JPH082944B2 - 新規な半導性ないし導電性高分子 - Google Patents

新規な半導性ないし導電性高分子

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JPH082944B2
JPH082944B2 JP62034036A JP3403687A JPH082944B2 JP H082944 B2 JPH082944 B2 JP H082944B2 JP 62034036 A JP62034036 A JP 62034036A JP 3403687 A JP3403687 A JP 3403687A JP H082944 B2 JPH082944 B2 JP H082944B2
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利幸 大澤
興利 木村
寛 西原
國次 荒牧
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、新規な導電性ないしは半導性高分子に関す
る。
従来技術 近年、電子材料の研究が盛んに行なわれており、その
中でも共役系高分子を用いた機能性高分子材料が多様な
可能性があるものとして注目されている。共役系重合体
は、通常不純物をドープすると錯体が形成されて、絶縁
体または半導体から金属に匹敵する電気伝導度を持つよ
うになることが知られており、その伝導機構は未だ解明
されていないが、機能性材料として期待され種々の材料
についての研究がなされている。
従来研究が行なわれてきた重合体には、ポリパラフェ
ニレン系、ポリチオフェン系、ポリピロール系、ポリア
セチレン系(特開昭61-4165号、特開昭56-136469号、Jo
urnal of Polymer Sciense、Polymer Chemical Editio
n、第12巻、11〜20頁)など種々あるが、いずれも未だ
十分な特性を有するに至っていない。またポリインポリ
マーは、いまだ存在するものが殆どない。
また、下記の一般式(II)で示されるポリ芳香族ビニ
レン化合物についても報告されており、例えば、特開昭
61-4165号公報においてポリフェニレンビニレンが、ま
た特開昭61-148231号公報においてポリチエニレンビニ
レンおよびポリフラニレンビニレンが合成され、その性
質が報告されている。
Ar−CH=CHn …(II) (Arは共役系を有する基を示す) これらの芳香族ビニレン化合物は、他の共役化合物と
同様に不純物のドーピングが可能であり、SO3等のガス
ドーピングもしくは電気化学的手法による電解質イオン
のドーピングにより、n型、p型の両方のドーピングが
行なえることが見出され、新しい電子材料として種々の
応用が期待されている。
さらに、上記のようなポリエン化合物に対して、ポリジ
アセチレンのような共役ポリイン化合物も、機能性高分
子材料として固相重合法、LB膜法(ラングミュア・ブロ
ジェット法)を中心に合成されている。しかしながら、
フェニレン基のような芳香族単位と−C≡C−基とが交
互に結合したポリインを主鎖に含む有機高分子化合物に
ついては報告されていない。
発明の目的 本発明は、新規な有機導電性ないし半導電性高分子を
提供するものである。
発明の構成 本発明の新規な半導性ないし導電性高分子は、以下の
一般式(I)で表される繰返し単位を主鎖に有すること
特徴とする。
Ar−C≡Cn …(I) (式中、Arは次のものを示す。
Ar:直鎖状芳香族化合物、縮合環式芳香族化合物等の
共役系を有する基) 以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
一般式(I)においてArとしては、例えば直鎖状芳香
族化合物、縮合環式芳香族化合物等の共役系を有する基
が例示される。
直鎖状芳香族化合物基としては、 が例示される。
また、縮合環芳香族化合物基としては、 が例示される。
重合度nは特に限定されないが、10以上が半導体とし
て好適であり、これは不溶不融の高分子である。
本発明の重合体は、成膜性に優れた安定な膜として得
ることができ、電気化学的に活性でドーパントを可逆的
に重合体中に安定化することができる。また、ポリイン
化合物は一部または全部が結晶性でその電気伝導度はド
ーピングによって変化し、例えば絶縁状態の10-9(S/c
m)オーダーから102オーダーまで変化させることができ
る。特に、銅電極上に形成せしめたポリイン化合物膜の
