JP2010024304A - Method for producing electroconductive polymer fine particle, electroconductive polymer fine particle obtained thereby and aqueous dispersion thereof, and circulation system reaction apparatus used in the production method - Google Patents

Method for producing electroconductive polymer fine particle, electroconductive polymer fine particle obtained thereby and aqueous dispersion thereof, and circulation system reaction apparatus used in the production method Download PDF

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Tadahisa Sato
忠久 佐藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method by which electroconductive polymer fine particles forming an electroconductive thin film excellent in transparency even in a large film thickness can be efficiently obtained; to further provide a production method by which electroconductive polymer fine particles uniform in particle diameter in spite of fineness can be obtained while regulating or controlling their various properties such as electric properties, and which can meet the demand for mass production of the particles; and to provide electroconductive polymer fine particles obtained by the method, an aqueous dispersion of the particles, and a circulation system reaction apparatus used in the method. <P>SOLUTION: The method for producing electroconductive polymer fine particles includes introducing an electroconductive polymer precursor monomer solution into a passage of a circulation system reaction apparatus, circulating the solution, and subjecting the monomer to oxidation polymerization and microparticulation in the circulation process, wherein a magnetic field is applied to the circulating electroconductive polymer precursor monomer solution. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、導電性高分子微粒子の製造方法、それにより得られる導電性高分子微粒子およびその水性分散液、並びにその製造方法に用いられる流通式反応装置に関する。   The present invention relates to a method for producing conductive polymer fine particles, conductive polymer fine particles obtained thereby, an aqueous dispersion thereof, and a flow reactor used in the production method.

透明導電膜は、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、プラズマディスプレイ、エレクトロクロミックディスプレイ、太陽電池、タッチパネルなどの透明電極、ならびに電磁波シールド材などの基材のコーティングに用いられている。最も広く応用されている透明導電膜は、インジウム−スズの複合酸化物(ITO)の蒸着膜であるが、成膜に高温が必要であるとか、成膜コストが高いという問題点がある。塗布成膜法によるITO膜も、成膜に高温が必要であり、その導電性はITOの分散度に左右され、ヘイズ値も必ずしも低くない。さらに、ITOなどの無機酸化物膜は、基材の撓みによりクラックが入りやすく、そのため導電性の低下が起こりやすい。また、インジウムは希少金属であり供給源が限られ、供給量が変動したり、滞ったりするおそれがある。そのため、各種表示機器等のより安定した生産を維持するよう、ITOに替わる次世代の透明導電膜材料が切望されている。   The transparent conductive film is used for coating of a substrate such as a liquid crystal display, an electroluminescence display, a plasma display, an electrochromic display, a transparent electrode such as a solar cell and a touch panel, and an electromagnetic shielding material. The most widely applied transparent conductive film is a vapor-deposited film of indium-tin composite oxide (ITO). However, there is a problem that a high temperature is required for film formation or the film formation cost is high. The ITO film formed by the coating film formation method also requires a high temperature for film formation, and its conductivity depends on the degree of dispersion of ITO, and the haze value is not necessarily low. Furthermore, an inorganic oxide film such as ITO is likely to crack due to the bending of the base material, and therefore the conductivity tends to decrease. Further, indium is a rare metal and its supply source is limited, and the supply amount may fluctuate or stagnate. Therefore, a next-generation transparent conductive film material replacing ITO is eagerly desired to maintain more stable production of various display devices and the like.

導電性高分子であるポリピロールやポリチオフェンは、微粒子分散状態でも導電性能を有しかつ空気中で安定であり、導電性塗料、防錆塗料、半導体材料、コンデンサ用電解質、有機EL素子の正孔輸送材や電極材、二次電池用電極材等への活用が期待されている。そして導電性高分子は一般的に低温かつ低コストで成膜でき、これをITOなどの無機材料に換えて透明導電膜として用いることが提案されている。しかしながら、上記導電性高分子材料は通常黒色・粉末状のものである。有機材料ではあるが溶媒に不溶であり、微粒子状態で使用して、導電性を維持しながら、しかも高い透明性を実現することは困難である。   Polypyrrole and polythiophene, which are conductive polymers, have conductivity even in a fine particle dispersed state and are stable in the air. Conductive paints, rust preventive paints, semiconductor materials, electrolytes for capacitors, hole transport in organic EL devices It is expected to be used for materials, electrode materials, electrode materials for secondary batteries, and the like. A conductive polymer can be generally formed at a low temperature and at a low cost, and it has been proposed to use this as a transparent conductive film in place of an inorganic material such as ITO. However, the conductive polymer material is usually black and powder. Although it is an organic material, it is insoluble in a solvent, and it is difficult to achieve high transparency while maintaining conductivity while being used in a fine particle state.

ところで、ポリピロールの成形加工性の改良を目的として、ポリビニルアルコール(PVA)、界面活性剤等を用いて、ポリピロールを水性溶媒中に微分散させ、見掛け上均一な水性分散体を製造する方法が開示されている(特許文献1参照)。また、ポリ酸の存在下重合することにより、好適な処理特性を有し、帯電防止材に適したポリチオフェンの水分散体を製造する方法が開示されている(特許文献2参照)。このほか、導電性高分子を形成するモノマーを反応性乳化剤の存在下に水中で化学酸化重合することで導電性高分子微粒子分散体を製造する方法が開示された(特許文献3参照)。しかし、上記で開示されている製造方法は、いずれもフラスコないし電解槽等を用いるバッチ法において重合反応させるものである。   By the way, for the purpose of improving the molding processability of polypyrrole, a method for producing an apparently uniform aqueous dispersion by finely dispersing polypyrrole in an aqueous solvent using polyvinyl alcohol (PVA), a surfactant or the like is disclosed. (See Patent Document 1). In addition, a method for producing an aqueous dispersion of polythiophene suitable for an antistatic material by polymerizing in the presence of a polyacid is disclosed (see Patent Document 2). In addition, a method for producing a conductive polymer fine particle dispersion by chemical oxidative polymerization of a monomer that forms a conductive polymer in water in the presence of a reactive emulsifier has been disclosed (see Patent Document 3). However, any of the production methods disclosed above is a polymerization reaction in a batch method using a flask or an electrolytic cell.

さらに、チオフェン等のモノマーやオリゴマーを電解液中において、電極表面上で電解液中のモノマー及び/又はオリゴマーに電気化学的に重合反応を生じさせるに当たり、該反応を10e以上の磁場の存在下に実施する有機導電体の製造方法が開示されている(特許文献4参照)。これにより、有機導電体に異方導電性を付与することができるとされる。しかし、これもやはり電解槽で反応させる方法を開示するものであり、しかも得られるポリチオフェン等の有機導電体はフィルム状のものであり、微粒子ではない。   Further, in the case where a monomer or oligomer such as thiophene is electrochemically caused to polymerize on the electrode surface on the surface of the electrode by the monomer and / or oligomer, the reaction is carried out in the presence of a magnetic field of 10 e or more. The manufacturing method of the organic conductor implemented is disclosed (refer patent document 4). Thereby, it is said that anisotropic conductivity can be imparted to the organic conductor. However, this also discloses a method of reacting in an electrolytic cell, and the obtained organic conductor such as polythiophene is in the form of a film and is not a fine particle.

そのほか、作用電極および対極を内包するチャンネル形電極セル中のモノマー含有電解液に磁場を存在させ、この磁場の作用によって極めて緩やかに流動させたモノマー含有電解液において電解重合反応を行う方法が開示されている(特許文献5参照)。しかし、ここで得られる重合体もフィルム(薄膜)であり微粒子ではない。   In addition, there is disclosed a method in which a magnetic field is present in the monomer-containing electrolyte in the channel electrode cell containing the working electrode and the counter electrode, and an electropolymerization reaction is performed in the monomer-containing electrolyte that is caused to flow very gently by the action of the magnetic field. (See Patent Document 5). However, the polymer obtained here is also a film (thin film) and not fine particles.

特公平7−78116号公報Japanese Patent Publication No. 7-78116 特開平7−90060号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-90060 特開2007−297500号公報JP 2007-297500 A 特開平7−179576号公報JP 7-179576 A 特開平3−263424号公報JP-A-3-263424

従来の導電性ポリマーの水性分散体から導電性薄膜を形成した場合、薄い膜厚で所望の抵抗値を得ることは難しく、通常十分な抵抗値を達成するには数10μm以上の膜厚が必要であった。しかしながら、このような厚さの膜では、透明性の低い、黒色のものとなることがある。
本発明は、上記課題点を解決し、膜厚が厚くても透明性にすぐれた導電性薄膜を形成することができる導電性高分子微粒子を、効率良く得ることができる製造方法の提供を目的とする。さらにまた、本発明は微細でありながら粒径のそろった導電性高分子微粒子であり、しかもその電気特性等の各物性を調節・制御して得ることができ、この大量生産にも好適に対応しうる製造方法の提供、それにより得られる導電性高分子微粒子およびその水性分散液、並びにこれに用いられる流通式反応装置の提供を目的とする。
When a conductive thin film is formed from a conventional aqueous dispersion of a conductive polymer, it is difficult to obtain a desired resistance value with a thin film thickness, and usually a film thickness of several tens of μm or more is required to achieve a sufficient resistance value. Met. However, a film having such a thickness may be black with low transparency.
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a production method capable of efficiently obtaining conductive polymer fine particles capable of forming a conductive thin film excellent in transparency even when the film thickness is large. And Furthermore, the present invention is a fine conductive polymer fine particle having a uniform particle diameter, and can be obtained by adjusting and controlling each physical property such as its electrical characteristics, and is suitable for this mass production. An object of the present invention is to provide a production method that can be used, and to provide conductive polymer fine particles obtained thereby, an aqueous dispersion thereof, and a flow-type reaction apparatus used therefor.

上記の目的は、以下の手段により達成された。
(1)導電性高分子前駆体モノマー液を流通式反応装置の流路に導入して流通させ、この流通過程で前記モノマーを酸化重合するとともに微粒子化するに当たり、前記の流通導電性高分子前駆体モノマー液に磁場を印加することを特徴とする導電性高分子微粒子の製造方法。
(2)前記導電性高分子前駆体モノマー液が、該モノマーを分散相中に含有する乳化液であることを特徴とする(1)に記載の導電性高分子微粒子の製造方法。
(3)前記酸化重合が電解酸化重合であることを特徴とする(1)又は(2)に記載の導電性高分子微粒子の製造方法。
(4)前記印加される磁場の強度が0.1T(テスラ)以上であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれか1項に記載の導電性高分子微粒子の製造方法。
(5)導電性高分子前駆体モノマー液の流通速度を0.1ml/min以上100ml/min以下としたことを特徴とする(1)〜(4)のいずれか1項に記載の導電性高分子微粒子の製造方法。
(6)前記流通式反応装置が、前記導電性高分子前駆体モノマーを流通させる液体流通駆動手段と、該モノマーを電解酸化重合するための電圧印加手段と、前記流通状態のモノマー液に磁場を印加する磁場印加手段とを備えたことを特徴とする(1)〜(5)のいずれか1項に記載の導電性高分子微粒子の製造方法。
(7)前記流通式反応装置の流路の等価直径が10mm以下であることを特徴とする(1)〜(6)のいずれか1項に記載の導電性高分子微粒子の製造方法。
(8)前記流通式反応装置の流路の等価直径が1mm以下であることを特徴とする(1)〜(7)のいずれか1項に記載の導電性高分子微粒子の製造方法。
(9)導電性高分子微粒子を水性媒体に分散させた水性分散液として得ることを特徴とする(1)〜(8)のいずれか1項に記載の導電性高分子微粒子の製造方法。
(10)導電性高分子微粒子がポリチオフェンの微粒子であることを特徴とする(1)〜(9)のいずれか1項に記載の導電性高分子微粒子の製造方法。
(11)(1)〜(10)のいずれか1項に記載の方法で製造された導電性高分子微粒子。
(12)(11)に記載の導電性高分子微粒子を含有する水性分散液。
(13)前記導電性高分子微粒子の体積平均粒径(MV)が10〜70nmであり、体積平均粒径(MV)/個数平均粒径(MN)が1.2〜3.0であることを特徴とする(11)または(12)に記載の水性分散液。
(14)前記水性分散液をガラス基板にスピンコートし、乾燥工程を経て得られる300nmの厚さの薄膜としたとき、該薄膜に対する波長550nmの可視光線の透過率が95%以上であることを特徴とする(11)〜(13)のいずれか1項に記載の水性分散液。
(15)前記水性分散液をガラス基板にスピンコートし、乾燥工程を経て得られる300nmの厚さの薄膜としたとき、該薄膜の湿度50%下での表面抵抗率が1×10Ω/□以下であることを特徴とする(11)〜(14)のいずれか1項に記載の水性分散液。
(16)導電性高分子前駆体モノマーを流通させ、その流通過程で該モノマーを重合した導電性高分子を微粒子として生成させる流路を備えた流通式反応装置であって、前記導電性高分子前駆体モノマー液を前記流路内に流通させる液体流通駆動手段と、前記流通状態の導電性高分子前駆体モノマーを電解酸化重合するための電圧印加手段と、該流通状態のモノマー液に磁場を印加する磁場印加手段とを備えたことを特徴とする流通式反応装置。
The above object has been achieved by the following means.
(1) Conductive polymer precursor monomer liquid is introduced into a flow channel of a flow-type reaction apparatus and allowed to flow. In this flow process, the monomer is oxidized and polymerized, and the flow-through conductive polymer precursor is mixed. A method for producing conductive polymer fine particles, which comprises applying a magnetic field to a body monomer liquid.
(2) The method for producing conductive polymer fine particles according to (1), wherein the conductive polymer precursor monomer liquid is an emulsion containing the monomer in a dispersed phase.
(3) The method for producing conductive polymer fine particles according to (1) or (2), wherein the oxidative polymerization is electrolytic oxidative polymerization.
(4) The method for producing conductive polymer fine particles according to any one of (1) to (3), wherein the strength of the applied magnetic field is 0.1 T (tesla) or more.
(5) The flow rate of the conductive polymer precursor monomer liquid is set to 0.1 ml / min or more and 100 ml / min or less, and the conductivity high according to any one of (1) to (4), A method for producing molecular fine particles.
(6) The flow-type reaction device is configured to supply a magnetic field to the liquid flow drive means for flowing the conductive polymer precursor monomer, voltage application means for electrolytic oxidation polymerization of the monomer, and the flow-through monomer liquid. The method for producing conductive polymer fine particles according to any one of (1) to (5), further comprising a magnetic field applying means for applying.
(7) The method for producing conductive polymer fine particles according to any one of (1) to (6), wherein an equivalent diameter of a flow path of the flow reactor is 10 mm or less.
(8) The method for producing conductive polymer fine particles according to any one of (1) to (7), wherein an equivalent diameter of a flow path of the flow reactor is 1 mm or less.
(9) The method for producing conductive polymer fine particles according to any one of (1) to (8), wherein the conductive polymer fine particles are obtained as an aqueous dispersion obtained by dispersing the conductive polymer fine particles in an aqueous medium.
(10) The method for producing conductive polymer fine particles according to any one of (1) to (9), wherein the conductive polymer fine particles are fine particles of polythiophene.
(11) Conductive polymer fine particles produced by the method according to any one of (1) to (10).
(12) An aqueous dispersion containing the conductive polymer fine particles according to (11).
(13) The volume average particle size (MV) of the conductive polymer fine particles is 10 to 70 nm, and the volume average particle size (MV) / number average particle size (MN) is 1.2 to 3.0. (11) or the aqueous dispersion as described in (12) characterized by these.
(14) When the aqueous dispersion is spin-coated on a glass substrate and formed into a thin film having a thickness of 300 nm obtained through a drying step, the transmittance of visible light having a wavelength of 550 nm to the thin film is 95% or more. The aqueous dispersion according to any one of (11) to (13), which is characterized.
(15) When the aqueous dispersion is spin-coated on a glass substrate to obtain a thin film having a thickness of 300 nm obtained through a drying process, the surface resistivity of the thin film at 50% humidity is 1 × 10 4 Ω / The aqueous dispersion according to any one of (11) to (14), wherein
(16) A flow-type reaction apparatus comprising a flow channel for flowing a conductive polymer precursor monomer and generating a conductive polymer obtained by polymerizing the monomer in the flow process as fine particles, wherein the conductive polymer A liquid flow driving means for flowing the precursor monomer liquid in the flow path; a voltage applying means for electrolytic oxidation polymerization of the conductive polymer precursor monomer in the flow state; and a magnetic field applied to the monomer liquid in the flow state. A flow-type reaction apparatus comprising a magnetic field applying means for applying.

