JP2010196190A - Conductive polymer fiber and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a conductive polymer fiber having excellent conductivity without impairing fiber performances of dynamic properties such as strength, modulus of elasticity, etc., and to provide a method for producing the same. <P>SOLUTION: The conductive polymer fiber includes a conductive polymer, containing at least PEDOT, a dopant of the conductive polymer, containing at least PSS and a hydroxy group-containing polymer. The hydroxy group-containing polymer includes at least a vinyl alcohol unit as a main component and has a weight-average molecular weight of ≥10,000 and ≤1,000,000. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、強度、弾性率等の力学的特性、および導電性能を兼ね備えた導電性高分子繊維、およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a conductive polymer fiber having mechanical properties such as strength and elastic modulus, and conductive performance, and a method for producing the same.

従来、導電性を有する高分子繊維(以下、導電性高分子繊維とも言う)として、カーボンブラック粒子などの導電性フィラーを高分子繊維に混ぜ込んだ、いわゆる練り込み型のタイプがある。このような練り込み型の導電性高分子繊維は、コストが比較的安く、しかも量産化にも適しているため、多くの産業分野で広く使用されている。例えば、帯電防止用途には、かかる導電性高分子繊維が広く使われている。しかしながら、導線としての用途に用いる場合には抵抗率が高く、印加電圧が高くなったり、またそれにより発熱がおきる場合があり、導線としての用途には使いにくいという問題点がある。   Conventionally, as a polymer fiber having conductivity (hereinafter, also referred to as a conductive polymer fiber), there is a so-called kneading type in which a conductive filler such as carbon black particles is mixed into the polymer fiber. Such a kneading type conductive polymer fiber is widely used in many industrial fields because it is relatively inexpensive and suitable for mass production. For example, such conductive polymer fibers are widely used for antistatic applications. However, when used as a conductor, there is a problem that the resistivity is high, the applied voltage is increased, and heat may be generated thereby, which makes it difficult to use as a conductor.

また、他の導電性高分子繊維の形態として、金属を高分子繊維に蒸着やスパッタした導電性高分子繊維がある。かかる導電性高分子繊維は、金属を使うので、導電性は得られるものの、金属が高分子から剥がれやすく、耐久性に問題が残る。   As another form of the conductive polymer fiber, there is a conductive polymer fiber obtained by depositing or sputtering a metal on the polymer fiber. Since such conductive polymer fibers use metal, conductivity can be obtained, but the metal is easily peeled off from the polymer, and there remains a problem in durability.

一方、非特許文献1では、チオフェン系の導電性高分子であるポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)にポリスチレンスルホン酸(PSS)をドープしたPEDOT/PSS水分散液を用いて繊維化したものが導電性高分子繊維として開示されている。   On the other hand, Non-Patent Document 1 uses a PEDOT / PSS aqueous dispersion in which poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT), which is a thiophene-based conductive polymer, is doped with polystyrene sulfonic acid (PSS). The fiberized one is disclosed as a conductive polymer fiber.

H.Okazaki et al.,Macromol.Rapid commun.,24,p.261(2003)H. Okazaki et al. , Macromol. Rapid commun. , 24, p. 261 (2003)

しかしながら、導電性高分子を使った導電性高分子繊維では、導電率は高いものの、引張り強度が弱く、実用には適さないという問題点がある。   However, a conductive polymer fiber using a conductive polymer has a problem that although it has a high conductivity, it has a low tensile strength and is not suitable for practical use.

そこで本発明は、強度、弾性率等の力学的特性などの繊維の性能を損なうことがなく、優れた導電性が付与された導電性高分子繊維、およびその製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention aims to provide a conductive polymer fiber imparted with excellent conductivity without impairing the performance of the fiber such as mechanical properties such as strength and elastic modulus, and a method for producing the same. To do.

本発明者らは、高強度の導電性高分子繊維を得るべく鋭意検討を重ねた結果、導電性高分子繊維が、導電性高分子、そのドーパント、および水酸基を含んでなる高分子を構成材料として含んでなることにより、上記目的が達成されることを見出した。   As a result of intensive studies to obtain high-strength conductive polymer fibers, the present inventors have found that the conductive polymer fibers are composed of a conductive polymer, a dopant thereof, and a polymer containing a hydroxyl group. It has been found that the above-mentioned object can be achieved by including.

本発明によれば、優れた導電性と共に、強度、弾性率などの力学的特性を兼備した導電性高分子繊維を提供することが可能である。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to provide the electroconductive polymer fiber which combines mechanical characteristics, such as intensity | strength and an elasticity modulus, with the outstanding electroconductivity.

実施例1の導電性高分子繊維表面の走査型電子顕微鏡写真である。2 is a scanning electron micrograph of the surface of a conductive polymer fiber of Example 1. FIG. 比較例1の導電性高分子繊維表面の走査型電子顕微鏡写真である。2 is a scanning electron micrograph of the surface of a conductive polymer fiber of Comparative Example 1. 本発明の導電性高分子繊維の製造に用いられる湿式紡糸装置の一実施形態を示す概略模式図である。It is a schematic diagram which shows one Embodiment of the wet spinning apparatus used for manufacture of the conductive polymer fiber of this invention. 本発明の導電性高分子繊維の構造の一実施形態を示す概略模式図である。It is a schematic diagram which shows one Embodiment of the structure of the conductive polymer fiber of this invention. 本発明の導電性高分子繊維の構造の一実施形態を示す概略模式図である。It is a schematic diagram which shows one Embodiment of the structure of the conductive polymer fiber of this invention. 本発明の導電性高分子繊維の構造の一実施形態を示す概略模式図である。It is a schematic diagram which shows one Embodiment of the structure of the conductive polymer fiber of this invention. 本発明の導電性高分子繊維の構造の一実施形態を示す概略模式図である。It is a schematic diagram which shows one Embodiment of the structure of the conductive polymer fiber of this invention.

以下、本発明について具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described.

本発明の第一は、導電性高分子、導電性高分子のドーパント、および水酸基を含んでなる高分子(以下、水酸基含有高分子とも称する)を含む、導電性高分子繊維である。   The first of the present invention is a conductive polymer fiber including a conductive polymer, a conductive polymer dopant, and a polymer containing a hydroxyl group (hereinafter also referred to as a hydroxyl group-containing polymer).

繊維に導電性を付与する方法としては、前述のように、導電性高分子を配合する方法や、導電性フィラーを配合する方法などがある。   As described above, the method for imparting conductivity to the fiber includes a method for blending a conductive polymer and a method for blending a conductive filler.

導電性高分子を含む従来の導電性高分子繊維は、優れた導電率を有するものの、強度や弾性率などの力学的特性、特に強度に問題があった。また、導電性フィラーを配合した導電性高分子繊維の場合にも、導電性フィラー量を多くすると一般に導電性は上がるが、繊維の力学的物性は低下するという問題点があった。導電性繊維に一定程度の強度がないと、操業時に糸切れが生じ、繊維を布帛製品等へ加工できない場合があり、力学的特性の中でも特に強度が高い導電性高分子繊維の開発が求められている。もちろん、ナイロン繊維、ポリエステル繊維等の化学繊維に限らず、綿、麻等の天然繊維は、強度はあるものの導電性があるとは言えない。   Although the conventional conductive polymer fiber containing a conductive polymer has excellent conductivity, it has a problem in mechanical properties such as strength and elastic modulus, particularly strength. Also, in the case of conductive polymer fibers blended with conductive fillers, increasing the amount of conductive filler generally increases the conductivity, but there is a problem that the mechanical properties of the fibers decrease. If the conductive fiber does not have a certain level of strength, thread breakage may occur during operation, and the fiber may not be processed into a fabric product. Development of a conductive polymer fiber with particularly high strength is required among mechanical properties. ing. Of course, natural fibers such as cotton and hemp are not limited to chemical fibers such as nylon fibers and polyester fibers, but they cannot be said to be conductive.

導電性高分子に、強度を有する他の樹脂を混合させて導電性高分子繊維を製造すると、他の樹脂の存在により強度は向上すると考えられる。しかしながら、強度向上を目的として他の樹脂の配合量を増加させると、導電性高分子の繊維中の含有量が減少し、その結果、繊維の導電性は低下するものと考えられていた。すなわち、これまで、導電性の付与と強度の向上とは相反する現象と捉えられ、両者の両立は非常に困難な課題であった。このような状況下、驚くべきことに、水酸基含有高分子を導電性高分子に組み合わせると、繊維の導電性が、導電性高分子から構成される繊維と同程度または向上する一方、強度や弾性率などの力学的特性が向上するという知見を本願発明者らは見出した。   When conductive polymer fibers are produced by mixing a conductive polymer with another resin having strength, it is considered that the strength is improved by the presence of the other resin. However, when the content of other resins is increased for the purpose of improving the strength, the content of the conductive polymer in the fiber is decreased, and as a result, the conductivity of the fiber is considered to decrease. That is, until now, imparting conductivity and improving strength are considered to be contradictory phenomena, and it has been a very difficult task to achieve both. Under such circumstances, surprisingly, when a hydroxyl group-containing polymer is combined with a conductive polymer, the conductivity of the fiber is comparable or improved to that of a fiber composed of the conductive polymer, while strength and elasticity are increased. The present inventors have found that the mechanical properties such as the rate are improved.

水酸基含有高分子を配合すると、導電性高分子を含有する導電性高分子繊維の導電性および力学的特性が良好となる理由は、詳細は不明であるが、以下のメカニズムが推定される。水酸基含有高分子の水酸基の部分が、導電性高分子の結晶構造化を促進し、導電性高分子のネットーワークが効率的に働く構造となる。このため、水酸基含有高分子の存在により導電性高分子の繊維中の含有量が減少したとしても、導電効率の向上により、導電性高分子のみを含む繊維と同程度またはそれ以上の導電性を有すると考えられる。一方、水酸基を含有する化合物の力学的特性を向上させるためには、高分子化することが必要であることも本願発明者らは見出した。これは、水酸基含有高分子は、力学的特性が導電性高分子よりも優れるため、水酸基含有高分子の配合により繊維の力学的特性が向上するものと考えられる。力学的特性を向上させるためには、最終的な繊維の形態において、水酸基含有化合物そのものが含有される必要がある。つまり、水酸基含有化合物であっても、低分子量である場合、それ自身が強度を有さず、また製造過程の加熱により、最終的に導電性高分子中に残存しない場合もあるため、本願においては水酸基を含む高分子を用いたものである。なお、導電性高分子を含有する導電性高分子繊維の導電性および強度が良好となる理由は、上記推定に限定されるものではない。   The reason why the conductivity and mechanical properties of the conductive polymer fiber containing the conductive polymer are improved when the hydroxyl group-containing polymer is blended is not clear in detail, but the following mechanism is presumed. The hydroxyl portion of the hydroxyl group-containing polymer promotes the crystal structure of the conductive polymer, and the conductive polymer network works efficiently. For this reason, even if the content of the conductive polymer in the fiber decreases due to the presence of the hydroxyl group-containing polymer, the conductivity is improved so that the conductivity is equal to or higher than that of the fiber containing only the conductive polymer. It is thought to have. On the other hand, the present inventors have also found that it is necessary to increase the molecular weight in order to improve the mechanical properties of the compound containing a hydroxyl group. This is presumably because the hydroxyl group-containing polymer is superior in mechanical properties to the conductive polymer, so that the mechanical properties of the fiber are improved by blending the hydroxyl group-containing polymer. In order to improve the mechanical properties, the final fiber form must contain the hydroxyl group-containing compound itself. In other words, even in the case of a hydroxyl group-containing compound, when the molecular weight is low, the compound itself does not have strength, and may not remain in the conductive polymer finally due to heating during the production process. Is a polymer containing a hydroxyl group. The reason why the conductivity and strength of the conductive polymer fiber containing the conductive polymer are good is not limited to the above estimation.

本発明によれば、優れた導電性と共に、強度、弾性率などの力学的特性を兼備した導電性高分子繊維を提供することが可能である。また、本発明の導電性高分子繊維は、特別な工程を必要とせず、通常の繊維製造工程で達成可能であり、安価に製造することができる。本発明の導電性高分子繊維は、紙、不織布、織物、編物などの布帛とすることが可能であり、帯電材、除電材、ブラシ、センサー、アクチュエータ、電磁波シールド材、電子材料をはじめとして多くの用途に極めて有用である。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to provide the electroconductive polymer fiber which combines mechanical characteristics, such as intensity | strength and an elasticity modulus, with the outstanding electroconductivity. Moreover, the conductive polymer fiber of the present invention does not require a special process, can be achieved by a normal fiber manufacturing process, and can be manufactured at low cost. The conductive polymer fiber of the present invention can be made into a fabric such as paper, non-woven fabric, woven fabric, and knitted fabric, and includes many materials including a charging material, a static eliminating material, a brush, a sensor, an actuator, an electromagnetic shielding material, and an electronic material. It is extremely useful for applications.

(導電性高分子)
本発明に用いられる導電性高分子は、導電性を示す高分子であれば特に制限されることはないが、例えば、アセチレン系、複素5員環系、フェニレン系、アニリン系の各導電性高分子やこれらの共重合体、誘導体;ポリフェニレンビニレン;ポリチオフェンビニレン;ポリペリナフタレン;ポリアントラセン;ポリナフタレン;ポリピレン;ポリアズレンなどが挙げられる。
(Conductive polymer)
The conductive polymer used in the present invention is not particularly limited as long as it is a polymer exhibiting conductivity. For example, acetylene-based, complex 5-membered ring-based, phenylene-based, and aniline-based highly conductive polymers can be used. Examples thereof include molecules, copolymers and derivatives thereof; polyphenylene vinylene; polythiophene vinylene; polyperinaphthalene; polyanthracene; polynaphthalene; polypyrene; polyazulene and the like.

アセチレン系導電性高分子としては、例えば、下記化学式のものが挙げられる。   Examples of the acetylene-based conductive polymer include those having the following chemical formulas.

