JP2000086760A - Formation of conductive polymer film - Google Patents

Formation of conductive polymer film

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JP2000086760A
JP2000086760A JP10281992A JP28199298A JP2000086760A JP 2000086760 A JP2000086760 A JP 2000086760A JP 10281992 A JP10281992 A JP 10281992A JP 28199298 A JP28199298 A JP 28199298A JP 2000086760 A JP2000086760 A JP 2000086760A
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polyaniline
acid
film
conductive polymer
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Tsutomu Nonaka
勉 野中
Masato Atobe
真人 跡部
Shingo Ichinose
新吾 一瀬
Ryoichi Aogaki
良一 青柿
Masaaki Kobayashi
正明 小林
Noriyoshi Nanba
憲良 南波
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  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polyaniline film having a good film quality. SOLUTION: This method for forming a conductive polymer film comprises forming a conductive polymer (polyaniline) on a conductive substrate as an electrode by an electrochemical polymerization method, while applying a centrifugal field.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、導電性高分子膜を
電解酸化重合法により形成する方法に関する。
The present invention relates to a method for forming a conductive polymer film by an electrolytic oxidation polymerization method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、有機高分子材料は主として被覆、
保護および電気的絶縁性といった受動的な用途に用いら
れてきたが、近年、数多くの研究開発によって、電気
的、光学的等に優れた性能を有する高分子が次々と合成
され、機能性新素材として能動的な用途に適用する動き
が広がっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, organic polymer materials are mainly coated,
It has been used for passive applications such as protection and electrical insulation.In recent years, however, a great deal of research and development has led to the synthesis of polymers that have excellent electrical and optical properties one after another. There is a growing trend to apply it to active applications.

【0003】中でも導電性高分子は、金属的な導電性に
匹敵するような特性も見いだされており、電極材料、電
解質として、電池やコンデンサ、化学センサ等にその適
用が検討されている。さらに、金属材料と同等以上の電
気的特性を有することのほかに、加工性、軽量性、低コ
スト性が注目されて、一部は実用化レベルにまで到達し
ている。
[0003] Among them, conductive polymers have been found to have properties comparable to metallic conductivity, and their use as electrode materials and electrolytes in batteries, capacitors, chemical sensors and the like has been studied. Furthermore, in addition to having electrical characteristics equal to or higher than that of a metal material, workability, light weight, and low cost have attracted attention, and some have reached the level of practical use.

【0004】導電性高分子の中でもポリピロール、ポリ
アニリン、ポリチオフェン、ポリフェノールは、特に研
究開発が精力的に行われ、構造・反応機構の解明、合成
条件の最適化、電気的・化学的・光学的特性の改善など
が報告され、また、これらを適用した種々の電子・化学
デバイスの提案がなされてきた。
Among the conductive polymers, polypyrrole, polyaniline, polythiophene, and polyphenol have been intensively researched and developed, elucidating the structure and reaction mechanism, optimizing the synthesis conditions, electrical, chemical, and optical characteristics. Have been reported, and various electronic and chemical devices to which these have been applied have been proposed.

【0005】中でもポリアニリンは、古くからその高い
導電性と安定した耐環境性や経時変化の小ささから注目
されてきた。
[0005] Among them, polyaniline has been attracting attention for a long time because of its high conductivity, stable environmental resistance, and small change with time.

【0006】ポリアニリンの製造方法としては、例えば
特開平6−200017号公報に記載されているよう
に、アニリンを酸化剤により化学酸化重合する方法や、
ジャーナル オブ エレクトロアナリティカル ケミス
トリー(Journal of Electroanalytical Chemistry),
111巻,111〜114頁,1980年に記載されて
いるように、電気化学的に酸化重合(以下、電解酸化重
合という)する方法が一般的である。
As a method for producing polyaniline, for example, as described in JP-A-6-200017, a method in which aniline is chemically oxidized and polymerized with an oxidizing agent,
Journal of Electroanalytical Chemistry,
As described in Vol. 111, pp. 111-114, 1980, a method of electrochemical oxidative polymerization (hereinafter referred to as electrolytic oxidative polymerization) is generally used.

【0007】シンセティックメタルズ(Synthetic Meta
ls),第41−43巻,715頁,1991年に記載さ
れているように、ポリアニリンには3つの酸化状態が存
在することが解明されており、酸化状態によっては高電
導性が出現することが示されている。このことから通常
の化学重合法でポリアニリンを固体電解質として形成す
る場合、酸化が不十分だったり、過酸化されてしまうと
その高電導率を最大限に利用できない可能性もあり、合
成条件を最適化するには困難が伴うことが指摘されてい
る。
[0007] Synthetic Metals
ls), vol. 41-43, p. 715, 1991, it has been elucidated that polyaniline has three oxidation states, and high conductivity appears depending on the oxidation state. It is shown. Therefore, when polyaniline is formed as a solid electrolyte by ordinary chemical polymerization, if the oxidation is insufficient or if it is overoxidized, its high conductivity may not be able to be used to its full potential. It has been pointed out that it is difficult to achieve this.

