JP2008214401A - Method for producing nano-dispersed polypyrrole fine particle in organic solvent - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing nano-dispersed polypyrrole fine particles in an organic solvent. <P>SOLUTION: This method for producing nano-dispersed polypyrrole fine particles in the organic solvent is provided by starting polymerization in an aqueous medium containing the pyrrole and/or a pyrrole derivative of an amount capable of being dissolved in the aqueous medium, an anionic surfactant and/or a nonionic surfactant and an oxidizing agent, further progressing the polymerization by adding the solvent at a time point that the polymerization rate of the polypyrrole becomes 10 to 60% and then recovering the organic solvent layer from the layer-separated two layers. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、水性媒体中での重合反応を介する有機溶媒層にナノ分散したポリピロール微粒子の製造方法に関する。詳しくは、水性媒体中に可溶化できる量のピロールおよび/またはピロール誘導体、アニオン界面活性剤および/またはノニオン界面活性剤、および酸化剤を含む水性媒体において重合を開始し、そして、ポリピロールの重合率が10〜60%となる時点で有機溶媒を該重合系に添加し更に重合を進行させ、その後、層分離された2層のうちの有機溶媒層を回収することによる方法に関する。   The present invention relates to a method for producing polypyrrole fine particles nano-dispersed in an organic solvent layer through a polymerization reaction in an aqueous medium. Specifically, polymerization is initiated in an aqueous medium containing an amount of pyrrole and / or pyrrole derivative, anionic surfactant and / or nonionic surfactant, and an oxidizing agent that can be solubilized in the aqueous medium, and the polymerization rate of polypyrrole The present invention relates to a method in which an organic solvent is added to the polymerization system at a point of 10 to 60% and the polymerization is further advanced, and then the organic solvent layer of the two separated layers is recovered.

有機溶媒中にナノ分散した導電性高分子微粒子の製造方法が幾つか報告されている。
特開2005−314538号公報には、有機溶媒中にナノ分散したピロールおよび/またはピロール誘導体からなる導電性高分子微粒子の製造方法を開示するが、ここでは、有機溶媒と水とアニオン系界面活性剤とを混合攪拌してなるO/W型の乳化液中に、ピロールおよび/またはピロール誘導体のモノマーを添加し、該モノマーを酸化重合することによる有機溶媒中にナノ分散したポリピロール微粒子の製造方法が示されている。
Several methods for producing conductive polymer fine particles nano-dispersed in an organic solvent have been reported.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-314538 discloses a method for producing conductive polymer fine particles comprising pyrrole and / or a pyrrole derivative nano-dispersed in an organic solvent. Here, the organic solvent, water, and anionic surface activity are disclosed. Of pyrrole and / or a pyrrole derivative monomer in an O / W emulsion obtained by mixing and stirring an agent, and a method of producing polypyrrole fine particles nano-dispersed in an organic solvent by oxidative polymerization of the monomer It is shown.

特開2005−60671号公報には、ポリアニリン導電性インクの製造方法が記載されているが、ここでは、アニオン界面活性剤の存在下、水性媒体中でアニリンを重合してポリアニリンコロイドを得る工程と、重合反応終了後の反応液に1種類以上の有機溶媒を添加して2層分離させてポリアニリンコロイドを有機層に移行させる工程からなる有機溶媒中にナノ分散したポリアニリン微粒子の製造方法が示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-60671 describes a method for producing a polyaniline conductive ink. Here, there is a step of polymerizing aniline in an aqueous medium in the presence of an anionic surfactant to obtain a polyaniline colloid. Shows a method for producing polyaniline fine particles nano-dispersed in an organic solvent comprising the step of adding one or more organic solvents to the reaction solution after completion of the polymerization reaction and separating the two layers to transfer the polyaniline colloid to the organic layer. ing.

水性媒体中での重合反応を介する有機溶媒中にナノ分散したポリピロール微粒子を製造する目的で、アニリンの代わりにピロールモノマーを用いて特開2005−60671号公報に記載の製造方法を実施したところ、水性媒体中でのピロールの重合が終了した段階で、既に数百μmの粒状、もしくは数ミリ以上の塊状物になっており、この状態で有機溶媒を添加しても所望する有機溶媒中にナノ分散したポリピロール微粒子は全く得られなかった。
従って、単に特開2005−60671号公報に記載の製造方法を用いただけでは、水性媒体中での重合反応を介する有機溶媒中にナノ分散したポリピロール微粒子は製造できないことが明らかとなった。
特開2005−314538号公報 特開2005−60671号公報
For the purpose of producing polypyrrole fine particles nano-dispersed in an organic solvent through a polymerization reaction in an aqueous medium, the production method described in JP-A-2005-60671 was carried out using pyrrole monomer instead of aniline. When polymerization of pyrrole in an aqueous medium is completed, it is already in the form of several hundred μm particles or several millimeters or more, and even if an organic solvent is added in this state, No dispersed polypyrrole fine particles were obtained.
Accordingly, it has been clarified that the polypyrrole fine particles nano-dispersed in an organic solvent through a polymerization reaction in an aqueous medium cannot be produced simply by using the production method described in JP-A-2005-60671.
JP 2005-314538 A JP 2005-60671 A

本発明は、水性媒体中での重合反応を介する有機溶媒層にナノ分散したポリピロール微粒子の製造方法の提供を課題とする。   An object of the present invention is to provide a method for producing polypyrrole fine particles nano-dispersed in an organic solvent layer through a polymerization reaction in an aqueous medium.

本発明者等は上記課題を解決するために鋭意検討した結果、水性媒体中に可溶化できる量のピロールおよび/またはピロール誘導体、アニオン界面活性剤および/またはノニオン界面活性剤、および酸化剤を含む水性媒体において重合を開始し、そして、ポリピロールの重合率が10〜60%となる時点で有機溶媒を該重合系に添加し更に重合を進行させると、結果として得られるポリピロール微粒子の粒径が大きくなり過ぎることが無く、そのため攪拌を停止して2層に分離させた際に、安定して有機溶媒層にナノ分散したポリピロール微粒子が得られることを見出し、更に該方法は、アニオン界面活性剤だけでなく、
ノニオン界面活性剤を用いても同様に有機溶媒層にナノ分散したポリピロール微粒子が得られること及び水性媒体中に予めドーパントを添加しておくことで、従来法では得られなかった導電性に優れ且つ導電率(抵抗値)の経時変化が極めて少ないポリピロールナノ分散微粒子が得られることをも見出し本発明を完成させた。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors include an amount of pyrrole and / or a pyrrole derivative, an anionic surfactant and / or a nonionic surfactant, and an oxidizing agent that can be solubilized in an aqueous medium. When polymerization is started in an aqueous medium, and when the polymerization rate of polypyrrole reaches 10 to 60%, an organic solvent is added to the polymerization system and the polymerization proceeds further. As a result, the resulting polypyrrole fine particles have a large particle size. It was found that polypyrrole fine particles stably dispersed in the organic solvent layer can be obtained when the stirring is stopped and the two layers are separated, and further, the method includes only an anionic surfactant. Rather than
Even if a nonionic surfactant is used, polypyrrole fine particles nano-dispersed in an organic solvent layer can be obtained, and by adding a dopant in an aqueous medium in advance, it has excellent conductivity that could not be obtained by a conventional method and The inventors have also found that polypyrrole nano-dispersed fine particles with very little change in electrical conductivity (resistance value) over time can be obtained, thereby completing the present invention.

