JP2005298764A - ポリピロール膜の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電解重合法を用いたポリピロール膜の製造方法であって、電解重合法に用いられる電解液はピロール及び/又はピロール誘導体をモノマー成分として含み、前記電解重合法は芳香族エステルを溶媒として含む電解液を用い、前記電解液は過塩素酸イオンを含み、作用電極及び対極に電圧を印加することにより作用電極上に導電性高分子膜が形成されることを特徴とするポリピロール膜の製造方法を用いる。
【選択図】 なし
Description
本発明は、電解重合法を用いたポリピロール膜の製造方法であって、電解重合法に用いられる電解液はピロール及び/又はピロール誘導体をモノマー成分として含み、前記電解重合法は芳香族エステルを溶媒として含む電解液を用い、前記電解液は過塩素酸イオンを含み、作用電極及び対極に電圧を印加することにより作用電極上に導電性高分子膜が形成されることを特徴とするポリピロール膜の製造方法である。
本発明は、上記製造方法により得られたポリピロール膜である。即ち、本発明は、ピロール及び/又はピロール誘導体を重合単位とするポリピロール膜であって、前記ポリピロール膜が電解重合法により得られたポリピロール膜であり、前記電解重合法が芳香族エステルを溶媒として含む電解液を用い、前記電解液が過塩素酸イオンを含むことを特徴とするポリピロール膜である。前記ポリピロール膜は、電解重合時における電解液中に過塩素酸イオンをと溶媒として芳香族エステルを含む電解重合法により得られたポリピロール膜であることから、1酸化還元サイクル当たりの大きな伸縮率と高い機械的物性とを兼ね備えたポリピロール膜として得られる。
本発明は、電圧印加により変位する変位部と電解質と対極とを少なくとも備えたアクチュエータ素子であって、前記変位部が上記のポリピロール膜であり、前記ポリピロール膜及び前記対極に電圧を供給するためのリード線が接続されているアクチュエータ素子である。変位部としてピロール及び/又はピロール誘導体を重合単位とするポリピロール膜であって、前記ポリピロール膜が電解重合法により得られたポリピロール膜であり、前記電解重合法が芳香族エステルを溶媒として含む電解液を用い、前記電解液が過塩素酸イオンを含むことを特徴とするポリピロール膜を備えていることから、前記アクチュエータ素子は、引張り強度が60MPa以上である高い機械的強度を有し、しかも電解伸縮による最大の伸縮率として、1酸化還元当たりの伸縮率が10%以上の伸縮をすることができる。前記アクチュエータ素子は、高い機械的強度と大きな伸縮率を有することから、マニピュレータ及びロボットに代表される機械的衝撃が与えられる装置の駆動部に、好適に用いることができる。
表1に記載されたモノマー及びドーパントイオンの塩を表1に記載の溶媒に公知の撹拌方法により溶解し、導電性高分子のモノマーを0.25mol/lとして、かつ過塩素酸イオンを表1の濃度として含む電解液を調製した。この電解液に作用電極としてチタン電極(Ti電極)を用い、対向電極として白金電極(Pt電極)を用いて、重合電流密度が表1に記載の値である定電流法により電解重合を行った。この電解重合により、表1に記載の導電率及び膜厚を有する実施例1のポリピロール膜が得られた。
表1に記載されたモノマー、ドーパントイオン、溶媒、及び作用電極を用いたこと以外は実施例1と同様にしてポリピロール膜を得た。
溶媒として、表1に記載の溶媒を用いたこと以外は実施例1と同様にして比較例1のポリピロールフィルムを得た。
実施例1〜3及び比較例1のポリピロール膜を、アセトンを用いて作用電極から剥離して、動作電解質(PF6)を含んだ1mol/lのPF6水溶液(動作電解液)に保持した。保持されたポリピロール膜について、下記の測定方法により、それぞれ1酸化還元サイクル当たりの伸縮率を測定した。また、実施例1〜3及び比較例1のポリピロール膜について、下記の測定方法を用いて引張強度を測定した。結果を表1に示す。なお、引張強度については、下記の評価基準により評価した。
