JP2002524593A - 安定化された前駆体溶液からの導電性ポリマーの製造 - Google Patents

安定化された前駆体溶液からの導電性ポリマーの製造

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JP2002524593A JP2000568893A JP2000568893A JP2002524593A JP 2002524593 A JP2002524593 A JP 2002524593A JP 2000568893 A JP2000568893 A JP 2000568893A JP 2000568893 A JP2000568893 A JP 2000568893A JP 2002524593 A JP2002524593 A JP 2002524593A
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ツン−ユアン ス
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Abstract

(57)【要約】 モノマー、Fe(III)酸化剤、および混合溶媒を含有する安定化した溶液から導電性ポリマーを製造する。溶媒は、Fe(III)酸化剤およびモノマーを溶液中で安定化するが、低沸点溶媒を留去したとき高導電性ポリマーを生成することができるように選択される。高沸点溶媒はFe(III)と感知レベルで錯体形成しないが、低沸点溶媒はFe(III)と弱い錯体を形成する。本発明の混合溶媒システムは、多孔性タンタルペレットの内部でモノマーを重合することによって固体タンタルコンデンサ内に導電性ポリマー対向電極を製造するために使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】発明の分野 本発明は、導電性ポリマーの合成に有用な安定化された溶液に関する。導電性
ポリマーは、モノマー、酸化剤、およびドーピング剤（dopant）から化学的に合
成することができる。通常、このような溶液は、モノマーが溶液中で酸化剤と反
応するため、有用寿命が非常に短い。本発明の溶液は、固体のタンタルコンデン
サのための導電性ポリマー陰極を製造するために使用することができる。
【０００２】発明の背景 固体状態の電解コンデンサは、焼結タンタル粉末の多孔性ペレット、焼結タン
タル粉末の表面に形成された誘電体タンタル酸化物、所定の容量のペレットに含
浸させた固体状態の導体、および銀ペイントなどのような外部接続から製造され
ている。タンタルはコンデンサの正電極を形成し、固体状態の導体が負電極（陰
極または対向電極とも呼ばれる）を形成する。
【０００３】 二酸化マンガンは、この50年間タンタルコンデンサの固体状態の導体として使
用されている。ペレットに二酸化マンガンを含浸するためには、ペレットを硝酸
マンガン溶液に浸漬する。次いで、ペレットを空気または蒸気中で200℃を超え
る温度に加熱して硝酸マンガンを二酸化マンガンに熱分解する。この浸漬段階お
よび熱分解の工程を数回反復して、二酸化マンガンをペレットに充填する。硝酸
マンガンの濃度順および熱分解条件を注意深く選択することによって、静電容量
回復が高く、二酸化マンガンの充填容量が高いコンデンサを製造することができ
る。
【０００４】 二酸化マンガンの主要な特性は自己回復能力である。誘電フィルムの欠損部で
は、二酸化マンガンは非導電性となる。これは、欠損部のジュール加熱のために
二酸化マンガンが価数の低い酸化マンガンに転換するためである。このメカニズ
ムにより、漏電流の低いコンデンサを製造することが可能となる。また、製造時
および使用時に生じる小さい誘電欠損を単離することが可能となる。しかし、誘
電欠損があまりに大きい場合には、誘電体はひび割れることがある。二酸化マン
ガンは強力な酸化剤である。二酸化マンガンが酸化物のひび割れを介してタンタ
ルと直接接触すると、コンデンサは発火し、コンデンサが破壊したり、回路中の
他の構成要素が破壊する可能性もある。二酸化マンガンを酸化作用のない、従っ
て、タンタルを発火させないが自己回復メカニズムを維持している固体状態の導
体と交換することが望ましい。
【０００５】 高周波回路にタンタルコンデンサを使用することが、より重要になる。これに
より、低い等価直列抵抗（ESR）を有するタンタルコンデンサが必要となってい
る。最もよい二酸化マンガンは抵抗が0.5〜10 ohm-cmである。二酸化マンガンを
より抵抗が低い固体状態の導体と交換することが望ましい。しかし、導電性が高
い多数の金属および酸化物は自己回復能力がないので、固体状態のタンタルコン
デンサには好適ではない。
【０００６】 ポリピロール、ポリアニリン、およびポリチオフェンなどの導電性ポリマーは
、二酸化マンガンより抵抗が10〜100倍低い。それらは二酸化マンガンと比較し