【0008】さらに希望する基材上に導電性高分子膜を
形成する方法については、特開平6−310380号公
報に記載されているように、酸化アルミニウム膜上に直
接合成・成膜する手法があり、また、特開平3−355
16号公報に記載されているように、いったん化学重合
法でポリアニリンを合成し、このポリアニリンを有機溶
媒に溶解して溶液を調製した後、キャスティング法やデ
ィッピング法で成膜する方法も広く知られている。
Further, as for a method of forming a conductive polymer film on a desired base material, as described in JP-A-6-310380, a method of directly synthesizing and forming a film on an aluminum oxide film is known. And JP-A-3-355
As described in Japanese Patent Publication No. 16, a method of synthesizing polyaniline once by a chemical polymerization method, dissolving the polyaniline in an organic solvent to prepare a solution, and then forming a film by a casting method or a dipping method is widely known. ing.

【0009】しかし、上記特開平3−35516号公報
に記載されているように、化学重合により高分子化した
ポリアニリンは有機溶媒に対し難溶性を示すため高濃度
の溶液とすることが非常に困難であり、可溶性にするた
めには分子構造の制御が必要であることが指摘されてい
る。
However, as described in JP-A-3-35516, polyaniline polymerized by chemical polymerization is hardly soluble in an organic solvent, so that it is very difficult to prepare a high-concentration solution. It has been pointed out that the molecular structure must be controlled in order to make it soluble.

【0010】一方、電解酸化重合法では、化学酸化重合
法に比較して反応制御は容易であり、合成時間も短縮で
きる。また基材が導電性であれば、基材上に直接成膜す
ることが可能なので、幅広く検討が重ねられてきた。し
かし、電気化学,第65巻,6号,495頁,1997
年には、電解酸化重合法により形成したポリアニリンの
膜質が粗であり、低密度であるといった問題点が示され
ている。
On the other hand, in the electrolytic oxidation polymerization method, the reaction control is easier and the synthesis time can be shortened as compared with the chemical oxidation polymerization method. If the substrate is electrically conductive, it can be formed directly on the substrate, and thus has been widely studied. However, Electrochemistry, Vol. 65, No. 6, p. 495, 1997.
In 1980, the problem that the film quality of polyaniline formed by the electrolytic oxidation polymerization method was coarse and the density was low was described.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の酸化重合法により形成されたポリアニリン膜は膜質が
粗であるため、ポリアニリン本来の電気的特性、化学的
特性や機械的特性が得られないと考えられる。
As described above, since the polyaniline film formed by the conventional oxidative polymerization method has a rough film quality, the original electrical characteristics, chemical characteristics and mechanical characteristics of polyaniline can be obtained. It is thought that there is no.

【0012】本発明の目的は、膜質が良好なポリアニリ
ン膜を提供することである。
An object of the present invention is to provide a polyaniline film having good film quality.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)および(2)のいずれかによって達成される。 (1) 導電性を有する基材を電極として、遠心場を印
加しながら、前記基材上に電気化学的重合法により導電
性高分子を形成する導電性高分子膜の形成方法。 (2) 前記導電性高分子がポリアニリンである上記
(1)の導電性高分子膜の形成方法。
This object is achieved by one of the following (1) and (2). (1) A method for forming a conductive polymer film, wherein a conductive polymer is formed on the substrate by electrochemical polymerization while applying a centrifugal field using the conductive substrate as an electrode. (2) The method for forming a conductive polymer film according to the above (1), wherein the conductive polymer is polyaniline.

【0014】[0014]

【作用および効果】本発明では、導電性高分子であるポ
リアニリンからなる膜を、遠心場を印加しながら電解酸
化重合により形成する。このようにして形成したポリア
ニリン膜は、膜質が緻密となる。このため、導電性が高
くなり、電気化学的特性のみならず、耐環境性および機
械的特性も良好となる。したがって、本発明により形成
されるポリアニリン膜は、ポリアニリン本来の特性を活
かして様々な用途に適用することができる。
In the present invention, a film made of a conductive polymer, polyaniline, is formed by electrolytic oxidation polymerization while applying a centrifugal field. The film quality of the polyaniline film thus formed becomes dense. For this reason, conductivity becomes high, and not only electrochemical characteristics but also environmental resistance and mechanical characteristics are improved. Therefore, the polyaniline film formed according to the present invention can be applied to various uses by utilizing the inherent characteristics of polyaniline.