即ち、本発明は、
1.有機溶媒層にナノ分散したポリピロール微粒子の製造方法であって、
水性媒体中に可溶化できる量のピロールおよび/またはピロール誘導体、アニオン界面活性剤および/またはノニオン界面活性剤、および酸化剤を含む水性媒体において重合を開始し、そして、ポリピロールの重合率が10〜60%となる時点で有機溶媒を該重合系に添加し更に重合を進行させ、その後、層分離された2層のうちの有機溶媒層を回収することによる方法、
2.前記有機溶媒の添加は、ポリピロールの粒子径が100nm以下である時点で行われることを特徴とする前記1.記載のポリピロール微粒子の製造方法、
3.前記水性媒体中にドーパントが存在している事を特徴とする前記1.記載のポリピロール微粒子の製造方法、
に関するものである。
That is, the present invention
1. A method for producing polypyrrole fine particles nano-dispersed in an organic solvent layer,
Polymerization is initiated in an aqueous medium containing an amount of pyrrole and / or pyrrole derivative, anionic surfactant and / or nonionic surfactant, and an oxidizing agent that can be solubilized in the aqueous medium, and the polymerization rate of the polypyrrole is 10 to 10%. A method by adding an organic solvent to the polymerization system at the time when it reaches 60% and further proceeding the polymerization, and then recovering the organic solvent layer of the two separated layers,
2. The organic solvent is added when the particle size of the polypyrrole is 100 nm or less. A method for producing the polypyrrole fine particles described above,
3. The above-mentioned 1., wherein a dopant is present in the aqueous medium. A method for producing the polypyrrole fine particles described above,
It is about.

本発明の有機溶媒層にナノ分散したポリピロール微粒子の製造方法は、水性媒体中でのポリピロール重合において、該重合率が10〜60%の時点で有機溶媒を添加することにより、特開2005−60671号公報の製造方法を採用した際の問題、即ち、生成したポリピロールの粒径が大きくなり過ぎて有機溶媒層に分散しなくなることを回避でき、これにより、安定して有機溶媒層にナノ分散したポリピロール微粒子を容易に得ることができる製造方法の提供を可能とする。   The method for producing polypyrrole fine particles nano-dispersed in an organic solvent layer according to the present invention is obtained by adding an organic solvent at a time when the polymerization rate is 10 to 60% in polypyrrole polymerization in an aqueous medium. The problem when adopting the manufacturing method of No. 1, that is, the particle size of the produced polypyrrole becomes too large to disperse in the organic solvent layer, thereby stably nano-dispersing in the organic solvent layer. It is possible to provide a production method capable of easily obtaining polypyrrole fine particles.

更に本発明は、ノニオン界面活性剤を用いるナノ分散したポリピロール微粒子の製造方法を可能にするだけでなく、予めドーパントを添加しておくことで、従来法では得られなかった導電性に優れ且つ導電率(抵抗値)の経時変化が極めて少ないポリピロールナノ分散微粒子を得ることも可能とする。
特に、ノニオン界面活性剤はドーパントとして作用しないため、該界面活性剤の使用により導電性の制御を容易に行うことができる。
また、有機溶媒を添加する時点における水媒体中の重合率を制御することにより、得られるポリピロールの粒径を制御することも可能となる。
水性媒体中でのポリピロールの酸化重合において、何故、重合反応の途中で有機溶媒を添加するとポリピロールの粒経があまり大きくならず、また、ポリピロール粒子の凝集が起こらず、安定して有機溶媒層にナノ分散したポリピロール微粒子が容易に得られるかについては必ずしも明確ではない。
しかし、ポリピロールの粒径をあまり大きくせず、また、ポリピロール粒子の凝集を起こさないためには、反応系中にある程度の量の残存モノマー(未反応のモノマー)の存在が重要であることが観察されており、そのため、重合率が向上して残存モノマーの量が減少すると急激にポリピロールの粒径の増大及びポリピロール粒子の凝集が起こるものと考えられる。
Furthermore, the present invention not only enables a method for producing nano-dispersed polypyrrole fine particles using a nonionic surfactant, but also by adding a dopant in advance, it has excellent conductivity and conductivity that could not be obtained by conventional methods. It is also possible to obtain polypyrrole nano-dispersed fine particles with very little change over time in the rate (resistance value).
In particular, since the nonionic surfactant does not act as a dopant, the conductivity can be easily controlled by using the surfactant.
It is also possible to control the particle size of the resulting polypyrrole by controlling the polymerization rate in the aqueous medium at the time of adding the organic solvent.
In the oxidative polymerization of polypyrrole in an aqueous medium, why the addition of an organic solvent during the polymerization reaction does not increase the particle size of the polypyrrole and does not cause aggregation of the polypyrrole particles. Whether nanodispersed polypyrrole fine particles can be easily obtained is not necessarily clear.
However, it is observed that the presence of a certain amount of residual monomer (unreacted monomer) in the reaction system is important in order to prevent the polypyrrole particle size from becoming too large and to cause aggregation of the polypyrrole particles. Therefore, it is considered that when the polymerization rate is improved and the amount of the residual monomer is decreased, the particle size of the polypyrrole is suddenly increased and the polypyrrole particles are aggregated.

本発明のポリピロール微粒子の製造方法は、そのポリピロール微粒子の生成過程及び操作において、特開2005−314538号公報に記載のポリピロール微粒子の製造方法とは全く異なるものと考えられる。
例えば、本発明のポリピロール微粒子の製造方法による操作と、特開2005−314538号公報に記載のポリピロール微粒子の製造方法による操作を模式化して比較したものを図1に示したが、その操作は全く異なるものである。
また、特開2005−314538号公報に記載のポリピロール微粒子の製造方法において想定されるポリピロール粒子の生成過程の模式図を図2に示した。
ここで、乳化液中の微細な油滴の中にピロールモノマー1の多くが取り込まれ、界面活性剤2(アニオン)は油滴の表面に存在していると考えられる。ここに酸化剤4が添加されると油滴中でピロールモノマーの重合が起こり、ポリピロール微粒子3が生成すると考えられる。その結果、攪拌を止めるとポリピロール微粒子3が分散した有機相と水相に分離するものと考えられる。
一方、本発明のポリピロール微粒子の製造方法において想定されるポリピロール微粒子の生成過程の模式図は、図3に示されるように、上記とは全く異なると考えられるものである。
水中に溶解したピロールモノマー1は複数の界面活性剤2(アニオン及び/又はノニオン)の疎水性部位で取り囲まれるようにして存在していると考えられ、ここに酸化剤4が添加されると、前記の疎水部位で取り囲まれた領域内でピロールモノマーの重合が起こるものと考えられる。有機溶媒が添加されると大きな油滴内にポリピロール微粒子3が分散し、更に重合反応が進行するものと考えられ、そして、攪拌を止めるとポリピロール微粒子3が分散した有機相と水相に分離するものと考えられる。
The method for producing the polypyrrole fine particles of the present invention is considered to be completely different from the method for producing the polypyrrole fine particles described in JP-A-2005-314538 in the production process and operation of the polypyrrole fine particles.
For example, FIG. 1 shows a schematic comparison of the operation according to the method for producing polypyrrole fine particles of the present invention and the operation according to the method for producing polypyrrole fine particles described in JP-A-2005-314538. Is different.
Moreover, the schematic diagram of the production | generation process of the polypyrrole particle assumed in the manufacturing method of the polypyrrole microparticles | fine-particles described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-314538 was shown in FIG.
Here, it is considered that most of the pyrrole monomer 1 is taken into the fine oil droplets in the emulsion, and the surfactant 2 (anion) is present on the surface of the oil droplets. When the oxidizing agent 4 is added here, it is considered that polymerization of the pyrrole monomer occurs in the oil droplets and the polypyrrole fine particles 3 are generated. As a result, when stirring is stopped, it is considered that the polypyrrole fine particles 3 are separated into an organic phase and an aqueous phase in which the polypyrrole fine particles 3 are dispersed.
On the other hand, the schematic diagram of the production process of the polypyrrole fine particles assumed in the method for producing the polypyrrole fine particles of the present invention is considered to be completely different from the above as shown in FIG.
It is considered that pyrrole monomer 1 dissolved in water is present so as to be surrounded by hydrophobic sites of a plurality of surfactants 2 (anions and / or nonions), and when oxidant 4 is added thereto, It is considered that polymerization of the pyrrole monomer occurs in the region surrounded by the hydrophobic site. When an organic solvent is added, the polypyrrole fine particles 3 are dispersed in large oil droplets, and the polymerization reaction is considered to proceed. When the stirring is stopped, the polypyrrole fine particles 3 are separated into a dispersed organic phase and an aqueous phase. It is considered a thing.

