JP2004331960A - Composition containing polyanilines - Google Patents

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Yuuei Yamazaki
山▲崎▼勇英
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition containing polyanilines in which the polyanilines are homogeneously dispersed in water or water-soluble solvents, and imparts a film with high conductivity, water resistance, strength and flexibility by coating. <P>SOLUTION: The composition containing the polyanilines comprises the polyanilines, and an emulsion polymer, wherein the emulsion polymer contains vinylpyrrolidones and a monomer having acid group as essential components. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ポリアニリン類が水や水可溶性溶剤に均一に分散されたポリアニリン類含有組成物に関するものである。   The present invention relates to a polyaniline-containing composition in which polyaniline is uniformly dispersed in water or a water-soluble solvent.

様々な導電性ポリマーのうち、ポリアニリンは空気中での安定性が良好であり、種々の分野での応用が検討されている。代表的な応用例としては、二次電池の正極、固体電解質コンデンサー、帯電防止材、防錆剤、透明導電膜、電磁波シールド材等が挙げられる。   Among various conductive polymers, polyaniline has good stability in air, and applications in various fields are being studied. Typical application examples include a positive electrode of a secondary battery, a solid electrolyte capacitor, an antistatic material, a rust preventive, a transparent conductive film, and an electromagnetic wave shielding material.

これらの用途の多くにおいて、ポリアニリンは種々の材料にコーティングして使用される。この場合、コーティングされた塗膜には、ポリアニリン由来の特性である導電性に加えて、塗膜としての成膜性、強度・柔軟性等が求められる。   In many of these applications, polyaniline is used by coating various materials. In this case, the coated coating film is required to have film forming properties, strength, flexibility, and the like as the coating film in addition to conductivity, which is a characteristic derived from polyaniline.

しかしながら、一般にポリアニリンは水や水可溶性溶剤に対する溶解性や分散性が著しく低いため、コーティング剤として用いる場合に、ポリアニリンの含有量が少ないものしか調製できず導電性が不十分であったり、強制的にポリアニリンを分散させた場合は、その分散状態が悪いため、均一な塗膜としての成膜性が悪かったり、塗膜自体の強度・柔軟性が不足するという問題があった。   However, in general, polyaniline has remarkably low solubility and dispersibility in water and water-soluble solvents.When used as a coating agent, polyaniline can be prepared only with a low content of polyaniline and has insufficient conductivity or is forced to be used. In the case where polyaniline is dispersed, the dispersion state is poor, so that the film formability as a uniform coating film is poor, and the strength and flexibility of the coating film itself are insufficient.

これらの問題を解決するため、エマルジョン重合体の存在下でアニリンモノマーを酸化重合することにより分散性に優れたポリアニリン含有組成物を得る方法や、ドープ状態のポリアニリンとエマルジョン重合体を混合する方法が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。   In order to solve these problems, a method of obtaining a polyaniline-containing composition having excellent dispersibility by oxidative polymerization of an aniline monomer in the presence of an emulsion polymer, and a method of mixing a doped polyaniline and an emulsion polymer are known. It has been proposed (for example, see Patent Documents 1 and 2).

しかし上記方法の場合、重合体エマルジョンの存在下で行われるアニリンの酸化重合は非常に遅く、低い分子量のポリアニリンしか得られないため、成膜した際に導電性が不十分であったり、エマルジョン重合体と安定な混合物を形成するドープ状態のポリアニリンを調製するために多量のドーパントが必要となり、ポリアニリン含有組成物からなる塗膜の耐水性が低下したりするという問題があった。
特開昭64−69621号公報 特開2000−256617号公報
However, in the case of the above method, the oxidative polymerization of aniline performed in the presence of the polymer emulsion is very slow, and only a low molecular weight polyaniline can be obtained. A large amount of dopant is required to prepare a doped polyaniline that forms a stable mixture with the coalescence, and there is a problem that the water resistance of a coating film made of the polyaniline-containing composition is reduced.
JP-A-64-69621 JP 2000-256617 A

そこで本発明では、ポリアニリン類が水や水可溶性溶剤に均一に分散されていて、成膜することによって高い導電性を示し、さらに、耐水性や強度・柔軟性にも優れた塗膜を与えるポリアニリン類含有組成物を提供することを課題としている。   Therefore, in the present invention, polyaniline is uniformly dispersed in water or a water-soluble solvent, shows high conductivity by forming a film, and provides a coating film excellent in water resistance, strength and flexibility. It is an object to provide a class-containing composition.

本発明のポリアニリン類含有組成物は、ポリアニリン類と、エマルジョン重合体を含有する組成物であって、該エマルジョン重合体は構成単量体として、ビニルピロリドン類と、酸基を有する単量体を必須成分とするところに要旨を有している。   The polyaniline-containing composition of the present invention is a composition containing a polyaniline and an emulsion polymer, and the emulsion polymer contains, as constituent monomers, a vinylpyrrolidone and a monomer having an acid group. It has a gist where it is considered an essential component.