【0015】図1に、遠心場下での電解酸化重合に用い
る装置の構成例を示す。この装置は、一般的な遠心機を
利用したものであり、一対の遠心管2、2の一方に、電
解セル3を配置してある。この電解セル3の詳細を、図
2に示す。電解セル3内には、一対の電極A、Bと、参
照電極(銀−塩化銀線)4とが配置されており、電極
A、Bは、回転軸5を経由して外部の直流電源に接続し
てある。図2において、遠心力に対し表面が垂直上向き
となっている電極Aを、本明細書では逆方向配置の電極
(または逆方向電極)と呼び、遠心力方向に対し表面が
垂直下向きとなっている電極Bを、本明細書では順方向
配置の電極(または順方向電極)と呼ぶ。したがって、
遠心場下での電解酸化重合において、逆方向電極Aを作
用極とした場合、重合により導電性高分子膜が成長する
方向に対し遠心力は逆向きとなり、順方向電極Bを作用
極とした場合、遠心力は同じ向きとなる。
FIG. 1 shows a configuration example of an apparatus used for electrolytic oxidation polymerization under a centrifugal field. This apparatus uses a general centrifuge, and an electrolysis cell 3 is arranged in one of a pair of centrifuge tubes 2. The details of the electrolytic cell 3 are shown in FIG. A pair of electrodes A and B and a reference electrode (silver-silver chloride wire) 4 are arranged in the electrolytic cell 3, and the electrodes A and B are connected to an external DC power supply via a rotating shaft 5. Connected. In FIG. 2, the electrode A whose surface is vertically upward with respect to the centrifugal force is referred to as an electrode arranged in the reverse direction (or reverse electrode) in this specification, and the surface is vertically downward with respect to the centrifugal force direction. The electrode B is referred to as a forward electrode (or a forward electrode) in this specification. Therefore,
In the electrolytic oxidation polymerization under a centrifugal field, when the reverse electrode A is used as the working electrode, the centrifugal force is opposite to the direction in which the conductive polymer film grows by polymerization, and the forward electrode B is used as the working electrode. In that case, the centrifugal force is in the same direction.

【0016】遠心場下での電解酸化重合において、逆方
向電極Aを作用極とした場合と順方向電極Bを作用極と
した場合とでは、形成されるポリアニリン膜の膜質に顕
著な差異がみられる。
In electrolytic oxidation polymerization under a centrifugal field, there is a remarkable difference in the film quality of the polyaniline film formed between the case where the reverse electrode A is used as the working electrode and the case where the forward electrode B is used as the working electrode. Can be

【0017】逆方向電極Aでは、遠心力が大きくなるほ
ど重合反応速度が増加し、一方、順方向電極Bでは、重
合反応速度は低くなる。重合の初期過程では低重合度の
オリゴマーが発生し、これが電極界面から剥離したり、
電解液中へ再溶解するメカニズムが働く。逆方向電極A
では、このメカニズムが遠心力の作用により抑制され、
一方、順方向電極Bでは抑制されないため、上記のよう
に重合反応速度に違いが現れると考えられる。このこと
は、順方向電極Bを作用極とした場合に、電解後の電解
液のUV吸収スペクトルにおいて、オリゴマー量が多く
なることによっても裏付けられる。
In the reverse electrode A, the polymerization reaction speed increases as the centrifugal force increases, while in the forward electrode B, the polymerization reaction speed decreases. In the initial stage of polymerization, oligomers with a low degree of polymerization are generated, which are separated from the electrode interface,
The mechanism of re-dissolving in the electrolyte works. Reverse electrode A
Then, this mechanism is suppressed by the action of centrifugal force,
On the other hand, since it is not suppressed by the forward electrode B, it is considered that a difference appears in the polymerization reaction rate as described above. This is supported by the fact that, when the forward electrode B is used as the working electrode, the amount of oligomer increases in the UV absorption spectrum of the electrolytic solution after electrolysis.

【0018】ポリアニリン膜の性状は、逆方向電極Aで
は、微細な塊状粒子からなる微視的に非常に緻密なもの
となり、一方、順方向電極Bでは、比較的大型でほぼ球
状の塊状粒子からなる巨視的に緻密なものとなり、いず
れも非常に安定した状態となる。そして、基材である電
極との密着性は、いずれの場合でも極めて良好となる。
The properties of the polyaniline film are very fine microscopically composed of fine aggregated particles at the reverse electrode A, while those of the relatively large and substantially spherical aggregated particles are at the forward electrode B. Macroscopically dense, and all are in a very stable state. Then, the adhesion to the electrode as the base material is extremely good in any case.

