JPH059271A - Manufacture of highly conductive organic polymer - Google Patents
Manufacture of highly conductive organic polymerInfo
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- JPH059271A JPH059271A JP16452991A JP16452991A JPH059271A JP H059271 A JPH059271 A JP H059271A JP 16452991 A JP16452991 A JP 16452991A JP 16452991 A JP16452991 A JP 16452991A JP H059271 A JPH059271 A JP H059271A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は高導電性有機ポリマーの
製造方法に関するものである。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing a highly conductive organic polymer.
【0002】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】導電性
有機ポリマーの製造方法としては、電解酸化重合法と化
学酸化重合法が知られており、それぞれの方法には一長
一短がある(特願昭63-55659号)。本発明者らは、特に
生産性において効率のよい化学酸化重合法を対象とし
て、導電性ポリマーの導電性を高めること及びその加工
方法について検討を進めてきた(特願昭63-55659号、特
願昭63-85706号、特願昭63-175969 号)。特願昭63-556
59号にも記載したように、溶液中での化学酸化重合反応
において、初期酸化電位を、酸化剤の種類、その濃度、
あるいは酸化剤に対応する還元体の添加、溶媒の種類等
により一定値に制御することにより、生成ポリマーの導
電性を飛躍的に高めることが可能である。しかしなが
ら、溶媒の種類、酸化剤の濃度により制御し得る酸化電
位の範囲は狭く、用いることのできる酸化剤の種類、溶
媒の種類の選択可能性は限られている。2. Description of the Related Art As a method for producing a conductive organic polymer, an electrolytic oxidative polymerization method and a chemical oxidative polymerization method are known, and each method has advantages and disadvantages. 63-55659). The inventors of the present invention have studied the method of enhancing the conductivity of a conductive polymer and the method of processing the chemical oxidation polymerization method, which is particularly efficient in productivity (Japanese Patent Application No. 63-55659, Japanese Patent Application No. 63-55659). Japanese Patent Application No. 63-85706, Japanese Patent Application No. 63-175969). Japanese Patent Application Sho 63-556
As described in No. 59, in the chemical oxidative polymerization reaction in a solution, the initial oxidation potential is determined by the kind of oxidant, its concentration,
Alternatively, it is possible to dramatically increase the conductivity of the produced polymer by adding a reductant corresponding to the oxidant and controlling it to a constant value depending on the type of solvent. However, the range of the oxidation potential that can be controlled by the type of solvent and the concentration of the oxidizing agent is narrow, and the selectability of the type of oxidizing agent and the type of solvent that can be used is limited.
【0003】[0003]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、芳香族化
合物、とくに窒素、酸素、硫黄、セレン等の異原子を含
有した芳香族化合物をモノマーとし、化学酸化重合法に
より高導電率を有する有機ポリマーを得るべく、鋭意研
究を行った結果、酸化重合溶媒として、適用な混合溶媒
を用いることにより、酸化電位の制御が容易となり、従
来法と比べて、酸化剤および溶媒種の制約が緩和され、
かつ生成ポリマーの導電性が向上することを見いだし、
本発明に至った。本発明において用いられるモノマーは
異種原子として窒素、酸素、硫黄あるいはセレンを含有
する5員および6員環の芳香族化合物から選択される。
このような化合物の例として5員複素環化合物ではピロ
ール誘導体、フラン誘導体、チオフェン誘導体あるいは
セレノフェン誘導体が挙げられる。ピロール誘導体とし
て適当な化合物は非置換ピロール、N−アルキルピロー
ルの如きN−置換ピロール、あるいは3位あるいは3,4
位にC1〜C6のアルキル基、アルコキシ基あるいはハロゲ
ン原子を有する3-アルキルピロール、3,4-ジアルキルピ
ロール、3-アルコキシピロール、3,4-ジアルコキシピロ
ール、3-クロロピロールおよび3,4-ジクロロピロール等
があげられる。フラン誘導体およびチオフェン誘導体あ
るいはセレノフェン誘導体としては、非置換フラン、非
置換チオフェン、非置換セレノフェンおよび3位あるい
は3,4 位にC1〜C6のアルキル基、アルコキシ基あるいは
ハロゲン原子を有する3-アルキルフラン、3,4-ジアルキ
ルフラン、3-アルコキシフラン、3,4-ジアルコキシフラ
ン、3-クロロフラン、3,4-ジクロロフラン等、あるいは
3-アルキルチオフェン、3,4-ジアルキルチオフェン、3-
アルコキシチオフェン、3,4-ジアルコキシチオフェン、
3-クロロチオフェン、3,4-ジクロロチオフェン等、さら
に3-アルキルセレノフェン、3,4-ジアルキルセレノフェ
ン、3-アルコキシセレノフェン、3,4-ジアルコキシセレ
ノフェン、3-クロロセレノフェン、3,4-ジクロロセレノ
フェン等が挙げられる。更に6員環芳香族化合物として
は、アニリン、トルイジン、クロロアニリン、ベンジジ
ン等があげられる。SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors have made an aromatic compound, particularly an aromatic compound containing a heteroatom such as nitrogen, oxygen, sulfur and selenium, a monomer, and have a high conductivity by a chemical oxidative polymerization method. As a result of diligent research to obtain an organic polymer, the use of an appropriate mixed solvent as the oxidative polymerization solvent makes it easier to control the oxidation potential, and the oxidant and solvent species are restricted as compared with the conventional method. Relaxed,
And found that the conductivity of the resulting polymer is improved,
The present invention has been completed. The monomers used in the present invention are selected from 5- and 6-membered aromatic compounds containing nitrogen, oxygen, sulfur or selenium as heteroatoms.
