 8500 ㎎ 이하의 산소를 포함하는 반응 매질에서 제조된다.According to the present invention, in a fourth aspect of the aqueous dispersion of latex, immediately before adding the initiator, the latex is prepared in a reaction medium comprising up to 8500 mg of oxygen per liter of reaction medium.
본 발명에 따르면, 상기 라텍스의 수분산액의 제5 태양에 있어서, 개시제를 첨가하기 직전에, 상기 라텍스는 반응 매질 1L당 2000 ㎎ 이하의 산소를 포함하는 반응 매질에서 제조된다.According to the present invention, in the fifth aspect of the aqueous dispersion of latex, just prior to adding the initiator, the latex is prepared in a reaction medium comprising up to 2000 mg of oxygen per liter of reaction medium.
본 발명에 따르면, 상기 라텍스의 수분산액의 제6 태양에 있어서, 개시제를 첨가하기 직전에 상기 라텍스는 L당 1000 ㎎ 이하의 산소를 포함하는 반응 매질에서 제조된다.According to the present invention, in the sixth aspect of the aqueous dispersion of latex, immediately before adding the initiator, the latex is prepared in a reaction medium comprising up to 1000 mg of oxygen per L.
본 발명에 따르면, 상기 라텍스의 수분산액의 제7 태양에 있어서, 개시제를 첨가하기 직전에, 상기 라텍스는 반응 매질 1L당 500 ㎎ 이하의 산소를 포함하는 반응 매질에서 제조된다.According to the present invention, in the seventh aspect of the aqueous dispersion of latex, immediately before adding the initiator, the latex is prepared in a reaction medium comprising up to 500 mg of oxygen per liter of reaction medium.
본 발명에 따르면, 상기 라텍스의 수분산액의 제8 태양에 있어서, 개시제를 첨가하기 직전에, 상기 라텍스는 반응 매질 1L당 100 ㎎ 이하의 산소를 포함하는 반응 매질에서 제조된다.According to the present invention, in an eighth aspect of the aqueous dispersion of latex, just prior to adding the initiator, the latex is prepared in a reaction medium comprising up to 100 mg of oxygen per liter of reaction medium.
본 발명에 따르면, 상기 라텍스의 수분산액의 제9 태양에 있어서, 개시제를 첨가하기 직전에, 상기 라텍스는 반응 매질 1L당 3 ㎎ 이하의 산소를 포함하는 반응 매질에서 제조된다.According to the invention, in the ninth aspect of the aqueous dispersion of latex, immediately before adding the initiator, the latex is prepared in a reaction medium comprising up to 3 mg of oxygen per liter of reaction medium.
본 발명에 따르면, 상기 라텍스의 수분산액의 제10 태양에 있어서, 개시제를 첨가하기 직전에, 상기 라텍스는 반응 매질 1L당 1.5 ㎎ 이하의 산소를 포함하는 반응 매질에서 제조된다.According to the present invention, in the tenth aspect of the aqueous dispersion of latex, just prior to adding the initiator, the latex is prepared in a reaction medium comprising up to 1.5 mg of oxygen per liter of reaction medium.
본 발명에 따르면, 상기 라텍스의 수분산액의 제11 태양에 있어서, 개시제를 첨가하기 직전에, 상기 라텍스는 반응 매질 1L당 0.5 ㎎ 이하의 산소를 포함하는 반응 매질에서 제조된다.According to the present invention, in an eleventh aspect of the aqueous dispersion of latex, immediately before adding the initiator, the latex is prepared in a reaction medium comprising up to 0.5 mg of oxygen per liter of reaction medium.
본 발명에 따르면, 상기 상기 라텍스의 수분산액의 제12 태양에 있어서, 화학식(I)에 따른 모노머 단위는 선택적으로 알킬기-치환된 3,4-메틸렌디옥시-티오펜 단위, 선택적으로 알킬 또는 아릴기-치환된 3,4-에틸렌디옥시티오펜 단위, 선택적으로 알킬 또는 아릴기-치환된 3,4-에틸렌디옥시티오펜 단위, R1 및 R2가 함께 1,2-사이클로헥센기를 형성하는 화학식(I)에 따른 단위, 선택적으로 알킬 또는 아릴기-치환된 3,4-프로필렌디옥시티오펜 단위, 선택적으로 알킬 또는 아릴기-치환된 3,4-부틸렌디옥시티오펜 단위 및 선택적으로 알킬 또는 아릴기-치환된 3,4-펜틸렌디옥시티오펜 단위로 이루어진 군으로부터 선택된다.According to the invention, in the twelfth aspect of the aqueous dispersion of said latex, the monomer units according to formula (I) are optionally alkyl group-substituted 3,4-methylenedioxy-thiophene units, optionally alkyl or aryl Formula wherein the group-substituted 3,4-ethylenedioxythiophene units, optionally alkyl or aryl group-substituted 3,4-ethylenedioxythiophene units, R 1 and R 2 together form a 1,2-cyclohexene group Units according to (I), optionally alkyl or aryl group-substituted 3,4-propylenedioxythiophene units, optionally alkyl or aryl group-substituted 3,4-butylenedioxythiophene units and optionally alkyl or Aryl group-substituted 3,4-pentylenedioxythiophene units.
본 발명에 따르면, 라텍스의 수분산액의 제13 태양에 있어서, 폴리머는 25℃, 물에서의 용해도가 2.2 g/L 이하인 하나 이상의 3,4-알킬렌디옥시티오펜 화합물과 25℃, 물에서의 용해도가 2.2 g/L 이상인 하나 이상의 3,4-알킬렌디옥시티오펜 화합물의 코폴리머이다.According to the invention, in a thirteenth aspect of an aqueous dispersion of latex, the polymer is at 25 ° C. and at least 25 ° C., at least one 3,4-alkylenedioxythiophene compound having a solubility in water of at most 2.2 g / L. A copolymer of one or more 3,4-alkylenedioxythiophene compounds having a solubility of at least 2.2 g / L.
본 발명에 따르면, 라텍스의 수분산액의 제14 태양에 있어서, 폴리머는 25℃, 물에서의 용해도가 2.2 g/L 이하인 하나 이상의 3,4-알킬렌디옥시티오펜 화합물과 25℃, 물에서의 용해도가 2.2 g/L 이상인 하나 이상의 3,4-알킬렌-디옥시티오펜 화합물의 코폴리머이고, 25℃, 물에서의 용해도가 2.2 g/L 이상인 하나 이상의 3,4-알킬렌-디옥시티오펜 화합물은 3,4-디히드로-2H-티에노[3,4-b][1,4]디옥신-2-일)메탄올, 3,4-디히드로-2H-티에노[3,4-b][1,4]디옥세핀-3-올, (2,3-디히드로-티에노[3,4-b][1,4]디옥신-2-일-메톡시)-아세트산 에틸 에스테르, (2,3-디히드로-티에노[3,4-b][1,4]디옥신-2-일-메톡시)-아세트산, 2-{2-[2-(2-메톡시-에톡시)-에톡시]-에톡시메틸}-2,3-디히드로-티에노[3,4-b][1,4]디옥신 및 4-(2,3-디히드로-티에노[3,4-b][1,4]디옥신-2-일메톡시)-부탄-1-설폰산 소듐염으로 이루어진 군으로부터 선택된다.According to the present invention, in a fourteenth aspect of an aqueous dispersion of latex, the polymer is at 25 ° C. and at least 25 ° C., at least one 3,4-alkylenedioxythiophene compound having a solubility in water of at most 2.2 g / L. One or more 3,4-alkylene-dioxythiophene copolymers having a solubility of at least 2.2 g / L and at least 25, at least one of the 3,4-alkylene-dioxythiophenes having a solubility in water of at least 2.2 g / L. The compound is 3,4-dihydro-2H-thieno [3,4-b] [1,4] dioxin-2-yl) methanol, 3,4-dihydro-2H-thieno [3,4- b] [1,4] dioxe-3-ol, (2,3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxin-2-yl-methoxy) -acetic acid ethyl ester , (2,3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxin-2-yl-methoxy) -acetic acid, 2- {2- [2- (2-methoxy- Ethoxy) -ethoxy] -ethoxymethyl} -2,3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxine and 4- (2,3-dihydro-thieno [ 3,4-b] [1,4] dioxine-2-ylmethoxy) -butane-1-sulfonic acid sodium salt Is selected.
화학식(I)에 따른 모노머 단위를 포함하는 폴리머의 수용액 또는 수분산액을 제조하는 방법Method for preparing an aqueous solution or aqueous dispersion of a polymer comprising monomer units according to formula (I)
본 발명에 따르면, 제조방법 중의 한 단계는 산화 또는 환원 조건 하에서 하나 이상의 폴리 음이온 존재하에 반응 매질 중에서 개시제로 중합시켜서 하기 화학식 (I)의 모노머 단위를 포함하는 구조 단위로 이루어진 폴리머의 수용액 또는 수 분산액을 제조하는 것으로서, 이 때 상기 중합 반응시 상기 구조 단위에 대한 하나 이상의 폴리 음이온 화합물의 중량비는 5:1 내지 20:1의 범위에 있다.According to the invention, one step of the preparation process is an aqueous solution or aqueous dispersion of a polymer consisting of structural units comprising monomer units of the formula (I) by polymerizing with an initiator in the reaction medium in the presence of one or more poly anions under oxidizing or reducing conditions In this case, the weight ratio of the at least one polyanion compound to the structural unit in the polymerization reaction is in the range of 5: 1 to 20: 1.