【0019】なお、電気化学会 第64回大会講演要旨
集,3D28,121頁および同要旨集,3D29,1
22頁に記載されているように、遠心場における金属の
析出、腐食に関する電極反応の初歩的検討は報告されて
いるが、有機化合物の合成、特に導電性高分子合成に関
して遠心場を合目的的に利用することについての報告例
は皆無である。
The Abstracts of the 64th Annual Meeting of the Electrochemical Society of Japan, 3D28, 121, and the Abstracts, 3D29, 1
As described on page 22, preliminary studies on electrode reactions related to metal deposition and corrosion in a centrifugal field have been reported, but the use of a centrifugal field for the synthesis of organic compounds, especially for the synthesis of conductive polymers, has been reported. There have been no reports on the use of this technology.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明で用いる陽極基体(ポリア
ニリン膜が形成される電極)は特に限定されないが、実
施しようとする電解酸化重合反応に対し妨害的挙動を示
さない導電性材料から構成することが適当である。具体
的には、白金、金、銀、チタン、ニオブ、タンタル、ス
テンレス、ニッケル、アルミニウム、ジルコニウム、炭
素等や、あるいはこれらの合金などを用いることができ
る。電極の形状は特に限定されず、遠心場の効果を活か
せるように適宜決定すればよく、例えば、線状、箔状、
板状あるいは多孔質ブロックなどのいずれであってもよ
い。また、必要に応じて積層、巻回などを行ってもよ
い。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The anode substrate (electrode on which a polyaniline film is formed) used in the present invention is not particularly limited, but is made of a conductive material which does not exhibit an obstructive behavior to the electrolytic oxidation polymerization reaction to be carried out. Is appropriate. Specifically, platinum, gold, silver, titanium, niobium, tantalum, stainless steel, nickel, aluminum, zirconium, carbon, or the like, or an alloy thereof can be used. The shape of the electrode is not particularly limited, and may be appropriately determined so as to make use of the effect of the centrifugal field.
Any of a plate-like or porous block may be used. In addition, lamination and winding may be performed as necessary.

【0021】電解酸化重合自体は、既知の方法に従えば
よい。すなわち陽極基体を作用極とし、対極電極ととも
に電解液中に入れ通電することにより電解酸化重合を行
う。
The electrolytic oxidation polymerization itself may be performed according to a known method. That is, electrolytic oxidation polymerization is carried out by placing the anode substrate as a working electrode, placing it in an electrolytic solution together with a counter electrode, and applying a current.

【0022】電解液には、ポリアニリンの原料モノマ
ー、支持電解質、必要に応じて添加されるドーパント種
を与える化合物、さらに必要に応じて種々の添加物が含
まれる。
The electrolytic solution contains a raw material monomer of polyaniline, a supporting electrolyte, a compound that provides a dopant species to be added as needed, and various additives as needed.

【0023】原料モノマーとしては、例えば、未置換ア
ニリン、アルキルアニリン類、アルコキシアニリン類、
ハロアニリン類、o−フェニレンジアミン類、2,6−
ジアルキルアニリン類、2,5−ジアルコキシアニリン
類などを挙げることができる。
The starting monomers include, for example, unsubstituted anilines, alkylanilines, alkoxyanilines,
Haloanilines, o-phenylenediamines, 2,6-
Examples thereof include dialkylanilines and 2,5-dialkoxyanilines.

【0024】支持電解質またはドーパント種を与える化
合物は特に限定されないが、例えば以下に示す化合物な
どが挙げられる。
The compound that provides the supporting electrolyte or the dopant species is not particularly limited, and examples thereof include the following compounds.