本発明の製造方法によれば、成膜性に優れ、可撓性を有し、厚くても十分な透明性を有し、高導電性の導電膜を形成しうる導電性高分子微粒子を、効率良く得ることができる。また本発明の製造方法によれば、上記の優れた特性を発揮する微細でありながら粒径のそろった導電性高分子微粒子を、必要によりその電気特性等の各物性を調節・制御して調製することができ、その大量生産にも好適に対応しうる。
本発明の導電性高分子微粒子及びその水性分散液は、ITOに替わる、エレクトロルミネッセンスパネルの表面電極、液晶ディスプレイの画素電極、コンデンサの電極、タッチパネルの透明電極などの各種透明電極を形成する透明導電性材料、ならびにブラウン管ディスプレイの電磁遮蔽材料として好適に利用できる。また、低温成膜が可能で、その薄膜は可撓性を有することから、プラスチックフィルム用の透明性の高い導電膜に適用することができる。
According to the production method of the present invention, conductive polymer fine particles having excellent film formability, flexibility, sufficient transparency even when thick, and capable of forming a highly conductive conductive film, It can be obtained efficiently. Further, according to the production method of the present invention, fine conductive polymer fine particles having the same particle size that exhibit the above-mentioned excellent characteristics are prepared by adjusting / controlling each physical property such as its electrical characteristics as necessary. It is possible to cope with the mass production.
The conductive polymer fine particles of the present invention and the aqueous dispersion thereof are transparent conductive materials that form various transparent electrodes such as surface electrodes of electroluminescence panels, pixel electrodes of liquid crystal displays, electrodes of capacitors, and transparent electrodes of touch panels instead of ITO. It can be suitably used as a conductive material and an electromagnetic shielding material for cathode ray tube displays. In addition, low-temperature film formation is possible, and the thin film has flexibility, so that it can be applied to a highly transparent conductive film for plastic films.

以下に本発明を詳しく説明する。
本発明製造方法においては、導電性高分子前駆体モノマー液を流通式反応装置の流路に導入して流通させ、この流通過程で前記モノマーを酸化重合するとともに微粒子化するに当たり、前記流通させた導電性高分子前駆体モノマー液に磁場を印加する。
The present invention is described in detail below.
In the production method of the present invention, the conductive polymer precursor monomer liquid is introduced and circulated into the flow channel of the flow type reaction apparatus, and the circulates in the flow process when the monomer is oxidized and finely divided. A magnetic field is applied to the conductive polymer precursor monomer solution.

まず、本発明における磁場効果について説明する。本発明においては、電解重合を磁場中で行うことにより、例えば次のような効果が期待できると考えられる。一般に、電荷(e)をもつ荷電粒子が磁束密度(B)の磁場の中を速度(V)で動くとき、磁場の方向と荷電粒子が移動する方向の両方に垂直な方向にローレンツ力(F)が働く。その大きさは、F=eV×Bで表される。このような効果を磁気流体力学(magnetohydrodynamics:MHD)効果とよび、この効果をポリマーの構造制御に利用することができる。磁場を用いることから、分子内の反磁性の異方性に起因して構造が制御される可能性もあり、これら両方の効果が複雑に混在しながら作用することもありえる。   First, the magnetic field effect in the present invention will be described. In the present invention, it is considered that, for example, the following effects can be expected by performing the electropolymerization in a magnetic field. In general, when a charged particle having a charge (e) moves in a magnetic field having a magnetic flux density (B) at a velocity (V), the Lorentz force (F) is perpendicular to both the direction of the magnetic field and the direction in which the charged particle moves. ) Works. The size is represented by F = eV × B. Such an effect is called a magnetohydrodynamics (MHD) effect, and this effect can be used to control the structure of the polymer. Since a magnetic field is used, there is a possibility that the structure is controlled due to the diamagnetic anisotropy in the molecule, and it is possible that both of these effects act in a complicated manner.

さらに詳しくは、本発明において磁場の印加を、導電性高分子微粒子の成長形態、微細組織の制御に用いることができる。これにより熱的特性、電気伝導性、結晶の配向性、光学特性(透明性)といった物性値に影響を及ぼし、所望の機能を付与するよう作用させてもよい。この磁場効果の好ましい実施態様についていうと、一部推定を含むが、異方性効果が乳化液滴中での重合でも十分寄与しうることが考えられる。そのため、磁場の存在下でラジカル重合における重合促進効果、つまりラジカル中間体を安定化し重合停止を起きにくくする効果が期待できる。そのような作用を通じ、本発明によれば、例えば導電性高分子のポリマー鎖を長くし、ナノメートルサイズの微粒子でありながら導電性を一層良化したものとすることができる。なお磁場の印加手段についての詳細は後述する。   More specifically, in the present invention, application of a magnetic field can be used to control the growth form and fine structure of conductive polymer fine particles. Thus, physical properties such as thermal properties, electrical conductivity, crystal orientation, and optical properties (transparency) may be affected, and a desired function may be imparted. Regarding preferred embodiments of this magnetic field effect, including an estimation, it is conceivable that the anisotropic effect can sufficiently contribute to the polymerization in the emulsified droplets. Therefore, the effect of promoting polymerization in radical polymerization in the presence of a magnetic field, that is, the effect of stabilizing the radical intermediate and making it difficult to stop polymerization can be expected. Through such an action, according to the present invention, for example, the polymer chain of the conductive polymer can be lengthened, and the conductivity can be further improved while being a nanometer-sized fine particle. Details of the magnetic field applying means will be described later.

本発明の製造方法に用いられる導電性の高分子化合物の原料として用いるモノマー(以下、「導電性高分子前駆体モノマー」という。)は、チオフェン、ピロール、アニリン、およびそれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。導電性高分子前駆体モノマーとして例えば、チオフェン誘導体としては、アルキルチオフェン(例えば3−メチルチオフェン、3,4−ジメチルチオフェン、3−ヘキシルチオフェン、3−ステアリルチオフェン、3−ベンジルチオフェン、3−メトキシジエトキシメチルチオフェン)、ハロゲン化チオフェン(例えば3−クロロチオフェン、3−ブロモチオフェン)、アリルチオフェン(3−フェニルチオフェン、3,4−ジフェニルチオフェン、3−メチル−4−フェニルチオフェン)、アルコキシチオフェン(例えば3,4ジメトキシチオフェン、3,4−エチレンジオキシチオフェン)等が挙げられる。ピロール誘導体としては、N−アルキルピロール(例えばN−メチルピロール、N−エチルピロール、メチル−3−メチルピロール、N−メチル−3−エチルピロール)、N−アリールピロール(例えばN−フェニルピロール、N−ナフチルピロール、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−アルキルピロール(例えば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−アリールピロール(例えば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−アルコキシピロール(例えば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−アリールオキシピロール(例えば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(例えば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。また、アニリン誘導体としては、アルキルアニリン(例えばo−メチルアニリン、m−メチルアニリン、o−エチルアニリン、m−エチルアニリン、o−エトキシアニリン、m−ブチルアニンリン、m−ヘキシルアニリン、m−オクチルアニリン、2,3−ジメチルアニリン、2,5−ジメチルアニリン)、アルコキシアニリン(例えばm−メトキシアニリン、2,5−ジメトキシアニリン)、アリールオキシアニリン(例えば3−フェノキシアニリン)シアノアニリン(例えばo−シアノアニリン、m−シアノアニリン)、ハロゲン化アニリン(例えば、m−クロロアニリン、2,5−ジクロロアニリン、2−ブロモアニリン、5−クロロ−2−メトキシアニリン)等が挙げられる。好ましい導電性高分子前駆体モノマーは、チオフェン誘導体であり、更に好ましくはアルコキシチオフェンである。特に好ましくは3,4−ジアルコキシチオフェンである。3,4−ジアルコキシチオフェンについて、以下詳しく説明する。   A monomer used as a raw material for the conductive polymer compound used in the production method of the present invention (hereinafter referred to as “conductive polymer precursor monomer”) is selected from the group consisting of thiophene, pyrrole, aniline, and derivatives thereof. At least one selected is preferred. Examples of conductive polymer precursor monomers include thiophene derivatives such as alkylthiophenes (eg, 3-methylthiophene, 3,4-dimethylthiophene, 3-hexylthiophene, 3-stearylthiophene, 3-benzylthiophene, 3-methoxydithiophene). Ethoxymethylthiophene), halogenated thiophene (eg 3-chlorothiophene, 3-bromothiophene), allylthiophene (3-phenylthiophene, 3,4-diphenylthiophene, 3-methyl-4-phenylthiophene), alkoxythiophene (eg 3,4 dimethoxythiophene, 3,4-ethylenedioxythiophene) and the like. Examples of the pyrrole derivative include N-alkylpyrrole (for example, N-methylpyrrole, N-ethylpyrrole, methyl-3-methylpyrrole, N-methyl-3-ethylpyrrole), N-arylpyrrole (for example, N-phenylpyrrole, N -Naphthylpyrrole, N-phenyl-3-methylpyrrole, N-phenyl-3-ethylpyrrole), 3-alkylpyrrole (eg 3-methylpyrrole, 3-ethylpyrrole, 3-n-butylpyrrole), 3-aryl Pyrrole (eg, 3-phenylpyrrole, 3-toluylpyrrole, 3-naphthylpyrrole), 3-alkoxypyrrole (eg, 3-methoxypyrrole, 3-ethoxypyrrole, 3-n-propoxypyrrole, 3-n-butoxypyrrole), 3-aryloxypyrrole (eg 3-phenoxypyrrole) , 3-methylphenoxypyrrole), 3-aminopyrrole (for example, 3-dimethylaminopyrrole, 3-diethylaminopyrrole, 3-diphenylaminopyrrole, 3-methylphenylaminopyrrole, 3-phenylnaphthylaminopyrrole) and the like. It is done. Examples of aniline derivatives include alkyl anilines (eg, o-methyl aniline, m-methyl aniline, o-ethyl aniline, m-ethyl aniline, o-ethoxy aniline, m-butyl aniline, m-hexyl aniline, m-octyl). Aniline, 2,3-dimethylaniline, 2,5-dimethylaniline), alkoxyaniline (eg m-methoxyaniline, 2,5-dimethoxyaniline), aryloxyaniline (eg 3-phenoxyaniline) cyanoaniline (eg o- Cyanoaniline, m-cyanoaniline), halogenated aniline (for example, m-chloroaniline, 2,5-dichloroaniline, 2-bromoaniline, 5-chloro-2-methoxyaniline) and the like. A preferable conductive polymer precursor monomer is a thiophene derivative, and more preferably an alkoxythiophene. Particularly preferred is 3,4-dialkoxythiophene. 3,4-dialkoxythiophene will be described in detail below.

本発明の導電性高分子微粒子の製造方法に用いられる3,4−ジアルコキシチオフェンは、下記一般式(1)で表される。   3,4-dialkoxythiophene used in the method for producing conductive polymer fine particles of the present invention is represented by the following general formula (1).