본 발명에 따르면, 이 방법의 제1 구현예에 있어서, 용액 또는 분산액 중의 하나 이상의 폴리 음이온 화합물에 대한 (3,4-디알콕시티오펜)의 폴리머 또는 코폴리머의 몰비는 1:5 내지 1:8.0이다.According to the invention, in a first embodiment of the process, the molar ratio of the polymer or copolymer of (3,4-dialkoxythiophene) to at least one polyanionic compound in solution or dispersion is from 1: 5 to 1 :. 8.0.
본 발명에 따르면, 이 방법의 제2 구현예에 있어서, 화학식(I)의 모노머 단위는 상기 반응 매질 중에 60 mM 이하의 농도로 존재한다.According to the invention, in a second embodiment of this process, the monomer units of formula (I) are present in the reaction medium at a concentration of up to 60 mM.
반응 매질 중의 산소 농도는 임의의 방법, 예를 들면 동결-해동 기법, 반응 매질을 통해 아르곤, 질소 또는 헬륨과 같은 불활성 기체를 장시간 버블링하는 방법, 불활성 기체 블랭킷 하에 희생 반응 (sacrificial reaction)에서 산소를 소모하는 방법 등에 의해 조절될 수 있다.The oxygen concentration in the reaction medium can be determined by any method, such as freeze-thaw technique, by prolonged bubbling of an inert gas such as argon, nitrogen or helium through the reaction medium, by oxygen in a sacrificial reaction under an inert gas blanket. It can be adjusted by the method and the like.
본 발명에 따르면, 이 방법의 제3 구현예에 있어서, 불활성 분위기는 질소, 헬륨 또는 아르곤 분위기이다.According to the invention, in a third embodiment of this process, the inert atmosphere is nitrogen, helium or argon atmosphere.
예를 들면, 참고문헌 [Journal of the American Chemical Society, volume 85, pages 454-458 (1963)] 및 [J. Polymer Science Part A Polymer Chemistry, volume 26, pages 1287-1294 (1988)에 개시된 바와 같이 피롤의 산화 중합에 사용된 산화제는 티오펜의 산화 중합에 사용될 수 있다.See, for example, the Journal of the American Chemical Society, volume 85, pages 454-458 (1963) and J. Chem. As disclosed in Polymer Science Part A Polymer Chemistry, volume 26, pages 1287-1294 (1988), the oxidant used for the oxidative polymerization of pyrrole may be used for the oxidative polymerization of thiophene.
본 발명에 있어서, 이 방법의 제4 구현예에 따르면, 중합은 산화성이며, 중합 개시에 사용되는 가격이 저렴하고 쉽게 입수가능한 산화제는 FeCl3와 같은 철(Ⅲ)염, Fe(OTs)3과 같은 유기산의 철(Ⅲ)염, H2O2, K2(Cr2)7, 알칼리 및 암모늄 과황산염, 알칼리 과붕산염 및 과망간산칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택된다.In the present invention, according to a fourth embodiment of this process, the polymerization is oxidative, and the inexpensive and readily available oxidizing agents used for initiating the polymerization include iron (III) salts such as FeCl 3 , Fe (OTs) 3 and Iron (III) salts of the same organic acid, H 2 O 2 , K 2 (Cr 2 ) 7 , alkali and ammonium persulfates, alkali perborates and potassium permanganate.
이론상으로, 티오펜의 산화 중합은 화학식(I)의 티오펜 몰당 2.25 당량의 산화제를 필요로 한다 (예를 들면, J. Polymer Science Part A Polymer Chemistry, volume 26, pages 1287 - 1294 (1988) 참조). 실제로는 중합 단위당 0.1 내지 2당량의 과량의 산화제가 사용된다. 과황산염과 철(Ⅲ)염은 부식 작용을 하지 않으므로 사용상 현저한 기술적 이점을 갖는다. 또한, 화학식(I)에 따른 티오펜 화합물의 산화 중합은 소정의 첨가제 존재 하에서 매우 서서히 진행됨으로써 티오펜과 산화제가 함께 용액 또는 페이스트로서 처리될 기판에 도포될 수 있다. 그러한 용액 또는 페이스트의 도포 후, 산화 중합은 코팅된 기판의 가열에 의해 촉진될 수 있는데, 이러한 내용은 본 명세서에 인용으로서 통합된 미국 특허 6,001,281호 및 WO 00/14139호에 개시되어 있다.In theory, oxidative polymerization of thiophene requires 2.25 equivalents of oxidizing agent per mole of thiophene of formula (I) (see, eg, J. Polymer Science Part A Polymer Chemistry, volume 26, pages 1287-1294 (1988)). ). In practice, an excess of 0.1 to 2 equivalents of oxidant per polymerized unit is used. Persulfates and iron (III) salts do not corrode and have significant technical advantages in use. In addition, the oxidative polymerization of the thiophene compound according to formula (I) proceeds very slowly in the presence of certain additives so that the thiophene and the oxidant can be applied to the substrate to be treated together as a solution or a paste. After application of such solutions or pastes, the oxidative polymerization can be promoted by heating of the coated substrate, which is disclosed in US Pat. Nos. 6,001,281 and WO 00/14139, incorporated herein by reference.
환원 중합은 참고문헌 [Appperloo et al., Chem. Eur Journal, volume 8, pages 2384-2396, 2002] 및 참고문헌 [Tetrahedron Letters, volume 42, pages 155-157, 2001; 및 Macromolecules, volume 31, pages 2047-2056, 1998]에 각각 개시된 바와 같은 스틸(Stille) 경로 (유기 주석) 또는 스즈키(Suzuki) 경로 (유기 보론)을 사용하여 실시되거나, 참고문헌 [Bull. Chem. Soc. Japan, volume 72, page 621, 1999; 및 Advanced Materials, volume 10, pages 91-116, 1998]에 개시된 바와 같이 니켈 착물을 이용하여 실시된다.Reduction polymerization is described in Apperloo et al., Chem. Eur Journal, volume 8, pages 2384-2396, 2002 and references Tetrahedron Letters, volume 42, pages 155-157, 2001; And the Stille pathway (organic tin) or the Suzuki pathway (organic boron) as disclosed in Macromolecules, volume 31, pages 2047-2056, 1998, respectively, or in reference to Bull. Chem. Soc. Japan, volume 72, page 621, 1999; And nickel complexes as disclosed in Advanced Materials, volume 10, pages 91-116, 1998.
화학식(I)에 따른 모노머 단위를 포함하는 폴리머는 화학식(I)에 따른 모노머 단위를 피롤과 같은 다른 중합성 헤테로고리형 화합물과 화학적으로 공중합시킴으로써 제조될 수 있다. Polymers comprising monomer units according to formula (I) may be prepared by chemically copolymerizing monomer units according to formula (I) with other polymerizable heterocyclic compounds such as pyrrole.
산소 측정법Oxygen measurement
산소 농도는 메틀러 톨레도(Mettler Toledo)로부터 입수가능한 인프로 6000 시리즈 O2 센서(InPro 6000 Series O2 sensors)를 이용하는 닉 프로세스 유닛 73 O2 (Knick Process Unit 73 O2)로 측정될 수 있다. 클라크 폴라로그래픽 센서 (Clark polarographic sensor)는 기본적으로는 작동 전극 (양극), 대응/대조 전극 (음극), 및 매질로부터 전극을 격리하는 산소 투과성막으로 이루어진다. 트랜스미터는 양극에 일정한 편광 전압을 제공하는데, 이는 산소를 감소시키는데 필요하다. 막을 통해 이동하는 산소 분자는 양극에서 환원된다. 동시에 산화가 음극에서 발생하고 산화된 음극 금속 (은)은 전해질로 유리된다. 전해질은 음극과 양극 사이에 있는 전기 회로를 폐쇄한다 (이온 전도성). 이러한 방법으로 발생되는 전류는 트란스미터에 의해 측정되며 샘플 매질 중의 산소 (O2) 분압에 비례한다.The oxygen concentration can be measured with a Mettler Toledo (Mettler Toledo) retrieving an available infrastructure 6000 O 2 sensor (InPro 6000 Series O 2 sensors) for using Nick process unit 73 O 2 (Knick Process Unit 73 O 2) from. Clark polarographic sensors basically consist of a working electrode (anode), a counter / control electrode (cathode), and an oxygen permeable membrane that isolates the electrode from the medium. The transmitter provides a constant polarization voltage at the anode, which is needed to reduce oxygen. Oxygen molecules traveling through the membrane are reduced at the anode. At the same time oxidation takes place at the cathode and the oxidized cathode metal (silver) is released into the electrolyte. The electrolyte closes the electrical circuit between the cathode and the anode (ion conduction). The current generated in this way is measured by a transmitter and is proportional to the partial pressure of oxygen (O 2 ) in the sample medium.
이러한 방법으로 측정된 폴리(스티렌설폰산)의 6중량% 수용액 중의 산소량은 6.5 ㎎/L이다.The amount of oxygen in the 6% by weight aqueous solution of poly (styrenesulfonic acid) measured by this method is 6.5 mg / L.
