JPS60197729A - Electroconductive organic polymer - Google Patents

Electroconductive organic polymer

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JPS60197729A
JPS60197729A JP21228183A JP21228183A JPS60197729A JP S60197729 A JPS60197729 A JP S60197729A JP 21228183 A JP21228183 A JP 21228183A JP 21228183 A JP21228183 A JP 21228183A JP S60197729 A JPS60197729 A JP S60197729A
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aniline
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electrolytic
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田村 正平
Sadamitsu Sasaki
佐々木 貞光
Takeshi Sasaki
武 佐々木
Takashi Ichinose
一瀬 尚
Hiroshi Ezoe
江副 寛
Mitsuo Sakakawa
坂川 光男
Hiroshi Miyatake
宮武 宏
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  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

PURPOSE:An acid-doped electroconductive organic polymer, prepared by subjecting aniline containing a protonic acid to electrolytic oxidative polymerization in an aqueous medium under specified conditions. CONSTITUTION:An acid-doped electroconductive organic polymer having an electric conductivity >=10<-6>S/cm and showing excellent moldability. This polymer is formed by subjecting an aniline solution containing a protonic acid in an amount at least equivalent to that of aniline to electrolytic oxidative polymerization at an electrolytic potential which is by at least 1V higher than the standard calomel electrode potential (current density of about 0.01-1A/cm<2>).

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は導電性有機重合体及びその製造方法に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a conductive organic polymer and a method for producing the same.

殆どの有機物質は電気的に絶縁性であるが、しかし、有
機半導体として知られる導電性を有する有機重合体の一
群が近年、注目を集めている。一般にそれ自体が導電性
である有機物質は3種類に分類される。第1はグラファ
イトである。グラファイトは厳密には有機物質とはみな
されていないが、有機共役系の極限構造を有するとみる
こともできる。このグラファイトはそれ自体で既にかな
り高い導電性を有するが、これに種々の化合物をインタ
ーカレートすることにより、一層高い導電性を有せしめ
ることができ、遂には超電導体となる。し力ζし、グラ
ファイトは二次元性が強く、成形加工が困難であるので
、その応用面において障害となっている。
Most organic materials are electrically insulating, however, a group of organic polymers with electrical conductivity known as organic semiconductors have received attention in recent years. Organic materials that are themselves electrically conductive are generally classified into three types. The first is graphite. Although graphite is not strictly considered an organic material, it can be considered to have the ultimate structure of an organic conjugated system. Graphite itself already has fairly high conductivity, but by intercalating it with various compounds, it can be made to have even higher conductivity, eventually becoming a superconductor. However, graphite has a strong two-dimensionality and is difficult to mold, which poses an obstacle in its application.

第2は電荷移動錯体であって゛、例えば、テトラチアフ
ルバレンとテトラシアノキノジメタンをそれぞれ電子供
与体及び電子受容体として得られる結晶性物質は、室温
で400〜500S/amという非常に大きい電導性を
有するが、このような電荷移動錯体は重合体でないため
に、実用的な応用を図るにはグラファイトと同様に成形
加工性に難点がある。
The second type is a charge transfer complex.For example, a crystalline material obtained using tetrathiafulvalene and tetracyanoquinodimethane as an electron donor and an electron acceptor, respectively, has a very large electrical conductivity of 400 to 500 S/am at room temperature. However, since such charge transfer complexes are not polymers, they have the same difficulty in moldability as graphite for practical application.

第3はポリアセチレンによって代表されるように、ドー
ピングによって高導電性を有するに至るπ電子共役系有
機重合体である。ドーピング前の−5 ポリアセチレンの電導度は、トランス型が10=9 37cm、シス型が103/cmであり、半導体乃至絶
縁体゛に近い性質を有している。しかし、このようなポ
リアセチレンに五フッ化ヒ素、ヨウ素、二酸化イオウ、
塩化第二鉄等のような電子受容性化合物或いはアルカリ
金属のような電子供与性化合物をドーピングすることに
より、それぞれp型半導体及びn型半導体を形成させる
ことができ、更には103S/(至)もの導体レベルの
高い導電性を与えることもできる。上記ポリアセチレン
は理論的には興味深い導電性有機重合体であるが、反面
、ポリアセチレンは極めて酸化を受けやすく、空気中で
容易に酸化劣化して性質が大幅に変化する。ドーピング
された状態では一層酸化に対して敏感であり、空気中の
僅かな湿気によっても電導度が急激に減少する。この傾
向はn型半導体に特に著しい。
The third type is a π-electron conjugated organic polymer that becomes highly conductive through doping, as typified by polyacetylene. The conductivity of -5 polyacetylene before doping is 10=937 cm for the trans type and 103/cm for the cis type, and has properties close to that of a semiconductor or an insulator. However, such polyacetylene contains arsenic pentafluoride, iodine, sulfur dioxide,
By doping with an electron-accepting compound such as ferric chloride or an electron-donating compound such as an alkali metal, a p-type semiconductor and an n-type semiconductor can be formed, respectively. It can also provide high conductivity on the level of a metal conductor. The above-mentioned polyacetylene is theoretically an interesting conductive organic polymer, but on the other hand, polyacetylene is extremely susceptible to oxidation and is easily oxidized and deteriorated in the air, causing its properties to change significantly. In the doped state, it is more sensitive to oxidation, and even a small amount of moisture in the air causes a sharp decrease in conductivity. This tendency is particularly remarkable for n-type semiconductors.