てあまり強力でない酸化剤なので、これらの材料は欠損時にコンデンサを発火さ
せない。ポリピロールは自己回復機序を有することが示されている（Harada, NE
C Technical Journal, 1996）。
【０００７】 化学的酸化重合は、タンタルペレットの孔に導電性ポリマーを注入することが
効果的である。化学的酸化重合では、モノマー、酸化剤、およびドーピング剤を
多孔性ペレット内で反応し、導電性ポリマーを形成する。モノマーには、ピロー
ル、アニリン、チオフェン、およびこれらの化合物の種々の誘導体が挙げられる
。酸化剤は陰イオンであっても、陽イオンであってもよい。典型的な陰イオン酸
化剤は、過硫酸塩、クロム酸塩、および過マンガン酸塩である。典型的な陽イオ
ンはFe(III)およびCe(IV)である。最良のドーピング剤は、過塩素酸塩、トルエ
ンスルホン酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩などのような強酸の陰イオンで
ある。モノマー、酸化剤、およびドーピング剤の反応は、水、アルコール、ニト
リル、またはエーテルなどの溶媒中で生じることができる。
【０００８】 モノマー、酸化剤、およびドーピング剤を多孔性ペレット内に取り込み、導電
性ポリマーへの変換を実施するためにいくつかの方法が使用されている。一つの
方法では、最初にペレットを酸化剤およびドーピング剤の溶液に浸漬し、乾燥し
、次いでモノマーの溶液に浸漬する。反応を実施した後、ペレットを洗浄し、次
いで所望の量のポリマーがペレットに沈着されるまで、この方法を反復する。こ
の方法では、最終ポリマーの形態を制御することが困難である。モノマーと酸化
剤の正確な反応化学量論を制御することも困難である。この化学量論の制御は最
も導電性の高いポリマーを得るために重要である（Satohら, Synthetic Metals,
1994）。浸漬溶液の交差汚染が問題である。ペレットは各重合あたり2回浸漬し
なければならないので、工程段階の数はかなり増加する。過剰の反応物および酸
化剤の還元体を要素から洗い流す必要がある。これにより工程にさらなる工程段
階と複雑さを加えられる。
【０００９】 関連する方法では、まずペレットをモノマー溶液に浸漬し、溶媒を留去すると
いうように順序を逆にする。次いで、ペレットを酸化剤/ドーピング剤溶液に浸
漬し、反応を実施する。この方法は以前の方法の欠点を全て有する。また、溶媒
留去段階中に一部のモノマーが損失することがある。
【００１０】 好ましい方法においては、全ての成分を混合し、合わせた溶液にペレットを浸
漬する。この方法は、浸漬回数を減らし、反応化学量論をより正確に制御するこ
とができる。しかし、モノマーおよび酸化剤が浸漬浴中で反応して、早期重合を
生じ、反応物を損失することがあり、いくぶん費用がかさみ、方法を複雑にする
ことがある。これは、特に、ピロールモノマーおよびFe(III)酸化剤の場合に問
題となる。これを部分的に克服するためには、浸漬浴を極低温に維持することが
できる（Nishiyamaら、米国特許第5,455,736号）。しかし、極低温を使用すると
大規模な装置および操作の複雑さが工程に加わる。
【００１１】 ピロール/Fe(III)を、反応性の低いモノマー/酸化剤の組み合わせと交換する
ことができる。例えば、3,4-エチレンジオキシチオフェンおよび有機酸のFe(III
)塩をアルコールまたはアセトンに溶解することができる（Jonasら、米国特許第
4,910,645号）。この組み合わせの場合には、希釈された溶液（モノマー5%未満
）はほぼ室温において数時間安定である。ポリマー（ポリ(3,4−エチレンジオキ
シチオフェン)またはPEDT）は、溶液を加温することによって形成することがで
きる。約5%より多いモノマー濃度では、成分が迅速に反応する。浸漬溶液を冷却
して、反応を遅延することができる。しかし、低温における成分の制限された溶
解性のために、溶液を冷却することができる限度は小さい。イミダゾールなどの
不揮発性有機塩基の添加も反応を阻害する（Mutsaersら、EP 0615256A2, 1994;
de Leeuwら、1994）。しかし、これは、洗浄除去が困難な有機残渣をタンタルコ
ンデンサの孔に残す。
【００１２】 タンタル粉末の表面積をより大きくする（より大きい荷電）傾向のために、合
理的な浸漬回数でタンタルペレットの内部表面領域をより効果的に被覆するため
のより濃いモノマー/酸化剤/浸漬溶液を使用することが望ましい。より高濃度に
おけるモノマー/酸化剤/ドーピング剤溶液の不安定さはその目的を達成する際の
障害となる。
【００１３】 溶媒の選択が、モノマーと酸化剤との反応速度に大きな影響を与えることがあ
るということは当技術分野において周知である。例えば、マイヤー（Myers）(J.