上記構成単量体におけるビニルピロリドン類の割合が10質量%〜70質量%の範囲内であるものは、ポリアニリン類の分散性がより向上し、成膜することでより高い導電性の塗膜を得ることができるので、好ましい実施の態様である。   When the proportion of the vinylpyrrolidone in the above-mentioned constituent monomer is in the range of 10% by mass to 70% by mass, the dispersibility of the polyaniline is further improved, and a higher conductive coating film is formed by forming a film. This is a preferred embodiment because it can be obtained.

本発明のポリアニリン類含有組成物は、上述構成からなるので、ポリアニリン類が均一に分散されているため、成膜することにより高い導電性を示し、且つ耐水性や強度・柔軟性も十分な塗膜を与える。   Since the polyaniline-containing composition of the present invention has the above-described composition, the polyaniline is uniformly dispersed, so that the composition exhibits high conductivity by forming a film, and has sufficient water resistance, strength, and flexibility. Give the membrane.

本発明者等は、ポリアニリン類が水や水可溶性溶剤に均一に分散されたポリアニリン類含有組成物について鋭意検討を重ねた結果、ポリアニリン類と、エマルジョン重合体を含有する組成物において、該エマルジョン重合体の構成単量体として、ビニルピロリドン類と、酸基を有する単量体を必須成分とすることにより、ポリアニリン類が均一に分散された組成物を得ることができ、該組成物を成膜すれば、高い導電性を示し、且つ耐水性や強度・柔軟性にも優れた塗膜が得られることを見出し、上記本発明に想到した。   The present inventors have conducted intensive studies on a polyaniline-containing composition in which polyaniline is uniformly dispersed in water or a water-soluble solvent, and as a result, the composition containing the polyaniline and the emulsion polymer has a low emulsion weight. By using a vinylpyrrolidone and a monomer having an acid group as essential components as constituent monomers of the union, a composition in which polyanilines are uniformly dispersed can be obtained, and the composition is formed into a film. Then, they found that a coating film having high conductivity and excellent in water resistance, strength, and flexibility was obtained, and the present invention was conceived.

本発明におけるポリアニリン類としては、一般的なエメラルジン型のポリアニリン類が好ましく用いられる。エメラルジン型のポリアニリン類とは、還元型単位(フェニレンジアミン骨格)と酸化型単位(キノンイミン骨格)が1対1のモル比で存在する基本骨格を繰り返し単位として含むものが挙げられる。   As the polyaniline in the present invention, general emeraldine-type polyaniline is preferably used. The emeraldine-type polyanilines include those containing, as a repeating unit, a basic skeleton in which a reduced unit (phenylenediamine skeleton) and an oxidized unit (quinone imine skeleton) are present at a molar ratio of 1: 1.

本発明で用いるポリアニリン類は、公知の方法で製造されたものであっても、また市販品をそのまま使用してもよい。   The polyaniline used in the present invention may be produced by a known method, or a commercially available product may be used as it is.

本発明で用いるポリアニリン類としては、上記エメラルジン型のポリアニリン類以外に、ポリアニリン骨格中の芳香族環がo−、m−置換されたものも使用できる。該置換基としては、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシル基、炭素数1〜20のカルボキシエステル基、シアノ基、アリール基、スルホン基、ハロゲン基等が挙げられる。   As the polyaniline used in the present invention, besides the above emeraldine-type polyaniline, those in which an aromatic ring in the polyaniline skeleton is o- or m-substituted can also be used. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, a carboxyester group having 1 to 20 carbon atoms, a cyano group, an aryl group, a sulfone group, and a halogen group.

上記ポリアニリン類の重量平均分子量(Mw)は、GPCのポリエチレンオキサイド換算で、2,000以上のものが好ましい。重量平均分子量が2,000未満では、ポリアニリン類含有組成物よりなる塗膜の導電性が低くなる恐れがある。逆に重量平均分子量が30万を超えると、ポリアニリン類の分散性が低下し塗膜の強度・柔軟性が悪くなる恐れが生じてくる。該重量平均分子量は3,000〜20万の範囲内がさらに好ましく、5,000〜10万の範囲内が最も好ましい。   The weight average molecular weight (Mw) of the polyaniline is preferably 2,000 or more in terms of polyethylene oxide by GPC. If the weight average molecular weight is less than 2,000, the conductivity of the coating film composed of the polyaniline-containing composition may be low. Conversely, when the weight average molecular weight exceeds 300,000, the dispersibility of the polyaniline decreases, and the strength and flexibility of the coating film may deteriorate. The weight average molecular weight is more preferably in the range of 3,000 to 200,000, and most preferably in the range of 5,000 to 100,000.

本発明のポリアニリン類含有組成物におけるポリアニリン類の含有量は、0.02〜10質量%の範囲内が好ましい。該含有量が0.02質量%未満では、ポリアニリン類含有組成物よりなる塗膜の導電性が低くなる恐れがあり、10質量%を超えるとポリアニリン類の分散性が悪くなるため、ポリアニリン類含有組成物よりなる塗膜の強度・柔軟性が低くなる恐れがある。該含有量は、0.1〜8質量%の範囲内がさらに好ましく、0.5〜6質量%の範囲内が最も好ましい。   The content of the polyaniline in the polyaniline-containing composition of the present invention is preferably in the range of 0.02 to 10% by mass. If the content is less than 0.02% by mass, the conductivity of the coating film composed of the polyaniline-containing composition may be lowered. If the content exceeds 10% by mass, the dispersibility of the polyaniline becomes poor. There is a possibility that the strength and flexibility of the coating film composed of the composition may be reduced. The content is more preferably in the range of 0.1 to 8% by mass, and most preferably in the range of 0.5 to 6% by mass.

