JPH01167254A - 導電性高分子材料複合体の製造方法 - Google Patents

導電性高分子材料複合体の製造方法

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JPH01167254A
JPH01167254A JP32537987A JP32537987A JPH01167254A JP H01167254 A JPH01167254 A JP H01167254A JP 32537987 A JP32537987 A JP 32537987A JP 32537987 A JP32537987 A JP 32537987A JP H01167254 A JPH01167254 A JP H01167254A
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Toshiyuki Osawa
利幸 大澤
Katsumi Yoshino
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は、ガラス/導電性高分子材料複合体に関する。
[従来技術] 近年、電子機器の進歩とともに祠料にも高機能化が望ま
れ、数多くの半導性、導電性材料か開発され、特に導電
性高分子材料の開発にはめざましいものがある。ポリア
セチレン、ポリピロール、ポリチオフェンを初めとする
有機高分子材料は不純物をドーピングすることにより絶
縁性、半導性材料から導電性材料に転移するため半導体
材料、導電体としての応用の他、その転移を利用したデ
バイスが提案されている。
一方ガラスは構造材料として重要な位置をしめているが
最近ではガラスにも高付加価値が要求されるようになっ
た。
例えばNASICON、 LISICONなどで知られ
るイオン伝導性ガラス、ガラスを基板としてその上に金
属又は金属酸化物をコーティングした特殊ガラス(例え
ばITO)などが開発されているがガラス自体に導電性
を付与したものは現在のところ開発されていない。
[目 的] 本発明は、こうした実情に鑑み、導電性を有する新規な
ガラス/導電性高分子材料複合体を提供することを目的
とするものである。
[構 成コ 本発明者は、従来より上記課題を解決するため研究を重
ねてきたか、ガラスに導電性高分子材料を複合化するこ
とが有効であることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明はガラスと導電性高分子材料とが複合
積層化されているか、あるいは均質に複合化されている
ことを特徴とするガラス/導電性高分子材料複合体であ
る。
このように本発明は、導電性高分子材料にガラスの多彩
な加工性、強度を付与させるとともにガラスにも導電性
高分子材料を均質にあるいは積層複合化せしめることに
より導電性を付与するものである。
本複合体は電磁波シールド、抵抗体、発熱体、非線型光
学素子、メモリーなどの他、センサー、エレクトロクロ
ミック材料にも有用である。
従来より導電性高分子材料を塩化ビニルあるいはポリエ
チレンオキシド、メチルセルロース、ナフィオンなどの
ポリマーマトリクス中に複合化せしめることについては
Polymer JournalVol 18.No、
1 pp95−98(198B)、J 、 E I a
ct rochcm 。
Soc、、Vol、133.No、2 pp 310〜
315(1986)、J。
Chcm、Soc、Chcm、Commun、pp 1
293〜1295(198[i)なといくつかの研究例
かあるが、本発明はガラス中に導電性高分子材料を複合
化せしめた新規な複合制料である。
本発明の複合体におけるガラスと導電性高分子材料との
複合化は、化学的ガラス製法過程において実現されるも
のである。
この化学的ガラス製法としては、Dシラノールを出発材
料とするゲル化法、2)金属アルコキシドからゲル化す
るいわゆるゾル−ゲル法により作成する化学的製法によ
るものがあり、特に (2)のゾル−ゲル法が好ましい
上記の化学的製法過程で行われる導電性高分子材料との
複合化には、1)化学的酸化方法、2)電解酸化法のい
ずれかの方法が採用され、これらの方法により七ツマ−
をガラス製造過程において重合せしめるか、ゾル−ゲル
法と化学的酸化方法を組合わせることが特に好ましい。
このように、本発明の複合体は、従来のガラス製造工程
では不可能であったが、特殊なガラス製造工程において