Figure 2010024304
Figure 2010024304

式中、RおよびRは相互に独立して水素原子または炭素原子数1〜4のアルキル基であるか、あるいはRとRとが結合して炭素原子数1〜4のアルキレン基を形成していてもよく、該アルキレン基は任意の置換基により置換されてもよい。 In the formula, R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or R 1 and R 2 are bonded to form an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms. And the alkylene group may be substituted with any substituent.

一般式(1)において、RおよびRの炭素原子数1〜4のアルキル基としては、好適には、メチル基、エチル基、n−プロピル基などが挙げられる。RおよびRが結合して形成される炭素原子数1〜4のアルキレン基としては、1,2−アルキレン基、1,3−アルキレン基などが挙げられ、好ましくは、メチレン基、1,2−エチレン基、1,3−プロピレン基などが挙げられる。このうち、1,2−エチレン基が特に好ましい。また、炭素原子数1〜4のアルキレン基は置換されていてもよく、置換基としては、炭素原子数1〜12のアルキル基、フェニル基などが挙げられる。置換された炭素原子数1〜4のアルキレン基としては、1,2−シクロヘキシレン基、2,3−ブチレン基などが挙げられる。 In the general formula (1), preferred examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms of R 1 and R 2 include a methyl group, an ethyl group, and an n-propyl group. Examples of the alkylene group having 1 to 4 carbon atoms formed by combining R 1 and R 2 include a 1,2-alkylene group and a 1,3-alkylene group, preferably a methylene group, 1, Examples include 2-ethylene group and 1,3-propylene group. Of these, a 1,2-ethylene group is particularly preferred. Moreover, the C1-C4 alkylene group may be substituted, and a C1-C12 alkyl group, a phenyl group, etc. are mentioned as a substituent. Examples of the substituted alkylene group having 1 to 4 carbon atoms include 1,2-cyclohexylene group and 2,3-butylene group.

本発明の製造方法に用いられる導電性高分子前駆体モノマー液は、該モノマーを酸化重合反応に用いる溶媒に均一に溶解させた液であってもよいが、固体状のモノマーを分散させた分散液であってもよいし、該モノマーを連続層および/または分散相に含む乳化液であってもよい。本発明において乳化とは、液体(連続相)中に液体粒子(分散相)がコロイド粒子又はそれより粗大な粒子として分散して安定な乳状分散系をなすことをいう。本発明の導電性高分子前駆体モノマー液は該モノマーを分散相中に含有する乳化液であることが好ましく、連続相中に水を含む乳化液として用いることが特に好ましい。乳化液を調製する方法には特に限定はないが、ホモジナイザーを用いる方法、もしくは後述するマイクロリアクター(マイクロミキサー)を用いる方法が好ましい。該モノマー液は導電性高分子前駆体モノマー以外に溶媒および/または後述する各添加剤を導入してもよい。導電性高分子前駆体モノマー液中の導電性高分子前駆体モノマーの濃度は好ましくは0.01〜100質量%であり、より好ましくは0.1〜50質量%であり、特に好ましくは1.0〜20質量%である。ただし、80〜100質量%の場合は液状モノマーに限る。   The conductive polymer precursor monomer liquid used in the production method of the present invention may be a liquid in which the monomer is uniformly dissolved in a solvent used for the oxidative polymerization reaction, or a dispersion in which a solid monomer is dispersed. It may be a liquid, or may be an emulsion containing the monomer in a continuous layer and / or a dispersed phase. In the present invention, emulsification means that liquid particles (dispersed phase) are dispersed in a liquid (continuous phase) as colloidal particles or coarser particles to form a stable milky dispersion. The conductive polymer precursor monomer liquid of the present invention is preferably an emulsion containing the monomer in the dispersed phase, and particularly preferably used as an emulsion containing water in the continuous phase. The method for preparing the emulsion is not particularly limited, but a method using a homogenizer or a method using a microreactor (micromixer) described later is preferable. In addition to the conductive polymer precursor monomer, the monomer solution may introduce a solvent and / or each additive described later. The concentration of the conductive polymer precursor monomer in the conductive polymer precursor monomer liquid is preferably 0.01 to 100% by mass, more preferably 0.1 to 50% by mass, and particularly preferably 1. It is 0-20 mass%. However, in the case of 80-100 mass%, it is restricted to a liquid monomer.

本発明の導電性高分子前駆体モノマーから得られる導電性高分子は、好ましいモノマーである3,4−ジアルコキシチオフェンで示せば一般式(2)で表されるような構造単位からなるポリマーである。なお、導電性高分子は溶剤に不溶なため、通常の測定方法によりポリマーの物性を規定するために用いる平均分子量を特定することは難しい。   The conductive polymer obtained from the conductive polymer precursor monomer of the present invention is a polymer composed of a structural unit represented by the general formula (2) as shown by 3,4-dialkoxythiophene which is a preferred monomer. is there. In addition, since the conductive polymer is insoluble in the solvent, it is difficult to specify the average molecular weight used for defining the physical properties of the polymer by a normal measurement method.

Figure 2010024304
Figure 2010024304

式中、R11は前記R、R22は前記Rと同義の基を表わす。 In the formula, R 11 represents R 1 and R 22 represents the same group as R 2 .

本発明の製造方法で得られる導電性高分子微粒子の粒径(本発明において粒径とは粒子の直径をいう。)は動的光散乱法により測定された体積平均粒径(Mv)が10〜70nmであることが好ましく、10〜50nmであることがより好ましい。単分散性については、その指標である体積平均粒径(Mv)を個数平均粒径(Mn)で除した値(Mv/Mn)を用い、その値が1.2〜3.0であることが好ましく、1.2〜2.0であることがより好ましい。
なお、粒子の粒径測定方法としては、顕微鏡法、動的光散乱法、電気抵抗法などを用いることができる。本発明における粒径は、特に断らない限り、動的光散乱法による(機器は日機装社製ナノトラックUPA―EX150[商品名])、分散液の濃度0.2質量%での測定値をいう。
The conductive polymer fine particles obtained by the production method of the present invention have a volume average particle size (Mv) measured by a dynamic light scattering method of 10 (particle diameter means the diameter of the particles in the present invention). It is preferably ˜70 nm, more preferably 10 to 50 nm. For monodispersity, the value (Mv / Mn) obtained by dividing the volume average particle size (Mv), which is the index, by the number average particle size (Mn) is used, and the value is 1.2 to 3.0. Is more preferable, and 1.2 to 2.0 is more preferable.
In addition, as a particle diameter measurement method, a microscope method, a dynamic light scattering method, an electric resistance method, or the like can be used. Unless otherwise specified, the particle diameter in the present invention is a value measured by a dynamic light scattering method (device is Nanotrack UPA-EX150 [trade name] manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) at a dispersion concentration of 0.2% by mass. .

本発明の製造方法においては、導電性高分子前駆体モノマー液は前記流通式反応装置中の流通過程で酸化重合されるが、以下にその酸化重合方法について詳しく説明する。
流通過程で酸化重合する方法としては、酸化剤と流通過程で接触させて重合させる化学酸化重合と、流通過程でモノマー液を電極の間を通過させることで電気的に酸化する電解酸化重合とが挙げられる。
In the production method of the present invention, the conductive polymer precursor monomer liquid is oxidatively polymerized in the flow process in the flow type reactor, and the oxidative polymerization method will be described in detail below.
As a method of oxidative polymerization in the distribution process, there are chemical oxidation polymerization in which an oxidant is brought into contact with the distribution process for polymerization, and electrolytic oxidation polymerization in which the monomer liquid is passed between the electrodes in the distribution process to be electrically oxidized. Can be mentioned.

まず、化学的酸化重合と電解酸化重合とに共通する事項について説明する。
本発明の流通過程での酸化重合において、得られる微粒子分散液の透明性および導電性を高めるために陰イオンを共存させてもよい。特にポリ陰イオンの共存がよい結果を与える場合が多い。共存させてもよいポリ陰イオンとしては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリマレイン酸などのポリカルボン酸類、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸などのポリスルホン酸類などが挙げられる。これらの中で、ポリスチレンスルホン酸が特に好ましい。これらのカルボン酸およびスルホン酸類はまた、ビニルカルボン酸類またはビニルスルホン酸類と他の重合可能なモノマー類(例えば、アクリレート類、スチレンなど)との共重合体であっても良い。また、上記ポリ陰イオンの数平均分子量は、1,000〜2,000,000の範囲が好ましく、2,000〜500,000の範囲がより好ましく、10,000〜200,000の範囲が特に好ましい。ポリ陰イオンの使用量は、導電性高分子前駆体モノマー100重量部に対して、50〜3,000の範囲が好ましく、100〜1,000の範囲がより好ましく、150〜500の範囲が特に好ましい。
First, items common to chemical oxidative polymerization and electrolytic oxidative polymerization will be described.
In the oxidative polymerization in the distribution process of the present invention, an anion may coexist in order to enhance the transparency and conductivity of the obtained fine particle dispersion. In particular, coexistence of polyanions often gives good results. Examples of the polyanion that may coexist include polycarboxylic acids such as polyacrylic acid, polymethacrylic acid, and polymaleic acid, and polysulfonic acids such as polystyrene sulfonic acid and polyvinyl sulfonic acid. Of these, polystyrene sulfonic acid is particularly preferred. These carboxylic acids and sulfonic acids may also be copolymers of vinyl carboxylic acids or vinyl sulfonic acids and other polymerizable monomers (eg, acrylates, styrene, etc.). The number average molecular weight of the polyanion is preferably in the range of 1,000 to 2,000,000, more preferably in the range of 2,000 to 500,000, and particularly preferably in the range of 10,000 to 200,000. preferable. The amount of polyanion used is preferably in the range of 50 to 3,000, more preferably in the range of 100 to 1,000, and particularly preferably in the range of 150 to 500 with respect to 100 parts by weight of the conductive polymer precursor monomer. preferable.

酸化重合反応に用いる溶媒は、重合に不活性な溶媒であれば特に制限はないが、酸化重合過程に用いられる溶媒は化学酸化重合においては、酸化剤を十分に溶解可能な溶媒が好ましく、電解酸化重合においては伝導性を有する溶媒が好ましい。両方の酸化重合に用いることが可能な溶媒を具体的に示せば、メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−プロパノールもしくはエチレングリコールなどのアルコール化合溶媒、アセトンもしくはメチルエチルケトンのケトン化合物溶媒、アセトニトリルなどのニトリル化合溶媒、ジメチルアセトアミドもしくはN−メチルピロリドンなどのアミド化合溶媒、または水性媒体である。これらのうち特に水性媒体が好ましい(本発明において、水性媒体とは、水あるいは水に有機溶媒及び/又は酸ないし塩基を溶解した溶液をいう。)。水性媒体としては、前記有機溶媒を混合した水性媒体又は水が好ましく、水が特に好ましい。水性媒体を含む溶媒を酸化重合の反応液の媒体として用いた場合、得られる導電性高分子微粒子分散液は水性分散液として得られる。本発明において、水性分散液とは水性媒体を主媒体とする分散液をいい、その他の成分を含有していてもよい。本発明の導電性高分子微粒子は、その水性分散液として得られることが好ましい。このとき、微粒子の分散安定性等を考慮して有機溶媒を添加して用いてもよい。本発明において、上記分散液に含まれる導電性高分子微粒子の含有量は特に限定されないが、0.1〜50質量%であることが好ましく、0.5〜20質量%であることがより好ましい。   The solvent used in the oxidative polymerization reaction is not particularly limited as long as it is an inert solvent for the polymerization, but the solvent used in the oxidative polymerization process is preferably a solvent capable of sufficiently dissolving the oxidizing agent in chemical oxidative polymerization. In the oxidative polymerization, a solvent having conductivity is preferable. Specific examples of solvents that can be used for both oxidative polymerizations include alcohol compounds such as methanol, ethanol, 2-propanol, 1-propanol, and ethylene glycol, ketone compounds such as acetone or methyl ethyl ketone, and nitriles such as acetonitrile. Compound solvents, amide compound solvents such as dimethylacetamide or N-methylpyrrolidone, or aqueous media. Among these, an aqueous medium is particularly preferable (in the present invention, the aqueous medium refers to water or a solution obtained by dissolving an organic solvent and / or an acid or a base in water). As the aqueous medium, an aqueous medium mixed with the organic solvent or water is preferable, and water is particularly preferable. When a solvent containing an aqueous medium is used as a medium for a reaction liquid for oxidative polymerization, the resulting conductive polymer fine particle dispersion is obtained as an aqueous dispersion. In the present invention, the aqueous dispersion refers to a dispersion containing an aqueous medium as a main medium, and may contain other components. The conductive polymer fine particles of the present invention are preferably obtained as an aqueous dispersion thereof. At this time, an organic solvent may be added in consideration of the dispersion stability of the fine particles. In the present invention, the content of the conductive polymer fine particles contained in the dispersion is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.5 to 20% by mass. .

重合を行う際の反応混合液の温度は、−78〜100℃であることが好ましく、副反応を抑制する観点から、−10〜60℃がより好ましく、0〜50℃が特に好ましく、0〜30℃であることが殊更好ましい。   The temperature of the reaction mixture during polymerization is preferably −78 to 100 ° C., more preferably −10 to 60 ° C., particularly preferably 0 to 50 ° C. from the viewpoint of suppressing side reactions, It is particularly preferable that the temperature is 30 ° C.