Electron. Mater., 1986)はいくつかの異なる溶媒中でピロールおよび塩化Fe(I
II)からポリピロールを製造した。その製造は、溶液中で成分を混合し、溶媒を
留去することなく反応を生じさせることによって実施された。Fe(III)と感知レ
ベルで錯体形成しない溶媒中で最も高収率のポリピロールが得られた。Fe(III)
添加時に強力な発熱反応を示した溶媒は収率が非常に低かった。
【００１４】 さらに最近では、レベデブ（Lebedev）ら（Chem. Mater., 1998）がAg(I)塩と
ポリチオフェン誘導体の中性型との反応を検討した。Ag(I)は、中性のポリマー
を酸化型の導電性型のポリマーに酸化する。塩の対イオンはポリマードーピング
剤となる。この反応は、キシレン、トルエン、ヘプタン、およびクロロホルムな
どの溶媒中で迅速に生じる。このような溶液を安定化するために、レベデブ（Le
bedev）らは、トルエン、ヘプタン、およびピリジンの混合溶媒システムを使用
している。ピリジンはAg(I)と錯体形成し、溶液中の反応を妨害する。ピリジン
を混合溶媒システムから留去すると、Ag(I)はポリマーを導電性型に酸化する。
レベデブ（Lebedev）らのシステムはいくつかの理由のためにコンデンサを製造
する際に使用するために好適ではない：Ag(I)反応物は高価であり、Ag(0)反応生
成物は除去が困難であると思われ、かつ中性のポリチオフェンのみが低濃度で可
溶性である。
【００１５】 混合溶媒システムはナカマ（Nakama）(米国特許第5,514,771号、1996)によっ
ても開示されている。5%より高濃度のイオンドープ化ポリ（アルキル置換ピロー
ル）は、有機溶媒中で調製され、コンデンサ内の固体電解質として使用され得る
。アルキル置換ピロールは、THF、脂肪族アルコールまたはそれらの混合物を含
む溶媒に溶解する。第二鉄（III）塩などの酸化剤はアルキル置換ピロールを重
合し、ろ過によって生成物を分離するために水を添加する。混合溶媒システムは
反応物を溶解し、かつ重合反応を妨害しない。
【００１６】発明の概要 従って、本発明の目的は、より高い沸点の溶媒がFe(III)と感知レベルで錯体
形成せず、より低い沸点の溶媒がFe(III)と弱い錯体形成する2溶媒の混合物に、
モノマー、Fe(III)酸化剤、およびドーピング剤を溶解することによって、モノ
マー、Fe(III)酸化剤、およびドーピング剤の混合溶液を重合に対して安定化す
ることである。
【００１７】 本発明の別の目的は、洗浄によって錯体形成剤を除去する必要性がない、導電
性ポリマーを製造するための混合溶媒システムを開発することである。
【００１８】 本発明の別の目的は、低沸点溶媒を留去し、次にモノマー、Fe(III)酸化剤、
およびドーピング剤を高沸点溶媒中で反応させることによって、導電性ポリマー
を製造することである。
【００１９】 本発明のさらに別の目的は、洗浄によって錯体形成剤を除去する必要性のない
混合溶媒システムを使用して導電性ポリマーを製造することである。
【００２０】 本発明のよりさらに別の目的は、室温において安定性の高い混合溶媒システム
にペレットを浸漬することによって、および低沸点溶媒を留去してモノマーを酸
化剤と反応させることによって、タンタルペレットに導電性ポリマーを沈着する
ことである。
【００２１】 本発明の一局面によると、導電性ポリマーを製造するための安定化された前駆
体溶液は、 （a）モノマーと、 （b）Fe(III)酸化剤と、 （c）第1の沸点を有し、Fe(III)と感知レベルで錯体形成しない第1の溶媒と
、 （d）第2の沸点を有し、Fe(III)と弱い錯体を形成する第2の溶媒と を含み、第1の沸点は第2の沸点より高い。
【００２２】 モノマーは、ピロール、チオフェン、または3,4−エチレンジオキシチオフェ
ンのようなそれらの誘導体であってもよい。高沸点溶媒は、ケトン、または1-ブ