【0025】陰イオンがヘキサフルオロリンアニオン、
ヘキサフルオロ砒素アニオンであり、陽イオンがリチウ
ム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属カチオン
である塩、例えば、LiPF6、LiAsF6、NaPF
6、KPF6、KAsF6などである。これらに加え、四
フッ化ホウ素塩化合物、例えば、LiBF4、NaB
4、NH4BF4、(CH34NBF4、(n−C49
4NBF4などである。さらに、スルホン酸またはその誘
導体、例えば、p−トルエンスルホン酸、p−エチルベ
ンゼンスルホン酸、p−ヒドロキシベンゼンスルホン
酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、メチルスルホン酸、
ドデシルスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、β−ナフタ
レンスルホン酸およびこれらの塩、例えば、2,6−ナ
フタレンジスルホン酸ナトリウム、トルエンスルホン酸
ナトリウム、トルエンスルホン酸テトラブチルアンモニ
ウムなどである。
The anion is a hexafluorophosphoric anion,
A hexafluoro arsenic anions, salt cation is an alkali metal cation of lithium, sodium, and potassium, for example, LiPF 6, LiAsF 6, NaPF
6 , KPF 6 , KAsF 6 and the like. In addition to these, boron tetrafluoride compounds such as LiBF 4 , NaB
F 4, NH 4 BF 4, (CH 3) 4 NBF 4, (n-C 4 H 9)
4 NBF 4 and the like. Further, a sulfonic acid or a derivative thereof, for example, p-toluenesulfonic acid, p-ethylbenzenesulfonic acid, p-hydroxybenzenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, methylsulfonic acid,
Dodecylsulfonic acid, benzenesulfonic acid, β-naphthalenesulfonic acid and salts thereof, for example, sodium 2,6-naphthalenedisulfonic acid, sodium toluenesulfonic acid, tetrabutylammonium toluenesulfonic acid and the like.

【0026】金属ハロゲン化合物、例えば、塩化第二
鉄、臭化第二鉄、塩化第二銅、臭化第二銅などである。
Metal halide compounds such as ferric chloride, ferric bromide, cupric chloride and cupric bromide.

【0027】ハロゲン化水素酸、無機酸またはその塩、
例えば、塩酸、臭化水素、ヨウ化水素、硫酸、リン酸、
硝酸、あるいは、これらのアルカリ金属塩、アルカリ土
類金属塩またはアンモニウム塩、さらに過塩素酸、過塩
素酸ナトリウム等の過ハロゲン酸、またはその塩などで
ある。
A hydrohalic acid, an inorganic acid or a salt thereof,
For example, hydrochloric acid, hydrogen bromide, hydrogen iodide, sulfuric acid, phosphoric acid,
Nitric acid, or an alkali metal salt, an alkaline earth metal salt or an ammonium salt thereof, a perhalic acid such as perchloric acid or sodium perchlorate, or a salt thereof.

【0028】カルボン酸類、例えば、酢酸、シュウ酸、
ギ酸、酪酸、コハク酸、乳酸、クエン酸、フタル酸、マ
レイン酸、安息香酸、サリチル酸、ニコチン酸等のモノ
またはジカルボン酸、芳香族、複素環式カルボン酸類
や、トリフルオロ酢酸等のハロゲン化されたカルボン酸
およびこれらの塩などである。
Carboxylic acids such as acetic acid, oxalic acid,
Mono- or dicarboxylic acids such as formic acid, butyric acid, succinic acid, lactic acid, citric acid, phthalic acid, maleic acid, benzoic acid, salicylic acid, nicotinic acid, aromatic and heterocyclic carboxylic acids, and halogenated compounds such as trifluoroacetic acid Carboxylic acids and salts thereof.

【0029】これらの化合物は、溶液として、つまり水
や有機溶媒に溶解させた状態で用いる。溶媒は単独で用
いてもよいし、2種以上混合して使用することも可能で
ある。混合溶媒は、ドーパント種を与える化合物の溶解
度を高めるためにも有効である。混合溶媒としては、溶
媒相互間の相溶性を有するもの、および、前記化合物と
の相溶性を有するものがあげられる。溶解濃度は所望の
電流密度が得られるように設定すればよく、一般的に
は、0.005mol/l〜1.0mol/lの範囲内の濃度とす
れば特に問題はない。
These compounds are used as a solution, that is, in a state of being dissolved in water or an organic solvent. The solvents may be used alone or as a mixture of two or more. The mixed solvent is also effective for increasing the solubility of the compound giving the dopant species. Examples of the mixed solvent include those having compatibility between the solvents and those having compatibility with the compound. The dissolution concentration may be set so as to obtain a desired current density, and generally there is no particular problem if the concentration is in the range of 0.005 mol / l to 1.0 mol / l.

【0030】電解酸化重合で用いる溶媒は特に限定され
ず、例えば、水、プロトン性溶媒、非プロトン性溶媒ま
たはこれらの溶媒の2種以上を混合した混合溶媒から適
宜選択すればよい。混合溶媒としては、溶媒間の相溶性
を有するもの、およびモノマーや支持電解質との相溶性
を有するものが適している。
The solvent used in the electrolytic oxidation polymerization is not particularly limited, and may be appropriately selected from, for example, water, a protic solvent, an aprotic solvent, or a mixed solvent obtained by mixing two or more of these solvents. As the mixed solvent, those having compatibility between the solvents and those having compatibility with the monomer and the supporting electrolyte are suitable.

