JPS62201924A - 導電性有機薄膜の製造方法 - Google Patents

導電性有機薄膜の製造方法

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JPS62201924A
JPS62201924A JP4436586A JP4436586A JPS62201924A JP S62201924 A JPS62201924 A JP S62201924A JP 4436586 A JP4436586 A JP 4436586A JP 4436586 A JP4436586 A JP 4436586A JP S62201924 A JPS62201924 A JP S62201924A
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JP
Japan
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thin film
oxidizing agent
conductive
solution
polymerizable monomer
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JP4436586A
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English (en)
Inventor
Akira Otani
彰 大谷
Takeo Shimizu
清水 剛夫
Tomokazu Yada
智一 彌田
Kenichi Honda
健一 本多
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Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Electric Industrial Co Ltd
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  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、導電性有機薄膜の製造方法に関する。
(従来の技術) 従来、ピロール、チオフェン、フランやこれらの誘導体
等の複素環式化合物や、アニリン、フェノール、チオフ
ェノール、これらの誘導体等の芳香族化合物が電解酸化
重合又は化学酸化重合によって容易に4電性重合体を与
えることは知られている。このような導電性重合体は、
ポリアセチレンと異なり、熱的及び化学的に比較的安定
な導電性重合体として、種々の実用的な展開が進められ
ている。しかし、従来の方法によれば、特に、化学酸化
重合によれば、殆どの場合、導電性重合体は粉末として
得られ、他方、電解酸化重合によって、導電性重合体が
薄膜状で得られる場合も、通常、この重合体薄膜が電極
に対して密着性がよいために、電極から剥離するのが容
易ではなく、或いは剥離するには、電極上に形成される
導電性重合体薄膜が相当の膜厚を有することを必要とす
るので、薄膜自体として導電性重合体を得ることば困難
である。更に、得られる導電性重合体は、殆どの有機溶
剤に対して不溶性であるので、溶解した後、再度、薄膜
に製膜することも困難である。
更に、従来、特に、重合性単量体の電解酸化重合時に負
電荷を有する機能性分子を共存させることによって、電
極上に生成される導電性重合体薄膜に上記機能性分子を
アノード・ドーピングにて捕捉させて、上記導電性重合
体薄膜の多機能化や改質等をなし得ることも提案されて
いる。しかし、従来、重合性am体の化学酸化重合によ
っては、前述したように、導電性重合体が多くの場合、
粉末として得られるので、電解酸化重合によるように、
重合時に機能性分子をアノード・ドーピングさせてなる
導電性薄膜の製造は困難である。
(発明の目的) 本発明は、導電性有機重合体薄膜の製造、特に、化学酸
化重合による導電性重合体薄膜の製造における上記した
問題を解決するためになされたものであって、化学酸化
重合にて薄膜状の導電性重合体を容易に得る方法を提供
することを目的とし、更に、化学酸化重合にて導電性重
合体薄膜を製造するに際して、その導電性重合体薄膜に
ドーピングにて負電荷を有する機能性分子をtfli 
tffさせてなる導電性薄膜を製造する方法を提供する
ことを目的とする。
(発明の構成) 本発明による導電性有機薄膜の製造方法の第1は、重合
性単量体の蒸気と酸化剤の溶液を接触させ、その界面に
て導電性有機薄膜を形成させることを特徴とする。
本発明による導電性有a薄膜の製造方法の第2は、重合
性単量体の蒸気と酸化剤の溶液を接触させ、その界面に
て導電性有a薄膜を形成させると同時に、溶液中に存在
する負電荷を有する機能性分子を上記導電性有機薄膜に
ドーピングさせることを特徴とする。
本発明において用いる重合性単量体は、常温若しくは加
温下に、又は減圧下において気化し得ると共に、酸化剤
による重合によって導電性重合体を生成する有機化合物
であって、かかる単量体の好ましい具体例として、ピロ
ール、その窒素、3位及び/又は4位に置換基を有する
