JP2011190291A - Polyaniline-containing nanocomposite particle and method for production thereof - Google Patents

Polyaniline-containing nanocomposite particle and method for production thereof Download PDF

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Hideo Sawada
英夫 澤田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polyaniline-containing nanocomposite particle exhibiting excellent solubility in water and having excellent dispersibility in an organic solvent, and to provide a method for producing the same. <P>SOLUTION: The polyaniline-containing nanocomposite particle is produced by oxidation of aniline in the presence of a fluoroalkyl-containing oligomer represented by general formula (1); wherein R<SP>1</SP>and R<SP>2</SP>represent -(CF<SB>2</SB>)<SB>p</SB>-Y or -CF(CF<SB>3</SB>)-[OCF<SB>2</SB>CF(CF<SB>3</SB>)]<SB>q</SB>-OC<SB>3</SB>F<SB>7</SB>, which may be the same or different; Y represents a hydrogen atom, a fluorine atom or a chlorine atom, p and q represent integers of 0-10, R<SP>3</SP>represents a hydrogen atom or a methyl group; Z represents a group selected from -OH, -OC<SB>2</SB>H<SB>4</SB>SO<SB>3</SB>H or -NH<SB>2</SB>+C(CH<SB>3</SB>)<SB>2</SB>CH<SB>2</SB>SO<SB>3</SB>-; n represents an integer of 5-1,000. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、水に対する溶解性に優れ、また、有機溶媒に対して優れた分散性を示すポリアニリン含有ナノコンポジット粒子及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to polyaniline-containing nanocomposite particles having excellent solubility in water and excellent dispersibility in an organic solvent, and a method for producing the same.

一連の共役ポリマーの中で、ポリアニリンは空気や湿気に対して安定性が高く、さらには高い電気伝導性を示すことから二次電池の電極材料、帯電防止剤、固体電解コンデンサの電解質、二酸化チタン色素増感型太陽電池の対極、電磁波シールド材、活性酸素発生材、光記録素子、人工筋肉材料、エレクトロレオロジー流体用分散剤等の電気・電子・機械等の幅広い分野で注目されている材料である。   Among a series of conjugated polymers, polyaniline is highly stable against air and moisture, and also exhibits high electrical conductivity, so secondary battery electrode materials, antistatic agents, solid electrolytic capacitor electrolytes, titanium dioxide It is a material that attracts attention in a wide range of fields such as electrical, electronic, mechanical, such as counter electrodes of dye-sensitized solar cells, electromagnetic shielding materials, active oxygen generating materials, optical recording elements, artificial muscle materials, and electrorheological fluid dispersants. is there.

しかしながら、ポニアニリンは一般に種々の溶媒に対する溶解性が低いことから、ポニアニリンの溶解性を高める検討が多くなされている。例えば、スルホ基を有するアニリン誘導体(m−アミノベンゼンスルホン酸)とアニリンとのレドックス重合を行う方法(例えば、非特許文献1参照)、アニリンの酸化によりポニアニリンを製造するに際し、アニリンの一部をパラ置換アニリンに置き換えて反応を行う方法(例えば、特許文献1参照)、アニリンと遷移金属又は遷移金属化合物とからなる溶液に、過酸化水素を加えて酸化重合する方法(例えば、特許文献2参照)、環状パーフルオロアルキレンジスルホンイミドアニオンをドーパンとして含有させる方法(例えば、特許文献3参照)等が提案されている。   However, since ponianiline generally has low solubility in various solvents, many studies have been made to increase the solubility of ponianiline. For example, a method of performing redox polymerization of an aniline derivative having a sulfo group (m-aminobenzenesulfonic acid) and aniline (see, for example, Non-Patent Document 1), and when producing ponianiline by oxidation of aniline, A method in which a reaction is carried out by substituting para-substituted aniline (for example, see Patent Document 1), a method in which hydrogen peroxide is added to a solution composed of aniline and a transition metal or a transition metal compound to perform oxidative polymerization (for example, see Patent Document 2) ), A method of containing a cyclic perfluoroalkylene disulfonimide anion as dopan (for example, see Patent Document 3) and the like.

特開2005−255905号公報。JP-A-2005-255905. 特開平06−200017号公報。Japanese Patent Laid-Open No. 06-200017. 特開2005−350525号公報。JP 2005-350525 A.