なお、以下列挙する化学式において、nは重合数を表す。   In the chemical formulas listed below, n represents the number of polymerizations.

上記式中、R、R’およびR’’は、それぞれ独立して、炭素数1〜20、好ましくは炭素数1〜12の直鎖、分岐または環状アルキル基、または炭素数6〜18、好ましくは炭素数6〜12のアリール基を示す。具体的には、ポリアセチレン、ポリメチルアセチレン、ポリフェニルアセチレン、ポリフルオロアセチレン、ポリブチルアセチレン、ポリメチルフェニルアセチレンなどが挙げられる。   In the above formula, R, R ′ and R ″ are each independently a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 12 carbon atoms, or 6 to 18 carbon atoms, preferably Represents an aryl group having 6 to 12 carbon atoms. Specific examples include polyacetylene, polymethylacetylene, polyphenylacetylene, polyfluoroacetylene, polybutylacetylene, polymethylphenylacetylene and the like.

複素5員環系としては、ピロール系高分子、チオフェン系高分子、イソチアナフテン系高分子が挙げられる。ピロール系高分子としては、例えば、モノマーとして、ピロール、3−メチルピロール、3−エチルピロール、3−ドデシルピロールなどの3−アルキルピロール;3,4−ジメチルピロール、3−メチル−4−ドデシルピロールなどの3,4−ジアルキルピロール;N−メチルピロール、N−ドデシルピロールなどのN−アルキルピロール;N−メチル−3−メチルピロール、N−エチル−3−ドデシルピロールなどのN−アルキル−3−アルキルピロール;3−カルボキシピロールなどを重合して得られたピロール系高分子が挙げられる。   Examples of the heterocyclic 5-membered ring system include a pyrrole polymer, a thiophene polymer, and an isothianaphthene polymer. Examples of the pyrrole polymer include, as monomers, 3-alkylpyrrole such as pyrrole, 3-methylpyrrole, 3-ethylpyrrole, 3-dodecylpyrrole; 3,4-dimethylpyrrole, 3-methyl-4-dodecylpyrrole. 3,4-dialkylpyrrole such as: N-alkylpyrrole such as N-methylpyrrole and N-dodecylpyrrole; N-alkyl-3- such as N-methyl-3-methylpyrrole and N-ethyl-3-dodecylpyrrole Examples include pyrrole polymers obtained by polymerizing alkyl pyrrole; 3-carboxypyrrole and the like.

ピロール系導電性高分子としては、具体的には、下記化学式のものが挙げられる。   Specific examples of the pyrrole-based conductive polymer include those having the following chemical formula.

上記式中、R、R、R、R、RおよびRは、それぞれ独立して、炭素数1〜20、好ましくは炭素数1〜12の直鎖、分岐または環状アルキル基を示す。 In the above formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are each independently a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 12 carbon atoms. Indicates.

チオフェン系導電性高分子としては、具体的には、下記式のものが挙げられる。   Specific examples of the thiophene-based conductive polymer include those represented by the following formula.

上記式中、R、R、およびRは、それぞれ独立して、炭素数1〜20、好ましくは炭素数1〜12の直鎖、分岐または環状アルキル基を示す。 In said formula, R < 7 >, R < 8 > and R < 9 > show a C1-C20, Preferably C1-C12 linear, branched or cyclic alkyl group each independently.

フェニレン系導電性高分子としては、例えば、下記式のものが挙げられる。   Examples of the phenylene conductive polymer include those represented by the following formula.

アニリン系導電性高分子としては、例えば、下記式のものが挙げられる。   Examples of the aniline-based conductive polymer include the following formulas.

上記式中、R10、R11およびR12は、それぞれ独立して、炭素数1〜20、好ましくは炭素数1〜12の直鎖、分岐または環状アルキル基を示す。 In the above formula, R 10, R 11 and R 12 are each independently 1 to 20 carbon atoms, preferably a straight chain, branched or cyclic alkyl group having 1 to 12 carbon atoms.

上記炭素数1〜20のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、2−エチルヘキシル基、テトラデシル基、オクタデシル基、イコシル基、およびシクロヘキシル基等の直鎖状、分枝鎖状または環状アルキル基などが挙げられる。炭素数6〜18のアリール基としては、フェニル基、ベンジル基、フェネチル基、o−,m−若しくはp−トリル基、2,3−若しくは2,4−キシリル基、メシチル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ビフェニリル基、ベンズヒドリル基、トリチル基及びピレニル基などが挙げられる。   Examples of the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, and neopentyl group. , Hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, 2-ethylhexyl group, tetradecyl group, octadecyl group, icosyl group, and cyclohexyl group, etc. Examples thereof include a cyclic alkyl group. Examples of the aryl group having 6 to 18 carbon atoms include phenyl group, benzyl group, phenethyl group, o-, m- or p-tolyl group, 2,3- or 2,4-xylyl group, mesityl group, naphthyl group, anthryl. Group, phenanthryl group, biphenylyl group, benzhydryl group, trityl group and pyrenyl group.

導電性高分子のより具体的な例としては、ポリアセチレン、ポリメチルアセチレン、ポリフェニルアセチレン、ポリフルオロアセチレン、ポリブチルアセチレン、ポリメチルフェニルアセチレンなどのポリアセチレン系高分子;ポリオルソフェニレン、ポリメタフェニレン、ポリパラフェニレンなどのポリフェニレン系高分子;ポリピロール、ポリ(3−メチルピロール)、ポリ(3−エチルピロール)、ポリ(3−ドデシルピロール)、ポリ(3,4−ジメチルピロール)、ポリ(3−メチル−4−ドデシルピロール)、ポリ(N−メチルピロール)、ポリ(N−ドデシルピロール)、ポリ(N−メチル−3−メチルピロール)、ポリ(N−エチル−3−ドデシルピロール)、ポリ(3−カルボキシピロール)などのポリピロール系高分子;ポリチオフェン、ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリ(3−エチルチオフェン)、ポリ(3,4−ジメチルチオフェン)、ポリ(3,4−ジエチルチオフェン)、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)などのポリチオフェン系高分子;ポリフラン;ポリセレノフェン;ポリイソチアナフテン;ポリフェニレンスルフィド;ポリアニリン、ポリ(2−メチルアニリン)、ポリ(2−エチルアニリン)、ポリ(2,6−ジメチルアニリン)などのポリアニリン系高分子;ポリパラフェニレンビニレンなどのポリフェニレンビニレン;ポリチオフェンビニレン;ポリペリナフタレン;ポリアントラセン;ポリナフタレン;ポリピレン;ポリアズレン;またはこれらの誘導体が好ましく挙げられる。   More specific examples of the conductive polymer include polyacetylene polymers such as polyacetylene, polymethylacetylene, polyphenylacetylene, polyfluoroacetylene, polybutylacetylene, polymethylphenylacetylene; polyorthophenylene, polymetaphenylene, Polyphenylene polymers such as polyparaphenylene; polypyrrole, poly (3-methylpyrrole), poly (3-ethylpyrrole), poly (3-dodecylpyrrole), poly (3,4-dimethylpyrrole), poly (3- Methyl-4-dodecylpyrrole), poly (N-methylpyrrole), poly (N-dodecylpyrrole), poly (N-methyl-3-methylpyrrole), poly (N-ethyl-3-dodecylpyrrole), poly ( Polypyrrole polymers such as 3-carboxypyrrole) Polythiophene, poly (3-methylthiophene), poly (3-ethylthiophene), poly (3,4-dimethylthiophene), poly (3,4-diethylthiophene), poly (3,4-ethylenedioxythiophene), etc. Polythiophene polymer; polyfuran; polyselenophene; polyisothianaphthene; polyphenylene sulfide; polyaniline such as polyaniline, poly (2-methylaniline), poly (2-ethylaniline), poly (2,6-dimethylaniline) Preferable examples include a polymer-based polymer; a polyphenylene vinylene such as polyparaphenylene vinylene; a polythiophene vinylene; a polyperiphthalene; a polyanthracene; a polynaphthalene; a polypyrene; a polyazulene;

なかでも、安定性や信頼性が高く、入手も容易であることから、ポリピロールなどのピロール系高分子、ポリアニリンなどのアニリン系高分子、ポリ3,4−エチレンジオキシチオフェンなどのチオフェン系高分子またはポリパラフェニレンビニレンなどのポリフェニレンビニレンが好適に用いられる。   Among them, pyrrole polymers such as polypyrrole, aniline polymers such as polyaniline, and thiophene polymers such as poly3,4-ethylenedioxythiophene are highly stable and reliable and easily available. Alternatively, polyphenylene vinylene such as polyparaphenylene vinylene is preferably used.

導電性高分子は単独でもまたは2種以上組み合わせて用いてもよい。   The conductive polymer may be used alone or in combination of two or more.

導電性高分子の重量平均分子量は特に限定されるものではないが、導電性高分子の重量平均分子量は通常、1万〜100万程度である。なお、重量平均分子量は後述する測定方法により測定された値を採用する。   The weight average molecular weight of the conductive polymer is not particularly limited, but the weight average molecular weight of the conductive polymer is usually about 10,000 to 1,000,000. In addition, the value measured by the measuring method mentioned later is employ | adopted for a weight average molecular weight.

本発明において、導電性高分子の製造方法は、特に限定されず、従来公知の方法を採用することができる。製造方法の具体的な例としては、例えば、化学重合法、電解重合法、可溶性前駆体法、マトリックス(鋳型)重合法、またはCVDなどの蒸着法が挙げられる。また、前記導電性高分子は、市販品を用いてもよい。上記重合は、下記ドーパント存在下で行われてもよい。   In the present invention, the method for producing the conductive polymer is not particularly limited, and a conventionally known method can be employed. Specific examples of the production method include chemical polymerization, electrolytic polymerization, soluble precursor method, matrix (template) polymerization, or vapor deposition such as CVD. Moreover, a commercial item may be used for the said conductive polymer. The polymerization may be performed in the presence of the following dopant.

(導電性高分子のドーパント)
導電性高分子のドーパントは、導電性高分子の導電性を向上するための添加剤を指し、特に限定されるものではない。
(Conductive polymer dopant)
The dopant of the conductive polymer refers to an additive for improving the conductivity of the conductive polymer, and is not particularly limited.

本発明に用いられる、導電性高分子のドーパントとしては、塩化物イオン、臭化物イオンなどのハロゲン化物イオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロ硼酸イオン、六フッ化ヒ酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、チオシアン酸イオン、六フッ化ケイ酸イオン、燐酸イオン、フェニル燐酸イオン、六フッ化燐酸イオンなどの燐酸系イオン、トリフルオロ酢酸イオン、トシレートイオン、エチルベンゼンスルホン酸イオン、ドデシルベンゼンスルホン酸イオンなどのアルキルベンゼンスルホン酸イオン、メチルスルホン酸イオン、エチルスルホン酸イオンなどのアルキルスルホン酸イオン、ポリアクリル酸イオン、ポリビニルスルホン酸イオン、ポリスチレンスルホン酸イオン、ポリ(2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸)イオンなどの高分子イオンが挙げられる。これらは単独でも、または2種以上組み合わせて用いてもよい。なかでも、高い導電性を容易に調整できることから、ポリスチレンスルホン酸イオンが好ましい。   As the dopant of the conductive polymer used in the present invention, halide ions such as chloride ions and bromide ions, perchlorate ions, tetrafluoroborate ions, hexafluoroarsenate ions, sulfate ions, nitrate ions, Phosphate ions such as thiocyanate ion, hexafluorosilicate ion, phosphate ion, phenyl phosphate ion, hexafluorophosphate ion, trifluoroacetate ion, tosylate ion, ethylbenzenesulfonate ion, dodecylbenzenesulfonate ion, etc. Alkyl benzene sulfonate ions, methyl sulfonate ions, alkyl sulfonate ions such as ethyl sulfonate ions, polyacrylate ions, polyvinyl sulfonate ions, polystyrene sulfonate ions, poly (2-acrylamido-2-methylpropane sulfonate) ions Polymer ion, such as emissions, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, polystyrene sulfonate ions are preferable because high conductivity can be easily adjusted.

ドーパントの添加量は、導電性に効果を与える量であれば特に制限はされないが、通常、導電性高分子に対し、ドーパントが10〜500質量%であることが好ましく、50〜300質量%であることがより好ましい。   The amount of dopant added is not particularly limited as long as it has an effect on conductivity, but usually the dopant is preferably 10 to 500% by mass, and 50 to 300% by mass with respect to the conductive polymer. More preferably.

導電性高分子と、そのドーパントとの組み合わせは特に限定されるものではない。特に繊維として得やすい材料の組み合わせとしては、チオフェン系高分子のポリ3,4−エチレンジオキシチオフェン(PEDOT)にポリ4−スチレンサルフォネート(PSS)をドープしたPEDOT/PSSが好適に挙げられる。PEDOT/PSSは、Baytron P(Bayer社、登録商標、3,4−エチレンジオキシチオフェンをPSS中で重合してなる導電性ポリマー(水分散物))のような市販品を用いてもよい。   The combination of the conductive polymer and its dopant is not particularly limited. PEDOT / PSS in which poly-4-styrene sulfonate (PSS) is doped into poly3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT), which is a thiophene polymer, is particularly preferable as a combination of materials that can be easily obtained as fibers. . PEDOT / PSS may be a commercially available product such as Baytron P (Bayer, registered trademark, conductive polymer obtained by polymerizing 3,4-ethylenedioxythiophene in PSS (aqueous dispersion)).

(水酸基を含んでなる高分子)
本発明の導電性高分子繊維は、水酸基を含んでなる高分子を含む。上述したように、本願において、高分子中に水酸基が存在するために導電性高分子を含有する導電性高分子繊維の導電性が良好となると推定される。また、水酸基を含有する化合物の分子量が高く、導電性高分子よりも力学的強度等が良好であるために、導電性高分子繊維の強度等の力学的特性が向上すると推定される。なお、上記推定に限定されるものではない。
(Polymer comprising hydroxyl group)
The conductive polymer fiber of the present invention contains a polymer containing a hydroxyl group. As described above, in the present application, it is presumed that the conductivity of the conductive polymer fiber containing the conductive polymer is improved due to the presence of a hydroxyl group in the polymer. Moreover, since the molecular weight of the compound containing a hydroxyl group is high and the mechanical strength and the like are better than those of the conductive polymer, it is estimated that the mechanical properties such as the strength of the conductive polymer fiber are improved. In addition, it is not limited to the said estimation.