本発明のポリアニリン類含有組成物におけるエマルジョン重合体の含有量は、10〜60質量%の範囲内が好ましい。該含有量が10質量%未満では、ポリアニリン類含有組成物の成膜性が悪くなり、均一な塗膜が得られない恐れがあり、60質量%を超えるとポリアニリン類含有組成物の粘度が高くなり取扱い作業性が低下する恐れがある。該含有量は、15〜50質量%の範囲内がさらに好ましく、20〜40質量%の範囲内が最も好ましい。   The content of the emulsion polymer in the polyaniline-containing composition of the present invention is preferably in the range of 10 to 60% by mass. If the content is less than 10% by mass, the film-forming property of the polyaniline-containing composition may be deteriorated, and a uniform coating film may not be obtained. If the content exceeds 60% by mass, the viscosity of the polyaniline-containing composition becomes high. The handling workability may be reduced. The content is more preferably in the range of 15 to 50% by mass, and most preferably in the range of 20 to 40% by mass.

本発明における上記エマルジョン重合体は、その構成単量体としてビニルピロリドン類と、酸基を有する単量体を必須成分とする。   The emulsion polymer of the present invention contains vinylpyrrolidones and monomers having an acid group as essential components.

上記ビニルピロリドン類としては、例えば、N−ビニルピロリドン、N−ビニル−5−メチル−2−ピロリドン等が挙げられる。   Examples of the vinylpyrrolidones include N-vinylpyrrolidone and N-vinyl-5-methyl-2-pyrrolidone.

上記構成単量体におけるビニルピロリドン類の使用量は、10〜70質量%の範囲内が好ましい。該使用量が10質量%未満では、ポリアニリン類の分散性が低くなる恐れがあり、70質量%を超えるとポリアニリン類含有組成物よりなる塗膜の耐水性が低下する恐れがある。該使用量は15〜50質量%の範囲内がさらに好ましく。20〜40質量%の範囲内が最も好ましい。   The amount of the vinylpyrrolidone used in the constituent monomer is preferably in the range of 10 to 70% by mass. If the amount is less than 10% by mass, the dispersibility of the polyaniline may decrease, and if it exceeds 70% by mass, the water resistance of the coating film composed of the polyaniline-containing composition may decrease. The use amount is more preferably in the range of 15 to 50% by mass. Most preferably, it is in the range of 20 to 40% by mass.

本発明における酸基を有する単量体は、ポリアニリン類をドーピングして導電性を発現させるためのドーパントととして作用する。該酸基を有する単量体としては、カルボキシル基を有する単量体、スルホン基を有する単量体、リン酸基を有する単量体が好ましく使用でき、具体的には、(メタ)アクリル酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、メタリルスルホン酸、3−スルホプロピル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート等が挙げられる。   The monomer having an acid group in the present invention functions as a dopant for doping polyanilines to exhibit conductivity. As the monomer having an acid group, a monomer having a carboxyl group, a monomer having a sulfone group, and a monomer having a phosphoric acid group can be preferably used. Specifically, (meth) acrylic acid , 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, methallylsulfonic acid, 3-sulfopropyl (meth) acrylate, 2- (meth) acryloyloxyethyl acid phosphate, and the like.

本発明で用いるエマルジョン重合体の構成単量体における、酸基を有する単量体の使用量の好ましい下限値は0.1質量%であり、好ましい上限値は40質量%である。該使用量が0.1質量%未満では、ポリアニリン類のドープ効率が低いためポリアニリン類含有組成物を用いた塗膜の導電性が低くなる恐れがあり、40質量%を超えると、ポリアニリン類含有組成物を用いた塗膜の耐水性が低下する恐れがある。該使用量は0.5質量%以上がより好ましく、1.0質量%以上が最も好ましい。該使用量は30質量%以下がより好ましく、20質量%以下が最も好ましい。   The preferred lower limit of the amount of the monomer having an acid group in the constituent monomers of the emulsion polymer used in the present invention is 0.1% by mass, and the preferred upper limit is 40% by mass. If the amount is less than 0.1% by mass, the conductivity of the coating film using the polyaniline-containing composition may be low because the doping efficiency of the polyaniline is low. The water resistance of the coating film using the composition may be reduced. The amount is more preferably at least 0.5% by mass, most preferably at least 1.0% by mass. The use amount is more preferably 30% by mass or less, and most preferably 20% by mass or less.

上記エマルジョン重合体には、ビニルピロリドン類や酸基を有する単量体以外にも、その他の単量体を構成単量体として用いることができる。その他の単量体の種類と量は、ポリアニリン類含有組成物からなる塗膜に要求される物性によって適宜選定すればよい。   In the emulsion polymer, other monomers besides vinylpyrrolidones and monomers having an acid group can be used as constituent monomers. The types and amounts of the other monomers may be appropriately selected depending on the physical properties required for the coating film composed of the polyaniline-containing composition.