산소를 버블링시켜서 산소로 포화된, 25℃, 1013 mbar에서의 폴리(스티렌설폰산) 용액은 38,45 ㎎/L의 산소 함량을 갖는다. 이 값을 25℃, 1013 mbar에서의 폴리(스티렌설폰산) 용액 중에서의 산소의 최대 용해도로서 간주할 수 있다.The poly (styrenesulfonic acid) solution at 25 ° C., 1013 mbar, bubbled with oxygen and saturated with oxygen, has an oxygen content of 38,45 mg / L. This value can be regarded as the maximum solubility of oxygen in a poly (styrenesulfonic acid) solution at 25 ° C., 1013 mbar.
화학식(I)에 따른 모노머 단위를 포함하는 폴리머의 전기화학적 중합법Electrochemical Polymerization of Polymers Containing Monomer Units According to Formula (I)
화학식(I)에 따른 모노머 단위를 포함하는 폴리머를 전기화학적 산화 중합법으로 제조할 수 있다. 화학식(I)에 따른 티오펜 화합물의 전기화학적 산화 중합은 -78℃에서부터 사용된 용매의 비점까지의 온도 범위, 바람직하게는 -20℃ 내지 60℃ 범위의 온도에서 실시된다. 반응 시간은 소정의 티오펜에 따라 달라지는데, 일반적으로는 수초 내지 수 시간 범위이다. 티오펜 화합물의 전기화학적 중합법은 참고문헌 [Dietrich et al., Journal Electroanalytical Chemistry, volume 369, pages 87-92, 1994]에 개시되어 있다.Polymers containing monomer units according to formula (I) may be prepared by electrochemical oxidation polymerization. The electrochemical oxidative polymerization of the thiophene compound according to formula (I) is carried out at a temperature in the range from -78 ° C to the boiling point of the solvent used, preferably in the range from -20 ° C to 60 ° C. The reaction time depends on the desired thiophene, which generally ranges from a few seconds to several hours. Electrochemical polymerization of thiophene compounds is disclosed in Dietrich et al., Journal Electroanalytical Chemistry, volume 369, pages 87-92, 1994.
화학식(I)에 따른 티오펜 화합물의 전기화학적 산화시에 사용하기에 적절한 불활성 액체는 물, 메탄올 및 에탄올 같은 알콜, 아세토페논 같은 케톤, 메틸렌 클로라이드, 클로로포름, 테트라클로로메탄 및 플루오로히드로카본 같은 할로겐화 탄화수소, 에틸 아세테이트 및 부틸 아세테이트 같은 에스테르, 벤젠, 톨루엔 및 크실렌 같은 방향족 탄화수소, 펜탄, 헥산, 헵탄 및 사이클로헥산 같은 지방족 탄화수소, 아세토니트릴 및 벤조니트릴 같은 니트릴, 디메틸설폭사이트 같은 설폭사이드, 디메틸설폰, 페닐메틸설폰 및 설폴란 같은 설폰, 메틸 아세트아미드, 디메틸 아세트아미드, 디메틸 포름아미드, 피롤리돈, N-메틸-피롤리돈, 카프롤락탐, N-메틸-카프롤락탐 같은 액상 지방족 아미드, 디에틸에테르 및 아니솔과 같은 지방족 및 지방족과 방향족의 혼합 에테르, 테트라메틸우레아 또는 N,N-디메틸-이미다졸리디논 같은 액상 우레아가 있다.Suitable inert liquids for use in the electrochemical oxidation of thiophene compounds according to formula (I) are water, alcohols such as methanol and ethanol, ketones such as acetophenone, halogenated such as methylene chloride, chloroform, tetrachloromethane and fluorohydrocarbons Hydrocarbons, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene, aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane and cyclohexane, nitriles such as acetonitrile and benzonitrile, sulfoxides such as dimethyl sulfoxide, dimethyl sulfone, phenyl Sulfones such as methylsulfone and sulfolane, methyl acetamide, dimethyl acetamide, dimethyl formamide, pyrrolidone, N-methyl-pyrrolidone, caprolactam, liquid aliphatic amides such as N-methyl-caprolactam, diethyl Aliphatic and aliphatic and aromatic mixtures such as ethers and anisoles Liquid ureas such as ether, tetramethylurea or N, N-dimethyl-imidazolidinone.
화학식(I)에 따른 티오펜 화합물의 전기화학적 중합에서 사용되는 전해질 첨가제는 바람직하게는 유리산이거나 통상은 도전성 염인데, 이들은 사용된 용매에서 소정의 용해도를 나타낸다. 특히 적절한 전해질은 과염소산, 토실레이트, 테트라플루오로보레이트 또는 헥사플루오로포스포네이트 음이온과 조합되는 알칼리, 알칼리 토금속 또는 선택적으로 알킬화된 암모늄, 포스포늄, 설포늄 또는 옥소늄 양이온이다.The electrolyte additives used in the electrochemical polymerization of thiophene compounds according to formula (I) are preferably free acids or usually conductive salts, which exhibit a certain solubility in the solvent used. Particularly suitable electrolytes are alkali, alkaline earth metal or optionally alkylated ammonium, phosphonium, sulfonium or oxonium cations in combination with perchloric acid, tosylate, tetrafluoroborate or hexafluorophosphonate anions.
전해질 첨가제는 전기화학적 산화시에 0.1 mA 이상의 전류가 흐르도록 하는 양만큼 사용된다.The electrolyte additive is used in an amount such that a current of at least 0.1 mA flows during the electrochemical oxidation.
전기화학적 중합은 연속적으로 또는 불연속적으로 실시될 수 있다. 공지된 전극 물질은 ITO-도포 유리, 귀금속 또는 스틸 메시, 탄소-충진 폴리머, 증착된 금속-코팅 절연층 및 카본 펠트이다.The electrochemical polymerization can be carried out continuously or discontinuously. Known electrode materials are ITO-coated glass, precious metal or steel mesh, carbon-filled polymers, deposited metal-coated insulating layers and carbon felt.
전기화학적 산화시의 전류 밀도는 넓은 범위 내에서 변경될 수 있다. 본 발명의 제8 구현예에 따르면, 이 전류 밀도는 0.0001 내지 100 mA/㎠이다. 본 발명의 제9 구현예에 따르면, 전류 밀도는 0.01 내지 40 mA/㎠이다. 이러한 전류 밀도에서 전압은 약 0.1 내지 50 V로 설정된다.The current density in electrochemical oxidation can vary within wide ranges. According to an eighth embodiment of the invention, this current density is between 0.0001 and 100 mA / cm 2. According to a ninth embodiment of the invention, the current density is between 0.01 and 40 mA / cm 2. At this current density the voltage is set to about 0.1-50V.
화학식(I)에 따른 모노머 단위를 포함하는 폴리머는 화학식(I)에 따른 모노머 단위를 피롤과 같은 다른 중합성 헤테레고리형 화합물과 전기 화학적으로 공중합시킴으로써 제조될 수 있다.Polymers comprising monomer units according to formula (I) may be prepared by electrochemically copolymerizing monomer units according to formula (I) with other polymerizable heterocyclic compounds such as pyrrole.
폴리 음이온 화합물Poly anion compounds
본 발명에 따른 분산액에서 사용되는 폴리 음이온 화합물은 EP-A 440 957호에 개시되어 있으며, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산 또는 폴리말레산과 같은 중합성 카르복실산, 및 폴리(스티렌 설폰산)과 같은 폴리설폰산을 포함한다. 이들 폴리카르복실산과 폴리설폰산은 비닐카르복실산과 비닐설폰산을 아크릴산 에스테르, 메타크릴산 에스테르 및 스티렌과 같은 다른 중합성 모노머와 공중합한 코폴리머일 수 있다.The polyanionic compounds used in the dispersions according to the invention are disclosed in EP-A 440 957, which are polymerizable carboxylic acids such as polyacrylic acid, polymethacrylic acid or polymaleic acid, and poly (styrene sulfonic acid). Polysulfonic acid. These polycarboxylic acids and polysulfonic acids may be copolymers in which vinylcarboxylic acids and vinylsulfonic acids are copolymerized with other polymerizable monomers such as acrylic acid esters, methacrylic acid esters and styrene.
본 발명에 따르면, 라텍스의 수분산액의 제16 구현예에 있어서, 하나 이상의 폴리 음이온 화합물은 폴리스티렌 설폰산을 포함한다.According to the present invention, in a sixteenth embodiment of an aqueous dispersion of latex, the at least one polyanion compound comprises polystyrene sulfonic acid.
산업상 이용성Industrial usability
화학식(I)의 모노머 단위를 포함하는, 화학적 또는 전기 화학적으로 제조된 폴리머는 가시광선에 대한 낮은 흡광도 및 적외선에 대한 높은 흡광도와 함께 높은 전기전도성을 나타낸다. 따라서, 이 층은 높은 전기전도성, 가시 광선에 대한 고 투명도 및 열 차폐성(heat shielding)을 갖는다. 그러한 폴리티오펜은 다양한 경성 또는 연성 기판, 예를 들면 세라믹, 유리 및 플라스틱에 도포될 수 있는데, 플라스틱 시팅과 같은 연성 기판에 특히 적합하며, 기판은 폴리티오펜층 없이 실질적으로 구부러지고 변형되어 그의 전기전도성을 상실한다.Chemically or electrochemically prepared polymers comprising monomer units of formula (I) exhibit high electrical conductivity with low absorbance for visible light and high absorbance for infrared light. Thus, this layer has high electrical conductivity, high transparency to visible light and heat shielding. Such polythiophenes can be applied to a variety of rigid or flexible substrates, for example ceramics, glass and plastics, which are particularly suitable for flexible substrates such as plastic sheeting, the substrates being substantially bent and deformed without a polythiophene layer. Loss of electrical conductivity.
