JP2007126507A - Conductive composition and its manufacturing method - Google Patents

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Kazuhiro Hatanaka
和洋 畑中
Tsukasa Maruyama
司 丸山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a conductive composition which is superior in conductivity and can be made into a film. <P>SOLUTION: The conductive composition which consists of a conjugated polymer (A) and a dopant (B), in which the dopant (B) is an organic polymer having a number-average molecular weight of 1,000-10,000, formed by reaction of a thiol compound and/or a disulfide compound with a compound containing a group having reactivity, with the conjugated polymer; and its manufacturing method, are provided. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は導電性組成物に関し、更に詳しくは導電特性に優れ、フィルム化が可能な両親媒性の導電性組成物に関する。   The present invention relates to a conductive composition, and more particularly to an amphiphilic conductive composition that has excellent conductive properties and can be formed into a film.

特許文献1には、ポリアニリン又はその誘導体と、ポリアニリンと反応性を有する基を含有するセグメントとラジカル重合可能なモノマーとのラジカル共重合体とを混合分散させて導電性ポリアニリン組成物を製造する方法が開示されている。しかしながら、以下の比較例1にも示したように、得られるポリアニリン組成物は高分子ドーパントを使用しているものの、導電性に問題がある。一方、特許文献2には、水相及び有機相を含む混合相において有機溶媒に安定に分散する導電性ポリアニリンを製造する方法が記せられている。   Patent Document 1 discloses a method for producing a conductive polyaniline composition by mixing and dispersing polyaniline or a derivative thereof, a radical copolymer of a segment containing a group reactive with polyaniline and a monomer capable of radical polymerization. Is disclosed. However, as shown in Comparative Example 1 below, the resulting polyaniline composition uses a polymer dopant, but has a problem in conductivity. On the other hand, Patent Document 2 describes a method for producing conductive polyaniline that is stably dispersed in an organic solvent in a mixed phase including an aqueous phase and an organic phase.

特開2002−265781号公報JP 2002-265781 A PCT/JP2004/015203号出願PCT / JP2004 / 015203 application

本発明の目的は、水及び有機溶媒の両親媒性であるドーパントを用いて得られる、導電性に優れ、かつフレキシブルなフィルムとすることができる両親媒性の導電性組成物を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an amphiphilic conductive composition that is obtained using a dopant that is amphiphilic in water and an organic solvent, and that can be made into a flexible and flexible film. is there.

本発明に従えば、(A)共役系高分子並びに(B)ドーパントとからなる導電性組成物であって、(B)ドーパントがチオール化合物及び/又はジスルフィド化合物と、共役系高分子と反応性を有する基を含む化合物との反応により形成される数平均分子量が1000〜10000の有機重合体である導電性組成物が提供される。
本発明に従えば、更に水相及び有機相を含む混合相において、ラジカル付加体としてチオール化合物及び/又はジスルフィド化合物と、反応性を有する基を含む化合物との有機重合体をドーパントとして用いて、必要に応じて分子量調整剤及び/又は相間移動触媒を共存させて、アニリン及び/又はその誘導体を酸化重合することによって、有機溶媒に安定に分散する導電性組成物を製造する方法が提供される。
According to the present invention, a conductive composition comprising (A) a conjugated polymer and (B) a dopant, wherein (B) the dopant is reactive with the thiol compound and / or disulfide compound, and the conjugated polymer. There is provided a conductive composition which is an organic polymer having a number average molecular weight of 1000 to 10,000 formed by a reaction with a compound containing a group having a number.
According to the present invention, in a mixed phase further including an aqueous phase and an organic phase, an organic polymer of a thiol compound and / or disulfide compound as a radical adduct and a compound containing a reactive group is used as a dopant. Provided is a method for producing a conductive composition that is stably dispersed in an organic solvent by oxidative polymerization of aniline and / or a derivative thereof in the presence of a molecular weight modifier and / or a phase transfer catalyst as necessary. .

本発明によれば、チオール化合物及び/又はジスルフィド化合物と、共役系高分子と反応性を有する基(例えばスルホン酸基、カルボン酸基、リン酸基、硫酸基など)を含む化合物をラジカル開始剤の存在下、例えば窒素雰囲気下に反応させることによって、ドーパントとして有用な、有機重合体を得ることができ、これをドーパントとして用いて、例えばトルエン/水系でトルエン中アニリンの重合を行なうことによってドープ状態のポリアニリン分散トルエン溶液を得ることができる。この溶液はキャストフィルムにすることができ、表面抵抗値が従来のものに比して非常に低い(2桁も低い)、フレキシブルなフィルムを得ることができる。   According to the present invention, a radical initiator includes a compound containing a thiol compound and / or a disulfide compound and a group reactive with a conjugated polymer (for example, a sulfonic acid group, a carboxylic acid group, a phosphoric acid group, a sulfuric acid group, etc.). By reacting in the presence of, for example, a nitrogen atmosphere, an organic polymer useful as a dopant can be obtained, and this can be used as a dopant, for example, by conducting polymerization of aniline in toluene in a toluene / water system. A polyaniline-dispersed toluene solution in a state can be obtained. This solution can be made into a cast film, and a flexible film having a surface resistance value that is very low (as much as two orders of magnitude) compared to the conventional one can be obtained.

