JPS63122758A - 電導性高分子体およびその製造方法 - Google Patents

電導性高分子体およびその製造方法

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JPS63122758A
JPS63122758A JP26875086A JP26875086A JPS63122758A JP S63122758 A JPS63122758 A JP S63122758A JP 26875086 A JP26875086 A JP 26875086A JP 26875086 A JP26875086 A JP 26875086A JP S63122758 A JPS63122758 A JP S63122758A
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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〕 本発明は電導性の高分子体、詳しくは、水酸基を有する
高分子体中に電子電導性を有する高分子化合物が担持さ
れた電導性の高分子体およびその製法に関する。
C従来技術およびその問題点〕 電子電導性を有する化合物は、工業的必要性からと学問
的興味から今日数多く研究されている。
特にポリアセチレンに代表される共役二重結合を有する
高分子化合物に関する研究が活発である。
しかし、これらの電子電導性を有する高分子化合物も、
工業的に使用する場合に電気伝導度がまだ充分でない、
機械的に弱い、高分子として成型性がない等で問題があ
る。したがって、本発明の目的は、工業的に利用するた
め機械的強度を有し且可撓性を賦与した電子電導性の高
分子体を得ることにある。
C問題点を解決するための手段〕 本発明者らは、上記に鑑み鋭意研究の結果、特定の高分
子体を用いることにより電子電導性を有する高分子化合
物が良好に担持される知見に基づき、本発明を完成する
に至った。即ち、本発明によれば、水酸基を有する高分
子体中に電子電導性を有する高分子化合物が担持された
電導性の高分子体が提供される。
本発明の水酸基を有する高分子体としては、具体的には
ポリビニルアルコール及びその誘導体、ビニルアルコー
ル単位を有する共重合体、例えば酢酸ビニルとエチレン
の共重合体の加水分解および主鎖に水酸基が結合してい
る重合体、或いは主鎖に対してアルキル鎖、芳香環を介
して水酸基が結合している化合物、具体的にはビニルフ
ェノール類の重合体、共重合体、セルロース及びその誘
導体、例えば−酢酸セルローズ、二酢酸セルローズなど
が好適に用いられる。これら高分子体の形状は、使用目
的に応じてフィルム状、シート状、膜状、糸状、繊維状
、中空糸など如何なるものであってもよい。
なお、膜断面に関して非対称構造を有する膜状物、例え
ば分離膜として広く利用されている逆浸透膜、限外濾過
膜等は好適に用いることが出来る。
また、本発明の電子電導性を有する高分子化合物として
は、従来公知の電子電導性を有する化合物の重合体が何
ら制限なく用いられる。このような電子電導性を有する
化合物としては、具体的にはピロール及びその誘導体例
えばN−メチルビロール、2−エチルピロールなどのN
−アルキルピロールピロール類、チオフェン、3−アル
キルチオフェンなどのチオフェンの誘導体、イソチアナ
フテン及びその誘導体、インドール、アズレン、フラン
、アニリン、フェノール、ベンゼン、ナフタリン、フェ
ニレンジアミン類、アセチレン等のそれぞれの誘導体が
それぞれ一種以上好適に用いられている。特にピロール
、インドール、アズレン、チオフェン、フランおよびそ
れらの誘導体などの複素環化化合物、アセチレンなどが
好ましい。
実際には上記した水酸基を有する高分子体と親和性が良
好な電子電導性を有する化合物が用いられる。
本発明において、水酸基を有する高分子体への電子電導
性を有する高分子化合物が担持される量は、電子電導性
を有する高分子化合物の種類によって異なり、本発明で
得る高分子体の使用目的によって異なるが、均一に存在