水酸基含有高分子は、高分子中に水酸基を含有するものであれば、特に限定されるものではない。   The hydroxyl group-containing polymer is not particularly limited as long as it contains a hydroxyl group in the polymer.

水酸基含有高分子としては、例えば、下記式(1)のアルコールユニットを有する形態、下記式(2)で表される多価アルコールユニットを有する形態、下記式(3)で表されるフェノール性水酸基ユニットを有する形態、下記式(4)で表される芳香族アルコールユニットを有する形態、(5)ビスフェノールユニットを有する形態等を挙げることができる。ここで、式(2)において、yが0であって、yが0の式(2)で表されるユニットのみから高分子が形成されている場合、高分子末端の炭素に結合する基は、水酸基である。これらのユニットは、1種単独で高分子を形成してもよいし、2種以上組み合わせて高分子を形成してもよい。全モノマーユニット中、式(1)〜(5)で表されるユニットが好ましくは80モル%以上であり、より好ましくは90モル%以上であり、さらに好ましくは100モル%以上である。   Examples of the hydroxyl group-containing polymer include a form having an alcohol unit of the following formula (1), a form having a polyhydric alcohol unit represented by the following formula (2), and a phenolic hydroxyl group represented by the following formula (3). The form which has a unit, the form which has an aromatic alcohol unit represented by following formula (4), the form which has (5) bisphenol unit, etc. can be mentioned. Here, in the formula (2), when y is 0 and y is 0 and the polymer is formed only from the unit represented by the formula (2), the group bonded to the carbon at the terminal of the polymer is Is a hydroxyl group. These units may form a polymer alone or in combination of two or more. Among all the monomer units, the units represented by the formulas (1) to (5) are preferably 80 mol% or more, more preferably 90 mol% or more, and further preferably 100 mol% or more.

式中、pは、1〜8、好ましくは1〜4の整数を示し、xは1または2を示す、直鎖または分岐のアルキレン基である;   In the formula, p represents an integer of 1 to 8, preferably 1 to 4, and x represents 1 or 2, a linear or branched alkylene group;

式中、qは、1〜8、好ましくは1〜4の整数を示し、yは0、1または2を示す;   In which q represents an integer from 1 to 8, preferably from 1 to 4, and y represents 0, 1 or 2;

式中、rは、炭素数1〜8、好ましくは1〜4の整数を示す、直鎖または分岐のアルキリデン基である;   In the formula, r is a linear or branched alkylidene group having an integer of 1 to 8, preferably 1 to 4 carbon atoms;

式中、Sは、1〜8、好ましくは1〜4の整数を示し、zは、1または2を示す、直鎖または分岐のアルキリデン基である;
中でも、水酸基含有高分子が、モノマー単位として下記構造式(I)のビニルアルコールユニットを主成分として含む高分子(以下、PVA系高分子とも称する)を含むことが好ましい。
In the formula, S represents an integer of 1 to 8, preferably 1 to 4, and z represents a linear or branched alkylidene group representing 1 or 2;
Among these, it is preferable that the hydroxyl group-containing polymer includes a polymer (hereinafter, also referred to as a PVA polymer) containing, as a main component, a vinyl alcohol unit represented by the following structural formula (I) as a monomer unit.

ここで、主成分とは、全モノマーユニット中、式(I)のモノマーユニットが70モル%以上であることを指し、好ましくは80モル%以上であり、より好ましくは88モル%以上であり、さらに好ましくは100モル%であることを指す。なお、ビニルアルコールユニットを主成分として含む高分子の製造方法の一実施形態として、酢酸ビニルモノマーをモノマーとして用い、重合体を形成させた後、該重合体ケン化して高分子を得る方法がある。この場合、ケン化されずに重合体中に酢酸ビニルモノマーが残存している場合も、式(I)のモノマーユニットに含むものとする。   Here, the main component refers to 70 mol% or more of the monomer units of the formula (I) in all monomer units, preferably 80 mol% or more, more preferably 88 mol% or more, More preferably, it indicates 100 mol%. As one embodiment of a method for producing a polymer containing a vinyl alcohol unit as a main component, there is a method of using a vinyl acetate monomer as a monomer to form a polymer and then saponifying the polymer to obtain a polymer. . In this case, the vinyl acetate monomer remaining in the polymer without being saponified is also included in the monomer unit of the formula (I).

PVA系高分子の、構造式(I)以外の他の構成単位としては、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレン等のオレフィン類、アクリル酸及びその塩とアクリル酸メチルなどのアクリル酸エステル、メタクリル酸およびその塩、メタクリル酸メチル等のメタクリル酸エステル類、アクリルアミド、N−メチルアクリルアミド等のアクリルアミド誘導体、メタクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド等のメタクリルアミド誘導体、N−ビニルピロリドン、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド等のN−ビニルアミド類、ポリアルキレンオキシドを側鎖に有するアリルエーテル類、メチルビニルエーテル等のビニルエーテル類、アクリロニトリル等のニトリル類、塩化ビニル等のハロゲン化ビニル、マレイン酸およびその塩またはその無水物やそのエステル等の不飽和ジカルボン酸等がある。このような変性ユニットの導入方法は、共重合による方法でも、後反応による方法でもよい。   Examples of the structural unit other than the structural formula (I) of the PVA polymer include, for example, olefins such as ethylene, propylene, and butylene, acrylic acid and salts thereof and acrylic acid esters such as methyl acrylate, methacrylic acid, and Salts thereof, methacrylic acid esters such as methyl methacrylate, acrylamide derivatives such as acrylamide and N-methylacrylamide, methacrylamide derivatives such as methacrylamide and N-methylol methacrylamide, N-vinylpyrrolidone, N-vinylformamide, N- N-vinylamides such as vinylacetamide, allyl ethers having polyalkylene oxide in the side chain, vinyl ethers such as methyl vinyl ether, nitriles such as acrylonitrile, vinyl halides such as vinyl chloride, maleic acid and salts thereof Others have such unsaturated dicarboxylic acids such as anhydrides or esters thereof. Such a modified unit may be introduced by copolymerization or post-reaction.

PVA系高分子のケン化度は特に限定されるものではないが、得られる繊維の機械的特性の点から、80モル%以上であることが好ましい。PVA系高分子のケン化度が80モル%以上であると、得られる繊維の機械的特性や工程通過性、製造コストなどの点で好ましい。さらに好ましくは85〜100モル%のものが好ましい。   The degree of saponification of the PVA polymer is not particularly limited, but is preferably 80 mol% or more from the viewpoint of the mechanical properties of the obtained fiber. When the saponification degree of the PVA polymer is 80 mol% or more, it is preferable in terms of mechanical properties, process passability, production cost, and the like of the obtained fiber. More preferably 85 to 100 mol%.

水酸基含有高分子中、PVA系高分子は、50質量%以上含まれることが好ましく、75質量%以上含まれることがより好ましく、85質量%以上含まれることがさらに好ましく、PVA系高分子が100質量%であることが最も好ましい。   In the hydroxyl group-containing polymer, the PVA polymer is preferably contained in an amount of 50% by mass or more, more preferably 75% by mass or more, further preferably 85% by mass or more, and the PVA polymer is 100%. Most preferably, it is mass%.

水酸基含有高分子としては、具体的には、ポリビニルアルコール;エチレン−ビニルアルコール共重合体;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよびポリグリセリンのようなポリオール;ポリ酢酸ビニルや塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体等の部分的加水分解物:ポリスチレンのヒドロキシル化物;セルロースのような多糖、あるいはこれらの誘導体;などが挙げられる。   Specific examples of the hydroxyl group-containing polymer include polyvinyl alcohol; ethylene-vinyl alcohol copolymer; polyols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol and polyglycerin; polyvinyl acetate and vinyl chloride-vinyl acetate copolymer. Partially hydrolyzed products: hydroxylated products of polystyrene; polysaccharides such as cellulose, or derivatives thereof;

水酸基含有高分子の分子量は、得られる繊維の機械的特性や寸法安定性等を考慮すると重量平均分子量が10,000〜1,000,000程度、30℃水溶液の粘度から求めた粘度平均重合度では500〜20,000のものが望ましい。上記下限以上のものを用いると、力学的特性、特に強度の点で優れる。また、上記上限以下のものを用いると、紡糸時に吐出圧力が適当となり、出来上がった繊維の風合いが良好となり好ましい。ポリマー製造コストや繊維化コストなどの観点から、より好ましくは、重量平均分子量で50,000〜100,000程度、粘度平均重合度が1000〜3000である。   The molecular weight of the hydroxyl group-containing polymer is a viscosity average polymerization degree determined from the viscosity of a 30 ° C. aqueous solution having a weight average molecular weight of about 10,000 to 1,000,000 in consideration of mechanical properties and dimensional stability of the resulting fiber. Then, the thing of 500-20,000 is desirable. When the above-mentioned lower limit is used, the mechanical properties, particularly the strength, are excellent. Further, it is preferable to use a material having the above upper limit or less because the discharge pressure becomes appropriate at the time of spinning, and the finished fiber feels good. From the viewpoint of polymer production cost, fiberization cost, etc., more preferably, the weight average molecular weight is about 50,000 to 100,000, and the viscosity average degree of polymerization is 1000 to 3000.

重量平均分子量は、下記方法でゲルカラムクロマトグラフィー(GPC)により測定された値を採用する。   As the weight average molecular weight, a value measured by gel column chromatography (GPC) by the following method is adopted.

水酸基含有高分子の導電性高分子繊維中の含有比は、特に限定されるものではないが、導電性高分子繊維に対して、20質量%を超えることが好ましく、25質量%以上であることがより好ましく、30質量%以上であることがさらに好ましい。下限が上記範囲であると、導電性高分子繊維の力学的特性が向上するため、好ましい。また、導電性の観点からは、導電性高分子繊維に対して、70質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることがより好ましく、50質量%以下であることがさらに好ましい。   The content ratio of the hydroxyl group-containing polymer in the conductive polymer fiber is not particularly limited, but is preferably more than 20% by mass and 25% by mass or more with respect to the conductive polymer fiber. Is more preferable, and more preferably 30% by mass or more. It is preferable for the lower limit to be in the above range because the mechanical properties of the conductive polymer fiber are improved. Further, from the viewpoint of conductivity, it is preferably 70% by mass or less, more preferably 60% by mass or less, and further preferably 50% by mass or less with respect to the conductive polymer fiber.

(導電性高分子繊維)
導電性高分子繊維の構造としては、図4に示すような、繊維を構成する構成材料が混合一体化しているものや、断面で見て芯鞘構造のようなもの(図5)、サイドバイサイド構造のようなもの(図6)、海島(多芯)構造のようなもの(図7)などがある。これらは、繊維の機能化の一つの手段として、繊維自体が自然によじれた形状になり、風合いを変え、繊維の表面積を大きくして軽量化・断熱性を狙うなどに用いられる。なお、図4〜図7において、1は導電性高分子繊維を示す。図5において、2aは芯鞘繊維の鞘成分を、2bは芯鞘繊維の芯成分を示す。図6において、3aはサイドバイサイド型繊維の1成分を、3bはサイドバイサイド型繊維の3aと異なる材料からなる成分を示す。図7において、4aは海島型繊維の海成分を、4bは海島型繊維の島成分を示す。
(Conductive polymer fiber)
As the structure of the conductive polymer fiber, as shown in FIG. 4, the constituent materials constituting the fiber are mixed and integrated, the core-sheath structure as viewed in cross section (FIG. 5), the side-by-side structure (FIG. 6), and a sea-island (multi-core) structure (FIG. 7). These are used as a means of functionalizing the fiber, for example, to change the texture of the fiber itself, to increase the surface area of the fiber, and to reduce the weight and heat insulation. 4 to 7, reference numeral 1 denotes a conductive polymer fiber. In FIG. 5, 2a shows the sheath component of a core-sheath fiber, 2b shows the core component of a core-sheath fiber. In FIG. 6, 3a indicates one component of the side-by-side fiber, and 3b indicates a component made of a material different from that of the side-by-side fiber 3a. In FIG. 7, 4a indicates the sea component of the sea-island type fiber, and 4b indicates the island component of the sea-island type fiber.

導電性高分子繊維を構成する、導電性高分子、そのドーパントおよび水酸基含有高分子は、混合一体化して繊維中に存在していることが好ましい。   The conductive polymer, the dopant and the hydroxyl group-containing polymer constituting the conductive polymer fiber are preferably mixed and integrated and present in the fiber.