実施例1〜3及び比較例1で得られた膜状の導電性高分子成形品を長さ15mm、幅2mmの動作電極とし、白金プレートを対向電極とし、それぞれ電極の端部に、動作電極を前記電解液中に保持し、リードを介して電源と接続して、電位(−0.9〜+0.7V v.s. Ag/Ag+)を1サイクル印加して変位量(変位した長さ)を測定した。動作電極が1サイクルの印加(1酸化還元サイクル)で伸長と収縮とをすることにより得られた変位の差を、動作電極の元の長さで割ることにより、最初の酸化還元サイクルである1酸化還元サイクル当たりの伸縮率を求めた。
実施例1〜3及び比較例1で得られたポリピロール膜をそれぞれ長さ20mmの短冊状に裁断した後に、タブ間隔が約4mmとなるようにアルミタブ加工を施して5mm幅短冊である試験片をそれぞれ作成した。各試験片を用いて、JIS K7127のフィルム引張試験(強さ)に準拠して、試験速度0.5mm/minで引張強度を公知の装置を用いて測定した。なお、引張強度の測定には、試験機「INSTRON5582型」を用いて測定した。
○:引張り強度が従来の汎用エンジニアリングプラスチックと同等であり、引張強度が優れ、高強度が要求される用途に好適である。
×:引張り強度が従来のポリピロールフィルムと同程度であり、高強度が要求される用途に好適ではない。
実施例1〜3のポリピロール膜は、1酸化還元サイクル当たりの伸縮率が11.2〜13.5%であるので、電解伸縮による伸縮の最大値が11.2%以上であり、さらに機械的強度(引張り強度)も60.1MPa以上であった。従って、実施例1〜3のポリピロール膜は、電解重合時に、溶媒として芳香族エステルを用いていることから、製造作業性の良好な過塩素酸イオンを電解質に用いても、電解伸縮における1酸化還元サイクル当たりの伸縮率に優れ、しかも機械的強度に優れていた。
Claims (10)
- 電解重合法を用いたポリピロール膜の製造方法であって、
電解重合法に用いられる電解液はピロール及び/又はピロール誘導体をモノマー成分として含み、
前記電解重合法は芳香族エステルを溶媒として含む電解液を用い、
前記電解液は過塩素酸イオンを含み、
作用電極及び対極に電圧を印加することにより作用電極上に導電性高分子膜が形成される
ことを特徴とするポリピロール膜の製造方法。 - 前記電解重合法に用いられる作用電極は金属電極である請求項1に記載のポリピロール膜の製造方法。
- 前記芳香族エステルが、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸ブチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、及びサリチル酸メチルからなる群よりいずれか1つ以上選ばれることを特徴とする請求項1または2に記載のポリピロール膜の製造方法。
- 前記電解液が0.05〜1.0mol/Lの濃度で過塩素酸イオンを含む請求項1乃至3のいずれかに記載のポリピロール膜の製造方法。
- ピロール及び/又はピロール誘導体を重合単位とするポリピロール膜であって、
前記ポリピロール膜が電解重合法により得られたポリピロール膜であり、
前記電解重合法が芳香族エステルを溶媒として含む電解液を用い、
前記電解液が過塩素酸イオンを含むことを特徴とするポリピロール膜。 - 前記電解重合法に用いられる作用電極が金属電極である請求項5に記載のポリピロール膜。
- 前記芳香族エステルが、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸ブチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、及びサリチル酸メチルからなる群よりいずれか1つ以上選ばれることを特徴とする請求項5または6に記載のポリピロール膜。
- 引張り強度が60MPa以上である請求項5乃至7のいずれかに記載のポリピロール膜。
- ポリピロール膜中にドーパントとして過塩素酸イオンを含む請求項5乃至8のいずれかに記載のポリピロール膜。
- 電圧印加により変位する変位部と電解質と対極とを少なくとも備えたアクチュエータ素子であって、前記変位部が請求項5乃至9のいずれかに記載のポリピロール膜であるアクチュエータ素子。
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