挙動は、銀電極に対して−2.0V以下の電位では黄色から
黒色に色変化を示す。また、この状態での自然電極は約
−0.9Vを示し、電位走査に対してこの色変化は可逆であ
る。
本発明の重合体は、半導体ないし導電体としての電気
伝導を有し、また、ドーパントのドープ−脱ドープによ
り光の吸収特性が可逆的に変化することから、電池、特
に二次電池の電極活物質、電極材料、電磁シールド材
料、エレクトロクロミック材料、PN接合素子などの用途
に用いることができる。
本発明の高分子重合体は、例えば以下の一般式(II)
で示されるモノマーを還元することにより得ることがで
きる。
Z1-Ar-Z2 …(II) (式中、各記号は次のものを示す。
Ar:一般式(I)に同じ Z1,Z2:トリハロゲン化メチル基) Z1のZ2は、トリハロゲン化メチル基としては例えば−
CCl3、−CBr3等が例示される。
この単量体を還元して重合することにより、とりわけ
電気化学的に還元することにより、半導性ないし導電性
の重合体が得られる。
この電気化学的方法は、一般には例えば、J.Electroc
hem.soc.,Vol.130,No.7,1506〜1509(1983)、Electroc
hem.Acta.,Vol.27,No.1,61〜65(1982)、J.Chem.Soc.,
Chem.Commun.,1199〜(1984)などに示されているが、
本発明においてはモノマーの還元と同時に還元性基が脱
離することにより重合反応が進行する。本発明は、モノ
マーと電解質とを溶媒に溶解した液を所定の電解槽に入
れ、電極を浸漬し、電界を印加することによって実現さ
れ、重合体が陰極表面上に膜状物あるいは繊維状物とし
て得られる。膜厚は通電電気量で制御することができ
る。
電解質塩としては、過塩素酸テトラメチルアンモニウ
ム、過塩素酸テトラエチルアンモニウム、過塩素酸テト
ラブチルアンモニウム、テトラフルオロホウ酸テトラメ
チルアンモニウム、テトラフルオロホウ酸テトラエチル
アンモニウム、テトラフルオロホウ酸テトラブチルアン
モニウム、過塩素酸リチウム、テトラフルオロホウ酸リ
チウム、ヘキサフルオロヒ素酸テトラメチルアンモニウ
ム、ヘキサフルオロヒ素酸テトラエチルアンモニウム、
ヘキサフルオロヒ素酸テトラブチルアンモニウム、ヘキ
サフルオロヒ素酸ナトリウム、ヘキサフルオロリン酸テ
トラメチルアンモニウム、ヘキサフルオロリン酸テトラ
ブチルアンモニウム、ヘキサフルオロリン酸ナトリウ
ム、硫酸、硫酸水素テトラメチルアンモニウム、硫酸水
素テトラブチルアンモニウム、トリフルオロ酢酸ナトリ
ウム、p−トルエンスルホン酸テトラメチルアンモニウ
ム、p−トルエンスルホン酸テトラブチルアンモニウム
などが挙げられる。特に、カチオンとしてテトラブチル
アンモニウム塩、アニオンとして四フッ化ホウ素または
六フッ化リンを組合せた場合に良好な結果が得られる。
溶媒としては、脱水、脱気等の精製処理を行なった極
性溶媒を使用することが好ましく、テトラヒドロフラ
ン、ヘキサメチルホスホルアミド、ジメトキシエタン、
アセトニトリル、炭酸プロピレン、ニトロベンゼン、ベ
ンゾニトリル、塩化メチレン、ジメチルホルムアミド、
ジメチルスルホキシドなどが用いられ、特に好ましく
は、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、プロピレ
ンカーボネートである。
電解重合時の電極を構成する電極材料としては銅、
銀、金、白金、ニッケル、亜鉛、スズ、アルミニウム等
の金属電極:グラッシーカーボン等の炭素電極;ITO等の
金属酸化物電極などを用いることもでき、特に銅、白金
電極が好ましい。反応雰囲気としては、窒素、アルゴン
等の不活性雰囲気下で行なうことが好ましい。
電解法は、定電流電解法、定電位電解法、定電圧電解
法のいずれの方法を用いても進行するが、定電位電解法
が好ましく、Ag/Ag+の標準電極に対しては、−1V以下、
好ましくは−2V〜−10Vの電位を作用極に対してかける
ことが好適である。
なお、電解重合条件によっては以下に示す二重結合単
位が主鎖中に含まれてくることもある。
(式中、各記号は次のものを示す。
Ar;一般式(I)に同じ X1,X2:ハロゲン原子) 例えば同一単量体を用いた場合でも、電解重合時の溶
媒としてテトラヒドロフランを用いたときは一般式(II
I)で示した単位が主鎖中に比較的多く存在し、一方、
溶媒としてプロピレンカーボネートを用いることにより