また重合に際して、反応系中にドーピング剤(ドーパント)を共存させることにより、ドーパントを重合体中に導入することもできる。用いられるドーパントとしては、一般に使用されるアクセプター性のドーパントであれば特に制限はなく、例えば、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン、5フッ化リン等のルイス酸、塩化水素、硫酸等のプロトン酸、塩化第二鉄等の遷移金属塩化物、過塩素酸銀、フッ化ホウ素酸銀等の遷移金属化合物が挙げられる。また重合に用いる酸化剤の一部が重合体中に取り込まれドーパントの役割を果たすこともある。このようなドーパントの導入は本発明において必須ではないが、ドーパントを導入することによって、さらなる導電性能の向上が可能である。   Moreover, a dopant can also be introduce | transduced in a polymer by making a doping agent (dopant) coexist in a reaction system in the case of superposition | polymerization. The dopant to be used is not particularly limited as long as it is a commonly used acceptor-type dopant, for example, halogen such as chlorine, bromine and iodine, Lewis acid such as phosphorus pentafluoride, proton acid such as hydrogen chloride and sulfuric acid. Transition metal chlorides such as ferric chloride, and transition metal compounds such as silver perchlorate and silver fluoborate. In addition, a part of the oxidizing agent used for the polymerization may be taken into the polymer and serve as a dopant. The introduction of such a dopant is not essential in the present invention, but the introduction of a dopant can further improve the conductive performance.

得られる導電性高分子微粒子の性能を悪化させない範囲で界面活性剤を使用してもよいし、ドープ剤として(ポリ)陰イオンを共存させるときは、それを界面活性剤の代わりとしてもよい。界面活性剤は(1)析出した微粒子表面に素早く吸着して、微細な粒子を形成し、かつ(2)これらの粒子が再び凝集することを防ぐ作用を有するものであることが好ましい。本発明では、このような界面活性剤(分散剤)として、アニオン性、カチオン性、両イオン性、ノニオン性もしくは顔料性の低分子または高分子分散剤、又は高分子分散剤を使用することができる。これらの分散剤は、単独あるいは併用して使用することができる。   A surfactant may be used as long as the performance of the obtained conductive polymer fine particles is not deteriorated. When a (poly) anion is allowed to coexist as a dopant, it may be used instead of the surfactant. The surfactant is preferably (1) rapidly adsorbed on the surface of the precipitated fine particles to form fine particles, and (2) has an action of preventing these particles from aggregating again. In the present invention, as such a surfactant (dispersant), an anionic, cationic, amphoteric, nonionic or pigmentary low or high molecular dispersant, or high molecular dispersant may be used. it can. These dispersants can be used alone or in combination.

アニオン性分散剤(アニオン性界面活性剤)としては、アシルメチルタウリン塩、脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩等を挙げることができる。なかでも、アシルメチルタウリン塩が好ましい。これらアニオン性分散剤は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。   Anionic dispersants (anionic surfactants) include acylmethyl taurate, fatty acid salts, alkyl sulfate esters, alkylbenzene sulfonates, alkyl naphthalene sulfonates, dialkyl sulfosuccinates, alkyl phosphate ester salts, naphthalene Examples thereof include sulfonic acid formalin condensate and polyoxyethylene alkyl sulfate ester salt. Of these, acylmethyl taurate is preferred. These anionic dispersants can be used singly or in combination of two or more.

カチオン性分散剤(カチオン性界面活性剤)には、四級アンモニウム塩、アルコキシル化ポリアミン、脂肪族アミンポリグリコールエーテル、脂肪族アミン、脂肪族アミンと脂肪族アルコールから誘導されるジアミンおよびポリアミン、脂肪酸から誘導されるイミダゾリンおよびこれらのカチオン性物質の塩が含まれる。これらカチオン性分散剤は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。   Cationic dispersants (cationic surfactants) include quaternary ammonium salts, alkoxylated polyamines, aliphatic amine polyglycol ethers, aliphatic amines, diamines and polyamines derived from aliphatic amines and fatty alcohols, fatty acids And imidazolines derived from these and salts of these cationic substances. These cationic dispersants can be used singly or in combination of two or more.

両イオン性分散剤(両イオン性界面活性剤)は、前記アニオン性分散剤が分子内に有するアニオン基部分とカチオン性分散剤が分子内に有するカチオン基部分を共に分子内に有する分散剤である。   An amphoteric dispersant (a zwitterionic surfactant) is a dispersant having both an anion group part in the molecule of the anionic dispersant and a cation group part in the molecule of the cationic dispersant. is there.

ノニオン性分散剤(ノニオン性界面活性剤)としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステルなどを挙げることができる。なかでも、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテルが好ましい。これらノニオン性分散剤は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。   Nonionic dispersants (nonionic surfactants) include polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl aryl ether, polyoxyethylene fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene alkylamine, Examples thereof include glycerin fatty acid esters. Of these, polyoxyethylene alkylaryl ether is preferable. These nonionic dispersants can be used singly or in combination of two or more.

次に化学的酸化重合について説明する。
本実施態様において化学的酸化重合に用いる酸化剤としては、流通過程でモノマーを十分に酸化重合させる能力があれば特に限定されないが、好ましくはペルオキソ二硫酸、ペルオキソ二硫酸ナトリウム、ペルオキソ二硫酸カリウム、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、無機酸化第二鉄塩、有機酸化第二鉄塩、過酸化水素、過酢酸、過マンガン酸カリウム、硫酸セリウム、ニクロム酸カリウム、過ホウ酸アルカリ塩、銅塩などである。特に好ましくは、ペルオキソ二硫酸、ペルオキソ二硫酸ナトリウム、ペルオキソ二硫酸カリウム、およびペルオキソ二硫酸アンモニウムである。また、助酸化剤(メディエーター)として触媒量の金属イオン、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、モリブデン、バナジウムイオンなどを添加しても良い。酸化剤の使用量は、上記導電性高分子前駆体モノマー1モル当たり、1から5当量の範囲が好ましく、より好ましくは、2から4当量の範囲である。反応温度は、用いるモノマー、酸化剤の種類や量等により適宜調節すればよいが、−78〜100℃で行うことが好ましく、−10〜60℃で行うことがより好ましい。
Next, chemical oxidative polymerization will be described.
The oxidizing agent used for chemical oxidative polymerization in this embodiment is not particularly limited as long as it has the ability to sufficiently oxidize monomers in the flow process, but preferably peroxodisulfuric acid, sodium peroxodisulfate, potassium peroxodisulfate, Examples thereof include ammonium peroxodisulfate, inorganic ferric oxide salt, organic ferric oxide salt, hydrogen peroxide, peracetic acid, potassium permanganate, cerium sulfate, potassium dichromate, alkali perborate, and copper salt. Particularly preferred are peroxodisulfuric acid, sodium peroxodisulfate, potassium peroxodisulfate, and ammonium peroxodisulfate. Further, a catalytic amount of metal ions such as iron, cobalt, nickel, molybdenum, vanadium ions may be added as a co-oxidant (mediator). The amount of the oxidizing agent used is preferably in the range of 1 to 5 equivalents, more preferably in the range of 2 to 4 equivalents, per mole of the conductive polymer precursor monomer. The reaction temperature may be appropriately adjusted depending on the monomer used, the type and amount of the oxidizing agent, etc., but it is preferably -78 to 100 ° C, more preferably -10 to 60 ° C.

次に電解酸化重合について説明する。
電解酸化重合は、電解条件下に不活性である溶媒の存在下、又は非存在下に実施することができ、不活性である溶媒の存在下に実施することが好ましい。また、溶媒に所定の添加剤を添加してもよい。電解酸化重合に用いる添加剤としては、電解質化合物、メディエーター(助酸化剤)等が挙げられる。
Next, electrolytic oxidation polymerization will be described.
The electrolytic oxidation polymerization can be carried out in the presence or absence of a solvent that is inert under electrolytic conditions, and is preferably carried out in the presence of an inert solvent. Moreover, you may add a predetermined additive to a solvent. Examples of the additive used for electrolytic oxidation polymerization include an electrolyte compound and a mediator (auxiliary agent).

好ましく使用される電解質化合物は、使用する溶媒にある程度の溶解性を有する遊離酸又は標準的な導電性を有する塩である。電解質化合物として適している化合物は、例えば、遊離酸ではp−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、並びに塩としてアルキルスルホン酸塩、アリールスルホン酸塩、テトラフルオロホー酸塩、ヘキサフルオロ燐酸塩、過塩素酸塩、ヘキサフルオロアンチモン酸塩、ヘキサフルオロ砒酸塩、及びヘキサクロロアンチモン酸塩及びアルカリ金属、アルカリ土類金属、又は随時アルキル化されていて良いアンモニウム、ホスホニウム、スルホニウム、及びオキソニウムカオチンが挙げられる。   The electrolyte compound preferably used is a free acid having a certain degree of solubility in the solvent used or a salt having a standard conductivity. Suitable compounds as electrolyte compounds include, for example, p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid as free acids, and alkyl sulfonates, aryl sulfonates, tetrafluorofolates, hexafluorophosphates, perchlorates as salts Acid salts, hexafluoroantimonate, hexafluoroarsenate, and hexachloroantimonate and alkali metals, alkaline earth metals, or optionally alkylated ammonium, phosphonium, sulfonium, and oxonium chaotene.

電解質化合物は、電解中少なくとも0.1mAの電流が流れるのに必要な量を使用することが好ましい。電解酸化重合の際の導電性高分子前駆体モノマー液の導電性高分子前駆体モノマーの濃度は、特に限定されないが、0.01〜100質量%であることが好ましく、0.05〜20質量%であることがより好ましい。100質量%は液状モノマーの場合である。   The electrolyte compound is preferably used in an amount necessary for a current of at least 0.1 mA to flow during electrolysis. The concentration of the conductive polymer precursor monomer in the conductive polymer precursor monomer liquid during electrolytic oxidation polymerization is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 100% by mass, and 0.05 to 20% by mass. % Is more preferable. 100 mass% is a case of a liquid monomer.

電解酸化重合においては、反応基質(モノマーまたはオリゴマー)と電極との電子移動を仲立ちするメディエーター(助酸化剤)を共存させることが好ましい。メディエーターとして有機、無機、金属メディエーターがあるが、好ましくは有機もしくは無機メディエーターである。具体的には2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル(TEMPO)のN−オキシル化合物などの有機メディエーターや塩化鉄など無機メディエーターである。   In the electrolytic oxidation polymerization, it is preferable that a mediator (co-oxidant) that mediates electron transfer between the reaction substrate (monomer or oligomer) and the electrode coexists. Examples of mediators include organic, inorganic, and metal mediators, with organic or inorganic mediators being preferred. Specifically, organic mediators such as an N-oxyl compound of 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl (TEMPO) and inorganic mediators such as iron chloride.

電解酸化重合は、不連続的に又は連続的に実施することができる。電解酸化重合反応を起こさせるために電圧を印加するときの電極材料として適している材料としては、例えば、貴金属及び鋼が挙げられる。具体的には、白金シート、鋼板、貴金属及び鋼の網、カーボンブラック充填ポリマー、金属蒸着絶縁層、カーボンフェルト等である。その他、膨潤性ポリマーフィルム(例えば、ポリ塩化ビニールフィルム)を塗布した電極を用いることができる。電解酸化重合の電流密度は広い範囲で変えることができ、電流密度は0.0001〜100mA/cmが好ましく、0.01〜40mA/cmがより好ましい。このような電流密度で電圧は約0.1〜50Vであることが好ましく、0.5〜30Vであることがより好ましい。電解酸化重合を行う際の反応温度は、0〜100℃であることが好ましく、副反応を抑制する観点から、0〜50℃がより好ましく、0〜30℃であることが特に好ましい。 The electrolytic oxidation polymerization can be carried out discontinuously or continuously. Examples of a material suitable as an electrode material when applying a voltage to cause an electrolytic oxidation polymerization reaction include noble metals and steel. Specifically, a platinum sheet, a steel plate, a noble metal and a steel net, a carbon black filled polymer, a metal vapor-deposited insulating layer, a carbon felt, and the like. In addition, an electrode coated with a swellable polymer film (for example, a polyvinyl chloride film) can be used. The current density of the electrolytic oxidation polymerization can be varied over a wide range, the current density is preferably 0.0001~100mA / cm 2, 0.01~40mA / cm 2 is more preferable. The voltage at such a current density is preferably about 0.1 to 50V, more preferably 0.5 to 30V. The reaction temperature during the electrolytic oxidation polymerization is preferably 0 to 100 ° C, more preferably 0 to 50 ° C, and particularly preferably 0 to 30 ° C from the viewpoint of suppressing side reactions.

電解酸化重合法については、特開昭61−8344号公報、同63−137925号公報、特開平1−313521号公報の記載を参考にすることができる。   Regarding the electrolytic oxidation polymerization method, the descriptions in JP-A Nos. 61-8344, 63-137925 and 1-313521 can be referred to.

本発明の製造方法において、導電性高分子前駆体モノマー液は流通式反応装置中の流通過程で酸化重合されるが、流通式反応装置の流通過程について以下に詳しく説明する。酸化重合を流通過程で行うことにより導電性高分子前駆体モノマーの酸化重合を反応釜中で行うバッチ法に比べて均一な条件下で重合反応を行うことができる。また、電解酸化重合の場合、フラスコや電解槽を用いるバッチ法では、導電性高分子が電極上に堆積した膜として得られるため所望の微粒子として得ることは困難である。   In the production method of the present invention, the conductive polymer precursor monomer liquid is oxidatively polymerized in the flow process in the flow reactor, and the flow process in the flow reactor will be described in detail below. By conducting the oxidative polymerization in the flow process, the polymerization reaction can be performed under uniform conditions as compared with the batch method in which the oxidative polymerization of the conductive polymer precursor monomer is performed in the reaction kettle. In addition, in the case of electrolytic oxidation polymerization, the batch method using a flask or an electrolytic bath is difficult to obtain as desired fine particles because the conductive polymer is obtained as a film deposited on the electrode.