Synthetic Metals,2002年,130巻, 1号, 27−33頁。Synthetic Metals, 2002, 130, 1, 27-33.

本発明者らは、フルオロアルキル基が両末端に導入されたオリゴマー類の合成と性質及びこれを用いた新規な機能性材料に関する研究を積極的に行っている。本発明者らは、更にフルオロアルキル基を有する新規な機能性材料について鋭意研究を重ねる中で、特定のフルオロアルキル基含有オリゴマーの存在下にアニリンのレドックス重合反応を行うことにより、フルオロアルキル基含有オリゴマーセグメントが導入されたポリアニリン含有ナノコンポジット粒子が得られ、また、該ポリアニリン含有ナノコンポジット粒子は、水に対して優れた溶解性を示し、有機溶媒に対して優れた分散性を示すことを見出し本発明を完成するに到った。   The inventors of the present invention have been actively researching the synthesis and properties of oligomers in which fluoroalkyl groups are introduced at both ends, and novel functional materials using the oligomers. The present inventors further conducted intensive research on a novel functional material having a fluoroalkyl group. By conducting a redox polymerization reaction of aniline in the presence of a specific fluoroalkyl group-containing oligomer, It was found that polyaniline-containing nanocomposite particles into which oligomer segments were introduced, and that the polyaniline-containing nanocomposite particles showed excellent solubility in water and excellent dispersibility in organic solvents. The present invention has been completed.

即ち、本発明の目的は、水に対して優れた溶解性を示し、有機溶媒に対して優れた分散性を有するポリアニリン含有ナノコンポジット粒子及びその製造方法を提供することにある。また、本発明の目的は、該ナノコンポジット粒子を工業的に有利な方法で製造することができる方法を提供することにある。   That is, an object of the present invention is to provide polyaniline-containing nanocomposite particles having excellent solubility in water and excellent dispersibility in an organic solvent, and a method for producing the same. Another object of the present invention is to provide a method by which the nanocomposite particles can be produced by an industrially advantageous method.

本発明が提供しようとする第1の発明は、下記一般式(1)で表されるフルオロアルキル基含有オリゴマーの存在下にアニリンの酸化を行って生成されることを特徴とするポリアニリン含有ナノコンポジット粒子である。   A first invention to be provided by the present invention is a polyaniline-containing nanocomposite produced by oxidizing aniline in the presence of a fluoroalkyl group-containing oligomer represented by the following general formula (1) Particles.

(式中、R及びRは、−(CF)p−Y基、又は−CF(CF)−[OCFCF(CF)]q−OC基を示し、R及びRは、同一の基であっても異なる基であってもよく、R及びR中のYは水素原子、フッ素原子又は塩素原子を示し、p及びqは0〜10の整数である。Rは水素原子又はメチル基を示す。Zは−OH、−OCSOH又は−NH +C(CHCHSO -から選ばれる基を示す。nは5〜1000の整数を示す。)
また、本発明が提供しようとする第2の発明は、下記一般式(1)で表されるフルオロアルキル基含有オリゴマーの存在下にアニリンを酸化剤で酸化重合することを特徴とするポリアニリン含有ナノコンポジット粒子の製造方法である。
Wherein R 1 and R 2 represent a — (CF 2 ) p—Y group or a —CF (CF 3 ) — [OCF 2 CF (CF 3 )] q—OC 3 F 7 group, and R 1 And R 2 may be the same group or different groups, Y in R 1 and R 2 represents a hydrogen atom, a fluorine atom or a chlorine atom, and p and q are integers of 0 to 10. R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group, Z represents a group selected from —OH, —OC 2 H 4 SO 3 H or —NH 2 + C (CH 3 ) 2 CH 2 SO 3 —. N Represents an integer of 5 to 1000.)
In addition, the second invention to be provided by the present invention is a polyaniline-containing nanostructure characterized by oxidatively polymerizing aniline with an oxidizing agent in the presence of a fluoroalkyl group-containing oligomer represented by the following general formula (1): This is a method for producing composite particles.