따라서, 그러한 폴리티오펜은 광전 장치, 배터리, 캐패시터 및 유기 및 무기 전자발광 장치에서, 전자기 차폐층에서, 열 차폐층에서, 사진 필름, 감열기록물질 및 광감열기록물질(photothermographic recording material)을 포함하는 광범위한 제품의 정전 코팅에서, 스마트 윈도우에서, 전기크롬 장치에서, 유기 및 바이오 유기 물질용 센서에서, 전계 트란지스터에서, 인쇄 기판에서, 전도성 수지 접착제에서, 그리고 자립성 전기전도성 필름에서 사용될 수 있다 (Handbook of Oligo- and Polythiophenes, Edited by D. Fichou, Wiley-VCH, Weinheim (1999)의 chapter 10 참조).Thus, such polythiophenes include photo films, thermal recording materials and photothermographic recording materials in photovoltaic devices, batteries, capacitors and organic and inorganic electroluminescent devices, in electromagnetic shielding layers, in thermal shielding layers. It can be used in a wide range of electrostatic coatings, in smart windows, in electrochrome devices, in sensors for organic and bio organic materials, in field transistors, in printed substrates, in conductive resin adhesives, and in freestanding electroconductive films. Handbook of Oligo- and Polythiophenes, Edited by D. Fichou, Wiley-VCH, Weinheim (1999).
본 발명은 비교예 및 실시예를 통해 설명된다. 이들 실시예에서 퍼센트와 비율은 별도의 언급이 없는한 중량을 기준으로 한다.The invention is illustrated through comparative examples and examples. In these examples the percentages and ratios are by weight unless otherwise indicated.
실시예에서 사용된 서빙층 No. 01은 하기의 조성을 갖는다:Serving Layer No. used in the Examples. 01 has the following composition:
3,4-알킬렌디옥시티오펜-폴리머의 제조방법Method for preparing 3,4-alkylenedioxythiophene-polymer
실시예Example 1 One
25℃에서, 교반기와 질소 유입구가 구비된 적절한 반응 용기에 표 2에 개시한 양만큼의 폴리(스티렌 설폰산)[PSS] (Mw = 290,000) 용액과 표 2에서 소정의 PEDOT-타입에 대해 제시한 양만큼의 탈이온수를 넣고 혼합하였다. 이 혼합물을 통해 질소를 30분간 버블링시킨 후, 표 2에 PEDOT-타입에 대하여 제시한 양만큼의 EDOT를 이 용액에 가하였다. 인프로 6000 시리즈 O2를 이용하여 닉 프로세스 유닛 73 O2로 측정한 상기 용액 중의 산소 농도를 표 2에 제시하였다. 각각 0.13 및 41.6 mM의 농도에 상응하는 양만큼의 Fe2(SO4)3·9H2O 및 Na2S2O8를 가하여 중합 반응을 개시하였다. 반응 혼합물 중의 EDOT 농도는 30 mM이었으며, PSS의 농도는 57 mM이었다. 이어서, 반응 혼합물을 25℃에서 7시간 동안 교반한 다음, 소정 PEDOT-타입에 대하여 6.95 mM의 농도에 상응하는 양만큼의 Na2S2O8을 가하였다. 16시간 동안 추가로 반응시킨 후, 반응 혼합물을 이온 교환기로 2회 (300 mL LewatitTM S100MB + 500 mL LewatitTM M600MB) 처리하였다. 생성되는 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 추가로 열처리하고 생성되는 점액성 혼합물을 고전단기 [microfluidizer, 60 MPa (600Bar)]로 처리하였다.At 25 ° C., a suitable reaction vessel equipped with a stirrer and a nitrogen inlet is provided for a given PEDOT-type in Table 2 and the amount of the poly (styrene sulfonic acid) [PSS] (Mw = 290,000) solution shown in Table 2. Amount of deionized water was added and mixed. Nitrogen was bubbled through this mixture for 30 minutes, and then an amount of EDOT was added to this solution in the amounts indicated for PEDOT-type in Table 2. The concentration of oxygen using a 6000 series O 2 in the infrastructure and the solution measured by nick process unit 73 O 2 were shown in Table 2. The polymerization reaction was initiated by addition of Fe 2 (SO 4 ) 3 .9H 2 O and Na 2 S 2 O 8 in amounts corresponding to concentrations of 0.13 and 41.6 mM, respectively. The EDOT concentration in the reaction mixture was 30 mM and the PSS concentration was 57 mM. The reaction mixture was then stirred at 25 ° C. for 7 hours and then an amount of Na 2 S 2 O 8 added to the concentration corresponding to the concentration of 6.95 mM for the given PEDOT-type. After further reaction for 16 hours, the reaction mixture was treated twice with an ion exchanger (300 mL Lewatit ™ S100MB + 500 mL Lewatit ™ M600MB). The resulting mixture was further heat treated at 95 ° C. for 2 hours and the resulting mucus mixture was treated with a high shear [microfluidizer, 60 MPa (600 Bar)].
표 2TABLE 2
PEDOT Type
[㎎/L]
O 2 in the reaction medium amount
[Mg / l]
중량
[g]
EDOT
weight
[g]
중량[g]Fe 2 (SO 4 ) 3 .9H 2 O
Weight [g]
중량 (g)
water
Weight (g)
중량[g]5.6% by weight of the solution
Weight [g]
* 4.93중량%의 PSS 수용액* 4.93 wt% PSS aqueous solution
# 4.68중량%의 PSS 수용액# 4.68 wt% PSS aqueous solution
실시예 1의 분산액을 기초로 하는 분산액을 이용하여 타입 1의 전기전도층을 제조하는 방법Method for producing a type 1 electrically conductive layer using the dispersion based on the dispersion of Example 1
3-글리시독시프로필-트리메톡시실란, ZONYL® FSO100, 비닐리덴 클로라이드, 메타크릴레이트 및 이타콘산의 코폴리머 라텍스(88/10/2) 및 N-메틸 피롤리디논을 실시예 1의 분산액에 첨가하여 코팅 분산액을 제조하여 175㎛의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 지지체에 닥터 블레이트 코팅하고 45℃에서 3.5분 동안 건조시켜서 하 기의 조성을 갖는 타입 1의 층을 제조하였다:Copolymer latex (88/10/2) and N-methyl pyrrolidinone of 3-glycidoxypropyl-trimethoxysilane, ZONYL® FSO100, vinylidene chloride, methacrylate and itaconic acid were dispersed in Example 1 A coating dispersion was prepared by adding to a doctor bleed coating on a 175 μm poly (ethylene terephthalate) support and dried at 45 ° C. for 3.5 minutes to prepare a type 1 layer having the following composition:
PEDOT / PSS 100 ㎎/㎡PEDOT / PSS 100 ㎎ / ㎡
PEDOT 28.9 ㎎/㎡PEDOT 28.9 mg / ㎡
ZONYL FSO100 8 ㎎/㎡ZONYL FSO100 8 mg / ㎡
3-글리시독시프로필-트리메톡시실란 100 ㎎/㎡3-glycidoxypropyl-trimethoxysilane 100 mg / m 2
비닐리덴 클로라이드, 메타크릴레이트 및 이타콘산의Of vinylidene chloride, methacrylate and itaconic acid
코폴리머 라텍스(88/10/2) 100 ㎎/㎡Copolymer Latex (88/10/2) 100 mg / ㎡
N-메틸 피롤리디논 2 mL/㎡N-methyl pyrrolidinone 2 mL / ㎡
실시예 1의 분산액을 기초로 한 분산액으로 제조된 전기전도층의 특성Properties of Electrically Conductive Layers Prepared from Dispersions Based on the Dispersions of Example 1
가시광선 필터를 이용하여 Macbeth® TD904로 10개의 스트립으로 된 스택을 측정한 다음, 그로부터 스트립 1개의 광학 밀도를 구하여 층의 광학 밀도를 결정하였다. 표 3에 나타낸 값은 PET-지지체의 광학 밀도를 포함한다.A visible light filter was used to measure a stack of 10 strips with a Macbeth® TD904, and then the optical density of one strip was obtained from it to determine the optical density of the layer. The values shown in Table 3 include the optical density of PET-supports.
