JPH0363970B2 - - Google Patents
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- JPH0363970B2 JPH0363970B2 JP16653883A JP16653883A JPH0363970B2 JP H0363970 B2 JPH0363970 B2 JP H0363970B2 JP 16653883 A JP16653883 A JP 16653883A JP 16653883 A JP16653883 A JP 16653883A JP H0363970 B2 JPH0363970 B2 JP H0363970B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は新規な有機系導電性材料に関するもの
である。近年、電気、電子産業における著しい技
術発展に伴ない新しい優れた電気的機能を有する
材料が求められている。高分子化学の分野におい
ても各種の電気特性を有する材料が見いだされ、
すでに多くの高分子物質が実用化されているが、
一層優れた電気特性を有する材料の探索が盛んに
行なわれている。特に、電気伝導性を有する高分
子材料は、例えば配線材料、電極材料、センサ
ー、光電変換素子などの素材として利用すること
ができ、そのような高分子材料の開発が大いに期
待されている。
このような社会的要望を背景に電気伝導性を有
する高分子材料の研究が各所で行なわれており、
電気伝導性を有する高分子材料も数多く開発され
ている。しかし現在まで知られている高導電性を
有する高分子材料は安定性、成形性等に問題があ
り電気電子材料への応用が制限されているのが現
状である。
例えば、非置換ポリアセチレンと特定の電子供
与剤又は電子受容剤との錯体は、103Ω-1cm-1以上
という極めて高い電気伝導性を有する高分子材料
であり、エレクトロニクス材料として有用である
が、マトリツクスのポリアセチレンが空気の酸素
及び熱に対し不安定なことが実用上の大きな欠点
である。更に高分子量ポリアセチレンは不溶、不
融であるため溶融加工又は溶液加工が不可能であ
り、特定形状に成型することが困難である。
一方、ポリ(p−フエニレン)は、ポリアセチ
レンとは対照的に、非常に熱安定性及び酸化安定
性が大なる高分子材料であり、さらに電子供与剤
又は電子受容剤をドーピングすることにより前記
ポリアセチレンに近い電気伝導性を得ることがで
きる。しかしポリアセチレン同様無置換のポリ
(p−フエニレン)は不溶不融であり成形加工が
困難である。
このような成形加工性を改良するためにポリア
セチレンに置換基を導入したものも検討された。
例えば、Polymer Journal Vol.11(10)P819に記載
のごとくフエニルアセチレン、ブチルアセチレン
のごとき置換アセチレンを重合させて合成する置
換ポリアセチレンは有機溶媒に可溶でありキヤス
ト法により成膜が可能である。
しかしこれは置換ポリアセチレンは成形加工性
は著しく改良されたものの導電性は無置換ポリア
セチレンと比べ、1/1011〜1/109に過ぎなか
つた。
本発明者らは、このような背景に基づき、成形
加工性に優れた導電性高分子材料を見出すべく鋭
意研究を行なつた結果、フエニレン核に少なくと
も1つのアルコキシ基を有する置換ポリフエニレ
ンを特定のハロゲン化物と気相中で反応させ、反
応後減圧及び/又は加熱処理を行うことにより製
造した変性高分子物質が高導電性を有すること、
及び前記置換ポリフエニレンを選択することによ
り溶剤によるキヤスト法溶融成形法等の適宜手段
で成形加工が可能なため、あらかじめ膜、フイル
ム等に成形加工した前記置換ポリフエニレンを前
記反応処理することにより任意の形状の変性高分
子物質が得られることを見出し本発明を完成する
に至つた。
本発明を略記すると、本発明はフエニレン核に
少なくも1つのアルコキシ基を有する置換ポリフ
エニレンを特定のハロゲン化物と気相中で反応さ
せ、反応後減圧及び/又は加熱処理を行なうこと
により製造することを特徴とする変性高分子物質
の製法に関するものである。
本発明で用いる置換ポリフエニレンは、フエニ
レン核に少なくとも1つのアルコキシ基を有する
置換フエニレン基を実質的な繰返し単位とし、そ
の繰返し単位の平均数が8以上である実質的に線
状のポリ(アルコキシフエニレン)系高分子化合
物である。ここで繰返し単位が平均8以上とは、
例えばポリマーをテトラヒドロフラン(以下
THFと略記する)に溶解してゲルパーミエイシ
ヨンクロマトグラフイー(以下GPCと略記する)
によりポリスチレンを基準として測定した重量平
均分子量(w)から判断して、繰返し単位が8
以上に相当する意味である。尚、参考として極限
粘度からみると、硫酸中の極限粘度がおおよそ
0.02以上であり、後記の実施例中に参考データと
してその測定値を併記する。
この置換ポリフエニレンにおけるアルコキシ基
とは、一般式−O−Rで表わされる官能基の総称
であつて、このRは、アルキル基一般のときは長
鎖状、環状、分枝状のいずれでもよく、またエー
テル酸素、芳香環、複素環等を含んだ、アルキル
基、その他の基であつても良い。このアルコキシ
基の炭素数が多い程、本発明変性体の成形性は向
上するが、導電性は低下するため、炭素数は目的
に応じて選択される。導電性と成形性の両者が重
視される場合には、炭素数は1乃至8が適当であ
る。
アルコキシ基はフエニレン核に対して1個でも
良いし、それ以上でも良い。2個以上の場合、ア
ルコキシ基は各々同一であつても異つていてもよ
く、目的に応じて選択できる。
フエニレン核には、アルコキシ基以外の基であ
つても、電子供与性の基であれば、例えばアルキ
ル基の如き他の置換基があつても良い(この様な
ものも含めて単に置換ポリフエニレンと略称す
る)。
本発明で用いる置換ポリフエニレンの製造方法
としては、アルコキシベンゼン類をルイス酸、及
び酸化剤の存在下で重合させる方法、ジハロアル
コキシベンゼン類をマグネシユーム、銅等の存在
下で重合させる方法等公知のポリフエニレンの製
造方法がすべて可能である。アルコキシベンゼン
類を不活性溶媒中、ルイス酸及び酸化剤の存在下
に重合する方法で合成したものは一般に高重合度
のものを与える。本発明においては、置換フエニ
レン基の繰返し数は平均8以上である。用いられ
るルイス酸類としては、無水塩化アルミニウム、
無水塩化第二鉄、無水塩化チタン()、無水塩
化第二錫、無水塩化モリブデン、無水塩化タング
ステン、無水塩化アンチモン()、フツ化ホウ
素およびフツ化ホウ素エーテラートなどが使用さ
れるが、無水塩化アルミニウム、無水塩化第二鉄
が特に好ましい。また前記金属塩化物に対応する
金属臭化物等他のハロゲン化物の使用も有効であ
る。
不活性溶媒は通常のフリーデルクラフト反応に
用いられるもので、ルイス酸アリールカチオンに
不活性な有機溶媒はいずれも使用可能であるが、
特にニトロアルカン類が好適である。
重合反応は常圧、加圧、減圧いずれの場合も可
能であるが、発生する塩化水素を除去しうる様圧
力10〜40mmHgといつた減圧状態にすることによ
り、耐熱性および成形性等に優れた重合体が得ら
れる。
ルイス酸と酸化剤による酸化的カチオン重合法
の他に、ジハロゲン化合物からグリニヤール中間
体を経て、炭素−炭素カツプリング反応の後に重
合させる方法も適用できる。この場合、例えばジ
ハロアルコキシベンゼン類を原料として(ここで
適当なハロゲンは、塩素又は臭素である)、不活
性気流として窒素気流中で無水のアルキルエーテ
ルあるいはテトラヒドロフラン等の溶媒の存在
下、金属マグネシウムと反応させることにより、
原料ハロゲン化物を対応するグリニヤール試薬と
することができる。生成したグリニヤール試薬
は、ニツケル、パラジウム、クロム鉄などの第一
遷移金属の塩類あるいは錯体を触媒として、グリ
ニヤール部分と、ハロゲン部分とから、ハロゲン
化マグネシウムを脱離させ、炭素−炭素結合を生
成させることができ、この反応を連続的に行わせ
ることにより、目的とする置換ポリフエニレンを
