JPH0433918A - 電解重合エレクトロクロミック材料 - Google Patents

電解重合エレクトロクロミック材料

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JPH0433918A
JPH0433918A JP13719490A JP13719490A JPH0433918A JP H0433918 A JPH0433918 A JP H0433918A JP 13719490 A JP13719490 A JP 13719490A JP 13719490 A JP13719490 A JP 13719490A JP H0433918 A JPH0433918 A JP H0433918A
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JP
Japan
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triphenylamine
electrolytic
monomer
polymerization
material produced
Prior art date
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Pending
Application number
JP13719490A
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English (en)
Inventor
Yasuhiko Osawa
康彦 大澤
Katsunori Aoki
克徳 青木
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、 で表わされるトリフェニルアミンにチオフェン部位が直
接結合した4、 4’ 、4’−トリ (2−チェニ)
トリフェニルアミンの電解酸化重合によって製造された
エレクトロクロミック(EC)材料に関する。
(従来の技術) これまでに、EC材料としてはいろいろな有機材料およ
び無機材料が提案されてきたが、駆動安定性、耐久性が
問題でありなかなか実用化されなかった。EC物質の中
でもいわゆる導電性高分子は材料のバリエーションの広
さ、加工性のよさ、色のバリエーションの豊富さや多色
化の可能性、応答性等のよさ等の魅力があるが、駆動安
定性、耐久性がやはり問題であった。本出願人は先にポ
リトリフェニルアミン類という導電性がかなり高く (
ドーピングによりis−cm−’のオーダーになる)駆
動安定性、耐久性に特に優れた一連の導電性高分子を開
発して特開昭61−28524号公報に開示した。
ポリトリフェニルアミンECI膜の作成は次のように行
なう。ポリ (4,4’−)リフェニルアミン)等のポ
リマーをクロロホルム等の溶媒に溶かし、スピンコード
法によってITO(インジウムドープ酸化錫)等の透明
導電ガラスの上に製膜した後、加熱して沃素ドーピング
を行い架橋して不溶性としてエレクトロクロミック薄膜
とする。このようにして作成したエレクトロクロミック
薄膜は酸化還元の安定性、駆動安定性、耐久性に優れ、
前述の様に成形加工性もいいので、きわめて実用性の高
いものである。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、先に提案したポリ (4,4’−トリフ
ェニルアミン)を代表とするポリトリフェニルアミン類
では、大面積のEC素子を構成する場合には実用的に十
分均一なむらの無いEC3膜を作成することが難しく、
また文字等の複雑なパターンを含むEC素子を構成する
場合にも製膜後不用部分を正確に除去する簡便で適当な
加工法がなく問題であった。そこで電解重合法によるポ
リトリフェニルアミンのECI膜の作製を検討したとこ
ろ、電解重合法により作製することができる場合には、
上記問題は解決出来るのであるが、以下の比較例1に示
すようにトリフェニルアミンのダイマーの安定性が逆に
災いしてトリフェニルアミンの直接の電解重合法ではE
C薄膜を得ることが出来ないことが判明した。
(課題を解決するための手段) そこで本発明者らは、何とかこの非常に優れた反応部位
であるトリフェニルアミン単位を主鎖中に含む導電性高
分子薄膜を電解重合法で得ることを検討してきた。その
結果、電解重合性がよく、グリニヤール試薬に対する安
定性などを考え、チオフェンとトリフェニルアミンを結
合させた原料上ツマ−を合成し、それを電解重合するこ
とによって問題を解決することができることを知見した
。
この発明はこのような知見に基づいて達成されたもので
、次式 で表わされるトリフェニルアミンにチオフェン部位が直
接結合した4、 4’ 、 4″ トリ (2−チエニ
ル)トリフェニルアミンを原料モノマーとし、これを電
解酸化重合することによって作製されたトリフェニル構
造単位を含むEC材料に関するものである。
(実施例) 以下本発明を実施例および比較例により具体的に説明す
る。
此1石11 トリフェニルアミンの直接電解重合。
吉野等によりベンゼン等の縮合系炭化水素の電解酸化重
合により導電性高分子薄膜が出来ることが示されている
ので(J、 Elkectroanal、Chem。
195 (1985) 203.  とJ、 Chem
、Soc、Chem、Commum、。
