JPH08848B2 - ポリピロール系錯体フィルム及びその製造方法 - Google Patents

ポリピロール系錯体フィルム及びその製造方法

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JPH08848B2
JPH08848B2 JP59207650A JP20765084A JPH08848B2 JP H08848 B2 JPH08848 B2 JP H08848B2 JP 59207650 A JP59207650 A JP 59207650A JP 20765084 A JP20765084 A JP 20765084A JP H08848 B2 JPH08848 B2 JP H08848B2
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利幸 大澤
勝美 吉野
敬一 金藤
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  • 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、機能性高分子材料に関するものであり、特
に機械的強度の高い機能性高分子材料に関するものであ
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材料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。
電子材料としては、例えば太陽電池,二次電池,セン
サー,電極材料,帯電防止材料,電磁シールド材料,ス
イッチング素子,半導体素子など種々のものを挙げるこ
とができる。このような電子材料の多くに共通して要求
される性能としては、導電性,機械的強度,安定性など
があるが、すべての性能を兼ねそなえた実用に耐えうる
ものは未だ得られていない。
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、絶縁体又は半導体から金属なみの電気伝導
度を持つようになることが知られており、その伝導機構
は未だ解明されてはいないが、機能性材料として期待さ
れ種々の材料について研究されている。
本発明においては、このようにドーパントを加えて得
られる共役系重合体の錯体を、以後“重合錯体”と称し
て説明する。
従来研究が行なわれてきた重合錯体には、アセチレン
系、パラフェニレン系、チオフェン系、ピロール系など
種々あるが、いずれも未だ十分な特性を示すものに至っ
ていない。
なかでも、アセチレン系については特に研究が盛んに
行なわれ、報告も数多くなされている。しかしアセチレ
ン系は、ドーピングによって導電性は満足できるものと
なるが、機械的強度とか耐熱性がむしろ低下するものが
多く、安定性の点で問題がある。
一方重合錯体を生成するためのドーピング方法とし
て、a)ガスにさらす方法b)ドーパントを含む液に浸
す方法c)電気化学的方法など種々試みられている。
電気化学的方法を応用した電解重合法は、単量体と電
解質を溶かした液に電流を通すと重合と同時に錯体が生
成される方法であり、通電量を制御することによって膜
厚を制御できるために、特に反応と同時に膜を形成しや
すいピロール系とチオフェン系等の複素環式化合物には
有利な方法として注目されている。
しかしながらチオフェン系は、長期にわたるとドーパ
ントが抜けやすく、安定性に欠ける傾向である。この点
においてピロール系はチオフェン系に比べると、優れて
いるものである。
ピロール系重合錯体については、米国特許第3,574,07
2号及び特開昭57-133,127の各明細書に、電解重合反応
によってピロール系重合錯体を生成することが示されて
いる。
上記米国特許においては、アニオン電解質として四フ
ッ化ホウ素酸リチウム,リチウムパークロレート等を用
いてピロール類との間で錯体を生成しているが、得られ
た錯体の安定性は十分とはいえず、且つ特に膜状にした
場合の引張り強度は5,000p.s.i.以下であり、電子材料
として用いるものとしては満足できるものではない。
さらに、上記公開公報では、電解質としてニトロ芳香
族化合物のテトラブチルアンモニウム塩を用い、電流密
度約10mA/cm2でピロール系重合錯体を形成しているが、
膜状にした場合、ポーラスとなり十分な引張り強度のも
のは得られない。
目的 本発明は、均質性がよく、安定性に優れ、かつ、5000
psi以上の引張り強度を有するポリピロール系錯体フィ
ルム及びその製造法を提供することを目的とする。
構成 本発明者等は、この目的のために種々検討を重ねた結
果、特に重合錯体を構成するアニオン電解質の種類およ
び電解重合反応に供する電流密度が、所望のピロール重
合錯体の提供に影響を与えることを見い出して、本発明
に至った。
すなわち本発明の構成は、(1)ピロールまたはその
誘導体をトルエンスルホン酸アニオンのアルカリ金属塩
の存在下で電解重合することにより作成された5000psi
以上の引張り強度を有するポリピロール系錯体フィル
ム、(2)ピロールまたはその誘導体をトルエンスルホ
ン酸アニオンのアルカリ金属塩の存在下で0.3〜1.5mA/c
m2の電流密度で電解重合することを特徴とする5000psi
以上の引張り強度を有するポリピロール系錯体フィルム
の製造方法である。
本発明の構成成分であるピロール又はその誘導体とし
ては特に限定されるものではないが、例えばピロールの
ほかに3,4−アルキル(炭素数;1〜4)ピロール,3,4−
アリールピロール,3(又は4)アルキル−4(又は3)
−アリールピロール(炭素数;1〜4)を挙げることがで
きる。
電解溶液中のピロール又はその誘導体の含有量は、0.