生成させることができる。この脱ハロゲン化マグ
ネシウムを促進させる触媒としては、ニツケル、
鉄、クロム、パラジウム等のハロゲン化物、酢酸
塩、硫酸塩、硝酸塩等の塩類の無水物あるいはニ
ツケル、パラジウムの2価、0価の錯体が例示さ
れる。
本発明は、前記置換ポリフエニレンを、特定の
ハロゲン化物と気相中で反応させ、その後減圧及
び/又は加熱処理を行なうことにより製造するこ
とを特徴とするポリ(アルコキシフエニレン)変
性体の製造法に関するものである。
ここで用いる特定のハロゲン化物とは、B族
元素のハロゲン化物もしくはB族元素以外で2
種以上の原子価状態をとり得る元素の高原子価状
ハロゲン化物一般を指称する。適用可能なB族
元素のハロゲン化物としては、代表的なものを挙
げると、BF3、BCl3、AlCl3、GaCl3およびこれ
らのエーテル錯体等である。また高原子価状ハロ
ゲン化物の代表例としては、SnCl4、GeCl4のご
ときB族元素のハロゲン化物、PF5、AsF5、
SbF5、SbCl5のごときB族元素のハロゲン化
物、SF5、SF6のごときB族ハロゲン化物、
TiCl4、VF5、VOCl3、FeCl3、MoF6、WF6のご
とき遷移金属ハロゲン化物などがある。このう
ち、B族元素のハロゲン化物に比して、高原子
価状ハロゲン化物の方が反応性が高く、このこと
から推測すると本発明は酸化力を有する高原子価
状ハロゲン化物と、アルコキシ基により化学的に
活性化された置換ポリフエニレンの化学的反応が
利用されていると考えられる。従つて、B族元
素のハロゲン化物が有効な理由は必ずしも明白と
は言えないが、酸化力を有しない低原子価のハロ
ゲン化物例えばAgCl、Hg2Cl2、CaCl2等は有効
ではない。
本発明者らは、本発明における置換ポリフエニ
レンとハロゲン化物を液相中で反応させことによ
つて同様の目的物を得る方法を発明し、その発明
についても別途特許出願が為されている。その方
法は、反応の効果が高くまた反応操作としても好
ましいものであるが、反応中に置換フエニレンの
形状を維持し、目的とする変性物をその形状にお
いて好ましいものとするために、十分な配慮を要
する。
本発明は、置換ポリフエニレンを気相中でハロ
ゲン化合物と反応させるものであるから、置換ポ
リフエニンの元の形状を維持することが容易であ
り、まさにこの点に着目されて成されたものであ
る。しかしながら単に気相中で反応させるだけで
は反応効率の点でやや問題があり、この点の解決
策として、本発明では反応処理後に減圧及び/又
は加熱処理が施こされる。
即ち、置換ポリフエニレンとハロゲン化物との
反応は、固体状の置換ポリフエニレンを気体状の
ハロゲン化物中におき接触させることにより行な
うのが一般的であるが、この場合の反応速度は置
換ポリフエニレンの表面積、ハロゲン化物の濃
度、蒸気圧等に依存する。一般に置換ポリフエニ
レンの単位体積当りの表面積は大きい程反応は円
滑に進み、この意味から置換ポリフエニレンは、
薄膜状、フイルム状又は多孔質状に成形したもの
であることが望ましい。しかしこれは必須の条件
ではなく、例えば表面層のみに導電性を有する成
形物の製造等、必要、目的に応じて置換ポリフエ
ニレンの形状を選択することができる。又ハロゲ
ン化物単独の気相中で反応処理する場合、蒸気圧
は高い程反応速度は大となるが、反応の制御、均
一化による品質管理も重要であり、このため蒸気
圧は目的に応じて選択される。一般的には0.1mm
Hg以上の蒸気圧で行なうのが好ましい。又反応
は2種以上のハロゲン化物の混合気体中で行なつ
ても、又本反応系に不活性な気体、例えば、N2、
Ar等により希釈した系で行なつてもよい。反応
温度も目的に応じて選択できるが、ハロゲン化物
の蒸気圧が必要以上に小さくなる様な低温で行な
うのは好ましくない。
既述の如く、ハロゲン化物による反応後、減圧
及び/又は加熱処理を行なう。減圧処理は、通常
300mmHg以下好ましくは100mmHg以下で行ない、
加熱処理は通常30℃〜300℃、好ましくは50℃〜
200℃で行なう。必要に応じて両者の処理を同時
又は前後に組み合わせることもできる。減圧及
び/又は加熱処理工程は前段の工程に連続して施
しても、一定時間経過後施してもよく、また反応
処理とその後処理の2つの工程を2回以上繰り返
して行なつてもよい。この場合、1回目と2回以
降に異なつたハロゲン化物を用いてもよい。反応
処理後に生成物をN2、Ar等の不活性気体気流中
に長時間放置した場合も本発明の製造法と同様の
効果が得られるが、工程が極めて長時間になり実
用上好ましくない。この様な減圧処理又は加熱処
理は、反応の促進、残留未反応物の除去、反応の
完結等の効果があると考えられ、言わば、反応処
理の一部分を成す補完処理と言えるであろう。
本発明方法によつて製造される変性体は、アル
コキシ基により化学的に活性化されたフエニレン
核を有する置換ポリフエニレンと、それに対して
前記の如き活性を有する特定のハロゲン化物とが
化学的に反応されたものである。従つて元の置換
ポリフエニレンに比して新たな化学結合、官能基
の脱離等に基く化学構造の変化やそれに起因する
立体配置の変化を伴つており、端的に言えば、本
発明の変性体は元の置換ポリフエニレンが新たに
分子内または分子間またはその両者で架橋された
ものと言い得ると推定される。
従つて本発明方法は、従来J Chem Phys
71,1506(1979)に記載された如き、電子受容性
または電子供与性ドーピング剤との電荷移動錯体
の形成を目的としたドーピングの手法とは本質的
に性格を異にするものである。ドーピングの手法
を用いる場合、導電性向上には効果的であるが、
反面、安定性、強度、耐久性等の低下がみられ実
用上問題になる。
本発明のハロゲン化物による反応処理の場合、
反応条件を選択すれば、処理前の置換ポリフエニ
レンと比較して、ドーピング手法は逆に、強度、
耐久性等の向上という副次的効果もある。又、本
発明の変性体は、一般に空気中で安定であり、こ
れらの点は本発明変性体を電気電子デバイスや電
極材料に応用する場合、きわめて有利である。
本発明変性体の導電性は、元の置換ポリフエニ
レンの種類や反応処理の条件によつて相違はある
ものの、少くとも10-4、一般的に10-3〜10-1Ω-1
cm-1に達する。この値は、元の置換ポリフエニレ
ンの導電性が一般的に10-14Ω-1cm-1前後であるか
ら、高分子物質自体が示す値としては著しく高
く、しかも置換ポリフエニレンに対してドープ剤
を添加することでは到達し得ない値である。
尚、この明細書において導電性を具体的に示す
電気伝導度の測定に当つては、通例に従つてアル
ゴン中にて4端子法を用いて測定を行つた。4端
子法については、井口、中田、旗野による「有機
半導体」(共立出版昭和41年発行)P53に示され
る。
一方また、本発明の方法で製造した変性体は、
この様にそれ自体で充分高導電性を有するが、更
に導電性を向上させるため電子受容性ドープ剤及
び電子供与性ドープ剤を添加し電荷移動錯体を形
成させることもできる。
適用可能なドープ剤の代表例には、リチウム、
ナトリウム、カリウム、等のIA族金属、ナトリ
ウムナフタレン、カリウムナフタレン、ナトリウ
ムビフエニル及びカリウムビフエニル等のIA族
金属アリーレン、カルシウム等のA族金属等の
電子供与剤及びヨウ素、臭素のごときハロゲン類
HClO4、HSO3Fを含むブレンステツド酸、SO3
及びN2O5を含む非金属酸化物、Sb2S5を含む族
元素のスルフイド、B、遷移金属、B、
A及びA族元素のハロゲン化物、BCl3、AsF5、
SbF5、PF5、BF5、BCl5、SbBr3、CuCl2、NiCl2
及びMoCl5、WCl6、VOCl3、SnCl4等のハロゲン
化物及びFSO2OOSO2Fを含むフツ素含有過酸化
物又はそれ等の混合物等の電子受容剤、銀および
アルカリ金属、アルカリ土類金属および4級アン
モニウムのテトラフロロホウ酸塩、6フツ化ホス
ホニウム塩、過塩素酸塩、ヘキサフロロアンチモ
ン酸塩、ヘキサフロロヒ酸塩などがある。どの型