また、ポリ (p−フェニレン)やポリ (p−フェニ
レンサルファイド)もドーピング前はその電9 導度がそれぞれ10S/cI11及びlOS/cIII
であるが、例えば前記した五フッ化ヒ素をドーピングす
ることにより、それぞれ電導度は500S/国及びIs
/cmである導電性有機重合体とすることができる。こ
れらのドーピングされた有機重合体の電気的性質も程度
の差こそあれ、やはり不安定である。
In addition, poly(p-phenylene) and poly(p-phenylene sulfide) have conductivities of 10S/cI11 and lOS/cIII, respectively, before doping.
However, by doping with the aforementioned arsenic pentafluoride, the conductivity can be increased to 500S/K and Is, respectively.
/cm. The electrical properties of these doped organic polymers are also unstable to varying degrees.

このようにドーピングされた導電性有機重合体の電気的
性質が一般に環境に対して非常に不安定であることは、
この種の導電性有機重合体に共通する現象であって、こ
れらの実用的な応用の障害となっている。
The electrical properties of such doped conductive organic polymers are generally very unstable to the environment.
This phenomenon is common to this type of conductive organic polymers, and is an obstacle to their practical application.

以上のように、従来より種々の有機導電性物質が知られ
ているが、その実用的な応用を展開する観点からは成形
加工性にすぐれる重合体形態が好ましい。
As described above, various organic conductive substances have been known so far, but from the viewpoint of developing practical applications, polymer forms with excellent moldability are preferred.

一方、酸化染料としてのアニリンの酸化重合体に関する
研究も、アニリンブラックに関連して古くより行なわれ
ている。特に、アニリンブラック生成の中間体として、
式(1)で表わされるアニリンの8量体がエメラルデイ
ン(emeraldine)として確認されており(A
、 G、 Green et al、+ J。
On the other hand, research on oxidized polymers of aniline as oxidized dyes has been conducted for a long time in connection with aniline black. In particular, as an intermediate for the production of aniline black,
The aniline octamer represented by formula (1) has been confirmed as emeraldine (A
, G., Green et al., +J.

Che+s、 Soc、、97.2388 (1910
) S刊1 、1117(1912) ) 、これは8
0%酢酸、冷ピリジン及びN、N−ジメチルホルムアミ
ドに可溶性である。また、このエメラルデインはアンモ
ニア性媒体中で酸化されて、式(II)で表わされるニ
グラニリン(nigraniline )を生成し、こ
れもエメラルデインと類偵した溶解特性を有することが
知られている。
Che+s, Soc, 97.2388 (1910
) S issue 1, 1117 (1912) ), this is 8
Soluble in 0% acetic acid, cold pyridine and N,N-dimethylformamide. Furthermore, this emeraldine is oxidized in an ammoniacal medium to produce nigraniline represented by formula (II), which is also known to have dissolution properties similar to those of emeraldine.

更に、近年になって、R,Buvetらによってこのエ
メラルデインの硫酸塩が高い導電性を有することが見い
出されている(J、 Polymer Sci、、 C
+ 16+2931; 2943 (1967) ; 
22.11B? (1969) )。
Furthermore, in recent years, it has been discovered by R. Buvet et al. that this sulfate of emeraldine has high conductivity (J. Polymer Sci, C.
+ 16+2931; 2943 (1967);
22.11B? (1969)).

また、既にアニリンの電解酸化によりエメラルデイン類
似の有機物質を得ることができることも知られている(
D、 M、 Mohilner et al、、 J、
 Amer。
It is also already known that an organic substance similar to emeraldine can be obtained by electrolytic oxidation of aniline (
D., M., Mohilner et al., J.
Amer.

Chew、 Soc、、 84.3618 (1962
) ) 、即ち、これによれば、アニリンの硫酸水溶液
を白金電極を用い、水の電気分解を避けるために、標準
カロメル電極(以下、SCEという。)に対して+〇、
8vの酸化電位にて電解酸化重合し、80%酢酸、ピリ
ジン及びN、N−ジメチルホルムアミドに可溶性である
物質が得られる。
Chew, Soc, 84.3618 (1962
)) According to this, an aqueous solution of aniline in sulfuric acid is prepared using a platinum electrode, and in order to avoid electrolysis of water, +〇, with respect to a standard calomel electrode (hereinafter referred to as SCE).
Electrolytic oxidative polymerization at an oxidation potential of 8 V yields a material that is 80% soluble in acetic acid, pyridine and N,N-dimethylformamide.

そのほか、Dfazら(J、Electroanal、
Cheta、+ l1l(1980) ’) 、小山ら
(高分子学会予稿集、靭、(71゜1524 (198
1) )もアニリンの電解重合を試みているが、いずれ
も高分子被覆化学修飾電極を狙ったものであり、電解は
SCHに対して1v以下の電位で行なっている。
In addition, Dfaz et al. (J, Electroanal,
Cheta, + l1l (1980)'), Koyama et al. (Proceedings of the Society of Polymer Science and Technology, Utsubo, (71°1524
1)) also attempted electrolytic polymerization of aniline, but both aimed at polymer-coated chemically modified electrodes, and electrolysis was performed at a potential of 1 V or less relative to SCH.