更に詳細に本発明を説明する。
本発明の有機溶媒層にナノ分散したポリピロール微粒子の製造方法は、水性媒体中に可溶化できる量のピロールおよび/またはピロール誘導体、アニオン界面活性剤および/またはノニオン界面活性剤、および酸化剤を含む水性媒体において重合を開始し、そして、ポリピロールの重合率が10〜60%となる時点で有機溶媒を該重合系に添加し更に重合を進行させ、その後、層分離された2層のうちの有機溶媒層を回収することにより達成される。
The present invention will be described in more detail.
The method for producing polypyrrole fine particles nano-dispersed in an organic solvent layer of the present invention includes an amount of pyrrole and / or a pyrrole derivative, an anionic surfactant and / or a nonionic surfactant, and an oxidizing agent that can be solubilized in an aqueous medium. Polymerization is started in an aqueous medium, and when the polymerization rate of polypyrrole reaches 10 to 60%, an organic solvent is added to the polymerization system to further proceed the polymerization, and then the organic layer of the two layers separated is separated. This is achieved by collecting the solvent layer.

本発明で使用可能なピロールおよび/またはピロール誘導体としては、ピロール、N−メチルピロール、N−エチルピロール、N−フェニルピロール、N−ナフチルピロール、N−メチル−3−メチルピロール、N−メチル−3−エチルピロール、N−フェニル−3−メチルピロール、N−フェニル−3−エチルピロール、3−メチルピロール、3−エチルピロール、3−n−ブチルピロール、3−メトキシピロール、3−エトキシピロール、3−n−プロポキシピロール、3−n−ブトキシピロール、3−フェニルピロール、3−トルイルピロール、3−ナフチルピロール、3−フェノキシピロール、3−メチルフェノキシピロール、3−アミノピロール、3−ジメチルアミノピロール、3−ジエチルアミノピロール、3−ジフェニルアミノピロール、3−メチルフェニルアミノピロール、3−フェニルナフチルアミノピロール等が挙げられる。特に好ましいのはピロールである。   Examples of pyrrole and / or pyrrole derivatives that can be used in the present invention include pyrrole, N-methylpyrrole, N-ethylpyrrole, N-phenylpyrrole, N-naphthylpyrrole, N-methyl-3-methylpyrrole, N-methyl- 3-ethylpyrrole, N-phenyl-3-methylpyrrole, N-phenyl-3-ethylpyrrole, 3-methylpyrrole, 3-ethylpyrrole, 3-n-butylpyrrole, 3-methoxypyrrole, 3-ethoxypyrrole, 3-n-propoxypyrrole, 3-n-butoxypyrrole, 3-phenylpyrrole, 3-toluylpyrrole, 3-naphthylpyrrole, 3-phenoxypyrrole, 3-methylphenoxypyrrole, 3-aminopyrrole, 3-dimethylaminopyrrole , 3-diethylaminopyrrole, 3-diphenylami Pyrrole, 3-methylphenylamino pyrrole, 3-phenyl naphthyl amino pyrrole, and the like. Particularly preferred is pyrrole.

水性媒体中に可溶化できるピロールおよび/またはピロール誘導体の量としては、水に対して80g/L以下であり、特に好ましくは、20g/Lないし1g/Lである。
水性媒体中に可溶化できない量のピロールおよび/またはピロール誘導体(飽和濃度以上のピロールおよび/またはピロール誘導体)が添加されると、重合開始直後から塊状のポリピロールが生成され、目的とする微粒子は得られない。また、ピロールおよび/またはピロール誘導体のモノマーが1g/L以下では、重合反応が極めて遅くなり、所望する微粒子を得るまでの時間が長時間となることからあまり好ましくない。
The amount of pyrrole and / or pyrrole derivative that can be solubilized in an aqueous medium is 80 g / L or less, particularly preferably 20 g / L to 1 g / L, relative to water.
When an amount of pyrrole and / or a pyrrole derivative that cannot be solubilized in an aqueous medium is added (a pyrrole and / or pyrrole derivative having a saturation concentration or more), a massive polypyrrole is generated immediately after the start of polymerization, and the desired fine particles are obtained. I can't. On the other hand, when the monomer of pyrrole and / or pyrrole derivative is 1 g / L or less, the polymerization reaction is extremely slow, and it takes a long time to obtain desired fine particles.

本発明に使用することができるアニオン界面活性剤としては、通常使用されるアニオン界面活性剤が使用でき、特に限定されるものではないが、疎水性末端を複数有するもの(例えば、疎水基に分岐構造を有するものや、疎水基を複数有するもの)が好ましい。このような疎水性末端を複数有するアニオン系界面活性剤を使用することにより、安定したミセルを形成させることができ、重合後において水相と有機溶媒相との分離が容易であり、
有機溶媒相に分散した導電性微粒子が入手し易い。疎水性末端を複数有するアニオン界面活性剤の中でも、スルホコハク酸ジ−2−エチルヘキシルナトリウム(疎水性末端4つ)、スルホコハク酸ジ−2−オクチルナトリウム(疎水性末端4つ)および分岐鎖型アルキルベンゼンスルホン酸塩(疎水性末端2つ)が好適に使用できる。
また、上記のアニオン界面活性剤は単独又は2種以上の混合物として使用することができる。
As the anionic surfactant that can be used in the present invention, a commonly used anionic surfactant can be used, and is not particularly limited, but has a plurality of hydrophobic ends (for example, branched into hydrophobic groups). Those having a structure and those having a plurality of hydrophobic groups are preferred. By using such an anionic surfactant having a plurality of hydrophobic ends, stable micelles can be formed, and separation of the aqueous phase and the organic solvent phase after polymerization is easy.
Conductive fine particles dispersed in an organic solvent phase are easily available. Among anionic surfactants having multiple hydrophobic ends, di-2-ethylhexyl sulfosuccinate (4 hydrophobic ends), di-2-octyl sodium sulfosuccinate (4 hydrophobic ends) and branched alkylbenzene sulfone Acid salts (two hydrophobic ends) can be preferably used.
Moreover, said anionic surfactant can be used individually or in mixture of 2 or more types.

本発明に使用することができるノニオン界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、アルキルグルコシド類、脂肪酸エステル類、ソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル類、脂肪酸アルカノールアミド、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類が挙げられる。
上記のノニオン界面活性剤は単独又は2種以上の混合物として使用することができる。
Nonionic surfactants that can be used in the present invention include, for example, polyoxyethylene alkyl ethers, alkyl glucosides, fatty acid esters, sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene fatty acid esters , Fatty acid alkanolamides, and polyoxyethylene alkylphenyl ethers.
Said nonionic surfactant can be used individually or in mixture of 2 or more types.

アニオン界面活性剤および/またはノニオン界面活性剤の使用量は、ピロールおよび/ピロール誘導体のモノマー1molに対し0.2mol未満であることが好ましく、さらに好ましくは0.05mol〜0.15molである。0.05mol未満では収率や分散安定性が低下し、一方、0.2mol以上では得られた導電性微粒子に導電性の湿度依存性が生じてしまう場合がある。   The amount of the anionic surfactant and / or nonionic surfactant used is preferably less than 0.2 mol, more preferably 0.05 mol to 0.15 mol, relative to 1 mol of the monomer of pyrrole and / or a pyrrole derivative. If the amount is less than 0.05 mol, the yield and the dispersion stability are lowered. On the other hand, if the amount is 0.2 mol or more, the resulting conductive fine particles may have a conductivity humidity dependency.