(式中、R及びRは、−(CF)p−Y基、又は−CF(CF)−[OCFCF(CF)]q−OC基を示し、R及びRは、同一の基であっても異なる基であってもよく、R及びR中のYは水素原子、フッ素原子又は塩素原子を示し、p及びqは0〜10の整数である。Rは水素原子又はメチル基を示す。Zは−OH、−OCSOH又は−NH +C(CHCHSO -から選ばれる基を示す。nは5〜1000の整数を示す。)
また、本発明が提供しようとする第3の発明は、前記第1の発明のポリアニリン含有ナノコンポジット粒子とイオン性液体を接触させることにより生成されたものであることを特徴とするゲルである。
Wherein R 1 and R 2 represent a — (CF 2 ) p—Y group or a —CF (CF 3 ) — [OCF 2 CF (CF 3 )] q—OC 3 F 7 group, and R 1 And R 2 may be the same group or different groups, Y in R 1 and R 2 represents a hydrogen atom, a fluorine atom or a chlorine atom, and p and q are integers of 0 to 10. R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group, Z represents a group selected from —OH, —OC 2 H 4 SO 3 H or —NH 2 + C (CH 3 ) 2 CH 2 SO 3 —. N Represents an integer of 5 to 1000.)
The third invention to be provided by the present invention is a gel produced by bringing the polyaniline-containing nanocomposite particles of the first invention into contact with an ionic liquid.

また、本発明が提供しようとする第4の発明は、前記第3の発明のゲルを含有することを特徴とするイオン伝導体である。   A fourth invention to be provided by the present invention is an ionic conductor comprising the gel of the third invention.

本発明によれば、水に対して優れた溶解性を示し、有機溶媒に対して優れた分散性を示すポリアニリンを含有したナノコンポジット粒子を提供することができ、また、該ポリアニリン含有ナノコンポジット粒子は、二次電池の電極材料、帯電防止剤、固体電解コンデンサの電解質、二酸化チタン色素増感型太陽電池の対極、電磁波シールド材、活性酸素発生材、光記録素子、人工筋肉材料、エレクトロレオロジー流体用分散剤等の電気・電子・機械等の幅広い分野での使用が期待できる。
また、本発明によれば、該ポリアニリン含有ナノコンポジット粒子は、工業的に有利に製造することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a nanocomposite particle containing polyaniline that exhibits excellent solubility in water and excellent dispersibility in an organic solvent, and the polyaniline-containing nanocomposite particle. Electrode materials for secondary batteries, antistatic agents, electrolytes for solid electrolytic capacitors, counter electrodes for titanium dioxide dye-sensitized solar cells, electromagnetic shielding materials, active oxygen generators, optical recording elements, artificial muscle materials, electrorheological fluids It can be expected to be used in a wide range of fields such as electrical, electronic and mechanical dispersants.
Moreover, according to this invention, this polyaniline containing nanocomposite particle can be manufactured industrially advantageously.

また、本発明の該ポリアニリン含有ナノコンポジット粒子は、イオン性液体に接触させるとゲルを形成し、イオン伝導性に優れたイオン性液体含有ゲルを生成させることができる。   Moreover, when the polyaniline-containing nanocomposite particles of the present invention are brought into contact with an ionic liquid, a gel is formed, and an ionic liquid-containing gel excellent in ionic conductivity can be generated.

実施例1〜4で得られたポリアニリン含有ナノコンポジット粒子を溶解した水溶液(0.033g/ml)のUVスペクトチャート。The UV spectrum chart of the aqueous solution (0.033 g / ml) which melt | dissolved the polyaniline containing nanocomposite particle | grains obtained in Examples 1-4.

以下、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明する。   Hereinafter, the present invention will be described based on preferred embodiments thereof.

本発明のポリアニリン含有ナノコンポジット粒子は、下記一般式(1)で表されるフルオロアルキル基含有オリゴマーの存在下にアニリンの酸化を行って得られるものである。   The polyaniline-containing nanocomposite particles of the present invention are obtained by oxidizing aniline in the presence of a fluoroalkyl group-containing oligomer represented by the following general formula (1).