例えば、導電性高分子、そのドーパントと、水酸基含有高分子とを、サイドバイサイド構造、芯鞘構造、海島構造等のように、相分離した構成とすると、導電性高分子を含む層と、水酸基含有高分子とを含む層との間で剥離が起きやすくなり、強度が低下する場合がある。また、水酸基含有高分子と独立で導電性高分子およびそのドーパントが存在することで、水酸基含有高分子の導電性高分子に対する導電性向上効果が期待されず、導電性が低下する場合がある。したがって、導電性高分子、そのドーパントおよび水酸基含有高分子が混合一体化して存在することにより、より強度を向上しつつ、より導電性も向上させうる。なお、導電性高分子、そのドーパントおよび水酸基含有高分子が混合一体化されてなる形態には、繊維が複数の層から構成される場合に、一つの層が、導電性高分子、そのドーパントおよび水酸基含有高分子の混合一体化物を含み、他の層が他の構成材料からなる形態も含む。例えば、芯鞘構造の芯が導電性高分子、そのドーパントおよび水酸基含有高分子の混合一体化物を含み、鞘が他の構成材料からなる形態等も含む。ここで、混合一体化とは、構成材料が相分離した構成ではなく、導電性高分子および水酸基含有高分子が互いに絡み合い、SEM等で観察した際にも、ほぼ均質に混合されているものを言う。   For example, when a conductive polymer, its dopant, and a hydroxyl group-containing polymer are phase-separated like a side-by-side structure, a core-sheath structure, a sea-island structure, etc. Peeling easily occurs between the layer containing the polymer and the strength may be reduced. In addition, the presence of the conductive polymer and its dopant independent of the hydroxyl group-containing polymer does not expect the effect of improving the conductivity of the hydroxyl group-containing polymer with respect to the conductive polymer, and the conductivity may decrease. Therefore, when the conductive polymer, the dopant thereof, and the hydroxyl group-containing polymer are mixed and integrated, the strength can be further improved and the conductivity can be further improved. In the form in which the conductive polymer, its dopant and the hydroxyl group-containing polymer are mixed and integrated, when the fiber is composed of a plurality of layers, one layer consists of the conductive polymer, its dopant and It includes a mixed and integrated product of a hydroxyl group-containing polymer, and other layers include other constituent materials. For example, the core of the core-sheath structure includes a conductive polymer, a mixed integral of the dopant and the hydroxyl group-containing polymer, and the sheath includes other constituent materials. Here, the mixed integration is not a configuration in which the constituent materials are phase-separated, but the conductive polymer and the hydroxyl group-containing polymer are entangled with each other and are mixed almost homogeneously even when observed with an SEM or the like. To tell.

より好ましい形態は、導電性高分子繊維を構成する構成材料が混合一体化している図4の形態である。この形態であれば、強度、導電性に優れた繊維であるとともに、繊維の生産効率に優れるため、好ましい。   A more preferable form is the form of FIG. 4 in which the constituent materials constituting the conductive polymer fiber are mixed and integrated. This form is preferable because it is a fiber excellent in strength and conductivity and excellent in fiber production efficiency.

本発明の導電性高分子繊維において、導電性高分子およびそのドーパント:水酸基含有高分子の配合質量比率は、1:9〜9:1であることが好ましく、3:7〜7:3であることがより好ましく、5:5〜7:3であることがさらに好ましく、5:5〜6:4であることが特に好ましく、6:4が最も好ましい。水酸基含有高分子の配合比率が低い場合には、強度などの力学的特性が劣る場合があり、逆に、導電性高分子およびそのドーパントの配合比率が低い場合には、導電性が劣る場合がある。しかしながら、導電性高分子およびそのドーパントと、水酸基含有高分子との配合質量比率は、上記に限定されるものではなく、アプリケーションに必要な導電性に対して、配合量はコストを勘案して、適宜設定することが出来る。   In the conductive polymer fiber of the present invention, the blending mass ratio of the conductive polymer and its dopant: hydroxyl group-containing polymer is preferably 1: 9 to 9: 1, and is 3: 7 to 7: 3. More preferably, it is more preferably 5: 5 to 7: 3, particularly preferably 5: 5 to 6: 4, and most preferably 6: 4. When the compounding ratio of the hydroxyl group-containing polymer is low, the mechanical properties such as strength may be inferior. Conversely, when the compounding ratio of the conductive polymer and its dopant is low, the conductivity may be inferior. is there. However, the blending mass ratio of the conductive polymer and its dopant and the hydroxyl group-containing polymer is not limited to the above, and for the conductivity required for the application, the blending amount takes into account the cost, It can be set appropriately.

本発明の導電性高分子繊維の体積固有抵抗値は1×10−3〜1×10Ω・cm、導電率は0.1〜1000S/cm程度となる。固有抵抗値や導電率が上記範囲であれば、実用に適した繊維となる。本発明の導電性高分子繊維の固有抵抗値は、導電性高分子およびそのドーパントと水酸基含有高分子との配合量や、紡糸・延伸条件などの紡糸に係わる条件によって適宜コントロールできる。 The volume resistivity of the conductive polymer fiber of the present invention is 1 × 10 −3 to 1 × 10 1 Ω · cm, and the conductivity is about 0.1 to 1000 S / cm. If the specific resistance value and the electrical conductivity are within the above ranges, the fiber is suitable for practical use. The specific resistance value of the conductive polymer fiber of the present invention can be appropriately controlled depending on the blending amount of the conductive polymer and its dopant and a hydroxyl group-containing polymer, and spinning-related conditions such as spinning and stretching conditions.

本発明により得られる高強度導電性高分子繊維の繊維径は特に限定されず、例えば1〜1000μm、好ましくは20〜200μmの繊維が広く使用できる。繊維径は紡糸ノズル径や延伸倍率により適宜調整すればよい。   The fiber diameter of the high-strength conductive polymer fiber obtained by the present invention is not particularly limited, and for example, a fiber of 1 to 1000 μm, preferably 20 to 200 μm can be widely used. The fiber diameter may be appropriately adjusted depending on the spinning nozzle diameter and the draw ratio.

本発明の導電性高分子繊維の引張り強度は、50MPa以上であることが好ましく、60MPa以上であることが好ましい。上記下限以上であれば、操業中の糸切れが防止されうる。なお、上限は特に限定されるものではないが、150MPa程度である。引張り強度は、後述する実施例に記載の方法により測定された値を採用する。   The tensile strength of the conductive polymer fiber of the present invention is preferably 50 MPa or more, and preferably 60 MPa or more. If it is above the lower limit, yarn breakage during operation can be prevented. The upper limit is not particularly limited, but is about 150 MPa. As the tensile strength, a value measured by the method described in Examples described later is adopted.

導電性高分子繊維は、その特性を損なわない範囲内で、カーボンナノチューブなどの炭素材料、顔料、着色剤、酸化防止剤、凍結防止剤、pH調整剤、隠蔽剤、着色剤、油剤、難燃剤、特殊機能剤などの添加剤が含まれていてもよい。   Conductive polymer fibers are carbon materials such as carbon nanotubes, pigments, colorants, antioxidants, antifreeze agents, pH adjusters, concealing agents, colorants, oil agents, flame retardants, as long as the properties are not impaired. In addition, additives such as special functional agents may be included.

また、本発明の効果を損なわない範囲で、導電性高分子、水酸基含有高分子以外の他の樹脂が含まれていてもよい。他の樹脂としては、ナイロン66などの脂肪族ポリアミド(PA)繊維、ポリエチレンテレフタレート(PET)繊維などのポリエステル繊維、ポリフェニレンサルファイド(PPS)繊維、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)繊維およびそれらの繊維を組み合わせたものなどがある。   Moreover, in the range which does not impair the effect of this invention, other resin other than a conductive polymer and a hydroxyl-containing polymer may be contained. Other resins include aliphatic polyamide (PA) fibers such as nylon 66, polyester fibers such as polyethylene terephthalate (PET) fibers, polyphenylene sulfide (PPS) fibers, polyether ether ketone (PEEK) fibers, and combinations thereof. There are things.

ポリエステル繊維としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンナフタレート(PBN)、ポリエチレンイソフタレート(PEI)、ポリブチレンイソフタレート(PBI)、ポリεカプロラクトン(PCL)等のほか、PETのエチレンブリコール成分を他の異なるグルコール成分で置換したもの(例えば、ポリヘキサメチレンテレフタレート(PHT))、または、テレフタル酸成分を他の異なる2塩基酸成分で置換したもの(ポリヘキサメチレンイソフタレート(PHI)、ポリヘキサメチレンナフタレート(PHN))等である。また、これらポリエステルを構成ユニットとした共重合ポリエステル、例えば、PBTとポリテトラメチレングリコール(PTMG)のブロック共重合体、PETとPEIの共重合体、PBTとPBIの共重合体、PBTとPCLの共重合体など主たる繰返し単位がポリエステルからなる共重合体であっても構わない。この他、ポリアクリロニトリルなどを単独あるいは混合したものや、塩化ビニル、酢酸ビニルなどの単独の成分およびこれらの重合体、共重合体や、置換体としてのポリビニルアルコール系ポリマー(後述)等を用いることもできる。   Examples of the polyester fiber include polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene naphthalate (PEN), polybutylene naphthalate (PBN), polyethylene isophthalate (PEI), polybutylene isophthalate (PBI), In addition to poly ε-caprolactone (PCL), etc., the one obtained by replacing the ethylene bricol component of PET with another different glycol component (for example, polyhexamethylene terephthalate (PHT)), or the terephthalic acid component with another different dibasic acid Those substituted with components (polyhexamethylene isophthalate (PHI), polyhexamethylene naphthalate (PHN)) and the like. Also, copolymer polyesters comprising these polyesters as structural units, such as block copolymers of PBT and polytetramethylene glycol (PTMG), copolymers of PET and PEI, copolymers of PBT and PBI, PBT and PCL A copolymer such as a copolymer, the main repeating unit of which is made of polyester, may be used. In addition, use of single or mixed polyacrylonitrile or the like, single components such as vinyl chloride and vinyl acetate, and their polymers, copolymers, and polyvinyl alcohol polymers (described later) as substitutes, etc. You can also.

上記添加剤や他の樹脂は、本発明の特性を損なわない限り適宜配合され、特に限定されるものではないが、繊維中、20質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。   The additives and other resins are appropriately blended as long as the properties of the present invention are not impaired, and are not particularly limited, but are preferably 20% by mass or less in the fiber, and 10% by mass or less. Is more preferable, and it is more preferable that it is 5 mass% or less.

得られた高強度導電性繊維の導電性をさらに向上するには、S.Ashizawa et al./Synthetic Metals 153(2005)5−8やS.K.M.Jonsson et al./Synthetic Metals 139(2003)1〜10に示されるようなエチレングリコール、多価アルコール等による処理を行うことも好ましい。これにより、導電率を1.5〜10倍程度に向上させることが出来る。   In order to further improve the conductivity of the obtained high-strength conductive fiber, S.C. Ashizawa et al. / Synthetic Metals 153 (2005) 5-8 and S. K. M.M. Jonsson et al. It is also preferable to perform treatment with ethylene glycol, polyhydric alcohol or the like as shown in / Synthetic Metals 139 (2003) 1-10. Thereby, electrical conductivity can be improved about 1.5 to 10 times.

(導電性高分子繊維の製造方法)
本発明の第二は、第一の導電性高分子繊維の製造方法に関する。導電性高分子繊維の製造方法は特に限定されるものではないが、好適には、導電性高分子、導電性高分子のドーパント、水酸基を含んでなる高分子、および溶媒を混合して混合溶液を得る工程と、前記混合溶液から溶媒を除去することで導電性高分子繊維を得る工程と、を含む。以下、各工程について詳細に述べる。
(Method for producing conductive polymer fiber)
The second of the present invention relates to a method for producing the first conductive polymer fiber. The method for producing the conductive polymer fiber is not particularly limited, but is preferably a mixed solution obtained by mixing a conductive polymer, a conductive polymer dopant, a polymer containing a hydroxyl group, and a solvent. And a step of obtaining conductive polymer fibers by removing the solvent from the mixed solution. Hereinafter, each step will be described in detail.

(1)導電性高分子、導電性高分子のドーパント、水酸基を含んでなる高分子、および溶媒を混合して混合溶液を得る工程
本工程においては、混合順序は特に限定されるものではない。混合の形態としては、特に限定されるものではないが、例えば、導電性高分子およびそのドーパントと、溶媒とを混合し、該混合物に水酸基含有高分子を添加して混合溶液を得る形態;水酸基含有高分子および溶媒を混合し、該混合物に導電性高分子およびそのドーパントを添加して混合溶液を得る形態;導電性高分子、導電性高分子のドーパント、および水酸基を含んでなる高分子に溶媒を添加して混合溶液を得る形態;導電性高分子および導電性高分子のドーパントを溶媒に分散させて、導電性組成物分散液を得、水酸基を含んでなる高分子を溶媒に分散させて、高分子分散液を得、導電性組成物分散液と高分子分散液とを混合して混合溶液を得る形態等が挙げられる。中でも、繊維を簡便に得られることから、導電性高分子および導電性高分子のドーパントを溶媒に分散させて、導電性組成物分散液を得、水酸基を含んでなる高分子を溶媒に分散させて、高分子分散液を得、導電性組成物分散液と高分子分散液とを混合して混合溶液を得る形態が好ましい。
(1) Step of mixing a conductive polymer, a conductive polymer dopant, a polymer containing a hydroxyl group, and a solvent to obtain a mixed solution In this step, the mixing order is not particularly limited. The form of mixing is not particularly limited. For example, a form in which a conductive polymer and its dopant and a solvent are mixed and a hydroxyl group-containing polymer is added to the mixture to obtain a mixed solution; A mode in which a polymer containing a solvent and a solvent are mixed, and a conductive polymer and its dopant are added to the mixture to obtain a mixed solution; a polymer comprising a conductive polymer, a conductive polymer dopant, and a hydroxyl group A form in which a solvent is added to obtain a mixed solution; a conductive polymer and a conductive polymer dopant are dispersed in a solvent to obtain a conductive composition dispersion, and a polymer containing a hydroxyl group is dispersed in the solvent. Thus, there may be mentioned a mode in which a polymer dispersion is obtained, and the conductive composition dispersion and the polymer dispersion are mixed to obtain a mixed solution. Among them, since the fiber can be obtained easily, the conductive polymer and the conductive polymer dopant are dispersed in a solvent to obtain a conductive composition dispersion, and the polymer containing a hydroxyl group is dispersed in the solvent. Thus, it is preferable to obtain a polymer dispersion and mix the conductive composition dispersion and the polymer dispersion to obtain a mixed solution.

なお、ここでいう混合溶液とは、溶媒に各成分が溶解している形態や、一部溶解している形態、分散形態等を包含する概念を指し、固形分が溶液中に存在していてもよい。   In addition, the mixed solution here refers to a concept including a form in which each component is dissolved in a solvent, a partially dissolved form, a dispersed form, and the like, and a solid content is present in the solution. Also good.