本発明者らは前記課題を解決すべく研究を進めた結果、例えば2−アクリルアミド−2−メチル−1−プロパンスルホン酸と1−ドデカンチオールを、ラジカル開始剤存在下、窒素下で70℃で18時間反応させて得た化合物1をドーパントとして用いてトルエン/水系でトルエン中アニリンの重合を行なったところ、ドープ状態のポリアニリン分散トルエン溶液が得られ、この溶液をキャストフィルム化し、その表面抵抗値を測定したところ2.76×106Ωsqで、従来のアクリルアミドスルホン酸とアルキルアクリレートとの共重合体と比較して2桁も低い値であった。しかし高分子ドーパントであるためフレキシブルなフィルムを得ることができた。このように、本発明では両親媒性であるドーパントを合成することにより、水系有機溶媒系のどちらでもアニリンの重合が可能であり、導電性に優れた導電性組成物を得ることができ、高分子ドーパントであるためフレキシブルなフィルムを得ることができる。 As a result of researches to solve the above problems, the present inventors have, for example, 2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid and 1-dodecanethiol in the presence of a radical initiator at 70 ° C. under nitrogen. Polymerization of aniline in toluene in a toluene / water system using Compound 1 obtained by reacting for 18 hours as a dopant yielded a doped polyaniline-dispersed toluene solution, which was casted into a film and its surface resistance value Was 2.76 × 10 6 Ωsq, which was two orders of magnitude lower than that of a conventional copolymer of acrylamide sulfonic acid and alkyl acrylate. However, since it is a polymer dopant, a flexible film could be obtained. Thus, in the present invention, by synthesizing an amphipathic dopant, aniline can be polymerized in any of the aqueous organic solvent systems, and a conductive composition having excellent conductivity can be obtained. Since it is a molecular dopant, a flexible film can be obtained.

本発明において使用する共役系高分子としては、ポリアニリン、ポリチオフェンポリピロール、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリフラン、ポリセレノフェン、ポリインドール、ポリアズレンなどがあげられ、これらは単独又は任意の混合物として使用することができる。これらの中で、アニリンもしくはその誘導体(例えば、アニリンの4位以外の位置に少なくとも一つのアルキル基(好ましくは炭素数1〜5)、アルケニル基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜5)、アルキルチオ基、アルコキシアルキル基(好ましくは炭素数1〜5)、アリール基(好ましくは炭素数6〜10)など)又はそれらの任意の混合物に由来するポリアニリンをあげることができる。   Examples of the conjugated polymer used in the present invention include polyaniline, polythiophene polypyrrole, polyacetylene, polyparaphenylene, polyparaphenylene vinylene, polyfuran, polyselenophene, polyindole, polyazulene, and these are used alone or in any mixture. Can be used as Among these, aniline or a derivative thereof (for example, at least one alkyl group (preferably having 1 to 5 carbon atoms), alkenyl group or alkoxy group (preferably having 1 to 5 carbon atoms) at positions other than 4-position of aniline, Examples thereof include polyaniline derived from an alkylthio group, an alkoxyalkyl group (preferably having a carbon number of 1 to 5), an aryl group (preferably having a carbon number of 6 to 10), or any mixture thereof.