のドープ剤を選択するかは、生成組成物にいかな
る電気特性を所望するかによつて異なる。IA族
金属及びIA族金属アリーレン等の電子供与ドー
プ剤はn型導電材料を提供し、電子受容ドープ剤
はP型材料を提供し用途、目的に応じて選択する
ことができる。
導電ドープ剤を本発明の変性高分子物質に添加
して電荷移動錯体を形成する方法としては例えば
気相からのドープ剤の添加、溶液相からの添加、
溶融相での添加或いは固体材料の緊密混合による
添加、電気化学反応を用いて酸化状態を変化させ
ドープ剤と電荷移動錯体を形成させる等種々のも
のが可能である。本発明の方法で反応処理して製
造した変性高分子物質にさらにドープ剤と電荷移
動錯体を形成させたものは反応処理を行なつてい
ない置換ポリフエニレンを同様のドープ剤と電荷
移動錯体を形成させたものに比較すると、反応処
理条件、ドープ剤の選択により10万倍以上の高導
電性を示す。
本発明に用いる置換ポリフエニレンはアルコキ
シ基の構造、数を選択することにより溶剤による
キヤスト法、溶融成形法、加圧焼結法等通常のポ
リマー加工技術を用いて膜、フイルム、繊維、フ
イラーとの複合体等所望の形状に成形加工するこ
とができる。従つて、あらかじめ所望の形状に加
工した置換ポリフエニレンを特定ハロゲン化物で
反応処理を施すことにより任意の形状の変性体を
得ることが可能である。
本発明に係る変性体の応用物としては、前記組
成を有する素材による特定の有形物品、即ち成形
物も意味される。従つてその様な組成物を応用し
たn型およびP型材料、整流ダイオード及びトラ
ンジスター、P−n接合等の電導体、半導体装
置、太陽電池等々を挙げることが可能である。こ
の様な各種成形物を得るに当り、素材としての本
発明変性体が他の導電性高分子材料、例えばポリ
アセチレン、(SN)x等と比べて有利な点は、所
望の形状を得ることが容易な点である。これは原
料となる置換ポリフエニレンの良好な成形性に由
来する。また、高電気伝導性の本発明変性体は、
赤外領域の広範囲のスペクトル域にわたり、高吸
収能を有する。従つて斯かる材料はフイルター材
料、例えば太陽エネルギー用赤外線吸収体として
使用可能である。
また本発明組成物は、電気伝導性なので静電防
止材料又は装置、例えば溶剤容器の蓋の内部ガス
ケツトとして使用することができる。
以下実施例をあげて本発明を具体的に更に詳細
に説明する。
実施例 1、2
無水塩化第二鉄40gを溶解したニトロメタン50
mlを、20mmHgの減圧下におき、室温でニトロメ
タン120mlに溶解したパラジブトキシベンゼン
19.8gを内温が40℃をこえないように注意深く加
え、終了后、2時間、20mmHgの減圧下で室温で
かくはんする。反応物を室温でメタノール300ml
に加え、一時間かくはんし、不溶物を過する。
不溶物を2N塩酸水で繰り返しよく洗つたのち、
100℃で真空下一夜乾燥する。収量12.7g(65%)
の置換ポリフエニレンを得た。置換ポリフエニ
レンをトルエン溶液からキヤスト法により成膜
し10cm×10cm×20μのフイルムを2枚作成した。
このフイルムを夫々AlCl3またはSnCl4雰囲気下
100℃または60℃で24時間放置した。各フイルム
を所定時間後反応容器から取り出し、0.1mmHgの
減圧下夫々60℃で8時間または40℃で3時間減圧
処理すると、黒色のトルエンに不溶な変性高分子
物質のフイルムを得た。この2枚のフイルムは空
気中で安定で、アルゴン中での電気伝導度は夫々
1.4×10-3または5.0×10-3Ω-1cm-1であつた。
尚、元の置換ポリフエニレンは、赤外線吸収
スペクトルを調べた結果、3200〜3600cm-1に水酸
基にもとずく吸収が認められない。また元素分析
の結果、ポリマーの繰返し単位がC6H2(OC4H9)2
であることを仮定したときの計算値(C;76.32
%、H;9.15%)と実測値(C;76.28%、H;
9.12%)は良い一致を示し、塩素原子は検出され
なかつた。得られたポリマーを濃硫酸に溶解し、
C(g/100ml)が1.0から0.1の範囲で得られる
n(η/ηo)/Cの曲線をC=0に外挿して得ら
れる極限粘度〔η〕は、37℃において0.30を示し
た。このポリマーは有機溶媒に可溶であり、ソツ
クスレー抽出器によりすべてトルエンに抽出され
た。またこのポリマーの空気中における熱重量分
析(TGA)の結果は、5%重量減少温度320℃、
同じく50%温度500℃である。またポリマーを
THFに溶解してGPCにより分子量を測定したと
ころ、ポリスチレン換算で重量平均分子量(
w)が140000を示した。
実施例 3、4
AlCl3のかわりにBBr3またはSbF5を用いる以
外は実施例1と同様の方法で行なうと、黒色のト
ルエン不溶な変性高分子物質のフイルム2枚を得
た。このフイルムは共に空気中で安定で、アルゴ
ン中での電気伝導度は夫々8.6×10-4または4.1×
10-1Ω-1cm-1であつた。
実施例 5、6
AlCl3のかわりにBF3またはVOCl3を用いBF3
については室温で、VOCl3については40℃で処理
する以外は実施例1と同様の方法で行なうと黒色
のトルエン不溶変性高分子物質のフイルム2枚を
得た。このフイルムは共に空気中で安定であり、
アルゴン中での電気伝導度は夫々5.2×10-4また
は1.9×10-3Ω-1cm-1であつた。
実施例 7、8
トルエン溶液からキヤスト法で成膜された置換
ポリフエニレンのフイルムを、アセトン/メタ
ノール(10/90)の混合溶媒中に浸漬し1夜お
く。これを引きあげ、減圧下でよく乾燥すること
によりフイルム表面が、やや白味をおび多孔が生
成することが認められた。この多孔質フイルム2
枚を用いて、実施例1と同様にAlCl3の雰囲気下
60℃で4時間またはSnCl4の雰囲気下室温で24時
間放置した。所定時間後反応容器から取り出し
0.1mmHgの減圧下60℃3時間減圧処理すると、黒
色のトルエンに不溶な変性高分子物質のフイルム
2枚を得た。この変性多孔質高分子フイルムは、
空気中で安定で、アルゴン中の電気伝導度は夫々
10-3または6.6×10-3Ω-1cm-1であつた。
実施例 9、10
1,4−ジブロモ−2,5−ジイソプロボキシ
ベンゼン7.036gとマグネシウム0.4864gを窒素
雰囲気下、無水テトラヒドロフラン25ml中で混合
し、還流下で反応させる。金属マグネシウムが消
失し、グリニヤール試薬の生成が完了したら10mg
のジクロロ(2,2′−ピリジル)ニツケル()
(NiCl2(bpy);bpy=2,2′−ピリジン)を加え
5時間還流する。反応液を一度室温に冷却後、メ
タノール30mlを加え、得られた沈澱物をロカによ
つて集める。水、メタノール、1規定塩酸でくり
かえし洗浄し、真空下で乾燥する。収量1.27g
(収率33%)で置換ポリフエニレンを得た。置
換ポリフエニレンを200℃で溶融後成膜するこ
とにより10cm×10cm×20μのフイルム2枚を作成
した。このフイルムを夫々BBr3雰囲気中室温で
12時間またはSbCl3雰囲気下80℃で8時間放置す
る。所定時間後反応容器から取り出し前者につい
ては1mmHgの減圧下室温で16時間、後者につい
ては0.01mmHgの減圧下室温で10時間減圧処理す
ると、黒色の200℃でも不融のフイルム2枚を得
た。このフイルムの電気伝導度は夫々7.0×10-4
または1.2×10-1Ω-1cm-1であつた。
尚、元の置換ポリフエニレンは、熱THFに
可溶で、室温では微か溶解する。このTHF溶液
をGPCによつて分子量を測定すると、wが
6800であつた。
実施例 11、12
BBr3のかわりにBF3またはFeCl3を用いる以外
は実施例9と同様の方法で行なうと200℃でも不
融のフイルム2枚を得た。このフイルムの電気伝
導度は夫々1.0×10-3または、1.4×10-3Ω-1cm-1で
あつた。
実施例 13、14
パラジブトキシベンゼンのかわりにp−メトキ
シメチルベンゼン11.0gを用いる以外は実施例1
と同様の方法で置換ポリフエニレンの合成を行な
うと収量5.3g(49%)の置換ポリフエニレン