本発明で使用する酸化剤としては、例えば、硫酸、塩酸、硝酸およびクロロスルホン酸のような無機酸、アルキルベンゼンスルホン酸およびアルキルナフタレンスルホン酸のような有機酸、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムおよび過酸化水素のような過酸化物が使用できる。これらは単独で使用しても、二種類以上を併用してもよい。塩化第二鉄等のルイス酸でもポリピロールを重合できるが、生成した粒子が凝集し、ポリピロールを微分散できない場合がある。特に好ましい酸化剤は、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩である。   Examples of the oxidizing agent used in the present invention include inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid and chlorosulfonic acid, organic acids such as alkylbenzenesulfonic acid and alkylnaphthalenesulfonic acid, potassium persulfate, ammonium persulfate and peroxidation. Peroxides such as hydrogen can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Polypyrrole can be polymerized even with a Lewis acid such as ferric chloride, but the produced particles may aggregate and the polypyrrole may not be finely dispersed. Particularly preferred oxidizing agents are persulfates such as ammonium persulfate.

使用する酸化剤の量は、ピロールおよび/またはピロール誘導体のモノマー1molに対して0.1mol以上、0.8mol以下であることが好ましく、さらに好ましくは0.2〜0.6molである。0.1mol未満ではモノマーの重合度が低下し、導電性微粒子を分液回収することが困難になり、一方、0.8mol以上ではポリピロールが凝集して導電性微粒子の粒径が大きくなり、分散安定性が悪化する。   The amount of the oxidizing agent to be used is preferably 0.1 mol or more and 0.8 mol or less, more preferably 0.2 to 0.6 mol, with respect to 1 mol of pyrrole and / or pyrrole derivative monomer. If the amount is less than 0.1 mol, the degree of polymerization of the monomer decreases, making it difficult to separate and collect the conductive fine particles. On the other hand, if the amount is 0.8 mol or more, the polypyrrole aggregates to increase the particle size of the conductive fine particles. Stability deteriorates.

本発明で使用する水性媒体は、基本的に水であり、所望により、形成されるポリピロール微粒子の導電率の向上と導電率の経時変化を減少させる目的でドーパント等を加えることができる。
使用する水性媒体の量は、使用するピロールおよび/またはピロール誘導体が可溶化できる量、即ち、前記で定義されたように、ピロールおよび/またはピロール誘導体の濃度が80g/L以下となる量であって、特に好ましくは、20g/Lないし1g/Lとなる量である。
The aqueous medium used in the present invention is basically water, and if desired, a dopant or the like can be added for the purpose of improving the conductivity of the polypyrrole fine particles to be formed and reducing the temporal change of the conductivity.
The amount of the aqueous medium to be used is an amount capable of solubilizing the pyrrole and / or pyrrole derivative to be used, that is, an amount such that the concentration of pyrrole and / or pyrrole derivative is 80 g / L or less as defined above. Particularly preferred is an amount of 20 g / L to 1 g / L.

上記のように本発明においては、ドーパントを加えることができる。
特開2005−60671号公報に記載のO/W型の乳化液中での重合では、ドーパントを用いておらず、そのため、得られるポリピロールの導電率は必ずしも高いものではなく、また、経時変化を受けやすいものであった。
本発明では、水性媒体中に所定のドーパントを添加することで、導電率の向上と経時変化を減少させることを可能とし得る。
本発明でドーパントを使用する場合のドーパントの種類としては、ピロールおよび/またはピロール誘導体のモノマーに可溶であれば特に制限はなく、一般的にピロールおよび
/またはピロール誘導体の重合体を含んでなる導電性微粒子に好適に用いられるアクセプター性ドーパントを適宜使用できるが、代表的なものとしては、例えば、ポリスチレンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、アントラキノンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、スルホサリチル酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、アリルスルホン酸等のスルホン酸類、過塩素酸、塩素、臭素等のハロゲン類、ルイス酸、プロトン酸等がある。これらは、酸形態であってよいし、塩形態にあることもできる。モノマーに対する溶解性の観点から好ましいものは、過塩素酸テトラブチルアンモニウム、過塩素酸テトラエチルアンモニウム、テトラフルオロホウ酸テトラブチルアンモニウム、トリフルオロメタンスルホン酸テトラブチルアンモニウム、トリフルオロスルホンイミドテトラブチルアンモニウム、ドデシルベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸等である。
As described above, a dopant can be added in the present invention.
In the polymerization in the O / W type emulsion described in JP-A-2005-60671, a dopant is not used. Therefore, the conductivity of the obtained polypyrrole is not necessarily high, and changes with time are not observed. It was easy to receive.
In the present invention, by adding a predetermined dopant to the aqueous medium, it may be possible to improve the conductivity and reduce the change with time.
The dopant used in the present invention is not particularly limited as long as it is soluble in the monomer of pyrrole and / or pyrrole derivative, and generally comprises a polymer of pyrrole and / or pyrrole derivative. An acceptor dopant suitably used for the conductive fine particles can be used as appropriate. Typical examples thereof include polystyrene sulfonic acid, paratoluene sulfonic acid, methane sulfonic acid, trifluoromethane sulfonic acid, anthraquinone sulfonic acid, and benzene sulfone. Examples thereof include sulfonic acids such as acid, naphthalenesulfonic acid, sulfosalicylic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, and allylsulfonic acid, halogens such as perchloric acid, chlorine, and bromine, Lewis acid, and protonic acid. These may be in the acid form or in the salt form. Preferred from the viewpoint of solubility in monomers, tetrabutylammonium perchlorate, tetraethylammonium perchlorate, tetrabutylammonium tetrafluoroborate, tetrabutylammonium trifluoromethanesulfonate, tetrabutylammonium trifluorosulfonimide, dodecylbenzene Examples thereof include sulfonic acid and p-toluenesulfonic acid.

ドーパントを使用する場合のドーパントの使用量は、生成するピロール重合体単位ユニット当たりドーパント0.01〜0.3分子となる量が好ましい。0.01分子以下では、十分な導電性パスを形成するに必要なドーパント量としては不十分であり、高い導電性を得ることが難しい。一方、0.3分子以上加えてもドープ率は向上しないから、0.3分子以上のドーパントの添加は経済上好ましくない。ここでピロール重合体単位ユニットとは、ピロールモノマーが重合して得られるピロール重合体のモノマー1分子に対応する繰返し部分のことを指す。   When the dopant is used, the dopant is preferably used in an amount of 0.01 to 0.3 molecule of dopant per pyrrole polymer unit unit to be generated. When the amount is 0.01 molecule or less, the amount of dopant necessary to form a sufficient conductive path is insufficient, and it is difficult to obtain high conductivity. On the other hand, addition of 0.3 molecule or more does not improve the doping rate, so the addition of 0.3 molecule or more dopant is not economically preferable. Here, the pyrrole polymer unit unit refers to a repeating portion corresponding to one molecule of a pyrrole polymer monomer obtained by polymerizing a pyrrole monomer.