、ガラス製法の反応場を同時に導電性高分子の重合の反
応場にも利用することにより、形成されるものである。
本発明の複合体は半導体、導体領域の導電性を示しまた
導電性高分子材料の他の機能をも具備するものである。
化学的ガラス製造方法は前述の如く大きく分けて2つの
方法がとられるが、前者はJ、Po1m。
Sei、Polym、Chcm、Ed、、No、21(
1983)P41〜に示された方法によりシラノール/
THF溶液による反応が優れ、ポリエチレンオキシドな
どのアルコール性ポリマーを添加することにより改質し
たものであっても良い。
また後者はH,5hroeder;Physics o
rfilm、ed。
by G、Hass、R,E、Thum、Vol、5 
Academic Press。
New York、1989 P87に示されているい
わゆるゾル−ゲル法で金属アルコキシドの酸性溶媒中で
の縮合反応によりゲルを経てガラス化するものであり、
この場合にも20%以内の範囲で有機ポリマーを添加す
ることができる。また5i02等の各種のフィラーを混
入せしめることによりガラス生成過程における収縮によ
るひび割れ等を解消することもできる。
これらゲル化物よりガラスを製造する課程においては加
熱処理が必要であるが、複合化に当っては300℃以下
ではガラス状固体としての複合化ができるが、さらに7
00°C以上の加熱処理では複合体はセラミックガラス
化し、導電性高分子材料は炭化して新たな導電性複合体
を形成する。またゾル−ゲル法においては各種のアルカ
リ金属アルコキシドを組合わせることによりNASIC
ON、LISICON等のイオン伝導性ガラスとするこ
とも可能でゼラミック化しなくても、ある程度のイオン
伝導性を付与することができる。
本発明における導電性高分子材料の酸化性、単量体とし
てはピロール、アニリン、セルフエン、フラン、チオフ
ェン、ベンゼン、トリフェニルアミン、ジフェニルベン
ジジン、カルバゾールあるいはこれらの3−メチルチオ
フェン、Nメチルピロールなどの誘導体を例示すること
ができ、また還元性単量体としては一般式X2HC−A
r−CHX2、X3 C−Ar−CX3(Arはチオフ
ェン、ピロール、ベンゼン、アントラセンなどの複素環
式化合物あるいは芳香族化合物、XはCI、Brなどの
ハロゲン)、ヘキサクロルブタジェン、ヘキサブロムブ
タジェンなどかあげられる。特殊な例としてチオフェン
、ベンゼンのジメチルスルホニウム塩が挙げられる。
本発明におけるガラスと導電性高分子材料の均質な複合
化の方法としては、化学的酸化重合法において良好な結
果が得られるが、複合積層体あるいは還元性単量体を還
元する場合には電解重合法が適している。
前者はガラス製造過程において、シラノール又は金属ア
ルコキシド(ガラス調整溶液)の溶液中において酸化剤
、還元剤を混入せしめるかモノマーを混入せしめゲル化
又はガラス化した後、酸化剤、還元剤及び単量体を接解
せしめゲル又はガラス中に導電性高分子重合体を形成せ
しめる方法であり、後者はガラス調整溶液中に電解質塩
及び単量体を混入した後電解重合せしめガラス化するか
、電解質塩を混入せしめガラス化した後、単量体を含浸
させ電解重合する方法である。本発明における酸化剤と
しては、ヨウ素、しゅう素、ヨウ化しゅう素などのハロ
ゲン;五フッ化ヒ素、五フッ化アンチモン、四フッ化ケ
イ素、五塩化リンなどの金属ハロゲン化物;硫酸、硝酸
、フルオロ硫酸、クロロ硫酸などのプロトン酸;三酸化
イオウ、二酸化窒素などの含酸素化合物:過硫酸ナトリ
ウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどの過硫
酸塩;;過酸化水素、過酢酸、ジフルオロスルホニルパ
ーオキサイドなどの過酸化物などがあげられる。
電解重合時の電極を構成する材料、作用極には非晶質炭
素体Au、Pt、Ni5Al、ステンレス、F e %
 Cu等の金属、5n02、In2O3等の金属酸化物
、これらの複合電極あるいはコーティング電極などを用
いることができ、対極としても同様の電極を用いること
ができる。
電解重合は、定電圧電解、定電流電解、定電位電解のい
ずれかにより電解され、ガラス調整溶液中においては撹
拌によりガラス全体を均質、分散体とすることができる
が、電極付近に部分的重合体を析出せしめることにより
積層複合体を形成せしめることができる。
以下に実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