本発明者らは、安定で高導電性を有する有機材料、特に
、導電性有機重合体を得るために、アニリンの電解酸化
重合に関する研究を鋭意重ねた結果、SCEに対して+
1vよりも高い電解電位にて所定の電流密度でアニリン
を電解酸化重合することにより、上記エメラルデインよ
りも高分子量であって、且つ、既にその酸化重合段階で
ドーピングされているために、新たなドーピング操作を
要せずして安定で且つ高導電性を有する重合体を得るこ
とができることを見出して本発明に至ったものである。
The present inventors have conducted intensive research on electrolytic oxidation polymerization of aniline in order to obtain stable and highly conductive organic materials, especially conductive organic polymers.
By electrolytically oxidizing and polymerizing aniline at a predetermined current density and an electrolytic potential higher than 1 V, new emeraldine is produced, which has a higher molecular weight than emeraldine and has already been doped at the oxidative polymerization stage. The present invention was achieved by discovering that it is possible to obtain a stable and highly conductive polymer without requiring a doping operation.

本発明による導電性有機重合体は、アニリンとアニリン
に対して当量以上のプロトン酸を含有するアニリン溶液
を標準カロメル電極に対して+IVよりも高い電解電位
にて電流密度0.01mA/−乃至IA/−で電解酸化
重合して得られる重合体であって、上記酸によってドー
ピングされており、その電導度がIO8/c+n以上で
あることを特徴とする。
The conductive organic polymer according to the present invention is prepared by applying an aniline solution containing aniline and a protic acid in an amount equivalent to or more than aniline to a standard calomel electrode at a current density of 0.01 mA/- to IA at an electrolytic potential higher than +IV. A polymer obtained by electrolytic oxidation polymerization at /-, doped with the above acid, and characterized by having an electrical conductivity of IO8/c+n or more.

本発明において用いるプロトン酸は、酸化電位が本発明
における酸化電位よりも高いプロトン酸であることが好
ましく、従って、具体的には、塩酸、臭化水素酸、硫酸
、硝酸、過IM巣酸、テトラフルオロホウ酸(HBF4
)、ヘキサフルオワリ導電性有機重合体を得るためには
、上記のプロトン酸はアニリンの当量以上、通常、1〜
5倍の範囲で用いると共に、アニリン溶液を標準カロメ
ル電極に対して+1vよりも高い電解電位にて電解酸化
重合させることが必要である。酸化電解電位が+1V以
下であるとき、又は電流密度が上記範囲外にあるとき、
得られる重合体が低分子量であって、且つ、導電性も低
いからである。
The protonic acid used in the present invention is preferably a protonic acid whose oxidation potential is higher than the oxidation potential in the present invention, and therefore, specifically, hydrochloric acid, hydrobromic acid, sulfuric acid, nitric acid, per-IM acid, Tetrafluoroboric acid (HBF4
), in order to obtain a hexafluoroelectrically conductive organic polymer, the above-mentioned protonic acid should be used in an amount equal to or more than the equivalent of aniline, usually 1 to
It is necessary to use a 5-fold range and to electrolytically oxidize the aniline solution at an electrolytic potential higher than +1 V relative to a standard calomel electrode. When the oxidation electrolytic potential is below +1V or when the current density is outside the above range,
This is because the resulting polymer has a low molecular weight and low conductivity.

また、アニリン溶液におけるアニリン濃度は1重量%以
上であることが望ましい。アニリン濃度が1重量により
も小さいときも、得られる重合体は低分子量であって、
導電性も低い。但し、アニリン濃度の上限は特に制限さ
れないが、通常は50重量%までが適当である。
Further, it is desirable that the aniline concentration in the aniline solution is 1% by weight or more. Even when the aniline concentration is less than 1 weight, the resulting polymer has a low molecular weight,
It also has low conductivity. However, the upper limit of the aniline concentration is not particularly limited, but is usually up to 50% by weight.

溶剤としては、上記プロトン酸及びアニリンを共に溶解
し得ると共に、その分解電位がアニリンの電解酸化重合
時の酸化電位において安定である溶剤が好ましく、従っ
て、具体的には、メタノール、エタノール等の脂肪族低
級アルコール、アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニ
トリル類、メチルエチルケトン等のケトン類、N、N−
ジメチルホルムアミド等のアミド類が好適に用いられる
The solvent is preferably a solvent that can dissolve both the protonic acid and aniline and whose decomposition potential is stable at the oxidation potential during electrolytic oxidative polymerization of aniline. Group lower alcohols, nitriles such as acetonitrile and benzonitrile, ketones such as methyl ethyl ketone, N, N-
Amides such as dimethylformamide are preferably used.

水はその分解電位が1.23 Vであり、場合によって
は、本発明における電解酸化電位よりも高いが、本発明
においては、水を溶剤として用いるときも、アニリンの
酸化電解電位を+1vよりも高くすることにより、高分
子量で高導電性のアニリン酸化重合体を得ることができ
る。
The decomposition potential of water is 1.23 V, which is higher than the electrolytic oxidation potential in the present invention in some cases, but in the present invention, even when water is used as a solvent, the oxidation electrolytic potential of aniline is set to be higher than +1 V. By increasing the molecular weight, an aniline oxidized polymer having a high molecular weight and high conductivity can be obtained.