上記その他の単量体としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレートや、(メタ)アクリルアミド、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン等が挙げられる。   Examples of the other monomers include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, and cyclohexyl. (Meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, dicyclopentenyloxyethyl (meth) acrylate, methoxydiethylene glycol (meth) acrylate, phenoxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate , Hydroxybutyl (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, dithylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) (Meth) acrylates such as acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, dipropylene glycol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, (meth) acrylamide, methylenebis (meth) acrylamide, and styrene , Α-methylstyrene, vinyltoluene, divinylbenzene and the like.

本発明で用いるエマルジョン重合体の構成単量体における、上記その他の単量体の使用量は、10〜80質量%の範囲内が好ましい。該使用量が10質量%未満では、ポリアニリン類含有組成物を用いた塗膜の耐水性が低下する恐れがあり、80質量%を超えるとポリアニリン類の分散性が低下してポリアニリン類含有組成物よりなる塗膜の導電性が低くなる恐れがある。該使用量は20〜70質量%の範囲内がさらに好ましく、30〜60質量%の範囲内が最も好ましい。   The amount of the other monomers used in the constituent monomers of the emulsion polymer used in the present invention is preferably in the range of 10 to 80% by mass. If the amount is less than 10% by mass, the water resistance of the coating film using the polyaniline-containing composition may be reduced. If the amount is more than 80% by mass, the dispersibility of the polyaniline is reduced and the polyaniline-containing composition is reduced. There is a possibility that the conductivity of the resulting coating film may decrease. The amount is more preferably in the range of 20 to 70% by mass, and most preferably in the range of 30 to 60% by mass.

本発明に係るポリアニリン類含有組成物の調製方法としては、ポリアニリン類を、ビニルピロリドン類を必須成分とするエマルジョン重合体の構成単量体混合物に予め溶解あるいは分散させた後、乳化重合する方法が好ましい。この方法を採用すれば、ポリアニリン類の分散性が向上し、より導電性の高い塗膜を与えるポリアニリン類含有組成物が得られ易いからである。   As a method for preparing the polyaniline-containing composition according to the present invention, a method in which polyaniline is previously dissolved or dispersed in a monomer mixture of an emulsion polymer containing vinylpyrrolidone as an essential component, and then emulsion-polymerized. preferable. If this method is adopted, the dispersibility of the polyaniline is improved, and a polyaniline-containing composition that gives a coating film with higher conductivity is easily obtained.

ポリアニリン類を、ビニルピロリドン類を必須成分とするエマルジョン重合体の構成単量体混合物に溶解あるいは分散させる際に、溶解あるいは分散前のポリアニリン類は、予めドーピングされていないアンドープのポリアニリン類を使用することが好ましい。即ちドーピングは、ポリアニリン類をエマルジョン重合体の構成単量体混合物に溶解あるいは分散させる際に起こり、ポリアニリン類は絶縁性から導電性に変化するからである。   When dissolving or dispersing the polyaniline in the monomer mixture of the emulsion polymer containing vinylpyrrolidone as an essential component, an undoped polyaniline that has not been doped in advance is used as the polyaniline before dissolution or dispersion. Is preferred. That is, doping occurs when the polyaniline is dissolved or dispersed in the monomer mixture of the emulsion polymer, and the polyaniline changes from insulating to conductive.

上記の溶解あるいは分散させる際には、ホモジナイサーやホモミキサー等の如く高速回転撹拌できる機器を使用し、撹拌しながら溶解あるいは分散させることが好ましい。   When dissolving or dispersing as described above, it is preferable to dissolve or disperse with stirring using a device capable of high-speed rotation and stirring such as a homogenizer or a homomixer.

上記エマルジョン重合体を得るための乳化重合には、一般的な乳化重合法を採用することができ、例えば、単量体一括添加法、単量体滴下法、プレエマルション法、パワーフィード法、シード法、単量体多段添加法等が挙げられる。   For the emulsion polymerization for obtaining the above emulsion polymer, a general emulsion polymerization method can be employed, and examples thereof include a monomer addition method, a monomer dropping method, a pre-emulsion method, a power feed method, and a seed method. And a monomer multi-stage addition method.

上記重合反応の際の反応温度や反応時間等の反応条件は適宜設定すればよい。また、上記重合反応は、窒素雰囲気下で行うことが好ましく、その際、平均分子量を調整するため連鎖移動剤を添加して行うこともできる。   Reaction conditions such as a reaction temperature and a reaction time in the polymerization reaction may be appropriately set. The polymerization reaction is preferably performed in a nitrogen atmosphere. At that time, a chain transfer agent may be added to adjust the average molecular weight.

本発明で好ましく採用される乳化重合の際に用いる乳化剤としては、ミセルを安定に保持することのできるノニオン系の乳化剤が好ましく、中でも、分子骨格中に芳香族環する乳化剤は、ポリアニリン類との親和性が高い乳化剤として好適である。   As the emulsifier used in the emulsion polymerization preferably employed in the present invention, a nonionic emulsifier capable of stably retaining micelles is preferable, and among them, an emulsifier having an aromatic ring in the molecular skeleton is preferably a polyaniline. It is suitable as an emulsifier having a high affinity.