を得た。置換ポリフエニレンを室温、200Kg/
cm2の圧力で加圧成形することにより径13mm厚さ
0.1mmの円板状のペレツトを作成した。このペレ
ツトをAlCl3の雰囲気下150℃で12時間または
VoCl3の雰囲気下室温で24時間放置した。所定時
間後反応容器から取り出し10mmHg減圧下100℃で
8時間乾燥すると黒色の円板状ペレツト2枚を得
た。夫々の電気伝導度は2.1×10-3または8.7×
10-4Ω-1cm-1であつた。
実施例 15、16
置換ポリフエニレンの粉末をAlCl3の雰囲気
下150℃で12時間またはSbCl5雰囲気下に50℃で
24時間放置した。所定時間後反応容器から取り出
し100℃3時間加熱すると黒色粉末を生成した。
各黒色粉末を室温200Kg/cm2の圧力で加圧成形す
ることにより径13mm厚さ0.1mmの円板状ペレツト
2枚を作成した。夫々の電気伝導度は7.7×10-4
または7.8×10-2Ω-1cm-1であつた。
実施例 17
実施例1で作成した変性高分子物質のフイルム
を無水硫酸雰囲気下20℃で3時間放置した。(無
水硫酸の蒸気圧は約200mmHg)所定時間後フイル
ムを取り出しアルゴン雰囲気下で電気伝導度を測
定すると1.8×10-1Ω-1cm-1であつた。
比較例
実施例1で作成した置換ポリフエニレンのフ
イルムを無水硫酸雰囲気下20℃で3時間放置し
た。(無水硫酸の蒸気圧は約200mmHg)所定時間
後フイルムを取り出し、アルゴン雰囲気下で電気
伝導度を測定すると8.2×10-5Ω-1cm-1であつた。
実施例 18
1,4−ジブロモ−2,5−ビス(テトラヒド
ロフリルオキシ)ベンゼン4.1g(0.01mole)を
無水テトラヒドロフラン50ml中に溶解し、−78℃
に冷却する。これによくかくはんしながらn−ブ
チルリシウムのヘキサン溶液(15%6.2ml)を加
え、ゆつくり1時間かけて反応器内の温度を−10
℃まで昇温する。ここに無水塩化亜鉛(1.43g)
の無水テトラヒドロフラン溶液(20ml)を加え、
0℃で1時間かくはんを継続する。つづいて反応
器内を10℃まで昇温し、ここに無水塩化ニツケル
−ピピリジン錯体(〔Ni(bip)Cl2〕)10mgを加え
たのち、昇温し、テトラヒドロフランの還流温度
で5時間反応させる。反応液を200mlのメタノー
ルにあけ、生成する不溶物をロカであつめる。不
溶物はメタノール、水、1/2規定塩酸でくりかえ
し洗浄し、1.66gの置換ポリフエニレンを得た
(収率67%)。この置換ポリフエニレンを室温
400Kg/cm2の圧力で加圧成形することにより径13
mm厚さ0.05mmの円板状ペレツトを作成した。この
ペレツトをSbF5の雰囲気中室温で48時間放置し
た。所定時間後、反応容器から取り出し0.2mmHg
の減圧下室温で4時間処理した。この変性体成形
物をアルゴン雰囲気中で電気伝導度を測定する
と、1.5×10-1Ω-1cm-1であつた。
尚、元の置換ポリフエニレンは、それを
THFに溶解し分子量を測定したところ、wが
ポリスチレン換算で3800であつた。
実施例 19
1,4−ジブロモ−2,5−ビス(エトキシメ
トキシ)ベンゼン3.84g(10mmole)を無水テト
ラヒドロフラン50mlに溶解し、−78℃に冷却する。
これによくかくはんしながらn−ブチルリシウム
のヘキサン溶液(15%6.2ml)をゆつくり加えた
のち、反応器内の温度を0℃に昇温し、ここに無
水臭化マグネシウム1.84gを加える。つづいて10
℃に昇温し、無水塩化ニツケル−ビピリジン錯体
10mgと無水n−ブチルエーテル50mlを加え、昇温
し還流下で6時間反応させる。反応液をメタノー
ル200mlにあけ、生成する不溶物をあつめ、メタ
ノール、水、希塩酸でくりかえし洗浄後、真空下
で乾燥する。収量1.17g(収率52%)で置換ポリ
フエニレンを得た。これを実施例18と同様の方
法で成形し径13mm厚さ0.05mmの円板状ペレツトを
得た。これをSbF5のかわりにSnCl4を用いる以外
実施例18と同様の方法で反応処理を行なうことに
より、アルゴン中の電気伝導度3.5×10-3Ω-1cm-1
の変性体成形物を得た。
尚、元の置換ポリフエニレンは、それを
THFに溶解し、GPCにより分子量を測定したと
ころ、wがポリスチレン換算で4500であつた。
実施例 20
1,4−ジブロモ−2,5−ビス(トリメチル
シロキシ)ベンゼン4.44g(10mmole)を無水テ
トラヒドロフラン50mlに溶解し、−78℃に冷却す
る。これによくかくはんしながらn−ブチルリシ
ウムのヘキサン溶液(15%62ml)をゆつくり加え
たのち、反応器内の温度を0℃に昇温し、ここに
無水塩化亜鉛1.43gを加える。つづいて10℃に昇
温し、無水のニツケル()アセチルアセトナト
10mgと、無水n−ブチルエーテル50mlを加え、還
流下で6時間反応させる。冷却後反応液をメタノ
ール200ml中にあけ、生成する不溶物をロカであ
つめる。生成物は冷メタノール、冷水でくり返し
洗浄し、真空下で乾燥させると置換ポリフエニレ
ン1.56gを得た(収率55%)。
これを150℃で溶融成形することにより10cm×
10cm×100μのシート状成形物を得た。これを
SbF5のかわりにVOCl3を用いる以外は実施例18
と同様の方法で反応処理を行なうと、変性体がシ
ート状成形物として得られた。この変性体のアル
ゴン中の電気伝導度は1.6×10-2Ω-1cm-1であつ
た。
尚、元の置換ポリフエニレンは、これを
THFに溶解し、GPCにより分子量を測定したと
ころ、wがポリスチレン換算で3400であつた。
このポリマーの赤外線吸収スペクトルは、3300cm
-1近傍に強く幅広い吸収と、2800cm-1と3000cm-1
の間に多重の鋭い吸収を示しポリマーのメタノー
ル洗浄等により、トリメチルシリル基の一部が、
分解されていることが考えられる。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a novel organic conductive material. BACKGROUND ART In recent years, with the remarkable technological development in the electrical and electronic industries, there is a demand for new materials with excellent electrical functions. Materials with various electrical properties have also been discovered in the field of polymer chemistry.
Many polymer materials have already been put into practical use, but
The search for materials with even better electrical properties is actively underway. In particular, polymeric materials having electrical conductivity can be used as materials for, for example, wiring materials, electrode materials, sensors, photoelectric conversion elements, and the development of such polymeric materials is highly anticipated. Against the background of such social demands, research on polymeric materials with electrical conductivity is being conducted in various places.