混合溶液を構成する溶媒としては、特に限定されるものではないが、例えば水;ジメチルスルホキシド(以下、DMSOと略記)、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドンなどの極性溶媒;グリセリン、エチレングリコールなどの多価アルコール類;およびこれらとロダン塩、塩化リチウム、塩化カルシウム、塩化亜鉛などの膨潤性金属塩の混合物などが挙げられる。これらの溶媒は1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。これらの中でも、コスト、回収性等の工程通過性の点から、主成分が水および/またはDMSOであることが好ましく、水であることが最も好適である。ここでいう、「主成分」とは、混合溶液を構成する溶媒に対して、95体積%以上が水またはDMSOであることを指し、好ましくは99体積%以上が水またはDMSOであり、より好ましくは99.5体積%以上が水またはDMSOである。   The solvent constituting the mixed solution is not particularly limited. For example, water; polar solvents such as dimethyl sulfoxide (hereinafter abbreviated as DMSO), dimethylacetamide, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone; glycerin, ethylene glycol And a mixture of these with a swellable metal salt such as rhodan salt, lithium chloride, calcium chloride, zinc chloride, and the like. These solvents may be used alone or in combination of two or more. Among these, the main component is preferably water and / or DMSO, and most preferably water from the viewpoint of processability such as cost and recoverability. As used herein, “main component” refers to 95% by volume or more of water or DMSO, preferably 99% by volume or more of water or DMSO, more preferably, based on the solvent constituting the mixed solution. 99.5% by volume or more is water or DMSO.

後述する脱溶媒時に、容易に繊維を得るには混合溶液の粘度が重要となる。混合溶液の粘度の下限は、500mPa・s以上であることが好ましく、1,000mPa・s以上であることがより好ましい。また、混合溶液の粘度の上限は、10,000mPa・s以下であることが好ましく、5,000mPa・s以下であることがより好ましい。前記粘度下限以上であると、より強度の強い繊維となる。前記粘度上限以下であると、吐出に必要な圧力が過度に高いものとならず、また、湿式紡糸で繊維を得た場合であっても、安定した断面の繊維を得ることができ、強度が確保できるため好ましい。   The viscosity of the mixed solution is important for easily obtaining fibers during the solvent removal described later. The lower limit of the viscosity of the mixed solution is preferably 500 mPa · s or more, and more preferably 1,000 mPa · s or more. Further, the upper limit of the viscosity of the mixed solution is preferably 10,000 mPa · s or less, and more preferably 5,000 mPa · s or less. When the viscosity is not less than the lower limit of the viscosity, the fiber is stronger. When the viscosity is not more than the upper limit, the pressure required for ejection does not become excessively high, and even when fibers are obtained by wet spinning, fibers having a stable cross section can be obtained and the strength is high. It is preferable because it can be secured.

混合溶液中の導電性高分子および水酸基含有高分子の固形分濃度(合計)は組成、重合度、溶媒によって異なるが、3〜60質量部程度であることが好ましい。   The solid content concentration (total) of the conductive polymer and the hydroxyl group-containing polymer in the mixed solution varies depending on the composition, polymerization degree, and solvent, but is preferably about 3 to 60 parts by mass.

なお、上記適切な粘度とするために、必要により混合溶液を溶媒にて希釈する、または濃縮してもよい。希釈する場合の希釈溶媒は上記混合溶液を構成する溶媒で例示したものが挙げられる。希釈溶媒は、分散溶媒と異なる溶媒種を用いてもよいが、混合性の観点からは、同一の溶媒種を用いることが好ましい。   In order to obtain the appropriate viscosity, the mixed solution may be diluted with a solvent or concentrated as necessary. Examples of the dilution solvent in the case of dilution include those exemplified for the solvent constituting the mixed solution. As the diluting solvent, a solvent type different from the dispersion solvent may be used, but from the viewpoint of mixing properties, it is preferable to use the same solvent type.

混合溶液を濃縮する場合、その濃縮方法は、特に制限されない。例えば、ガラス製やテフロン(登録商標)製のシャーレ、ガラス製のフラスコなどの容器に混合溶液を入れ、オーブン、ホットプレート、ホットスターラー、ドライヤー、減圧乾燥器、またはエバポレータなどを用いて溶媒を蒸発させる方法が挙げられる。この際、濃縮の条件は、溶媒の種類、混合溶液の所望の粘度などに応じて適宜選択されうる。濃縮する際の加熱温度は、特に限定されず、適宜設定される。   When the mixed solution is concentrated, the concentration method is not particularly limited. For example, put the mixed solution in a glass or Teflon (registered trademark) petri dish or glass flask and evaporate the solvent using an oven, hot plate, hot stirrer, dryer, vacuum dryer, or evaporator. The method of letting it be mentioned. At this time, the concentration conditions can be appropriately selected according to the type of solvent, the desired viscosity of the mixed solution, and the like. The heating temperature at the time of concentration is not particularly limited and is appropriately set.

必要により濃縮または希釈した後の、混合溶液の濃度は、総固形分が、分散液全体に対して3〜60質量%であることが好ましく、3〜15質量%であることがより好ましく、5〜10質量%であることがより好ましい。分散液を適宜、濃縮または希釈して分散液の濃度がこの範囲となるように調整することが好ましい。   As for the density | concentration of the mixed solution after concentrating or diluting as needed, it is preferable that the total solid content is 3-60 mass% with respect to the whole dispersion liquid, It is more preferable that it is 3-15 mass%. More preferably, it is 10 mass%. It is preferable to adjust the dispersion so that the concentration of the dispersion falls within this range by appropriately concentrating or diluting the dispersion.

混合溶液の吐出時の液温は、混合溶液が分解しない範囲であり、また紡糸可能な温度であることが好ましく、具体的には−20〜0℃とすることが好ましい。   The liquid temperature at the time of discharging the mixed solution is within a range in which the mixed solution is not decomposed, and is preferably a temperature at which spinning can be performed. Specifically, it is preferably set to −20 to 0 ° C.

また、本発明の効果を損なわない範囲であれば、混合溶液には上記原材料以外にも、目的に応じて、難燃剤、酸化防止剤、凍結防止剤、pH調整剤、隠蔽剤、着色剤、油剤、特殊機能剤などの添加剤などが含まれていてもよい。更にこれらは、一種類または二種類以上のものを併用して使用してもかまわない。   Moreover, as long as the effect of the present invention is not impaired, the mixed solution includes a flame retardant, an antioxidant, an antifreezing agent, a pH adjusting agent, a concealing agent, a colorant, in addition to the above raw materials, depending on the purpose. Additives such as oil agents and special functional agents may be included. Furthermore, these may be used alone or in combination of two or more.

次に、本発明の導電性高分子繊維の好適な実施形態である、導電性高分子および導電性高分子のドーパントを溶媒に分散させて、導電性組成物分散液を得、水酸基を含んでなる高分子を溶媒に分散させて、高分子分散液を得、導電性組成物分散液と高分子分散液とを混合して混合溶液を得る形態について述べる。該実施形態は、2つの分散液を混合して、混合溶液を得る形態である。2つの分散液を混合する以外は、他の形態で混合液を得る形態と変更ない。なお、ここでいう「分散」および「分散液」なる用語には、高分子等が溶媒に分散している形態のみならず、溶媒に溶解している場合も含まれる。   Next, a conductive polymer and a conductive polymer dopant, which is a preferred embodiment of the conductive polymer fiber of the present invention, are dispersed in a solvent to obtain a conductive composition dispersion, which contains a hydroxyl group. A mode is described in which a polymer is dispersed in a solvent to obtain a polymer dispersion, and the conductive composition dispersion and the polymer dispersion are mixed to obtain a mixed solution. In this embodiment, two dispersions are mixed to obtain a mixed solution. Except for mixing the two dispersions, there is no change from the form of obtaining the mixed liquid in another form. The terms “dispersion” and “dispersion” here include not only the form in which the polymer or the like is dispersed in the solvent, but also the case where it is dissolved in the solvent.

導電性組成物分散液に用いられる溶媒としては、特に限定されるものではないが、上記混合溶液に用いられる溶媒として例示した溶媒が挙げられる。   Although it does not specifically limit as a solvent used for an electroconductive composition dispersion liquid, The solvent illustrated as a solvent used for the said mixed solution is mentioned.

導電性組成物分散液は、適当な量の溶媒で導電性高分子およびドーパントを分散(溶解)させた後、操業中の糸切れ防止、脱溶媒時間の短縮等による操業性の確保のため、必要により、濃縮または希釈してもよい。希釈溶媒は、分散溶媒と異なる溶媒種を用いてもよいが、混合性の観点からは、同一の溶媒種を用いることが好ましい。   The conductive composition dispersion is prepared by dispersing (dissolving) the conductive polymer and the dopant in an appropriate amount of solvent, and then ensuring operability by preventing yarn breakage during operation, shortening the solvent removal time, etc. If necessary, it may be concentrated or diluted. As the diluting solvent, a solvent type different from the dispersion solvent may be used, but from the viewpoint of mixing properties, it is preferable to use the same solvent type.

前記導電性組成物分散液を濃縮する場合、その濃縮方法は、特に制限されない。例えば、ガラス製やテフロン(登録商標)製のシャーレ、ガラス製のフラスコなどの容器に導電性組成物分散液を入れ、オーブン、ホットプレート、ホットスターラー、ドライヤー、減圧乾燥器、またはエバポレータなどを用いて溶媒を蒸発させる方法が挙げられる。この際、濃縮の条件は、溶媒の種類、導電性高分子分散液の所望の粘度などに応じて適宜選択されうる。濃縮する際の加熱温度は、特に限定されず、適宜設定される。   When the conductive composition dispersion is concentrated, the concentration method is not particularly limited. For example, the conductive composition dispersion liquid is put in a glass or Teflon (registered trademark) petri dish or glass flask, and an oven, hot plate, hot stirrer, dryer, vacuum dryer, or evaporator is used. And evaporating the solvent. At this time, the concentration conditions can be appropriately selected according to the type of solvent, the desired viscosity of the conductive polymer dispersion, and the like. The heating temperature at the time of concentration is not particularly limited and is appropriately set.

必要により濃縮または希釈した後の、導電性組成物分散液の濃度は、固形分濃度が、分散液全体に対して2〜5質量%(固形分)であることが好ましく、2.5〜4質量%であることがより好ましい。分散液を適宜、濃縮または希釈して分散液の濃度がこの範囲となるように調整することが好ましい。   As for the density | concentration of the electrically conductive composition dispersion liquid after concentration or dilution as needed, it is preferable that solid content concentration is 2-5 mass% (solid content) with respect to the whole dispersion liquid, 2.5-4 More preferably, it is mass%. It is preferable to adjust the dispersion so that the concentration of the dispersion falls within this range by appropriately concentrating or diluting the dispersion.

高分子分散液に用いられる溶媒としては、特に限定されるものではないが、上記混合溶液に用いられる溶媒として例示した溶媒が挙げられる。また、水酸基含有高分子を溶媒に分散させる際に用いられる溶媒は、上記導電性組成物分散液を製造する際に用いた溶媒と同一種であっても異なる種であってもよいが、混合性の観点からは、同一種であることが好ましい。   Although it does not specifically limit as a solvent used for a polymer dispersion liquid, The solvent illustrated as a solvent used for the said mixed solution is mentioned. In addition, the solvent used when the hydroxyl group-containing polymer is dispersed in the solvent may be the same as or different from the solvent used when the conductive composition dispersion is produced. From the viewpoint of sex, they are preferably the same species.

高分子分散液は、適当な量の溶媒で水酸基含有高分子を分散させた後、必要により、濃縮または希釈してもよい。希釈溶媒は、分散溶媒と異なる溶媒種を用いてもよいが、混合性の観点からは、同一の溶媒種を用いることが好ましい。   The polymer dispersion may be concentrated or diluted as necessary after dispersing the hydroxyl group-containing polymer with an appropriate amount of solvent. As the diluting solvent, a solvent type different from the dispersion solvent may be used, but from the viewpoint of mixing properties, it is preferable to use the same solvent type.

高分子分散液を濃縮する場合、その濃縮方法は、特に制限されない。例えば、ガラス製やテフロン(登録商標)製のシャーレ、ガラス製のフラスコなどの容器に高分子分散液を入れ、オーブン、ホットプレート、ホットスターラー、ドライヤー、減圧乾燥器、またはエバポレータなどを用いて溶媒を蒸発させる方法が挙げられる。この際、濃縮の条件は、溶媒の種類、高分子分散液の所望の粘度などに応じて適宜選択されうる。濃縮する際の加熱温度は、特に限定されず、適宜設定される。   When the polymer dispersion is concentrated, the concentration method is not particularly limited. For example, put the polymer dispersion in a glass or Teflon (registered trademark) petri dish or glass flask and use an oven, a hot plate, a hot stirrer, a dryer, a vacuum dryer, or an evaporator. The method of evaporating is mentioned. At this time, the concentration conditions can be appropriately selected according to the type of solvent, the desired viscosity of the polymer dispersion, and the like. The heating temperature at the time of concentration is not particularly limited and is appropriately set.

必要により濃縮または希釈した後の、高分子分散液の濃度は、特に限定されるものではないが、固形分濃度が、分散液全体に対して2〜10質量%(固形分)であることが、操業中の糸切れ防止、脱溶媒時間の短縮等による操業性の確保の観点から好ましい。分散液を適宜、濃縮または希釈して分散液の濃度がこの範囲となるように調整することが好ましい。   The concentration of the polymer dispersion after concentration or dilution as necessary is not particularly limited, but the solid concentration may be 2 to 10% by mass (solid content) with respect to the entire dispersion. From the viewpoint of ensuring operability by preventing yarn breakage during operation and shortening the solvent removal time. It is preferable to adjust the dispersion so that the concentration of the dispersion falls within this range by appropriately concentrating or diluting the dispersion.

