JPH06220191A - ポリアニリン誘導体およびその製造方法 - Google Patents

ポリアニリン誘導体およびその製造方法

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JPH06220191A
JPH06220191A JP2711993A JP2711993A JPH06220191A JP H06220191 A JPH06220191 A JP H06220191A JP 2711993 A JP2711993 A JP 2711993A JP 2711993 A JP2711993 A JP 2711993A JP H06220191 A JPH06220191 A JP H06220191A
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polyaniline
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carbon atoms
polythiourea
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JP2711993A
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Osamu Oka
修 岡
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Tomoegawa Co Ltd
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Tomoegawa Paper Co Ltd
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  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 有機溶剤に可溶またはゲル化可能で、可撓性
のある自立性のフィルムを形成することが可能なポリア
ニリン誘導体及びその製造方法を提供する。 【構成】 ポリアニリン誘導体は、式(I) 【化1】 (m,n=0以上の整数、m/(n+m) =0 〜1 、m+n=
10〜5000)の構造単位よりなる数平均分子量2000〜5000
00のポリアニリンを主鎖とし、式(II)の架橋構造を有
し、その架橋構造に関与する窒素原子の数が、主鎖のポ
リアニリンの窒素原子の0.01〜50%である。 【化2】 (式中、RP=平均分子量100 〜100000のポリチオ尿素
鎖、A1 およびA2 =連結基)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、有機溶剤に可溶または
ゲル化可能であり、可撓性のある自立性のフィルム形成
することができるポリアニリン誘導体およびその製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ポリアニリンは、新しい電子材
料、導電材料として、電池の電極材料、帯電防止材料、
電磁波遮蔽材料、光電子変換素子、光メモリー、各種セ
ンサー等の機能素子、表示素子、各種ハイブリッド材
料、透明導電体、各種端末機器など、広い分野への応用
が検討されている。しかしながら、一般にポリアニリン
は、π共役系が高度に発達しているため、高分子主鎖が
剛直で、分子鎖間の相互作用が強く、また分子鎖間に強
固な水素結合が数多く存在するため、ほとんど有機溶剤
に不溶であり、また加熱によっても溶融しないので、成
形性に乏しく、フィルム化等の加工ができないという大
きな欠点を有している。
【0003】そのために、例えば、高分子材料の繊維、
多孔質体等の所望の形状の基材にモノマーを含浸させ、
このモノマーを適当な重合触媒との接触により、或い
は、電解酸化により重合させ、導電性複合材料にした
り、或いはまた、熱可塑性重合体粉末の存在下で、モノ
マーを重合させ、同様の複合材料を得ていた。これに対
して、重合触媒と反応温度の工夫により、N−メチル−
2−ピロリドンのみに可溶なポリアニリンが合成されて
いる(M.Abe et al.;J.Chem.So
c.,Chem.Commun.,1989,173
6)。しかしながら、このポリアニリンも、その他の汎
用有機溶剤に殆ど溶解せず、その適用範囲が限られてい
た。また、種々のアニリンの誘導体を利用して、有機溶
剤に可溶なポリアニリン誘導体も合成されているが、充
分に可撓性を有するフィルムを与えることはできなかっ
た。一方、高分子化合物は、もしもゲル化が可能であれ
ば、ゲル延伸やゲル紡糸、ゲル形成等の技術を用いて加
工することが可能であることが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
における上記のような実情に鑑みてなされたものであ
る。すなわち、本発明の目的は、有機溶剤に可溶または
ゲル化可能であり、可撓性のある自立性のフィルムや繊
維を形成することができるポリアニリン誘導体およびそ
の製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記問題を
解決すべく鋭意検討した結果、還元型ポリアニリンと両
末端に芳香族第2アミンと反応する官能基を有するポリ
ウレタン化合物とを反応させることにより、架橋構造を
有し、有機溶剤に可溶またはゲル化可能で、可撓性のあ
る自立性のフィルムを形成することができるポリアニリ
ン誘導体が得られることを見出し、本発明を完成するに
至った。
【0006】本発明のポリアニリン誘導体は、下記式
(I)
【化7】 (式中、mおよびnは0以上の整数を意味し、m/(n
+m)=0〜1、m+n=10〜5000である。)で
示される構造単位よりなる数平均分子量2000〜50
0000のポリアニリンを主鎖とし、該主鎖が下記式
(II)
【化8】
【0007】[式中、RPは下記式(III )で示される