タノールのような低級アルコールであってもよい。低沸点溶媒は、ジオキサン、
またはテトラヒドロフランのような環状エーテルであってもよい。好適な酸化剤
はFe(III)トシレートである。
【００２３】 本発明の別の局面によると、安定化された前駆体溶液から導電性ポリマーを製
造するための方法は、 （a）第1の沸点を有し、Fe(III)と感知レベルで錯体形成しない第1の溶媒と、
第1の沸点より低い第2の沸点を有し、Fe(III)と弱い錯体を形成する第2の溶媒と
を含む混合溶媒に、モノマーとFe(III)酸化剤を溶解する段階と、 （b）第2の溶媒を留去する段階と、 （c）モノマーと酸化剤を反応させて導電性ポリマーを製造する段階と を含む。
【００２４】 本発明のさらに別の局面によると、多孔性ペレットに導電性ポリマーを沈着す
るための方法は、 （a）タンタル、アルミニウム、ニオブ、ジルコニウム、およびハフニウム
からなる群より選択される材料から製造される多孔性ペレットを提供する段階と
、 （b）ペレットを陽極酸化処理する段階と、 （c）モノマー、Fe(III)酸化剤、および第1の沸点を有し、Fe(III)と感知レ
ベルで錯体形成しない第1の溶媒と、第1の沸点より低い第2の沸点を有し、Fe(II
I)と弱い錯体を形成する第2の溶媒とを含む混合溶媒を含む溶液にペレットを浸
漬する段階と、 （d）第2の溶媒を留去する段階と、 （e）モノマーを酸化剤と反応させて導電性ポリマーを形成する段階と、 （f）ペレットを洗浄する段階と を含む。
【００２５】 驚くべきことに、ある種の溶媒の組み合わせにより、導電性の高いポリマーが
Fe(III)塩およびモノマーの反応から製造されると同時に、反応前に溶液中の反
応物が安定化されることが見出された。高沸点溶媒がFe(III)と感知レベルで錯
体形成せず、低沸点溶媒がFe(III)と弱い錯体形成する2つの溶媒の混合物は、モ
ノマーを安定化するのに効果的であることが見いだされているが、低沸点溶媒を
留去し、溶媒と錯体形成し、その後モノマー、Fe(III)酸化剤およびドーピング
剤を高沸点溶媒中で反応させることによって導電性の高いポリマーを製造するこ
とができる。低沸点溶媒は留去によって完全に除去されるので、洗浄によって除
去しなければならない過剰の錯体形成剤は存在しない。
【００２６】発明の詳細な説明 本発明により使用することができる導電性ポリマーを製造するための好適なモ
ノマーには、ピロール、チオフェン、およびそれらの誘導体が含まれるが、それ
らに限定されることはない。導電性ポリマーを製造するためのモノマーは、例え
ば、参照として本明細書に組み入れられ、ジョナス（Jonas）らに付与された米
国特許第4,910,645号によって開示されているように、当技術分野において周知
である。好ましいモノマーは3,4−エチレンジオキシチオフェンである。
【００２７】 導電性ポリマーを製造するためのFe(III)酸化剤も当技術分野において周知で
ある。ジョナス（Jonas）らはチオフェンとピロールを重合するための種々の酸
化剤を開示しており、その酸化剤には有機および無機酸のFe(III)塩、アルカリ
金属過硫酸塩、過硫酸アンモニウム他が挙げられる。好ましい酸化剤はFe(III)
トシレートである。
【００２８】 高沸点溶媒は、モノマー、Fe(III)塩、およびドーピング剤が可溶性であって
、Fe(III)によるモノマーの酸化を妨害しない溶媒から選択することができる。
高沸点溶媒の例は低級アルコールおよびケトンであり、1−ブタノールは、Fe(II
I)トシレートなどの鉄塩、並びにピロール、チオフェン、および誘導体などのモ
ノマーが良好な溶解度を有することから、好ましい溶媒である。
【００２９】 低沸点溶媒は、Fe(III)とモノマーとの反応を遅延するように、Fe(III)と共に
、軽度から中程度の錯体を形成するべきである。しかし、低沸点溶媒は、留去時