인쇄층을, 길이가 35㎜이고 35㎜ 떨어져 있어서 라인 콘택을 형성할 수 있으며 Teflon® 절연체로 격리되어 있는 평행한 구리 전극과 접촉시켜서 25℃의 온도 및 30%의 상대습도인 실내 조건에서 층의 표면저항을 측정하였다. 이로써 표면저항의 직접 측정이 가능해졌다. 결과를 표 3에 나타내었다:The printed layer was contacted with a parallel copper electrode 35 mm long and 35 mm apart to form a line contact and insulated with Teflon® insulators to provide a layer contact at room temperature of 25 ° C. and 30% relative humidity. Surface resistance was measured. This made it possible to measure the surface resistance directly. The results are shown in Table 3:
표 3TABLE 3
[Ω/□]Initial surface resistance
[Ω / □]
표 3에 나타낸 결과는, PSS : PEDOT 몰비가 1.90인 PEDOT/PSS층의 표면저항이 반응 매질 중의 산소 농도 증가에 따라서 강력하게 증가되었음을 나타낸다.The results shown in Table 3 indicate that the surface resistance of the PEDOT / PSS layer with a PSS: PEDOT molar ratio of 1.90 increased strongly with increasing oxygen concentration in the reaction medium.
실시예Example 2 2
25℃에서, 표 4에 표시된 양만큼의 폴리(스티렌 설폰산)[PSS] (Mw = 290,000) 용액을 교반기와 질소 유입구가 구비된 적절한 반응 용기에 넣고 표 4에 소정 PEDOT-타입에 대하여 제시된 양만큼의 탈이온수와 혼합하였다. 이 혼합물을 통하여 질소를 30분간 버블링시킨 후, 소정의 PEDOT-타입에 대하여 표 4에 표시된 양만큼의 EDOT를 상기 용액에 가하였다. 이 용액 중의 산소 농도를 인프로 600 시리즈 O2를 이용하는 닉 프로세스 유닛 73 Oa로 측정한 결과 < 1.0 ㎎/L이었다. 각각 0.13 및 41.6 mM의 농도에 해당하는 양만큼의 Fe2(SO4)3·9H2O 및 Na2S2O8을 가하여 중합 반응을 개시하였다. 반응 혼합물 중의 EDOT 농도는 30 mM이고 PSS의 농도는 57 mM 이었다. 이어서 반응 혼합물을 25℃에서 7시간 동안 교반한 다음, 소정의 PEDOT 타입에 대하여 6.95 mM의 농도에 상응하는 추가량만큼의 Na2S2O8을 가하였다. 16시간 동안의 추가 반응 후, 반응 혼합물을 이온 교환기로 2회 (300 mL LewatitTM S100MB + 500 mL LewatitTM M600MB) 처리하였다. 생성되는 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 추가로 열처리하고 생성되는 점성 혼합물을 고 전단 처리하였다 [microfluidizer, 60 MPa (600Bar)].At 25 ° C., the poly (styrene sulfonic acid) [PSS] (Mw = 290,000) solution in the amount indicated in Table 4 was placed in a suitable reaction vessel equipped with a stirrer and a nitrogen inlet and the amount given for the given PEDOT-type in Table 4. Mixed with deionized water. After bubbling nitrogen through this mixture for 30 minutes, the amount of EDOT indicated in Table 4 was added to the solution for the given PEDOT-type. The oxygen concentration in this solution was measured by a Nick process unit 73 O a using INPRO 600 series O 2 , and the result was <1.0 mg / L. The polymerization reaction was initiated by adding Fe 2 (SO 4 ) 3 .9H 2 O and Na 2 S 2 O 8 in amounts corresponding to concentrations of 0.13 and 41.6 mM, respectively. The EDOT concentration in the reaction mixture was 30 mM and the PSS concentration was 57 mM. The reaction mixture was then stirred at 25 ° C. for 7 hours and then an additional amount of Na 2 S 2 O 8 corresponding to the concentration of 6.95 mM was added for the given PEDOT type. After 16 hours of further reaction, the reaction mixture was transferred twice with an ion exchanger (300 mL Lewatit ™ S100MB + 500 mL Lewatit ™ M600MB). The resulting mixture was further heat treated at 95 ° C. for 2 hours and the resulting viscous mixture was subjected to high shear [microfluidizer, 60 MPa (600Bar)].
표 4Table 4
타입PEDOT
type
중량[g]EDOT
Weight [g]
나중 첨가량
[g]Na 2 S 2 O 8
Later addition
[g]
Water weight [g]
실시예 2의 분산액에 기초한 분산액으로 된 타입 1의 전기전도층의 제조방법 및 특성Method and Properties of Preparation of Type 1 Electrically Conductive Layer of Dispersions Based on the Dispersions of Example 2
실시예 2의 분산액에 기초한 분산액으로 된 타입 1의 전기전도층을 제조하고 실시예 1의 분산액에 대해서 기재한 대로 특성을 평가하였다. 결과를 표 5에 요약하였다.An electrically conductive layer of type 1 consisting of a dispersion based on the dispersion of Example 2 was prepared and properties were evaluated as described for the dispersion of Example 1. The results are summarized in Table 5.
표 5Table 5
[Ω/□]Initial surface resistance
[Ω / □]
표 3 및 5의 결과를 함께 고려하면, PEDOT/PSS 층의 초기 표면저항은 폴리(스티렌설폰산)의 존재 하에서의 3,4-에틸렌디옥시티오펜의 중합시 반응 매질 중의 산소량에 따라 크게 달라지는데, 반응 매질 중의 산소 농도가 낮아질수록 표면저항 이 낮아진다.Considering together the results of Tables 3 and 5, the initial surface resistance of the PEDOT / PSS layer is highly dependent on the amount of oxygen in the reaction medium during the polymerization of 3,4-ethylenedioxythiophene in the presence of poly (styrenesulfonic acid). The lower the oxygen concentration in the medium, the lower the surface resistance.
실시예 3Example 3
25℃에서, 표 6에 제시된 양만큼의 폴리(스티렌 설폰산)[PSS] (Mw = 290,000) 용액을 교반기와 질소 유입구가 구비된 적절한 반응 용기에 넣고 표 6에 소정 PEDOT-타입에 대하여 제시된 양만큼의 탈이온수와 함께 혼합하였다. 이 혼합물을 통해 30분 동안 질소를 버블링시킨 후, 표 7에 소정의 PEDOT-타입에 대하여 제시된 양만큼의 EDOT를 상기 용액에 가하는데, 이때 EDOT의 농도는 30 mM이었다. 이 용액 중의 산소 농도는 인프로 6000 시리즈 O2를 이용하는 닉 프로세스 유닛 73 O2로 측정했을 때 <1.0 ㎎/L였다. 이어서, 각각 0.13 및 41.6mM에 상응하는 양만큼의 Fe2(SO4)3·9H2O 및 Na2S2O8를 가하여 중합을 개시하였다. 반응 혼합물 중의 EDOT 농도는 30 mM였으며 PSS의 농도를 표 6에서 소정 PDOT-타입에 대하여 제시하였다.At 25 ° C., the poly (styrene sulfonic acid) [PSS] (Mw = 290,000) solution in the amount shown in Table 6 was placed in a suitable reaction vessel equipped with a stirrer and a nitrogen inlet, and the amount shown for the given PEDOT-type in Table 6 Mix with as much deionized water. After bubbling nitrogen through this mixture for 30 minutes, an amount of EDOT as indicated for the given PEDOT-type in Table 7 was added to the solution, wherein the concentration of EDOT was 30 mM. The oxygen concentration in this solution was <1.0 mg / L as measured by the Nick process unit 73 O 2 using INPRO 6000 series O 2 . The polymerization was then initiated by addition of Fe 2 (SO 4 ) 3 .9H 2 O and Na 2 S 2 O 8 in amounts corresponding to 0.13 and 41.6 mM, respectively. The EDOT concentration in the reaction mixture was 30 mM and the concentrations of PSS are given for certain PDOT-types in Table 6.
표 6Table 6
타입PEDOT
type
중량[g]EDOT
Weight [g]
초기첨가량
[g]Na 2 S 2 O 8
Initial addition amount
[g]
중량
[g]water
weight
[g]
[mM]Final concentration
[mM]
* 95℃에서 2시간 동안의 열처리를 실시하지 않은 것을 제외하고는 PEDOT 타입 17에서와 동일한 조건임.* Same conditions as PEDOT Type 17 except that the heat treatment was not performed for 2 hours at 95 ℃.
# 4.90중량%의 PSS 수용액# 4.90 wt% aqueous solution of PSS
** 4.93 중량%의 PSS 수용액** 4.93 wt% PSS aqueous solution
이어서, 반응 혼합물을 25℃에서 7시간 동안 교반한 다음, 소정 PEDOT-타입에 대하여 6.95 mM의 농도에 상응하는 추가량의 Na2S2O8을 가하였다. 16시간의 추가 반응 시간 후, 반응 혼합물을 이온 교환기로 2회 (300 mL LewatitTM S100MB + 500 mL LewatitTM M600MB) 처리하였다. 생성되는 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 추가로 열처리하고 생성되는 점액성 혼합물을 고전단기 [microfluidizer, 60 MPa (600Bar)]로 처리하였다. The reaction mixture was then stirred at 25 ° C. for 7 hours and then an additional amount of Na 2 S 2 O 8 corresponding to the concentration of 6.95 mM for the given PEDOT-type was added. After an additional 16 hours of reaction time, the reaction mixture was treated twice with an ion exchanger (300 mL Lewatit ™ S100MB + 500 mL Lewatit ™ M600MB). The resulting mixture was further heat treated at 95 ° C. for 2 hours and the resulting mucus mixture was treated with a high shear [microfluidizer, 60 MPa (600 Bar)].