平均分子量100〜100000のポリチオ尿素鎖を表
わし、
【化9】 (式中、RP1 およびRP2 は、炭素数1〜30の二価
の非芳香族系炭化水素基またはそのハロゲンまたはアル
コキシカルボニル置換体を表わし、kは1〜500の整
数を表わす。)A1 は下記式(1)〜(10)から選択
された連結基を表わし、
【0008】
【化10】 (式中、Rは直接結合、炭素数1〜30の2価の炭化水
素基、またはそのハロゲンまたは−COOM置換体(た
だし、Mは水素原子、Li、Na、K、Cs、Rbまた
はNH4 を表わす。)を表わし、Xは酸素原子または硫
黄原子を表わし、Yは酸素原子、硫黄原子またはNHを
表わし、Bは炭素数1〜30の炭化水素基または炭素数
1〜30のアルコキシ基を表わし、RP2 は上記と同意
義を有し、pは0〜2の整数を意味する。)、A2 は下
記式(1′)〜(10′)から選択された連結基を表わ
し、
【0009】
【化11】 (式中、R、X、Y、B、RP2 およびpは、上記した
と同意義を有する。)よりなる群から選択された基を表
わす。]で示される架橋構造を形成してなり、該架橋構
造に関与する窒素原子の数が、主鎖のポリアニリンの窒
素原子の0.01〜50%であることを特徴とする。
【0010】本発明のポリアニリン誘導体の製造方法
は、アニリン酸化重合体をアンモニアで処理して得た可
溶性アニリン重合体を、過剰のヒドラジンで処理して、
イミノ−1,4−フェニレンを構造単位とする数平均分
子量2000〜500000の還元型ポリアニリンを製
造し、次いで、下記式(IV) W1 −A3 −RP−A4 −W2 (IV)
【0011】[式中、W1 およびW2 は、それぞれ下記
式(a)〜(h)から選択された官能基を表わし、
【化12】 (式中、Halは、ハロゲン原子を表わし、X、Y、B
およびpは前記と同意義を有する。)、A3 は、直接結
合、炭素数1〜30の2価の炭化水素基またはそのハロ
ゲン置換体、−R−C(=X)−、−R−NH−C(=
X)−、−R−SOp −または−RP2 −NHCS−
(ただし、R、X、RP2 およびpは前記と同意義を有
する。)を表わし、A4 は、直接結合、炭素数1〜30
の2価の炭化水素基またはそのハロゲン置換体、−C
(=X)−R−、−C(=X)−NH−R−、−SOp
−R−または−CSNH−RP2 −(ただし、R、X、
RP2 およびpは前記と同意義を有する。)を表わし、
ただしW1 およびW2 が式(c)の分子内カルボ1酸無
水物基を表わす場合には、A3 およびA4 は、それぞれ
>R1 −C(=O)−または−C(=O)−R1 <を表
わし(ただし、R1 は炭素数1〜30の3価の炭化水素
基を表わす。)、また、RPは上記と同意義を有す
る。]で示される両末端に芳香族第2アミンと反応する
官能基を有するポリチオ尿素化合物と反応させることを
特徴とする。
【0012】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明のポリアニリン誘導体は、上記式(II)で示される
架橋構造を有することを特徴としているが、上記式(I
I)で示される架橋構造に関与する窒素原子の数は、ポ
リアニリンの窒素原子の0.01〜50%の範囲にある
ことが必要である。架橋構造に関与する窒素原子の数が
50%よりも高い比率になると、生成するポリアニリン
誘導体は導電性が低下し、同時に有機溶剤に対し溶解も
ゲル化もしにくくなり、加工性にも問題が生じる。ま
た、0.01%よりも小さいと、溶解性はポリアニリン
と大差ないものになってしまう。
【0013】上記式(II)で示される架橋構造におい
て、連結基A1 は、式(1)〜(10)から選択された
ものであり、連結基A2 は、式(1′)〜(10′)か
ら選択されたものであって、これらの連結基は、溶解性
や製膜性も含め、本発明のポリアニリン誘導体の物性に
影響を与えるものではない。連結基中のRは、連結基
が、式(1)、(7)、(1′)および(7′)を示す
場合は、直接結合、炭素数1〜30の2価の炭化水素
基、またはそのハロゲンまたは−COOM置換体であ
り、連結基がその他の場合は、炭素数1〜30の2価の
炭化水素基、またはそのハロゲンまたは−COOM置換
体であるのが好ましい。炭素数1〜30の2価の炭化水
素基について、さらに具体的に述べれば、例えば、メチ
レン、エチレン、トリメチレン、ヘキサメチレン、プロ
ピレン等の直鎖および分枝鎖脂肪族炭化水素基、フェニ
レン等の芳香族炭化水素基、2,2−ジフェニルトリメ
チレン等の芳香環を含む炭化水素基をあげることができ
る。
【0014】また、RPは、下記式(III)
【化13】 で示される平均分子量100〜100000のポリチオ
尿素鎖を表わすが、式中、RP1 およびRP2 は、メチ
レン、エチレン、トリメチレン、ヘキサメチレン、デカ
メチレン、プロピレン、シクロヘキシレン等の直鎖また
は分岐鎖脂肪族炭化水素基または脂環式炭化水素基等、
炭素数1〜30の二価の非芳香族系炭化水素基またはそ
のハロゲンまたはアルコキシカルボニル置換体を表わす
が、具体的には、次のものを例示することができる。
【0015】例えば、トリメチレンジアミンとエチレン
ジイソチオシアナートとの重合体、トリメチレンジアミ
ンとトリメチレンジイソチオシアナートとの重合体、ト
リメチレンジアミンとテトラメチレンジイソチオシアナ
ートとの重合体、トリメチレンジアミンとヘキサメチレ
ンジイソチオシアナートとの重合体、トリメチレンジア
ミンとオクタメチレンジイソチオシアナートとの重合
体、テトラメチレンジアミンとエチレンジイソチオシア
ナートとの重合体、テトラメチレンジアミンとトリメチ
レンジイソチオシアナートとの重合体、テトラメチレン
ジアミンとテトラメチレンジイソチオシアナートとの重
合体、テトラメチレンジアミンとヘキサメチレンジイソ
チオシアナートとの重合体、テトラメチレンジアミンと
オクタメチレンジイソチオシアナートとの重合体、ペン