本発明において、流通過程の中でも層流下、または層流と乱流の間に位置する過渡状態下の過程で酸化重合することが好ましい。層流および乱流とは以下のように説明される。管の中に水を流し、その中心軸状に細い管を挿入し着色した液を注入すると、水の流速が遅い間は、着色液は一本の線となって流れ、水は管壁に平行にまっすぐに流れる。しかし、流速を上げ、ある一定の流速に達すると急に水流の中に乱れが生じ、着色液は水流と混じって全体が着色した流れになる。前者の流れを層流(laminar flow)、後者を乱流(turbulent flow)という。その間を過渡状態の流れという。   In the present invention, it is preferable to perform oxidative polymerization in a flow process in a process under laminar flow or in a transient state located between laminar flow and turbulent flow. Laminar flow and turbulent flow are described as follows. When water is poured into the tube, a thin tube is inserted into its central axis and colored liquid is injected, the colored liquid flows as a single line while the flow rate of water is low, and the water flows on the tube wall. It flows straight in parallel. However, when the flow velocity is increased and reaches a certain flow velocity, the water flow suddenly becomes turbulent, and the colored liquid is mixed with the water flow to become a colored flow. The former flow is called laminar flow, and the latter flow is called turbulent flow. This is called a transient flow.

流れが層流になるか乱流になるかは流れの様子を示す無次元数であるレイノルズ数(Reynolds number)が、ある臨界値以下であるか否かによって決まる。レイノルズ数が小さいほど層流を形成しやすい。管内の流れのレイノルズ数Reは次式で表される。
Re=D<υ>ρ/μ
Dは管の等価直径、<υ>は断面平均速度、ρは流体の密度、μは流体の粘度を表す。この式からわかるように等価直径が小さいほどレイノルズ数は小さくなるので、μmサイズの等価直径の場合は安定な層流を形成しやすくなる。また、密度や粘度の液物性もレイノルズ数に影響し、密度が小さく、粘度が大きいほどレイノルズ数は小さくなるので層流を形成しやすいことがわかる。
Whether the flow becomes laminar or turbulent depends on whether or not the Reynolds number, which is a dimensionless number indicating the state of the flow, is below a certain critical value. The smaller the Reynolds number, the easier it is to form a laminar flow. The Reynolds number Re of the flow in the pipe is expressed by the following equation.
Re = D <υ x > ρ / μ
D is the equivalent diameter of the tube, <υ x > is the average cross-sectional velocity, ρ is the density of the fluid, and μ is the viscosity of the fluid. As can be seen from this equation, the smaller the equivalent diameter, the smaller the Reynolds number. Therefore, in the case of an equivalent diameter of μm, it becomes easy to form a stable laminar flow. It can also be seen that the liquid physical properties of density and viscosity also affect the Reynolds number, and the smaller the density and the greater the viscosity, the smaller the Reynolds number and the more easily the laminar flow is formed.

流れが変化する臨界値のレイノルズ数を臨界レイノルズ数(critical Reynolds number)と呼ぶ。臨界レイノルズ数は必ずしも一定とはいえないが、凡そ次の値が基準となる。(荻野文丸総編集、「化学工学ハンドブック」、p37、2004年、朝倉書店)
Re<2300 層流
Re>4000 乱流
4000≧Re≧2300 過渡状態(遷移領域)
The critical Reynolds number at which the flow changes is called the critical Reynolds number. The critical Reynolds number is not always constant, but the next value is the standard. (Edited by Fumimaru Kanno, “Chemical Engineering Handbook”, p. 37, 2004, Asakura Shoten)
Re <2300 laminar flow
Re> 4000 Turbulence 4000 ≧ Re ≧ 2300 Transient state (transition region)

過渡状態の流れとして、例えば層流渦の領域から乱流領域までを含む流れであるカルマン渦やテーラー渦等がある(「化学工学便覧改訂六版,化学工学会編,丸善株式会社」、「理化学辞典第5版,岩波書店」、「M.Engler et al.,“Effective Mixing by the Use of Convective Micro Mixers”,Conference Proceedings,2005 Spring National Meeting,AIChE,128d」、特開2006−342304号公報参照)。   Examples of transient flows include Karman vortices and Taylor vortices that include flows from the laminar vortex region to the turbulent region (“Chemical Engineering Handbook 6th revised edition, Chemical Engineering Society, Maruzen Co., Ltd.”, “ RIKEN Dictionary 5th edition, Iwanami Shoten ”,“ M. Engler et al., “Effective Mixing by the Use of Conventional Micro Mixers”, Conference Proceedings, 2005 Spring 304, National IC, et al. reference).

層流又は過渡状態(Re<4000)の流通過程で微粒子形成を行い、粒子の成長速度を制御することにより、粒子サイズが小さく、かつその分布が狭い微粒子分散液を効率良く調製することができる。この流通過程での酸化重合による導電性高分子微粒子析出は、粒子サイズ、その分布、分散安定性に優れ、しかも生産効率が高い点で特に好ましい。とりわけ、粒径分布の幅が狭い(単分散度性に優れる)微粒子であることは透明性に優れた薄膜形成に好ましい。   By forming fine particles in the flow process of laminar flow or transient state (Re <4000) and controlling the growth rate of the particles, a fine particle dispersion having a small particle size and a narrow distribution can be efficiently prepared. . The conductive polymer fine particle precipitation by oxidative polymerization in the distribution process is particularly preferable in view of excellent particle size, distribution and dispersion stability and high production efficiency. In particular, fine particles having a narrow particle size distribution (excelling in monodispersity) are preferable for forming a thin film having excellent transparency.

本発明の製造方法において、好ましい流通式反応装置は流路の等価直径が10mm以下の装置であり、特に好ましくは等価直径1mm以下の装置である。流路の等価直径1mm以下の流通式反応装置は、一般に「マイクロリアクター」と総称され、最近大きな発展を遂げている。代表的マイクロリアクターには、その断面を円形に換算した場合の等価直径が数μm〜数百μm程度の複数本のマイクロ流路(上記の反応装置)、及びこれらのマイクロ流路と繋がる混合空間が設けられており、このマイクロリアクターでは、複数本のマイクロ流路を通して複数の溶液をそれぞれ混合空間へ導入することで、複数の溶液を混合し、又は混合と共に化学反応を生じさせることができる。   In the production method of the present invention, a preferred flow reactor is a device having an equivalent diameter of a flow path of 10 mm or less, particularly preferably a device having an equivalent diameter of 1 mm or less. The flow-type reaction apparatus having an equivalent diameter of 1 mm or less in the flow path is generally called “microreactor” and has been greatly developed recently. A typical microreactor includes a plurality of microchannels (the above-described reaction apparatus) having an equivalent diameter of several μm to several hundreds of μm when the cross section is converted into a circle, and a mixing space connected to these microchannels. In this microreactor, by introducing a plurality of solutions into the mixing space through a plurality of microchannels, a plurality of solutions can be mixed, or a chemical reaction can be caused together with the mixing.

次に、上記のようなマイクロリアクターによる反応がタンク等を用いたバッチ方式と異なる点を説明する。すなわち、液相間の化学反応では、一般に反応液の界面において分子同士が出会うことによって反応が起こるので、微小空間(マイクロ流路)内で反応を行うと相対的に界面の面積が大きくなり、反応効率は著しく増大する。また前記のように分子の拡散そのものも拡散時間は距離の二乗に比例する。このことは、スケールを小さくするに従って、反応液を能動的に混合しなくても、流通域で分子の拡散によって混合が進み、反応が起こり易くなることを意味している。また、微小空間においては、スケールが小さいために層流支配の流れとなり、溶液同士が層流状態となって互いに拡散し、混合されて行く。   Next, the difference between the reaction by the microreactor as described above and the batch method using a tank or the like will be described. That is, in the chemical reaction between the liquid phases, the reaction generally occurs when molecules meet at the interface of the reaction solution. Therefore, when the reaction is performed in a microspace (microchannel), the area of the interface becomes relatively large, The reaction efficiency increases significantly. In addition, as described above, the diffusion time of the molecule itself is proportional to the square of the distance. This means that as the scale is reduced, the reaction proceeds more easily by the diffusion of molecules in the circulation region without active mixing of the reaction solution. Also, in the micro space, since the scale is small, the flow is dominated by laminar flow, and the solutions are in a laminar flow state and are diffused and mixed with each other.

上記のような特徴を有するマイクロリアクーを用いれば、反応の場として大容積のタンク等を用いた従来のバッチ方式と比較し、溶液同士の反応時間及び温度の精密な制御が可能になる。またバッチ方式の場合には、特に、反応速度が速い溶液間では混合初期の反応接触面で反応が進行し、さらに溶液間の反応により生成された一次生成物が容器内で引き続き反応を受けてしまうことから、生成物が不均一になったり、混合容器内で凝集や析出が生じてしまうおそれがある。これに対して、マイクロリアクターによれば、溶液が混合容器内に殆ど滞留することなく連続的に流通するので、溶液間の反応により生成された一次生成物が混合容器内に滞留する間に引き続き反応を受けてしまうことを抑止でき、従来では取り出すことが困難であった純粋な一次生成物を取り出すことも可能になる。   By using the microreactor having the above-described features, it is possible to precisely control the reaction time and temperature between solutions as compared with the conventional batch system using a large volume tank or the like as a reaction field. In the case of the batch method, the reaction proceeds at the reaction contact surface at the initial stage of mixing, particularly between solutions with a high reaction rate, and the primary product generated by the reaction between the solutions continues to be reacted in the vessel. As a result, the product may become non-uniform or agglomeration or precipitation may occur in the mixing container. On the other hand, according to the microreactor, the solution continuously circulates with almost no stagnation in the mixing container. Therefore, while the primary product generated by the reaction between the solutions stays in the mixing container, it continues. It is possible to suppress the reaction, and it is possible to take out a pure primary product that has been difficult to remove in the past.

また、実験的な製造設備により製造された少量の化学物質を大規模の製造設備により多量に製造(スケールアップ)する際には、従来、実験的な製造設備に対し、バッチ方式による大規模の製造設備での再現性を得るために多大の労力及び時間を要していたが、必要となる製造量に応じてマイクロリアクーを用いた製造ラインを並列化することにより、このような再現性を得るための労力及び時間を大幅に減少できる可能性がある。なお、マイクロリアクターの作製は通常の方法によればよく、例えば特開2005−307154号公報の段落[0035]〜[0040]を参考にすることができる。   In addition, when a small amount of chemical substances produced by an experimental production facility is manufactured (scaled up) in a large amount by a large-scale production facility, a large-scale batch method is conventionally used. It took a great deal of labor and time to obtain reproducibility at the production facility, but this reproducibility can be achieved by parallelizing production lines using microrear coolers according to the required production volume. The labor and time for obtaining the potential can be greatly reduced. The microreactor can be produced by a normal method, for example, refer to paragraphs [0035] to [0040] of JP-A-2005-307154.

本発明の製造方法に用いられる装置における流路の等価直径は、好ましくは10mm以下であり、1mm以下であることがより好ましく、10μm〜1mmであることがさらに好ましく、20〜500μmであることが特に好ましい。また流路の長さは特に限定されないが、1mm以上10m以下であることが好ましく、5mm以上10m以下であることがより好ましく、10mm以上5m以下であることが特に好ましい。マイクロリアクターに関しては、反応の効率向上などを目指したデバイスに関する報告がなされている。例えば、特開2003−210960号、特開2003−210963号、特開2003−210959号の各公報にはマイクロミキサーに関して記載されており、これらのマイクロデバイスを利用することもできる。   The equivalent diameter of the flow path in the apparatus used in the production method of the present invention is preferably 10 mm or less, more preferably 1 mm or less, further preferably 10 μm to 1 mm, and more preferably 20 to 500 μm. Particularly preferred. The length of the channel is not particularly limited, but is preferably 1 mm or more and 10 m or less, more preferably 5 mm or more and 10 m or less, and particularly preferably 10 mm or more and 5 m or less. Regarding microreactors, there have been reports on devices aimed at improving reaction efficiency. For example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2003-210960, 2003-210963, and 2003-210959 describe micromixers, and these microdevices can also be used.

流路中へ所定の液体を導入して流通させるために、液体流通駆動手段を用いることが好ましく、さらには流体制御手段を用いることがより好ましい。特に、マイクロ流路内における流体の挙動は、マクロスケールとは異なる性質を持つため、マイクロスケールに適した制御方式を採用することが好ましい。液体駆動方式は形態分類すると連続流動方式と液滴(液体プラグ)方式があり、駆動力分類すると電気的駆動方式と圧力駆動方式がある。これらの方式におけるさらに詳細については、例えば特開2005−307154号公報の段落[0041]〜[0046]を参照することができる。   In order to introduce and circulate a predetermined liquid into the flow path, it is preferable to use a liquid flow driving means, and more preferably to use a fluid control means. In particular, since the behavior of the fluid in the microchannel has a property different from that of the macroscale, it is preferable to employ a control method suitable for the microscale. The liquid drive system is classified into a continuous flow system and a droplet (liquid plug) system when classified into forms, and an electrical drive system and a pressure drive system when classified into drive forces. For further details on these methods, reference can be made to paragraphs [0041] to [0046] of JP-A-2005-307154, for example.

本発明の製造方法において、流路を流れる流体の速度(流速)は、化学酸化重合及び電解酸化重合を含め0.002ml〜5000ml/minとすることが好ましく、0.003ml〜500ml/minとすることがより好ましく、0.01ml〜250ml/minとすることが更に好ましく、0.1ml〜100ml/minとすることが特に好ましい。   In the production method of the present invention, the velocity (flow rate) of the fluid flowing in the flow path is preferably 0.002 ml to 5000 ml / min, including chemical oxidative polymerization and electrolytic oxidative polymerization, and is 0.003 ml to 500 ml / min. More preferably, it is more preferably 0.01 ml to 250 ml / min, and particularly preferably 0.1 ml to 100 ml / min.