생성되는 PSS : PEDOT 중량비와 몰비, PEDOT / PSS- 농도, 25℃로 자동 온도조절되는 배쓰에 들어있는 우베로데(Ubbelohde) 점도계로 측정한 점도, 이중양상(bmodal)의 크기 분포에서의 피크 입자 크기 및 mL당 입자 크기가 1㎛ 이상인 입자의 갯수를 표 7에 나타내었다.PSS: PEDOT weight ratio and molar ratio, PEDOT / PSS- concentration, viscosity measured by Ubbelohde viscometer in a thermostated bath at 25 ° C, peak particle in bmodal size distribution Table 7 shows the number and number of particles having a particle size of 1 μm or more per mL.
표 7TABLE 7
중량비PSS / PEDOT
Weight ratio
농도 (중량%)PEDOT / PSS
Concentration (% by weight)
cPViscosity
cP
UV-비스 (UV-vis) 흡광 검출을 이용하는 수성 겔 투과 크로마토그래피를 사용하여 결합 또는 비결합된 상대적인 량의 PSS를 254 nm에서의 피크의 면적 (A254)으로서, 그리고 상대적인 량의 결합된 PEDOT를 측정하였으며, 이와는 다르게 이동이 일어나지 않으며 PEDOT는 785 nm에서의 피크의 면적(A785)으로서 측정되지 않았다. A254 / A785 는 결합된 PEDOT에 대한 PSS의 상대적 몰량을 제시한다. 대표적인 결과를 얻기 위해서는 GPC를 작동시키기 전에 분산액을 60 MPa (600 bar)에서 미세 유동화(microfluidize)시켜야만 했다. 만약 미세 유동화가 이루어지지 않으면 컬럼 을 통해 이동되어질 수 없는 응집된 라텍스로 인해 PEDOT-피크가 매우 작아졌다. 소듐 폴리(스티렌 설포네이트) 표준에 대한 PEDOT의 분자량을 동시에 측정하였다. 결과를 표 8에 나타내었다.The relative amount of PSS bound or unbound using aqueous gel permeation chromatography using UV-vis absorption detection as the area of peak (A 254 ) at 254 nm, and the relative amount of bound PEDOT Was measured and otherwise no shift occurred and PEDOT was not measured as the area of the peak at 785 nm (A 785 ). A 254 / A 785 gives the relative molar amounts of PSS to bound PEDOT. To obtain representative results, the dispersion had to be microfluidized at 60 MPa (600 bar) before running GPC. If microfluidization is not achieved, the PEDOT-peaks are very small due to agglomerated latex that cannot be transported through the column. The molecular weight of PEDOT against the sodium poly (styrene sulfonate) standard was simultaneously measured. The results are shown in Table 8.
GPC 측정치로부터 PSS/PEDOT의 상대적인 비율은 실제 존재하는 몰비에 확연하게 비례하므로 PSS는 PEDOT에 실질적으로 결합된다는 것을 알 수 있다. From the GPC measurements, it can be seen that PSS is substantially bound to PEDOT since the relative ratio of PSS / PEDOT is significantly proportional to the molar ratio actually present.
표 8Table 8
중량비PSS / PEDOT
Weight ratio
실시예 3의 분산액에 기초한 분산액으로 된 타입 1의 전기전도층의 제조방법 및 특성Method and Characterization of Type 1 Conductive Layer of Dispersions Based on the Dispersions of Example 3
실시예 3의 분산액에 기초한 분산액으로 된 타입 1의 전기전도층을 제조하는데, 이때 ZONYL® FS0100, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 코폴리머 라텍스 및 N-메틸피롤리디논의 양은 일정하게 유지하고 라텍스의 양을 변경시켜서 일정한 도포량의 PEDOT [28.9 ㎎/㎡]을 얻었다. 이들 층은 실시예 1의 분산액에 대하여 개시한 것과 같은 특성을 가지며, 그 결과를 표 9에 나타내었다. An electrically conductive layer of type 1 was prepared from the dispersion based on the dispersion of Example 3, wherein the amounts of ZONYL® FS0100, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, copolymer latex and N-methylpyrrolidinone were constant The amount of latex was retained and the amount of latex was changed to obtain a constant amount of PEDOT [28.9 mg / m 2]. These layers had the same properties as described for the dispersion of Example 1, and the results are shown in Table 9.
표 9의 결과를 보면 놀랍게도, 본 발명에 따른, 실질적으로 산소 없이 제조 된 PEDOT/PSS 포함 층에 있어서 PSS:PEDOT 비율이 증가함에 따라 표면저항이 감소한다는 것을 나타낸다. 이는 PEDOT/PSS에 대한 문헌[1999년에 간행된 논문, M. Lefebvre et al., Chem. Mater,. volume 11, pages 262-268 참조]에서 얻을 수 있는 데이타와는 차이가 있는데, 이 문헌에서는 표면저항이 PSS:PEDOT 비율 증가에 따라 증가한다고 개시하고 있다.Surprisingly, the results in Table 9 indicate that the surface resistance decreases with increasing PSS: PEDOT ratio in the PEDOT / PSS containing layer prepared substantially without oxygen according to the present invention. This is described in the literature on PEDOT / PSS [published in 1999, M. Lefebvre et al., Chem. Mater ,. volume 11, pages 262-268], which discloses that surface resistance increases with increasing PSS: PEDOT ratio.
표 9Table 9
(50L-UT)6.42
(50L-UT)
열처리 없음6.42
No heat treatment
실시예 3의 분산액에 기초한 분산액으로 된 타입 2의 전기전도층의 제조방법Method for producing a conductive layer of type 2 consisting of a dispersion based on the dispersion of Example 3
하기 조성대로 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, ZONYLTM FSO100 및 디에틸렌글리콜을 수성 PEDOT/PSS-분산액에 가하여 코팅 분산액을 제조한 다음, 서빙층 1로 서빙된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 지지체에 코팅하고 140℃에서 1분 동안 건조시켜서 도포층을 형성하였다:3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane, ZONYL ™ FSO100 and diethylene glycol were added to the aqueous PEDOT / PSS-dispersion to prepare a coating dispersion according to the following composition. Coated on and dried at 140 ° C. for 1 minute to form a coating layer:
PEDOT/PSS: 20.2 ㎎/㎡의 일정한 PEDOT 도 포량을 유지하도록 조절된 양PEDOT / PSS: Amount adjusted to maintain a constant PEDOT dose of 20.2 mg / m 2
3-글리시독시프로필트리메톡시실란: 24 ㎎/㎡3-glycidoxypropyltrimethoxysilane: 24 mg / m 2
ZONYLTM FSO 100: 11 ㎎/㎡ ZONYL TM FSO 100: 11 ㎎ / ㎡
디에틸렌 글리콜 [DEG] (이론치) 1.33 mL/㎡Diethylene Glycol [DEG] (Theoretical) 1.33 mL / ㎡
실시예 3에 기초한 분산액으로 제조된 타입 2의 전기전도층의 특성Properties of Conductive Layer of Type 2 Prepared from Dispersion Based on Example 3
층의 광학 밀도와 표면저항을 타입 1의 전기전도층에 대하여 전술한 대로 측정하였다. 결과를 표 10에 요약하였다.The optical density and surface resistance of the layer were measured as described above for the type 1 electrically conductive layer. The results are summarized in Table 10.
표 10Table 10
표 10의 결과는 놀랍게도 본 발명에 따른, 실질적으로 산소 없이 제조된 PEDOT/PSS 포함 층의 PSS:PEDOT 비율이 증가함에 따라서 표면저항이 감소한다는 것을 보여준다. 이는 전술한 바와 같이, PEDOT/PSS에 대한 문헌[1999년에 간행된 논문, M. Lefebvre et al., Chem. Mater,. volume 11, pages 262-268 참조]에서 얻을 수 있는 데이타와는 차이가 있는데, 이 문헌에서는 표면저항이 PSS:PEDOT 비율 증가에 따라 증가한다고 개시하고 있다.The results in Table 10 surprisingly show that the surface resistance decreases with increasing PSS: PEDOT ratio of the PEDOT / PSS containing layer prepared substantially without oxygen, according to the present invention. This is described in the literature on PEDOT / PSS, published in 1999, M. Lefebvre et al., Chem. Mater ,. volume 11, pages 262-268], which discloses that surface resistance increases with increasing PSS: PEDOT ratio.
PSS/PEDOT 실제 비율의 측정방법How to measure the actual ratio of PSS / PEDOT
타입 10, 13, 17 및 19/20의 PEDOT-분산액의 샘플을 크라이스트 베타 2-16 쉘프 동결건조기 (CHRIST BETA 2-16 shelf freeze-dryer)에 넣고 물이 전부 증발할 때까지 (즉, 쉘프의 온도가 실온에 도달할 때까지) 고 진공 (0.7 mbar) 하에서 동결 건조시켜서 건조된 분말을 얻었다.Samples of PEDOT-dispersions of types 10, 13, 17 and 19/20 are placed in a CHRIST BETA 2-16 shelf freeze-dryer until all of the water has evaporated (ie The powder was dried by lyophilization under high vacuum (0.7 mbar) until the temperature reached room temperature).