(2)混合溶液から溶媒を除去することで導電性高分子繊維を得る工程
混合溶液から繊維を得る方法は、特に限定されるものではない。例えば、混合溶液をノズルから吐出して湿式紡糸、乾湿式紡糸あるいは乾式紡糸を行えばよく、ポリマーに対して固化能を有する固化液中あるいは、気体中に吐出し、脱溶媒すればよい。
(2) Step of obtaining conductive polymer fiber by removing solvent from mixed solution The method for obtaining fiber from the mixed solution is not particularly limited. For example, the mixed solution may be discharged from a nozzle to perform wet spinning, dry-wet spinning, or dry spinning, and may be discharged into a solidified liquid or a gas that has a solidifying ability with respect to the polymer, and the solvent may be removed.

なお、湿式紡糸とは、紡糸ノズルから直接固化浴に紡糸原液を吐出する方法のことであり、乾湿式紡糸とは、紡糸ノズルから一旦任意の距離の空気中あるいは不活性ガス中に紡糸原液を吐出し、その後に固化浴に導入する方法のことである。また、乾式紡糸とは、空気中あるいは不活性ガス中に紡糸原液を吐出する方法のことである。   Wet spinning is a method in which a spinning stock solution is discharged directly from a spinning nozzle into a solidification bath, and dry and wet spinning is a method in which a spinning stock solution is temporarily placed in air or inert gas at an arbitrary distance from the spinning nozzle. It is a method of discharging and then introducing into the solidification bath. Dry spinning is a method of discharging a spinning solution into air or an inert gas.

図3は、本発明の導電性高分子繊維の製造に用いられる湿式紡糸装置の一実施形態を示す概略模式図である。図3に示す湿式紡糸装置10は、ノズル(口金)11を備えたシリンジ12、およびシリンジポンプ13を備える。導電性高分子溶液または分散液は、シリンジ12内に入れられ、シリンジポンプ13を用いて口金11を通して、固化液が入った固化浴14中に押し出される。固化浴14は、チラーおよび金属パイプ(図示せず)によって所定の温度に保たれている。固化浴14に押し出された混合溶液中の導電性高分子および水酸基含有高分子は、繊維状に凝固する。凝固した繊維は、固化浴から引き出され、繊維送り機、熱処理炉15を経て、繊維巻取り機16で巻き取られ、所望の結晶性を有する導電性高分子繊維を得ることができる。湿式紡糸装置は、上記のような構成に限られるものではなく、例えば、市販の湿式紡糸装置を使用することができる。   FIG. 3 is a schematic diagram showing one embodiment of a wet spinning apparatus used for producing the conductive polymer fiber of the present invention. A wet spinning apparatus 10 shown in FIG. 3 includes a syringe 12 having a nozzle (cap) 11 and a syringe pump 13. The conductive polymer solution or dispersion is put into the syringe 12 and is pushed out through the base 11 using the syringe pump 13 into the solidification bath 14 containing the solidification liquid. The solidification bath 14 is maintained at a predetermined temperature by a chiller and a metal pipe (not shown). The conductive polymer and the hydroxyl group-containing polymer in the mixed solution pushed out to the solidification bath 14 are solidified into fibers. The solidified fiber is drawn out from the solidification bath, passed through a fiber feeder and a heat treatment furnace 15, and wound up by a fiber winder 16 to obtain a conductive polymer fiber having a desired crystallinity. The wet spinning apparatus is not limited to the above configuration, and for example, a commercially available wet spinning apparatus can be used.

口金11の口径(シリンジ径)は、特に限定されるものではないが、通常、0.05〜2mmのものを用いることが出来る。口径を適宜選択することによって、最終的に得られる導電性高分子繊維の繊維径を調節することができる。口金11の形状は特に制限されず、その例としては、例えば、円形状、三角形状、正方形状、矩形状、五角形状、六角形状、楕円形状、星形状、中空形状などが挙げられる。   The diameter of the base 11 (syringe diameter) is not particularly limited, but a diameter of 0.05 to 2 mm can be usually used. The fiber diameter of the conductive polymer fiber finally obtained can be adjusted by appropriately selecting the diameter. The shape of the base 11 is not particularly limited, and examples thereof include a circular shape, a triangular shape, a square shape, a rectangular shape, a pentagonal shape, a hexagonal shape, an elliptical shape, a star shape, and a hollow shape.

混合溶液を、口金11を通じて固化浴14中に押し出す際の押し出し速度は、好ましくは0.1〜100ml/hの範囲である。押出速度を適宜選択することによって、繊維表面の均一性を制御することができる。   The extrusion rate when the mixed solution is extruded into the solidification bath 14 through the die 11 is preferably in the range of 0.1 to 100 ml / h. The uniformity of the fiber surface can be controlled by appropriately selecting the extrusion speed.

固化浴に用いられる固化液は、混合溶液に用いられている溶媒と混和性があり、かつ混合溶液に用いられている溶媒の凝固点以下の凝固点を有する固化液であることが好ましい。このような固化液を選択することによって、高分子の繊維化が可能となり、かつ固化浴の温度を混合液に用いられている溶媒の凝固点以下の温度に設定することができる。   The solidification liquid used in the solidification bath is preferably a solidification liquid that is miscible with the solvent used in the mixed solution and has a freezing point equal to or lower than the freezing point of the solvent used in the mixed solution. By selecting such a solidified liquid, it is possible to fiberize the polymer, and the temperature of the solidified bath can be set to a temperature below the freezing point of the solvent used in the mixed liquid.

固化液としては特に制限はないが、例えばメタノール、エタノール、プロパノ−ル、ブタノールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類等の有機溶媒を用いることができる。混合溶液の溶媒として水を用いた場合、これらの中でも紡糸時の操業性すなわち脱水速度、吐出速度の点でアセトンを主成分とする固化液であることが好ましい。ここで、「主成分とする」とは、固化溶媒に対して、95体積%以上がアセトンであることを指し、好ましくは99体積%以上がアセトンであり、より好ましくは99.5体積%以上がアセトンである。   The solidified liquid is not particularly limited, and organic solvents such as alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol, and ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone can be used. When water is used as the solvent of the mixed solution, among these, a solidified liquid containing acetone as a main component is preferable in terms of operability during spinning, that is, dehydration speed and discharge speed. Here, “main component” means that 95% by volume or more is acetone, preferably 99% by volume or more is acetone, and more preferably 99.5% by volume or more with respect to the solidified solvent. Is acetone.

この他、芒硝、硫酸アンモニウム、炭酸ナトリウム等の固化能を有する無機塩類や苛性ソーダの水溶液を用いることができる。また、ポリマーと共に、ホウ酸などを加えた水溶液をアルカリ性固化浴中にゲル化紡糸することもできる。   In addition, inorganic salts having a solidifying ability such as mirabilite, ammonium sulfate, sodium carbonate, and an aqueous solution of caustic soda can be used. Further, an aqueous solution to which boric acid or the like is added together with the polymer can be gel-spun in an alkaline solidification bath.

また、導電性高分子の繊維化が可能であれば、混合溶液に用いられている溶媒と、上記固化液とを混合した混合溶媒を固化液として用いてもよい。   In addition, as long as the conductive polymer can be fiberized, a mixed solvent obtained by mixing the solvent used in the mixed solution and the solidified liquid may be used as the solidified liquid.

固化浴の温度は、混合溶液に用いられている溶媒の凝固点以下であることが好ましい。固化浴中の凝固液は、混合溶液から脱溶媒を引き起こし、導電性高分子を繊維化させていく、すなわち導電性高分子を結晶化させていく役割を果たす。そのため、固化浴の温度を、好ましくは混合溶液に用いられている溶媒の凝固点以下の温度とすることで、導電性高分子内部からゆっくりと脱溶媒され、導電性高分子の結晶化がゆっくりと進行する。これにより、得られる導電性高分子繊維の結晶性が高くなりうる。結晶性を高めることによって、導電性高分子繊維の強度をより向上させることができ、また、得られる繊維の表面もより均一になりうる。   The temperature of the solidification bath is preferably below the freezing point of the solvent used in the mixed solution. The coagulating liquid in the solidification bath causes solvent removal from the mixed solution and causes the conductive polymer to be fiberized, that is, plays a role of crystallizing the conductive polymer. Therefore, by setting the temperature of the solidification bath preferably to a temperature below the freezing point of the solvent used in the mixed solution, the solvent is slowly removed from the inside of the conductive polymer, and the crystallization of the conductive polymer is slowly performed. proceed. Thereby, the crystallinity of the obtained conductive polymer fiber can be increased. By increasing the crystallinity, the strength of the conductive polymer fiber can be further improved, and the surface of the resulting fiber can be more uniform.

さらに具体的には、例えば、混合溶液に用いられている溶媒が水である場合、固化浴の温度は、好ましくは−20〜0℃、より好ましくは−10〜0℃である。   More specifically, for example, when the solvent used in the mixed solution is water, the temperature of the solidification bath is preferably -20 to 0 ° C, more preferably -10 to 0 ° C.

なお、混合溶液に用いられている溶媒が、2種以上の溶媒を混合した混合溶媒である場合、その混合溶媒の凝固点は、凝固点が最も低い溶媒の凝固点を採用するものとする。   In addition, when the solvent used for the mixed solution is a mixed solvent obtained by mixing two or more kinds of solvents, the freezing point of the solvent having the lowest freezing point is adopted as the freezing point of the mixed solvent.

上述のような固化浴の温度設定を行うことにより、本発明の導電性高分子繊維は良好な結晶性を有することとなる。   By setting the temperature of the solidification bath as described above, the conductive polymer fiber of the present invention has good crystallinity.

次に必ずしも必要ではないが、固化された原糸から混合溶液の溶媒を抽出除去するために、抽出浴を通過させることも好適である。この抽出時に同時に原糸を湿延伸することが、乾燥時の繊維間膠着抑制及び得られる繊維の機械的特性を向上させるうえで好ましい。その際の湿延伸倍率としては1.1〜10倍であることが工程性、生産性の点で好ましい。抽出溶媒としては固化液単独あるいは混合溶液溶媒と固化液の混合液を用いることができる。   Next, although not necessarily required, it is also preferable to pass through an extraction bath in order to extract and remove the solvent of the mixed solution from the solidified raw yarn. It is preferable to wet-draw the raw yarn at the same time as this extraction in order to suppress interfiber sticking during drying and to improve the mechanical properties of the resulting fiber. The wet draw ratio at that time is preferably 1.1 to 10 times from the viewpoint of processability and productivity. As the extraction solvent, a solidified solution alone or a mixed solution of a mixed solution solvent and a solidified solution can be used.

導電性を損なわない範囲で適宜、延伸を行うことも可能である。   It is also possible to perform stretching appropriately as long as the conductivity is not impaired.

湿延伸後に乾燥した糸篠、或いは乾式紡糸後の巻き取りした糸篠に、熱延伸または熱処理を施す。本発明の繊維表面の凹凸構造を発現させるには、この延伸過程での、延伸速度と延伸温度のバランスが重要である。延伸温度としては、一般的には100℃〜250℃の温度で行われるが、特に220℃以上の高温で延伸する場合は、早い延伸速度で延伸した方がよく、例えば30m/分以上の延伸速度であることが好ましく、100m/分以上の高速延伸であることがより好ましい。またその時の延伸倍率は1.5倍以上であることが好ましい。温度が100℃未満の場合や、延伸倍率が1.5倍未満の場合は力学物性が低いものしか得られない場合があり好ましくない。また延伸温度が250℃を越える場合や、250℃未満であっても延伸速度が遅い場合は、繊維表面の部分的な融解、導電性高分子の分解が生じ、本発明の特徴である導電性を発現することができない場合がある。   A hot drawing or a heat treatment is applied to the dried yarns after wet drawing or the wound yarns after dry spinning. In order to develop the concavo-convex structure on the fiber surface of the present invention, it is important to balance the drawing speed and the drawing temperature in this drawing process. The stretching temperature is generally 100 ° C to 250 ° C. In particular, when stretching at a high temperature of 220 ° C or higher, it is better to stretch at a high stretching speed, for example, 30 m / min or higher. The speed is preferable, and high-speed stretching at 100 m / min or more is more preferable. Moreover, it is preferable that the draw ratio at that time is 1.5 times or more. When the temperature is less than 100 ° C. or when the draw ratio is less than 1.5 times, only those having low mechanical properties may be obtained. Further, when the stretching temperature exceeds 250 ° C., or when the stretching speed is low even if it is less than 250 ° C., partial melting of the fiber surface and decomposition of the conductive polymer occur, and the conductive property that is a feature of the present invention. May not be expressed.

このようにして得られた、導電性高分子繊維に、熱処理を施し繊維物性を向上させることで、本発明の高強度導電性高分子繊維を製造することができる。このための熱処理条件は、一般的には100℃以上の温度、好ましくは110℃〜250℃の温度で行うのがよい。温度が100℃未満の場合、繊維物性の向上効果が不十分である場合がある。また250℃を越えると繊維表面の部分的な融解が生じ、力学物性の低下をもたらす場合があり、好ましくない。   The high-strength conductive polymer fiber of the present invention can be produced by subjecting the conductive polymer fiber thus obtained to heat treatment to improve the fiber physical properties. The heat treatment conditions for this are generally 100 ° C. or higher, preferably 110 ° C. to 250 ° C. When temperature is less than 100 degreeC, the improvement effect of a fiber physical property may be inadequate. On the other hand, when the temperature exceeds 250 ° C., partial melting of the fiber surface occurs, which may lead to deterioration of mechanical properties.