(1986) 550. ) 、この方法を用いてトリ
フェニルアミンの電解酸化重合を以下のように試みた。
電解液は、0.3M  トリフェニルアミン、0.I 
MCuCl z、0.I M  LiAsF6のニトロ
ベンゼン)容液を用いた。動作電極にネサガラスを、対
極に白金線を用いて動作電極を対極に対して10 Vが
けて電解した。トリフェニルアミンの代わりにベンゼン
を加えたときは黒い膜ができたが、この場合には、溶液
が赤褐色になったがネサガラス上にはいくら電解しても
薄膜はできなかった。恐らくこれは、トリフェニルアミ
ンが酸化重合してダイマーができるが、そのカチオンが
安定で更にシカチオンまで酸化してもある程度安定な為
電解重合がダイマー以上には進まないので膜が出来ない
ものと考えられる。
lJJ辻上 ベンゾニトリル中での電解重合 原料のモノマーは新規な化合物であり、この目的のため
に文献(Makromol、 Chem、 vol、 
1891755、 (1988))を一部参考にして次
のように合成した。300dの3ツロ丸底フラスコ中に
4.0g(0,167モル)のグリニヤール試薬用の金
属マグネシウムを加え、磁気回転子を入れ、真空脱気後
、金属ナトリウムを用いて脱水したジエチルエーテルを
約110d真空蒸留して加え、このフラスコに冷却器を
取り付は窒素雰囲気下でこの溶液中に25g (0,1
53モル)の2−ブロモチオフェンを滴下してグリニヤ
ール試薬を調製した。別の300dの3ツロ丸底フラス
コに6 g (0,0125モル)の4,4′4″ −
トリブロモトリフェニルアミン(トリフェニルアミンの
臭素化により合成した)と触媒量(0,15g)のジク
ロロ(1,3−(ジフェニルホスフィノ)プロパンクニ
ッケル(II)を加えて、磁気回転子を入れ、真空脱気
後、約100−の乾燥ジエチルエーテルを真空蒸留して
加え、アイスバスで冷却したあと窒素下で注射器を用い
て約80d(大過剰)の前記グリニヤール試薬溶液を加
えて、オイルハス上で43時間リフラックスして合成し
た。反応終了後アイスバスで冷却して沸騰しないように
様子をみながら2モル/リットルの塩酸水溶液を約70
d加え、合計250dのジエチルエーテルで抽出した。
得られた褐色がかったオレンジ色のエーテル相を飽和の
炭酸ナトリウム水溶液で洗浄して、塩化カルシウム上で
一晩乾燥して、エーテル相をろ過した後エバボレートし
て、さらに副産物のチオフェンを除くためにロータリー
ポンプにて真空弓きした。粗生成物をカラムクロマトグ
ラフィーで分離精製(シリカゲル/ベンゼン:ヘキサン
(体積比1:4))して、エタノールからさらに再結晶
して目的の原料モノマーを得た。原料上ツマ−はうすい
オレンジ色の結晶であった。融点は1857°Cであっ
た。後に示すFT−IRの結果も矛盾がなかった。元素
分析の結果は次のようであり目的物質と確認された。
理論値:炭素; 73.3%、水素;4.28%、窒素
; 2.85%、硫黄; 19.6%。
実験値:炭素; 73.2%、水素;4.26%、窒素
; 2.61%、硫黄;19.9%。
得られたモノマーの電解重合を以下の条件で行なった。
溶媒としては、水素化カルシウムにより脱水した後真空
蒸留したベンゾニトリルを用い、支持電解質としては0
.1モル/リットルのノルマルテトラブチルアンモニウ
ムへキサフルオロフォスフェートを用いて、参照電極と
してはプロピレンカーボネート中の銀/塩化銀電極を2
枚のガラスフィルターで隔てて用いた。原料モノマーの
濃度は5ミリモル/リットルとした。動作電極にはIT
Oガラス(表面抵抗10オ一ム/口)を用いた。
得られる薄膜の酸化還元特性の理解をより正確に行うた
めに直径0.5mmの白金線(長さ約2cm)も動作電
極として用いた。対極は白金線を用いた。
電解重合は3室式の電解セルを用い窒素雰囲気のグロー
ブボックス中で行った。セルの中央の部屋に動作電極を
置き、ガラスフィルターを隔てて片方の部屋に対極をお
き、ガラスフィルターを隔ててもう一方の部屋に参照電
極を置いた。
第1図に白金電極での上記溶液でのサイクリックポルタ
モグラムを示す。電位掃引をOから1.1■の範囲に限
ると非常に安定な1電子可逆波を示し電解重合は起こら
ない。ところが、電位掃引を1.5■位まで行うと掃引
回数の増加にしたがい反応電気量がどんどん増加し、白
金電極が着色してきて電解重合膜が非常に簡単に生成し
ていることがわかる。よく知られたポリチオフェンにつ
いての一連の結果(例えばG、 Tourillon 
in T、A。
Skotheim、 (Ed、)、 f(andboo
k of Conducting PoIymers 
 vol、 1+ Dekker  New York
、 1986. p、293.)から酸化によってチオ
フェン骨格の硫黄の隣の2−15−の位置の炭素上のプ
ロトンがはずれ、その炭素同士が結合してポリマーとな
る。この場合次弐 で表わされるように、一つの分子に結合部位が3つある
ので結果としてポリマーは網目状に生長していくものと
考えられる。
第2図aおよびbには、原料上ツマ−と得られた電解重
合膜のFT−IRスペクトルを示した。
電解重合膜のスペクトルはITO上の膜をかきとってK
Br法にて測定した。モノマー、ポリマーの両方にトリ
フェニルアミン部位に特有の12701310、148
0.159OCT11−’付近の強い吸収が見られ、ト
リフェニルアミン部位が含まれることがわかる。