As an example of such a compound, a pyrrole derivative, a furan derivative, a thiophene derivative or a selenophene derivative can be cited as the 5-membered heterocyclic compound. Suitable compounds as pyrrole derivatives are unsubstituted pyrrole, N-substituted pyrrole such as N-alkylpyrrole, or the 3-position or 3,4.
Position an alkyl group C 1 -C 6, 3-alkyl-pyrrole having an alkoxy group or a halogen atom, 3,4-dialkyl pyrrole, 3-alkoxy-pyrrole, 3,4-dialkoxy-pyrrole, 3-chloro-pyrrole and 3, 4-dichloropyrrole and the like can be mentioned. The furan derivative, the thiophene derivative and the selenophene derivative include unsubstituted furan, unsubstituted thiophene, unsubstituted selenophene and 3-alkyl having a C 1 to C 6 alkyl group, an alkoxy group or a halogen atom at the 3rd or 3rd and 4th positions. Furan, 3,4-dialkylfuran, 3-alkoxyfuran, 3,4-dialkoxyfuran, 3-chlorofuran, 3,4-dichlorofuran, etc., or
3-alkylthiophene, 3,4-dialkylthiophene, 3-
Alkoxythiophene, 3,4-dialkoxythiophene,
3-chlorothiophene, 3,4-dichlorothiophene, etc., and further 3-alkylselenophene, 3,4-dialkylselenophene, 3-alkoxyselenophene, 3,4-dialkoxyselenophene, 3-chloroselenophene, 3 1,4-dichloroselenophene and the like can be mentioned. Further, examples of the 6-membered aromatic compound include aniline, toluidine, chloroaniline, benzidine and the like.
【0004】酸化剤の例として、ピロール、フラン、チ
オフェン、セレノフェンに対しては、鉄(III) 塩、モリ
ブデン(V) 塩およびルテニウム(III) 塩等が挙げられ
る。アニリンの酸化剤としては、クロム酸(IV)塩、重ク
ロム酸(VII) 塩および過マンガン酸(VII)塩等が挙げら
れる。一方、本発明においては酸化電位の制御が非常に
容易となるため、使用に適した酸化剤の範囲は上記ほど
限定されない。Examples of the oxidizing agent include iron (III) salt, molybdenum (V) salt and ruthenium (III) salt for pyrrole, furan, thiophene and selenophene. Examples of the aniline oxidizing agent include chromic acid (IV) salts, dichromic acid (VII) salts, permanganic acid (VII) salts and the like. On the other hand, in the present invention, the control of the oxidation potential becomes very easy, and therefore the range of the oxidizing agent suitable for use is not limited to the above range.
【0005】モノマーがピロールである時、酸化剤とし
ては上記の塩化第二鉄、臭化第二鉄、ヨウ化第二鉄、過
塩素酸第二鉄等の鉄(III) 塩、三塩化ルテニウム、三臭
化ルテニウム、三ヨウ化ルテニウム、三過塩素酸ルテニ
ウム等のルテニウム(III) 塩あるいは五塩化モリブデ
ン、五臭化モリブデン等のモリブデン(V) 塩、その他塩
化アルミニウム、塩化アルミニウム/塩化第二銅、四塩
化チタン等の無機ハロゲン塩、塩酸、硫酸、フッ酸、過
塩素酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、リン酸等
のプロトン酸等が挙げられる。これらの中でも経済的お
よび取扱い易さの点から鉄(III) 塩、特に塩化第二鉄を
用いるのが好ましい。化学量論的にはモノマー1モルに
対して2モル以上の塩化第二鉄を用いた時に定量的な重
合反応が起こる。When the monomer is pyrrole, the above-mentioned ferric chloride, ferric bromide, ferric iodide, ferric perchlorate and other iron (III) salts, ruthenium trichloride are used as oxidants. , Ruthenium tribromide, ruthenium triiodide, ruthenium triperchlorate, etc. or molybdenum pentachloride, molybdenum (V) salts such as molybdenum pentabromide, other aluminum chloride, aluminum chloride / second chloride Examples thereof include inorganic halogen salts such as copper and titanium tetrachloride, and protic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, perchloric acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid and phosphoric acid. Of these, iron (III) salts, particularly ferric chloride, are preferably used from the viewpoints of economy and ease of handling. Stoichiometrically, a quantitative polymerization reaction occurs when 2 mol or more of ferric chloride is used with respect to 1 mol of the monomer.