実施例1 S i  (OC2Hs)<      25重量部C
2H60H27,6重量部 H2023,5重量部 HCI             0.5重量部上記処
方によりゾルを調整した。これに5%のFeC13/C
2Hs OH溶液を10g添加して常温で24時間乾燥
して、ガラス状固体を調製した。
これをピロールモノマー中に浸漬して1時間反応させ水
、アセトニトリルで洗浄して85℃の温度で48時間加
熱することにより、厚さ 1mmの黒色の光沢のあるポ
リピロール/ガラス複合体が得られた。電気伝導度は3
.Ox 10’ 87cmであった。
実施例2 S i  (OC2Hs)  4     20重量部
グリセリン        37,6重量部H2023
,5重量部 HCI             0.5重量部上記処
方によりゾルを調製した。これに5%の過硫酸アンモニ
ウム10%水溶液を添加して常温で48時間乾燥して、
さらに120 ℃の温度で24時間反応させた。これを
ピロールモノマー中に浸漬して1時間反応させ、水、ア
セトニトリルで洗浄して85℃で48時間加熱させるこ
とにより厚さ 0.5mmの黒色で光沢のあるポリピロ
ール/ガラス複合体か得られた。電気型導度は2、lX
l0−3であった。
実施例3 S i  (OC2Hs)  4     20重量部
C2H50H37,6重量部 ポリエチレンオキシド(M W 5000)5重量部 LiCl0+          1重量部H20、2
3,5重量部 HCI             0.5重量部上記処
方によりゾルを調製した他は実施例1と同様の方法でポ
リピロール/ガラス複合体を得た。電気型導度は1.]
X 10’ s/cmであった。
実施例4 Ti  (C4H90)4     17重量部S i
  (C2H50)  410.5重量部PO(C4H
90)  3     34重量部Li(C4H90)
        8重量部C2H5OH50重量部 上記処方によりゾルを調製した他は実施例2と同様の方
法でポリピロール/イオン伝導性ガラス複合体を得た。
電気伝導度は2.2x 10’ s/Qraであった。
またさらに本複合体をArガス雰囲気下900℃で加熱
処理を行った。電気伝導度は1.6−]]− X 10” s/cmてあった。
実施例5 実施例2においてモノマーをピロールから3=メチルチ
オフエンにした他は実施例2と同様の方法でポリピロー
ル/ガラス複合体を得た。
電気伝導度は1.BX 10’ s/cmであった。
実施例6 実施例2のゾル中にネサガラスを作用極に、対極に白金
板を浸漬して0.5Mアニリン/ 2MHCl水溶液を
10m1添加して2+nA/Cm 2の定電流で電解重
合(4C/cm 2)を行い、そのまま実施例2と同様
の条件で加熱処理を行ってポリアニリン/ガラス厚さ 
1mmの複合積層体を得た。
この複合体はSCEに対して−0,2〜1.0Vの電位
走査をしたところエレクトロクロミックを示した。
実施例7 3.6M  HCI水溶液      50gNa2S
 io3・9H2020g を混合撹拌して第1液とした。
次にT HF 50m1に30gのNaC1を加えた溶
液を第2液として第1液に加え、撹拌して放置し、有機
層を分離して無水硫酸すトリウムで乾燥して5i02/
THF溶液とした。
この5i02/THF溶液中にさらに硫酸アンモニウム
2gを加え80mm11gの加圧下85℃で加熱しガラ
ス状固体を得た。これにピロール単量体蒸気を接触させ
ポリピロール/ガラス複合体を得た。電気型導度は3.
OX 10’ s/cn+であった。
[効 果] 以上説明したように、本発明の構成により、導電性高分
子材料はガラスにより補強されるとともに、ガラスには
導電性が付与され高機能化された新規な複合体が提供さ
れる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ガラスと導電性高分子材料とが複合積層化されているか
    、あるいは均質に複合化されていることを特徴とするガ
    ラス/導電性高分子材料複合体。
JP62325379A 1987-12-24 1987-12-24 導電性高分子材料複合体の製造方法 Expired - Fee Related JPH0757699B2 (ja)

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