即ち、アニリンの酸化電位は、一定速度で電位を走査し
、各電位における電流値をプロットした所謂サイクリッ
ク・ポルタモグラムにより知ることができるが、第4図
に示すように、scEに対する酸化電位は約1v近傍、
約2v及び約3vに認められる。これらの酸化電位は化
学酸化剤における酸化力に相当し、各酸化電位ではその
酸化電位での重合体が優先的に生成し、各酸化電位の中
間ではその各酸化電位での重合体が競争的に生成する。
That is, the oxidation potential of aniline can be determined by a so-called cyclic portammogram in which the potential is scanned at a constant speed and the current value at each potential is plotted, but as shown in Figure 4, the oxidation potential for scE is approximately Near 1v,
Approximately 2v and 3v are observed. These oxidation potentials correspond to the oxidizing power of chemical oxidants; at each oxidation potential, polymers at that oxidation potential are preferentially produced, and in the middle of each oxidation potential, polymers at each oxidation potential are competitively produced. to be generated.

先に説明したように、Mohilnerらは水の電気分
解を避けるために、SCEに対して+〇、 8 Vの酸
化電位でアニリンの電解酸化を行なっているが、本発明
によれば、十ivよりも高い電解電位、好ましくは2〜
IOVの電解電位にて電解酸化を行なうことにより、エ
メラルディンよりも逃かに高分子量で高導電性のアニリ
ン重合体を得ることができるのである。
As explained earlier, Mohilner et al. carried out electrolytic oxidation of aniline at an oxidation potential of +8 V relative to SCE in order to avoid electrolysis of water. Electrolytic potential higher than , preferably 2~
By performing electrolytic oxidation at an electrolytic potential of IOV, it is possible to obtain an aniline polymer with a molecular weight much higher than that of emeraldine and a high conductivity.

本発明においてはまた、電解酸化における電流密度も重
要である。電流密度が0.01mA/−よりも小さいと
きは、得られる重合体が濃硫酸に溶解することから、低
分子量の重合体であるとみられ、また、かかる重合体は
その導電性も小さい。
In the present invention, the current density in electrolytic oxidation is also important. When the current density is less than 0.01 mA/-, the obtained polymer is dissolved in concentrated sulfuric acid, so it is considered to be a low molecular weight polymer, and such a polymer also has low conductivity.

本発明においては、アニリン溶液は上記したプロトン酸
以外の支持電解質を含有していてもよい。
In the present invention, the aniline solution may contain a supporting electrolyte other than the above-mentioned protonic acid.

具体例としては例えば過塩素酸リチウム、過塩素酸ナト
リウム等の過塩素酸金属塩や、過塩素酸テトラブチルア
ンモニウム等の有機塩を挙げることができる。また、上
記以外にも例えば硝酸塩、硫酸塩、塩酸塩、テトラフル
オロホウ酸塩、ヘキサフルオロリン酸塩等のような塩類
も支持電解質として使用することもできる。
Specific examples include perchlorate metal salts such as lithium perchlorate and sodium perchlorate, and organic salts such as tetrabutylammonium perchlorate. In addition to the above, salts such as nitrates, sulfates, hydrochlorides, tetrafluoroborates, hexafluorophosphates, etc. can also be used as supporting electrolytes.

本発明による導電性有機重合体は、乾燥した粉末状態で
通常、緑色乃至黒縁色を呈し、一般に導電性性が高いほ
ど、鮮やかな緑色を呈している。
The conductive organic polymer according to the present invention usually exhibits a green to black edge color in a dry powder state, and generally, the higher the conductivity, the brighter the green color.

しかし、加圧成形した成形物は、通常、光沢のある青色
を示す。また、本発明による重合体は、既にその電解酸
化重合の段階で用いたプロトン酸によってドーピングさ
れており、その電導度は、通6 常、103/el1以上であり、殆どノ場合、10−3
〜103101の範囲である。
However, pressure-molded products usually exhibit a shiny blue color. Further, the polymer according to the present invention has already been doped with the protic acid used in the electrolytic oxidation polymerization stage, and its electrical conductivity is usually 103/el1 or more, and in most cases 10-3
It is in the range of ~103101.

本発明による導電性有機重合体には、その電導度が上記
範囲にある限りは、濃硫酸に溶解性のものも含まれるが
、特に電導度が10−3’S / cs以上の高導電性
を有する本発明による重合体は、水及び殆どの有m熔剤
に不溶性であり、特に、濃硫酸及びN、N−ジメチルホ
ルムアミドにも実質的に不溶性である。このような重合
体は、前記したように、エメラルデインが80%酢酸、
冷ピリジン及びN、N−ジメチルホルムアミドに可溶性
であるのと著しい対照をなし、高分子量重合体であるこ
とが示される。更に、濃硫酸に不溶性である重合体は、
示差熱分析結果からも高分子量重合体であることが示さ
れる。
The conductive organic polymer according to the present invention includes those soluble in concentrated sulfuric acid as long as the conductivity is within the above range, but particularly high conductivity with a conductivity of 10-3'S/cs or more. The polymers according to the invention having . As mentioned above, such a polymer contains emeraldine containing 80% acetic acid,
In sharp contrast to its solubility in cold pyridine and N,N-dimethylformamide, it is indicative of a high molecular weight polymer. Furthermore, polymers that are insoluble in concentrated sulfuric acid are
Differential thermal analysis results also indicate that it is a high molecular weight polymer.