(式中、R及びRは、−(CF)p−Y基、又は−CF(CF)−[OCFCF(CF)]q−OC基を示し、R及びRは、同一の基であっても異なる基であってもよく、R及びR中のYは水素原子、フッ素原子又は塩素原子を示し、p及びqは0〜10の整数である。Rは水素原子又はメチル基を示す。Zは−OH、−OCSOH又は−NH +C(CHCHSO -から選ばれる基を示す。nは5〜1000の整数を示す。)
前記一般式(1)で表わされるフルオロアルキル基含有オリゴマーは、ポリアニリン含有ナノコンポジット粒子に、水に対して優れた溶解性と、有機溶媒に対して優れた分散性を付与する成分である。
Wherein R 1 and R 2 represent a — (CF 2 ) p—Y group or a —CF (CF 3 ) — [OCF 2 CF (CF 3 )] q—OC 3 F 7 group, and R 1 And R 2 may be the same group or different groups, Y in R 1 and R 2 represents a hydrogen atom, a fluorine atom or a chlorine atom, and p and q are integers of 0 to 10. R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group, Z represents a group selected from —OH, —OC 2 H 4 SO 3 H or —NH 2 + C (CH 3 ) 2 CH 2 SO 3 —. N Represents an integer of 5 to 1000.)
The fluoroalkyl group-containing oligomer represented by the general formula (1) is a component that imparts excellent solubility in water and excellent dispersibility in an organic solvent to the polyaniline-containing nanocomposite particles.

前記一般式(1)で表わされるフルオロアルキル基含有オリゴマーの含有量は、アニリン1重量部に対して0.01〜100重量部、好ましくは1〜50重量部である。該範囲であると水への溶解性、更には各種溶媒への分散性が特に高いものが得られやすい観点から好ましい。   The content of the fluoroalkyl group-containing oligomer represented by the general formula (1) is 0.01 to 100 parts by weight, preferably 1 to 50 parts by weight with respect to 1 part by weight of aniline. Within this range, it is preferable from the viewpoint that it is easy to obtain a product having particularly high solubility in water and dispersibility in various solvents.

前記一般式(1)で表わされるフルオロアルキル基含有オリゴマーは、例えば、特開2007−270124号公報、特開2009−209349号公報、特開2005−71694号公報、2003−257240号公報等に記載の方法を参照して製造される。   The fluoroalkyl group-containing oligomer represented by the general formula (1) is described in, for example, JP-A-2007-270124, JP-A-2009-209349, JP-A-2005-71694, 2003-257240, and the like. It is manufactured with reference to the method.

その製造例の一例を以下に示す。下記一般式(2):   An example of the production example is shown below. The following general formula (2):

(式中、R及びRは、前記一般式(1)中のRとRと同じである。)で表わされる過酸化フルオロアルカノイル化合物と、下記一般式(3) (Wherein, R 1 and R 2, the general formula (1) is the same as R 1 and R 2 in.) And peroxide -fluoroalkanoyl compound represented by the following general formula (3)

(式中、R及びZは、前記一般式(1)中のR及びZと同じである。)で表わされるビニル基を有する化合物を原料とし、下記反応式(4)に従って、前記一般式(2)で表わされる過酸化フルオロアルカノイル化合物と前記一般式(3)で表わされるビニル基を有する化合物とを反応させることにより、前記一般式(1)で表わされるフルオロアルキル基含有オリゴマーを得ることができる。 (Wherein, R 3 and Z are the same as R 3 and Z in the general formula (1).) A compound having a vinyl group represented by a raw material, in accordance with the following reaction formula (4), the general A fluoroalkyl group-containing oligomer represented by the general formula (1) is obtained by reacting a fluoroalkanoyl peroxide compound represented by the formula (2) with a compound having a vinyl group represented by the general formula (3). be able to.