【0006】重合反応に用いる溶媒は、酸化剤により酸
化反応を受けないものである必要があるが、更に酸化剤
の電位が用いる溶媒の種類に依存するため、その選択は
重要である。モノマーがピロール、酸化剤が塩化第二鉄
である時、単一溶媒としてはメタノール等の溶媒はピロ
ールに対して適正な酸化電位を与え(例えば、塩化第二
鉄/メタノールの場合、600mV(vs. SCE) a2.5M、560mV
(vs. SCE) a1M)、生成ポリマーは高導電性を示すが、
この時、酸化剤の濃度あるいは、その還元体である塩化
第一鉄の添加により、酸化電位を適正値に調整する必要
がある。酸化剤あるいはその還元体の溶解度、モノマー
の好ましい濃度を考えると、単一溶媒系において酸化電
位が適正値となる条件を作り出すことは容易なことでは
なく、使用可能な溶媒の種類はかなり限られる。塩化第
二鉄の溶媒としてアセトニトリルを用いた場合、その酸
化電位は1300mV(vs. SCE) 前後となり、この溶媒は単一
溶媒系では不適な溶媒である。しかしながら、本発明に
よれば、この溶液中にさらに第二の溶媒を添加し、溶液
の酸化電位を変化させて、適正な酸化電位を実現し、高
導電性ポリマーを得ることができる。第一溶媒、すなわ
ちアセトニトリルよりもFe3+に対する配位能力が高い溶
媒を添加した時には溶液の酸化電位は低下し、逆に配位
能力が低い溶媒を添加した時には酸化電位は上昇する。
例えば、1M濃度の塩化第二鉄をアセトニトリルに溶かし
た時、その酸化電位は1360mV(vs. SCE)であるが、アセ
トニトリル/メタノール混合溶媒系ではその酸化電位は
低下し、560 〜1360mV(vs. SCE) の間で変化する。ここ
で測定された酸化電位は混合溶媒系における平均値を示
しており、酸化反応における局所的な実効酸化電位とは
異なっており、かつ両者の酸化電位の差異は両種溶媒の
酸化剤との相互作用差、すなわち溶媒の組み合わせに依
存する。従って、高導電性重合体を得るに適した酸化電
位は混合溶媒系ではみかけ上、溶媒の組み合わせ毎に異
なる様に見える。例えば、単独溶媒系においては酸化電
位約500mV(vs. SCE)にて高導電性を示すポリマーが得ら
れるが、アセトニトリル/メタノール混合溶媒系では95
0mV(vs. SCE)にて最大の導電性が得られる。従って、溶
媒の組み合わせごとに、最適な酸化電位を求める必要が
あり、本発明による方法では最適条件の調整が若干複雑
となるが、従来法と比べて、溶媒の選択の幅が広がるこ
と、溶媒の濃度、モノマーの濃度に対する制約が緩和さ
れること、得られた生成物の導電性が従来法よりも向上
する等の利点がある。The solvent used in the polymerization reaction must be one that is not subject to the oxidation reaction by the oxidizing agent, and the selection is important because the potential of the oxidizing agent depends on the type of the solvent used. When the monomer is pyrrole and the oxidant is ferric chloride, a single solvent such as methanol gives an appropriate oxidation potential to pyrrole (for example, in the case of ferric chloride / methanol, 600 mV (vs SCE) a2.5M, 560mV
(vs. SCE) a1M), the resulting polymer shows high conductivity,
At this time, it is necessary to adjust the oxidation potential to an appropriate value by adding the concentration of the oxidizing agent or the addition of ferrous chloride, which is a reductant thereof. Considering the solubility of the oxidant or its reductant and the preferable concentration of the monomer, it is not easy to create the conditions where the oxidation potential is at an appropriate value in a single solvent system, and the types of solvents that can be used are quite limited. . When acetonitrile is used as a solvent for ferric chloride, its oxidation potential is around 1300 mV (vs. SCE), which is an unsuitable solvent in a single solvent system. However, according to the present invention, the second solvent can be further added to this solution to change the oxidation potential of the solution to realize an appropriate oxidation potential and obtain a highly conductive polymer. The oxidation potential of the solution decreases when a first solvent, that is, a solvent having a higher coordination ability for Fe 3+ than acetonitrile is added, and conversely, when a solvent having a lower coordination ability is added, the oxidation potential increases.