02〜1.00モルが好ましく、特に0.10〜0.30モルが効果的
である。0.02モル未満であると、製膜効率がわるく、一
方1,00モル以上であると、均一な膜が得られにくい傾向
がある。
さらに本発明の構成成分であるアニオンは、トルエン
スルホン酸である。
この金属カチオンとしては、Na,K,Liが好ましい。
電解溶液中のトルエンスルホン酸アニオン金属塩の含
有量は、0.01〜0.2モルであることが好ましい。0.01モ
ル未満であると、重合効率がわるく、0.2モル以上であ
ると、未溶解電解質が膜中に分散され、機械的強度が低
下しやすいので、好ましくない。
本発明の製造法に用いる溶剤としては、水,メタノー
ル,アセトニトリル,ベンゾニトリル,プロピレンカー
ボネイト,ν−ブチルラクトン,ニトロベンゼン,ジオ
キサン,ジメチルホルムアミド,アセトン等の極性溶剤
を挙げることができる。反応性の点から言えばアセトニ
トリル,ベンゾニトリル,プロピレンカーボネイトが好
ましく、さらに水を用いないあるいは溶剤に水を含まな
い方が、より均質な重合錯体になり、引張り強度の高い
膜が得られる傾向がある。
本発明のピロール系重合錯体は、上記のピロール系単
量体とアニオン金属塩を溶剤に溶かした液を、所定の電
解槽に入れた後、陽極酸化により電解重合反応させるこ
とによって製造される。さらに必要な場合には、触媒な
どの添加剤を加えてもよい。
電解槽およびその中に配置する電極の構成あるいは形
状には、特に制限はなく、電解技術分野で通常用いられ
るものが適用可能であり、例えば回転ディスク電極とか
多層構成電極なども使用でき、陽極と陰極をガラス,ポ
リマーなどでできた多孔質膜で隔離されたものも用いる
ことができる。
電極を構成する材料としては、例えばAu,Pt,Ni等の金
属,これらの酸化物,SnO,InO,これらの複合電極又はコ
ーティング電極を挙げることができ、特に金属酸化物を
陽極に用いると、重合錯体の強い膜が得られるので好ま
しい。
電解反応中に供する電流の調整は、本発明においても
最も重要な点の一つであり、反応性,重合錯体の均質
性,膜状の場合には強度又は膜厚などに影響を与える。
このような理由から本発明においては、電流密度を少な
くとも0.3〜1.5mAの範囲になるように設定したが、さら
に0.6〜1.5mAであることが好ましい。0.3mA未満である
と重合しにくく且つ弱い強度のものしか得られず、また
1.5mA以上であるとやはり強度の弱いものになるので好
ましくない。
本発明においては、アニオン塩としてNa,Li又はK等
のアルカリ金属塩を用いているが、これらの塩を含有さ
せた電解液は安定で長期保存性が優れているので、反応
の結果得られる重合錯体の収率は高く、特にNa塩につい
てはこの傾向が顕著に表われる。
このようにして得られたピロール系重合錯体を構成す
るピロール系単体とアニオンとの結合状態については正
確には明らかでないが、本発明者等が分析した限りにお
いては、分子単位でピロール系単体/アニオンが約3/1
の割合で結合したものが、繰返し並んで結合しているも
のと考えられる。
効果 本発明のピロール系重合錯体の製造法によれば、重合
反応の効率が優れ、かつ重合錯体の収率が高くなるばか
りでなく、従来にない各種特性を有する重合錯体が得ら
れる。この特性とは、導電性,安定性については勿論、
膜状に形成した場合の均質性が良く、さらに引張り強度
が5,000psi以上10,000p.s.i程度になるので、種々の電
子材料に応用可能なものである。
以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明
する。
実施例1 陽極としてネサガラス板(ITO,SnOとInOとの複合合
金)、陰極としてNi板を各々1枚づつ対向させて配置し
た電解槽内に、次の組成からなる電解用溶液を入れた。