(式中、R、R、R、Z及びmは前記と同義である。)
前記一般式(2)で表される過酸化フルオロアルカノイル化合物の具体例としては、過酸化ジペルフルオロ−2−メチル−3−オキサヘキサノイル、過酸化ジペルフルオロ−2,5−ジメチル−3,6−ジオキサノナノイル、過酸化ジペルフルオロ−2,5,8−トリメチル−3,6,9−トリオキサドデカノイル、過酸化ジペルフルオロブチリル、過酸化ジペルフルオロヘプタノイル、過酸化ジペルフルオロオクタノイル等が挙げられる。前記一般式(2)で表される過酸化フルオロアルカノイル化合物は、公知の製造方法により得られ、例えば、フルオロアルキル基含有ハロゲン化アシルに、含フッ素芳香族溶媒又は代替フロンのような含フッ素脂肪族溶媒中で、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム又は炭酸カリウムなどのアルカリの存在下、過酸化水素を反応させる方法等により容易に得られる。
(Wherein R 1 , R 2 , R 3 , Z and m are as defined above.)
Specific examples of the fluoroalkanoyl peroxide compound represented by the general formula (2) include diperfluoro-2-methyl-3-oxahexanoyl peroxide, diperfluoro-2,5-dimethyl-3,6 peroxide. -Dioxanonanoyl, diperfluoro-2,5,8-trimethyl-3,6,9-trioxadodecanoyl peroxide, diperfluorobutyryl peroxide, diperfluoroheptanoyl peroxide, diperfluorooctanoyl peroxide Etc. The fluoroalkanoyl peroxide compound represented by the general formula (2) is obtained by a known production method. For example, a fluoroalkyl group-containing acyl halide may be added to a fluorine-containing aliphatic solvent such as a fluorine-containing aromatic solvent or an alternative fluorocarbon. It can be easily obtained by reacting hydrogen peroxide in the presence of an alkali such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, potassium hydrogen carbonate, sodium carbonate or potassium carbonate in a group solvent.

前記一般式(3)で表されるビニル基を有する化合物の具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、2−アクリロキシエタンスルホン酸、2−メタクリロキシエタンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−メタクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等が挙げられる。   Specific examples of the compound having a vinyl group represented by the general formula (3) include acrylic acid, methacrylic acid, 2-acryloxyethanesulfonic acid, 2-methacryloxyethanesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methyl. Examples thereof include propanesulfonic acid and 2-methacrylamide-2-methylpropanesulfonic acid.

前記一般式(2)で表される過酸化フルオロアルカノイル化合物と、前記一般式(3)で表されるビニル基を有する化合物とを反応させる方法としては、例えば、前記一般式(3)で表されるビニル基を有する化合物を、不活性溶媒に溶解し、次いで、撹拌下で、前記一般式(2)で表される過酸化フルオロアルカノイル化合物を混合後、40〜50℃まで昇温し、熟成し、その後精製を行う方法が挙げられる。   Examples of the method of reacting the fluoroalkanoyl peroxide compound represented by the general formula (2) and the compound having a vinyl group represented by the general formula (3) include those represented by the general formula (3). The compound having a vinyl group is dissolved in an inert solvent, and then, under stirring, the fluoroalkanoyl peroxide compound represented by the general formula (2) is mixed, and then heated to 40 to 50 ° C., Examples include a method of aging and then performing purification.

アニリンは反応溶媒中で、前記一般式(1)で表されるフルオロアルキル基含有オリゴマーの存在下に酸化剤で酸化重合される。   Aniline is oxidatively polymerized with an oxidizing agent in the reaction solvent in the presence of the fluoroalkyl group-containing oligomer represented by the general formula (1).

前記酸化剤は、例えば二酸化マンガン、ぺルオキソ二硫酸アンモニウム、ぺルオキソ二硫酸ナトリウム、ぺルオキソ二硫酸カリウム、塩化クロミル、過酸化水素、第二鉄塩、ヨウ素酸塩等が挙げられ、この中、特にぺルオキソ二硫酸アンモニウムを用いると各種溶媒に対して優れたポリアニリン含有ナノコンポジット粒子が収率よく得られる観点から特に好ましく用いられる。   Examples of the oxidizing agent include manganese dioxide, ammonium peroxodisulfate, sodium peroxodisulfate, potassium peroxodisulfate, chromyl chloride, hydrogen peroxide, ferric salt, iodate, and the like. When ammonium peroxodisulfate is used, it is particularly preferably used from the viewpoint of obtaining excellent polyaniline-containing nanocomposite particles in various solvents.

前記酸化剤の添加量は、アニリンに対するモル比で1〜1.5、好ましくは1〜1.23である。   The addition amount of the oxidizing agent is 1 to 1.5, preferably 1 to 1.23 in terms of molar ratio to aniline.

前記反応溶媒としては、前記一般式(1)で表わされるフルオロアルキル基含有オリゴマー、アニリン及び酸化剤を溶解し、且つ酸化剤により酸化されないものが用いられる。水が最も好ましく用いられるが、必要に応じて、メタノール、エタノール等のアルコール類、アセトニトリル等のニトリル類、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシド等の極性溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル類、酢酸等の有機酸類も用いることができる。また、これらの有機溶媒と水との混合溶媒も用いることが出来る。   As the reaction solvent, a solvent that dissolves the fluoroalkyl group-containing oligomer represented by the general formula (1), aniline, and an oxidizing agent and is not oxidized by the oxidizing agent is used. Water is most preferably used, but alcohols such as methanol and ethanol, nitriles such as acetonitrile, polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone and dimethyl sulfoxide, ethers such as tetrahydrofuran, acetic acid, etc. Organic acids can also be used. A mixed solvent of these organic solvents and water can also be used.