する場合に高分子体の重量に対し、一般に20%から2
00%まで範囲が好適である。即ち、上記20%以下の
ときは、得られる高分子体は電子電導性の特性、湿度に
対する感性その他が不充分であり、また200%以上に
すると本来の機械的に弱い電子電導性を有する高分子体
の特性が強く出てもろくなる。実際上、膜断面に関して
不均一に存在させる場合は、電子電導性を有する高分子
体が存在している部分のみについて上記の範囲が適用さ
れる。従って、存在のさせ方によって水酸基を有する高
分子体の全重量に対する電子電導性を有する高分子化合
物が担持される量が異なる。
本発明の水酸基を有する高分子体における電子電導性を
有する高分子化合物の担持は、咳高分子体中に電子電導
性の化合物を存在させ重合することによって達成される
。重合方法としては、例えばラジカル発生触媒、酸化触
媒、還元触媒、電解酸化、電解還元等の電気エネルギー
に基づく重合、α、β、γ−線などの電離性放射線、X
線、紫外線、光増感剤を用いた可視光による光重合、プ
ラズマ重合、グロー放電などによる重合等が、その目的
、重合に使う化合物に応じて適宜選択される。
また、本発明の水酸基を有する高分子体における電子電
導性を有する高分子化合物の担持形態は、その水酸基を
有する高分子体中に均一に電子電導性を有する化合物が
存在する場合よりも、不均一に存在する場合が好ましい
。即ち、高分子体に電導性を賦与するという点では、均
一に存在させた方がより電導性を向上するが、高分子体
に不均一に存在させた場合の方が、新しい機能を高分子
体に賦与することが出来る。特に膜断面に関して電子電
導性を有する高分子化合物を不均一に存在させた高分子
体の膜状物が有用であり、例えば電子電導性を有する高
分子化合物が高分子膜状物の片面にのみ存在し、他面に
殆んど(あるいは全く)存在しない形態が最も好ましい
が、これに限定されるものではない。即ち、得られる電
導性を有する高分子体の使用目的に応じて、担持される
電子電導性を有する高分子化合物が種々の不均一な形態
で存在し、例えば膜状物の両面の濃度が高く、膜断面の
中央部が低くなっている場合、膜断面に関して中央部が
電子電導性を有する高分子化合物の濃度が高(両表面が
低い場合、膜断面に関して複数の電子電導性を有する高
分子化合物の濃淡が存在し、膜の一方の面の濃度が高く
他面が低い場合、両面の濃度が低い場合、両面の濃度が
高い場合など各種の態様が有効である。
なお、本発明の電導性を有する高分子体中には、電子電
導性を有する高分子化合物とともに、ドーパントを存在
させることが、所望の電子電導性を賦与するために好ま
しい。ドーパンとしては、従来公知のものが広く使用さ
れる。例えばCJLOl、PFa  、AgF2  、
Cj!  、、F   1Br  s  I  、Fe
CJ!t、スチレンスルホン酸、ポリスチレンスルホン
酸、パーフルオロカーボンスルホン酸、トルエンスルホ
ン酸、ベンゼンスルホン酸、ローズベンガル、アントラ
キノンニ硫酸、テトラ(スルホニル)ポルフィリン、テ
トラスルホフタルシアニン、バソフェナントロリンニ硫
酸、バソフェナントロリル、Fe (CN)6− 、R
ub: 、MnO,などの公知のものが何ら制限な(用
いられる。これらのうちで特に好適に用いられるのはハ
ロゲンイオン特にCl1−である。なお、ドーパントの
存在量は、電子電導性を有する高分子のくり返し単位あ
たり0.001以上であれば好適である。
以下、本発明の電導性を有する高分子体について、その
代表的な製法を具体的に例示する。
(1)水酸基を有する高分子体が膜状物である場合には
、膜の一方あるいは全面にビロール、チオール、アニリ
ン等の酸化重合可能な電子電導性を有する化合物(単量
体)、その混合物、または単量体と溶媒等を接触させて
適当な時間吸着せしめたのちに、片面のみ酸化剤を接触
させる方法。この場合、酸化剤としてはFe(J、、C
uα2、Fe(No)+、FeF、、Fe (CN)a
−、HtOz、NaαO等の従来公知の酸化剤が好適に
用いられる。
(2)水酸基を有する高分子体膜状物である場合には、