上記乳化剤としては、例えば、「ノニポールシリーズ」、「エレミノールSCZ−35」、「エレミノールSTN−6」、「同STN−8」、「同STN−13」、「同STN−20」、「同STN−45」(以上、三洋化成社製の商品名)、「エマルゲンA―60」、「同A−66」、「同A−90」(以上、花王社製の商品名)、「ノイゲンEA−157」、「同EA−167」、「同EA−177」、「同アクアロンRN−10」、「同RN−20」、「同RN−30」、「同RN−50」(以上、第一工業製薬社製の商品名)等が挙げられる。   Examples of the emulsifier include "Nonipol series", "Eleminol SCZ-35", "Eleminol STN-6", "Selenium STN-8", "Same STN-13", "Same STN-20", and "Same as STN-20". STN-45 "(trade name, manufactured by Sanyo Kasei Co., Ltd.)," Emulgen A-60 "," trade name A-66 "," trade name A-90 "(trade name, manufactured by Kao Corporation)," Neugen EA -157 "," EA-167 "," EA-177 "," Aquaron RN-10 "," RN-20 "," RN-30 "," RN-50 "(the above, (Trade name, manufactured by Issei Pharmaceutical Co.).

上記乳化剤としては、ミセルの安定性を保つためHLB(Hydrophile−Lipophile Balanceの略)12〜18の範囲内のものが好適である。   As the emulsifier, those having an HLB (abbreviation of Hydrophil-Lipophile Balance) of 12 to 18 are preferable in order to maintain the stability of micelles.

上記乳化剤の使用量は、前記構成単量体混合物100質量部に対して、1〜15質量部の範囲内が好ましい。該使用量が1質量部未満では、乳化重合中の安定性が不足する恐れがあり、15質量部を超えるとポリアニリン類含有組成物よりなる塗膜の耐水性が低下する恐れがある。該使用量は、3〜12質量部の範囲内がさらに好ましく、5〜10質量部の範囲内が最も好ましい。   The amount of the emulsifier used is preferably in the range of 1 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the constituent monomer mixture. If the amount is less than 1 part by mass, the stability during emulsion polymerization may be insufficient, and if it exceeds 15 parts by mass, the water resistance of the coating film composed of the polyaniline-containing composition may be reduced. The amount is more preferably in the range of 3 to 12 parts by mass, most preferably in the range of 5 to 10 parts by mass.

上記乳化重合の際に用いる重合開始剤としては、ポリアニリン類が酸化される恐れの少ないアゾ系の重合開始剤が好ましい。該アゾ系の重合開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビス(2−アミノジノプロパン)ニ塩酸塩、4,4’−アゾビス(4−シアノペンタン酸)等の水溶性アゾ化合物が挙げられる。   As the polymerization initiator used in the above emulsion polymerization, an azo-based polymerization initiator which is less likely to oxidize polyanilines is preferable. Examples of the azo-based polymerization initiator include water-soluble azo compounds such as 2,2′-azobis (2-aminodinopropane) dihydrochloride and 4,4′-azobis (4-cyanopentanoic acid). Can be

上記重合開始剤の使用量は、構成単量体混合物100質量部に対して0.1〜5質量部の範囲内が好ましい。該使用量が0.1質量部未満では、乳化重合が進み難くなって単量体が残存し、ポリアニリン類含有組成物からなる塗膜の強度・柔軟性が低下する恐れがあり、5質量部を超えると、乳化重合中の安定性が悪くなる恐れがある。該使用量は、0.5〜3質量部の範囲内がさらに好ましく、0.7〜2質量部の範囲内が最も好ましい。   The amount of the polymerization initiator used is preferably in the range of 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the constituent monomer mixture. When the amount is less than 0.1 part by mass, the emulsion polymerization becomes difficult to proceed, the monomer remains, and the strength and flexibility of the coating film composed of the polyaniline-containing composition may be reduced. If it exceeds, the stability during emulsion polymerization may be deteriorated. The amount is more preferably in the range of 0.5 to 3 parts by mass, most preferably in the range of 0.7 to 2 parts by mass.

本発明のポリアニリン類含有組成物には、必要に応じて、その他の化合物や副資剤を含んでいてもよい。   The polyaniline-containing composition of the present invention may contain other compounds and auxiliary materials as necessary.

上記その他の化合物や副資剤としては、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、可塑剤、レベリング剤、ハジキ防止剤、溶剤等が挙げられる。これらその他の化合物や副資剤の量は、発明の効果を損なわない範囲であれば特に制限されないが、該組成物100重量部に対して、0.001質量部〜10質量部の範囲内が好ましい。   Examples of the other compounds and auxiliary materials include an antioxidant, an ultraviolet absorber, an ultraviolet stabilizer, a plasticizer, a leveling agent, an anti-cissing agent, and a solvent. The amount of these other compounds and auxiliary materials is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired. preferable.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、以下ことわりのない場合、「%」は「質量%」を、「部」は「質量部」を夫々意味するものとする。   Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise noted, "%" means "% by mass" and "parts" means "parts by mass".