タメチレンジアミンとテトラメチレンジイソチオシアナ
ートとの重合体、ペンタメチレンジアミンとペンタメチ
レンジイソチオシアナートとの重合体、ヘキサメチレン
ジアミンとエチレンジイソチオシアナートとの重合体、
ヘキサメチレンジアミンとトリメチレンジイソチオシア
ナートとの重合体、ヘキサメチレンジアミンとテトラメ
チレンジイソチオシアナートとの重合体、ヘキサメチレ
ンジアミンとヘキサメチレンジイソチオシアナートとの
重合体、ヘキサメチレンジアミンとオクタメチレンジイ
ソチオシアナートとの重合体、ヘキサメチレンジアミン
とデカメチレンジイソチオシアナートとの重合体、ヘプ
タメチレンジアミンとヘプタメチレンジイソチオシアナ
ートとの重合体、オクタメチレンジアミンとオクタメチ
レンジイソチオシアナートとの重合体、ノナメチレンジ
アミンとノナメチレンジイソチオシアナートとの重合
体、デカメチレンジアミンとデカメチレンジイソチオシ
アナートとの重合体、ウンデカメチレンジアミンとウン
デカメチレンジイソチオシアナートとの重合体等のポリ
チオ尿素オリゴマーをあげることができる。
【0016】本発明において、式(II)で示される架橋
構造の具体例として、下記式(II−1)〜(II−4)で
示されるものをあげることができる。
【化14】 (式中、A5 は炭素数1〜10のアルキレン基、アルケ
ニレン基またはフェニレン基を表わし、A6 は炭素数1
〜8のアルキレンを表わし、RPは、前記と同意義を有
する。)
【0017】本発明のポリアニリン誘導体は、次のよう
にして製造される。すなわち、過硫酸アンモニウム等を
酸化剤として用いて、アニリンを低温、例えば−20〜
50℃の範囲の温度で酸化重合することによって得たア
ニリン酸化重合体を、まず、アンモニアで処理して、可
溶型ポリアニリンを得る。その後、可溶型ポリアニリン
を過剰のヒドラジンで処理して、イミノ−1,4−フェ
ニレン構造を構造単位とする数平均分子量2000〜5
00000[GPC(N−メチル−2−ピロリドン溶
媒)で測定、ポリスチレン換算の数平均分子量]の還元
型のポリアニリンを得る。ヒドラジン処理は、可溶型の
ポリアニリンを水またはメタノールに分散し、ポリアニ
リン中の窒素原子に対して当量以上、好ましくは3倍以
上のヒドラジンを窒素雰囲気下で加え、24時間以上、
0〜30℃で攪拌することにより行う。なお、還元型ポ
リアニリンは、典型的には式(I)におけるn=0のも
のであるが、上記反応中、雰囲気に微量に存在する酸素
により、或いは反応後、空気にさらされることにより酸
化されて、m:nが1:1に近付く場合もある。
【0018】得られた還元型ポリアニリンは、N−メチ
ル−2−ピロリドンおよびN,N−ジメチルアセトアミ
ドに可溶であるが、他の汎用有機溶剤、たとえばクロロ
ホルム或いはテトラヒドロフランには殆ど不溶である。
本発明において、上記ポリアニリン主鎖の数平均分子量
が2000よりも低くなると、最終的に形成されるポリ
アニリン誘導体から可撓性のある自立性のフィルムやフ
ァイバーを得ることが困難になる。一方、500000
を越えると、溶剤に対する溶解性或いは膨潤性が十分で
なくなり、キャストやゲル延伸等の加工性の点で好まし
くなくなる。
【0019】この還元型ポリアニリンに上記架橋構造を
導入するには、前記式(IV)で示される両末端に芳香族
第2アミンと反応する官能基(W1 )(W2 )を有する
ポリチオ尿素化合物が用いられる 本発明の主眼となる点は、ポリアニリン主鎖を適当なポ
リチオ尿素よりなる架橋鎖で架橋することにあり、架橋
鎖とポリアニリン主鎖の連結部分、すなわち、A1 およ
びA2 の構造は、溶解性や製膜性も含め、本発明の誘導
体の物性に大きな影響を与えるものではない。したがっ
て、架橋鎖の両末端は、第2級の芳香族アミンと反応す
る官能基によって連結されていればよい。一方、ポリチ
オ尿素鎖が芳香族系っ炭化水素よりなることにより、架
橋鎖の自由度を増し、溶解性や膨潤性を付与することが
できる。また、ポリチオ尿素を架橋鎖として用いること
により、ドーピング時の架橋体の安定性が尿素系架橋鎖
を有する場合よりも期待できる。
【0020】上記式(IV)におけるポリチオ尿素化合物
の末端官能基(W1 、W2 )としては、具体的には、ハ
ロゲン原子、カルボキシル基、ハロホルミル基、イソシ
アナート基、イソチオシアナート基、スルフィニルハラ
イド基、スルフェニルハライド基、スルホニルハライド
基、オキシラン環、アジリジン環、チイラン環、ホスフ
ィニルハライド基、チオホスフィニルハライド基および
分子内環状カルボン酸無水物基等をあげることができ
る。また、A3 、A4 で表わされる基において、炭素数
1〜30の炭化水素基としては、メチレン、エチレン、
トリメチレン、ヘキサメチレン、プロピレン等の直鎖お
よび分枝鎖脂肪族炭化水素基、フェニレン等の芳香脂肪
族炭化水素基および2,2−ジフェニルトリメチレン等
の芳香環を含む炭化水素基等をあげることができる。な
お、RPについては、前記例示したものがあげられる。
【0021】両末端に芳香族第2アミンと反応する官能
基を有する上記式(IV)で示されるポリチオ尿素化合物
としては、例えば、ジイソチオシアナート成分を過剰に
して縮合した両末端にイソチオシアナート基を有するポ
リチオ尿素化合物、ジアミン成分を過剰にして縮合して
得られた両末端にアミノ基を有するポリチオ尿素系化合
物の末端アミノ基を芳香族第2アミンと反応する官能基
に変換することによって得られるポリチオ尿素化合物、
あるいはほぼ当量のジアミンとジイソチオシアナートの
縮合により得られたポリチオ尿素化合物の両末端のイソ
チオシアナート基およびアミノ基を、芳香族第2アミン
と反応する官能基に変換することによって得られるポリ
チオ尿素化合物等があげられる。
【0022】例えば、次の化合物があげられる。ジアミ
ン成分を過剰にして縮合したポリチオ尿素化合物を出発
物質とし、その末端アミノ基をトリメリト酸無水物また