本発明において使用するチオール化合物及び/又はジスルフィド化合物は、それぞれ、式R1−SH,R2−S−S−R3(式中、R1,R2及びR3は、それぞれ独立に、炭素数3〜30のヘテロ原子(例えば窒素原子、酸素原子等)を含んでいてもよい基であり、具体的には、ブチルメルカプタン、オクチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、ヘキサデシルメルカプタン、テトラデシルメルカプタン、2,2,4,6,6−ペンタメチルヘプタン−4−メチレンチオールなどのチオール化合物、ジエチルジスルフィド、ジブチルジスルフィド等のアルキルジスルフィド類、ジフェニルジスルフィド、ジベンジルジスルフィド等の芳香族ジスルフィド類、ジメチルキサントゲンジスルフィド、ジエチルキサントゲンジスルフィドなどのキサントゲンジスルフィド類、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィドなどのチウラムジスルフィド類などのジスルフィド化合物をあげることができる。これらは公知の化合物であり、その多くは一般に市販されている。ラジカル種の行なう主な反応として、付加、分解及び置換反応がある。成長ポリマーラジカルが重合系中に存在するとき分子上で置換反応を行ない、生成するラジカルが新しく重合を開始するとき、これを連鎖移動という。一般に、連鎖移動によって生成ポリマーの分子量は低下するが、重合速度は変化しない。本発明においては連鎖移動剤として、チオール化合物、ジスルフィド化合物を使用しドーパントの分子量を制御した。 The thiol compound and / or disulfide compound used in the present invention is each represented by the formula R 1 —SH, R 2 —S—S—R 3 (wherein R 1 , R 2 and R 3 are each independently carbon A group that may contain a heteroatom of 3 to 30 (for example, a nitrogen atom, an oxygen atom, etc.), specifically, butyl mercaptan, octyl mercaptan, dodecyl mercaptan, hexadecyl mercaptan, tetradecyl mercaptan, 2, Thiol compounds such as 2,4,6,6-pentamethylheptane-4-methylenethiol, alkyl disulfides such as diethyl disulfide and dibutyl disulfide, aromatic disulfides such as diphenyl disulfide and dibenzyl disulfide, dimethylxanthogen disulfide, diethyl Keys such as xanthogen disulfide Examples thereof include disulfide compounds such as santhogen disulfides, tetramethylthiuram disulfide, thiuram disulfides such as tetraethylthiuram disulfide, etc. These are known compounds, many of which are generally commercially available. Examples of such reactions include addition, decomposition, and substitution reactions: When a growing polymer radical is present in the polymerization system, a substitution reaction is performed on the molecule, and when the generated radical starts a new polymerization, this is called chain transfer. In the present invention, the molecular weight of the dopant was controlled by using a thiol compound or a disulfide compound as a chain transfer agent.

本発明において使用する共役系高分子と反応性を有する基を含む化合物としては、例えばスルホン酸基、カルボン酸基、リン酸基、硫酸基などのプロトン酸基を含む化合物をあげることができ、具体的には2−アクリルアミド−2−メチル−1−プロパンスルホン酸、4−スチレンスルホン酸などをあげることができる。これらのプロトン酸基を有する化合物の使用量には特に制限はないが、好ましくはチオール化合物及び/又はジスルフィド化合物1モルに対し2〜200モルを使用するのが好ましい。これらの反応は一般的なラジカル開始剤例えばアゾイソブチロニトリル(AIBN)、4,4’−アゾビス(シアノ吉草酸)(ACVA)などのアゾ化合物、また過酸化ベンゾイル(BPO)などの過酸化物を用いることができ、その使用量には特に限定はないが、好ましくはモノマー1モルに対し0.01〜0.5モルであるのが好ましい。   Examples of the compound containing a group having reactivity with the conjugated polymer used in the present invention include compounds containing a protonic acid group such as a sulfonic acid group, a carboxylic acid group, a phosphoric acid group, and a sulfuric acid group. Specific examples include 2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid and 4-styrenesulfonic acid. Although there is no restriction | limiting in particular in the usage-amount of these compounds which have a proton acid group, It is preferable to use 2-200 mol with respect to 1 mol of thiol compounds and / or disulfide compounds preferably. These reactions can be performed using common radical initiators such as azo compounds such as azoisobutyronitrile (AIBN), 4,4′-azobis (cyanovaleric acid) (ACVA), and peroxides such as benzoyl peroxide (BPO). Although there is no limitation in the usage-amount, it is preferable that it is 0.01-0.5 mol with respect to 1 mol of monomers.