本発明による重合体の構造は未だ確定されていないが、
赤外線吸収スペクトルはエメラルディンのそれにW4似
する一方、高分子量であると共に高導電性を有するので
、アニリンが頭尾結合で連続して重合体鎖を形成する次
式のような実質的に線状のπ電子共役系重合体であると
みられる。
Although the structure of the polymer according to the present invention has not yet been determined,
While the infrared absorption spectrum is similar to that of emeraldine, W4 has a high molecular weight and high conductivity, so it has a substantially linear polymer chain in which aniline continuously forms a polymer chain with head-to-tail bonds, as shown in the following formula. It appears to be a π-electron conjugated polymer.

本発明による重合体は高導電性を有するが、アンモニア
で補償することによって導電性が大幅に減少し、再度塩
酸でドーピングすることによりほぼ当初の高導電性を回
復することから、既にその酸化重合の段階でプロトン酸
によりドーピングされていることが確認される。また、
重合体をアンモニアで補償した後、再度塩酸でドーピン
グした重合体の赤外線吸収スペクトルは、アンモニア補
償前の重合体のそれと実質的に一致することからも、本
発明による重合体がプロトン酸によりドーピングされて
いることが確認される。更に、このように本発明による
重合体がアンモニアで補償される事実及び熱起電力の符
号から、この重合体はp型である。
Although the polymer according to the present invention has high electrical conductivity, the electrical conductivity is significantly reduced by compensating with ammonia, and almost the original high electrical conductivity is recovered by doping with hydrochloric acid again. It is confirmed that the material is doped with protonic acid at this stage. Also,
The infrared absorption spectrum of the polymer obtained by doping the polymer again with hydrochloric acid after compensating it with ammonia is substantially the same as that of the polymer before compensation with ammonia, indicating that the polymer according to the present invention is doped with protonic acid. It is confirmed that Furthermore, due to the fact that the polymer according to the invention is thus compensated with ammonia and the sign of the thermoelectromotive force, this polymer is p-type.

以上のように、本発明に従って、アニリンの酸化重合に
よって得られる導電性有機重合体は、その重合段階で既
にプロトン酸によってドーピングされているために、新
たなドーピング処理を要せずして高導電性を有し、しか
も、長期間にわたって空気中に放置しても、その導電性
は何ら変化せず、従来より知られているドーピングした
導電性有機重合体に比較して、特異的に高い安定性を有
している。
As described above, the conductive organic polymer obtained by the oxidative polymerization of aniline according to the present invention has already been doped with protonic acid during the polymerization stage, and therefore has high conductivity without the need for a new doping treatment. Furthermore, even if left in the air for a long period of time, its conductivity does not change at all, making it uniquely stable compared to conventionally known doped conductive organic polymers. It has a sexual nature.

以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこ
れら実施例により何ら限定されるものではない。
The present invention will be explained below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples in any way.

実施例1 (実験番号1) (1) 重合体の製造 アニリン濃度が10fi量%であり、塩酸をアニリンに
対して当量含有する水溶液中に白金からなる陽極及び陰
極を挿入し、SCHに対する初期電解電位+1.8v、
定電流密度5mA/−にて8時間通電して電解酸化重合
した。尚、電解重合をこのように定電流密度で行なう場
合、電解電位が漸次増大することはよく知られていると
ころであり、従って、電解電位は上記のように初期電位
で示されるのが普通である。
Example 1 (Experiment No. 1) (1) Production of polymer An anode and a cathode made of platinum were inserted into an aqueous solution in which the aniline concentration was 10 fi% and contained an equivalent amount of hydrochloric acid to aniline, and initial electrolysis for SCH was performed. Potential +1.8v,
Electrolytic oxidation polymerization was carried out by applying current at a constant current density of 5 mA/- for 8 hours. It is well known that when electrolytic polymerization is carried out at a constant current density, the electrolytic potential gradually increases, and therefore the electrolytic potential is usually expressed as the initial potential as shown above. .

上記の反応において陽極に生成したアニリン重合体を剥
離し、粉砕した後、蒸留水中で攪拌洗滌し、濾別し、次
いで、濾別した重合体をアセトンにより洗滌した。濾別
した重合体を五酸化リン上、室温で10時間真空乾燥し
、本発明による導電性性有機重合体を緑色粉末として得
た。
The aniline polymer produced on the anode in the above reaction was peeled off and pulverized, washed with stirring in distilled water, filtered, and then the filtered polymer was washed with acetone. The filtered polymer was vacuum dried over phosphorus pentoxide at room temperature for 10 hours to obtain a conductive organic polymer according to the present invention as a green powder.

(2)物性の評価 上で得た重合体は濃硫酸のほか、N−メチル−2−ピロ
リドンにも不溶性であった。
(2) Evaluation of physical properties The obtained polymer was insoluble not only in concentrated sulfuric acid but also in N-methyl-2-pyrrolidone.