アニリンの酸化重合反応における反応条件は、反応温度が0〜50℃、好ましくは5〜50℃で、反応時間は2時間以上、好ましくは10〜30時間である。   The reaction conditions in the oxidation polymerization reaction of aniline are a reaction temperature of 0 to 50 ° C., preferably 5 to 50 ° C., and a reaction time of 2 hours or longer, preferably 10 to 30 hours.

酸化重合反応終了後、必要により得られるポリアニリン含有ナノコンポジット粒子が不溶性なテトラヒドロフラン等の有機溶媒と反応溶液を混合し再沈殿させ、更に遠心分離処理して目的物を沈殿物として回収し、必要により洗浄し、次いで乾燥してポリアニリン含有ナノコンポジット粒子を得ることができる。   After completion of the oxidative polymerization reaction, the reaction solution is mixed with an organic solvent such as tetrahydrofuran in which the polyaniline-containing nanocomposite particles obtained are insoluble and re-precipitated, and further centrifuged to recover the target product as a precipitate. It can be washed and then dried to obtain polyaniline-containing nanocomposite particles.

本発明のポリアニリン含有ナノコンポジット粒子は、下記一般式(5)で表わされる繰り返し構造単位を有し、ポリアニリンに前記一般式(1)で表わされるフルオロアルキル基含有オリゴマーがドーピングされて含有されているものと本発明者らは推測している。   The polyaniline-containing nanocomposite particle of the present invention has a repeating structural unit represented by the following general formula (5), and the polyaniline is doped with a fluoroalkyl group-containing oligomer represented by the general formula (1). The present inventors speculate.

(式中、Aは、一般式(1)で表わされるフルオロアルキル基含有オリゴマーを示す。x:yのモル比は0.1:100〜1:50を示す。)
ポリアニリン含有ナノコンポジット粒子における前記一般式(1)で表わされるフルオロアルキル基含有オリゴマーの含有率は、好ましくは1〜95重量%、特に好ましくは2〜90重量%である。本発明のポリアニリン含有ナノコンポジット粒子におけるフルオロアルキル基含有オリゴマーの含有率は、熱重量分析することにより求めることができる。
(In the formula, A represents a fluoroalkyl group-containing oligomer represented by the general formula (1). The molar ratio of x: y is 0.1: 100 to 1:50.)
The content of the fluoroalkyl group-containing oligomer represented by the general formula (1) in the polyaniline-containing nanocomposite particles is preferably 1 to 95% by weight, particularly preferably 2 to 90% by weight. The content of the fluoroalkyl group-containing oligomer in the polyaniline-containing nanocomposite particles of the present invention can be determined by thermogravimetric analysis.

また、本発明のポリアニリン含有ナノコンポジット粒子の他の好ましい物性としては、平均粒子径が好ましくは10〜900nm、特に好ましくは20〜500nmである。平均粒子径が前記範囲内にあると、水に対する溶解性に優れ、種々の有機溶媒への分散性が良好である観点から好ましい。   In addition, as another preferable physical property of the polyaniline-containing nanocomposite particles of the present invention, the average particle size is preferably 10 to 900 nm, particularly preferably 20 to 500 nm. When the average particle size is within the above range, it is preferable from the viewpoint of excellent solubility in water and good dispersibility in various organic solvents.

本発明のポニアニリン含有ナノコンポジット粒子は水に対して高い溶解性を示し、さらに有機溶媒に対して高い分散性を示す。このような特性を有する本発明のポリアニリン含有ナノコンポジット粒子は、二次電池の電極材料、帯電防止剤、固体電解コンデンサの電解質、二酸化チタン色素増感型太陽電池の対極、電磁波シールド材、活性酸素発生材、光記録素子、人工筋肉材料、エレクトロレオロジー流体用分散剤等の電気・電子・機械等の幅広い分野での使用が期待できる。   The ponianiline-containing nanocomposite particles of the present invention exhibit high solubility in water and high dispersibility in organic solvents. The polyaniline-containing nanocomposite particles of the present invention having such characteristics include electrode materials for secondary batteries, antistatic agents, electrolytes for solid electrolytic capacitors, counter electrodes for titanium dioxide dye-sensitized solar cells, electromagnetic shielding materials, active oxygen It can be expected to be used in a wide range of fields such as electrical materials, optical recording elements, artificial muscle materials, electrorheological fluid dispersants, etc.