本発明に従ってアニリン又はその誘導体を酸化重合させる方法については、前記反応成分を使用することを必須の要件とする以外は従来通りの方法を採用することができ、その他の汎用添加剤も本発明の目的を損なわない限り、従来通りとすることができる。本発明の重合媒体は、水及び有機溶媒といった2種類の液体媒体を溶媒として用いる。上記有機溶媒としては、アニリン又はその誘導体とを溶解し、非水溶性であれば特に限定されず、その具体例としては、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素類;ジクロロエタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類;ジエチルエーテル、ジ−n−プロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジ−n−ブチルエーテル、tert−ブチルメチルエーテル等のエーテル類;酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n−ブチル等のエステル類が挙げられ、このうち好ましくは、芳香族炭化水素類、脂肪族炭化水素類及びハロゲン化炭化水素類であり、特に好ましくは、安価で毒性の低いトルエン及びキシレンである。上記有機溶媒は、2種以上を混合して用いても良い。液体媒体の使用量としては撹拌可能な量であれば良く、通常は、アニリン又はその誘導体に対して、1〜500重量倍量用いられ、好ましくは2〜300重量倍量である。ここで、有機溶媒の使用量は、水に対して、0.05〜30重量倍量用いられ、好ましくは、0.1〜10重量倍量用いられる。   As for the method for oxidative polymerization of aniline or a derivative thereof according to the present invention, a conventional method can be adopted except that the use of the reaction components is an essential requirement, and other general-purpose additives are also used in the present invention. As long as the purpose is not impaired, the conventional method can be adopted. The polymerization medium of the present invention uses two liquid media such as water and an organic solvent as a solvent. The organic solvent is not particularly limited as long as it dissolves aniline or a derivative thereof and is water-insoluble, and specific examples thereof include aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, etc .; hexane, heptane, octane Aliphatic hydrocarbons such as dichloroethane, chloroform, 1,2-dichloroethane, chlorobenzene, dichlorobenzene, etc .; diethyl ether, di-n-propyl ether, diisopropyl ether, di-n-butyl ether, tert -Ethers such as butyl methyl ether; esters such as ethyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, and n-butyl acetate, among which aromatic hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons and halogens are preferred. Hydrocarbons, particularly preferred are cheap and less toxic It is a circle and xylene. Two or more organic solvents may be mixed and used. The liquid medium may be used in any amount that can be stirred, and is usually used in an amount of 1 to 500 times by weight, preferably 2 to 300 times by weight, based on aniline or a derivative thereof. Here, the used amount of the organic solvent is 0.05 to 30 times by weight, preferably 0.1 to 10 times by weight with respect to water.

反応温度には特に制限はないが、好ましくは−10〜80℃である。本発明に従って酸化重合されたポリアニリンは収率が非常に高く、通常は80%以上であり、またその電気伝導度は10-9Scm-1以上である。 Although there is no restriction | limiting in particular in reaction temperature, Preferably it is -10-80 degreeC. Oxidized polymerized polyaniline according to the present invention has a very high yield, usually at least 80%, and its electric conductivity is 10 -9 Scm -1 or more.

本発明に従ってアニリン又はその誘導体を酸化重合させる際に使用することができる添加剤としては、例えば上記アニリン又はその誘導体を重合し得うるアニリンの酸化重合のための酸化剤をあげることができ、例えば過硫酸アンモニウム、過硫酸、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸類、過酸化水素、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、重クロム酸カリウム、過マンガン酸カリウム、過酸化水素−第一鉄塩等のレドックス開始剤等が好ましく用いられる。これら酸化剤は単独で使用して2種以上併用してもよい。これら酸化剤の用いる量としては、上記アニリン又はその誘導体を酸化重合し得うる量であれば特に限定はないが、アニリン又はその誘導体1モルに対して好ましくは0.01〜10モル、より好ましくは0.1〜5モルである。   Examples of the additive that can be used in the oxidative polymerization of aniline or a derivative thereof according to the present invention include an oxidizing agent for oxidative polymerization of aniline that can be polymerized with the above aniline or a derivative thereof. Persulfates such as ammonium persulfate, persulfate, sodium persulfate, potassium persulfate, hydrogen peroxide, ferric chloride, ferric sulfate, potassium dichromate, potassium permanganate, hydrogen peroxide-ferrous A redox initiator such as a salt is preferably used. These oxidizing agents may be used alone or in combination of two or more. The amount of the oxidizing agent used is not particularly limited as long as it is an amount capable of oxidative polymerization of the aniline or derivative thereof, but is preferably 0.01 to 10 mol, more preferably 1 mol of aniline or derivative thereof. Is 0.1 to 5 mol.

本発明に従ってアニリン又はその誘導体を酸化重合させる際に、必要に応じて、使用することができる分子量調整剤としては、4位に置換基を有するアニリン誘導体、チオール化合物、ジスルフィド化合物及び/又はα−メチルスチレンダイマーなどが挙げられ、その使用量は、特に限定はないが、好ましくはアニリン又はその誘導体1モル当り0.01〜0.5モルである。   In the oxidative polymerization of aniline or derivatives thereof according to the present invention, molecular weight modifiers that can be used as necessary include aniline derivatives having a substituent at the 4-position, thiol compounds, disulfide compounds and / or α- A methyl styrene dimer etc. are mentioned, The usage-amount is although it does not specifically limit, Preferably it is 0.01-0.5 mol per mol of aniline or its derivative (s).