本発明の製造方法において、水性媒体中に可溶化できる量のピロールおよび/またはピロール誘導体、アニオン界面活性剤および/またはノニオン界面活性剤、および酸化剤をを含む水性媒体において重合を開始した後、ポリピロールの重合率が10〜60%となる時点で有機溶媒が添加される。ポリピロールの重合率が20〜50%となる時点で有機溶媒が添加されるのがより好ましい。重合率が10%未満の時点で有機溶媒が添加された場合、ポリピロールの共役二重結合が充分に成長していないため、所定の導電性が得られなくなる。また、その後の重合が極めて遅くなる他、水と有機溶媒の分離も極めて悪くなる。逆に重合率が60%を越えた時点で有機溶媒が添加された場合、有機溶媒へ移行するポリピロール粒子の大きさは数百nm以上の大きな粒子となり、分散安定性も悪いものとなる。
尚、重合率は、ガスクロマトグラフィーを用いて残存モノマーを測定し、当初の添加モノマー量と残存モノマー量の比から容易に算出することができる。
In the production method of the present invention, after polymerization is initiated in an aqueous medium containing an amount of pyrrole and / or a pyrrole derivative, an anionic surfactant and / or a nonionic surfactant, and an oxidizing agent that can be solubilized in the aqueous medium, An organic solvent is added when the polymerization rate of polypyrrole reaches 10 to 60%. More preferably, the organic solvent is added when the polymerization rate of the polypyrrole reaches 20 to 50%. When the organic solvent is added when the polymerization rate is less than 10%, the conjugated double bond of polypyrrole is not sufficiently grown, so that predetermined conductivity cannot be obtained. Further, the subsequent polymerization becomes extremely slow, and the separation of water and the organic solvent becomes extremely poor. On the contrary, when the organic solvent is added when the polymerization rate exceeds 60%, the size of the polypyrrole particles transferred to the organic solvent becomes large particles of several hundred nm or more, and the dispersion stability is also poor.
The polymerization rate can be easily calculated from the ratio of the initially added monomer amount and the residual monomer amount by measuring the residual monomer using gas chromatography.

ポリピロールの粒径をあまり大きくせず、また、ポリピロール粒子の凝集を起こさないためには、反応系中に、ある程度の量の残存モノマー(未反応のモノマー)の存在が重要であると考えられ、そのため、重合率が向上して残存モノマーの量が減少すると急激にポリピロールの粒径の増大及びポリピロール粒子の凝集が起こるものと考えられる。
即ち、ポリピロールの粒径をあまり大きくせず、また、ポリピロール粒子の凝集を起こさないためには、反応系中の残存モノマー(未反応のモノマー)量が、当初に添加したモノマー量の40〜90%が残存する時点で有機溶媒を添加することが重要であるといえる。
また、同様に、有機溶媒を添加する時点において水性媒体中に分散している微粒子の大きさも極めて重要である。水性媒体中におけるポリピロールの重合率(%)とその際得られるポリピロールの平均粒子径(nm)の関係を示すグラフを図4に示すが、該グラフからポリピロールの重合率が、ある一定値を超えるとポリピロールの平均粒子径が急激に大きくなることが判る。そのため、例えば、ポリピロールの平均粒子径が100nmを超えた時点で有機溶媒を添加しても、有機溶媒へ移行するポリピロール粒子の大きさは結果的に数百nm以上の大きな粒子となりやすく、また、分散安定性も悪いものとなりやすい。
従って、有機溶媒の添加は、ポリピロールの粒子径が100nm以下の時点で行うのが好ましい。
尚、ポリピロールの平均粒子径は、レーザードップラー法により容易に測定することができる。
The presence of a certain amount of residual monomer (unreacted monomer) in the reaction system is considered important in order not to make the particle size of the polypyrrole too large and to cause aggregation of the polypyrrole particles. Therefore, it is considered that when the polymerization rate is improved and the amount of the residual monomer is decreased, the particle size of the polypyrrole is suddenly increased and the polypyrrole particles are aggregated.
That is, in order not to make the particle size of polypyrrole too large and to cause aggregation of polypyrrole particles, the amount of residual monomer (unreacted monomer) in the reaction system is 40 to 90 of the amount of monomer initially added. It can be said that it is important to add an organic solvent at the time when% remains.
Similarly, the size of the fine particles dispersed in the aqueous medium at the time of adding the organic solvent is also extremely important. FIG. 4 shows a graph showing the relationship between the polymerization rate (%) of polypyrrole in an aqueous medium and the average particle diameter (nm) of polypyrrole obtained at that time. From this graph, the polymerization rate of polypyrrole exceeds a certain value. It can be seen that the average particle size of polypyrrole increases rapidly. Therefore, for example, even when an organic solvent is added when the average particle size of polypyrrole exceeds 100 nm, the size of the polypyrrole particles transferred to the organic solvent tends to be large particles of several hundred nm or more as a result. Dispersion stability tends to be poor.
Therefore, it is preferable to add the organic solvent when the particle size of the polypyrrole is 100 nm or less.
In addition, the average particle diameter of polypyrrole can be easily measured by a laser Doppler method.

添加する有機溶媒としては、水への溶解度が1%以下の有機溶媒であれば特に限定されないが、例えば、酢酸ブチル等の脂肪族エステル類、トルエン等の芳香族溶媒、メチルエチルケトン等のケトン類、シクロヘキサン等の環状飽和炭化水素類、n−オクタン等の鎖状飽和炭化水素類、n−オクタノール等の鎖状飽和アルコール類、安息香酸メチル等の芳香族エステル類、ジエチルエーテル等の脂肪族エーテル類が挙げられる。
有機溶媒の使用量は、重合反応に使用する水の量に対して体積比で5ないし40%(v/v)が好ましく、特に好ましくは、10ないし25%(v/v)である。
5%(v/v)未満では、粒子密度が高くなるため分散性が悪くなり、結果として凝集が起こる。40%(v/v)を超える場合は相対的に粒子密度が低くなるため、粒子間の反発力が小さくなり、分散を保てなくなる。
The organic solvent to be added is not particularly limited as long as it is an organic solvent having a solubility in water of 1% or less. For example, aliphatic esters such as butyl acetate, aromatic solvents such as toluene, ketones such as methyl ethyl ketone, Cyclic saturated hydrocarbons such as cyclohexane, chain saturated hydrocarbons such as n-octane, chain saturated alcohols such as n-octanol, aromatic esters such as methyl benzoate, and aliphatic ethers such as diethyl ether Is mentioned.
The amount of the organic solvent to be used is preferably 5 to 40% (v / v), particularly preferably 10 to 25% (v / v) by volume with respect to the amount of water used in the polymerization reaction.
If it is less than 5% (v / v), the particle density becomes high and the dispersibility becomes poor, resulting in aggregation. When it exceeds 40% (v / v), the particle density becomes relatively low, so the repulsive force between the particles becomes small and dispersion cannot be maintained.

前記ポリピロール微粒子の製造方法は、例えば以下のような工程で行われる:
(a)アニオン界面活性剤および/またはノニオン界面活性剤、ピロールおよび/またはピロール誘導体のモノマー及び所望によりドーパントを水に加えて混合攪拌する工程、
(b)酸化剤を加えて酸化重合を開始する工程、
(c)重合率が10〜60%となる時点で有機溶媒を添加する工程、
(d)混合攪拌して更に重合反応を進行させる工程、
(e)有機相を分液し有機溶媒層にナノ分散したポリピロール微粒子を回収する工程。
The method for producing the polypyrrole fine particles is performed, for example, in the following steps:
(A) a step of adding an anionic surfactant and / or a nonionic surfactant, a monomer of pyrrole and / or a pyrrole derivative and optionally a dopant to water and mixing and stirring;
(B) adding an oxidizing agent to start oxidative polymerization;
(C) adding an organic solvent when the polymerization rate becomes 10 to 60%,
(D) a step of mixing and stirring to further advance the polymerization reaction;
(E) A step of separating the organic phase and collecting polypyrrole fine particles nano-dispersed in the organic solvent layer.

前記各工程は、当業者に既知である手段を利用して行うことができる。例えば、混合攪拌は、特に限定されないが、例えばマグネットスターラー、攪拌機、ホモジナイザー等を適宜選択して行うことができる。また重合温度は0〜25℃で、好ましくは20℃以下である。重合温度が25℃を越えると副反応が起こるので好ましくない。   Each of the above steps can be performed using means known to those skilled in the art. For example, the mixing and stirring is not particularly limited. For example, a magnetic stirrer, a stirrer, a homogenizer, and the like can be selected as appropriate. The polymerization temperature is 0 to 25 ° C, preferably 20 ° C or less. If the polymerization temperature exceeds 25 ° C., side reactions occur, which is not preferable.