本発明のポニアニリン含有ナノコンポジット粒子は、イオン性液体と混合処理して接触させるとゲルを形成し、イオン性液体を含有するゲルを生成させることができる。   The ponianiline-containing nanocomposite particles of the present invention can form a gel when mixed and contacted with an ionic liquid, thereby generating a gel containing the ionic liquid.

用いることができるイオン性液体は、カチオンとアニオンとの塩であり、常温(25℃)、常圧(0.1MPa)で液体であり、且つ沸点を持たない物質であれば、特に制限されない。例えば、イオン性液体を構成するカチオンとしては、アミジニウムカチオン、グアニジニウムカチオン及び3級アンモニウムカチオン、4級アンモニウムカチオン、ホスホニウムカチオン等が挙げられる。   The ionic liquid that can be used is not particularly limited as long as it is a salt of a cation and an anion, is a liquid at normal temperature (25 ° C.) and normal pressure (0.1 MPa), and has no boiling point. For example, examples of the cation constituting the ionic liquid include an amidinium cation, a guanidinium cation, a tertiary ammonium cation, a quaternary ammonium cation, and a phosphonium cation.

前記アミジニウムカチオンとしては、例えばイミダゾリニウムカチオン、イミダゾリウムカチオン、テトラヒドロピリミジウムカチオン、ジヒドロピリミジウムカチオン等が挙げられる。   Examples of the amidinium cation include an imidazolinium cation, an imidazolium cation, a tetrahydropyrimidinium cation, and a dihydropyrimidinium cation.

前記グアニジニウムカチオンとしては、例えばイミダゾリニウム骨格を有するグアニジニウムカチオン、イミダゾリウム骨格を有するグアニジニウムカチオン、テトラヒドロピリミジニウム骨格を有するグアニジニウムカチオン、ジヒドロピリミジニウム骨格を有するグアニジニウムカチオン等が挙げられる。   Examples of the guanidinium cation include a guanidinium cation having an imidazolinium skeleton, a guanidinium cation having an imidazolium skeleton, a guanidinium cation having a tetrahydropyrimidinium skeleton, and a guanidinium cation having a dihydropyrimidinium skeleton. Nizinium cation and the like can be mentioned.

3級アンモニウムカチオンとしては、例えばメチルジラウリルアンモニウム等が挙げられる。   Examples of the tertiary ammonium cation include methyl dilauryl ammonium.

4級アンモニウムカチオン又はホスホニウムカチオンとしては、下記一般式(6)で表されるものを用いることができる。   As the quaternary ammonium cation or phosphonium cation, one represented by the following general formula (6) can be used.

(式中、QはP原子又はN原子を示す。)
前記一般式(8)の式中、R、R、R及びRは、炭素数1〜18の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、シクロアルキル基、アリル基、又はフェニル基を示す。また、R、R、R及びRはシリカ原子を含む基であってもよい。R、R、R及びRが、シクロアルキル基又はフェニル基の場合、例えば、4−メチルシクロヘキシル基、4−メチルフェニル基のように、シクロアルキル環又はベンゼン環の水素原子の一部が、アルキル基で置換されていてもよい。また、R、R、R及びRは、同一の基であっても異なる基であってもよい。また、R、R、R及びRは、炭素数1〜18の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、シクロアルキル基、アリル基又はフェニル基の水素原子の一部が、ヒドロキシル基、アミノ基、アルコキシ等の置換基で置換されている基であってもよい。
(In the formula, Q represents a P atom or an N atom.)
In the general formula (8), R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are each a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a cycloalkyl group, an allyl group, or a phenyl group. Indicates. R 6 , R 7 , R 8 and R 9 may be a group containing a silica atom. When R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are a cycloalkyl group or a phenyl group, for example, one of hydrogen atoms of a cycloalkyl ring or a benzene ring such as a 4-methylcyclohexyl group and a 4-methylphenyl group. Part may be substituted with an alkyl group. R 6 , R 7 , R 8 and R 9 may be the same group or different groups. R 6 , R 7 , R 8, and R 9 are each a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a cycloalkyl group, an allyl group, or a phenyl group in which a part of hydrogen atoms are hydroxyl groups. It may be a group substituted with a substituent such as a group, amino group or alkoxy.