次に、上で得た重合体の赤外線吸収スペクトルを第1図
に示す。比較のために、エメラルデイン及び市販ダイヤ
モンド・ブラックの赤外線吸収スペクトルをそれぞれ第
2図及び第3図に示す。尚、エメラルデインはり0M、
 Mohilnerらの方法によって調製した( Do
M、 Mohilner at al、、 J。
Next, FIG. 1 shows the infrared absorption spectrum of the polymer obtained above. For comparison, the infrared absorption spectra of Emeraldine and commercially available Diamond Black are shown in Figures 2 and 3, respectively. In addition, Emeraldine beam 0M,
Prepared by the method of Mohilner et al. (Do
M., Mohilner at al., J.

Aa+、Cheap、Soc、、84. 3618 (
1962) 。
Aa+, Cheap, Soc, , 84. 3618 (
1962).

尚、エメラルデイン及びダイヤモンド・ブラックの30
℃における濃度0.5g/diの濃硫酸溶液の対数粘度
はそれぞれ0.02及び0.005であって、これらが
低分子量であることが理解される。
In addition, emeraldine and diamond black 30
It is understood that the logarithmic viscosities of concentrated sulfuric acid solutions at a concentration of 0.5 g/di at °C are 0.02 and 0.005, respectively, which are of low molecular weight.

また、第4図にアニリンの電解酸化におけるサイクリッ
ク・ポルタモグラムを示す。
Furthermore, FIG. 4 shows a cyclic portammogram in electrolytic oxidation of aniline.

更に、本発明による上記重合体及びエメラルデインにつ
いての空気中における熱重量分析の結果を第5図に示す
。昇温速度は10℃/分である。
Furthermore, the results of thermogravimetric analysis in air of the above polymer according to the present invention and emeraldine are shown in FIG. The temperature increase rate is 10°C/min.

次に、上で得た重合体粉末的120■を1gll製乳鉢
で粉砕した後、赤外分光光度針用錠剤成形器にて圧力6
000kg/−で直径13鶴のディスクに加圧成形した
。幅約1fiの銅箔4本を銀ペースト又はグラファイト
ペーストでディスクの四隅に接着し、空気中でファン・
デル・ボウ法に従って測定した結果、電導度は4.IS
/cs+であった。12 0 Torrの真空中で測定しても、はぼ同じ電導度を
示した。このディスクを4か月間空気中に放置したが、
電導度は実質的に変化しなかった。
Next, 120 μg of the polymer powder obtained above was crushed in a 1 gll mortar, and then used in an infrared spectrophotometer tablet molding machine under a pressure of 6 mm.
000 kg/- to form a disk with a diameter of 13 cranes. Glue four pieces of copper foil with a width of about 1fi to the four corners of the disc with silver paste or graphite paste, and heat it with a fan in the air.
As a result of measurement according to the Del Bou method, the conductivity was 4. IS
/cs+. Even when measured in a vacuum of 120 Torr, they showed almost the same conductivity. This disk was left in the air for 4 months,
The conductivity remained virtually unchanged.

また、本発明による上記重合体(電導度6.6S/cm
)をアンモニア補償したとき(電導度3.3×1O−9
S/c11)の赤外線吸収スペクトルを第6図に示し、
これを5N塩酸で再びドーピングした(電導度0.15
S/e1m)後の赤外線吸収スペクトルを第7図に示す
。この再ドーピング後のスペクトルは第1図に示す当初
のそれと実質的に同じであると認められ、更に、電導度
もアンモニア補償前と概ね同じである。従って、本発明
による重合体は、その酸化重合の段階で用いたプロトン
酸によって既にドーピングされていることが示される。
In addition, the above polymer according to the present invention (electrical conductivity 6.6S/cm
) with ammonia compensation (conductivity 3.3×1O-9
The infrared absorption spectrum of S/c11) is shown in Figure 6,
This was doped again with 5N hydrochloric acid (conductivity 0.15
The infrared absorption spectrum after S/e1m) is shown in FIG. The spectrum after this redoping is found to be substantially the same as the original shown in FIG. 1, and furthermore, the conductivity is also approximately the same as before ammonia compensation. This shows that the polymer according to the invention is already doped by the protic acid used in its oxidative polymerization stage.

実施例2(実験番号2〜7) 実施例1において、プロトン酸として、塩酸に代えて表
に示す酸をアニリンに対して当量用いた以外は実施例1
と同様にして、アニリンを電解酸化した。これらの重合
体の電導度を表に示す。また、いずれの重合体も濃硫酸
及びN−メチル−2−ピロリドンのいずれにも不溶性で
あった。
Example 2 (Experiment numbers 2 to 7) Example 1 except that the protonic acid in Example 1 was replaced with hydrochloric acid and the acid shown in the table was used in an equivalent amount to aniline.
Aniline was electrolytically oxidized in the same manner as above. The electrical conductivity of these polymers is shown in the table. Moreover, both polymers were insoluble in both concentrated sulfuric acid and N-methyl-2-pyrrolidone.