電子電導性を有する化合物(単量体)への浸漬時間を判
察することによっても或いは酸化剤への接触時間を判察
することによっても、不均一に該化合物を存在させ電子
電導性の高分子化合物を不均一に担持した高分子体を得
ることが出来る。同様に、予め重合触媒を均一に膜内に
存在させのちに、電子電導性を有する化合物(単量体)
と不均一に接触させる方法など目的に応じて好適な方法
が選択される。
(3)水酸基を有する高分子体を溶媒に溶解したのちに
白金線、白金板などの導電性を有する基体の上に塗布し
て溶媒を飛散させてフィルムを形成し、該導電性を有す
る基体を陽極或いは陰極として、電子電導性を有する化
合物を含む溶液中において電解酸化或いは電解還元して
重合し、表層部の高分子体の膜中に電子電導性を有する
高分子化合物を不均一に存在させる方法(4)水酸基を
有する高分子体に電子電導性を有する高分子化合物を均
一に存在させたのち、該化合物が存在していない水酸基
を有する別の高分子体を接着、溶着する方法、あるいは
上記の電子電導性を有する高分子化合物を均一に存在さ
せた水酸基を有する高分子体上に、水酸基を有する別の
高分子体を溶媒に溶解して流延し、フィルムとする方法
など、高分子体の断面に関して、或いは長さ方向に或い
は幅方向に電子電導性を有する高分子化合物を不均一に
存在させる如何なる方法も適用できる。
〔発明の効果] このように本発明の電導性を有する高分子体は、望まし
くは厚み0.0001〜1.0 cmの膜状物が容易に
得られ、該膜状物は膜断面に関して逆浸透膜のように非
対称構造であってもよく、多孔膜であってもよい。勿論
、緻密構造の膜も好適に目的に応じて利用される。
本発明の電導性を有する高分子体を工業的に利用する場
合には、特に一方の面にだけ電子電導性を有する高分子
体が有効である。また、本発明の電導性を有する高分子
体を分離膜として利用すると、電子電導性を有する化合
物が担持されていない高分子膜状物に比較してイオン、
溶媒、溶媒の透過性は全く異ってくる。さらに、本発明
の電導性を有する高分子体は、例えば膜状物で膜断面に
関して電子電導性を有する高分子化合物が不均一に存在
するとき、膜の両面で電位が発生する。そして、この電
位は相対湿度によって直線的に変化する。なお、本発明
が繊維状物、膜状物の高分子体で長さ方向に電子電導性
を有する高分子が不均一に存在するときには、その長さ
方向で電位が発生し、これも相対湿度と直線的な相関性
がある。
本発明の電導性を有する高分子体は即ち、新しい感湿セ
ンサー素子として用いることが出来る。
〔実施例〕
以下、本発明の内容を実施例によって具体的に説明する
が、本発明はこれらの実施例によって拘束されるもので
はない。
実施例1 ポリビニルアルコール類のフィルム膜(厚み20ミクロ
ン)の片面だけ反応出来る装置に組み込み、一方に5%
のピロール水溶液を攪拌下に接触させ24時間放置した
。次いで、この液を抜いたあと、水洗しここに3%のF
 eCl 3の水溶液を加えて2時間攪拌したところ、
ポリビニルアルコールの薄膜中へ含浸したピロールは酸
化されて重合した。
得られたフィルムの一方の側は電導性があり、表面抵抗
800Ω/ωであり、他面は2MΩ/ cmであった。
このフィルムの両面に白金板を押しつけて、内部抵抗1
000MΩのデジタル電圧計で両白金電極間の電圧を測
定したところ、250mVであった。このとき相対湿度
は55%であった。
乾燥空気を送り相対湿度を35%に下げたところ160
mVとなツタ。
尚、上記ピロールの含浸重合によるフィルムの重量増加
を測定したところ、82%であった。
実施例2 二酢酸セルロースからなる塩排除率98%である逆浸透
膜を用い、その緻密層のある側に実施例1と同様に、片
面だけ反応出来る装置でピロールの5%水溶液と24時
間接触させ、次いで液を抜いて、水洗後、CuCAzの
2%水溶液を満たして2時間放置して含浸したピロール
を膜の表層部のみに重合させた。
得られた処理膜を用いて0.5規定の食塩水を電気透析
したところ、陰イオンの電解効率は95%であり、0.