に安定な錯体を形成するほど強力にFe(III)と錯体形成するべきではない。Fe(II
I)と弱い錯体を形成する低沸点溶媒の例は環状エーテルである。1,4-ジオキサン
がモノマーを安定化するために効果的であることも見出されている。好ましいエ
ーテルは、テトラヒドロフランおよびテトラヒドロピランなどの非置換環状エー
テルである。最も好ましいエーテルはテトラヒドロフランである。
【００３０】 低沸点溶媒と高沸点溶媒の沸点の差は、好ましくは、少なくとも約5℃であり
、さらに好ましくは、約5℃〜約60℃である。最も好ましくは、沸点の差は、少
なくとも約15℃〜約60℃である。
【００３１】 モノマーは、約0.5〜約12重量パーセント、好ましくは約6重量パーセントの濃
度で提供することができる。高沸点溶媒は、約10〜約80重量パーセント、好まし
くは約16重量パーセントの濃度で提供することができる。低沸点溶媒は約10〜約
80重量パーセント、好ましくは約50重量パーセントの濃度で提供することができ
る。
【００３２】 導電性ポリマーフィルムは、溶液を約25℃〜約160℃、好ましくは約110℃の温
度に加熱することによって製造することができる。熱は、低沸点溶媒を留去する
が、モノマーとFe(III)酸化剤の間の重合反応を促進にするのに十分な時間にわ
たって適用されるべきである。
【００３３】 固体タンタルコンデンサのための導電性ポリマー陰極は、荷電タンタル粉末を
ペレットに圧縮し、焼結して多孔性体を形成することによって製造することがで
きる。次いで、ペレットを約14V〜約140Vの電圧においてリン酸電解質中で陽極
酸化処理する。次いで、約25℃〜約160℃、好ましくは約110℃の温度において浸
漬溶液を重合し、次に水または別の溶媒で洗浄することによって、導電性ポリマ
ーを陽極酸化処理したタンタルペレットに浸漬する。陽極は、例えば、4回めの
浸漬後ごとに1%p-トルエンスルホン酸水溶液中でリフォームすることができる。
当業者に認識されるように、アルミニウム、ニオブ、ジルコニウム、およびハフ
ニウムなどの種々の他の材料をコンデンサを形成するために使用することができ
る。
【００３４】 実施例 以下の例示的な実施例を、本発明をより完全に理解するために参照する。これ
らの実施例は本発明の好ましい局面の例示的なものであり、本発明の範囲を限定
するためのものではない。
【００３５】実施例1 3,4−エチレンジオキシチオフェン（モノマー）、Fe(III)トシレート（酸化剤
およびドーピング剤）、および溶媒の溶液を表1に示す組成により作製した。モ
ノマーは商品名Baytron Mとしてバイエル（Bayer）社から入手し、Fe(III)トシ
レートは50重量%の1−ブタノール溶液（商標名Baytron C）としてバイエル（Bay
er）社から入手した。本明細書において、1−ブタノールは高沸点溶媒である（B
P117℃）。他の溶媒は、1−ブタノールより沸点が低いアルコール、ケトン、環
状エーテル、およびアミンからなるクラスより選択した。
【００３６】 溶液の各々は密封したバイアルに入れた。溶液の最初の色は黄褐色から赤褐色
であった。溶液を室温において4時間放置した。この後、溶液を、色の変化およ
び沈殿したPEDT粉末の存在について視覚的に調査した。重合反応が進行したとき
に、溶液の色は青色になり、青色のPEDTポリマーの沈殿が形成した。
【００３７】
【表１】 溶液の組成（重量パーセント）
【００３８】
【表２】 室温における溶液の反応
【００３９】 低級アルコールの混合物は、溶液中の重合反応を阻害しなかった。1-ブタノー
ルとアセトンの溶媒混合物も、重合反応を阻害しなかった。一方、アルコールと
、ピリジンおよびテトラヒドロフランのような塩基性溶媒との混合物は溶液中の
重合反応を阻害した。
【００４０】 PEDTフィルムは、表1の溶液の一部から鋳造成形した。フィルムは、溶液の一