For example, when 1 M ferric chloride is dissolved in acetonitrile, its oxidation potential is 1360 mV (vs. SCE). The oxidation potential measured here shows the average value in the mixed solvent system, is different from the local effective oxidation potential in the oxidation reaction, and the difference between the two oxidation potentials is different from that of the oxidizing agents of both kinds of solvents. It depends on the interaction difference, ie the combination of solvents. Therefore, the oxidation potential suitable for obtaining a highly conductive polymer seems to be different for each combination of solvents in the mixed solvent system. For example, in a single solvent system, a polymer showing high conductivity is obtained at an oxidation potential of about 500 mV (vs. SCE), but in an acetonitrile / methanol mixed solvent system, it is 95%.
Maximum conductivity is obtained at 0 mV (vs. SCE). Therefore, it is necessary to determine the optimum oxidation potential for each combination of solvents, and the method according to the present invention slightly complicates the adjustment of the optimum conditions. There are advantages that the restrictions on the concentration of the above-mentioned and the concentration of the monomer are alleviated, and the conductivity of the obtained product is improved as compared with the conventional method.
【0007】上記で述べた第一溶媒は、酸化反応を受け
にくいこと以外に、第二溶媒と混合した時に、モノマー
および酸化剤を溶解するものの中から選ばれ、アセトニ
トリル以外に、水、メタノール、エタノール、プロパノ
ール類、ブタノール類、ペンタノール、ヘキサノール、
オクタノール、エチレングリコール等の脂肪族アルコー
ル類、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル等のエーテ
ル類、クロロホルム、ジクロロメタン、1,1-ジクロロエ
タン、1,1-ジクロロエチレン等のハロゲン化炭化水素、
ベンゼン、4-クロロピリジン等の芳香族化合物およびそ
の誘導体、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルア
セトアミド等の非プロトン性極性溶媒、酢酸メチル、酢
酸エチル等のエステル化物、ニトロメタン、ニトロエタ
ン、ニトロベンゼン等のニトロ化合物を挙げることでき
る。上記で述べた第二溶媒に対する要請は第一溶媒と同
じである。更に必要と有れば、第三、第四の溶媒を加え
ることができる。The first solvent described above is selected from those which dissolve a monomer and an oxidizing agent when mixed with a second solvent in addition to being less susceptible to an oxidation reaction, and other than acetonitrile, water, methanol, Ethanol, propanols, butanols, pentanol, hexanol,
Octanol, aliphatic alcohols such as ethylene glycol, ethers such as diethyl ether and dibutyl ether, halogenated hydrocarbons such as chloroform, dichloromethane, 1,1-dichloroethane and 1,1-dichloroethylene,
Benzene, aromatic compounds such as 4-chloropyridine and its derivatives, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and other aprotic polar solvents, methyl acetate, esterified products such as ethyl acetate, nitromethane, nitroethane, Nitro compounds such as nitrobenzene can be mentioned. The requirements for the second solvent described above are the same as for the first solvent. Further, if necessary, third and fourth solvents can be added.
【0008】上記の化学酸化法により得られたポリマー
は一般的に褐色〜黒色の粉末となり、洗浄、乾燥した
後、圧縮成形法等により成形して実用に供することがで
きる。成形物の導電率は数十から300S/cm を越えるもの
が得られる。更に目的によっては、本ポリマーを他種ポ
リマーとブレンド等により複合化して用いてもよい。The polymer obtained by the above-mentioned chemical oxidation method is generally brown to black powder, which can be put to practical use after being washed and dried and then molded by a compression molding method or the like. The electrical conductivity of the molded product is from several tens to over 300 S / cm. Further, depending on the purpose, the present polymer may be used as a composite with another type of polymer by blending.
【0009】さらに本発明によれば上記ポリピロールを
化学的あるいは電気化学的に還元して脱ドープした後、
化学酸化あるいは電解酸化により酸化するとともにドー
ピングを行うことによりポリピロールの導電率を一層高
めることができる。化学的還元に用いる還元剤としては
ヒドラジン、抱水ヒドラジン、フェニルヒドラジン等の
ヒドラジン類、ピリジン、クロロピリジン等のピリジン
類、水素化アルミニウムリチウム、水素化ホウ素ナトリ
ウム等の水素化金属類を挙げることができる。化学還元
剤は通常、ポリマーの窒素原子に対し1〜10モル倍使用
されるが、必ずしもこれに限定されるものではない。還
元反応は−50〜100 ℃の温度範囲で数十分から数時間行
えばよいが、通常室温で1時間程度反応させれば十分で
ある。Further, according to the present invention, after the polypyrrole is chemically or electrochemically reduced and dedoped,
The conductivity of the polypyrrole can be further increased by performing the oxidation and the doping by chemical oxidation or electrolytic oxidation. Examples of the reducing agent used for the chemical reduction include hydrazines such as hydrazine, hydrazine hydrate, and phenylhydrazine; pyridines such as pyridine and chloropyridine; and metal hydrides such as lithium aluminum hydride and sodium borohydride. it can. The chemical reducing agent is usually used in a molar amount of 1 to 10 times the nitrogen atom of the polymer, but is not necessarily limited thereto. The reduction reaction may be carried out in the temperature range of −50 to 100 ° C. for several tens of minutes to several hours, but it is usually sufficient to carry out the reaction at room temperature for about 1 hour.