本発明に従ってアニリン又はその誘導体を酸化重合させる好ましい態様において使用することができる相間移動触媒としては、一般に相間移動触媒として用いられているものであれば特に限定されないが、具体的には、ベンジルトリエチルアンモニウムクロライド、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド、テトラ−n−ブチルアンモニウムブロマイド、テトラ−n−ブチルアンモニウムアイオダイド、テトラ−n−ブチルアンモニウムクロライド等のテトラアルキルアンモニウムハライド類;テトラブチルアンモニウムハイドロオキサイド等のテトラアルキルアンモニウムハイドロオキサイド類;メチルトリフェニルホスホニウムブロマイド等のテトラアルキルホスホニウムハライド類;12−クラウン4,15−クラウン−5,18−クラウン−6等のクラウンエーテル類等が挙げられ、このうち反応後の触媒の除去等の取り扱い易さの点でテトラアルキルアンモニウムハライド類が好ましく、特には工業的に安価に入手できるテトラ−n−ブチルアンモニウムブロマイド又はテトラ−n−ブチルアンモニウムクロライドが好ましい。本発明において、必要に応じ、使用する相間移動触媒の量は、特に限定されないが、酸化剤に対して、好ましくは、0.0001モル倍量以上、更に好ましくは0.005モル倍量以上用いる。   The phase transfer catalyst that can be used in a preferred embodiment for oxidative polymerization of aniline or a derivative thereof according to the present invention is not particularly limited as long as it is generally used as a phase transfer catalyst. Specifically, benzyltriethyl Tetraalkylammonium halides such as ammonium chloride, methyltrioctylammonium chloride, tetra-n-butylammonium bromide, tetra-n-butylammonium iodide, tetra-n-butylammonium chloride; tetraalkylammonium such as tetrabutylammonium hydroxide Ammonium hydroxides; tetraalkylphosphonium halides such as methyltriphenylphosphonium bromide; 12-crown 4, 15-crown-5, 18 And crown ethers such as crown-6. Among them, tetraalkylammonium halides are preferable from the viewpoint of ease of handling such as removal of the catalyst after the reaction, and tetra-n-, which can be obtained industrially at low cost. Butyl ammonium bromide or tetra-n-butyl ammonium chloride is preferred. In the present invention, the amount of the phase transfer catalyst to be used is not particularly limited, if necessary, but is preferably 0.0001 mol times or more, more preferably 0.005 mol times or more, relative to the oxidizing agent. .

本発明に係る導電性組成物には、前記した成分に加えて、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスフホン、ポリエステル、ナイロン、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、アクリロニトリルブタジエンスチレンコポリマーなどの熱可塑性樹脂、エポキシ、ポリウレタン、ポリイミド、アクリル樹脂系、マレイミド樹脂、シリコーンなどの熱硬化性樹脂、オキセタン、エポキシ、ビニルエーテル、ポリエン、ポリチオール、アクリル樹脂系などの光硬化樹脂、天然ゴム、SBR、NBR、BR、IR、IIR、CRなどのゴムを、任意の比率で配合することができ、絶縁体の導電率を制御することができる。さらにカーボンブラック、酸化チタン粉末、金、銀、銅などの金属微粒子などの従来から導電性組成物に一般的に配合されている各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で配合することができ、その配合量も本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。   In addition to the above-described components, the conductive composition according to the present invention includes polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyethylene terephthalate, polyether sulfone, polyester, nylon, polyetherimide, polysulfone, polyetherketone, polyetheretherketone. , Thermoplastic resins such as acrylonitrile butadiene styrene copolymer, thermosetting resins such as epoxy, polyurethane, polyimide, acrylic resin, maleimide resin, silicone, photocurable resins such as oxetane, epoxy, vinyl ether, polyene, polythiol, acrylic resin Further, rubbers such as natural rubber, SBR, NBR, BR, IR, IIR and CR can be blended at an arbitrary ratio, and the conductivity of the insulator can be controlled. Furthermore, various additives that have been generally blended in conductive compositions such as carbon black, titanium oxide powder, metal fine particles such as gold, silver, and copper can be blended. It can be blended by a method, and the blending amount can be a conventional general blending amount as long as the object of the present invention is not violated.

以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことはいうまでもない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further, it cannot be overemphasized that the scope of the present invention is not limited to these Examples.

合成例1
2−アクリルアミド−2−メチル−1−プロパンスルホン酸(シグマアルドリッチジャパン(株)製)3g(14.5mmol)と1−ドデカンチオール(関東化学(株)製)0.293g(1.45mmol)とを、ラジカル開始剤としての4,4’−アゾビス(シアノ吉草酸)(ACVA)(和光純薬工業(株)製)0.203g(0.724mmol)の存在下、DMF(ジメチルホルムアミド)(関東化学(株)製)30g及びトルエン(関東化学(株)製)15g中で窒素雰囲気下に70℃で18時間反応させて、式(I)で示される化合物1を得た。化合物1の数平均分子量は2,100で、1H−NMR体は以下の通りであった。
Synthesis example 1
2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid (manufactured by Sigma-Aldrich Japan) 3 g (14.5 mmol) and 1-dodecanethiol (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) 0.293 g (1.45 mmol) In the presence of 0.203 g (0.724 mmol) of 4,4′-azobis (cyanovaleric acid) (ACVA) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a radical initiator, DMF (dimethylformamide) (Kanto) The compound 1 represented by the formula (I) was obtained by reacting in a nitrogen atmosphere at 30 ° C. for 18 hours in 30 g of Chemical Co., Ltd. and 15 g of toluene (Kanto Chemical Co., Ltd.). The number average molecular weight of Compound 1 was 2,100, and the 1 H-NMR body was as follows.