部をガラススライド上に置き、温度110℃で10分間加熱することによって作製し
た。溶液A、B、C、DおよびFから作製されたフィルムは、PEDTの淡青色の導電性
フィルムを形成した。ピリジンを含有する溶液から作製されたフィルムは、黄緑
色で非導電性であった。テトラヒドロフランは、溶液中の3,4-エチレンジオキシ
チオフェンの反応を阻害するが、PEDTの導電性フィルムの作製を可能にする、試
験した唯一の低沸点溶媒であった。
【００４１】実施例2 3,4−エチレンジオキシチオフェン（モノマー）、Fe(III)トシレート（酸化剤
およびドーピング剤）、および溶媒の溶液を、表3に示す組成により作製した。
モノマーは商標名Baytron Mとしてバイエル（Bayer）社から入手し、Fe(III)ト
シレートは50重量%の1−ブタノール溶液（商標名Baytron C）としてバイエル（B
ayer）社から入手した。本明細書において、1−ブタノールは高沸点溶媒である
（BP117℃）。他の溶媒は、1−ブタノールより沸点が低いアルコール、環状エー
テル、およびフランからなるクラスより選択した。
【００４２】 溶液の各々は密封したバイアルに入れた。溶液を室温において8時間放置した
。この後、溶液を、色の変化および沈殿したPEDT粉末の存在について視覚的に調
査した。重合反応が進行したとき、溶液の色は青色になり、青色のPEDTポリマー
の沈殿が形成した。
【００４３】
【表３】 溶液の組成（重量パーセント）
【００４４】
【表４】 室温における溶液の反応
【００４５】 フィルムは実施例1と同様に溶液から作製した。溶液Gおよび溶液Hは、品質が
良好な青色のPEDTフィルムを生じた。溶液Iおよび溶液Kは、暗青色の粉末材料を
生じた。溶液Jは、溶液Gおよび溶液Hより幾分暗色のPEDTフィルムを生じた。テ
トラヒドロフランおよびテトラヒドロピランは共に、5重量%より多いモノマーを
含有する溶液中でのFe(III)と3,4-エチレンジオキシチオフェンの反応を阻害し
たが、PEDTの導電性フィルムの作製は可能であった。
【００４６】実施例3 3,4−エチレンジオキシチオフェン（モノマー）、Fe(III)トシレート（酸化剤
およびドーピング剤）、および溶媒の溶液を、表5に示す組成により作製した。
モノマーは商標名Baytron Mとしてバイエル（Bayer）社から入手し、Fe(III)ト
シレートは50重量%の1−ブタノール溶液（商標名Baytron C）としてバイエル（B
ayer）社から入手した。
【００４７】
【表５】 溶液の組成（重量パーセント）
【００４８】 PEDTフィルムは、ポールN(Paul N)製のACCU-LABドロー-ダウンロッド（draw-d
own rod）を使用してマイラー（mylar）フィルム上に各溶液から鋳造成形した。
表面抵抗を表6に示す。
【００４９】
【表６】 鋳造成形されたPEDTフィルムの表面抵抗
【００５０】 溶液にテトラヒドロフランを使用することにより、2-プロパノールを含有する
溶液から作製したフィルムと同等の表面抵抗を有するフィルムを製造することが
できるが、テトラヒドロフランの場合には、溶液は反応に対して安定であった。
テトラヒドロピランも反応から溶液を安定化したが、作製されたPEDTフィルムは
表面抵抗がより大きかった。従って、テトラヒドロピランはテトラヒドロフラン
ほど望ましい溶媒ではない。
【００５１】実施例4 荷電26,000CV/gのタンタル粉末をペレットに圧縮し、焼結して厚さ0.81mm、幅
2.92mm、および長さ3.94mmの寸法の多孔性体を形成した。ペレット（陽極）を焼
結し、次いでリン酸電解質中で電圧28ボルトで陽極酸化処理（形成）した。表7
に示す組成を有する浸漬溶液を調製した。浸漬溶液を110℃において重合し、次
に水で洗浄することによって陽極酸化処理したタンタルペレット中で、導電性ポ