【0010】電解還元では、通常の電解重合と逆極性の
印加電圧を加えれば脱ドープされ中性のポリピロールが
得られる。この印加電圧は高いほど速く脱ドープされる
が、使用電解質と溶媒の組み合わせによる電位窓を考慮
して設定する。通常0.01〜−2.0V(vs. SCE) が好まし
い。In electrolytic reduction, neutral polypyrrole which is dedoped can be obtained by applying an applied voltage having a polarity opposite to that of ordinary electrolytic polymerization. The higher the applied voltage is, the faster the dedoping is performed. Usually, 0.01 to -2.0 V (vs. SCE) is preferable.
【0011】還元後、中性ポリピロールは再度、化学的
に酸化剤で再酸化されるとともに、ドーピングがなされ
る。このような再ドーピングに用いられるドーパントと
しては、還元された中性重合体を再酸化するに十分な酸
化力を有し、且つドーパントとして有効な電子受容性を
有する化合物ならすべて用いることができる。After reduction, the neutral polypyrrole is again chemically reoxidized with an oxidizing agent and doped. As the dopant used for such re-doping, any compound having an oxidizing power sufficient for re-oxidizing a reduced neutral polymer and having an electron accepting property effective as a dopant can be used.
【0012】このような酸化剤としては、ヨウ素、臭
素、塩素等のハロゲン、五フッ化ヒ素、五フッ化アンチ
モン、三フッ化ホウ素、三塩化ホウ素、塩化第二鉄、塩
化第二スズ、四塩化チタン、塩化亜鉛、塩化第二銅のル
イス酸、塩酸、硫酸およびその塩(例えば硫酸水素カリ
ウム、硫酸水素ナトリウム等)、過塩素酸およびその塩
(例えば過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩
素酸カリウム、過塩素酸鉄等)、あるいはホウフッ化水
素酸およびその塩(例えば、フッ化ホウ素ナトリウム、
フッ化ホウ素カリウム、フッ化ホウ素アンモニウム、フ
ッ化ホウ素テトラアルキルアンモニウム等)、トリクロ
ロ酢酸、トリフルオロ酢酸等を挙げることができるが、
必ずしもこれらに限定されるべきものではない。Examples of such oxidizing agents include halogens such as iodine, bromine and chlorine, arsenic pentafluoride, antimony pentafluoride, boron trifluoride, boron trichloride, ferric chloride, stannic chloride and tetrachloride. Lewis acid of titanium chloride, zinc chloride, cupric chloride, hydrochloric acid, sulfuric acid and salts thereof (eg potassium hydrogen sulfate, sodium hydrogen sulfate etc.), perchloric acid and salts thereof (eg lithium perchlorate, sodium perchlorate, Potassium perchlorate, iron perchlorate, etc.) or borofluoric acid and its salts (eg sodium borofluoride,
Examples thereof include potassium boron fluoride, ammonium boron fluoride, tetraalkylammonium fluoride boron, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, and the like.
It should not necessarily be limited to these.
【0013】また、電気化学的に再度、酸化およびドー
ピングを行うことも可能である。この場合、支持電解質
として上記酸化剤を使用し、通常の電解重合と同じ極性
の印加電圧をかければよい。It is also possible to carry out oxidation and doping again electrochemically. In this case, the above-mentioned oxidizing agent may be used as a supporting electrolyte, and an applied voltage having the same polarity as in ordinary electrolytic polymerization may be applied.
【0014】[0014]
【発明の効果】本発明により得られる高導電性重合体は
圧縮成形等により成形して、導電性構造部品として、ま
た他樹脂に添加することにより、導電性熱可塑性樹脂と
して、電磁遮蔽材料等に用いることができる。The highly conductive polymer obtained by the present invention is molded by compression molding or the like to be used as a conductive structural component or as a conductive thermoplastic resin by adding it to another resin, an electromagnetic shielding material, etc. Can be used for.
【0015】[0015]
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
するが、本発明はこの実施例の範囲にとどまるものでは
ない。EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to the scope of these examples.