はハロゲン化トリメリト酸無水物と反応させて末端を環
状の酸無水物構造にしたもの、過剰のジイソシアナート
と反応させて末端をイソシアナート構造にしたもの、過
剰のジイソチオシアナートと反応させて末端をイソチオ
シアナート構造にしたもの、ジスルフィニルハライド、
ジスルフェニルハライド、ジスルホニルハライド、ジハ
ライドの各々と反応させて、それぞれ末端をスルフィニ
ルハライド、スルフェニルハライド、スルホニルハライ
ド、またはハロゲン化物構造にしたもの、エピハロヒド
リンの如きエポキシ環を有するハロゲン化物と反応させ
て、末端をエポキシ構造にしたもの、末端に二重結合を
有するハロゲン化炭化水素、例えば、ハロゲン化アリ
ル、または末端に二重結合を有するカルボン酸、例え
ば、アリル酢酸と反応させて、末端に二重結合をもつ構
造にした後、これを酸化してエポキシ環構造にしたも
の、ホスゲンで処理してアミノ基をイソシアナート基に
変換したもの等があげられる。
【0023】本発明において、上記式(IV)で示される
ポリチオ尿素化合物の具体例としては、下記式(IV−
1)〜(IV−4)で示される化合物を例示することがで
きる。
【化15】 (式中、A6 およびRPは、前記したと同意義を有す
る。)
【0024】還元型ポリアニリンと、両末端に芳香族第
2アミンと反応する官能基(W1 、W2 )を有する上記
式(IV)で示されるポリチオ尿素化合物との反応は、上
記還元型ポリアニリンのアミド系溶液に、両末端に芳香
族第2アミンと反応する官能基を有するポリチオ尿素化
合物またはそれを有機溶剤に溶解した溶液を加え、窒素
気流下で1〜48時間、−10〜80℃の温度の範囲で
攪拌を続ける。必要に応じて、ピリジンまたはトリエチ
ルアミン、ジエチルアニリン等の第3級アミンを加えて
反応を行ってもよい。反応混合物をアルコールまたは水
中に注ぎ込み、生成したポリマーを沈殿させる。得られ
たポリマーをさらにアンモニア水で処理することによっ
て、本発明のポリアニリン誘導体を製造することができ
る。
【0025】なお、末端官能基がカルボキシル基(a)
の場合は、以下のような経路を経て本発明のポリアニリ
ン誘導体を得ることができる。両末端にカルボキシル基
を有するポリチオ尿素のアミド系溶液に、末端カルボキ
シル基と当量以上のN,N′−二置換カルボジイミド類
を−10〜10℃に冷却しながら加え、1〜4時間、そ
の温度で攪拌を続けた後、上記の還元型ポリアニリンを
加え、ゆっくりと室温に戻しながら、さらに1〜48時
間攪拌を続ける。反応混合物をアルコール中に注ぎ込
み、生成したポリマーを沈殿させる。得られたポリマー
をさらにアンモニア水で処理することにより、本発明の
ポリアニリン誘導体を製造することができる。
【0026】ここで使用されるN,N′−二置換カルボ
ジイミド類は、下記構造式(V) R′−N=C=N−R″ (V) (式中、R′およびR″は、同一または異なっていても
よく、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、i
−プロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、3−ジメ
チルアミノプロピル基等の置換または非置換アルキル
基、シクロヘキシル基等の環状アルキル基、フェニル
基、p−トリル基、p−N,N−ジメチルアミノフェニ
ル基、p−クロロフェニル基、p−ニトロフェニル基、
p−シアノフェニル基等の置換または非置換アリール基
等を表わす。)で示される化合物であり、より具体的に
は、ジエチルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジ
イミド、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジフェニル
カルボジイミド、ジ−p−トリルカルボジイミド、1−
エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジ
イミド等があげられる。
【0027】また、末端のカルボン酸基をハロホルミル
基に変換し、上記方法によって本発明のポリアニリン誘
導体を製造することができる。この末端のカルボン酸基
のハロホルミル基への変換は、一般式(IV)で示される
ポリチオ尿素化合物であるジカルボン酸、そのジカルボ
ン酸のエステル(メチル、エチル等の低級アルコールエ
ステル)またはそのジカルボン酸の塩(アルカリ金属
塩、アンモニウム塩等)から、以下の方法により容易に
実施可能である。
【0028】すなわち、ジカルボン酸からは、そのジカ
ルボン酸に対し、塩化ホスホリル、塩化チオニル、五塩
化リン、三塩化リン等の無機ハロゲン化合物を当量以上
加え、ベンゼン等の不活性溶媒中で反応させて、本発明
に用いる両末端にハロホルミル基を有するポリチオ尿素
化合物を得ることができる。この場合、塩化亜鉛、ピリ
ジン、よう素、トリエチルアミン等を触媒として加えて
もよい。また、同じくジカルボン酸から、そのジカルボ
ン酸に対し、塩化ベンゾイル、フタル酸塩化物、シュウ
酸塩化物等の酸ハロゲン化物、α,α−ジハロゲノエー
テル類、ハロゲン化アルキルアミン類、トリフェニルホ
スフィン/四塩化炭素、ピロカテキルホスホ三塩化物、
ジエチルハロホスホ塩化物、トリフェニルハロホスホ臭
素物等の有機リンハロゲン化物等の有機ハロゲン化物を
加え、ベンゼン、クロロベンゼン等の不活性な溶媒中で
反応させて得ることもできる。
【0029】ジカルボン酸エステルからは、そのジカル
ボン酸エステルに対し、トリフェニルハロホスホハロゲ
ン化物またはそのフッ化ホウ素との錯体を用いて、本発
明に用いる両末端にハロホルミル基を有するポリチオ尿
素化合物を得ることができる。ジカルボン酸塩からは、
そのジカルボン酸塩に対し、塩化ホスホリル、五塩化リ
ン等の無機ハロゲン化合物や塩化チオニルとジメチルホ
ルムアミドの錯体を用いて、本発明に用いる両末端にハ