이어서, 생성되는 동결건조 샘플을 6.4 kHz의 스핀 속도에서 ms 범위에서 11개의 서로 다른 접촉 시간에 200 MHz 스펙트로메터를 이용하는 13C CP/MAS로 분석하였는데, 각각의 측정을 3000회 반복하여 신호대잡음 비율을 증가시켰다. 참고문헌 [P. Adriaensens et al., Polymer, volume 43, pages 7003 내지 7006, 2002]에 기재된 대로의 전 과정은 각 샘플마다 30분 소요되었다. EDOT 링(68 ppm)으로부터의 C-시프트가 지방족 PSS 신호 (40 ppm 부근)으로부터 잘 분리되었다. In (강도) 대 접촉 시간 (CT) 특성을 다음 식에 따라 분석하였다:The resulting lyophilized sample was then analyzed with 13 C CP / MAS using a 200 MHz spectrometer at 11 different contact times in the ms range at a spin rate of 6.4 kHz, with each measurement repeated 3000 times for signal to noise ratio. Increased. References [P. The entire process as described in Adriaensens et al., Polymer, volume 43, pages 7003 to 7006, 2002 took 30 minutes for each sample. C-shift from the EDOT ring (68 ppm) was well separated from the aliphatic PSS signal (near 40 ppm). In (strength) versus contact time (CT) characteristics were analyzed according to the following equation:
In (카본 강도) = In (초기 카본 강도0) - t/T1 ρHIn (carbon strength) = In (initial carbon strength 0 )-t / T 1 ρ H
이렇게 얻어진 초기 카본 강도는 PSS:PEDOT의 정량적 몰비를 측정하는데 사용되었다. T1 ρH 이완 시간은 각 신호마다 다르고 각 샘플마다 다르다. 정량적 결과는 긴 측정 순서를 필요로 한다. 방향족 PSS 탄소 원자, 지방족 PSS 탄소 원자 및 각 PEDOT-타입의 PEDOT-에테르기의 탄소 원자의 T1 ρH 이완 시간을 하기 표 11에 나타내었다.The initial carbon strength thus obtained was used to determine the quantitative molar ratio of PSS: PEDOT. The T 1 ρ H relaxation time is different for each signal and for each sample. Quantitative results require a long measurement sequence. The T 1 ρ H relaxation times of the aromatic PSS carbon atoms, aliphatic PSS carbon atoms and carbon atoms of each PEDOT-type PEDOT-ether group are shown in Table 11 below.
표 11Table 11
T1 ρH[ms]Of PEDOT ether carbon atom
T 1 ρ H [ms]
이렇게 얻어진 PSS의 초기 방향족 탄소 원자 강도, PSS의 초기 지방족 탄소 원자 강도 및 PSS의 초기 탄소 원자 강도의 평균, PEDOT의 초기 에테르 탄소 원자 강도, 및 PSS의 초기 탄소 원자 강도의 평균과 PEDOT의 초기 에테르 탄소 원자 강도의 비율을 PSS/PEDOT 이론치 몰비와 함께 표 12에 나타내었다.The average of the initial aromatic carbon atom strength of PSS, the initial aliphatic carbon atom strength of PSS and the initial carbon atom strength of PSS, the initial ether carbon atomic strength of PEDOT, and the average carbon initial strength of PSS and the initial ether carbon of PEDOT thus obtained The ratio of atomic intensities is shown in Table 12 along with the PSS / PEDOT theoretical molar ratios.
PSS/PEDOT의 이론치 몰비와 실측치 몰비 사이의 일치는 매우 양호한데, 사용된 방법의 효율을 나타낸다. 따라서, 13C CP/MAS 분석으로부터 얻어진 몰비는 이론치 몰비와 전체적으로 일치한다. The agreement between the theoretical and actual molar ratios of PSS / PEDOT is very good, indicating the efficiency of the method used. Thus, the molar ratios obtained from the 13 C CP / MAS analysis are in full agreement with the theoretical molar ratios.
표 12Table 12
(이론치)PSS / PEDOT molar ratio
(Theoretical value)
실시예 4Example 4
25℃에서, 교반기와 질소 유입구가 구비된 적절한 반응 용기에, 표 13에 제시된 양만큼의 폴리(스티렌 설폰산)[PSS] (Mn = 160,000 및 Mw = 600,000) 용액을 넣고 표 13에 PEDOT-타입에 대하여 제시된 양만큼의 탈이온수와 혼합하였다. 이 혼 합물을 통해 질소 가스를 30분 동안 버블링한 후, 표 13에 소정 PEDOT-타입에 대하여 제시된 양만큼의 EDOT를 상기 용액에 가하여 30 mM의 EDOT 농도를 얻었다. 이 용액 중의 산소 농도는 인프로 6000 시리즈 O2를 이용하는 닉 프로세스 유닛 73 O2로 측정했을 때 < 1.0 ㎎/L였다. 각각 0.13 및 41.6 mM의 농도에 상응하는 양만큼의 Fe2(SO4)3·9H2O 및Na2S2O8을 가하여 중합 반응을 개시하였다. 반응 혼합물 중의 EDOT 농도는 30 mM이었으며, PSS는 PEDOT-타입 24에 대해서는 46 mM, PEDOT-타입 25에 대해서는 37 mM, PEDOT-타입 26에 대해서는 59 mM, PEDOT-타입 27에 대해서는 69 mM, PEDOT-타입 28에 대해서는 93 mM이었다. 이어서, 반응 혼합물을 25℃에서 7시간 동안 교반시킨 다음, 소정의 PEDOT-타입에 대하여 6.94 mM의 농도에 상응하는 추가량의 Na2S2O8을 가하였다. 16시간의 추가 반응 시간 후, 반응 혼합물을 이온 교환기로 2회 (300 mL LewatitTM S100MB + 500 mL LewatitTM M600MB) 처리하였다. 생성되는 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 추가로 열처리하고 생성되는 점액성 혼합물을 고전단기 [microfluidizer, 60 MPa (600Bar)]로 처리하였다. At 25 ° C., in a suitable reaction vessel equipped with a stirrer and nitrogen inlet, add a solution of poly (styrene sulfonic acid) [PSS] (Mn = 160,000 and Mw = 600,000) as shown in Table 13 and PEDOT-type in Table 13. Mix with an amount of deionized water given for. After bubbling nitrogen gas through this mixture for 30 minutes, an amount of EDOT as indicated for the given PEDOT-type in Table 13 was added to the solution to obtain an EDOT concentration of 30 mM. The oxygen concentration in this solution was <1.0 mg / L as measured by the Nick process unit 73 O 2 using INPRO 6000 series O 2 . The polymerization reaction was initiated by adding Fe 2 (SO 4 ) 3 .9H 2 O and Na 2 S 2 O 8 in amounts corresponding to concentrations of 0.13 and 41.6 mM, respectively. The EDOT concentration in the reaction mixture was 30 mM, PSS was 46 mM for PEDOT-type 24, 37 mM for PEDOT-type 25, 59 mM for PEDOT-type 26, 69 mM for PEDOT-type 27, PEDOT- For type 28 it was 93 mM. The reaction mixture was then stirred at 25 ° C. for 7 hours and then an additional amount of Na 2 S 2 O 8 corresponding to the concentration of 6.94 mM for the given PEDOT-type was added. After an additional 16 hours of reaction time, the reaction mixture was treated twice with an ion exchanger (300 mL Lewatit ™ S100MB + 500 mL Lewatit ™ M600MB). The resulting mixture was further heat treated at 95 ° C. for 2 hours and the resulting mucus mixture was treated with a high shear [microfluidizer, 60 MPa (600 Bar)].
표 13Table 13
PEDOT Type
중량[g]
EDOT
Weight [g]
중량[g]Fe 2 (SO 4 ) 3 .9H 2 O
Weight [g]
중량 [g]
water
Weight [g]
생성되는 PSS:PEDOT 중량비와 몰비, PEDOT/PSS-농도, 25℃로 자동 온도조절되는 배쓰에 들어있는 우베로데(Ubbelohde) 점도계로 측정한 점도, 이중양상의 크기 분포에서의 피크 입자 크기 및 mL당 입자 크기가 1㎛ 이상인 입자의 갯수를 표 14에 나타내었다.The resulting PSS: PEDOT weight ratio and molar ratio, PEDOT / PSS-concentration, viscosity measured by an Ubbelohde viscometer in a thermostated bath at 25 ° C., peak particle size in mL and size distribution, and mL The number of particles having a sugar particle size of 1 μm or more is shown in Table 14.
표 14Table 14
중량비PSS / PEDOT
Weight ratio
농도 [중량%]PEDOT / PSS
Concentration [% by weight]
cPViscosity
cP
실시예 4의 분산액에 기초한 분산액으로 된 타입 1의 전기전도층의 제조방법 및 특성Method and Characterization of Type 1 Conductive Layer of Dispersions Based on the Dispersions of Example 4
실시예 3에 개시된 대로 실시예 4의 분산액에 기초한 분산액으로 된 타입 1의 전기전도층을 제조하고 특성을 확인하였다. 타입 1 전기전도층에 대한 결과를 표 15에 요약하였다.As disclosed in Example 3, a type 1 electrically conductive layer of the dispersion based on the dispersion of Example 4 was prepared and characterized. The results for the Type 1 electrically conductive layer are summarized in Table 15.