ピロール (0.1モル) パラトルエンスルホン酸Na (0.05モル) アセトニトリル この溶液に次の条件で陽極酸化反応を行なって、ネサ
ガラス板上に重合錯体の膜を生成した。
電流密度 1.0mA/cm2; 印加電圧 3.5V 収量は、500C/L以上であった。
(電解液1リットル当り500クーロンの電荷量に相当す
る重合錯体の量を意味する) 生成した重合錯体膜の性状を以下に示す。
膜厚 38μm;均一性 5 ;安定性 ○ 引張り強度 10,500psi;電気伝導度 90S/cm 測定方法(以後の実施例及び比較例でも同じ) 膜厚 :触針膜厚計による. 電気伝導度:四端子法による. 引張り強度:テンシロンUTM-III(東洋ボールドウィン
製)の幅1cm長さ3cm間隔でチャッキングする。
均一性 :目視で光沢の程度を測定する. (後記の比較例1で得た膜の均一性を基準の性を基準の
ランク3とし、“優れるる”を4,“はるかに優れる”を
5,“劣る"5,“劣る”を2,“悪い”を1とした) 安定性 :真空中80℃で一週間保存した後、電気伝導
度の低下が二桁未満を○,二桁以上を●とした. 実施例2 実施例1で用いた電解槽と同じものに、次の組成から
なる電解用溶液を入れた。
ピロール (0.2モル) パラトルエンスルホン酸Na (0.05モル) プロピレンカーボネイト この溶液に電流密度0.8mA/cm2で低電流電界の陽極酸
化反応を行なって、ネサガラス板上に重合錯体の膜を生
成した。収量は、300C/L以上であった。
生成した重合錯体膜の性状を以下に示す。
膜厚 20μm;均一性 5 ;安定性 ○ 引張り強度 11,000psi;電気伝導度 37S/cm 実施例3 実施例1で用いた電解槽と同じものに、次の組成から
なる電解用溶液を入れた。
ピロール (0.2モル) パラトルエンスルホン酸Na (0.04モル) ベンゾニトリル この溶液に次の条件で陽極酸化反応を行なって、ネサ
ガラス板上に重合錯体の膜を生成した。
電流密度 0.6mA/cm2; 印加電圧 4.0V 収量は、300C/L以上であった。
生成した重合錯体膜の性状を以下に示す。
膜厚 16μm;均一性 5 ;安定性 ○ 引張り強度 9,000psi;電気伝導度 20S/cm 実施例4 実施例1で用いた電解槽と同じものに、次の組成から
なる電解用溶液を入れた。
3,4メチルピロール (0.1モル) パラトルエンスルホン酸Na (0.06モル) アセトニトリル この溶液に次の条件で陽極酸化反応を行なって、ネサ
ガラス板上に重合錯体の膜を生成した。
電流密度 0.8mA/cm2; 印加電圧 4.0V 収量は、300C/L以上であった。
生成した重合錯体膜の性状を以下に示す。
膜厚 18μm;均一性 3.5 ;安定性 ○ 引張り強度 12,000psi;電気伝導度 15S/cm 実施例5 実施例1で用いた電解槽と同じものに、次の組成から
なる電解用溶液を入れた。
ピロール (0.2モル) オルトトルエンスルホン酸Na (0.01モル) アセトニトリル この溶液に次の条件で陽極酸化反応を行なって、ネサ
ガラス板上に重合錯体の膜を生成した。
電流密度 1.1mA/cm2; 印加電圧 3.5V 収量は、500C/L以上であった。
生成した重合錯体膜の性状を以下に示す。
膜厚 25μm;均一性 4.5 ;安定性 ○ 引張り強度 10,000psi;電気伝導度 40S/cm 比較例1 実施例1で用いた電解槽と同じものに、次の組成から
なる電解用溶液を入れた。
ピロール (0.2モル) テトラブチルアンモニウムパークロレイト (0.1モル)
ニトロベンゼン この溶液に次の条件で陽極酸化反応を行なって、ネサ
ガラス板上に重合錯体の膜を生成した。
電流密度 1.4mA/cm2; 印加電圧 4.0V 収量は、50C/L以上であった。
生成した重合錯体膜の性状を以下に示す。
膜厚 18μm;均一性 3 ;安定性 ● 引張り強度 6,000psi;電気伝導度 18S/cm 比較例2 実施例1で用いた電解槽と同じものに、次の組成から