【0031】プロトン性溶媒としては、ギ酸、酢酸、プ
ロピオン酸、メタノール、エタノール、n−プロパノー
ル、イソプロパノール、tert-ブチルアルコール、メチ
ルセロソルブ、ジエチルアミン、エチレンジアミンなど
が例示できる。非プロトン性溶媒としては、塩化メチレ
ン、1,2−ジクロロエタン、二硫化炭素、アセトニト
リル、アセトン、プロピレンカーボネート、ニトロメタ
ン、ニトロベンゼン、酢酸エチル、ジエチルエーテル、
テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジオキサン、
N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホル
ムアミド、ピリジン、ジメチルスルホキシドなどが例示
できる。
Examples of the protic solvent include formic acid, acetic acid, propionic acid, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, tert-butyl alcohol, methyl cellosolve, diethylamine and ethylenediamine. Examples of aprotic solvents include methylene chloride, 1,2-dichloroethane, carbon disulfide, acetonitrile, acetone, propylene carbonate, nitromethane, nitrobenzene, ethyl acetate, diethyl ether,
Tetrahydrofuran, dimethoxyethane, dioxane,
N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, pyridine, dimethylsulfoxide and the like can be exemplified.

【0032】電解には、定電圧法、定電流法または電位
掃引法のいずれを用いてもよい。また、電解重合過程に
おいて定電流法と定電圧法とを組み合わせて行う方法も
利用可能である。電流密度は特に限定されないが、最大
で10mA/cm2程度である。ポリアニリン膜の厚さは、定
電圧法および定電流法では電解時間により任意に選択で
き、電位掃引法では電位掃引回数により任意に選択でき
る。
For the electrolysis, any of the constant voltage method, the constant current method and the potential sweeping method may be used. Further, a method in which the constant current method and the constant voltage method are combined in the electrolytic polymerization process can also be used. The current density is not particularly limited, but is about 10 mA / cm 2 at the maximum. The thickness of the polyaniline film can be arbitrarily selected by the electrolysis time in the constant voltage method and the constant current method, and can be arbitrarily selected by the number of potential sweeps in the potential sweep method.

【0033】電解は、前述したように遠心場を印加しな
がら行う。遠心場は、比較的小規模のプロセスでは図1
に示すように一般的な遠心機により発生させることが可
能である。一方、中・大規模プロセスの場合には、円環
状あるいは円筒状の遠心機(同位元素分離などのために
実用化されているもの)を用いて発生させることが可能
である。電解セルの構成材料は特に限定されず、例え
ば、ガラス、プラスチック、金属等のいずれであっても
よい。電解セル内における作用極の向きは、要求する膜
質、分子構造の均一性等の応じて適宜設定すればよい。
The electrolysis is performed while applying a centrifugal field as described above. The centrifuge is a relatively small process.
It can be generated by a general centrifuge as shown in FIG. On the other hand, in the case of a medium- or large-scale process, it can be generated using an annular or cylindrical centrifuge (one that has been put into practical use for isotope separation or the like). The constituent material of the electrolytic cell is not particularly limited, and may be, for example, any of glass, plastic, metal, and the like. The direction of the working electrode in the electrolytic cell may be appropriately set according to the required film quality, uniformity of the molecular structure, and the like.

【0034】遠心加速度は、10g(gは重力加速度)
以上であることが好ましい。遠心加速度が小さすぎる
と、十分な効果が得られない。
The centrifugal acceleration is 10 g (g is the gravitational acceleration)
It is preferable that it is above. If the centrifugal acceleration is too small, a sufficient effect cannot be obtained.

【0035】電解浴温度は、電解液の凝固点と沸点との
間であればよいが、通常、0〜60℃程度とすればよ
い。
The temperature of the electrolytic bath may be between the freezing point and the boiling point of the electrolytic solution, but is usually about 0 to 60 ° C.

【0036】電解酸化重合後は電解セルから作用極を取
り出し、適当な溶媒を用いて洗浄し、乾燥させる。
After the electrolytic oxidation polymerization, the working electrode is taken out of the electrolytic cell, washed with an appropriate solvent, and dried.