HF’t4体、チオフェン、その3位及び/又は4位に
置換基を有する誘導体、フラン、その3位及び/又は4
位に置換基を有する誘導体のような複素5員環化合物を
挙げることができる。特に、本発明においては、化学酸
化重合が容易であるピロール及びそのKA 導体、例え
ば、N−メチルピロールが好ましく用いられる。
これらの重合性単量体は2、酸化剤によって重合して導
電性重合体を与え得るように、その酸化電位が用いる化
学酸化剤の酸化電位よりも低いことが必要であり、且つ
、上記導電性重合体は、化学的に重合体主鎖に部分酸化
、即ち、ドーピングが生じて、高い導電性を有するよう
に、その酸化電位が上記重合性単量体の酸化電位よりも
低いことが必要である。
また、本発明において用いる酸化剤は、前記した重合性
単量体を酸化重合させて導電性重合体を生成させる酸化
剤であり、重合性単量体の酸化電位より高い酸化電位を
有するものであれば、特に制限されない。かかる酸化剤
の具体例として、Fe”″、Hz Oz、5zoa2−
1CI!、Br、のほか、Ru0t−1OsO,−1M
n0s−のような高酸化オキシ酸イオン、IrC1,”
、PtCl6”\PdCl4”−1八uCIn−のよう
な貴金属酸イオンを挙げることができる。尚、これらの
酸化剤のうち、例えば、CI□、Br2、SzOm”−
等は、重合性単量体を酸化すると共に、自体は負電荷を
有する還元体に還元され、これが導電性重合体主鎖にお
ける正電荷によって捕捉されて、導電性重合体にドープ
される。
本発明の方法においては、上記のような重合性単量体の
蒸気と酸化剤の溶液を接触させ、その界面にて導電性有
機薄膜を形成させることによって、直ちに導電性重合体
薄膜を製造するものである。
ここに、上記酸化剤の溶液を形成するための溶剤として
は、用いる酸化剤を十分に溶解し得ることが望ましく、
従って、通常、水、メタノール、ジメチルホルムアミド
等の極性溶剤や、これらの混合物が用いられる。特に、
製膜性や得られる膜の均一性から、水が好ましい。即ち
、酸化剤溶液としては、酸化剤の水溶液が好ましく用い
られる。
本発明の方法によれば、重合性単量体と酸化剤溶液との
反応は、例えば、密閉反応器内において、酸化剤水溶液
を単量体の蒸気に曝すことによって行なわれ、その気液
界面に導電性重合体が薄膜状に析出する。ここに、重合
性1iLI体の蒸気濃度や酸化剤溶液の濃度は特に制限
されるものではなく、また、反応時間も、重合体薄膜の
膜厚のほか、上記重合性単量体の蒸気濃度や酸化剤水溶
液の濃度等に応じて適宜に選ばれる。反応温度も、重合
性単量体が気体状態に保たれれば、特に制限されるもの
ではない。一般に、反応時間が長いほど、膜厚の厚い導
電性薄膜を得ることができる。
次に、本発明に従って、得られる導電性有機薄膜に負電
荷を有する機能性分子をL記導電性有機薄膜にドーピン
グさせるには、用いる酸化剤溶液中上記負電荷を有する
機能性分子を共存させる。
かくして、前述したように、酸化剤溶液と重合性4tN
体の気液界面に導電性重合体薄膜が形成される間に、導
電性薄膜の部分酸化された正電荷を中和するために、酸
化剤溶液中の負電荷を有する機能性分子がドーピングに
よって導電性薄膜に捕捉され、他方、導電性薄膜は時間
の経過と共に薄■りへの成長を続ける。
本発明において用いる負電荷を有する機能性分子は高分
子重合体を含み、上記酸化剤溶液に溶解し得ると共に、
生成する導電性重合体の部分酸化された正電荷に十分ド
ーピングされるように、強肩離性基を有する分子が好ま
しい。ががる強肩離性基の好ましい以上として、スルホ
ン酸基、硫酸基、リン酸基(いずれもナトリウム塩のよ
うな金属塩構造を含む。)等の強酸基を挙げることがで
きる。従って、本発明において好ましく用いることがで
きる負電荷を有する機能性分子として、例えば、亜鉛テ
トラスルホフェニルポルフィリン、鉄トリスバソフェナ
ンドロリンジスルホン酸ナトリウム等のスルホン酸基を
存する金属錯体、デカンスルホン酸ナトリウムやインジ
ゴカルミン等のようなスルホン酸基を有する比較的低分
子量の有機スルホン化合物、ポリビニル硫酸カリウム、
ポリスチレンスルホン酸ナトリウム等のような高分子重
合体等を挙げることができるが、勿論、これらに限定さ
れるものではない。
かかる機能性分子として、例えば、エレクトロクロミッ
ク材料、光電変換材料、高分子材料等を用いれば、得ら
れる導電性薄膜は、導電性に加えて、上記機能性分子が
有する表示機能、光電変換、高力学的特性等をそれぞれ
付加的に有する。
(発明の効果) 以上のように、本発明の方法によれば、重合性、#量体
蒸気と酸化剤溶液との界面反応によって、λl電性薄膜
を得るので、界面の形状を変化させることによって、任
意の形状及び面積を有する導電性薄膜を得ることができ
る。また、本発明の方法においては、反応の開始及び停
止が容易である結果、得られる導電性薄膜における導電
性及び膜厚の制御が容易であり、例えば、反応時間を長
くすれば、膜厚の厚い導電性薄膜を得ることができ、他
方、短時間の反応にて超薄膜を形成させれば、光透過性
の導電性薄膜を得ることもできる。更に、本発明の方法
によれば、上記のように、導電性薄膜は酸化剤溶液の表
面に形成されるので、例えば、前述したように、電極か