本発明の導電性高分子繊維は、例えばステープルファイバー、ショートカットファイバー、フィラメントヤーン、紡績糸、紐状物、ロープ、布帛などのあらゆる繊維形態において優れた導電性を示すので、センサーや電磁波シールド材などの用途に用いることができる。その際の繊維の断面形状に関しても特に制限はなく、円形、中空、あるいは星型等異型断面であってもかまわない。なかでも、本発明による導電性高分子繊維は、導電性、柔軟性にすぐれているので、布帛として有利に用いることができる。例えば、本発明による導電性高分子繊維を50質量%以上、好ましくは、80質量%以上、特に、90質量%以上含む布帛とすることによって、高強度で且つ高度に導電性を示す繊維を用いた布帛製品を得ることができる。この時、併用しうる繊維として特に限定はないが、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、セルロース系繊維等を挙げることができる。   The conductive polymer fiber of the present invention exhibits excellent conductivity in all fiber forms such as staple fiber, shortcut fiber, filament yarn, spun yarn, string, rope, fabric, etc. It can be used for The cross-sectional shape of the fiber at that time is also not particularly limited, and may be circular, hollow, or an atypical cross section such as a star shape. Among these, the conductive polymer fiber according to the present invention is excellent in conductivity and flexibility, and can be advantageously used as a fabric. For example, by using a fabric containing 50% by mass or more, preferably 80% by mass or more, particularly 90% by mass or more of the conductive polymer fiber according to the present invention, a fiber having high strength and high conductivity is used. Fabric products can be obtained. At this time, the fiber that can be used in combination is not particularly limited, and examples thereof include polyester fiber, polyamide fiber, and cellulose fiber.

本発明の繊維は、力学物性、耐熱性に加えて、柔軟性、導電性に優れることから、フィラメントや紡績糸、更には紙、不織布、織物、編物などの布帛とすることが可能であり、産業資材用、衣料用、医療用等あらゆる用途に好適に使用でき、例えば、帯電材、除電材、ブラシ、センサー、電磁波シールド材、電子材料をはじめとして多くの用途に極めて有用である。   The fibers of the present invention are excellent in flexibility and electrical conductivity in addition to mechanical properties and heat resistance, and thus can be used as fabrics such as filaments and spun yarns, and further paper, nonwoven fabrics, woven fabrics, knitted fabrics, It can be suitably used for various applications such as industrial materials, clothing, and medical use, and is extremely useful for many applications including, for example, charging materials, neutralizing materials, brushes, sensors, electromagnetic shielding materials, and electronic materials.

本発明により得られる導電性高分子繊維を車両用部品に用いることは好ましい。車両用部品として用いることで、通常のフィルム状の材料で設置が困難な位置にも繊維状のセンサーとして配置を可能にすることが出来、また、省スペースでの設置も可能になる。より具体的には、車両の座席に用いられる織物や編物中に設置することができる。導電性高分子繊維を含む布帛は、乗員の姿勢や体重などを検知する手段となり得、アクチュエータにフィードバックをかけることで乗り心地を改善したり、エアバックなどの作動位置を設定したりすることができる。また、導電性高分子繊維を含む布帛を車室外に設置する用途としては、バンパー等の車両外周部に設置される接触センサ等が挙げられる。   It is preferable to use the conductive polymer fiber obtained by the present invention for a vehicle part. By using it as a vehicle component, it can be arranged as a fiber sensor even at a position where it is difficult to install with a normal film-like material, and installation in a small space is also possible. More specifically, it can be installed in a fabric or knitted fabric used for a vehicle seat. The fabric containing the conductive polymer fiber can be a means for detecting the posture, weight, etc. of the occupant, and it is possible to improve the ride comfort by applying feedback to the actuator or to set the operating position of the airbag or the like. it can. Moreover, as a use which installs the fabric containing a conductive polymer fiber outside a vehicle interior, the contact sensor etc. which are installed in vehicle outer peripheral parts, such as a bumper, are mentioned.

これら車両への適用の他にも、導電性高分子繊維を含む布帛は、病院や介護施設などで用いられているベッドのシーツ中に設置することができる。これにより、応力の掛かっている位置の検知手段や寝返り補助などに使用することができる。さらに、導電性高分子繊維を衣類状として、着用した際に応力がかかっているところを検出し、通気量を変化させるための信号を発生させる手段としても用いることができる。   In addition to these applications to vehicles, a fabric containing conductive polymer fibers can be installed in a bed sheet used in a hospital or a nursing facility. Thereby, it can be used for the detection means of the position where stress is applied, or assistance for turning over. Furthermore, it can be used as a means for detecting a place where stress is applied when the conductive polymer fiber is worn, and generating a signal for changing the air flow rate.

以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明は本実施例により何等限定されるものではない。なお以下の実施例において、繊維の引張強度および弾性率、導電率、混合溶液の粘度は下記の試験方法により測定したものを示す。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited at all by this Example. In the following examples, the tensile strength and elastic modulus of fibers, the electrical conductivity, and the viscosity of the mixed solution are those measured by the following test methods.

(試験1:引張強度および弾性率の測定)
JIS L1015(1999)化学繊維ステープル試験方法に準じ、島津製作所製AG−50NISを用いて測定した。1仕様につき、10回の評価を行い、平均値を力学物性値とした。
(Test 1: Measurement of tensile strength and elastic modulus)
According to the JIS L1015 (1999) chemical fiber staple test method, it measured using AG-50NIS made by Shimadzu Corporation. Each specification was evaluated 10 times, and the average value was defined as a mechanical property value.

(試験2:繊維の導電率測定)
導電性繊維を温度110℃で1時間かけて乾燥させ、その後、温度20℃、湿度30%の条件下で24時間以上放置させて調湿した。この繊維に対して、評線間長さ2cmの単繊維試験片を採取した。該試験片の両端間に、エー・アンド・デイ社製「AD−8735 DC POWER SUPPLY」を使用し電圧を印加、KEITHLEY社製の電流値測定機「2700MULTIMETER」を使用して、電流値を測定した。0〜10Vの電圧を0.5V刻みで印加し、それにより得られたI−V曲線から、抵抗値(Ω)を算出した。そして、導電率(1/ρ)(S/cm)=(1/R)×(L/S)により、各試験片の導電率を求め、これを10試料片について行い、その平均値を試料の導電率とした。なお、Rは試験片の抵抗値(Ω)、Sは断面積(cm)、及びLは長さ(2cm)を示す。ここで、試験片の断面積は、繊維を電子顕微鏡下で観察することにより算出した。
(Test 2: Fiber conductivity measurement)
The conductive fiber was dried at a temperature of 110 ° C. for 1 hour, and then allowed to stand for 24 hours or more under conditions of a temperature of 20 ° C. and a humidity of 30% to adjust the humidity. A single fiber test piece having a length of 2 cm between the evaluation lines was collected from this fiber. A voltage is applied between both ends of the test piece using “AD-8735 DC POWER SUPPLY” manufactured by A & D, and a current value is measured using a current value measuring device “2700 MULTITIMER” manufactured by KEITHLEY. did. A voltage of 0 to 10 V was applied in increments of 0.5 V, and the resistance value (Ω) was calculated from the IV curve obtained thereby. And the electrical conductivity of each test piece is calculated | required by electrical conductivity (1 / (rho)) (S / cm) = (1 / R) x (L / S), this is performed about 10 sample pieces, and the average value is set to sample The electrical conductivity was Here, R represents the resistance value (Ω) of the test piece, S represents the cross-sectional area (cm 2 ), and L represents the length (2 cm). Here, the cross-sectional area of the test piece was calculated by observing the fiber under an electron microscope.

(混合溶液の粘度測定)
JIS Z8803(1991)液体の粘度−測定方法に準じ、アズワン製振動式粘度計VM−10A−MHを用いて測定した。1仕様につき、10回の評価を行い、平均値を粘度とした。
(Measurement of viscosity of mixed solution)
According to JIS Z8803 (1991) liquid viscosity-measuring method, it was measured using an as-one vibration viscometer VM-10A-MH. Each specification was evaluated 10 times, and the average value was taken as the viscosity.

(実施例1)
重量平均分子量75,000、ケン化度99.3モル%のPVA(クラレ製ポバールPVA−117H)をPVA濃度7質量%(固形分)となるように水を含水させ水酸基含有高分子の高分子分散液を得た。
Example 1
A polymer of hydroxyl group-containing polymer obtained by adding water to PVA having a weight average molecular weight of 75,000 and a saponification degree of 99.3 mol% (Kuraray PVA PVA-117H) to a PVA concentration of 7% by mass (solid content). A dispersion was obtained.

導電性高分子およびそのドーパントからなる導電性組成物としてPEDOT/PSSを用いた1.3質量%の水分散液(エイチ・シー・スタルク製CLEVIOS P AG;PEDOT:PSS=1:2.5(質量比))を3質量%となるまで70℃のホットスターラー上で濃縮し、導電性組成物分散液を得た。   1.3 mass% aqueous dispersion using PEDOT / PSS as a conductive composition composed of a conductive polymer and its dopant (CLEVIOS P AG manufactured by H.C. Starck; PEDOT: PSS = 1: 2.5 ( The mass ratio)) was concentrated on a hot stirrer at 70 ° C. until it became 3% by mass to obtain a conductive composition dispersion.

さらにこれらの溶液を導電性組成物:水酸基含有高分子の質量比が6:4となるように混合し、総固形分が6質量%となるまで濃縮した。得られた混合溶液の粘度は、1500mPa・sであった。   Further, these solutions were mixed so that the mass ratio of the conductive composition: hydroxyl group-containing polymer was 6: 4, and concentrated until the total solid content was 6 mass%. The viscosity of the obtained mixed solution was 1500 mPa · s.

シリンジポンプを用いて、ノズル径820μm、吐出速度30ml/hで、−10℃のアセトン槽(脱溶媒槽)中に押し出し、湿式紡糸した。110℃の熱処理炉中を3分間で通過させ、巻取り機により1.5m/min.の速度で巻き取り、高強度導電性高分子繊維を得た。得られた繊維の表面SEM写真を図1に示す。   Using a syringe pump, it was extruded into an acetone tank (desolvent tank) at −10 ° C. with a nozzle diameter of 820 μm and a discharge speed of 30 ml / h, and wet-spun. The sample was passed through a heat treatment furnace at 110 ° C. for 3 minutes, and 1.5 m / min. The high-strength conductive polymer fiber was obtained. A surface SEM photograph of the obtained fiber is shown in FIG.

得られた繊維の力学物性値は、引張り強度105MPa、弾性率3.8GPaとなった。導電率は50S/cmとなり、導電性、力学物性とも優れるものであった。   The mechanical properties of the obtained fiber were a tensile strength of 105 MPa and an elastic modulus of 3.8 GPa. The conductivity was 50 S / cm, and both conductivity and mechanical properties were excellent.

[実施例2]
導電性組成物:水酸基含有高分子の質量比が7:3となるように混合し、総固形分が6質量%となるまで濃縮した。得られた混合溶液の粘度は、1050mPa・sであった。
[Example 2]
The mixture was mixed so that the mass ratio of the conductive composition: hydroxyl group-containing polymer was 7: 3, and concentrated until the total solid content was 6 mass%. The viscosity of the obtained mixed solution was 1050 mPa · s.

これ以外は実施例1と同様にして、導電性高分子繊維を得た。   Except this, it carried out similarly to Example 1, and obtained the conductive polymer fiber.

得られた繊維の力学物性値は、引張り強度97MPa、弾性率3.0GPaとなった。導電率は20S/cmとなり、導電性、力学物性とも優れるものであった。   The mechanical properties of the obtained fiber were a tensile strength of 97 MPa and an elastic modulus of 3.0 GPa. The conductivity was 20 S / cm, and both conductivity and mechanical properties were excellent.

[実施例3]
導電性組成物:水酸基含有高分子の質量比が5:5となるように混合し、総固形分が6質量%となるまで濃縮した。この混合溶液の粘度は、1700mPa・sであった。
[Example 3]
The mixture was mixed so that the mass ratio of the conductive composition: hydroxyl group-containing polymer was 5: 5, and concentrated until the total solid content was 6 mass%. The viscosity of this mixed solution was 1700 mPa · s.

これ以外は実施例1と同様にして、導電性高分子繊維を得た。   Except this, it carried out similarly to Example 1, and obtained the conductive polymer fiber.

得られた繊維の力学物性値は、引張り強度72MPa、弾性率2.1GPaとなった。導電率は13S/cmとなり、導電性、力学物性とも優れるものであった。   The mechanical properties of the obtained fiber were a tensile strength of 72 MPa and an elastic modulus of 2.1 GPa. The conductivity was 13 S / cm, and both conductivity and mechanical properties were excellent.

[実施例4]
導電性組成物:水酸基含有高分子の質量比が4:6となるように混合し、総固形分が6質量%となるまで濃縮した。この混合溶液の粘度は、2300mPa・sであった。
[Example 4]
The mixture was mixed so that the mass ratio of the conductive composition: hydroxyl group-containing polymer was 4: 6, and concentrated until the total solid content was 6 mass%. The viscosity of this mixed solution was 2300 mPa · s.

これ以外は実施例1と同様にして、導電性高分子繊維を得た。   Except this, it carried out similarly to Example 1, and obtained the conductive polymer fiber.

得られた繊維の力学物性値は、引張り強度61MPa、弾性率2.0GPaとなった。導電率は5S/cmとなり、導電性、力学物性に優れるものであった。   The mechanical properties of the obtained fiber were a tensile strength of 61 MPa and an elastic modulus of 2.0 GPa. The conductivity was 5 S / cm, and the conductivity and mechanical properties were excellent.

[実施例5]
重量平均分子量88,000、ケン化度88.0モル%のPVA(クラレ製ポバールPVA−220)をPVA濃度7質量%(固形分)となるように水を含水させ、水酸基含有高分子の高分子分散液を得た。
[Example 5]
A PVA having a weight average molecular weight of 88,000 and a degree of saponification of 88.0 mol% (Kuraray PVA PVA-220) was impregnated with water so that the PVA concentration was 7% by mass (solid content). A molecular dispersion was obtained.

導電性高分子およびそのドーパントからなる導電性組成物としてPEDOT/PSSを用いた1.3質量%の水分散液(エイチ・シー・スタルク製CLEVIOS P AG;PEDOT:PSS=1:2.5(質量比))を3質量%となるまで70℃のホットスターラー上で濃縮し、導電性組成物分散液を得た。   1.3 mass% aqueous dispersion using PEDOT / PSS as a conductive composition composed of a conductive polymer and its dopant (CLEVIOS P AG manufactured by H.C. Starck; PEDOT: PSS = 1: 2.5 ( The mass ratio)) was concentrated on a hot stirrer at 70 ° C. until it became 3% by mass to obtain a conductive composition dispersion.