【0037】[0037]

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
EXAMPLES The present invention will be described below in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0038】図2に示す電解セルを遠心機にセットし
て、図1に示す電解装置を作製した。なお、電解セルに
はアクリル樹脂製のシリンダー型セルを用い、逆方向電
極Aおよび順方向電極Bには、いずれも白金ディスクを
用いた。電解液には、アニリンモノマーを0.1mol/
l、塩酸を4.0mol/l含むものを用いた。
The electrolytic cell shown in FIG. 2 was set in a centrifuge, and the electrolytic device shown in FIG. 1 was produced. Note that a cylindrical cell made of an acrylic resin was used for the electrolytic cell, and a platinum disk was used for each of the reverse electrode A and the forward electrode B. The aniline monomer was 0.1 mol /
l, hydrochloric acid containing 4.0 mol / l.

【0039】この電解装置を用いて、0〜1.0V vs
銀・塩化銀電極、掃引速度100mV/sで50回繰り返し
電位掃引電解を行い、逆方向電極Aまたは順方向電極B
を作用極としてその上にポリアニリン膜を形成した。電
解の際には、1〜350gの範囲内の加速度を加えた。
なお、1gの加速度は、遠心力を加えない状態(重力加
速度のみ)である。
Using this electrolysis apparatus, 0 to 1.0 V vs.
Silver / silver chloride electrode, potential sweep electrolysis was repeated 50 times at a sweep speed of 100 mV / s, reverse electrode A or forward electrode B
Was used as a working electrode to form a polyaniline film thereon. During electrolysis, an acceleration in the range of 1 to 350 g was applied.
Note that the acceleration of 1 g is a state in which no centrifugal force is applied (only gravitational acceleration).

【0040】重合速度 この電解におけるポリアニリン膜の第一酸化ピークの電
流値に及ぼす遠心場の影響を図3に示す。逆方向電極A
を作用極とした場合には、遠心加速度の増加に伴い、重
合量の指標となる電流値が増大しており、重合速度が増
大することがわかる。一方、順方向電極Bを作用極とし
た場合には、遠心加速度の増加に伴い、電流値が減少し
ており、重合速度が抑制されることがわかる。この結果
から、電解酸化重合反応に及ぼす遠心場の効果が非等方
的であり、作用極の向きに依存することが明らかであ
る。
Polymerization Rate The effect of the centrifugal field on the current value of the first oxidation peak of the polyaniline film in this electrolysis is shown in FIG. Reverse electrode A
When the working electrode is used as the working electrode, the current value serving as an index of the amount of polymerization increases as the centrifugal acceleration increases, and it can be seen that the polymerization rate increases. On the other hand, when the forward electrode B was used as the working electrode, the current value decreased with an increase in the centrifugal acceleration, indicating that the polymerization rate was suppressed. From this result, it is clear that the effect of the centrifugal field on the electrolytic oxidation polymerization reaction is anisotropic and depends on the direction of the working electrode.

【0041】膜質 洗浄、乾燥後のポリアニリン膜の表面状態を、走査型電
子顕微鏡(SEM)により調べた。その結果、逆方向電
極Aでは、定性的に、膜を構成する塊状粒子が遠心加速
度が増大するにしたがって微細となり、著しく緻密化さ
れることがわかった。一方、順方向電極Bでは、塊状粒
子はほぼ球形であって、緻密ではあるが逆方向の場合に
比較して粗大であることがわかった。遠心力を加えずに
逆方向電極A上に形成した膜のSEM写真を図4に、3
15gの遠心力下で逆方向電極A上に形成した膜のSE
M写真を図5に、288gの遠心力下で順方向電極B上
に形成した膜のSEM写真を図6に、それぞれ示す。
The film quality cleaning, the surface state of the polyaniline film after drying was examined by scanning electron microscope (SEM). As a result, it was found that, with the reverse electrode A, the lumped particles constituting the film qualitatively became finer as the centrifugal acceleration increased, and were significantly densified. On the other hand, in the forward electrode B, it was found that the massive particles were substantially spherical and dense but coarser than those in the reverse direction. FIG. 4 shows an SEM photograph of the film formed on the reverse electrode A without applying centrifugal force.
SE of membrane formed on reverse electrode A under centrifugal force of 15 g
FIG. 5 shows an M photograph, and FIG. 6 shows an SEM photograph of the film formed on the forward electrode B under the centrifugal force of 288 g.

【0042】UV吸収スペクトル SEMにより膜質を観察した上記3種のポリアニリン膜
を形成する際に用いた電解液について、電解後のUV吸
収スペクトルを測定した。結果を図7に示す。なお、図
7には、電解前のUV吸収スペクトルも示してある。図
7から、遠心場下で順方向電極B上にポリアニリン膜を
形成する際に用いた電解液には、アニリンのオリゴマー
に起因する波長330nm程度の吸収ピークが存在するこ
とがわかる。
UV Absorption Spectra The electrolytic solution used to form the above three types of polyaniline films whose film quality was observed by SEM was measured for UV absorption spectra after electrolysis. FIG. 7 shows the results. FIG. 7 also shows a UV absorption spectrum before electrolysis. From FIG. 7, it can be seen that the electrolytic solution used for forming the polyaniline film on the forward electrode B under the centrifugal field has an absorption peak at a wavelength of about 330 nm due to the aniline oligomer.