実施例1
ポリアニリン類として、ポリアニリン(エメラルジン ベース、Panipol社製の商品名「PANIPOL PA」)10部を、ビニルピロリドン類として、N−ビニルピロリドン20部に均一に溶解し、青紫色のポリアニリン溶液を得た。この溶液を、スチレン20部、ブチルアクリレート10部、酸基を有する単量体としてアクリル酸10部の混合液中に、ホモジナイザで撹拌しながら滴下し、ポリアニリンが均一に分散した濃緑色の単量体混合物を得た。
Example 1
As polyanilines, 10 parts of polyaniline (Emeraldine base, trade name "PANIPOL PA" manufactured by Panipol) were uniformly dissolved in 20 parts of N-vinylpyrrolidone as vinylpyrrolidones to obtain a blue-violet polyaniline solution. This solution was added dropwise to a mixed solution of 20 parts of styrene, 10 parts of butyl acrylate, and 10 parts of acrylic acid as a monomer having an acid group while stirring with a homogenizer, and a dark green monodisperse in which polyaniline was uniformly dispersed was obtained. A body mixture was obtained.

温度計、冷却管、窒素導入管、滴下ロートおよび撹拌機を備えた反応器に、イオン交換水140部、界面活性剤(三洋化成社製の商品名「ノニポール200」)1.8部を仕込み、窒素ガスを吹き込みながら撹拌溶解した。滴下ロートに上記単量体混合物を入れ、その1/10を反応器に滴下した。続いて、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩の5%水溶液12部を投入した。70℃で30分間重合反応した後、残りの単量体混合物を2時間かけて滴下した。滴下終了後さらに同温度で1時間重合反応を行い、不揮発分29%、ポリアニリン含有量4.5%の本発明にかかるポリアニリン含有組成物(1)を得た。   A reactor equipped with a thermometer, a cooling pipe, a nitrogen introduction pipe, a dropping funnel and a stirrer was charged with 140 parts of ion-exchanged water and 1.8 parts of a surfactant (trade name "Nonipol 200" manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) The mixture was stirred and dissolved while blowing nitrogen gas. The monomer mixture was placed in a dropping funnel, and 1/10 of the mixture was dropped into the reactor. Subsequently, 12 parts of a 5% aqueous solution of 2,2'-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride was added. After a polymerization reaction at 70 ° C. for 30 minutes, the remaining monomer mixture was added dropwise over 2 hours. After completion of the dropwise addition, a polymerization reaction was further performed at the same temperature for 1 hour to obtain a polyaniline-containing composition (1) according to the present invention having a nonvolatile content of 29% and a polyaniline content of 4.5%.

実施例2
ポリアニリン7部を、N−ビニルピロリドン5部に均一に溶解して、青紫色のポリアニリン溶液を得た。この溶液をスチレン20部、ブチルアクリレート10部、アクリル酸10部の混合液中に、ホモジナイザで撹拌しながら滴下することにより、ポリアニリンが均一に分散した濃緑色の単量体混合物を得た。
Example 2
7 parts of polyaniline was uniformly dissolved in 5 parts of N-vinylpyrrolidone to obtain a blue-violet polyaniline solution. This solution was added dropwise to a mixture of 20 parts of styrene, 10 parts of butyl acrylate, and 10 parts of acrylic acid while stirring with a homogenizer to obtain a dark green monomer mixture in which polyaniline was uniformly dispersed.

続いて、実施例1と同様にして乳化重合反応を行い、不揮発分25%、ポリアニリン含有量1.0%の本発明にかかるポリアニリン含有組成物(2)を得た。   Subsequently, an emulsion polymerization reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a polyaniline-containing composition (2) according to the present invention having a nonvolatile content of 25% and a polyaniline content of 1.0%.

実施例3
ポリアニリン7部を、N−ビニルピロリドン20部に均一に溶解して、青紫色のポリアニリン溶液を得た。この溶液をスチレン20部、ブチルアクリレート10部、酸基を有する単量体として、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸5部の混合液中に、ホモジナイザで撹拌しながら滴下することにより、ポリアニリンが均一に分散した濃緑色の単量体混合物を得た。
Example 3
7 parts of polyaniline was uniformly dissolved in 20 parts of N-vinylpyrrolidone to obtain a blue-violet polyaniline solution. This solution was added dropwise to a mixed solution of 20 parts of styrene, 10 parts of butyl acrylate, and 5 parts of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid as a monomer having an acid group while stirring with a homogenizer to obtain polyaniline. Was uniformly dispersed to obtain a dark green monomer mixture.

続いて、実施例1と同様にして乳化重合反応を行い、不揮発分30%、ポリアニリン含有量3.2%の本発明にかかるポリアニリン含有組成物(3)を得た。   Subsequently, an emulsion polymerization reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a polyaniline-containing composition (3) according to the present invention having a nonvolatile content of 30% and a polyaniline content of 3.2%.