実施例3(実験番号8及び9) アニリン溶液におけるアニリン濃度を変えると共に、こ
れに伴って塩酸をアニリンに対して当量となるように多
く用いた以外は、実施例1と同様にして本発明による導
電性有機重合体を得た。重合体の電導度を表に示す。こ
れらの重合体も濃硫酸及びN−メチル−2−ピロリドン
に不溶性であった。
Example 3 (Experiment Nos. 8 and 9) Experiments according to the present invention were carried out in the same manner as in Example 1, except that the aniline concentration in the aniline solution was changed and, accordingly, hydrochloric acid was used in an equivalent amount to aniline. A conductive organic polymer was obtained. The electrical conductivity of the polymer is shown in the table. These polymers were also insoluble in concentrated sulfuric acid and N-methyl-2-pyrrolidone.

比較例1(実験番号12及び13) 比較のために、アニリン溶液におけるアニリン濃度を0
.1重量%とじ、酸として塩酸又は硫酸をそれぞれ1モ
ル/lの濃度で含有する水溶液を用いた以外は実施例1
同様にして電解酸化した。得られた重合体の電導度を表
に示す。また、これらの重合体は濃硫酸に溶解し、N−
メチル−2−ピロリドンには一部熔解した。
Comparative Example 1 (Experiment No. 12 and 13) For comparison, the aniline concentration in the aniline solution was set to 0.
.. Example 1 except that the aqueous solution containing hydrochloric acid or sulfuric acid at a concentration of 1 mol/l as the acid was used.
Electrolytic oxidation was carried out in the same manner. The electrical conductivity of the obtained polymer is shown in the table. Additionally, these polymers can be dissolved in concentrated sulfuric acid and N-
It was partially dissolved in methyl-2-pyrrolidone.

実施例4(実験番号14〜16) 実施例1実験番号1の組成のアニリン溶液について、初
期電解電位を表に示す値に設定して、電解酸化を行なっ
た。得られた重合体は濃硫酸及びN−メチル−2−ピロ
リドンに不溶性であった。
Example 4 (Experiment Nos. 14 to 16) Example 1 The aniline solution having the composition of Experiment No. 1 was subjected to electrolytic oxidation with the initial electrolytic potential set to the value shown in the table. The resulting polymer was insoluble in concentrated sulfuric acid and N-methyl-2-pyrrolidone.

また、重合体の電導度を表に示す。Furthermore, the electrical conductivity of the polymer is shown in the table.

比較例2(実験番号17) 実施例3と同様に、実施例1の組成のアニリン溶液につ
いて、初期電解電位をSCEに対して+IVとして電解
酸化を行なった。結果を表に示す。
Comparative Example 2 (Experiment No. 17) Similarly to Example 3, electrolytic oxidation was performed on the aniline solution having the composition of Example 1 with the initial electrolytic potential set to +IV with respect to SCE. The results are shown in the table.

また、得られた重合体は濃硫酸及びN−メチル−2−ピ
ロリドンのいずれにも可溶性であった。
Furthermore, the obtained polymer was soluble in both concentrated sulfuric acid and N-methyl-2-pyrrolidone.

実施例5(実験番号18〜21) 実施例1において、アニリン濃度を変更すると共に、用
いた溶剤を表に示す有機溶剤に代えた以外は実施例1と
同様にして電解酸化を行なった。
Example 5 (Experiment Nos. 18 to 21) Electrolytic oxidation was performed in the same manner as in Example 1, except that the aniline concentration was changed and the solvent used was replaced with the organic solvent shown in the table.

これらの重合体の電導度を表に示す。また、いずれの重
合体も濃硫酸及びN−メチル−2−ピロリ。
The electrical conductivity of these polymers is shown in the table. Moreover, both polymers are concentrated sulfuric acid and N-methyl-2-pyrroli.

トンに不溶性であった。It was insoluble in tons.

実施例6(実験番号22) アニリン濃度が10重量%であり、塩酸をアニリンに対
して当量含有し、更に付加的に支持電解質として過塩素
酸テトラブチルアンモニウムを0゜5重量%含有するア
ニリン溶液をSCEに対する初期電解電位+1.7■、
定電流密度11.1mA/−にて30時間通電して電解
酸化重合した。陽極に生成したアニリン重合体を剥離し
、実施例1と同様に処理して導電性重合体を得た。この
重合体は電導度が4.43/ellであり、また、濃硫
酸及びN−メチル−2−ピロリドンのいずれにも不溶性
であった。
Example 6 (Experiment No. 22) An aniline solution having an aniline concentration of 10% by weight, containing hydrochloric acid in an equivalent amount to aniline, and additionally containing 0.5% by weight of tetrabutylammonium perchlorate as a supporting electrolyte. is the initial electrolytic potential with respect to SCE +1.7■,
Electrolytic oxidation polymerization was carried out by applying current at a constant current density of 11.1 mA/- for 30 hours. The aniline polymer formed on the anode was peeled off and treated in the same manner as in Example 1 to obtain a conductive polymer. This polymer had an electrical conductivity of 4.43/ell and was insoluble in both concentrated sulfuric acid and N-methyl-2-pyrrolidone.