本発明の製造方法においては、流通式反応装置中で導電性高分子微粒子を得ることにより、フラスコ中で粒子形成したのでは得られない程に、粒径が揃った微粒子を得られる。さらに、この流通式反応装置をナンバリングアップ(並列化)すれば、微粒子およびその有機溶媒分散液を再現性よく大量に生産することができる。   In the production method of the present invention, by obtaining conductive polymer fine particles in a flow-type reaction apparatus, fine particles having a uniform particle size that cannot be obtained by forming particles in a flask can be obtained. Further, if this flow reactor is numbered up (in parallel), it is possible to produce a large amount of fine particles and an organic solvent dispersion thereof with high reproducibility.

本発明における酸化重合を電解酸化にて行う場合に好適に用いられる反応装置の実施形態として、流路の側面に電極を有する電解酸化装置を概略的に図1〜3に示す。図2は図1のII−II線断面を示す断面図であり、図3は図1のIII−III線断面を示す断面図である。なお、本発明がこれらに限定されないことはいうまでもない。本実施形態の装置においては、流路が1つのみの形態を示したが、前述のとおり流路を複数設けてもよく、導入口111に到達する前に流路を2つ以上に分けて、多液を合流させるようにした多液混合型反応装置として化学的酸化重合に対応しうるようにしてもよい。このとき多液が合流する合液領域以降に磁場を印加する構成とすることが好ましいが、装置全体に磁場を印加するようにしてもよい。そのほか、磁場印加するための磁極115を電極114の両わきに配置した図示した構成ではなく、電極114の流路とは反対側の電極上下外方に磁極を設けた構成としてもよい。このようにした場合、磁場(磁界)の磁束発生方向と電場(電界)の電流発生方向は一致し、互いに平行した電場と磁場が発生する。以上の電極と磁極の配置が好ましい配置ではあるが、配置関係はこれらに限定されず、もっとも効率よく作用するのであれば配置関係に特に制限はない。   As an embodiment of a reaction apparatus suitably used when the oxidative polymerization in the present invention is carried out by electrolytic oxidation, an electrolytic oxidation apparatus having electrodes on the side surfaces of a flow path is schematically shown in FIGS. 2 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line III-III of FIG. Needless to say, the present invention is not limited to these examples. In the apparatus of the present embodiment, only one flow path is shown. However, as described above, a plurality of flow paths may be provided, and the flow path is divided into two or more before reaching the inlet 111. Alternatively, a multi-liquid mixing type reaction apparatus in which multiple liquids are combined may be adapted to support chemical oxidative polymerization. At this time, it is preferable that the magnetic field is applied after the mixed region where multiple liquids join, but the magnetic field may be applied to the entire apparatus. In addition, the magnetic pole 115 for applying the magnetic field is not shown in the illustrated configuration on both sides of the electrode 114, but may be configured in such a manner that the magnetic pole is provided on the upper and lower sides of the electrode opposite to the flow path of the electrode 114. In this case, the magnetic flux generation direction of the magnetic field (magnetic field) and the current generation direction of the electric field (electric field) coincide with each other, and an electric field and a magnetic field parallel to each other are generated. The above arrangement of the electrode and the magnetic pole is a preferable arrangement, but the arrangement relationship is not limited to these, and the arrangement relationship is not particularly limited as long as it works most efficiently.

本実施形態の装置100は114が白金蒸着電極である。本実施形態においては、電圧印加手段として電源、導線、端子、電極等を用いうるが、反応装置の電極部分のみを図示している。同装置100は導入口111、排出口112、流路113を有し、流路113の長さ方向に直交する断面の形状は必要に応じて微細加工しうるが、台形または矩形に近い形であることが好ましい。流路幅Wおよび流路深さHをマイクロメートルサイズにすれば、瞬時に加熱および冷却を行うことができる。導入口111から導入されたモノマー液は、電極を内蔵した流路長aで示される範囲を流通する過程で高分子微粒子分散液に電解酸化重合反応により変換される。そして電極114の両わきには磁場印加手段115が配置されている。したがって、上側電極114aと下側電極114bの間に電場(電界)が生じる。これに対して、磁場(磁界)は左側磁極115aと右側磁極115bとの間に磁場(磁界)が発生する。このように、本実施形態においては、磁場(磁界)における磁束の方向と、電場(電界)における電流の方向が直交するようにされている。   In the apparatus 100 of this embodiment, reference numeral 114 denotes a platinum vapor deposition electrode. In the present embodiment, a power source, a conducting wire, a terminal, an electrode, and the like can be used as the voltage applying means, but only the electrode portion of the reaction apparatus is illustrated. The apparatus 100 has an introduction port 111, a discharge port 112, and a flow path 113, and the shape of the cross section perpendicular to the length direction of the flow path 113 can be finely processed as necessary, but in a shape close to a trapezoid or a rectangle. Preferably there is. If the channel width W and the channel depth H are set to the micrometer size, heating and cooling can be performed instantaneously. The monomer liquid introduced from the introduction port 111 is converted into a polymer fine particle dispersion by electrolytic oxidation polymerization in the process of flowing through the range indicated by the flow path length a containing the electrode. Magnetic field applying means 115 is arranged on both sides of the electrode 114. Therefore, an electric field (electric field) is generated between the upper electrode 114a and the lower electrode 114b. In contrast, a magnetic field (magnetic field) is generated between the left magnetic pole 115a and the right magnetic pole 115b. Thus, in this embodiment, the direction of the magnetic flux in the magnetic field (magnetic field) is orthogonal to the direction of the current in the electric field (electric field).

本発明の製造方法において磁場印加手段は、磁場を発生できる磁極を有するものなら何を用いても構わないが、例えば永久磁石、電磁石、超伝導磁石、またはハイブリッド磁石が用いられる。また定常磁場、パルス磁場共に使用することができる。一般に磁気の強さは磁束密度(単位:T(テスラ)、1T=10,000Oe(エルステッド))で表すが、永久磁石は1.5T以下、鉄芯コイルの電磁石は2T程度までがカバーできる磁場と言われる。それ以上を実現するには超伝導磁石(15T程度まで現在可能)やハイブリッド磁石(30T程度まで現在可能)を使用することができる。本発明において使用される磁場は、0.01T〜10Tであることが好ましく、0.01T〜5Tであることがより好ましい。   In the manufacturing method of the present invention, any magnetic field applying means may be used as long as it has a magnetic pole capable of generating a magnetic field. For example, a permanent magnet, an electromagnet, a superconducting magnet, or a hybrid magnet is used. In addition, both a stationary magnetic field and a pulsed magnetic field can be used. In general, the magnetic strength is expressed by magnetic flux density (unit: T (Tesla), 1T = 10,000 Oe (Oersted)). The permanent magnet can cover 1.5T or less, and the iron magnet electromagnet can cover up to about 2T. It is said. Superconducting magnets (currently possible up to about 15T) and hybrid magnets (currently possible up to about 30T) can be used to achieve more. The magnetic field used in the present invention is preferably 0.01T to 10T, and more preferably 0.01T to 5T.

[透過率]
本発明の導電性高分子微粒子分散液の特徴は、それを用いて作製した薄膜の透過率が高く透明であることである。本発明において、薄膜の透過率は特に断らない限り、石英ガラス基板上に乾燥後ほぼ300nmの厚さになるようにスピンコート法にて薄膜を形成し、前記の乾燥工程を経て得られる薄膜塗布ガラス板を、ベースの石英ガラス基板をリファレンスとして分光光度計((株)島津製作所製MPC−2200)により測定した550nmの透過率値をいう。
[Transmissivity]
A feature of the conductive polymer fine particle dispersion of the present invention is that a thin film produced using the same has a high transmittance and is transparent. In the present invention, unless otherwise specified, the thin film is formed on a quartz glass substrate by spin coating so as to have a thickness of about 300 nm after drying, and the thin film coating obtained through the drying step is performed. The glass plate refers to a transmittance value of 550 nm measured by a spectrophotometer (MPC-2200 manufactured by Shimadzu Corporation) with a base quartz glass substrate as a reference.

上記のガラス基板上の薄膜は、スピンコート・乾燥工程を経てほぼ300nmの厚さになるように作製する。ただし厚さのばらつきを考慮し、作製した薄膜の膜厚を触針式段差計(ULVAC, DEKTAK 6M[商品名])を用いて測定し、その値から300nmの厚さにおける透過率を算出する(透過率は膜厚に比例する)。このようにして得た、本発明の分散液によるガラス基板上の膜厚300nm薄膜の波長550nmにおける可視光の透過率(T)は、90%以上であり、好ましくは95%以上である。95%以上であるとは最先端技術における画像表示装置に対応しうる透明性の良いレベルの膜である。   The thin film on the glass substrate is manufactured to a thickness of about 300 nm through a spin coating / drying process. However, considering the thickness variation, the thickness of the thin film produced is measured using a stylus type step gauge (ULVAC, DEKTAK 6M [trade name]), and the transmittance at a thickness of 300 nm is calculated from the measured value. (Transmissivity is proportional to film thickness). The visible light transmittance (T) at a wavelength of 550 nm of the 300 nm-thick film on the glass substrate by the dispersion of the present invention thus obtained is 90% or more, preferably 95% or more. The film having a level of 95% or more is a film having a high level of transparency that can be applied to an image display device in the state of the art.

本発明の分散液を基材上に塗布・乾燥する場合の乾燥の温度は、20〜250℃であることが好ましく、50〜130℃であることがより好ましい。乾燥時間は3秒〜1週間であることが好ましく、5秒〜60秒であることがより好ましい。このようにして本発明の導電性高分子微粒子を有する透明導電膜を有する被覆基材が得られる。得られた基材表面の薄膜は、可撓性を有し、特にこれまでのポリチオフェン系導電性高分子分散液による薄膜に比べて、十分な導電性を有しながら高い透明性を示すものとすることができる。   The drying temperature in the case of applying and drying the dispersion of the present invention on a substrate is preferably 20 to 250 ° C, more preferably 50 to 130 ° C. The drying time is preferably 3 seconds to 1 week, more preferably 5 seconds to 60 seconds. In this way, a coated substrate having a transparent conductive film having the conductive polymer fine particles of the present invention is obtained. The thin film on the surface of the obtained substrate has flexibility, and particularly exhibits high transparency while having sufficient conductivity as compared with conventional thin films made of polythiophene-based conductive polymer dispersions. can do.

[表面抵抗率]
本発明において、導電性高分子微粒子を含有する膜の導電性は表明抵抗率(Surface Resistivity、単位Ω/□)で表す。測定は特に断らない限り、三菱化学製Loresta−EP MCP−T360(商品名)によって、湿度50%下において行った値をいう。表面抵抗率は、1×10〜1×10Ω/□の範囲であることが好ましく、1×10〜1×10Ω/□の範囲であることがより好ましい。
[Surface resistivity]
In the present invention, the conductivity of the film containing the conductive polymer fine particles is expressed by a manifest resistivity (unit Ω / □). Unless otherwise specified, the measurement refers to a value measured under a humidity of 50% by Loresta-EP MCP-T360 (trade name) manufactured by Mitsubishi Chemical. The surface resistivity is preferably in the range of 1 × 10 2 to 1 × 10 7 Ω / □, and more preferably in the range of 1 × 10 2 to 1 × 10 5 Ω / □.

本発明の導電性高分子微粒子の分散液を用いて作製した透明導電膜は、エレクトロルミネッセンスパネルの表面電極、液晶ディスプレイの画素電極、コンデンサの電極、タッチパネルの透明電極などの各種透明電極、ならびにブラウン管ディスプレイの電磁遮蔽などに好適に用いられる。   The transparent conductive film produced using the dispersion liquid of the conductive polymer fine particles of the present invention is a transparent electrode such as a surface electrode of an electroluminescence panel, a pixel electrode of a liquid crystal display, a capacitor electrode, a transparent electrode of a touch panel, and a cathode ray tube. It is suitably used for electromagnetic shielding of displays.

以下に実施例に基づき本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、以下の実施例および比較例において、体積平均粒径Mv,個数平均粒径Mn、透過率の測定、表面抵抗率の測定は下記のようにして行った。   The present invention will be described below in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples. In the following examples and comparative examples, volume average particle diameter Mv, number average particle diameter Mn, transmittance measurement, and surface resistivity measurement were performed as follows.

[体積平均粒径(Mv)、個数平均粒径(Mn)の測定]
分散液試料を限外濾過装置(アドバンテック東洋社製、UHP−62K(商品名)、分画分子量5万)により蒸留水を加えてろ液を排除して体積を一定にしながら精製した後、5.0質量%まで濃縮した。この液の粒子の体積平均粒径、単分散性の指標である体積平均粒径Mv/個数平均粒径Mnを測定した。粒子の粒径(Mv)及び単分散性(Mv/Mn)は日機装(株)社製のナノトラックUPA−EX150(商品名)にて、蒸留水で微粒子濃度0.2質量%に希釈して室温(約25℃)で測定した。
[Measurement of Volume Average Particle Size (Mv) and Number Average Particle Size (Mn)]
4. After purifying the dispersion sample with an ultrafiltration device (Advantech Toyo Co., Ltd., UHP-62K (trade name), molecular weight cut off 50,000) while adding distilled water to eliminate the filtrate and keeping the volume constant, Concentrated to 0% by weight. The volume average particle diameter of the liquid particles and the volume average particle diameter Mv / number average particle diameter Mn, which is an index of monodispersibility, were measured. The particle size (Mv) and monodispersity (Mv / Mn) of the particles were diluted with distilled water to a fine particle concentration of 0.2% by mass using Nanotrac UPA-EX150 (trade name) manufactured by Nikkiso Co., Ltd. It measured at room temperature (about 25 degreeC).