5規定食塩水での電気抵抗は2.1Ω−dであった。他
方、ピロールを含浸・重合していない逆浸透膜(厚膜)
を0.5規定の食塩水中で同様に測定したところ、陰イ
オンの輸率は0.86であり、電気抵抗は1.8Ω−一
であった。なお、ピロールを含浸して重合した処理膜は
黒色不透明であり、逆浸透膜(厚膜)はや\失透した黒
色のフィルムであった。また、膜の含浸重合による重量
増加は18%であった。
実施例3 酢酸ビニルとエチレンの共重合体からなるフィルムを加
水分解して得た、エチレンユニットとビニルアルコール
ユニットとを有するポリマーのフィルムを用いて実施し
た。即ち、とロールの5%のア七ト二トリル溶液中に上
記フィルムを48時間、30℃で浸漬してフィルム内に
ピロールを充分に含浸させたあと取り出し、フィルム膜
の片面だけ反応出来る装置に組み込み、一方の部屋にだ
けFeα3の5%水溶液に0.1%の過酸化水素水を入
れ、膜の片面のみ2時間接触させて重合させた。
フィルムは黒変した。
得られたフィルムを(規定の塩酸の中に浸漬してドーピ
ングしたところ、ピロールが重合した膜面の電気抵抗は
500Ω10であり、裏面は2MΩ10であった。また
、フィルムの重量増加は120%であった。
実施例4 ポリビニルアルコール類の不織布を幅10、長さ5cm
に切断して短冊状とした。これの一方の端をメーメチル
ビロールの5%水溶液中に浸し、不織布の端まで充分に
液が浸みたところで他端を5%のFeC15水溶液に浸
して不織布の他端から拡散させてN−メチルピロールを
不織布内で重合させた。この重合が短冊状の不織布の中
央部に達したときに布を除き、メタノール洗い、次いで
水洗をした。この不織布の両端を銅板ではさみ、これを
端子として実施例2と同様に内部抵抗の高い電圧計に接
続したところ、320n+Vの起動があった。
このとき相対湿度は58%であった。相対湿度が下ると
起動は直線的に低下した。
尚、重量増加は210%であった。
実施例5 ポリビニルアルコールを熱水中に入れて溶解し、5%の
水溶液を調整した。これをITOをつけた透明導電膜上
に流延して、水を蒸発させてフィルムを形成し、さらに
減圧乾燥して、該透明導電膜上にポリビニルアルコール
の0.51厚みのフィルムを作製した。次いで、アセト
ニトリルと水(98: 2)の溶液にチオフェン0.3
 no lおよび(C4HQ )4.NBF40.3m
oAを溶解した電解浴に上記で作製した透明導電膜−フ
ィルムを浸漬して、電流密度2m^/−で10分間電気
分解した。
上記の処理した透明導電膜フィルムを水洗し、乾燥した
のち、該透明導電膜の反対側(フィルム側)に同じ透明
導電膜のついた電極を押しつけた。
これを相対湿度58%の雰囲気に入れると、フィルムの
両側の電極間に230a+Vの起動が発生し、乾燥空気
の中に入れると起動力はOとなった。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)水酸基を有する高分子体中に電子電導性を有する
    高分子化合物が担持された電導性高分子体。
  2. (2)膜状物である特許請求の範囲第(1)項記載の電
    導性高分子体。
  3. (3)電子電導性を有する高分子化合物が不均一に分布
    する特許請求の範囲第(1)項または第(2)項記載の
    電導性高分子体。
  4. (4)水酸基を有する高分子体に電子電導性を有する単
    量体を存在させたのち、該単量体を重合することを特徴
    とする電導性高分子体の製造方法。
JP61268750A 1986-11-13 1986-11-13 電導性高分子体およびその製造方法 Expired - Lifetime JPH0619031B2 (ja)

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