なる電解用溶液を入れた。
ピロール (0.2モル) リチウムパークロレイト (0.1モル) アセトニトリル この溶液に次の条件で陽極酸化反応を行なって、ネサ
ガラス板上に重合錯体の膜を生成した。
電流密度 2.0mA/cm2; 印加電圧 4.0V 収量は、50C/L以下であった。
生成した重合錯体膜の性状を以下に示す。
膜厚 22μm;均一性 2 ;安定性 ● 引張り強度 3,000psi;電気伝導度 28S/cm 比較例3 実施例1で用いた電解槽と同じものに、次の組成から
なる電解用溶液を入れた。
ピロール (0.2モル) ニトロベンゼンスルホン酸Na (0.01モル) アセトニトリル この溶液に次の条件で陽極酸化反応を行なって、ネサ
ガラス板上に重合錯体の膜を生成した。
電流密度 100.0mA/cm2; 印加電圧 40.0V 収量は、50C/L以上であった。
生成した重合錯体膜の性状を以下に示す。
膜厚 40μm;均一性 3 ;安定性 ● 引張り強度 4,800psi;電気伝導度 30S/cm
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金藤 敬一 大阪府吹田市竹谷町2―1―501 (56)参考文献 特開 昭59−23889(JP,A) 特開 昭59−226020(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ピロールまたはその誘導体をトルエンスル
    ホン酸アニオンのアルカリ金属塩の存在下で0.3〜1.5mA
    /cm2の電流密度で電解重合することにより作成された50
    00psi以上の引張り強度を有するポリピロール系錯体フ
    ィルム。
  2. 【請求項2】ピロールまたはその誘導体をトルエンスル
    ホン酸アニオンのアルカリ金属塩の存在下で0.3〜1.5mA
    /cm2の電流密度で電解重合することを特徴とする5000ps
    i以上の引張り強度を有するポリピロール系錯体フィル
    ムの製造方法。
JP59207650A 1984-10-03 1984-10-03 ポリピロール系錯体フィルム及びその製造方法 Expired - Lifetime JPH08848B2 (ja)

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US07/044,224 US4804568A (en) 1984-10-03 1987-04-30 Electromagnetic shielding material

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JPS6185434A JPS6185434A (ja) 1986-05-01
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3226278A1 (de) * 1982-07-14 1984-01-19 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Verfahren zur herstellung von filmfoermigen polymeren von pyrrolen
DE3318857A1 (de) * 1983-05-25 1984-11-29 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Verfahren zur herstellung von polypyrrolen und nach diesem verfahren erhaltene filmfoermige produkte

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