ポリマーでは、2,5−二置換チオフェンにみられる吸
収である790cm−’付近に吸収が出現し、2−置換
チオフェンを含むモノマーの6901−1の吸収がほと
んど消滅している。従って、チオフェンの5−位同士で
の結合でポリマーがネットワーク状に生長していると考
えられる。
得られた薄膜のエレクトロクロミック特性を、より実用
的な溶媒であるプロピレンカーボネート中で行った。1
.0モル/リットルの過塩素酸リチウムを含むプロピレ
ンカーボネート溶液中での■T○上のポリマーのサイク
リックポルタモグラムを第3図に示す。酸化第−波にて
百回以上の酸化還元を繰り返したが波形の変化はみられ
ず非常に安定であった。吸収スペクトル測定用の電気化
学セルを構成して、酸化に伴う可視−近赤外吸収スペク
トルの変化を第4図に示した。第−波での酸化にともな
って薄膜の色は目視では少しオレンジ色がかった黄色か
ら黒に可逆に変化した。
1施皿l 実施例1において試料の濃度を3ミリモル/リットルに
変えた以外は同様にして、rro電極上に1.6vでの
定電位電解で電解重合したときの注入電気量と生成した
ポリマー膜の反応電気量の関係(電解重合の電気量効率
)を検討した。ポリマーの反応電気量としてはポリマー
中のトリフェニルアミン部位の反応と近似できる第−波
(0,95Vまで)のそれを用いた。結果を第5図に示
した。
電気量収支、物質収支のみに注目した下記式で示す電解
重合のメカニズムかられかるように、一つ重合が進むの
に計5個の電子を除く必要がある。従って第5図の結果
は重合の電気量効率が事実上100%であり、反応した
七ツマ−は溶は出す事なくほとんど全て膜の生長に寄与
していることがわかる。モノマーが重合前に既に一段酸
化され1゛に帯電しているにもかかわらず、非常に効率
よく重合析出するのはモノマーが3官能性であるためと
考えられる。従って、このモノマーは更にいろいろな可
能性を暗示する。
この発明で使用される電解重合時の溶媒及び支持電解質
はニトリル系溶媒及びノルマルテトラブチルアンモニウ
ムへキサフルオロフォスフェートに限られるものではな
く、電解重合する電位で酸化分解されないものなら非水
溶液の電気化学で用いられる溶媒及び電解質が使用可能
である。作製したエレクトロクロミック薄膜の駆動用溶
媒も同様に過塩素酸リチウムのプロピレンカーボネート
溶液に限定されるものではない。
(発明の効果) 以上説明してきた様に、この発明によればトリフェニル
アミン部位を含み酸化還元安定性がよく、耐久性に優れ
大面積化が可能で、しかも容易に任意の形状にできるE
Cff膜を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は4.4’ 、4’ −トリ (2−チエニル)
トフェニルアミンのベージニトリル溶液でのサイクリッ
クポルタモグラム線図、 第2図aは実施例1における原料モノマーのFT−IR
スペクトル線図、 第2図すは実施例1における電解重合膜のFT−IRス
ペクトル線図、 第3図は実施例1で得られた電解重合膜のサイクリック
ホルタモダラム線図、 第4図は実施例1で得られた電解重合膜の酸化に伴う吸
収スペクトルの変化を示す線図、第5図は実施例2にお
ける電解重合の電気量効率を示す線図である。 第5図 Q(電N皇合)mc

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、次式 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・( I ) で表わされる4,4′,4″−トリ(2−チエニル)ト
    リフェニルアミンを原料モノマーとして電解酸化重合に
    よって作製したことを特徴とするエレクトロクロミック
    材料。
JP13719490A 1990-05-29 1990-05-29 電解重合エレクトロクロミック材料 Pending JPH0433918A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000506629A (ja) * 1996-03-15 2000-05-30 エコール ポリテクニーク フェデラル ドゥ ローザンヌ エレクトロクロミックまたはフォトエレクトロクロミック装置
JP2009001601A (ja) * 2007-06-19 2009-01-08 Ricoh Co Ltd 含チオフェン基重合体およびその製造方法
JP2012111958A (ja) * 2001-10-25 2012-06-14 Cambridge Display Technology Ltd 電子光学装置用トリアリールアミン含有モノマー
JP2016154086A (ja) * 2015-02-20 2016-08-25 株式会社豊田中央研究所 配位構造体及び蓄電デバイス

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JP2007072473A (ja) * 1996-03-15 2007-03-22 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne エレクトロクロミックまたはフォトエレクトロクロミック装置
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