[透過率の測定]
分散液試料の5.0質量%濃縮液を上記のガラス基板上にスピンコートし(MIKASA社製、1H−PX2[商品名]を使用した。)、70℃で60分乾燥して、300nmの厚さになるようにて導電性高分子微粒子膜を作製した。得られた膜試料の膜圧を触針式段差計(ULVAC社製、DEKTAK 6M[商品名])を用いて測定した(このとき膜厚による誤差の補正を行ない、300nmの厚さにおける透過率値を算出した。)。
[Measurement of transmittance]
A 5.0 mass% concentrated solution of the dispersion sample was spin-coated on the above glass substrate (using 1KA-PX2 [trade name] manufactured by MIKASA), dried at 70 ° C. for 60 minutes, and 300 nm A conductive polymer fine particle film was prepared so as to have a thickness. The film pressure of the obtained film sample was measured using a stylus type step gauge (manufactured by ULVAC, DEKTAK 6M [trade name]) (at this time, the error was corrected by the film thickness, and the transmittance at a thickness of 300 nm was measured. Value was calculated).

[表面抵抗率の測定]
上記透過率の測定と同様にして作製した膜試料の表面抵抗率を湿度50%において三菱化学製Loresta EP MCP−T360(商品名)を用いて測定した。
[Measurement of surface resistivity]
The surface resistivity of a film sample produced in the same manner as the above transmittance measurement was measured using a Loresta EP MCP-T360 (trade name) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation at a humidity of 50%.

(実施例1)
導電性高分子前駆体モノマー(3,4−エチレンジオキシチオフェン)14g(0.1モル)、ポリスチレンスルホン酸(質量平均分子量4,000)18g(0.1モルSOH)アニオン性界面活性剤(アクアロンKH−10、商品名、第一工業製薬(株)社製)2gとを、水300gとを激しく攪拌混合(ホモジナイザーを使用した。回転数は5000rpmで1分間とした。)して調製した乳化液をIA液とした。
Example 1
Conductive polymer precursor monomer (3,4-ethylenedioxythiophene) 14 g (0.1 mol), polystyrene sulfonic acid (mass average molecular weight 4,000) 18 g (0.1 mol SO 3 H) anionic surface activity 2 g of the agent (Aqualon KH-10, trade name, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) and 300 g of water were vigorously stirred and mixed (a homogenizer was used. The rotation speed was 5000 rpm for 1 minute). The prepared emulsion was designated as IA liquid.

図1に示した反応装置として、流路の等価直径を300μmとしたセラミックス製装置100を準備した。テフロン(登録商標)チューブ2本を逆止弁付きコネクタを用いて導入口111に接続し、その先にIA液を入れたシリンジを繋ぎ、ポンプにセットした。排出口112に圧力調節弁を有するコネクタを接続し、それを介してテフロン(登録商標)チューブを接続した。   As the reaction apparatus shown in FIG. 1, a ceramic apparatus 100 having a flow path equivalent diameter of 300 μm was prepared. Two Teflon (registered trademark) tubes were connected to the inlet 111 using a connector with a check valve, and a syringe containing the IA solution was connected to the tip of the tube and set in a pump. A connector having a pressure control valve was connected to the discharge port 112, and a Teflon (registered trademark) tube was connected thereto.

装置本体の大きさは20cm(長さ)×2cm(幅)×1cm(厚さ)とした。白金電極114及び115は、それぞれ10cm(長さa)にわたって流路113の上下に配設された。それらは配線によりポテンショスタットに接続された。反応温度は約50℃になるよう調節し(このときペルチェ素子冷却装置を使用した。)、流れるIA液に22mAの定電流(電圧は6〜7V)を印加し電解酸化重合反応を行った。磁場印加手段115は永久磁石装置(NECトーキン(株)製の永久磁石ランタネット[商品名])を用いて作製し、0.5Tの強度の磁場を発生させた。   The size of the apparatus main body was 20 cm (length) × 2 cm (width) × 1 cm (thickness). The platinum electrodes 114 and 115 were respectively disposed above and below the flow path 113 over 10 cm (length a). They were connected to the potentiostat by wiring. The reaction temperature was adjusted to about 50 ° C. (At this time, a Peltier element cooling device was used), and a constant current of 22 mA (voltage was 6 to 7 V) was applied to the flowing IA liquid to carry out an electrolytic oxidation polymerization reaction. The magnetic field applying means 115 was manufactured using a permanent magnet device (permanent magnet lanternette [trade name] manufactured by NEC Tokin Corporation), and generated a magnetic field having a strength of 0.5 T.

上記の条件で調製したIA液にメディエーターとして、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル(TEMPO)1.4gを混合し、その溶液を20μL/minの流速で導入口111より注入したところ、排出口112から導電性高分子微粒子の分散液が得られた。注入を1時間継続して、分散液をチューブの先端より捕集した。得られた分散液(試料1)の微粒子の粒径及び単分散度、透過率、表面抵抗率を測定した。結果を下表1に示す。   As a mediator, 1.4 g of 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl (TEMPO) was mixed with the IA solution prepared under the above conditions, and the solution was introduced from the inlet 111 at a flow rate of 20 μL / min. When injected, a dispersion liquid of conductive polymer fine particles was obtained from the discharge port 112. The injection was continued for 1 hour, and the dispersion was collected from the tip of the tube. The particle size and monodispersity, transmittance, and surface resistivity of the obtained dispersion (Sample 1) were measured. The results are shown in Table 1 below.

(実施例2)
IA液の導電性高分子前駆体モノマーをピロールに等モル量で置き替え、メディエーターを塩化鉄(II)とした以外、実施例1と同様にして、導電性高分子微粒子の分散液を得た。得られた分散液(試料2)中の微粒子の粒径及び単分散度、透過率、表面抵抗率を測定した。結果を下表1に示す。
(Example 2)
A dispersion of conductive polymer fine particles was obtained in the same manner as in Example 1, except that the conductive polymer precursor monomer of the IA liquid was replaced with pyrrole in an equimolar amount, and the mediator was changed to iron (II) chloride. . The particle diameter and monodispersity, transmittance, and surface resistivity of the fine particles in the obtained dispersion (Sample 2) were measured. The results are shown in Table 1 below.

(実施例3)
実施例2に対して磁場強度を電磁石装置(NECトーキン(株)製・磁極間隙可変実験用電磁石SEE-2[商品名])を用いて1.0Tとした以外同様にして、導電性高分子微粒子の分散液を得た。得られた分散液(試料3)の微粒子の粒径及び単分散度、透過率、表面抵抗率を測定した。結果を下表1に示す。
(Example 3)
In the same manner as in Example 2, except that the magnetic field strength was set to 1.0 T using an electromagnet device (manufactured by NEC TOKIN Corporation, electromagnet SEE-2 [trade name] for variable magnetic pole gap experiment). A dispersion of fine particles was obtained. The particle size and monodispersity, transmittance, and surface resistivity of the obtained dispersion (sample 3) were measured. The results are shown in Table 1 below.

(実施例4)
実施例1に対して、磁場強度を電磁石装置(NECトーキン(株)製・磁極間隙可変実験用電磁石SEE-2)を用いて1.2Tとした以外同様にして、導電性高分子微粒子の分散液を得た。得られた分散液(試料4)の微粒子の粒径及び単分散度、透過率、表面抵抗率を測定した。結果を下表1に示す。
Example 4
In the same manner as in Example 1, except that the magnetic field strength was changed to 1.2 T using an electromagnet device (manufactured by NEC Tokin Co., Ltd., electromagnet SEE-2 for variable magnetic pole gap experiment). A liquid was obtained. The particle size and monodispersity, transmittance, and surface resistivity of the obtained dispersion (sample 4) were measured. The results are shown in Table 1 below.

(実施例5)
実施例4に対して装置を代え、磁場印加手段115を、電極114に対して流路とは反対側のそれぞれ電極外方に位置するように設置した装置を用いた。ここに電磁石装置(NECトーキン(株)製・磁極間隙可変実験用電磁石SEE-2)を用いて1.2Tの磁場を印加し、電場の生じる方向と同一(平行)方向の磁場を印加して分散液試料の調製を行った。得られた分散液(試料5)の微粒子の粒径及び単分散度、透過率、表面抵抗率を測定した。結果を下表1に示す。
(Example 5)
The apparatus was replaced with the apparatus of Example 4, and the apparatus which installed the magnetic field application means 115 so that it might each be located in the electrode outer side on the opposite side to a flow path with respect to the electrode 114 was used. A 1.2T magnetic field is applied here using an electromagnet device (NEC Tokin Co., Ltd. magnetic pole gap variable experiment electromagnet SEE-2), and a magnetic field in the same (parallel) direction as the electric field is generated. A dispersion sample was prepared. The particle size and monodispersity, transmittance, and surface resistivity of the obtained dispersion (sample 5) were measured. The results are shown in Table 1 below.

(実施例6)
実施例1に対してIA液の導電性高分子前駆体モノマーをアニリンの等モル量に置き替えた以外同様にして、導電性高分子微粒子の分散液を得た。得られた分散液(試料6)の微粒子の粒径及び単分散度、透過率、表面抵抗率を測定した。結果を下表1に示す。
(Example 6)
A dispersion of conductive polymer fine particles was obtained in the same manner as in Example 1 except that the conductive polymer precursor monomer of the IA liquid was replaced with an equimolar amount of aniline. The particle size and monodispersity, transmittance, and surface resistivity of the obtained dispersion (sample 6) were measured. The results are shown in Table 1 below.

(実施例7)
実施例1に対して流路の等価直径を150μmに代え、磁場強度を2Tにした以外同様にして、導電性高分子微粒子の分散液を得た。得られた分散液(試料7)の微粒子の粒径及び単分散度、透過率、表面抵抗率を測定した。結果を下表1に示す。
(Example 7)
A dispersion liquid of conductive polymer fine particles was obtained in the same manner as in Example 1 except that the equivalent diameter of the flow path was changed to 150 μm and the magnetic field strength was changed to 2T. The particle size and monodispersity, transmittance, and surface resistivity of the obtained dispersion (sample 7) were measured. The results are shown in Table 1 below.

(実施例8)
上記実施例7に対して、流路の等価直径を500μmに代え、磁場強度を超伝導磁石装置(住友重機(株)製HF10−100VHT[商品名])を用いて10Tにした以外同様にして、導電性高分子微粒子の分散液を得た。ただし、用いた装置は実施例5と同じ、磁場が電場と同一方向となる装置を用いた。得られた分散液(試料8)の微粒子の粒径及び単分散度、透過率、表面抵抗率を測定した。結果を下表1に示す。
(Example 8)
In the same manner as in Example 7, except that the equivalent diameter of the flow path was changed to 500 μm and the magnetic field strength was changed to 10 T using a superconducting magnet device (HF10-100VHT [trade name] manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd.). As a result, a dispersion of conductive polymer fine particles was obtained. However, the apparatus used was the same as in Example 5, and the apparatus in which the magnetic field was in the same direction as the electric field. The particle diameter and monodispersity, transmittance, and surface resistivity of the obtained dispersion (sample 8) were measured. The results are shown in Table 1 below.

(実施例9)
上記IA液を準備した。ただしここではメディエーターを用いなかった。これとは別に、酸化剤として過硫酸アンモニウム108g(0.4モル)を水600gに溶解した溶液をIIA液とした。マイクロリアクターとして、図1〜3に示したものに対し、導入口を2つもうけ、2股としたT字型流路を有する装置を準備した。この装置においては、磁場印加手段を、導入口から導入流通された液体が合流する点以降に設置し、流路面に直交するように磁場が発生するように配置した。磁場強度は永久磁石装置(NECトーキン(株)製の永久磁石ランタネットを用いて作製)で0.5Tとなるようにした。合流部分及びその後の流路の等価直径を10mmとした。なお電極は電圧の印加を行わないため配設しなかった。
Example 9
The IA solution was prepared. However, no mediator was used here. Separately from this, a solution prepared by dissolving 108 g (0.4 mol) of ammonium persulfate as an oxidizing agent in 600 g of water was designated as IIA solution. As a microreactor, an apparatus having a T-shaped channel having two inlets and two forks for the one shown in FIGS. In this apparatus, the magnetic field applying means is installed after the point where the liquid introduced and circulated from the introduction port joins, and is arranged so that the magnetic field is generated so as to be orthogonal to the flow path surface. The magnetic field strength was set to 0.5 T with a permanent magnet device (manufactured using a permanent magnet lanternette manufactured by NEC TOKIN Corporation). The equivalent diameter of the merged portion and the subsequent flow path was 10 mm. The electrodes were not arranged because no voltage was applied.

上記のマイクロリアクターを用いコネクタの出口に接続したテフロン(登録商標)チューブのうちの6m長(出口から1m地点から7m地点)を温度を70℃に保ったオイルバスに浸けた状態で、IA液を10mL/min、IIA液を20mL/minの送液速度にて送り出した。導電性高分子微粒子分散液が得られたのでこれを捕集した。この分散液(試料9)の粒子の体積平均粒径、単分散性の指標である体積平均粒径Mv/個数平均粒径、透過率、表面抵抗率を測定した。   In the state where 6m length (1m to 7m point from the outlet) of the Teflon (registered trademark) tube connected to the connector outlet using the above microreactor is immersed in an oil bath maintained at a temperature of 70 ° C, the IA liquid Was delivered at a delivery rate of 10 mL / min and the IIA solution at a delivery rate of 20 mL / min. Since the conductive polymer fine particle dispersion was obtained, it was collected. The volume average particle diameter of the particles of this dispersion (sample 9), volume average particle diameter Mv / number average particle diameter, which is an index of monodispersibility, transmittance, and surface resistivity were measured.