【0016】実施例1アセトニトリル/ メタノールの溶解した塩化第二鉄の酸
化電位
アセトニトリル(東京化成製)とメタノール(東京化成
製)の成分体積比を変えながら混合溶媒を作成する。こ
の溶媒中に塩化第二鉄(無水、東京化成製)を1M濃度と
なるよう添加し、よく攪拌した後、溶液1dm3をビーカに
とる。白金板(3mm×3mm)と、飽和カロメル電極につ
ないだ塩橋をこの溶液中に挿入してそれぞれ作用電極あ
るいは参照電極とし、攪拌しながら、室温においてそれ
ぞれの溶液の電位を測定した。各溶液組成における、酸
化電位の測定結果を図1に示すが、アセトニトリル単一
の酸化電位1360mV(vs. SCE) は、メタノール量の増加と
共に低下し、メタノール単一の場合の560mV(vs. SCE)ま
で下がる。ポリピロールの合成
実施例1において酸化電位を測定した溶液を0℃に冷却
する。真空蒸留により精製し、窒素雰囲気下、暗黒にて
保存しておいたピロール 0.1モル(6.7g)を上記の各ア
セトニトリル/メタノール混合溶媒(ピロールの5倍体
積)に溶かした溶液を、上記の酸化剤溶液中に攪拌しな
がら加えた。この時、同時に酸化電位の測定も行った。
生成ポリマーは褐色〜黒色の粉末として析出した。20分
後、生成ポリマーをろ過することにより重合反応を停止
した後、濾液が透明となるまでメタノールにより洗浄を
繰り返した。得られたポリピロールは室温にて24時間真
空乾燥した。ポリピロール粉末は400kg/cm2 の圧力にて
円盤状(直径10mm×厚み2mm)にプレス成形し、その導
電率(直流)を20℃にて四端子法で測定した。メタノー
ル/アセトニトリルの各組成における重合反応初期酸化
電位と、得られたポリピロールの導電率の関係を図2に
示す。生成ポリマーの導電率は初期酸化電位によって変
化しており、950mV(vs. SCE)の時、最高の導電率326 S/
cmが得られた。この値は比較例1に示す従来法と比べ10
0S/cm以上上回っている。Example 1 Ferric chloride acid dissolved in acetonitrile / methanol
Chemical potential A mixed solvent is prepared by changing the component volume ratio of acetonitrile (manufactured by Tokyo Kasei) and methanol (manufactured by Tokyo Kasei). Ferric chloride (anhydrous, manufactured by Tokyo Kasei) is added to this solvent so as to have a concentration of 1 M, and after stirring well, 1 dm 3 of the solution is placed in a beaker. A platinum plate (3 mm × 3 mm) and a salt bridge connected to a saturated calomel electrode were inserted into this solution to serve as working or reference electrodes, and the potential of each solution was measured at room temperature with stirring. Fig. 1 shows the measurement results of the oxidation potential for each solution composition. The oxidation potential of 1360 mV (vs. SCE) for acetonitrile alone decreased with the increase of the amount of methanol, and 560 mV (vs. SCE) for methanol alone. ). Synthesis of Polypyrrole The solution whose oxidation potential was measured in Example 1 is cooled to 0 ° C. A solution prepared by dissolving 0.1 mol (6.7 g) of pyrrole, which was purified by vacuum distillation and stored in the dark under a nitrogen atmosphere, in each of the above acetonitrile / methanol mixed solvents (5 times the volume of pyrrole) was added to the above oxidation. It was added to the agent solution with stirring. At this time, the oxidation potential was also measured at the same time.
The produced polymer was precipitated as a brown to black powder. After 20 minutes, the polymerization reaction was stopped by filtering the produced polymer, and then washing with methanol was repeated until the filtrate became transparent. The obtained polypyrrole was vacuum dried at room temperature for 24 hours. The polypyrrole powder was press-molded into a disk shape (diameter 10 mm × thickness 2 mm) at a pressure of 400 kg / cm 2 , and its conductivity (direct current) was measured at 20 ° C. by the four-terminal method. FIG. 2 shows the relationship between the initial oxidation potential of the polymerization reaction and the conductivity of the obtained polypyrrole in each composition of methanol / acetonitrile. The conductivity of the produced polymer changes with the initial oxidation potential, and at 950 mV (vs. SCE), the highest conductivity 326 S /
cm was obtained. This value is 10 compared with the conventional method shown in Comparative Example 1.
It exceeds 0 S / cm.