こうして本発明の製造方法により得られた有機溶媒層にナノ分散したポリピロール微粒子は、導電性塗料の導電性成分として好ましく使用することができる。該導電性塗料はポリピロール微粒子を有機溶媒に分散してなり、さらに用途や塗布対象物等の必要に応じて、分散安定剤、増粘剤、インキバインダ等の樹脂を加えることも可能である。
また、これらのポリピロール微粒子は、乾燥させて粉末状のポリピロール微粒子とすることができ、該粉末状ポリピロール微粒子は、合成樹脂成型品等に導電性充填材等として用いることもできる。
Thus, the polypyrrole fine particles nano-dispersed in the organic solvent layer obtained by the production method of the present invention can be preferably used as the conductive component of the conductive paint. The conductive paint comprises polypyrrole fine particles dispersed in an organic solvent, and a resin such as a dispersion stabilizer, a thickener, and an ink binder can be added as required for the purpose of use and application.
These polypyrrole fine particles can be dried to form powdery polypyrrole fine particles, and the powdered polypyrrole fine particles can also be used as a conductive filler or the like in a synthetic resin molded product or the like.

また、上記の導電性塗料を基材に塗布し、乾燥させることによって導電性薄膜を得ることもできる。塗布する対象は特に限定されないが、導電性塗料中に含まれる有機溶媒により損傷を受けないよう選択する必要がある。また塗布方法も特に限定されず、例えばグラビア印刷機、インクジェット印刷機、ディッピング、スピンコーター、ロールコーター等を用いて、印刷またはコーティングすることができる。   Moreover, a conductive thin film can also be obtained by applying the above-mentioned conductive paint to a substrate and drying it. The object to be applied is not particularly limited, but it is necessary to select it so as not to be damaged by the organic solvent contained in the conductive paint. Also, the coating method is not particularly limited, and printing or coating can be performed using, for example, a gravure printing machine, an inkjet printing machine, dipping, a spin coater, a roll coater, or the like.

また本発明のポリピロール微粒子は、導電性塗料以外にも、防錆塗料、半導体材料、コンデンサ用電解質、有機EL素子の正孔輸送材、二次電池用電極材等の様々な用途に好ましく適用することができる。   Further, the polypyrrole fine particles of the present invention are preferably applied to various applications such as rust preventive paints, semiconductor materials, electrolytes for capacitors, hole transport materials for organic EL elements, and electrode materials for secondary batteries, in addition to conductive paints. be able to.

以下の実施例により本発明をより詳しく説明する。但し、実施例は本発明を説明するためのものであり、いかなる方法においても本発明を限定することを意図しない。   The following examples illustrate the invention in more detail. However, the examples are for illustrating the present invention and are not intended to limit the present invention in any way.

実施例1
スルホコハク酸ジ−2−エチルヘキシルナトリウム(アニオン界面活性剤:ペレックスOT−P)1.5mmolをイオン交換水100mLに溶解し、次いでピロールモノマー21.2mmolを加え30分攪拌し、次いで0.12M過硫酸アンモニウム水溶液50mL(6mmol相当)を加え、1時間反応を行った(重合率50%、平均粒子径78nm)。次いで、酢酸ブチル25mLを添加し、4時間攪拌した。攪拌終了後、有機相を回収し、イオン交換水で数回洗浄して酢酸ブチル中に分散した状態で黒色の導電性微粒子(平均粒子径85nm)を得た。
Example 1
Dissolve 1.5 mmol of sodium di-2-ethylhexyl sulfosuccinate (anionic surfactant: Perex OT-P) in 100 mL of ion-exchanged water, then add 21.2 mmol of pyrrole monomer and stir for 30 minutes, then 0.12M ammonium persulfate 50 mL of aqueous solution (corresponding to 6 mmol) was added and the reaction was carried out for 1 hour (polymerization rate 50%, average particle diameter 78 nm). Then 25 mL of butyl acetate was added and stirred for 4 hours. After completion of the stirring, the organic phase was recovered, washed several times with ion-exchanged water, and black conductive fine particles (average particle size 85 nm) were obtained in a state dispersed in butyl acetate.

実施例2ないし8
酢酸ブチル(有機溶媒)を下表(表1)に示す有機溶媒に変えた以外は実施例1と同様の操作を行い、導電性微粒子を得た。

Figure 2008214401
Examples 2 to 8
Conductive fine particles were obtained in the same manner as in Example 1 except that butyl acetate (organic solvent) was changed to the organic solvent shown in the following table (Table 1).
Figure 2008214401

実施例9
ピロールモノマーを加えた後に、新たにドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム2mmolを添加した以外は実施例1と同様の操作を行い、導電性微粒子を得た。
Example 9
After adding the pyrrole monomer, the same operation as in Example 1 was performed except that 2 mmol of sodium dodecylbenzenesulfonate was newly added to obtain conductive fine particles.

実施例10
スルホコハク酸ジ−2−エチルヘキシルナトリウム(アニオン界面活性剤:ペレックスOT−P)をポリオキシエチレンアルキルエーテル系ノニオン界面活性剤エマルゲン409P(花王株式会社)に変えた以外は実施例9と同様の操作を行い、導電性微粒子を得た。
Example 10
The same operation as in Example 9 was conducted except that di-2-ethylhexyl sulfosuccinate sodium (anionic surfactant: Perex OT-P) was changed to polyoxyethylene alkyl ether nonionic surfactant Emulgen 409P (Kao Corporation). Conductive fine particles were obtained.

実施例11
スルホコハク酸ジ−2−エチルヘキシルナトリウム(アニオン界面活性剤:ペレックスOT−P)1.5mmolを0.42mmolに変え、更にノニオン界面活性剤エマルゲン409P2.1mmolを加えた以外は実施例1と同様の操作を行い、導電性微粒子を得た。
Example 11
The same operation as in Example 1 except that 1.5 mmol of di-2-ethylhexyl sodium sulfosuccinate (anionic surfactant: Perex OT-P) was changed to 0.42 mmol and nonionic surfactant Emulgen 409P2.1 mmol was added. The conductive fine particles were obtained.

実施例12
ピロールモノマーを加えた後に、新たにドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム2mmolを添加した以外は実施例11と同様の操作を行い、導電性微粒子を得た。
Example 12
After adding the pyrrole monomer, the same operation as in Example 11 was performed except that 2 mmol of sodium dodecylbenzenesulfonate was newly added to obtain conductive fine particles.

実施例13
過硫酸アンモニウム水溶液を加えた後の1時間の反応時間を15分間(重合率10%、平均粒子径15nm)に変えた以外は実施例1と同様の操作を行い、導電性微粒子を得た。
Example 13
Conductive fine particles were obtained in the same manner as in Example 1 except that the reaction time of 1 hour after adding the ammonium persulfate aqueous solution was changed to 15 minutes (polymerization rate 10%, average particle diameter 15 nm).

実施例14
過硫酸アンモニウム水溶液を加えた後の1時間の反応時間を75分間(重合率60%、平均粒子径100nm)に変えた以外は実施例1と同様の操作を行い、導電性微粒子を得た。
Example 14
Conductive fine particles were obtained in the same manner as in Example 1 except that the reaction time for 1 hour after adding the aqueous ammonium persulfate solution was changed to 75 minutes (polymerization rate 60%, average particle size 100 nm).

比較例1
過硫酸アンモニウム水溶液を加えた後の1時間の反応時間を90分間(重合率70%、平均粒子径300nm)に変えた以外は実施例1と同様の操作を行い、導電性粒子を得た。
Comparative Example 1
Conductive particles were obtained in the same manner as in Example 1 except that the reaction time for 1 hour after adding the ammonium persulfate aqueous solution was changed to 90 minutes (polymerization rate 70%, average particle diameter 300 nm).