(実施例10)
実施例9の条件に対して、流路の等価直径を1mmとした以外同様にして、導電性高分子微粒子の分散液を得た。なお、合流後のマイクロ流路23内の滞留時間を同じにするためにIA液の送液速度を0.3ml/min、IIA液の送液速度を0.6ml/minにした。この分散液(試料10)の粒子の体積平均粒径、単分散性の指標である体積平均粒径Mv/個数平均粒径、透過率、表面抵抗率を測定した。
(Example 10)
A dispersion of conductive polymer fine particles was obtained in the same manner as in Example 9, except that the equivalent diameter of the flow path was 1 mm. In addition, in order to make the residence time in the microchannel 23 after joining the same, the liquid feed rate of the IA liquid was 0.3 ml / min, and the liquid feed speed of the IIA liquid was 0.6 ml / min. The volume average particle diameter of the particles of this dispersion (sample 10), volume average particle diameter Mv / number average particle diameter, which is an index of monodispersibility, transmittance, and surface resistivity were measured.

(実施例11)
実施例9の条件に対して、流路の等価直径を300μmとした以外同様にして、導電性高分子微粒子の分散液を得た。この分散液(試料11)の粒子の体積平均粒径、単分散性の指標である体積平均粒径Mv/個数平均粒径、透過率、表面抵抗率を測定した。
(Example 11)
Under the same conditions as in Example 9, except that the equivalent diameter of the flow path was changed to 300 μm, a dispersion of conductive polymer fine particles was obtained. The volume average particle diameter of the particles of this dispersion (sample 11), volume average particle diameter Mv / number average particle diameter, which is an index of monodispersibility, transmittance, and surface resistivity were measured.

(参考例)
磁場をかけなかった以外、上記各実施例と同様にして、分散液試料を調製した。得られた分散液(試料12〜22)の微粒子の粒径、単分散度、透過率、表面抵抗率を測定した。その結果を表1に示した。
(Reference example)
A dispersion sample was prepared in the same manner as in each of the above examples, except that no magnetic field was applied. The particle size, monodispersity, transmittance, and surface resistivity of the fine particles of the obtained dispersion (samples 12 to 22) were measured. The results are shown in Table 1.

[表1]
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
試料No. Mv (nm) Mv/Mn 透過率 表面抵抗率
(体積平均径) (単分散度) (%) (Ω/□)
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
1 27.5 1.20 98.8 1.3×10
2 35.5 1.50 98.0 1.5×10
3 25.5 1.20 98.8 7.0×10
4 24.3 1.19 99.0 9.8×10
5 28.0 1.22 98.5 1.5×10
6 39.0 1.60 96.6 1.8×10
7 18.5 1.19 99.6 8.8×10
8 17.5 1.15 99.8 2.5×10
9 55.0 2.60 92.0 9.5×10
10 40.1 1.90 94.5 7.5×10
11 35.4 1.65 96.6 2.5×10
12 30.5 1.22 98.3 1.2×10
13 40.3 1.55 97.2 2.0×10
14 30.0 1.35 97.5 8.5×10
15 27.7 1.22 98.6 1.5×10
16 31.1 1.25 98.0 1.3×10
17 45.5 1.72 95.5 2.0×10
18 20.3 1.23 99.5 1.2×10
19 20.4 1.22 99.4 1.3×10
20 69.0 2.80 90.5 8.1×10
21 45.5 2.05 92.3 5.3×10
22 40.3 1.83 95.3 1.2×10
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
[Table 1]
------------------------------------
Sample No. Mv (nm) Mv / Mn transmittance Surface resistivity
(Volume average diameter) (Monodispersity) (%) (Ω / □)
------------------------------------
1 27.5 1.20 98.8 1.3 × 10 3
2 35.5 1.50 98.0 1.5 × 10 4
3 25.5 1.20 98.8 7.0 × 10 3
4 24.3 1.19 99.0 9.8 × 10 2
5 28.0 1.22 98.5 1.5 × 10 3
6 39.0 1.60 96.6 1.8 × 10 5
7 18.5 1.19 99.6 8.8 × 10 2
8 17.5 1.15 99.8 2.5 × 10 2
9 55.0 2.60 92.0 9.5 × 10 7
10 40.1 1.90 94.5 7.5 × 10 6
11 35.4 1.65 96.6 2.5 × 10 5
12 30.5 1.22 98.3 1.2 × 10 4
13 40.3 1.55 97.2 2.0 × 10 5
14 30.0 1.35 97.5 8.5 × 10 4
15 27.7 1.22 98.6 1.5 × 10 3
16 31.1 1.25 98.0 1.3 × 10 4
17 45.5 1.72 95.5 2.0 × 10 6
18 20.3 1.23 99.5 1.2 × 10 4
19 20.4 1.22 99.4 1.3 × 10 4
20 69.0 2.80 90.5 8.1 × 10 8
21 45.5 2.05 92.3 5.3 × 10 7
22 40.3 1.83 95.3 1.2 × 10 6
------------------------------------

(比較例)
実施例1で用いた導電性高分子前駆体モノマー液(IA液)をフラスコに入れ、1対の白金電極を液内に導入し、22mAの定電流が流れるように2時間電圧を印加し、電解酸化重合を行った。その結果、導電性高分子膜が電極に付着し微粒子は得られなかった。
(Comparative example)
The conductive polymer precursor monomer liquid (IA liquid) used in Example 1 is put in a flask, a pair of platinum electrodes is introduced into the liquid, and a voltage is applied for 2 hours so that a constant current of 22 mA flows. Electrolytic oxidation polymerization was performed. As a result, the conductive polymer film adhered to the electrode and fine particles were not obtained.

上記の結果より、本発明の製造方法によれば、ナノメートルサイズで粒径のそろった導電性高分子微粒子の分散液を効率良く得ることができることが分かる。また、その分散液を用いて形成した薄膜は、導電性があり、透明性が高い。
また、上記結果より、本発明の製造方法により得た導電性高分子微粒子の分散液によれば、厚い膜であっても高い透明性を維持した工業的に有用な導電性薄膜を形成しうることが分かる。さらに、本発明によれば、磁場の印加によりナノメールサイズの微粒子を一層微細化して、さらに粒径をそろえることができることが分かる。また、印加する磁場強度を変化させて、得られる導電性高分子微粒子の電気特性等の物性を変化させることができることが分かる。
From the above results, it can be seen that according to the production method of the present invention, a dispersion of conductive polymer fine particles having a nanometer size and a uniform particle diameter can be obtained efficiently. Moreover, the thin film formed using the dispersion liquid has electroconductivity and high transparency.
From the above results, the conductive polymer fine particle dispersion obtained by the production method of the present invention can form an industrially useful conductive thin film that maintains high transparency even with a thick film. I understand that. Furthermore, according to the present invention, it can be seen that the nanomail-sized fine particles can be further refined by applying a magnetic field, and the particle diameters can be further aligned. Moreover, it turns out that physical properties, such as an electrical property, of the electroconductive polymer fine particle obtained can be changed by changing the magnetic field strength to apply.

一方、フラスコによる電解酸化重合法(比較例)では導電性高分子化合物を微粒子として得ることさえできなかった。   On the other hand, in the electrolytic oxidation polymerization method using a flask (Comparative Example), the conductive polymer compound could not even be obtained as fine particles.

本発明の製造方法に用いられる流通式反応装置の好ましい実施形態を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically preferable embodiment of the flow-type reaction apparatus used for the manufacturing method of this invention. 図1の流通式反応装置のII−II線断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the II-II line cross section of the flow-type reaction apparatus of FIG. 図1の流通式反応装置のIII−III線断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the III-III line cross section of the flow-type reaction apparatus of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

110 反応装置本体
111 導入口
112 排出口
113 流路
114 電圧印加手段(白金蒸着電極)
115 磁場印加手段
110 reactor main body 111 introduction port 112 discharge port 113 flow path 114 voltage application means (platinum vapor deposition electrode)
115 Magnetic field applying means

Claims (16)

導電性高分子前駆体モノマー液を流通式反応装置の流路に導入して流通させ、この流通過程で前記モノマーを酸化重合するとともに微粒子化するに当たり、前記の流通導電性高分子前駆体モノマー液に磁場を印加することを特徴とする導電性高分子微粒子の製造方法。   When the conductive polymer precursor monomer liquid is introduced into the flow channel of the flow-type reaction apparatus and circulated, the flow-through conductive polymer precursor monomer liquid described above is oxidized and polymerized in this flow process. A method for producing conductive polymer fine particles, wherein a magnetic field is applied to the substrate. 前記導電性高分子前駆体モノマー液が、該モノマーを分散相中に含有する乳化液であることを特徴とする請求項1に記載の導電性高分子微粒子の製造方法。   The method for producing conductive polymer fine particles according to claim 1, wherein the conductive polymer precursor monomer liquid is an emulsion containing the monomer in a dispersed phase. 前記酸化重合が電解酸化重合であることを特徴とする請求項1又は2に記載の導電性高分子微粒子の製造方法。   The method for producing conductive polymer fine particles according to claim 1, wherein the oxidative polymerization is electrolytic oxidative polymerization. 前記印加される磁場の強度が0.1T(テスラ)以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性高分子微粒子の製造方法。   The method for producing conductive polymer fine particles according to any one of claims 1 to 3, wherein the strength of the applied magnetic field is 0.1 T (Tesla) or more. 導電性高分子前駆体モノマー液の流通速度を0.1ml/min以上100ml/min以下としたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の導電性高分子微粒子の製造方法。   The method for producing conductive polymer fine particles according to any one of claims 1 to 4, wherein the flow rate of the conductive polymer precursor monomer liquid is 0.1 ml / min or more and 100 ml / min or less. . 前記流通式反応装置が、前記導電性高分子前駆体モノマーを流通させる液体流通駆動手段と、該モノマーを電解酸化重合するための電圧印加手段と、前記流通状態のモノマー液に磁場を印加する磁場印加手段とを備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の導電性高分子微粒子の製造方法。   The flow type reaction device has a liquid flow drive means for flowing the conductive polymer precursor monomer, a voltage applying means for electrolytic oxidation polymerization of the monomer, and a magnetic field for applying a magnetic field to the flowed monomer liquid. The method for producing conductive polymer fine particles according to claim 1, further comprising an applying unit. 前記流通式反応装置の流路の等価直径が10mm以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の導電性高分子微粒子の製造方法。   The method for producing conductive polymer fine particles according to any one of claims 1 to 6, wherein the flow path of the flow reaction apparatus has an equivalent diameter of 10 mm or less. 前記流通式反応装置の流路の等価直径が1mm以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の導電性高分子微粒子の製造方法。   The method for producing conductive polymer fine particles according to any one of claims 1 to 7, wherein an equivalent diameter of a flow path of the flow reactor is 1 mm or less. 導電性高分子微粒子を水性媒体中に分散させた水性分散液として得ることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の導電性高分子微粒子の製造方法。   The method for producing conductive polymer fine particles according to any one of claims 1 to 8, which is obtained as an aqueous dispersion in which the conductive polymer fine particles are dispersed in an aqueous medium. 導電性高分子微粒子がポリチオフェンの微粒子であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の導電性高分子微粒子の製造方法。   The method for producing conductive polymer fine particles according to claim 1, wherein the conductive polymer fine particles are polythiophene fine particles. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法で製造された導電性高分子微粒子。   Conductive polymer fine particles produced by the method according to any one of claims 1 to 10. 請求項11に記載の導電性高分子微粒子を含有する水性分散液。   An aqueous dispersion containing the conductive polymer fine particles according to claim 11. 前記導電性高分子微粒子の体積平均粒径(MV)が10〜70nmであり、体積平均粒径(MV)/個数平均粒径(MN)が1.2〜3.0であることを特徴とする請求項11または12に記載の水性分散液。   The conductive polymer fine particles have a volume average particle size (MV) of 10 to 70 nm and a volume average particle size (MV) / number average particle size (MN) of 1.2 to 3.0. The aqueous dispersion according to claim 11 or 12. 前記水性分散液をガラス基板にスピンコートし、乾燥工程を経て得られる300nmの厚さの薄膜としたとき、該薄膜に対する波長550nmの可視光線の透過率が95%以上であることを特徴とする請求項11〜13のいずれか1項に記載の水性分散液。   When the aqueous dispersion is spin-coated on a glass substrate to form a thin film having a thickness of 300 nm obtained through a drying step, the visible light transmittance at a wavelength of 550 nm to the thin film is 95% or more. The aqueous dispersion according to any one of claims 11 to 13. 前記水性分散液をガラス基板にスピンコートし、乾燥工程を経て得られる300nmの厚さの薄膜としたとき、該薄膜の湿度50%下での表面抵抗率が1×10Ω/□以下であることを特徴とする請求項11〜14のいずれか1項に記載の水性分散液。 When the aqueous dispersion is spin-coated on a glass substrate to obtain a thin film having a thickness of 300 nm obtained through a drying process, the surface resistivity under a humidity of 50% is 1 × 10 4 Ω / □ or less. The aqueous dispersion according to claim 11, wherein the aqueous dispersion is. 導電性高分子前駆体モノマーを流通させ、その流通過程で該モノマーを重合した導電性高分子を微粒子として生成させる流路を備えた流通式反応装置であって、前記導電性高分子前駆体モノマー液を前記流路内に流通させる液体流通駆動手段と、前記流通状態の導電性高分子前駆体モノマーを電解酸化重合するための電圧印加手段と、該流通状態のモノマー液に磁場を印加する磁場印加手段とを備えたことを特徴とする流通式反応装置。   A flow-type reaction apparatus comprising a flow path for flowing a conductive polymer precursor monomer and generating a conductive polymer obtained by polymerizing the monomer in the flow process as fine particles, the conductive polymer precursor monomer A liquid flow driving means for flowing a liquid in the flow path, a voltage applying means for electrolytic oxidation polymerization of the conductive polymer precursor monomer in the flow state, and a magnetic field for applying a magnetic field to the monomer liquid in the flow state A flow reaction apparatus comprising an application means.
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