【0017】比較例1
特願昭63−55659 号の実施例1に従い、酸化剤溶液中に
その還元体を添加することにより溶液の酸化電位を制御
した。塩化第二鉄の3.5Mメタノール溶液1dm3 (液温0
℃)中に、所定の量の塩化第一鉄を添加する。この溶液
中に0.1 モル(6.7g)のピロールを5倍体積のメタノー
ルに溶かした溶液を攪拌しながら添加した。この時、実
施例1に示す方法により、反応液の酸化電位を測定し
た。20分後に実施例1と同様にして反応を停止し、洗
浄、乾燥、成形した後、その成形物の導電率を測定し
た。図3にその結果を示すが、塩化第一鉄の添加ととも
に重合反応液の酸化電位が変化し、生成ポリマーの導電
率も変化した。初期酸化電位500mV(vs. SCE)において、
最高の導電率200S/cm が得られた。Comparative Example 1 According to Example 1 of Japanese Patent Application No. 63-55659, the oxidizing potential of the solution was controlled by adding the reductant to the solution of the oxidizing agent. Ferric chloride 3.5M methanol solution 1dm 3 (liquid temperature 0
C.), a predetermined amount of ferrous chloride is added. A solution of 0.1 mol (6.7 g) of pyrrole in 5 volumes of methanol was added to this solution with stirring. At this time, the oxidation potential of the reaction solution was measured by the method described in Example 1. After 20 minutes, the reaction was stopped in the same manner as in Example 1, and after washing, drying and molding, the conductivity of the molded product was measured. The results are shown in FIG. 3. The oxidation potential of the polymerization reaction liquid changed with the addition of ferrous chloride, and the conductivity of the produced polymer also changed. At the initial oxidation potential of 500 mV (vs. SCE),
The highest conductivity of 200 S / cm was obtained.
【0018】比較例2
比較例1と同様の酸化電位制御をアセトニトリル溶媒に
おいて試みたが、塩化第一鉄がアセトニトリルに不溶性
であるため、酸化電位の制御は不成功におわった。Comparative Example 2 The same oxidation potential control as in Comparative Example 1 was tried in an acetonitrile solvent, but the control of the oxidation potential was unsuccessful because ferrous chloride was insoluble in acetonitrile.
【0019】比較例3
特願昭63−55659 号の実施例1に従い、重合反応の溶媒
を変えることにより酸化電位を制御しながら、重合反応
を行なった。各種溶媒に2.5M濃度の塩化第二鉄を添加
し、0℃に冷却する。この溶液中に0.1 モル(6.7g)の
ピロールを5倍体積の各溶媒に溶かした溶液を攪拌しな
がら添加した。この時、実施例1に示す方法により、反
応液の酸化電位を測定した。20分後に実施例1と同様に
して反応を停止し、反応溶媒によって洗浄し、乾燥、成
形した後、その成形物の導電率を測定した。図3にその
結果を示すが、塩化第一鉄の添加とともに重合反応液の
酸化電位が変化し、生成ポリマーの導電率も変化した。
初期酸化電位が変化し、生成ポリマーの導電率も変化し
た。初期酸化電位530mV(vs. SCE)において、最高の導電
率200S/cm が得られた。Comparative Example 3 According to Example 1 of Japanese Patent Application No. 63-55659, the polymerization reaction was carried out while controlling the oxidation potential by changing the solvent for the polymerization reaction. Add 2.5 M ferric chloride to various solvents and cool to 0 ° C. A solution prepared by dissolving 0.1 mol (6.7 g) of pyrrole in 5 times the volume of each solvent was added to this solution with stirring. At this time, the oxidation potential of the reaction solution was measured by the method described in Example 1. After 20 minutes, the reaction was stopped in the same manner as in Example 1, washed with a reaction solvent, dried and molded, and the conductivity of the molded product was measured. The results are shown in FIG. 3. The oxidation potential of the polymerization reaction liquid changed with the addition of ferrous chloride, and the conductivity of the produced polymer also changed.
The initial oxidation potential changed, and the conductivity of the produced polymer also changed. The highest conductivity of 200 S / cm was obtained at the initial oxidation potential of 530 mV (vs. SCE).
【0020】実施例2
実施例1において得られたポリピロール粉末1.0gを、フ
ェニルヒドラジン2.0gをジエチルエーテル溶液50mlに溶
かした溶液に加え、室温にて攪拌、約1時間反応させ
た。反応終了後、還元されたポリピロールを濾別し、エ
ーテルにて十分洗浄した後、真空乾燥した。このピロー
ルを室温にてヨウ素蒸気に一昼夜さらし、酸化ドーピン
グを行なった。この再ドーピングポリピロールを、実施
例1と同様にプレス成形し、導電率を測定したところ、
610 S/cmの値を示し、再ドーピングによる導電率の上昇
が認められた。Example 2 1.0 g of the polypyrrole powder obtained in Example 1 was added to a solution of 2.0 g of phenylhydrazine in 50 ml of diethyl ether solution, and the mixture was stirred at room temperature and reacted for about 1 hour. After completion of the reaction, the reduced polypyrrole was filtered off, washed thoroughly with ether, and dried in vacuum. This pyrrole was exposed to iodine vapor at room temperature all day and night for oxidative doping. The re-doped polypyrrole was press-molded in the same manner as in Example 1 and the conductivity was measured.
A value of 610 S / cm was shown, and an increase in conductivity due to re-doping was observed.