표 15Table 15
포함한 ODSupport
OD included
표 15의 결과는 표 9의 결과를 확인하는데, 놀랍게도 본 발명에 따른, 산소가 실질적으로 없이 제조된 PEDOT/PSS 포함 층에 있어서 PSS:PEDOT 비율이 증가함에 따라 표면저항이 감소된다는 것을 보여준다.The results in Table 15 confirm the results in Table 9, which surprisingly shows that the surface resistance decreases with increasing PSS: PEDOT ratio in PEDOT / PSS containing layers made substantially free of oxygen, according to the present invention.
실시예 5Example 5
25℃에서, 교반기가 구비된 적절한 반응 용기에, 표 13에 제시된 양만큼의 폴리(스티렌 설폰산)[PSS] (VERSA TL77, ALCO, Mn = 25,000 및 Mw = 72,000) 용액을 넣고 표 16에 PEDOT-타입에 대하여 제시한 충분량의 탈이온수와 혼합하였다. 표 15에 소정 PEDOT-타입에 대하여 제시한 양만큼의 EDOT를 상기 용액에 가하여 30 mM의 EDOT 농도를 얻었다. 이 용액 중의 산소 농도를 인프로 6000 시리즈 O2를 이용하는 닉 프로세스 유닛 73 O2로 측정하였다. 각각 0.13 및 41.6 mM의 농도에 상응하는 양만큼의 Fe2(SO4)3·9H2O 및 Na2S2O8를 가하여 중합 반응을 개시하였다. 반응 혼합물 중의 EDOT 농도는 30 mM이었으며, 반응 혼합물 중의 PSS 농도는 소정 PEDOT-타입에 따라 표 16에 나타내었다. 이어서, 반응 혼합물을 25℃에서 7시간 동안 교반시킨 다음, 소정의 PEDOT-타입에 대하여 6.94 mM의 농도에 상응하는 추가량의 Na2S2O8를 가하였다. 16시간의 추가 반응 시간 후, 반응 혼합물을 이온 교환기로 2회 (300 mL LewatitTM S100MB + 500 mL LewatitTM M600MB) 처리하였다. 생성되는 혼합물을 95℃에서 2시간 동안 추가로 열처리하고 생성되는 점액성 혼합물을 고전단기 [microfluidizer, 60 MPa (600Bar)]로 처리하였다.At 25 ° C., add a solution of poly (styrene sulfonic acid) [PSS] (VERSA TL77, ALCO, Mn = 25,000 and Mw = 72,000) in the appropriate reaction vessel equipped with a stirrer and PEDOT in Table 16. It was mixed with a sufficient amount of deionized water given for the -type. The amount of EDOT set forth in Table 15 for the given PEDOT-type was added to the solution to obtain an EDOT concentration of 30 mM. Oxygen concentration in this solution was measured by a Nick process unit 73 O 2 using INPRO 6000 series O 2 . The polymerization reaction was initiated by addition of Fe 2 (SO 4 ) 3 .9H 2 O and Na 2 S 2 O 8 in amounts corresponding to concentrations of 0.13 and 41.6 mM, respectively. The EDOT concentration in the reaction mixture was 30 mM and the PSS concentration in the reaction mixture is shown in Table 16 according to the desired PEDOT-type. The reaction mixture was then stirred at 25 ° C. for 7 hours and then an additional amount of Na 2 S 2 O 8 corresponding to the concentration of 6.94 mM for the given PEDOT-type was added. After an additional 16 hours of reaction time, the reaction mixture was treated twice with an ion exchanger (300 mL Lewatit ™ S100MB + 500 mL Lewatit ™ M600MB). The resulting mixture was further heat treated at 95 ° C. for 2 hours and the resulting mucus mixture was treated with a high shear [microfluidizer, 60 MPa (600 Bar)].
표 16Table 16
중량
[g]EDOT
weight
[g]
중량(g)Fe 2 (SO 4 ) 3 .9H 2 O
Weight (g)
최초 첨가량 [g]Of Na 2 S 2 O 8
Initial amount added [g]
첨가량[g]Na 2 S 2 O 8 after 7 hours
Added amount [ g ]
중량 (g)water
Weight (g)
농도 [mM]final
Concentration [mM]
PEDOT-분산액 타입 26 내지 30 중의 PEDOT의 분자량을 실시예 3에 개시된 대로 수성 겔 투과 크로마토그래피로 측정하여 그 결과를 표 17에 나타내었다.The molecular weight of PEDOT in PEDOT-dispersion type 26 to 30 was measured by aqueous gel permeation chromatography as described in Example 3 and the results are shown in Table 17.
표 17Table 17
중량비 (이론치)PSS / PEDOT
Weight ratio (theoretical value)
[cP]Viscosity
[cP]
실시예 5의 분산액에 기초한 분산액으로 된 타입 1의 전기전도층의 제조방법 및 특성Method and Characterization of Type 1 Conductive Layer of Dispersions Based on the Dispersions of Example 5
실시예 3에 개시된 대로 실시예 5의 분산액에 기초한 분산액으로 된 타입 1의 전기전도층을 제조하고 특성을 확인하였다. 타입 1 전기전도층에 대한 결과를 표 18에 요약하였다.An electrical conducting layer of type 1 consisting of the dispersion based on the dispersion of Example 5 as described in Example 3 was prepared and characterized. The results for the type 1 conductive layer are summarized in Table 18.
표 18Table 18
제외한 ODSupport
OD except
표 18의 결과는 놀랍게도 반응 매질 중의 소정 산소 농도로 제조된 PEDOT/PSS 분산액의 경우일지라도 본 발명에 따른, 산소가 실질적으로 없이 제조된 PEDOT/PSS 포함 층에 있어서 PSS:PEDOT 비율이 증가함에 따라 표면저항이 감소된다는 것을 보여준다. 이는 전술한 바와 같이, PEDOT/PSS에 대한 문헌[1999년에 간행된 논문, M. Lefebvre et al., Chem. Mater,. volume 11, pages 262-268 참조]에서 얻을 수 있는 데이타와는 차이가 있는데, 이 문헌에서는 표면저항이 PSS:PEDOT 비율 증가에 따라 증가한다고 개시하고 있다.The results in Table 18 surprisingly indicate that even in the case of PEDOT / PSS dispersions prepared at the desired oxygen concentration in the reaction medium, the surface with increasing PSS: PEDOT ratio in the PEDOT / PSS containing layer prepared substantially free of oxygen according to the invention. It shows that the resistance is reduced. This is described in the literature on PEDOT / PSS, published in 1999, M. Lefebvre et al., Chem. Mater ,. volume 11, pages 262-268], which discloses that surface resistance increases with increasing PSS: PEDOT ratio.
실시예 5의 분산액에 기초한 분산액으로 된 타입 2의 전기전도층의 제조방법 및 특성Method and Characterization of Type 2 Electrical Conductive Layer of Dispersions Based on the Dispersions of Example 5
실시예 3에 개시된 대로 실시예 5의 분산액에 기초한 분산액으로 된 타입 2의 전기전도층을 제조하고 특성을 확인하였다. 타입 2의 전기전도층에 대한 결과를 표 19에 요약하였다.An electrical conducting layer of type 2 consisting of a dispersion based on the dispersion of Example 5 as described in Example 3 was prepared and characterized. The results for the conductive layer of type 2 are summarized in Table 19.
표 19Table 19
제외한 ODSupport
OD except
표 19의 결과 역시 놀랍게도 반응 매질 중의 소정 산소 농도로 제조된 PEDOT/PSS 분산액의 경우일지라도 본 발명에 따른, 산소가 실질적으로 없이 제조된 PEDOT/PSS 포함 층에 있어서 PSS:PEDOT 비율이 증가함에 따라 표면저항이 감소된다는 것을 보여준다. 이는 전술한 바와 같이, PEDOT/PSS에 대한 문헌[1999년에 간행된 논문, M. Lefebvre et al., Chem. Mater,. volume 11, pages 262-268 참조]에서 얻을 수 있는 데이타와는 차이가 있는데, 이 문헌에서는 표면저항이 PSS:PEDOT 비율 증가에 따라 증가한다고 개시하고 있다.The results in Table 19 also surprisingly, even in the case of PEDOT / PSS dispersions prepared at the desired oxygen concentration in the reaction medium, the surface with increasing PSS: PEDOT ratio in the PEDOT / PSS containing layer prepared substantially free of oxygen according to the invention. It shows that the resistance is reduced. This is described in the literature on PEDOT / PSS, published in 1999, M. Lefebvre et al., Chem. Mater ,. volume 11, pages 262-268], which discloses that surface resistance increases with increasing PSS: PEDOT ratio.
본 발명은 본 명세서에 개시된 모든 특징들 또는 이들 특징들의 결합 또는 현재 청구된 발명과의 관련 여부와 무관한 일반화된 모든 특성들을 포함할 것이다.전술한 바에 비추어 볼 때, 당업자라면 본 발명의 범주 내에서 다양한 변형을 만들 수 있을 것이 분명하다.The present invention will include all features disclosed herein or any combination of these features or any generalized features that are not related to the presently claimed invention. In view of the foregoing, those skilled in the art will recognize that Obviously, you can make a variety of variations.
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