ロホルミル基を有するポリチオ尿素化合物を得ることが
できる。これらの他にも、カルボン酸基をハロホルミル
基に変換することができる反応であれば如何なる方法を
用いてもよく、それにより本発明に用いる両末端にハロ
ホルミル基を有するポリチオ尿素化合物を得ることがで
きる。
【0030】本発明で使用されるアミド系溶剤として
は、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルア
セトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ヘキサメ
チルホスホリックトリアミド、1,3−ジメチル−2−
イミダゾリジノン等があげられる。
【0031】本発明のポリアニリン誘導体は、その製造
中にポリアニリン主鎖の長さが変化することはない。さ
らに、m/(n+m)の値は、得られた本発明のポリア
ニリン誘導体を酸化或いは還元することにより制御する
ことができる。すなわち、酸化剤を用いて、或いは電気
化学的に本発明のポリアニリン誘導体を酸化すれば、m
の値が増加し、還元剤を用いて、或いは電気化学的に本
発明のポリアニリン誘導体を還元すれば、mの値が減少
する。なお、m/(n+m)は、13C NMRスペクト
ルのキノイド構造由来のピーク(ケミカルシフト138
ppm/TMS)とベンゼノイド由来のピーク(ケミカ
ルシフト122ppm/TMS)とのそれぞれの強度比
から決定することができる。
【0032】上記のようにして製造された本発明のポリ
アニリン誘導体は、N−メチル−2−ピロリドン或いは
N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド系溶剤、クロ
ロホルム、ジクロロエタン、ジクロロメタン等のハロゲ
ン化炭化水素溶剤、テトラヒドロフラン等のエーテル系
溶剤、ピリジン等のアミン系溶剤、ジメチルスルホキシ
ド等の極性溶剤で溶解またはゲル化可能である。この溶
液またはゲルから、自立性のフィルム或いはファイバー
を製造することが可能である。さらに、このフィルムや
ファイバー等の加工物は、アクセプター性のドーパント
でドープすることにより、10-3〜10S/cmの高い
導電率を示す。
【0033】ここで使用されるドーパントは、特に制限
されるものではなく、アニリン系導電性高分子のドープ
に際し、ドーパントとして使用されるものであれば、何
如なるものでも使用することができる。具体例をあげれ
ば、ヨウ素、臭素、塩素、三塩化よう素等のハロゲン化
合物、硫酸、塩酸、硝酸、過塩素酸塩、ホウフッ化水素
酸等のプロトン酸、前記プロトン酸の各種塩、三塩化ア
ルミニウム、三塩化鉄、塩化モリブデン、塩化アンチモ
ン、五フッ化砒素等のルイス酸、酢酸、トルフルオロ酢
酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸等の
有機酸、ポリエチレンスルホン酸、ポリエチレンカルボ
ン酸、ポリアクリル酸、ポリスチレンスルホン酸等の高
分子酸等、各種の化合物をあげることができる。これら
の化合物をドープさせる方法については、特に制限はな
く、公知のあらゆる方法が可能である。一般には、ポリ
アニリンの誘導体、そのゲルまたはその成形加工物とド
ーパント化合物とを接触させればよく、気相或いは液相
中で行うことができる。或いは、上記プロトン酸やその
塩の溶液中で電気化学的にドープする方法を用いること
もできる。
【0034】
【実施例】以下、本発明を実施例によって説明する。 実施例1 アニリン4.1gおよび濃塩酸21.9gを水に溶かし
て100mlとし、−5℃に冷却した。一方、濃塩酸2
1.9gおよび過硫酸アンモニウム6.28gを水に溶
かし100mlとした。この溶液を−10℃に冷却した
後、上記のアニリン溶液にゆっくりと滴下し、−10℃
で6時間撹拌を続けた。こうして得られた数平均分子量
12000(GPC、N−メチル−2−ピロリドン溶媒
中で測定、ポリスチレン換算の数平均分子量)のアニリ
ン酸化重合体を、水で充分に洗浄した後、アンモニア水
で脱ドープ処理を行なった。得られた可溶型ポリアニリ
ンを200mlの水に分散し、窒素雰囲気下で50ml
のヒドラジンを加え、24時間室温で撹拌を続け、瀘
別、乾燥して灰白色の還元型ポリアニリン(数平均分子
量12000、m+n=約130)を得た。こうして得
られた還元型ポリアニリン1gを窒素気流下でN−メチ
ル−2−ピロリドン30mlに完全に溶解させた。
【0035】一方、両末端にイソチオシアナート基を有
するポリチオ尿素化合物は、以下のようにして合成し
た。ヘキサメチレンジイソチオシアナートとデカメチレ
ンジアミンを1.05:1.00のモル比で反応させ
た。末端イソチオシアナート基の量は2.01、平均分
子量は2550であった。(W1 =W2 =NCS、A3
=−(CH2 6 −NHCS−、A4 =−CSNH−
(CH2 6 −)このもの1.399gをN−メチル−
2−ピロリドン(NMP)に溶解し、次いで、上記の還
元型ポリアニリンのアミド系溶液を加え、ゆっくりと室
温に戻しながら、さらに8時間攪拌を続けた。反応混合
物をアルコール中に注ぎ込み、生成したポリマーを沈殿
させた。得られたポリマーをさらにアンモニア水で処理
して、本発明のポリアニリン誘導体2.256gを得
た。
【0036】赤外吸収スペクトルを測定したところ、前
述の式(II)の架橋構造に起因する1350cm-1(−
NH−CS−NH−構造)、2850〜2950cm-1
(脂肪族C−H伸縮)の吸収が認められた。さらに、1
600、1500、1300、1170、820cm-1
に一般式(I)で示されるポリアニリンに特有の吸収パ
ターンがみられ、主鎖がポリアニリン構造であることが
確認された。反応収率から、式(II)の架橋構造に関与
する窒素原子の数は、ポリアニリンの窒素原子の約9%
であった。また、13C NMRスペクトルよりm/(n
+m)=0.48であった。得られたポリアニリン誘導