リマーを沈着した。1%のp-トルエンスルホン酸水溶液に4回浸漬するごとに陽極
をリフォームした。12回の浸漬後、導電性ポリマー分散液（バイエル（Bayer）
社製のBaytron P）を適用し、その後銀ペイントした。
【００５２】 コンデンサの電気パラメータを表8に示す。テトラヒドロフランおよびテトラ
ヒドロピランは浸漬浴中での重合に対して浸漬溶液を安定化した。テトラヒドロ
フランを含有する溶液は、阻害作用のない2-プロパノールを含有する溶液から作
製されるものと同一の電気特性を有するコンデンサを製造するために使用するこ
とができた。
【００５３】
【表７】 含浸溶液の組成（重量%）
【００５４】
【表８】 コンデンサの性能 表中、DFは消失率であり、ESRは等価直列抵抗である。
【００５５】実施例5 6重量%の3,4-エチレンジオキシチオフェン（モノマー）、24重量%のFe(III)ト
シレート（酸化剤およびドーピング剤）、24重量%の1-ブタノール、および46重
量%の1,4-ジオキサンを有する溶液を調製した。モノマーは商標名Baytron Mとし
てバイエル（Bayer）社から入手し、Fe(III)トシレートは50重量%の1−ブタノー
ル溶液（商標名Baytron C）としてバイエル（Bayer）社から入手した。本明細書
において、1−ブタノールは高沸点溶媒である（BP117℃）。
【００５６】 溶液は密封したバイアルに入れた。溶液の最初の色は赤褐色であった。溶液を
室温において8時間放置した。この後、溶液を、色の変化および沈殿したPEDT粉
末の存在について視覚的に調査した。溶液の色は赤褐色のままで、PEDTポリマー
の沈殿は形成されなかった。
【００５７】 PEDTフィルムは得られた溶液から鋳造成形した。フィルムは溶液の一部をガラ
ススライド上に置き、温度110℃で10分間加熱することによって作製した。フィ
ルムは淡青色のPEDTの導電性フィルムを作製した。1,4-ジオキサン低沸点溶媒は
、溶液中の3,4-エチレンジオキシチオフェンの反応を阻害したが、PEDTの導電性
フィルムの作製を可能にした。
【００５８】 本発明の精神または範囲から逸脱することなく、本発明の組成物および方法に
種々の改良および変更を加えることができることは当業者に明らかである。従っ
て、本発明は、本発明の改良および変更が添付の特許請求の範囲および同等物の
範囲内にあるかぎり、本発明の改良および変更を含むことが意図されている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ (71)出願人 Ｐ．Ｏ． Ｂｏｘ 5928，Ｈｉｇｈｗａｙ 385，Ｓ．Ｅ．，Ｇｒｅｅｎｖｉｌｌｅ， Ｓｏｕｔｈ Ｃａｒｏｌｉｎａ 29606， Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍ ｅｒｉｃａ (72)発明者 ス ツン−ユアン アメリカ合衆国 サウスカロライナ州 グ リール プラム ミル コート 103 (72)発明者 ラジャセカラン ビーリヤ アメリカ合衆国 サウスカロライナ州 グ リーンビル クロスフィールド ロード 222 (72)発明者 ハーン ランドルフ エス． アメリカ合衆国 サウスカロライナ州 グ リーンビル ブルック 102 Ｆターム(参考） 4J032 BA03 BA04 BA13 BB01 BC26 BD02

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 導電性ポリマーを製造するための安定化された前駆体溶液で
    あって、 （a）モノマーと、 （b）Fe(III)酸化剤と、 （c）第1の沸点を有し、Fe(III)と感知レベルで錯体形成しない第1の溶媒と
    、 （d）第2の沸点を有し、Fe(III)と弱い錯体を形成する第2の溶媒と を含み、 第1の沸点が第2の沸点より高い、安定化された前駆体溶液。