【図1】実施例1でアセトニトリルとメタノールとの混
合溶媒に塩化第二鉄を溶解した溶液の、各溶液組成と酸
化電位の関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between each solution composition and the oxidation potential of a solution prepared by dissolving ferric chloride in a mixed solvent of acetonitrile and methanol in Example 1.
【図2】実施例1でアセトニトリルとメタノールを用い
てポリピロールを合成する際の、重合反応初期酸化電位
と得られたポリピロールの導電率の関係を示すグラフで
ある。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the initial oxidation potential of a polymerization reaction and the conductivity of the obtained polypyrrole when polypyrrole is synthesized using acetonitrile and methanol in Example 1.
【図3】比較例1〜3の方法でポリピロールを合成する
際の、酸化電位と得られたポリピロールの導電率の関係
を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the oxidation potential and the conductivity of the obtained polypyrrole when synthesizing the polypyrrole by the methods of Comparative Examples 1 to 3.
Claims (7)
セレンを含有する5員環あるいは6員環芳香族化合物か
らなるモノマーを溶液中において、化学酸化重合して高
導電性有機ポリマーを製造するに際して、2種以上の溶
媒を混合することにより重合溶液の酸化電位を制御し
て、芳香族化合物の化学酸化重合を行うことを特徴とす
る高導電性有機ポリマーの製造方法。1. When producing a highly conductive organic polymer by chemically oxidatively polymerizing a monomer consisting of a 5-membered or 6-membered aromatic compound containing nitrogen, oxygen, sulfur or selenium as a hetero atom in a solution. A method for producing a highly conductive organic polymer, which comprises controlling the oxidation potential of a polymerization solution by mixing two or more kinds of solvents to carry out chemical oxidative polymerization of an aromatic compound.
である請求項1記載の高導電性有機ポリマーの製造方
法。2. The method for producing a highly conductive organic polymer according to claim 1, wherein the monomer is pyrrole or a derivative thereof.
1又は2記載の高導電性有機ポリマーの製造方法。3. The method for producing a highly conductive organic polymer according to claim 1, wherein an iron (III) salt is used as the oxidizing agent.
の高導電性有機ポリマーの製造方法。4. The method for producing a highly conductive organic polymer according to claim 3, wherein the oxidizing agent is ferric chloride.
ル及びメタノールを含む請求項1〜4の何れか1項記載
の高導電性有機ポリマーの製造方法。5. The method for producing a highly conductive organic polymer according to claim 1, wherein the solvent for chemical oxidative polymerization contains acetonitrile and methanol.
560 〜1300mV(vs.SCE)である請求項5記載の高導電性有
機ポリマーの製造方法。6. The initial oxidation potential during chemical oxidative polymerization is
The method for producing a highly conductive organic polymer according to claim 5, which is 560 to 1300 mV (vs. SCE).
ポリマーをさらに還元後、アクセプターとして有効な酸
化剤により酸化するとともにドーピングする請求項1〜
6の何れか1項記載の高導電性有機ポリマーの製造方
法。7. The highly conductive organic polymer obtained by chemical oxidative polymerization is further reduced, and then oxidized and doped with an oxidizing agent effective as an acceptor.
7. The method for producing a highly conductive organic polymer according to any one of 6 above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16452991A JPH059271A (en) | 1991-07-04 | 1991-07-04 | Manufacture of highly conductive organic polymer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16452991A JPH059271A (en) | 1991-07-04 | 1991-07-04 | Manufacture of highly conductive organic polymer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH059271A true JPH059271A (en) | 1993-01-19 |
Family
ID=15794902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16452991A Pending JPH059271A (en) | 1991-07-04 | 1991-07-04 | Manufacture of highly conductive organic polymer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH059271A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004078830A1 (en) * | 2003-03-04 | 2004-09-16 | Eamex Corporation | Deformable high-strength polypyrrole film |
| JP2007321081A (en) * | 2006-06-01 | 2007-12-13 | Mitsuyoshi Akatsuka | Method for producing organic polymer and organic polymer obtained by the method |
| US20090299031A1 (en) * | 2005-05-27 | 2009-12-03 | University Of Manitoba | Metastable Reaction Mixtures For The In Situ Polymerization Of Conducting Polymers |
-
1991
- 1991-07-04 JP JP16452991A patent/JPH059271A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004078830A1 (en) * | 2003-03-04 | 2004-09-16 | Eamex Corporation | Deformable high-strength polypyrrole film |
| US20090299031A1 (en) * | 2005-05-27 | 2009-12-03 | University Of Manitoba | Metastable Reaction Mixtures For The In Situ Polymerization Of Conducting Polymers |
| US8288507B2 (en) * | 2005-05-27 | 2012-10-16 | University Of Manitoba | Metastable reaction mixtures for the in situ polymerization of conducting polymers |
| JP2007321081A (en) * | 2006-06-01 | 2007-12-13 | Mitsuyoshi Akatsuka | Method for producing organic polymer and organic polymer obtained by the method |
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