体1gをN−メチル−2−ピロリドン5gに入れ、室温
で攪拌するとゲル化し、紡糸や延伸によるフィルム化が
可能であった。さらに、このフィルムを20%塩酸水溶
液に24時間つけてドープし乾燥したところ、導電率は
0.8S/cmであった。また、N−メチル−2−ピロ
リドンの代わりにN,N−ジメチルアセトアミド、N,
N−ジメチルホルムアミド、ピリジン、クロロホルム、
ジクロロエタン、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン
等の有機溶剤を用いても同様のゲル化が可能であった。
【0037】実施例2 両末端にアミノ基を有するポリチオ尿素化合物は、以下
のようにして合成したオクタメチレンジイソチオシアナ
ートとテトラメチレンジアミンを1.00:1.50の
モル比で反応させた。末端イソチオシアナート基の量は
0.01であり、平均分子量は2720であった。これ
を塩化トリメリト酸無水物と反応させて、両末端に酸無
水物構造を有するポリチオ尿素化合物を得た。平均分子
量は3020であった。(W1 =W2 =カルボン酸無水
物、A3 =>C6 3 −CO−、A4 =−CO−C6
3 <)このもの6.629gをとり、還元型ポリアニリ
ン1gをN−メチル−2−ピロリドン30mlに溶解し
た溶液に加え、6時間40℃で反応させて、本発明のポ
リアニリン誘導体7.452gを得た。
【0038】赤外吸収スペクトルを測定したところ、前
述の式(II)の架橋構造に起因する1360cm-1(−
NH−CS−NH−構造)、1650cm-1(アミドC
=O伸縮)、2850〜2950cm-1(脂肪族C−H
伸縮)の吸収が認められた。さらに、1600、150
0、1300、1170、820cm-1に一般式(I)
で示されるポリアニリンに特有の吸収パターンがみら
れ、主鎖がポリアニリン構造であることが確認された。
反応収率から、式(II)の架橋構造に関与する窒素原子
の数は、ポリアニリンの窒素原子の約39%であった。
また、13C NMRスペクトルよりm/(n+m)=
0.42であった。得られたポリアニリン誘導体1gを
N−メチル−2−ピロリドン5gに入れ、室温で攪拌す
るとゲル化し、紡糸や延伸によるフィルム化が可能であ
った。さらに、このフィルムを20%塩酸水溶液に24
時間つけてドープし乾燥したところ、導電率は0.00
9S/cmであった。また、N−メチル−2−ピロリド
ンの代わりに、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N
−ジメチルホルムアミド、ピリジン、クロロホルム、ジ
クロロエタン、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン等
の有機溶剤を用いても同様のゲル化が可能であった。
【0039】実施例3 デカメチレンジアミンとジシクロヘキシルジイソチオシ
アナートとから、実施例2におけると同様の方法で、両
末端にアミノ基を有するポリチオ尿素化合物を得た。こ
れをエピクロロヒドリンと反応させて、両末端にエポキ
シ基を有するポリチオ尿素化合物を得た。平均分子量は
3100であった。(W1 =W2 =エポキシ基、A3
4 =メチレン基)このもの3.402gをとり、還元
型ポリアニリン1gをN−メチル−2−ピロリドン30
mlに溶解した溶液に加え、8時間40℃で反応させ
て、本発明のポリアニリン誘導体4.233gを得た。
【0040】赤外吸収スペクトルを測定したところ、前
述の式(II)の架橋構造に起因する1340cm-1(−
NH−CS−NH−構造)、2850〜2950cm-1
(脂肪族C−H伸縮)の吸収が認められた。さらに、1
600、1500、1300、1170、820cm-1
に一般式(I)で示されるポリアニリンに特有の吸収パ
ターンがみられ、主鎖がポリアニリン構造であることが
確認された。反応収率から、式(II)の架橋構造に関与
する窒素原子の数は、ポリアニリンの窒素原子の約19
%であった。また、13C NMRスペクトルよりm/
(n+m)=0.47であった。得られたポリアニリン
誘導体1gをN−メチル−2−ピロリドン5gに入れ、
室温で攪拌するとゲル化し、紡糸や延伸によるフィルム
化が可能であった。さらに、このフィルムを20%塩酸
水溶液に24時間つけてドープし乾燥したところ、導電
率は0.5S/cmであった。また、N−メチル−2−
ピロリドンの代わりにN,N−ジメチルアセトアミド、
N,N−ジメチルホルムアミド、ピリジン、クロロホル
ム、ジクロロエタン、ジクロロメタン、テトラヒドロフ
ラン等の有機溶剤を用いても同様のゲル化が可能であっ
た。
【0041】実施例4 実施例2におけると同様にしてノナメチレンジアミンと
ノナメチレンジイソチオシアナートより合成した両末端
にアミノ基を有するポリチオ尿素化合物を、無水コハク
酸と反応させ、次いでオキシ塩化リンで処理して、末端
をクロロホルミル化した。平均分子量は1950であっ
た。(W1 =W2 =COCl、A3 =−C(=O)CH
2 CH2 −、A4 =−CH2 CH2 C(=O)−)この
もの0.214gをとり、還元型ポリアニリン1gをN
−メチル−2−ピロリドン30mlに溶解した溶液に加
え、6時間40℃で反応させて、本発明のポリアニリン
誘導体1.193gを得た。
【0042】赤外吸収スペクトルを測定したところ、前
述の式(II)の架橋構造に起因する1360cm-1(−
NH−CS−NH−構造)、1650cm-1(アミドC
=O伸縮)、2850〜2950cm-1(脂肪族C−H
伸縮)の吸収が認められた。さらに、1600、150
0、1300、1170、820cm-1に一般式(I)
で示されるポリアニリンに特有の吸収パターンがみら
れ、主鎖がポリアニリン構造であることが確認された。
反応収率から、式(II)の架橋構造に関与する窒素原子
の数は、ポリアニリンの窒素原子の約2%であった。ま
た、13C NMRスペクトルよりm/(n+m)=0.