Figure 2007126507
Figure 2007126507

1H−NMR:0.83,0.84,0.86,1.23,1.28,1.33,1.38,1.39,1.43,1.44,1.46,1.48,1.50,2.23,2.44,2.46,2.55,2.56,2.59,2.61,2.62,2.74,2.79,7.00,7.13,7.26,7.77,8.04,8.23(化学シフト、ppm)(400MHz,DMSO−d6,25℃) 1 H-NMR: 0.83, 0.84, 0.86, 1.23, 1.28, 1.33, 1.38, 1.39, 1.43, 1.44, 1.46, 1 .48, 1.50, 2.23, 2.44, 2.46, 2.55, 2.56, 2.59, 2.61, 2.62, 2.74, 2.79, 7.00 , 7.13, 7.26, 7.77, 8.04, 8.23 (chemical shift, ppm) (400 MHz, DMSO-d 6 , 25 ° C.)

合成例2
2−アクリルアミド−2−メチル−1−プロパンスルホン酸3g(14.5mmol)と1−ドデカンチオール0.146g(0.724mmol)をラジカル開始剤(ACVA)0.203g(0.724mmol)存在下、DMF(ジメチルホルムアミド)30g及びトルエン15g中で窒素雰囲気下で70℃で18時間反応させ式(II)の化合物2を得た。化合物2の数平均分子量は4,100で1H−NMR値は以下の通りであった。
Synthesis example 2
2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid 3 g (14.5 mmol) and 1-dodecanethiol 0.146 g (0.724 mmol) in the presence of 0.203 g (0.724 mmol) of a radical initiator (ACVA), Reaction was performed in 30 g of DMF (dimethylformamide) and 15 g of toluene at 70 ° C. for 18 hours under a nitrogen atmosphere to obtain a compound 2 of the formula (II). The number average molecular weight of the compound 2 was 4,100, and the 1 H-NMR value was as follows.

Figure 2007126507
Figure 2007126507

1H−NMR:0.83,0.84,0.86,1.23,1.28,1.33,1.38,1.39,1.43,1.44,1.46,1.48,1.50,2.23,2.44,2.46,2.55,2.56,2.59,2.61,2.62,2.74,2.79,7.00,7.13,7.26,7.77,8.04,8.23(化学シフト、ppm)(400MHz,DMSO−d6,25℃) 1 H-NMR: 0.83, 0.84, 0.86, 1.23, 1.28, 1.33, 1.38, 1.39, 1.43, 1.44, 1.46, 1 .48, 1.50, 2.23, 2.44, 2.46, 2.55, 2.56, 2.59, 2.61, 2.62, 2.74, 2.79, 7.00 , 7.13, 7.26, 7.77, 8.04, 8.23 (chemical shift, ppm) (400 MHz, DMSO-d 6 , 25 ° C.)

実施例1
合成例1で得られた化合物1をドーパントとして用いてトルエン/水系のトルエン中でアニリンの重合を行なった。即ち、アニリン(関東化学(株)製)を1.0g(10.7mmol)、化合物1を1.46g(6.42mmol)をトルエン50gに溶解させ、これに6N塩酸(関東化学(株)製)を1.8ml(10.7mmol)を溶解した蒸留水25gを加えた。この混合液にテトラブチルアンモニウムブロマイド(TBAB)(関東化学(株)製)0.346g(1.07mmol)を加え、0℃に冷却して過硫酸アンモニウム(APs)(関東化学(株)製)2.70g(11.8mmol)を加えた蒸留水15gを加え、0℃で15時間、250rpmで撹拌しながら反応させた。分液洗浄することでドープ状態のポリアニリン分散トルエン溶液を得た。得られたトルエン溶液のキャストフィルムの表面抵抗値を、JIS K6991に従って、測定したところ、2.76×106Ω/sqであった。
Example 1
Polymerization of aniline was carried out in toluene / water toluene using Compound 1 obtained in Synthesis Example 1 as a dopant. That is, 1.0 g (10.7 mmol) of aniline (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) and 1.46 g (6.42 mmol) of compound 1 were dissolved in 50 g of toluene, and 6N hydrochloric acid (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) was dissolved therein. 25 g of distilled water in which 1.8 ml (10.7 mmol) was dissolved was added. To this mixed solution, 0.346 g (1.07 mmol) of tetrabutylammonium bromide (TBAB) (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was added, and the mixture was cooled to 0 ° C. and ammonium persulfate (APs) (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) 2 Distilled water (15 g) added with .70 g (11.8 mmol) was added, and the mixture was reacted at 0 ° C. for 15 hours with stirring at 250 rpm. A polyaniline-dispersed toluene solution in a dope state was obtained by separating and washing. When the surface resistance value of the cast film of the obtained toluene solution was measured in accordance with JIS K6991, it was 2.76 × 10 6 Ω / sq.