比較例1
ポリアニリン10部を、N−ビニルピロリドン20部に均一に溶解して、青紫色のポリアニリン溶液を得た。この溶液をスチレン20部、ブチルアクリレート10部の混合液中に、ホモジナイザで撹拌しながら滴下し、ポリアニリンが均一に分散した青紫色の単量体混合物を得た。この場合、酸基を有する単量体を使用していないので、ポリアニリンはドープされていない絶縁性のままである。
Comparative Example 1
10 parts of polyaniline was uniformly dissolved in 20 parts of N-vinylpyrrolidone to obtain a blue-violet polyaniline solution. This solution was added dropwise to a mixed solution of 20 parts of styrene and 10 parts of butyl acrylate while stirring with a homogenizer to obtain a blue-violet monomer mixture in which polyaniline was uniformly dispersed. In this case, since no monomer having an acid group is used, the polyaniline remains undoped and insulating.

実施例1と同様にして乳化重合反応を行ったが、ポリアニリンがほとんど沈殿していまい、不揮発分25%、ポリアニリン含有量0.02%未満の比較のポリアニリン含有組成物(1)を得た。   An emulsion polymerization reaction was carried out in the same manner as in Example 1, but polyaniline was almost completely precipitated, and a comparative polyaniline-containing composition (1) having a nonvolatile content of 25% and a polyaniline content of less than 0.02% was obtained.

参考例1
スチレン20部、ブチルアクリレート10部、アクリル酸10部の混合液中を滴下ロートに入れ、実施例1と同様にして乳化重合反応を行い、不揮発分26%のエマルジョン組成物(1)を得た。
Reference Example 1
A mixture of 20 parts of styrene, 10 parts of butyl acrylate and 10 parts of acrylic acid was put into a dropping funnel, and an emulsion polymerization reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain an emulsion composition (1) having a nonvolatile content of 26%. .

比較例2
参考例1で合成したエマルジョン組成物(1)150部に、12N塩酸10部、アニリン4.65部を溶解させた。また、過硫酸アンモニウム11.4部をイオン交換水100部に溶解した酸化剤水溶液を用意した。これら2つの溶液を、5℃まで冷却してから混合し、8時間撹拌しながら反応することにより、不揮発分23%、ポリアニリン含有量1.3%の比較のポリアニリン含有組成物(2)を得た。なお、この反応におけるアニリン酸化重合の反応率は80%であった。
Comparative Example 2
In 150 parts of the emulsion composition (1) synthesized in Reference Example 1, 10 parts of 12N hydrochloric acid and 4.65 parts of aniline were dissolved. In addition, an oxidizing agent aqueous solution in which 11.4 parts of ammonium persulfate was dissolved in 100 parts of ion-exchanged water was prepared. The two solutions were cooled to 5 ° C., mixed, and reacted with stirring for 8 hours to obtain a comparative polyaniline-containing composition (2) having a nonvolatile content of 23% and a polyaniline content of 1.3%. Was. The reaction rate of the aniphosphorylation polymerization in this reaction was 80%.

参考例2
p−トルエンスルホン酸10部をイオン交換水150部に溶解し、これに硫酸1.5部とアニリン2.5部を加えてから0℃に冷却した。また、過硫酸アンモニウム5.5部をイオン交換水50部に溶解した溶液を予め0℃に冷却しておき、15分間かけて滴下した。更に、0℃で20時間撹拌した後、限界濾過によって濃縮し、不揮発分38%、ポリアニリン含有量5.0%のポリアニリン溶液を得た。
Reference Example 2
10 parts of p-toluenesulfonic acid were dissolved in 150 parts of ion-exchanged water, and 1.5 parts of sulfuric acid and 2.5 parts of aniline were added thereto, and the mixture was cooled to 0C. Further, a solution in which 5.5 parts of ammonium persulfate was dissolved in 50 parts of ion-exchanged water was cooled to 0 ° C. in advance, and added dropwise over 15 minutes. After stirring at 0 ° C. for 20 hours, the mixture was concentrated by ultrafiltration to obtain a polyaniline solution having a nonvolatile content of 38% and a polyaniline content of 5.0%.

更に、このポリアニリン溶液100部と、上記参考例1で得たエマルジョン組成物(1)100部を混合し、不揮発分32%、ポリアニリン含有量2.5%の比較のポリアニリン含有組成物(3)を得た。   Further, 100 parts of this polyaniline solution and 100 parts of the emulsion composition (1) obtained in Reference Example 1 were mixed to obtain a comparative polyaniline-containing composition (3) having a nonvolatile content of 32% and a polyaniline content of 2.5%. Got.

性能評価
上記実施例1〜3で得たポリアニリン含有組成物(1)〜(3)および比較例1〜3で得た比較のポリアニリン含有組成物(1)〜(3)を使用し、下記の方法で性能を評価した。評価結果を表1に示す。
Performance Evaluation Using the polyaniline-containing compositions (1) to (3) obtained in Examples 1 to 3 and the comparative polyaniline-containing compositions (1) to (3) obtained in Comparative Examples 1 to 3, The method was evaluated for performance. Table 1 shows the evaluation results.