らの剥離等の操作なしに、直ちに導電性薄膜を得ること
ができる。
このようにして得られる導電性重合体薄膜は、その導電
性を利用して、例えば、帯電防止材料、電磁シールド、
種々の電子材料、導電性フィルム等に用いることができ
る。
更に、本発明によれば、用いる酸化剤溶液中に負電荷を
有する機能性分子を共存させることによって、重合性単
量体の化学酸化重合時にかかる機能性分子を導電性重合
体薄膜中にドーピングさせることができ、従って、得ら
れる感電性薄膜に、その機能性分子の有する機能に応し
て、表示機能、光電変換機能や、高分子力学特性等を有
せしめることができる。
(実施例) 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。
実施例1 密閉反応容器内で0.5 mol/1硝酸第二鉄水溶液
20m1をビロールの飽和蒸気に温度25℃において曝
すことによって、酸化剤水溶液上に均一な黒色の薄膜を
得た。反応時間、得られた導電性薄膜の膜厚及びt導度
を第1表に示す。
実施例2 種々の濃度の硝酸第二鉄水溶液20m1をビロールの飽
和蒸気に温度25℃で24時間曝すことによって、酸化
剤水溶液上に黒色の薄膜を得た。用いた硝酸第二鉄水溶
液の濃度、得られた導電性薄膜の膜厚、電導塵及び薄膜
の性状を第2表に示す。
第  1  表 第2表 実施例3 種々の酸化剤を0.5 mol/1 ’lI=度にて含
有する水溶液20m1をビロールの飽和蒸気に温度25
℃で所定時間曝すことによって、酸化剤水溶液上に黒色
の薄膜を得た。用いた酸化剤、反応時間、得られた導電
性薄膜の膜厚、電導塵及び薄膜の性状を第3表に示す。
第  3  表 (注)*)硫酸5重量%を含む。
実施例4 濃度0.5 mol/1の種々の酸化剤水溶液をN−メ
チルビロールの飽和蒸気に温度25℃において曝すこと
によって、酸化剤水溶液上に黒色の薄膜を得た。用いた
酸化剤、反応時間、得られた導電性薄膜の膜厚、電導塵
及び薄膜の性状を第4表に示す。
第4表 (注)*)硫酸5重量%を含む。
実施例5 0、05 mol/l硝酸第二鉄水溶液20+++1に
第4表に示す各種の電解質を負電荷を有する機能性分子
として溶解し、これをビロールの飽和蒸気に温度25℃
において2時間曝すことによって、酸化剤水溶液上に均
一なa、膜を得た。用いた電解質と酸化剤水溶液におけ
るその濃度、得られた導電性薄膜の膜厚と電導塵、及び
得られた導電性薄膜における上記電解質の含有量を第5
表に示す。
実施例6 0、05 mol/1硝酸第二鉄水溶液20m1に第6
表に示す各種の電解質を溶解し、これをN−メチルビロ
ールの飽和蒸気に温度25℃において2時間曝すことに
よって、酸化剤水溶液上に均一な薄膜を得た。用いた電
解質と酸化剤水溶液におけるその濃度、得られた導電性
薄膜の膜厚と電導度、及び得られた導電性薄膜における
上記電解質の含有量を第6表に示す。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重合性単量体の蒸気と酸化剤の溶液を接触させ、
    その界面にて導電性有機薄膜を形成させることを特徴と
    する導電性有機薄膜の製造方法。
  2. (2)重合性単量体がピロール又はその誘導体であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の導電性有機
    薄膜の製造方法。
  3. (3)酸化剤の溶液が水溶液であることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の導電性有機薄膜の製造方法。
  4. (4)重合性単量体の蒸気と酸化剤の溶液を接触させ、
    その界面にて導電性有機薄膜を形成させると同時に、溶
    液中に存在する負電荷を有する機能性分子を上記導電性
    有機薄膜にドーピングさせることを特徴とする導電性有
    機薄膜の製造方法。
  5. (5)重合性単量体がピロール又はその誘導体であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の導電性有機
    薄膜の製造方法。
  6. (6)酸化剤の溶液が水溶液であることを特徴とする特
    許請求の範囲第4項記載の導電性有機薄膜の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105860065A (zh) * 2016-04-22 2016-08-17 华东理工大学 一种防腐用的石墨烯/导电聚吡咯复合薄膜的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6151026A (ja) * 1984-08-20 1986-03-13 Mitsui Toatsu Chem Inc 複素5員環式化合物重合体の製造方法
JPS61192725A (ja) * 1985-02-22 1986-08-27 Mitsui Toatsu Chem Inc セレノフエン重合体の製造方法

Patent Citations (2)

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