【0043】密着性 50〜300gの遠心加速度下で逆方向電極A上に形成
したポリアニリン膜を、洗浄、乾燥した後、粘着テープ
によるピーリング試験を行った。その結果、粘着テープ
側には殆どポリアニリンは付着しておらず、逆方向電極
A側にポリアニリンが残存していた。この結果から、電
極に対するポリアニリン膜の密着性が著しく良好なこと
がわかる。
The polyaniline film formed on the reverse electrode A under a centrifugal acceleration of 50 to 300 g was washed and dried, and then subjected to a peeling test using an adhesive tape. As a result, almost no polyaniline was attached to the adhesive tape side, and polyaniline remained on the reverse electrode A side. From this result, it is understood that the adhesion of the polyaniline film to the electrode is remarkably good.

【0044】これに対し、遠心力を加えずに形成したポ
リアニリン膜では、ピーリング試験において粘着テープ
側に大部分のポリアニリンが付着し、電極側にはほとん
どポリアニリンが残存していなかった。
On the other hand, in the polyaniline film formed without applying the centrifugal force, most of the polyaniline adhered to the adhesive tape side in the peeling test, and almost no polyaniline remained on the electrode side.

【0045】以上の実施例の結果から、本発明の効果が
明らかである。
The effects of the present invention are clear from the results of the above examples.

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

【図1】遠心場中において電解酸化重合を行うための実
験装置を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an experimental apparatus for performing electrolytic oxidation polymerization in a centrifugal field.

【図2】図1の実験装置における電解セルの構造を示す
正面図である。
FIG. 2 is a front view showing a structure of an electrolytic cell in the experimental apparatus of FIG.

【図3】遠心場中における電解酸化重合時の、加速度と
電流値との関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between acceleration and current value during electrolytic oxidation polymerization in a centrifugal field.

【図4】粒子構造を示す図面代用写真であって、ポリア
ニリン膜の走査型電子顕微鏡写真である。
FIG. 4 is a drawing substitute photograph showing a particle structure, which is a scanning electron microscope photograph of a polyaniline film.

【図5】粒子構造を示す図面代用写真であって、ポリア
ニリン膜の走査型電子顕微鏡写真である。
FIG. 5 is a drawing substitute photograph showing a particle structure, which is a scanning electron microscope photograph of a polyaniline film.

【図6】粒子構造を示す図面代用写真であって、ポリア
ニリン膜の走査型電子顕微鏡写真である。
FIG. 6 is a drawing substitute photograph showing a particle structure, which is a scanning electron microscope photograph of a polyaniline film.

【図7】ポリアニリン膜のUV吸収スペクトルを示すグ
ラフである。
FIG. 7 is a graph showing a UV absorption spectrum of a polyaniline film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 遠心管 3 電解セル 4 参照電極 5 回転軸 A、B 電極 2 Centrifuge tube 3 Electrolysis cell 4 Reference electrode 5 Rotation axis A, B electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青柿 良一 東京都墨田区両国2−20−12−1304 (72)発明者 小林 正明 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 (72)発明者 南波 憲良 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 Fターム(参考) 4J043 PA02 QB02 RA08 SA05 SB01 UA121 XA21 YB12 YB13 YB15 YB17 YB38 ZA44  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Ryoichi Aoki, 2-20-12-1304 Ryogoku, Sumida-ku, Tokyo (72) Masaaki Kobayashi, 1-13-1 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo Inside TDK Corporation ( 72) Inventor Noriyoshi Nanba 1-13-1, Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo F-term in TDK Corporation 4J043 PA02 QB02 RA08 SA05 SB01 UA121 XA21 YB12 YB13 YB15 YB17 YB38 ZA44

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導電性を有する基材を電極として、遠心
場を印加しながら、前記基材上に電気化学的重合法によ
り導電性高分子を形成する導電性高分子膜の形成方法。
1. A method for forming a conductive polymer film, comprising forming a conductive polymer on a substrate by electrochemical polymerization while applying a centrifugal field using the substrate having conductivity as an electrode.
【請求項2】 前記導電性高分子がポリアニリンである
請求項1の導電性高分子膜の形成方法。
2. The method according to claim 1, wherein the conductive polymer is polyaniline.
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