さらにこれらの溶液を導電性組成物:水酸基含有高分子の質量比が6:4となるように混合し、総固形分が6質量%となるまで濃縮した。この混合溶液の粘度は、1900mPa・sであった。   Further, these solutions were mixed so that the mass ratio of the conductive composition: hydroxyl group-containing polymer was 6: 4, and concentrated until the total solid content was 6 mass%. The viscosity of this mixed solution was 1900 mPa · s.

これ以外は実施例1と同様にして、導電性高分子繊維を得た。   Except this, it carried out similarly to Example 1, and obtained the conductive polymer fiber.

得られた繊維の力学物性値は、引張り強度67MPa、弾性率1.1GPaとなった。   The mechanical properties of the obtained fiber were a tensile strength of 67 MPa and an elastic modulus of 1.1 GPa.

導電率は29S/cmとなり、導電性、力学物性とも優れるものであった。   The conductivity was 29 S / cm, and both conductivity and mechanical properties were excellent.

[実施例6]
重量平均分子量75,000、ケン化度88.0モル%のPVA(クラレ製ポバールPVA−217)をPVA濃度7質量%(固形分)となるように水を含水させ第2の高分子の分散液を得た。
[Example 6]
Dispersion of the second polymer by adding water to PVA having a weight average molecular weight of 75,000 and a saponification degree of 88.0 mol% (Kuraray Poval PVA-217) to a PVA concentration of 7% by mass (solid content) A liquid was obtained.

導電性高分子およびそのドーパントからなる導電性組成物としてPEDOT/PSSを用いた1.3質量%の水分散液(エイチ・シー・スタルク製CLEVIOS P AG;PEDOT:PSS=1:2.5(質量比))を3質量%となるまで70℃のホットスターラー上で濃縮し、導電性組成物分散液を得た。   1.3 mass% aqueous dispersion using PEDOT / PSS as a conductive composition composed of a conductive polymer and its dopant (CLEVIOS P AG manufactured by H.C. Starck; PEDOT: PSS = 1: 2.5 ( The mass ratio)) was concentrated on a hot stirrer at 70 ° C. until it became 3% by mass to obtain a conductive composition dispersion.

さらにこれらの溶液を導電性組成物:水酸基含有高分子の比が6:4となるように混合し、総固形分が6質量%となるまで濃縮した。この混合溶液の粘度は、950mPa・sであった。   Further, these solutions were mixed so that the ratio of conductive composition: hydroxyl group-containing polymer was 6: 4, and concentrated until the total solid content was 6% by mass. The viscosity of this mixed solution was 950 mPa · s.

これ以外は実施例1と同様にして、導電性高分子繊維を得た。   Except this, it carried out similarly to Example 1, and obtained the conductive polymer fiber.

得られた繊維の力学物性値は、引張り強度50MPa、弾性率1.0GPaとなった。   The mechanical properties of the obtained fiber were a tensile strength of 50 MPa and an elastic modulus of 1.0 GPa.

導電率は15S/cmとなり、導電性、力学物性とも優れるものであった。   The conductivity was 15 S / cm, and both conductivity and mechanical properties were excellent.

[比較例1]
水酸基含有高分子の高分子分散液を用いず、導電性高分子とそのドーパントからなる導電性組成物としてPEDOT/PSSを用いた1.3質量%の水分散液(エイチ・シー・スタルク製CLEVIOS P AG)を3質量%となるまで70℃のホットスターラー上で濃縮し、導電性組成物分散液のみを混合溶液として得た。
[Comparative Example 1]
Without using a polymer dispersion of a hydroxyl group-containing polymer, a 1.3% by mass aqueous dispersion using PEDOT / PSS as a conductive composition comprising a conductive polymer and its dopant (CLEVIOS manufactured by H.C. Starck) PAG) was concentrated on a hot stirrer at 70 ° C. until it became 3% by mass to obtain only the conductive composition dispersion as a mixed solution.

この混合溶液の粘度は、300mPa・sであった。   The viscosity of this mixed solution was 300 mPa · s.

シリンジポンプを用いて、シリンジ径820μm、吐出速度0.3ml/hで、−10℃のアセトン槽(固化浴)中に押し出し、湿式紡糸した。110℃の乾燥炉中を3分間で通過させ、巻取り機により0.01m/min.の速度で巻き取り、導電性高分子繊維を得た。得られた繊維の表面SEM写真を図2に示す。   Using a syringe pump, it was extruded into an acetone bath (solidification bath) at −10 ° C. with a syringe diameter of 820 μm and a discharge speed of 0.3 ml / h, and wet spinning was performed. It was passed through a drying furnace at 110 ° C. for 3 minutes, and 0.01 m / min. The conductive polymer fiber was obtained by winding at a speed of. The surface SEM photograph of the obtained fiber is shown in FIG.

得られた繊維の力学物性値は、引張り強度46MPa、弾性率1.0GPaとなった。
導電率は10S/cmとなった。
The mechanical properties of the obtained fiber were a tensile strength of 46 MPa and an elastic modulus of 1.0 GPa.
The conductivity was 10 S / cm.

[比較例2]
高分子とそのドーパントからなる導電性組成物を用いず、重量平均分子量75,000、ケン化度99.3モル%のPVA(クラレ製ポバールPVA−117H)をPVA濃度3質量%となるように水を含水させ、水酸基含有高分子の高分子分散液を混合溶液として得た。
[Comparative Example 2]
Without using a conductive composition comprising a polymer and its dopant, PVA having a weight average molecular weight of 75,000 and a saponification degree of 99.3 mol% (Kuraray-made Poval PVA-117H) was adjusted to have a PVA concentration of 3 mass%. Water was hydrated to obtain a polymer dispersion of a hydroxyl group-containing polymer as a mixed solution.

この混合溶液の粘度は、2,500mPa・sであった。   The viscosity of this mixed solution was 2,500 mPa · s.

シリンジポンプを用いて、シリンジ径820μm、吐出速度30ml/hで、−10℃のアセトン槽(固化浴)中に押し出し、湿式紡糸した。110℃の乾燥炉中を3分間で通過させ、巻取り機により1.5m/min.の速度で巻き取り、高分子繊維を得た。   Using a syringe pump, it was extruded into an acetone bath (solidification bath) at −10 ° C. with a syringe diameter of 820 μm and a discharge speed of 30 ml / h, and wet spinning was performed. It was passed through a drying furnace at 110 ° C. in 3 minutes, and 1.5 m / min. The polymer fiber was obtained by winding at a speed of.

得られた繊維の力学物性値は、引張り強度200MPa、弾性率2.2GPaとなった。   The mechanical properties of the obtained fiber were a tensile strength of 200 MPa and an elastic modulus of 2.2 GPa.

導電率は0S/cmとなり、全く導電性を示さなかった。   The conductivity was 0 S / cm, indicating no conductivity at all.

表1の結果から明らかなように、水酸基含有高分子をその繊維中に含有しているので、繊維中の導電性高分子配合比率が低いにもかかわらず、従来の導電性繊維(比較例1)に比較して、同程度の導電性または向上した導電性を有する。これとともに、力学的特性も向上し、良好な導電性および良好な力学的特性の双方が達成された導電性繊維となっている。また、従来の高分子繊維(比較例2)と比較すると、非常に優れた導電性を持っている。上記導電性高分子繊維の導電率は、カーボン等の導電性フィラーを含む導電性高分子繊維の導電性能(1×10−3S/cm以下)よりも大きくなっている。 As apparent from the results in Table 1, since the hydroxyl group-containing polymer is contained in the fiber, the conventional conductive fiber (Comparative Example 1) is used despite the low proportion of the conductive polymer in the fiber. Compared to (3), it has the same degree of conductivity or improved conductivity. At the same time, the mechanical properties are improved, and the conductive fiber has achieved both good conductivity and good mechanical properties. Moreover, compared with the conventional polymer fiber (Comparative Example 2), it has very excellent conductivity. The conductivity of the conductive polymer fiber is larger than the conductive performance (1 × 10 −3 S / cm or less) of the conductive polymer fiber containing a conductive filler such as carbon.

また、繊維の外観はSEM写真から見る限り、ほとんど差異は見られない。   Further, as far as the SEM photograph shows, the difference in the appearance of the fiber is hardly seen.

さらにまた、副次的効果として、導電性高分子繊維の紡糸速度を大幅に上げることが出来た。   Furthermore, as a secondary effect, the spinning speed of the conductive polymer fiber could be greatly increased.

1 導電性高分子繊維、
2a 芯鞘繊維の鞘成分、
2b 芯鞘繊維の芯成分、
3a サイドバイサイド型繊維の1成分、
3b サイドバイサイド型繊維の3aと異なる材料からなる成分、
4a 海島型繊維の海成分、
4b 海島型繊維の島成分、
10 湿式紡糸装置、
11 ノズル、
12 シリンジ、
13 シリンジポンプ、
14 固化浴、
15 熱処理炉、
16 巻取り機。
1 conductive polymer fiber,
2a sheath component of core-sheath fiber,
2b Core component of core-sheath fiber,
3a One component of side-by-side fiber,
3b, a component made of a material different from 3a of the side-by-side fiber,
4a Sea component of sea-island fiber,
4b Island component of sea-island fiber,
10 Wet spinning equipment,
11 nozzles,
12 syringe,
13 Syringe pump,
14 Solidification bath,
15 heat treatment furnace,
16 Winder.

Claims (11)

導電性高分子、導電性高分子のドーパント、および水酸基を含んでなる高分子を含む、導電性高分子繊維。   A conductive polymer fiber comprising a conductive polymer, a conductive polymer dopant, and a polymer comprising a hydroxyl group. 前記水酸基を含んでなる高分子が、少なくともビニルアルコールユニットを主成分とする高分子を含む、請求項1に記載の導電性高分子繊維。   The conductive polymer fiber according to claim 1, wherein the polymer containing a hydroxyl group contains a polymer containing at least a vinyl alcohol unit as a main component. 前記水酸基を含んでなる高分子の重量平均分子量が、10,000以上1,000,000以下である、請求項1または2に記載の導電性高分子繊維。   The conductive polymer fiber according to claim 1 or 2, wherein the polymer comprising the hydroxyl group has a weight average molecular weight of 10,000 or more and 1,000,000 or less. 前記導電性高分子が少なくともPEDOTを含み、前記ドーパントが少なくともPSSを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性高分子繊維。   The conductive polymer fiber according to claim 1, wherein the conductive polymer includes at least PEDOT, and the dopant includes at least PSS. 導電性高分子、導電性高分子のドーパント、および水酸基を含んでなる高分子が導電性高分子繊維中、混合一体化している、請求項1〜4のいずれか1項に記載の導電性高分子繊維。   The conductive polymer according to any one of claims 1 to 4, wherein a conductive polymer, a conductive polymer dopant, and a polymer comprising a hydroxyl group are mixed and integrated in the conductive polymer fiber. Molecular fiber. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の導電性高分子繊維の製造方法であって、
導電性高分子、導電性高分子のドーパント、水酸基を含んでなる高分子、および溶媒を混合して混合溶液を得る工程と、
前記混合溶液から溶媒を除去することで導電性高分子繊維を得る工程と、
を含む、導電性高分子繊維の製造方法。
It is a manufacturing method of the conductive polymer fiber according to any one of claims 1 to 5,
A step of mixing a conductive polymer, a conductive polymer dopant, a polymer comprising a hydroxyl group, and a solvent to obtain a mixed solution;
Obtaining conductive polymer fibers by removing the solvent from the mixed solution;
A method for producing a conductive polymer fiber, comprising:
前記混合溶液の粘度を、500mPa・s以上10,000mPa・s以下とする、請求項6に記載の導電性高分子繊維の製造方法。   The manufacturing method of the conductive polymer fiber of Claim 6 which sets the viscosity of the said mixed solution to 500 mPa * s or more and 10,000 mPa * s or less. 前記混合溶液を得る工程が、
導電性高分子および導電性高分子のドーパントを溶媒に分散させて、導電性組成物分散液を得る工程と、
水酸基を含んでなる高分子を溶媒に分散させて、高分子分散液を得る工程と、
前記導電性組成物分散液と前記高分子分散液とを混合して混合溶液を得る工程と、
を含む、請求項6または7に記載の導電性高分子繊維の製造方法。
Obtaining the mixed solution,
A step of dispersing a conductive polymer and a conductive polymer dopant in a solvent to obtain a conductive composition dispersion;
A step of dispersing a polymer containing a hydroxyl group in a solvent to obtain a polymer dispersion;
Mixing the conductive composition dispersion and the polymer dispersion to obtain a mixed solution;
The manufacturing method of the conductive polymer fiber of Claim 6 or 7 containing this.
前記混合溶液からの溶媒の除去が、前記混合溶液を脱溶媒中に押出すことで行われる、請求項6〜8のいずれか1項に記載の導電性高分子繊維の製造方法。   The method for producing a conductive polymer fiber according to any one of claims 6 to 8, wherein the solvent is removed from the mixed solution by extruding the mixed solution into a solvent. 前記導電性高分子繊維が少なくともPEDOTを含み、前記導電性高分子のドーパントが少なくともPSSを含み、前記溶媒が主成分として水を含み、前記脱溶媒が、主成分としてアセトンを含む、請求項6〜9のいずれか1項に記載の導電性高分子繊維の製造方法。   The conductive polymer fiber includes at least PEDOT, the conductive polymer dopant includes at least PSS, the solvent includes water as a main component, and the desolvent includes acetone as a main component. The manufacturing method of the conductive polymer fiber of any one of -9. 請求項1〜5に記載の導電性高分子繊維、または請求項6〜10に記載の製造方法によって得られた導電性高分子繊維を素材として用いた、車両用部品。   Vehicle parts using the conductive polymer fiber according to claim 1 or 5 or the conductive polymer fiber obtained by the production method according to claims 6 to 10 as a material.
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