実施例2
合成例2で得られた化合物2を0.301gと脱ドープされたポリアニリン(Emeraldine Base,Mn=10,000)(シグマアルドリッチジャパン(株)製)0.09gとをNMP(N−メチル−2−ピロリジノン)(関東化学(株)製)4.5gに分散混合し、ドープ状態のポリアニリン分散NMP溶液を得た。得られたNMP溶液のキャストフィルムの表面抵抗値を、JIS K6991に従って、測定したところ6.68×106Ω/sqであった。
Example 2
0.301 g of Compound 2 obtained in Synthesis Example 2 and 0.09 g of dedoped polyaniline (Emeraldine Base, Mn = 10,000) (manufactured by Sigma Aldrich Japan Co., Ltd.) and NMP (N-methyl-2) -Pyrrolidinone) (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) 4.5 g was dispersed and mixed to obtain a polyaniline-dispersed NMP solution in a doped state. When the surface resistance value of the cast film of the obtained NMP solution was measured according to JIS K6991, it was 6.68 × 10 6 Ω / sq.

比較例1
ステアリルアクリレート(新中村化学工業(株)製)5g(15.4mmol)と2−アクリルアミド−2−メチル−1−プロパンスルホン酸3.19g(15.4mmol)をラジカル開始剤(ACVA)0.216g(0.77mmol)存在下、DMF35g及びトルエン10gの混合溶媒中で、窒素雰囲気下で70℃で5時間反応させて、数平均分子量6,200の式(III)の化合物3を得た。
Comparative Example 1
Stearyl acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) 5 g (15.4 mmol) and 2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid 3.19 g (15.4 mmol) 0.216 g of radical initiator (ACVA) In the presence of (0.77 mmol), the reaction was carried out in a mixed solvent of 35 g of DMF and 10 g of toluene under a nitrogen atmosphere at 70 ° C. for 5 hours to obtain a compound 3 of the formula (III) having a number average molecular weight of 6,200.

Figure 2007126507
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1H−NMR:0.89,1.04,1.22,1.25,1.51,1.69,1.81,2.25,2.77,2.89,2.97,3.92,6.90,8.03(化学シフト、ppm)(400MHz,CDCl3,25℃) 1 H-NMR: 0.89, 1.04, 1.22, 1.25, 1.51, 1.69, 1.81, 2.25, 2.77, 2.89, 2.97, 3 .92, 6.90, 8.03 (chemical shift, ppm) (400 MHz, CDCl 3 , 25 ° C.)

次にこの化合物3をドーパントとして用いた以外は、実施例1と同様にして、トルエン/水系でトルエン中アニリンの重合を行なった。分液洗浄することでドープ状態のポリアニリン分散トルエン溶液を得た。得られたトルエン溶液のキャストフィルムの表面抵抗値を、JIS K6991に従って測定したところ4.32×108Ω/sqであった。 Next, aniline in toluene was polymerized in a toluene / water system in the same manner as in Example 1 except that this compound 3 was used as a dopant. A polyaniline-dispersed toluene solution in a dope state was obtained by separating and washing. When the surface resistance value of the cast film of the obtained toluene solution was measured according to JIS K6991, it was 4.32 × 10 8 Ω / sq.

比較例2
ドデシルベンゼンスルフォン酸(DBSA)(関東化学(株)製)をドーパントとして用いた以外は、実施例1と同様にしてトルエン/水系でトルエン中アニリンの重合を行なった。分液洗浄することでドープ状態のポリアニリン分散トルエン溶液を得た。得られたトルエン溶液のキャストフィルムの表面抵抗値を、JIS K6991に従って、測定したところ1.86×106Ω/sqであった。
Comparative Example 2
Aniline in toluene was polymerized in a toluene / water system in the same manner as in Example 1 except that dodecylbenzenesulfonic acid (DBSA) (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was used as a dopant. A polyaniline-dispersed toluene solution in a dope state was obtained by separating and washing. When the surface resistance value of the cast film of the obtained toluene solution was measured according to JIS K6991, it was 1.86 × 10 6 Ω / sq.