Many polymeric materials with electrical conductivity have also been developed. However, currently known polymeric materials with high conductivity have problems with stability, moldability, etc., and their application to electrical and electronic materials is currently limited. For example, a complex of unsubstituted polyacetylene and a specific electron donor or electron acceptor is a polymeric material with extremely high electrical conductivity of 10 3 Ω -1 cm -1 or more, and is useful as an electronics material. A major practical drawback is that the polyacetylene of the matrix is unstable to air oxygen and heat. Furthermore, since high molecular weight polyacetylene is insoluble and infusible, melt processing or solution processing is impossible, and it is difficult to mold it into a specific shape. On the other hand, poly(p-phenylene), in contrast to polyacetylene, is a polymeric material with very high thermal stability and oxidative stability. It is possible to obtain electrical conductivity close to . However, like polyacetylene, unsubstituted poly(p-phenylene) is insoluble and infusible and difficult to mold. In order to improve such moldability, polyacetylenes with substituents introduced have also been studied.
For example, as described in Polymer Journal Vol. 11 (10) P819, substituted polyacetylenes synthesized by polymerizing substituted acetylenes such as phenylacetylene and butylacetylene are soluble in organic solvents and can be formed into films by the casting method. . However, although the moldability of substituted polyacetylene was significantly improved, the conductivity was only 1/10 11 to 1/10 9 of that of unsubstituted polyacetylene. Based on this background, the present inventors conducted intensive research to find a conductive polymer material with excellent moldability. As a result, the present inventors developed a specific substituted polyphenylene having at least one alkoxy group in the phenylene nucleus. A modified polymer substance produced by reacting with a halide in a gas phase and performing reduced pressure and/or heat treatment after the reaction has high conductivity;
By selecting the substituted polyphenylene, it is possible to mold the substituted polyphenylene by an appropriate method such as a casting method or melt molding method using a solvent. Therefore, by subjecting the substituted polyphenylene that has been previously molded into a membrane, film, etc. to the reaction treatment, it can be formed into any shape. The present invention was completed by discovering that a modified polymeric substance can be obtained. To briefly describe the present invention, the present invention is produced by reacting a substituted polyphenylene having at least one alkoxy group in the phenylene nucleus with a specific halide in a gas phase, and performing reduced pressure and/or heat treatment after the reaction. The present invention relates to a method for producing a modified polymeric substance characterized by: The substituted polyphenylene used in the present invention is a substantially linear poly(alkoxyphenylene) in which a substituted phenylene group having at least one alkoxy group in the phenylene nucleus is a substantial repeating unit, and the average number of the repeating units is 8 or more. It is a nylene)-based polymer compound. Here, the average repeating unit is 8 or more.
For example, polymers can be mixed with tetrahydrofuran (hereinafter referred to as
Gel permeation chromatography (hereinafter abbreviated as GPC)
Judging from the weight average molecular weight (w) measured based on polystyrene, the repeating unit is 8.
The meaning corresponds to the above. For reference, looking at the intrinsic viscosity, the intrinsic viscosity in sulfuric acid is approximately
It is 0.02 or more, and the measured value will be included as reference data in the examples below. The alkoxy group in this substituted polyphenylene is a general term for a functional group represented by the general formula -OR, and when this R is a general alkyl group, it may be long chain, cyclic, or branched. Further, it may be an alkyl group or other group containing ether oxygen, an aromatic ring, a heterocycle, etc. As the number of carbon atoms in this alkoxy group increases, the moldability of the modified product of the present invention improves, but the conductivity decreases, so the number of carbon atoms is selected depending on the purpose. When both electrical conductivity and moldability are important, a carbon number of 1 to 8 is appropriate. The number of alkoxy groups may be one or more per phenylene nucleus. When there are two or more alkoxy groups, the alkoxy groups may be the same or different, and can be selected depending on the purpose. The phenylene nucleus may have other substituents other than alkoxy groups, as long as they are electron-donating groups, such as alkyl groups. abbreviated). The substituted polyphenylene used in the present invention can be produced using known methods such as a method of polymerizing alkoxybenzenes in the presence of a Lewis acid and an oxidizing agent, a method of polymerizing dihaloalkoxybenzenes in the presence of magnesium, copper, etc. All methods of producing polyphenylene are possible. Those synthesized by a method of polymerizing alkoxybenzenes in an inert solvent in the presence of a Lewis acid and an oxidizing agent generally give a high degree of polymerization. In the present invention, the average number of repeats of the substituted phenylene group is 8 or more. Lewis acids used include anhydrous aluminum chloride,
Anhydrous ferric chloride, anhydrous titanium chloride (), anhydrous tin chloride, anhydrous molybdenum chloride, anhydrous tungsten chloride, anhydrous antimony chloride (), boron fluoride and boron fluoride etherate, etc. are used, but anhydrous aluminum chloride , anhydrous ferric chloride is particularly preferred. It is also effective to use other halides such as metal bromides corresponding to the metal chlorides. The inert solvent is the one used in normal Friedel-Crafts reactions, and any organic solvent that is inert to the Lewis acid aryl cation can be used.
Particularly suitable are nitroalkanes. Although the polymerization reaction can be carried out under normal pressure, increased pressure, or reduced pressure, it is possible to achieve excellent heat resistance and moldability by reducing the pressure to 10 to 40 mmHg to remove the generated hydrogen chloride. A polymer is obtained. In addition to the oxidative cationic polymerization method using a Lewis acid and an oxidizing agent, a method in which a dihalogen compound is polymerized via a Grignard intermediate and after a carbon-carbon coupling reaction can also be applied. In this case, for example, using dihaloalkoxybenzenes as a raw material (here, a suitable halogen is chlorine or bromine), metallic magnesium is By reacting with
The raw material halide can be the corresponding Grignard reagent. The generated Grignard reagent uses a salt or complex of a first transition metal such as nickel, palladium, or chromium iron as a catalyst to eliminate magnesium halide from the Grignard moiety and the halogen moiety, thereby generating a carbon-carbon bond. By carrying out this reaction continuously, the desired substituted polyphenylene can be produced. Catalysts that promote this dehalogenated magnesium include nickel,
Examples include anhydrides of halides such as iron, chromium, and palladium, salts such as acetates, sulfates, and nitrates, and divalent and zero-valent complexes of nickel and palladium. The present invention provides a method for producing a modified poly(alkoxyphenylene), characterized in that the substituted polyphenylene is produced by reacting the substituted polyphenylene with a specific halide in a gas phase, and then subjecting it to reduced pressure and/or heat treatment. It is related to. The specific halides used here refer to halides of group B elements or halides of group B elements.