比較例2
過硫酸アンモニウム水溶液を加えた後の1時間の反応時間を5分間(重合率5%、平均粒子径2nm)に変えた以外は実施例1と同様の操作を行い、導電性微粒子を得た。
Comparative Example 2
Conductive fine particles were obtained in the same manner as in Example 1 except that the reaction time for 1 hour after adding the aqueous ammonium persulfate solution was changed to 5 minutes (polymerization rate 5%, average particle diameter 2 nm).

比較例3(特開2005−314538号公報に記載のO/W型の乳化液中での重合法に準じる製造方法)
スルホコハク酸ジ−2−エチルヘキシルナトリウム1.5mmolを酢酸ブチル50mLに溶解し、さらにイオン交換水100mLを加え20℃に保持しつつ乳化するまで攪拌した。得られた乳化液にピロールモノマー21.2mmolを加え、30分攪拌し、次いで0.12M過硫酸アンモニウム水溶液50mL(6mmol相当)を少量づつ滴下し、4時間反応を行った。反応終了後、静置したが有機相と水相の分離が明確でなく、有機相の回収が不可能であった。
Comparative Example 3 (Production method according to polymerization method in O / W type emulsion described in JP-A-2005-314538)
1.5 mmol of di-2-ethylhexyl sodium sulfosuccinate was dissolved in 50 mL of butyl acetate, and 100 mL of ion-exchanged water was further added, followed by stirring until emulsification was maintained at 20 ° C. To the obtained emulsion, 21.2 mmol of pyrrole monomer was added and stirred for 30 minutes, and then 50 mL (corresponding to 6 mmol) of a 0.12M ammonium persulfate aqueous solution was added dropwise little by little and reacted for 4 hours. The reaction was allowed to stand after completion of the reaction, but separation of the organic phase and the aqueous phase was not clear, and the organic phase could not be recovered.

比較例4(特開2005−314538号公報に記載のO/W型の乳化液中での重合法に準じる製造方法)
ポリオキシエチレンアルキルエーテル系ノニオン界面活性剤エマルゲン409P(花王株式会社)1.5mmolをトルエン50mLに溶解し、さらにイオン交換水100mLを加え20℃に保持しつつ乳化するまで攪拌した。得られた乳化液にピロールモノマー21.2mmolを加え、30分攪拌し、次いで0.12M過硫酸アンモニウム水溶液50mL(6mmol相当)を少量づつ滴下し、4時間反応を行った。反応終了後、静置したが有機相と水相の分離が明確でなく、有機相の回収が不可能であった。
Comparative Example 4 (Production method according to polymerization method in O / W type emulsion described in JP-A-2005-314538)
1.5 mmol of polyoxyethylene alkyl ether nonionic surfactant Emulgen 409P (Kao Corporation) was dissolved in 50 mL of toluene, and further 100 mL of ion-exchanged water was added and stirred until emulsification was maintained at 20 ° C. To the obtained emulsion, 21.2 mmol of pyrrole monomer was added and stirred for 30 minutes, and then 50 mL (corresponding to 6 mmol) of a 0.12M ammonium persulfate aqueous solution was added dropwise little by little and reacted for 4 hours. The reaction was allowed to stand after completion of the reaction, but separation of the organic phase and the aqueous phase was not clear, and the organic phase could not be recovered.

比較例5(特開2005−314538号公報に記載のO/W型の乳化液中での重合法に準じる製造方法)
スルホコハク酸ジ−2−エチルヘキシルナトリウム1.5mmolをトルエン50mLに溶解し、さらにイオン交換水100mLを加え20℃に保持しつつ乳化するまで攪拌した。得られた乳化液にピロールモノマー21.2mmolを加え、30分攪拌し、次いで0.12M過硫酸アンモニウム水溶液50mL(6mmol相当)を少量づつ滴下し、4時間反応を行った。反応終了後、有機相を回収し、イオン交換水で数回洗浄してトルエン中に分散した状態で黒色の導電性微粒子(平均粒子径60nm)を得た。
Comparative Example 5 (Production method according to polymerization method in O / W type emulsion described in JP-A-2005-314538)
1.5 mmol of di-2-ethylhexyl sodium sulfosuccinate was dissolved in 50 mL of toluene, and further 100 mL of ion-exchanged water was added and stirred until emulsification was maintained at 20 ° C. To the obtained emulsion, 21.2 mmol of pyrrole monomer was added and stirred for 30 minutes, and then 50 mL (corresponding to 6 mmol) of a 0.12M ammonium persulfate aqueous solution was added dropwise little by little and reacted for 4 hours. After completion of the reaction, the organic phase was recovered, washed several times with ion-exchanged water, and black conductive fine particles (average particle size 60 nm) were obtained in a state dispersed in toluene.

試験例1
実施例1〜14および比較例1、2、5において得られた導電性微粒子を同一の方法を用いて導電性塗料とし、該導電性塗料をガラス板に塗布して得られる導電性薄膜の特性について評価した。評価は、導電性塗膜の抵抗値(Ω)、導電性塗膜の抵抗値経時変化及び導電性塗料の分散安定性について以下に示す基準で評価した。
抵抗値経時変化
抵抗値が1桁上昇するのにかかった時間
◎:3ヶ月以上
○:2ヶ月以上
△:1ヶ月以上2ヶ月以内
×:1ヶ月以内
分散安定性
◎:2ヶ月以上安定に分散している
○:1ヶ月以上2ヶ月以内安定に分散している
△:1週間で凝集が起こり沈殿する
×:分散してもすぐ凝集する
評価結果を表2に纏めた。
尚、表中の“重合方法”に記載のA、B、“界面活性剤”の“アニオン”に記載のC、D、“ノニオン”に記載のE及び“ドーパント”に記載のFは、それぞれ以下を意味する。
A:水性媒体中で重合反応を開始し、特定の重合率となった時点で有機溶媒を添加して更に重合反応を行う重合方法
B:特開2005−314538号公報に記載のO/W型の乳化液中での重合法に準じる重合方法
C:スルホコハク酸ジ−2−エチルヘキシルナトリウム(アニオン界面活性剤:ペレックスOT−P)
D:ノニオン界面活性剤エマルゲン409P
E:ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム
また、表中の“重合率”は、実施例1ないし14及び比較例1,2では、有機溶媒を添加する前のポリピロールの重合率(%)を示している。
また、表中の“添加前平均粒径”は、有機溶媒を添加する前のポリピロールの平均粒子径を意味し、また、“反応後平均粒径”は、有機相の回収後におけるポリピロールの平均粒子径を意味する。
また、ポリピロールの平均粒子径は、Microtrac社製Nanotrac UPA150を用いてレーザードップラー法により測定し、ポリピロールの重合率は、ガスクロマトグラフィーを用いて残存モノマーを測定し、当初の添加量と残存モノマーの比から算出した。

Figure 2008214401
Test example 1
The conductive fine particles obtained in Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1, 2, and 5 were made into a conductive paint using the same method, and the characteristics of the conductive thin film obtained by applying the conductive paint to a glass plate Was evaluated. The evaluation was performed according to the following criteria for the resistance value (Ω) of the conductive coating film, the resistance value change with time of the conductive coating film, and the dispersion stability of the conductive paint.
Resistance value change over time The time it took for the resistance value to increase by one digit ◎: 3 months or more ○: 2 months or more △: 1 month or more and 2 months or less ×: 1 month or less dispersion stability ◎: 2 months or more stable dispersion ○: Stable dispersion within 1 month to 2 months Δ: Aggregation occurs and precipitates in 1 week x: Aggregates immediately after dispersion Table 2 shows the evaluation results.
In the table, A and B described in "Polymerization method", C and D described in "Anion" of "Surfactant", E described in "Nonion" and F described in "Dopant" are respectively Means the following:
A: Polymerization method in which a polymerization reaction is started in an aqueous medium, and an organic solvent is added and a polymerization reaction is further performed at a specific polymerization rate B: O / W type described in JP-A-2005-314538 Polymerization method C in accordance with the polymerization method in an emulsion of di-2-ethylhexyl sulfosuccinate (anionic surfactant: Perex OT-P)
D: Nonionic surfactant Emulgen 409P
E: Sodium dodecylbenzenesulfonate In Tables 1 to 14 and Comparative Examples 1 and 2, “polymerization rate” indicates the polymerization rate (%) of polypyrrole before the addition of the organic solvent.
In addition, “average particle size before addition” in the table means the average particle size of polypyrrole before adding the organic solvent, and “average particle size after reaction” is the average of polypyrrole after recovery of the organic phase. Means particle size.
The average particle diameter of polypyrrole was measured by a laser Doppler method using Nanotrac UPA150 manufactured by Microtrac, and the polymerization rate of polypyrrole was determined by measuring residual monomers using gas chromatography. Calculated from the ratio.
Figure 2008214401