「評価試験法」
(a)表面抵抗値
供試ポリアニリン含有組成物を、ガラス基板上に乾燥厚みが約2μmとなる様にバーコーターで塗布した後、120℃で30分間乾燥することによって厚さ2μmの塗膜を形成し、塗膜の表面抵抗をJIS−K6911に準拠して測定した。
"Evaluation test method"
(A) Surface resistance value The test polyaniline-containing composition was applied on a glass substrate with a bar coater so that the dry thickness was about 2 μm, and then dried at 120 ° C. for 30 minutes to form a 2 μm-thick coating film. The surface resistance of the formed film was measured in accordance with JIS-K6911.

(b)耐水性
クロメート処理を施したアルミ基板上に、乾燥厚さが約2μmとなる様に供試アニリン含有組成物をバーコーターで塗布した後、120℃で30分間乾燥することにより、厚さ2μmの塗膜を形成した。該塗膜を形成した試験板を、25℃±3のイオン交換水に3日間浸漬した後、目視により下記の基準で外観を評価した。
○…異常なし
△…部分的にふくれが見られる
×…塗膜にやぶれが見られる。
(B) Water resistance A test aniline-containing composition was applied on an aluminum substrate that had been subjected to a chromate treatment to a dry thickness of about 2 μm using a bar coater, and then dried at 120 ° C. for 30 minutes. A coating film having a thickness of 2 μm was formed. After the test plate on which the coating film was formed was immersed in ion-exchanged water at 25 ° C. ± 3 for 3 days, the appearance was visually evaluated based on the following criteria.
…: No abnormality △: partial blistering is observed x: tearing is observed in the coating film.

(c)鉛筆硬度測定
クロメート処理を施したアルミ基板上に、乾燥厚さが約2μmとなる様に供試アニリン含有組成物をバーコーターで塗布した後、120℃で30分間乾燥することにより厚さ2μmの塗膜を形成し、該塗膜の鉛筆硬度をJIS−K6911に準拠して測定した。
(C) Pencil hardness measurement A test aniline-containing composition was applied on a chromate-treated aluminum substrate by a bar coater so as to have a dry thickness of about 2 μm, and then dried at 120 ° C. for 30 minutes. A coating film having a thickness of 2 μm was formed, and the pencil hardness of the coating film was measured according to JIS-K6911.

Figure 2004331960
Figure 2004331960

上記表1から明らかな様に、実施例1〜3のポリアニリン含有組成物は、ポリアニリンが均一に分散されているため均一な成膜が可能であり、成膜した塗膜は高い導電性を示すばかりでなく、該塗膜は耐水性や強度・柔軟性においても十分な性能を有している。   As is clear from Table 1 above, the polyaniline-containing compositions of Examples 1 to 3 can uniformly form a film because polyaniline is uniformly dispersed, and the formed film shows high conductivity. Not only that, the coating film has sufficient performance in terms of water resistance, strength and flexibility.

これらに対し比較例1のポリアニリン含有組成物は、ポリアニリンの濃度が低い上に、ドープされていないため導電性が殆んどない。また比較例2のポリアニリン含有組成物はポリアニリンの分散状態が悪く、しかもポリアニリンの重合度が低いことから、成膜した塗膜の導電性も低く、更に加えて、残存するアニリンモノマーが多いため塗膜の耐水性や強度・柔軟性も不十分であった。更に比較例3は、ドーパントを多量に用いているため塗膜の導電性は良好であるものの、塗膜の耐水性や強度・柔軟性が不十分であった。   On the other hand, the polyaniline-containing composition of Comparative Example 1 has a low concentration of polyaniline and has almost no conductivity because it is not doped. Further, the polyaniline-containing composition of Comparative Example 2 had a poor dispersion state of polyaniline and a low degree of polymerization of polyaniline, so that the conductivity of the formed coating film was low. The water resistance, strength and flexibility of the film were also insufficient. In Comparative Example 3, the conductivity of the coating film was good because a large amount of dopant was used, but the water resistance, strength, and flexibility of the coating film were insufficient.

Claims (2)

ポリアニリン類と、エマルジョン重合体を含有する組成物であって、該エマルジョン重合体は、構成単量体として、ビニルピロリドン類と、酸基を有する単量体を必須成分とすることを特徴とするポリアニリン類含有組成物。   A composition containing a polyaniline and an emulsion polymer, wherein the emulsion polymer has, as constituent monomers, a vinylpyrrolidone and a monomer having an acid group as essential components. A polyaniline-containing composition. 前記構成単量体におけるビニルピロリドン類の割合が、10質量%以上70質量%以下の範囲内である請求項1記載のポリアニリン類含有組成物。   The polyaniline-containing composition according to claim 1, wherein the proportion of the vinylpyrrolidone in the constituent monomer is in the range of 10% by mass to 70% by mass.
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JP2006291026A (en) * 2005-04-11 2006-10-26 Denso Corp Manufacturing method of polyaniline water dispersion, and polyaniline water dispersion manufactured by this method
CN104293075A (en) * 2014-10-28 2015-01-21 山东中大药业有限公司 Modified polyaniline type anticorrosive coating and preparation method thereof

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