(I)で示したポリイン単位が主鎖中のほとんどを占め
るようになる。
発明の効果 本発明の高分子は、ドーピングにより半導性ないし導
電性を示し、機能性高分子材料として有用である。
実施例1 陽極および負極に銅を用いた電解槽に、 と、〔(n-Bu)4N〕+・ClO4 -(0.1モル)(Bu:ブチル基)
とをプロピレンカーボネートに溶解した液をいれた。次
にアルゴン雰囲気下に−2V vs Ag/Ag+で定電位電解を行
なって、三重結合を含むポリイン単位を主骨格とする重
合体を作成した。得られた膜の分析値および測定値を以
下の実施例2〜4とともに後記表−1に示した。
実施例2 陽極および負極に白金を用い、−5V vs Ag/Ag+で定電
位電解を行なう他は実施例1と同様にして三重結合を含
むポリイン単位を主骨格とする重合体膜を作成した。
実施例3 陽極および負極に銅を用いた電解槽に、 と、〔(n-Bu)4N〕+・BF4 -(0.1モル)とをプロピレンカ
ーボネートに溶解した液をいれた。次にアルゴン雰囲気
下に−2V vs Ag/Ag+で定電位電解を行なって、三重結合
を含むポリイン単位を主骨格とする重合体を作成した。
この重合体のラマンスペクトルを第1図に、IRスペク
トルを第2図に示した。
実施例4 電極として白金を用い、モノマーとして を使用し、溶媒としてプロピレンカーポネートに代えて
テトラヒドロフランを用いる他は実施例1と同様にして
重合体膜を作成した。この重合体膜は、実施例1〜3に
比べ、三重結合の含有量は少ない。
用途例 本発明の高分子材料を用いて、第3図に示した構成の
有機二次電池を作成した。
正極活物質11および負極活物質13として実施例1の重
合膜をNiホイル(集電子)15,15にそれぞれ圧着して正
極および負極とした。セパレータ17としてポリプロピレ
ン不織布、電解液としてL1BF4(1モル)/プロピレン
カーボネートを用い、また、外装フィルム19,19として1
20μm二軸延伸ポリエステルフィルム、およびシール材
21として東レケミスタットR99を用いて第3図に示した
薄型シート状電池を作成した。
外装電極は、Niホイル集電子15,15にNi線をスポット
溶接して取りだした。
この電池についての評価結果は次の通りであった。
開放電圧:1.4V 理論エネルギー密度:64Wh/kg なお、各評価は以下のようにして行なった。
(1) 開放電圧:両電極間端子電圧を、充電して10分
放電後に測定した。
(2) 論理エネルギー密度:定電流(0.3mA)により
充放電を行なって測定した。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例3で得られた重合体のラマン
スペクトを示すグラフである。 第2図は、本発明の実施例3で得られた重合体のIRスペ
クトルを示すグラフである。 第3図は、本発明の高分子を電極活物質とした二次電池
の構成例を示す断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西原 寛 東京都品川区五反田4−13−3 ハイツパ ール303 (72)発明者 荒牧 國次 東京都世田谷区奥沢2−23−26 (56)参考文献 特開 昭63−125520(JP,A) 特開 昭63−225622(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(I) Ar−C≡Cn …(I) (式中、Arは次のものを示す。 Ar:直鎖状芳香族化合物、縮合環式芳香族化合物等の共
    役系を有する基) で表わされる繰返し単位を主骨格とすることを特徴とす
    る新規な半導性ないし導電性高分子。
JP62034036A 1986-10-25 1987-02-17 新規な半導性ないし導電性高分子 Expired - Fee Related JPH082944B2 (ja)

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US07/111,727 US4837096A (en) 1986-10-25 1987-10-23 Semiconductive or conductive polymers, method of producing the same and batteries using the polymers as active materials

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