Generally refers to high-valent halides of elements that can take on more than one valence state. Typical examples of applicable halides of group B elements include BF 3 , BCl 3 , AlCl 3 , GaCl 3 and ether complexes thereof. Typical examples of high-valent halides include halides of group B elements such as SnCl 4 and GeCl 4 , PF 5 , AsF 5 ,
Halides of Group B elements such as SbF 5 and SbCl 5 ; Group B halides such as SF 5 and SF 6 ;
Examples include transition metal halides such as TiCl 4 , VF 5 , VOCl 3 , FeCl 3 , MoF 6 , and WF 6 . Among these, high-valent halides have higher reactivity than halides of group B elements. Based on this, the present invention combines high-valent halides with oxidizing power and alkoxy groups. It is thought that the chemical reaction of substituted polyphenylene chemically activated by the method is utilized. Therefore, the reason why halides of Group B elements are effective is not necessarily clear, but low-valent halides that do not have oxidizing power, such as AgCl, Hg 2 Cl 2 , CaCl 2 and the like, are not effective. The present inventors have invented a method for obtaining a similar object by reacting the substituted polyphenylene of the present invention with a halide in a liquid phase, and a separate patent application has been filed for this invention as well. Although this method has a high reaction effect and is preferable as a reaction operation, sufficient care must be taken to maintain the shape of the substituted phenylene during the reaction and to make the desired modified product in a favorable shape. It takes. Since the present invention involves reacting a substituted polyphenylene with a halogen compound in a gas phase, it is easy to maintain the original shape of the substituted polyphenylene, and the present invention was made with this point in mind. However, simply carrying out the reaction in the gas phase poses some problems in terms of reaction efficiency, and as a solution to this problem, in the present invention, reduced pressure and/or heat treatment is performed after the reaction treatment. That is, the reaction between a substituted polyphenylene and a halide is generally carried out by placing the solid substituted polyphenylene in a gaseous halide and bringing the substance into contact with it. In this case, the reaction rate depends on the surface area of the substituted polyphenylene, Depends on halide concentration, vapor pressure, etc. In general, the larger the surface area per unit volume of substituted polyphenylene, the smoother the reaction proceeds, and in this sense, substituted polyphenylene is
It is desirable that the material be shaped into a thin film, a film, or a porous shape. However, this is not an essential condition, and the shape of the substituted polyphenylene can be selected depending on necessity and purpose, such as, for example, manufacturing a molded product having conductivity only in the surface layer. In addition, when reacting a halide alone in the gas phase, the higher the vapor pressure, the higher the reaction rate, but quality control by controlling the reaction and making it uniform is also important, so the vapor pressure should be adjusted depending on the purpose. selected. Generally 0.1mm
It is preferable to carry out the reaction at a vapor pressure of Hg or higher. Furthermore, even if the reaction is carried out in a mixed gas of two or more halides, it may also be carried out in a gas inert to the reaction system, such as N 2 ,
It may also be carried out in a system diluted with Ar or the like. Although the reaction temperature can be selected depending on the purpose, it is not preferable to carry out the reaction at a low temperature that lowers the vapor pressure of the halide more than necessary. As mentioned above, after the reaction with the halide, reduced pressure and/or heat treatment is performed. Decompression treatment is usually
Perform at 300mmHg or less, preferably 100mmHg or less,
Heat treatment is usually from 30℃ to 300℃, preferably from 50℃
Perform at 200℃. Both processes can be performed at the same time or in combination one after the other, if necessary. The depressurization and/or heat treatment step may be performed consecutively to the previous step, or after a certain period of time has elapsed, or the two steps of reaction treatment and post-treatment may be repeated two or more times. In this case, different halides may be used for the first and subsequent times. Although the same effect as the production method of the present invention can be obtained by leaving the product in a stream of inert gas such as N 2 or Ar for a long time after the reaction treatment, the process becomes extremely long, which is not preferred in practice. Such reduced pressure treatment or heat treatment is thought to have effects such as promoting the reaction, removing residual unreacted substances, and completing the reaction, and can be said to be a complementary treatment that forms a part of the reaction treatment. In the modified product produced by the method of the present invention, a substituted polyphenylene having a phenylene nucleus chemically activated by an alkoxy group is chemically reacted with a specific halide having the above-mentioned activity. It is what was done. Therefore, compared to the original substituted polyphenylene, the modified polyphenylene of the present invention has a new chemical bond, a change in the chemical structure due to removal of a functional group, and a change in the steric configuration caused by the change. It is presumed that the original substituted polyphenylene can be said to be newly crosslinked intramolecularly, intermolecularly, or both. Therefore, the method of the present invention is similar to the conventional J Chem Phys.
71, 1506 (1979), which is essentially a doping technique aimed at forming a charge transfer complex with an electron-accepting or electron-donating doping agent. Doping techniques are effective in improving conductivity, but
On the other hand, stability, strength, durability, etc. are reduced, which poses a practical problem. In the case of reaction treatment with a halide of the present invention,
If the reaction conditions are selected, the doping technique can reverse the strength, strength,
There are also secondary effects such as improved durability. Furthermore, the modified product of the present invention is generally stable in air, and these points are extremely advantageous when the modified product of the present invention is applied to electrical and electronic devices and electrode materials. Although the electrical conductivity of the modified product of the present invention varies depending on the type of the original substituted polyphenylene and the reaction treatment conditions, it is at least 10 -4 Ω -1 and generally 10 -3 to 10 -1 Ω -1
reaching cm -1 . Since the conductivity of the original substituted polyphenylene is generally around 10 -14 Ω -1 cm -1 , this value is extremely high for a polymer substance itself, and moreover, when a dopant is added to the substituted polyphenylene, This is a value that cannot be reached by adding it. In this specification, electrical conductivity, which specifically indicates electrical conductivity, was measured using a four-probe method in argon as usual. The four-terminal method is shown in "Organic Semiconductors" by Iguchi, Nakata, and Hatano (Kyoritsu Publishing, published in 1966), p. 53. On the other hand, the modified product produced by the method of the present invention is
As described above, it has sufficiently high conductivity by itself, but in order to further improve the conductivity, an electron-accepting dopant and an electron-donating dopant can be added to form a charge transfer complex. Typical examples of applicable dopants include lithium,
Electron donors such as Group IA metals such as sodium and potassium, Group IA metals such as sodium naphthalene, potassium naphthalene, sodium biphenyl and potassium biphenyl, Group A metals such as calcium, and halogens such as iodine and bromine.
Brønsted acid, SO3 , including HClO4 , HSO3F
and non-metal oxides containing N 2 O 5 , sulfides of group elements containing Sb 2 S 5 , B, transition metals, B,
Halides of A and group A elements, BCl 3 , AsF 5 ,
SbF5 , PF5 , BF5 , BCl5 , SbBr3 , CuCl2 , NiCl2
and electron acceptors such as halides such as MoCl 5 , WCl 6 , VOCl 3 , SnCl 4 and fluorine-containing peroxides including FSO 2 OOSO 2 F or mixtures thereof, silver and alkali metals, alkaline earth metals. and quaternary ammonium tetrafluoroborates, phosphonium hexafluoride salts, perchlorates, hexafluoroantimonates, hexafluoroarsenates, and the like. The type of dopant selected depends on what electrical properties are desired in the resulting composition. Electron-donating dopants such as group IA metals and group IA metal arylenes provide n-type conductive materials, and electron-accepting dopants provide p-type materials, which can be selected depending on the application and purpose. Examples of methods for adding a conductive dopant to the modified polymeric substance of the present invention to form a charge transfer complex include adding the dopant from the gas phase, adding the dopant from the solution phase,
Various methods are possible, such as addition in the molten phase or by intimate mixing of solid materials, or using electrochemical reactions to change the oxidation state and form a charge transfer complex with the dopant. A modified polymer material produced by reaction treatment according to the method of the present invention is further formed with a dopant to form a charge transfer complex, and a substituted polyphenylene which has not been subjected to reaction treatment is prepared by forming a charge transfer complex with the same dopant. Compared to conventional products, the conductivity can be 100,000 times higher depending on the reaction treatment conditions and dopant selection. By selecting the structure and number of alkoxy groups, the substituted polyphenylene used in the present invention can be formed into membranes, films, fibers, and fillers using ordinary polymer processing techniques such as solvent casting, melt molding, and pressure sintering. It can be molded into a desired shape such as a composite. Therefore, it is possible to obtain a modified product of any shape by subjecting a substituted polyphenylene that has been previously processed to a desired shape to a reaction treatment with a specific halide. Applications of the modified product according to the present invention also include specific tangible articles, ie, molded articles, made of materials having the above composition. Therefore, it is possible to use such compositions in n-type and p-type materials, rectifier diodes and transistors, conductors such as P-n junctions, semiconductor devices, solar cells, and the like. In obtaining such various molded products, the advantage of the modified material of the present invention as a raw material compared to other conductive polymer materials such as polyacetylene, (SN)x, etc. is that it is easy to obtain the desired shape. This is an easy point. This is due to the good moldability of the substituted polyphenylene used as a raw material. Furthermore, the highly electrically conductive modified product of the present invention is
It has high absorption ability over a wide spectral range in the infrared region. Such materials can therefore be used as filter materials, for example infrared absorbers for solar energy. Also, because the compositions of the invention are electrically conductive, they can be used as antistatic materials or devices, such as internal gaskets in solvent container lids. EXAMPLES The present invention will be specifically explained in more detail with reference to Examples below. Examples 1, 2 Nitromethane 50 in which 40 g of anhydrous ferric chloride was dissolved
ml of paradibutoxybenzene dissolved in 120 ml of nitromethane at room temperature under a vacuum of 20 mmHg.