48であった。得られたポリアニリン誘導体1gをN−
メチル−2−ピロリドン5gに入れ、室温で攪拌すると
ゲル化し、紡糸や延伸によるフィルム化が可能であっ
た。さらに、このフィルムを20%塩酸水溶液に24時
間つけてドープし乾燥したところ、導電率は1.5S/
cmであった。また、N−メチル−2−ピロリドンの代
わりにN,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチ
ルホルムアミド、ピリジン、クロロホルム、ジクロロエ
タン、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン等の有機溶
剤を用いても同様のゲル化が可能であった。
【0043】実施例5 両末端にアミノ基を有するポリチオ尿素化合物を以下の
ようにして合成した。すなわち、ノナメチレンジイソチ
オシアナートとウンデカメチレンジアミンを1.30:
1.00のモル比で反応させた。末端イソチオシアナー
ト基の量は0.01であり、平均分子量は2500であ
った。この両末端にアミノ基を有するポリチオ尿素をベ
ンゼンジスルホニルクロリドと反応させて、末端をスル
ホニルクロリド基に変換した。平均分子量は3140で
あった。(W1 =W2 =SO2 Cl、A3 =−C6 4
−SO2 −、A4 =−SO2 −C6 4 −)このもの
1.713gをとり、還元型ポリアニリン1gをN−メ
チル−2−ピロリドン30mlに溶解した溶液に加え、
6時間40℃で反応させて、本発明のポリアニリン誘導
体2.601gを得た。
【0044】赤外吸収スペクトルを測定したところ、前
述の式(II)の架橋構造に起因する1360cm-1(−
NH−CS−NH−構造)、1351cm-1および11
76cm-1(S(=O)2 伸縮)、2850〜2950
cm-1(脂肪族C−H伸縮)の吸収が認められた。さら
に、1600、1500、1300、1170、820
cm-1に一般式(I)で示されるポリアニリンに特有の
吸収パターンがみられ、主鎖がポリアニリン構造である
ことが確認された。反応収率から、式(II)の架橋構造
に関与する窒素原子の数は、ポリアニリンの窒素原子の
約10%であった。また、13C NMRスペクトルより
m/(n+m)=0.49であった。得られたポリアニ
リン誘導体1gをN−メチル−2−ピロリドン5gに入
れ、室温で攪拌するとゲル化し、紡糸や延伸によるフィ
ルム化が可能であった。さらに、このフィルムを20%
塩酸水溶液に24時間つけてドープし乾燥したところ、
導電率は0.07S/cmであった。また、N−メチル
−2−ピロリドンの代わりにN,N−ジメチルアセトア
ミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ピリジン、クロ
ロホルム、ジクロロエタン、ジクロロメタン、テトラヒ
ドロフラン等の有機溶剤を用いても同様のゲル化が可能
であった。
【0045】実施例6 両末端にアミノ基を有するポリチオ尿素化合物を以下の
ようにして合成した。すなわち、デカメチレンジアミン
とデカメチレンジイソチオシアナートとを1.30:
1.00のモル比で反応させた。末端アミノ基の量は
2.01であり、平均分子量は1950であった。この
両末端にアミノ基を有するポリチオ尿素を塩化トリメリ
ト酸無水物と反応させて両末端に酸無水物構造を有する
ポリチオ尿素化合物を得た。平均分子量は2250であ
った。(W1 =W2 =カルボン酸無水物、A3 =>C6
3 −CO−、A4 =−CO−C6 3 <)このもの
6.174gをとり、還元型ポリアニリン1gをN−メ
チル−2−ピロリドン30mlに溶解した溶液に加え、
16時間40℃で反応させて、本発明のポリアニリン誘
導体7.182gを得た。
【0046】赤外吸収スペクトルを測定したところ、前
述の式(II)の架橋構造に起因する1340cm-1(−
NH−CS−NH−構造)、2850〜2950cm-1
(脂肪族C−H伸縮)の吸収が認められた。さらに、1
600、1500、1300、1170、820cm-1
に一般式(I)で示されるポリアニリンに特有の吸収パ
ターンがみられ、主鎖がポリアニリン構造であることが
確認された。反応収率から、式(II)の架橋構造に関与
する窒素原子の数は、ポリアニリンの窒素原子の約50
%であった。また、13C NMRスペクトルよりm/
(n+m)=0.41であった。得られたポリアニリン
誘導体1gをN−メチル−2−ピロリドン5gに入れ、
室温で攪拌するとゲル化し、紡糸や延伸によるフィルム
化が可能であった。さらに、このフィルムを20%塩酸
水溶液に24時間つけてドープし乾燥したところ、導電
率は0.01S/cmであった。また、N−メチル−2
−ピロリドンの代わりにN,N−ジメチルアセトアミ
ド、N,N−ジメチルホルムアミド、ピリジン、クロロ
ホルム、ジクロロエタン、ジクロロメタン、テトラヒド
ロフラン等の有機溶剤を用いても同様のゲル化が可能で
あった。
【0047】実施例7 実施例1と同様にして、1,6−ヘキサンジアミンとリ
ジンジイソチオシアナートから、両末端にイソチオシア
ナート基を有するポリチオ尿素化合物を合成した。平均
分子量は2050であった。(W1 =W2 =NCS、A
3 =−(CH24 CH(COOCH3 )NHCS−、
4 =−CSNHCH(COOCH3 )(CH2
4 −)このもの1.125gをとり、還元型ポリアニリ
ン1gをN−メチル−2−ピロリドン30mlに溶解し
た溶液に加え、6時間40℃で反応させて、本発明のポ
リアニリン誘導体2.101gを得た。
【0048】赤外吸収スペクトルを測定したところ、前
述の式(II)の架橋構造に起因する1360cm-1(−
NH−CS−NH−構造)、2850〜2950cm-1
(脂肪族C−H伸縮)の吸収が認められた。さらに、1
600、1500、1300、1170、820cm-1
に一般式(I)で示されるポリアニリンに特有の吸収パ
ターンがみられ、主鎖がポリアニリン構造であることが
確認された。反応収率から、式(II)の架橋構造に関与
する窒素原子の数は、ポリアニリンの窒素原子の約10
%であった。また、13C NMRスペクトルよりm/
(n+m)=0.47であった。得られたポリアニリン
誘導体1gをN−メチル−2−ピロリドン5gに入れ、
室温で攪拌するとゲル化し、紡糸や延伸によるフィルム
化が可能であった。さらに、このフィルムを20%塩酸
水溶液に24時間つけてドープし乾燥したところ、導電
率は1.7S/cmであった。また、N−メチル−2−
ピロリドンの代わりにN,N−ジメチルアセトアミド、
N,N−ジメチルホルムアミド、ピリジン、クロロホル
ム、ジクロロエタン、ジクロロメタン、テトラヒドロフ
ラン等の有機溶剤を用いても同様のゲル化が可能であっ
た。
【0049】
【発明の効果】本発明のポリアニリン誘導体は、種々の