実施例7(実験番号23〜26) アニリン濃度が25重量%であり、塩酸をアニリンに対
して当量含有するアニリン溶液を表に示す定電流密度で
通電してアニリンの電解酸化を行なった。得られた重合
体の電導度を表に示す。また、いずれの重合体も濃硫酸
及びN−メチル−2−ピロリドンのいずれにも不溶性で
あった。
Example 7 (Experiment Nos. 23 to 26) An aniline solution having an aniline concentration of 25% by weight and containing an equivalent amount of hydrochloric acid to aniline was electrolytically oxidized by passing current at the constant current density shown in the table. The electrical conductivity of the obtained polymer is shown in the table. Moreover, both polymers were insoluble in both concentrated sulfuric acid and N-methyl-2-pyrrolidone.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による導電性有機重合体の赤外線吸収ス
ペクトル、第2図及び第3図はそれぞれエメラルデイン
及びアニリン・ブラックの赤外線吸収スペクトル、第4
図はアニリンの電解酸化におけるサイクリック・ポルタ
モグラム、第5図は本発明による重合体及びエメラルデ
ィンの加熱による重量残存率を示すグラフ、第6図は本
発明による重合体をアンモニア補償して得られる重合体
の赤外線吸収スペクトル、第7図は第6図の重合体を塩
酸で再ドーピングして得られる重合体の赤外線吸収スペ
クトルである。 手続補正書(方式) 昭和60年 4月24日 特許庁長官殿 2、発明の名称 導電性有機重合体 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 大阪府茨木市下穂積1丁目1番2号名 称 日
東電気工業株式会社 4、代理人 住 所 大阪市西区新町1丁目8番3号5、補正命令の
日付 昭和59年 2月 8日(発送日 昭和59年 
2月28日) 補正の内容 (1) 別紙のとおり訂正願書を提出する。 (2)明細書第19頁12〜20行の −[4、図面の
簡単な説明 第1図は・・・得られる重合体」を削除する。 (3) 明細書第2.0頁1〜3行の「の赤外線吸収ス
ペクトル・・・である。」を削除し、代わりに次の文を
加入する。 記 [4、図面の簡単な説明 第1図は本発明による導電性有機重合体の赤外線吸収ス
ペクトル、第2図及び第3図はそれぞれエメラルデイン
及びアニリン・ブラックの赤外線吸収スペクトル、第4
図はアニリンの電解酸化におけるサイクリック・ポルタ
モグラム、第5図は本発明による重合体及びエメラルデ
インの加熱による重量残存率を示すグラフ、第6図は本
発明による重合体をアンモニア補償して得られる重合体
の赤外線吸収スペクトル、第7図は第6図の重合体を塩
酸で再ドーピングして得られる重合体の赤外線吸収スペ
クトルである。」
Figure 1 is the infrared absorption spectrum of the conductive organic polymer according to the present invention, Figures 2 and 3 are the infrared absorption spectra of emeraldine and aniline black, respectively.
The figure shows a cyclic portammogram during electrolytic oxidation of aniline, Figure 5 is a graph showing the weight residual rate of the polymer according to the present invention and emeraldine upon heating, and Figure 6 is a graph obtained by compensating the polymer according to the present invention with ammonia. Infrared absorption spectrum of polymer. FIG. 7 is an infrared absorption spectrum of a polymer obtained by redoping the polymer of FIG. 6 with hydrochloric acid. Procedural amendment (formality) April 24, 1985 Director-General of the Patent Office 2 Name of invention Conductive organic polymer 3 Relationship to the person making the amendment Patent applicant address 1-chome Shimohozumi, Ibaraki City, Osaka Prefecture No. 1 and 2 Name: Nitto Electric Industry Co., Ltd. 4, Agent address: 1-8-3-5, Shinmachi, Nishi-ku, Osaka City, Date of amendment order: February 8, 1980 (Shipping date: 1988)
(February 28) Contents of amendment (1) Submit an application for correction as shown in the attached sheet. (2) On page 19 of the specification, lines 12 to 20, delete "-[4. Brief description of the drawings. Figure 1 shows the resulting polymer."] (3) Delete "The infrared absorption spectrum of..." from lines 1 to 3 on page 2.0 of the specification and add the following sentence in its place. [4. Brief description of the drawings] Figure 1 shows the infrared absorption spectrum of the conductive organic polymer according to the present invention, Figures 2 and 3 show the infrared absorption spectra of emeraldine and aniline black, respectively.
The figure shows a cyclic portammogram in the electrolytic oxidation of aniline, Figure 5 is a graph showing the weight residual rate of the polymer according to the present invention and emeraldine upon heating, and Figure 6 is the graph obtained by ammonia compensation of the polymer according to the present invention. Infrared absorption spectrum of polymer. FIG. 7 is an infrared absorption spectrum of a polymer obtained by redoping the polymer of FIG. 6 with hydrochloric acid. ”

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (11アニリンとアニリンに対して当量以上のプロトン
酸を含有するアニリン溶液を標準カロメル電極に対して
+1vよりも高い電解電位にて電流密度0.01mA/
cd乃至IA/−で電解酸化重合して得られる重合体で
あって、上記酸によってドーピングされており、その電
導度が1O−6510i1以上であることを特徴とする
導電性有機重合体。
(An aniline solution containing 11 aniline and a protonic acid equivalent to or more than aniline is applied to a standard calomel electrode at an electrolytic potential higher than +1 V at a current density of 0.01 mA/
A conductive organic polymer obtained by electrolytic oxidation polymerization in CD to IA/-, doped with the above acid, and having an electrical conductivity of 1O-6510i1 or more.
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