19.8 g was carefully added so that the internal temperature did not exceed 40°C, and after completion, the mixture was stirred at room temperature under a reduced pressure of 20 mmHg for 2 hours. Pour the reaction mixture into 300 ml of methanol at room temperature.
and stir for 1 hour to remove insoluble matter.
After thoroughly washing the insoluble matter repeatedly with 2N hydrochloric acid water,
Dry under vacuum at 100°C overnight. Yield 12.7g (65%)
A substituted polyphenylene was obtained. Substituted polyphenylene was formed into a film from a toluene solution by a casting method to prepare two films measuring 10 cm x 10 cm x 20 μm.
This film was heated under AlCl 3 or SnCl 4 atmosphere, respectively.
It was left at 100°C or 60°C for 24 hours. After a predetermined period of time, each film was taken out from the reaction vessel and treated under a reduced pressure of 0.1 mmHg at 60°C for 8 hours or 40°C for 3 hours to obtain a black film of a modified polymer substance insoluble in toluene. These two films are stable in air, and their electrical conductivity in argon is
It was 1.4×10 -3 or 5.0×10 -3 Ω -1 cm -1 . As a result of examining the infrared absorption spectrum of the original substituted polyphenylene, no absorption based on hydroxyl groups was observed at 3200 to 3600 cm -1 . Elemental analysis also revealed that the repeating unit of the polymer is C 6 H 2 (OC 4 H 9 ) 2
The calculated value (C; 76.32
%, H; 9.15%) and actual value (C; 76.28%, H;
9.12%) showed good agreement, and no chlorine atoms were detected. The obtained polymer was dissolved in concentrated sulfuric acid,
The intrinsic viscosity [η] obtained by extrapolating the n(η/ηo)/C curve obtained when C (g/100ml) is in the range of 1.0 to 0.1 to C=0 was 0.30 at 37°C. This polymer is soluble in organic solvents and was completely extracted into toluene using a Soxhlet extractor. In addition, the results of thermogravimetric analysis (TGA) of this polymer in air showed that the temperature of 5% weight loss was 320℃,
The same 50% temperature is 500℃. Also polymer
When the molecular weight was measured by GPC after dissolving it in THF, the weight average molecular weight (
w) showed 140000. Examples 3 and 4 Two black films of a modified polymer substance insoluble in toluene were obtained in the same manner as in Example 1 except that BBr 3 or SbF 5 was used instead of AlCl 3 . Both films are stable in air, with electrical conductivities of 8.6×10 -4 and 4.1× in argon, respectively.
It was 10 -1 Ω -1 cm -1 . Examples 5 and 6 BF 3 using BF 3 or VOCl 3 instead of AlCl 3
Two black films of a toluene-insoluble modified polymer substance were obtained by the same method as in Example 1, except that VOCl 3 was treated at room temperature and VOCl 3 was treated at 40°C. Both films are stable in air;
The electrical conductivity in argon was 5.2×10 −4 or 1.9×10 −3 Ω −1 cm −1 , respectively. Examples 7 and 8 A substituted polyphenylene film formed from a toluene solution by a casting method is immersed in a mixed solvent of acetone/methanol (10/90) and left overnight. When the film was taken up and thoroughly dried under reduced pressure, it was observed that the surface of the film became slightly whitish and porous. This porous film 2
under an atmosphere of AlCl 3 in the same manner as in Example 1.
It was left at 60° C. for 4 hours or at room temperature under an atmosphere of SnCl 4 for 24 hours. Remove from reaction vessel after specified time.
When the mixture was treated under reduced pressure of 0.1 mmHg at 60° C. for 3 hours, two black films of a modified polymer substance insoluble in toluene were obtained. This modified porous polymer film is
Stable in air, electrical conductivity in argon is
It was 10 -3 or 6.6×10 -3 Ω -1 cm -1 . Examples 9 and 10 7.036 g of 1,4-dibromo-2,5-diisoproboxybenzene and 0.4864 g of magnesium are mixed in 25 ml of anhydrous tetrahydrofuran under a nitrogen atmosphere and reacted under reflux. 10 mg when metallic magnesium disappears and Grignard reagent generation is completed.
dichloro(2,2'-pyridyl)nickel()
(NiCl 2 (bpy); bpy = 2,2'-pyridine) and refluxed for 5 hours. After once cooling the reaction solution to room temperature, 30 ml of methanol is added, and the resulting precipitate is collected using a rocker. Wash repeatedly with water, methanol, and 1N hydrochloric acid, and dry under vacuum. Yield 1.27g
Substituted polyphenylene was obtained (yield 33%). Two films of 10 cm x 10 cm x 20 μm were prepared by melting substituted polyphenylene at 200° C. and forming a film. The films were each heated in a BBr3 atmosphere at room temperature.
Leave for 12 hours or 8 hours at 80°C under SbCl 3 atmosphere. After a predetermined time, they were taken out from the reaction vessel and subjected to vacuum treatment for 16 hours at room temperature under a vacuum of 1 mmHg for the former, and for 10 hours at room temperature under a vacuum of 0.01 mmHg for the latter, to obtain two black films that were infusible even at 200°C. The electrical conductivity of this film is 7.0×10 -4
or 1.2×10 -1 Ω -1 cm -1 . Note that the original substituted polyphenylene is soluble in hot THF, and slightly dissolves at room temperature. When the molecular weight of this THF solution was measured by GPC, w was
It was 6800. Examples 11 and 12 Two films that were infusible even at 200°C were obtained in the same manner as in Example 9 except that BF 3 or FeCl 3 was used instead of BBr 3 . The electrical conductivity of this film was 1.0×10 −3 or 1.4×10 −3 Ω −1 cm −1 , respectively. Examples 13 and 14 Example 1 except that 11.0 g of p-methoxymethylbenzene was used instead of paradibutoxybenzene.
Substituted polyphenylene was synthesized in the same manner as above, yielding 5.3 g (49%) of substituted polyphenylene. Substituted polyphenylene at room temperature, 200Kg/
Diameter 13mm thickness by pressure molding with a pressure of cm 2
A 0.1 mm disc-shaped pellet was prepared. The pellets were heated at 150°C for 12 hours in an atmosphere of AlCl 3 or
It was left for 24 hours at room temperature under an atmosphere of VoCl 3 . After a predetermined time, the pellets were taken out from the reaction vessel and dried at 100° C. under a reduced pressure of 10 mmHg for 8 hours to obtain two black disc-shaped pellets. The respective electrical conductivity is 2.1×10 -3 or 8.7×
It was 10 -4 Ω -1 cm -1 . Examples 15, 16 Powders of substituted polyphenylene were heated at 150 °C under an atmosphere of AlCl 3 for 12 hours or at 50 °C under an atmosphere of SbCl 5 .
It was left for 24 hours. After a predetermined time, it was taken out from the reaction vessel and heated at 100°C for 3 hours to produce a black powder.
Two disc-shaped pellets each having a diameter of 13 mm and a thickness of 0.1 mm were prepared by press-molding each black powder at a pressure of 200 kg/cm 2 at room temperature. The electrical conductivity of each is 7.7×10 -4
or 7.8×10 -2 Ω -1 cm -1 . Example 17 The modified polymer film prepared in Example 1 was left at 20° C. for 3 hours in an anhydrous sulfuric acid atmosphere. (The vapor pressure of anhydrous sulfuric acid is approximately 200 mmHg) After a predetermined period of time, the film was taken out and its electrical conductivity was measured in an argon atmosphere and found to be 1.8×10 -1 Ω -1 cm -1 . Comparative Example The substituted polyphenylene film prepared in Example 1 was left for 3 hours at 20° C. in an anhydrous sulfuric acid atmosphere. (The vapor pressure of anhydrous sulfuric acid is approximately 200 mmHg) After a predetermined period of time, the film was taken out and its electrical conductivity was measured in an argon atmosphere and found to be 8.2×10 -5 Ω -1 cm -1 . Example 18 4.1 g (0.01 mole) of 1,4-dibromo-2,5-bis(tetrahydrofuryloxy)benzene was dissolved in 50 ml of anhydrous tetrahydrofuran and heated to -78°C.