有機溶剤に可溶またはゲル化可能であり、容易に加工す
ることが可能であり、可撓性のある自立性のフィルムや
ファイバー等の成形品を得ることができる。そして、こ
れら成形品は、ドーピングにより高い導電率を示すの
で、本発明のポリアニリン誘導体は、電子材料、導電材
料等、種々の用途に非常に有用である。
【手続補正書】
【提出日】平成5年3月22日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【化1】 (式中、mおよびnは0以上の整数を意味し、m/(n
+m)=0〜1、m+n=10〜5000である。)で
示される構造単位よりなる数平均分子量2000〜50
0000のポリアニリンを主鎖とし、該主鎖が下記式
(II)
【化2】 [式中、RPは下記式(III )で示される平均分子量1
00〜100000のポリチオ尿素鎖を表わし、
【化3】 (式中、RP1 およびRP2 は、炭素数1〜30の二価
の非芳香族系炭化水素基またはそのハロゲンまたはアル
コキシカルボニル置換体を表わし、kは1〜500の整
数を表わす。)A1 は下記式(1)〜(10)から選択
された連結基を表わし、
【化4】 (式中、Rは直接結合、炭素数1〜30の2価の炭化水
素基、またはそのハロゲンまたは−COOM置換体(た
だし、Mは水素原子、Li、Na、K、Cs、Rbまた
はNH4 を表わす。)を表わし、Xは酸素原子または硫
黄原子を表わし、Yは酸素原子、硫黄原子またはNHを
表わし、Bは炭素数1〜30の炭化水素基または炭素数
1〜30のアルコキシ基を表わし、RP2 は上記したと
同意義を有し、pは0〜2の整数を意味する。)、A2
は下記式(1′)〜(10′)から選択された連結基を
表わし、
【化5】 (式中、R、X、Y、B、RP2 およびpは、上記した
と同意義を有する。)よりなる群から選択された基を表
わす。]で示される架橋構造を形成してなり、該架橋構
造に関与する窒素原子の数が、主鎖のポリアニリンの窒
素原子の0.01〜50%であることを特徴とするポリ
アニリン誘導体。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】
【化11】 (式中、R、X、Y、B、RP2 およびpは、上記した
と同意義を有する。)よりなる群から選択された基を表
わす。]で示される架橋構造を形成してなり、該架橋構
造に関与する窒素原子の数が、主鎖のポリアニリンの窒
素原子の0.01〜50%であることを特徴とする。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記式(I) 【化1】 (式中、mおよびnは0以上の整数を意味し、m/(n
    +m)=0〜1、m+n=10〜5000である。)で
    示される構造単位よりなる数平均分子量2000〜50
    0000のポリアニリンを主鎖とし、該主鎖が下記式
    (II) 【化2】 [式中、RPは下記式(III )で示される平均分子量1
    00〜100000のポリチオ尿素鎖を表わし、 【化3】 (式中、RP1 およびRP2 は、炭素数1〜30の二価
    の非芳香族系炭化水素基またはそのハロゲンまたはアル
    コキシカルボニル置換体を表わし、kは1〜500の整
    数を表わす。)A1 は下記式(1)〜(10)から選択
    された連結基を表わし、 【化4】 (式中、Rは直接結合、炭素数1〜30の2価の炭化水
    素基、またはそのハロゲンまたは−COOM置換体(た
    だし、Mは水素原子、Li、Na、K、Cs、Rbまた
    はNH4 を表わす。)を表わし、Xは酸素原子または硫
    黄原子を表わし、Yは酸素原子、硫黄原子またはNHを
    表わし、Bは炭素数1〜30の炭化水素基または炭素数
    1〜30のアルコキシ基を表わし、RP2 は上記したと
    同意義を有し、pは0〜2の整数を意味する。)、A2
    は下記式(1′)〜(10′)から選択された連結基を
    表わし、 【化5】 (式中、R、X、Y、B、RP2 およびpは、上記した
    と同意義を有する。)よりなる群から選択された基を表
    わす。]で示される架橋構造を形成してなり、該架橋構
    造に関与する窒素原子の数が、主鎖のポリアニリンの窒
    素原子の0.01〜50%であることを特徴とするポリ
    アニリン誘導体。
  2. 【請求項2】 アニリン酸化重合体をアンモニアで処理
    して得た可溶性アニリン重合体を、過剰のヒドラジンで
    処理して、イミノ−1,4−フェニレンを構造単位とす
    る数平均分子量2000〜500000の還元型ポリア
    ニリンを製造し、次いで、下記式(IV) W1 −A3 −RP−A4 −W2 (IV) [式中、W1 およびW2 は、それぞれ下記式(a)〜
    (h)から選択された官能基を表わし、 【化6】 (式中、Halは、ハロゲン原子を表わし、X、Y、B
    およびpは前記と同意義を有する。)、A3 は、直接結
    合、炭素数1〜30の2価の炭化水素基またはそのハロ
    ゲン置換体、−R−C(=X)−、−R−NH−C(=
    X)−、−R−SOp −または−RP2 −NHCS−
    (ただし、R、X、RP2 およびpは前記と同意義を有
    する。)を表わし、A4 は、直接結合、炭素数1〜30
    の2価の炭化水素基またはそのハロゲン置換体、−C
    (=X)−R−、−C(=X)−NH−R−、−SOp
    −R−または−CSNH−RP2 −(ただし、R、X、
    RP2 およびpは前記と同意義を有する。)を表わし、
    ただしW1 およびW2 が式(c)の分子内カルボン酸無
    水物基を表わす場合には、A3 およびA4 は、それぞれ
    >R1 −C(=O)−または−C(=O)−R1 <を表
    わし(ただし、R1 は炭素数1〜30の3価の炭化水素
    基を表わす。)、また、RPは上記と同意義を有す
    る。]で示される両末端に芳香族第2アミンと反応する
    官能基を有するポリチオ尿素化合物と反応させることを
    特徴とする請求項1に記載のポリアニリン誘導体の製造
    方法。
JP2711993A 1993-01-25 1993-01-25 ポリアニリン誘導体およびその製造方法 Withdrawn JPH06220191A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019167335A (ja) * 2018-03-23 2019-10-03 国立大学法人東京農工大学 イソチオシアナート化合物及び水中付着生物防汚剤

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