Figure 2007126507
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以上の通り、本発明に従えば、チオール化合物及び/又はジスルフィド化合物と酸性を有する基を含む化合物とのラジカル重合体及び/又は反応体を、ドーパントとして、用いてトルエン/水系などの有機溶媒/水系で例えばアニリンの重合(有機溶媒中)を行なって得た、ドープ状態のポリアニリン分散トルエン溶液をキャストフィルム化することにより、2.76×106Ωsqと、従来の例ではアクリルアミドスルホン酸とアルキルアクリレートとの共重合体に比較して2桁低い値であり、またフレキシブルなフィルムを得ることができる。従って、本発明の導電性組成物は半導電性ベルト、二次電池の正極材料、エレクトロクロミック材料、各種センサー材料、帯電防止塗料、電磁波シールド材料、光記録素子、人口筋肉材料、防錆材料、エレクトロレオロジー流体用分散剤など電気・電子・機械の幅広い分野での応用が可能である。 As described above, according to the present invention, a radical polymer and / or reactant of a thiol compound and / or disulfide compound and a compound containing an acidic group is used as a dopant, and an organic solvent such as toluene / water system / For example, by forming a cast polyaniline-dispersed toluene solution obtained by polymerizing aniline in an aqueous system (in an organic solvent) into a cast film, it becomes 2.76 × 10 6 Ωsq. In the conventional example, acrylamide sulfonic acid and alkyl The value is two orders of magnitude lower than that of a copolymer with acrylate, and a flexible film can be obtained. Therefore, the conductive composition of the present invention includes a semiconductive belt, a positive electrode material of a secondary battery, an electrochromic material, various sensor materials, an antistatic paint, an electromagnetic wave shielding material, an optical recording element, an artificial muscle material, an antirust material, It can be applied in a wide range of electrical, electronic and mechanical fields such as electrorheological fluid dispersants.

Claims (7)

(A)共役系高分子並びに(B)ドーパントとからなる導電性組成物であって、(B)ドーパントがチオール化合物及び/又はジスルフィド化合物と、共役系高分子と反応性を有する基を含む化合物との反応により形成される数平均分子量が1000〜10000の有機重合体である導電性組成物。   (A) A conductive composition comprising a conjugated polymer and (B) a dopant, wherein (B) the dopant comprises a thiol compound and / or a disulfide compound and a group reactive with the conjugated polymer. The electrically conductive composition which is an organic polymer with the number average molecular weights formed by reaction with 1000-10000. 前記チオール化合物が式:R1−SH(式中、R1は炭素数3〜30のヘテロ原子を含んでいてもよい基である)で表わされる請求項1に記載の導電性組成物。 The conductive composition according to claim 1, wherein the thiol compound is represented by the formula: R 1 —SH (wherein R 1 is a group that may contain a heteroatom having 3 to 30 carbon atoms). 前記ジスルフィド化合物が式:R2−S−S−R3(式中、R2及びR3は独立に炭素数3〜30のヘテロ原子を含んでいてもよい基である)で表わされる請求項1に記載の導電性組成物。 The disulfide compound is represented by the formula: R 2 —S—S—R 3 (wherein R 2 and R 3 are each independently a group which may contain a heteroatom having 3 to 30 carbon atoms). 2. The conductive composition according to 1. 前記共役系高分子がポリアニリンである請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性組成物。   The conductive composition according to claim 1, wherein the conjugated polymer is polyaniline. 前記共役系高分子と反応性を有する基がスルホン酸基、カルボン酸基、リン酸基又は硫酸基である請求項1〜4のいずれか1項に記載の導電性組成物。   The conductive composition according to claim 1, wherein the group having reactivity with the conjugated polymer is a sulfonic acid group, a carboxylic acid group, a phosphoric acid group, or a sulfuric acid group. 前記共役系高分子と反応性を有する基を含有する化合物が(メタ)アクリルアミドスルホン酸及び/又は(メタ)アクリルアミドカルボン酸である請求項1〜5のいずれか1項に記載の導電性組成物。   The conductive composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the compound containing a group reactive with the conjugated polymer is (meth) acrylamide sulfonic acid and / or (meth) acrylamide carboxylic acid. . 水相及び有機相を含む混合相において、ラジカル付加体としてチオール化合物及び/又はジスルフィド化合物と、反応性を有する基を含む化合物との有機重合体をドーパントとして用いて、必要に応じて分子量調整剤及び/又は相間移動触媒を共存させて、アニリン及び/又はその誘導体を酸化重合することによって、有機溶媒に安定に分散する導電性組成物を製造する方法。   In a mixed phase including an aqueous phase and an organic phase, an organic polymer of a thiol compound and / or disulfide compound as a radical adduct and a compound containing a reactive group is used as a dopant, and a molecular weight modifier as necessary. And / or a method of producing a conductive composition that is stably dispersed in an organic solvent by oxidative polymerization of aniline and / or a derivative thereof in the presence of a phase transfer catalyst.
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