Cool to While stirring well, add a hexane solution of n-butyl lithium (15% 6.2 ml), and slowly bring the temperature inside the reactor to -10°C over 1 hour.
Raise the temperature to ℃. Here is anhydrous zinc chloride (1.43g)
Add anhydrous tetrahydrofuran solution (20ml) of
Continue stirring for 1 hour at 0°C. Next, the temperature inside the reactor was raised to 10°C, and 10 mg of anhydrous nickel chloride-pipyridine complex ([Ni(bip)Cl 2 ]) was added thereto, the temperature was raised, and the reaction was carried out for 5 hours at the reflux temperature of tetrahydrofuran. . Pour the reaction solution into 200 ml of methanol, and collect the insoluble matter formed using a locator. Insoluble matter was washed repeatedly with methanol, water, and 1/2N hydrochloric acid to obtain 1.66 g of substituted polyphenylene (yield: 67%). This substituted polyphenylene was heated at room temperature.
Diameter 13 by pressure forming at a pressure of 400Kg/ cm2
Disk-shaped pellets with a thickness of 0.05 mm were prepared. The pellet was left for 48 hours at room temperature in an atmosphere of SbF 5 . After the specified time, remove from the reaction container and 0.2mmHg.
The mixture was treated at room temperature under reduced pressure for 4 hours. When the electrical conductivity of this modified molded product was measured in an argon atmosphere, it was found to be 1.5×10 -1 Ω -1 cm -1 . In addition, the original substituted polyphenylene is
When dissolved in THF and the molecular weight was measured, w was 3800 in terms of polystyrene. Example 19 3.84 g (10 mmole) of 1,4-dibromo-2,5-bis(ethoxymethoxy)benzene is dissolved in 50 ml of anhydrous tetrahydrofuran and cooled to -78°C.
After stirring well, a hexane solution of n-butyl lisium (15% 6.2 ml) was slowly added, the temperature inside the reactor was raised to 0°C, and 1.84 g of anhydrous magnesium bromide was added thereto. 10 in a row
The anhydrous nickel chloride-bipyridine complex was heated to ℃.
Add 10 mg and 50 ml of anhydrous n-butyl ether, raise the temperature, and react under reflux for 6 hours. Pour the reaction solution into 200 ml of methanol, collect the insoluble matter produced, wash repeatedly with methanol, water, and diluted hydrochloric acid, and then dry under vacuum. Substituted polyphenylene was obtained in a yield of 1.17 g (yield 52%). This was molded in the same manner as in Example 18 to obtain disc-shaped pellets with a diameter of 13 mm and a thickness of 0.05 mm. By performing a reaction treatment in the same manner as in Example 18 except using SnCl 4 instead of SbF 5 , the electrical conductivity in argon was 3.5×10 -3 Ω -1 cm -1
A modified molded product was obtained. In addition, the original substituted polyphenylene is
When it was dissolved in THF and the molecular weight was measured by GPC, w was 4500 in terms of polystyrene. Example 20 4.44 g (10 mmole) of 1,4-dibromo-2,5-bis(trimethylsiloxy)benzene is dissolved in 50 ml of anhydrous tetrahydrofuran and cooled to -78°C. After stirring well, a hexane solution (15% 62 ml) of n-butyl lithium was slowly added thereto, the temperature inside the reactor was raised to 0°C, and 1.43 g of anhydrous zinc chloride was added thereto. Subsequently, the temperature was raised to 10℃, and anhydrous nickel () acetylacetonate was added.
10 mg and 50 ml of anhydrous n-butyl ether were added and reacted under reflux for 6 hours. After cooling, pour the reaction solution into 200 ml of methanol, and collect the formed insoluble matter in a locator. The product was washed repeatedly with cold methanol and cold water and dried under vacuum to yield 1.56 g of substituted polyphenylene (55% yield). By melting and molding this at 150℃, 10cm×
A sheet-like molded product of 10 cm x 100 μm was obtained. this
Example 18 except using VOCl 3 instead of SbF 5
When the reaction treatment was carried out in the same manner as above, a modified product was obtained as a sheet-like molded product. The electrical conductivity of this modified product in argon was 1.6×10 -2 Ω -1 cm -1 . In addition, the original substituted polyphenylene is
When it was dissolved in THF and its molecular weight was measured by GPC, w was 3400 in terms of polystyrene.
The infrared absorption spectrum of this polymer is 3300cm
Strong and wide absorption near -1 , 2800cm -1 and 3000cm -1
When the polymer is washed with methanol, some of the trimethylsilyl groups show multiple sharp absorptions.
It is possible that it has been disassembled.
Claims (1)
を有する置換フエニレン基を実質的繰返し単位と
し、該繰返し単位の平均数が8以上である実質的
に線状のポリ(アルコキシフエニレン)系高分子
化合物を、B族元素のハロゲン化物もしくは
B族元素以外で2種以上の原子価状態をとり得る
元素の高原子価状ハロゲン化物の気相中で、また
は該ハロゲン化物を含有する気相中で該ハロゲン
化物と反応させることによつて前記高分子化合物
を分子内または分子間で架橋させ、次いで反応系
を減圧もしくは加熱するか、または減圧と加熱を
同時にもしくは交互に行うことを特徴とする、ポ
リ(アルコキシフエニレン)変性体の製造法。 2 ハロゲン化物の蒸気圧が0.1mmHg以上である
特許請求の範囲第1項記載の製造法。 3 減圧処理が300mmHg以下の圧力である特許請
求の範囲第1または2項記載の製造法。 4 加熱処理が50℃以上の温度である特許請求の
範囲第1、2または3項記載の製造法。 5 得られたポリ(アルコキシフエニレン)変性
体の電気伝導度が、アルゴン中にて4端子法によ
り測定すると10-4Ω-1cm-1以上である特許請求の
範囲第1、2、3または4項記載の製造法。[Scope of Claims] 1. Substantially linear poly(alkoxyphenylene) in which a substituted phenylene group having at least one alkoxy group in the phenylene nucleus is a substantial repeating unit, and the average number of the repeating units is 8 or more. ) system polymer compound in the gas phase of a halide of a group B element or a high valence halide of an element other than a group B element that can take two or more valence states, or containing the halide. The polymer compound is intramolecularly or intermolecularly crosslinked by reacting with the halide in a gas phase, and then the reaction system is reduced in pressure or heated, or reduced pressure and heating are carried out simultaneously or alternately. Characteristic method for producing modified poly(alkoxyphenylene). 2. The manufacturing method according to claim 1, wherein the halide has a vapor pressure of 0.1 mmHg or more. 3. The manufacturing method according to claim 1 or 2, wherein the reduced pressure treatment is performed at a pressure of 300 mmHg or less. 4. The manufacturing method according to claim 1, 2 or 3, wherein the heat treatment is performed at a temperature of 50°C or higher. 5 Claims 1, 2, and 3, wherein the electrical conductivity of the obtained modified poly(alkoxyphenylene) is 10 -4 Ω -1 cm -1 or more when measured by the four-terminal method in argon. Or the manufacturing method described in Section 4.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16653883A JPS6058428A (en) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | Production of modified poly(alkoxyphenylene) article |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16653883A JPS6058428A (en) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | Production of modified poly(alkoxyphenylene) article |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6058428A JPS6058428A (en) | 1985-04-04 |
| JPH0363970B2 true JPH0363970B2 (en) | 1991-10-03 |
Family
ID=15833136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16653883A Granted JPS6058428A (en) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | Production of modified poly(alkoxyphenylene) article |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS6058428A (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016037506A (en) * | 2014-08-05 | 2016-03-22 | Jsr株式会社 | Polymer, resin composition containing the polymer and resin molded product |
-
1983
- 1983-09-12 JP JP16653883A patent/JPS6058428A/en active Granted
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6058428A (en) | 1985-04-04 |
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