実施例1〜8で示されるように、使用した有機溶媒の種類(脂肪族エステル類、芳香族溶媒、ケトン類、環状飽和炭化水素類、鎖状飽和炭化水素類、鎖状飽和アルコール類、芳香族エステル類、脂肪族エーテル類)に関係なく、同等に優れる抵抗値経時変化及び分散安定性を示した。
実施例9、10および12で示されるように、水性媒体中にドーパント(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム)を添加した場合は、使用する界面活性剤がアニオン界面活性剤(実施例9)、ノニオン界面活性剤(実施例10)、アニオン界面活性剤+ノニオン界面活性剤(実施例12)に関係なく、特に優れる抵抗値経時変化及び分散安定性を示した。
実施例10及び11で示されるように、アニオン界面活性剤に変えて、ノニオン界面活性剤(実施例10)、アニオン界面活性剤+ノニオン界面活性剤(実施例11)を使用しても、同様に、優れる抵抗値経時変化及び分散安定性を示した。
実施例13で示されるように、有機溶媒を添加する時点の重合率が10%の場合は、優れる抵抗値経時変化及び分散安定性を示したが、一方、比較例2で示されるように、有機溶媒を添加する時点の重合率が5%の場合では、抵抗値経時変化及び分散安定性共に悪化した。
実施例14で示されるように、有機溶媒を添加する時点の重合率が60%の場合は、優れる抵抗値経時変化及び分散安定性を示したが、一方、比較例1で示されるように、有機溶媒を添加する時点の重合率が70%の場合では、抵抗値経時変化及び分散安定性共に悪化した。
比較例5で示されるように、特開2005−314538号公報に記載のO/W型の乳化液中での重合法を用いた場合、分散安定性は良好であったものの、抵抗値経時変化においては劣るものであった。
比較例3で示されるように、比較例5のトルエンを酢酸ブチルに変えると重合反応そのものが進行しなかった。
比較例4で示されるように、比較例5のアニオン界面活性剤をノニオン界面活性剤に変えると重合反応そのものが進行しなかった。
As shown in Examples 1 to 8, the type of organic solvent used (aliphatic ester, aromatic solvent, ketone, cyclic saturated hydrocarbon, chain saturated hydrocarbon, chain saturated alcohol, aromatic The resistance value change with time and the dispersion stability were equally excellent regardless of the group of aliphatic esters and aliphatic ethers).
As shown in Examples 9, 10 and 12, when a dopant (sodium dodecylbenzenesulfonate) was added in an aqueous medium, the surfactant used was an anionic surfactant (Example 9), a nonionic surfactant. Regardless of the agent (Example 10), anionic surfactant + nonionic surfactant (Example 12), particularly excellent resistance value aging and dispersion stability were exhibited.
As shown in Examples 10 and 11, the same applies even when a nonionic surfactant (Example 10), an anionic surfactant + nonionic surfactant (Example 11) is used instead of the anionic surfactant. In addition, excellent resistance value change with time and dispersion stability were exhibited.
As shown in Example 13, when the polymerization rate at the time of adding the organic solvent was 10%, excellent resistance value aging and dispersion stability were shown, whereas, as shown in Comparative Example 2, When the polymerization rate when the organic solvent was added was 5%, both the resistance value change with time and the dispersion stability deteriorated.
As shown in Example 14, when the polymerization rate at the time of adding the organic solvent was 60%, excellent resistance value aging and dispersion stability were shown, whereas, as shown in Comparative Example 1, When the polymerization rate at the time of adding the organic solvent was 70%, both the resistance value change with time and the dispersion stability deteriorated.
As shown in Comparative Example 5, when the polymerization method in the O / W type emulsion described in JP-A-2005-314538 was used, the dispersion stability was good, but the resistance value changed with time. Was inferior.
As shown in Comparative Example 3, when the toluene of Comparative Example 5 was changed to butyl acetate, the polymerization reaction itself did not proceed.
As shown in Comparative Example 4, when the anionic surfactant in Comparative Example 5 was changed to a nonionic surfactant, the polymerization reaction itself did not proceed.

本発明のポリピロール微粒子の製造方法による操作と、特開2005−314538号公報に記載のポリピロール微粒子の製造方法による操作を模式化して比較した図である。It is the figure which modeled and compared operation by the manufacturing method of the polypyrrole microparticles | fine-particles of this invention, and operation by the manufacturing method of the polypyrrole microparticles described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-314538. 特開2005−314538号公報に記載のポリピロール微粒子の製造方法において想定されるポリピロール粒子の生成過程の模式図である。It is a schematic diagram of the production | generation process of the polypyrrole particle | grains assumed in the manufacturing method of the polypyrrole fine particle of Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-314538. 本発明のポリピロール微粒子の製造方法において想定されるポリピロール微粒子の生成過程の模式図である。It is a schematic diagram of the production | generation process of the polypyrrole fine particle assumed in the manufacturing method of the polypyrrole fine particle of this invention. 水性媒体中におけるポリピロールの重合率(%)とその際得られるポリピロールの平均粒子径(nm)の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the polymerization rate (%) of the polypyrrole in an aqueous medium, and the average particle diameter (nm) of the polypyrrole obtained at that time.

符号の説明Explanation of symbols

1:ピロールモノマー
2:界面活性剤
3:ポリピロール微粒子
4:酸化剤
1: pyrrole monomer 2: surfactant 3: polypyrrole fine particle 4: oxidizing agent

Claims (3)

有機溶媒層にナノ分散したポリピロール微粒子の製造方法であって、
水性媒体中に可溶化できる量のピロールおよび/またはピロール誘導体、アニオン界面活性剤および/またはノニオン界面活性剤、および酸化剤を含む水性媒体において重合を開始し、そして、ポリピロールの重合率が10〜60%となる時点で有機溶媒を該重合系に添加し更に重合を進行させ、その後、層分離された2層のうちの有機溶媒層を回収することによる方法。
A method for producing polypyrrole fine particles nano-dispersed in an organic solvent layer,
Polymerization is initiated in an aqueous medium containing an amount of pyrrole and / or pyrrole derivative, anionic surfactant and / or nonionic surfactant, and an oxidizing agent that can be solubilized in the aqueous medium, and the polymerization rate of the polypyrrole is 10 to 10%. A method in which an organic solvent is added to the polymerization system at a point of 60%, polymerization is further advanced, and then the organic solvent layer of the two separated layers is recovered.
前記有機溶媒の添加は、ポリピロールの粒子径が100nm以下である時点で行われることを特徴とする請求項1記載のポリピロール微粒子の製造方法。 2. The method of producing polypyrrole fine particles according to claim 1, wherein the addition of the organic solvent is performed when the particle size of the polypyrrole is 100 nm or less. 前記水性媒体中にドーパントが存在している事を特徴とする請求項1記載のポリピロール微粒子の製造方法。 The method for producing fine polypyrrole particles according to claim 1, wherein a dopant is present in the aqueous medium.
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