  2. 【請求項２】 第1の溶媒が低級アルコールおよびケトンからなる群より選
    択される、請求項1記載の安定化された前駆体溶液。
  3. 【請求項３】 第1の溶媒が1-ブタノールである、請求項2記載の安定化され
    た前駆体溶液。
  4. 【請求項４】 第2の溶媒が環状エーテルおよびジオキサンからなる群より
    選択される、請求項1記載の安定化された前駆体溶液。
  5. 【請求項５】 第2の溶媒がテトラヒドロフランである、請求項4記載の安定
    化された前駆体溶液。
  6. 【請求項６】 モノマーが、ピロール、チオフェン、およびそれらの誘導体
    からなる群より選択される、請求項1記載の安定化された前駆体溶液。
  7. 【請求項７】 モノマーが3,4-エチレンジオキシチオフェンである、請求項
    6記載の安定化された前駆体溶液。
  8. 【請求項８】 酸化剤がFe(III)トシレートである、請求項1記載の安定化さ
    れた前駆体溶液。
  9. 【請求項９】 モノマーが約0.5〜約12重量パーセントの量で存在する、請
    求項1記載の安定化された前駆体溶液。
  10. 【請求項１０】 安定化された前駆体溶液から導電性ポリマーを製造するた
    めの方法であって、 （a）第1の沸点を有し、Fe(III)と感知レベルで錯体形成しない第1の溶媒と
    、第1の沸点より低い第2の沸点を有し、Fe(III)と弱い錯体を形成する第2の溶媒
    とを含む混合溶媒に、モノマーとFe(III)酸化剤を溶解する段階と、 （b）第2の溶媒を留去する段階と、 （c）モノマーと酸化剤を反応させて導電性ポリマーを生成する段階と を含む方法。
  11. 【請求項１１】 第1の溶媒が低級アルコールおよびケトンからなる群より
    選択される、請求項10記載の方法。
  12. 【請求項１２】 第1の溶媒が1-ブタノールである、請求項11記載の方法。
  13. 【請求項１３】 第2の溶媒が環状エーテルおよびジオキサンからなる群よ
    り選択される、請求項10記載の方法。
  14. 【請求項１４】 第2の溶媒がテトラヒドロフランである、請求項13記載の
    方法。
  15. 【請求項１５】 モノマーが、ピロール、チオフェン、およびそれらの誘導
    体からなる群より選択される、請求項10記載の方法。
  16. 【請求項１６】 モノマーが3,4-エチレンジオキシチオフェンである、請求
    項15記載の方法。
  17. 【請求項１７】 酸化剤がFe(III)トシレートである、請求項10記載の方法
    。
  18. 【請求項１８】 モノマーが約0.5〜約12重量パーセントの量で存在する、
    請求項10記載の方法。
  19. 【請求項１９】 多孔性ペレット内に導電性ポリマーを沈着するための方法
    であって、 （a）タンタル、アルミニウム、ニオブ、ジルコニウム、およびハフニウム
    からなる群より選択される材料から製造される多孔性ペレットを提供する段階と
    、 （b）ペレットを陽極酸化処理する段階と、 （c）モノマー、Fe(III)酸化剤、および第1の沸点を有し、Fe(III)と感知レ
    ベルで錯体形成しない第1の溶媒と、第1の沸点より低い第2の沸点を有し、Fe(II
    I)と弱い錯体を形成する第2の溶媒とを含む混合溶媒を含む溶液にペレットを浸
    漬する段階と、 （d）第2の溶媒を留去する段階と、 （e）モノマーを酸化剤と反応させて導電性ポリマーを製造する段階と、 （f）ペレットを洗浄する段階と を含む方法。
  20. 【請求項２０】 第1の溶媒が1−ブタノールであり、かつ第2の溶媒がテト
    ラヒドロフランである、請求項19記載の方法。
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