式中のnは、アニオン(Y)の価数(Yn−)により定まり、アニオン(Y)の価数(Yn−)が1価の場合(nが1の場合)、4級アンモニウムカチオン又はホスホニウムカチオンの式中のnの数は1であり、アニオン(Y)の価数(Yn−)2価の場合(nが2の場合)、4級アンモニウムカチオン又はホスホニウムカチオンの式中のnの数は2である。そして、nは、1〜2の整数である。 Wherein n, Sadamari the valence of the anion (Y) (Y n-), ( If n 1) when the valence of the anion (Y) (Y n-) is monovalent, quaternary ammonium cation Or the number of n in the formula of the phosphonium cation is 1, and the valence (Y n− ) of the anion (Y) is divalent (when n is 2), the quaternary ammonium cation or the phosphonium cation in the formula The number of n is 2. And n is an integer of 1-2.

また、イオン性液体を構成するアニオンとしては、例えば、ベンゾトリアゾールイオン、フッ素イオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン、BF 、PF 、PO(OMe) 、PS(OEt) 、(COMe)PhSO 、CFSO、HSO 、(CFSO等の1価のアニオン;SO 2−等の2価のアニオンが挙げられ、ここに例示したアニオンが、製造が易いという点で好ましい。 Examples of the anion constituting the ionic liquid include benzotriazole ion, fluorine ion, chlorine ion, bromine ion, iodine ion, BF 4 , PF 6 , PO 2 (OMe) 2 , PS 2 (OEt). is SO 4 2-2-valent anion such as;) 2 -, (CO 2 Me) 2 PhSO 3 -, CF 3 SO 3, HSO 4 - -, (CF 3 SO 2) 2 N 1 monovalent anion such as The anions exemplified here are preferred because they are easy to produce.

本発明において、好ましいイオン性液体は、カチオンがトリ−n−ブチル−アリルアンモニウム塩、トリ−n−ブチルメチルアンモニウム塩、トリエチルドデシルアンモニウム塩、トリ−n−ブチル{3−(トリメトキシシリル)プロピル}アンモニウム塩、1−ブチル−3−メチルイミダゾニウム塩、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム塩、エチルイミダゾリウム塩、トリ−n−ブチル−アリルホスホニウム塩、トリ−n−ブチルメチルホスホニウム塩、トリエチルドデシルホスホニウム塩、トリ−n−ブチル{3−(トリメトキシシリル)プロピル}ホスホニウム塩、トリ−n−オクチル{3−(トリメトキシシリル)プロピル}ホスホニウム塩、トリ−n−ブチル(2−ヒドロキシエチル)ホスホニウム塩であり、アニオンが(CFSO、PF 、HSO 、CFSO、塩素イオン、又はヨウ素イオンであるとイオン伝導性が高いものが得られる点で好ましい。 In the present invention, a preferable ionic liquid has a cation of tri-n-butyl-allylammonium salt, tri-n-butylmethylammonium salt, triethyldodecylammonium salt, tri-n-butyl {3- (trimethoxysilyl) propyl. } Ammonium salt, 1-butyl-3-methylimidazolium salt, 1-ethyl-3-methylimidazolium salt, ethylimidazolium salt, tri-n-butyl-allylphosphonium salt, tri-n-butylmethylphosphonium salt, Triethyldodecylphosphonium salt, tri-n-butyl {3- (trimethoxysilyl) propyl} phosphonium salt, tri-n-octyl {3- (trimethoxysilyl) propyl} phosphonium salt, tri-n-butyl (2-hydroxy) Ethyl) phosphonium salt and the anion is (C 3 SO 2) 2 N -, PF 6 -, HSO 4 -, CF 3 SO 3, a chloride ion, or is an iodide ion preferable because the resulting high ion conductivity.

前記ポニアニリン含有ナノコンポジット粒子とイオン性液体との混合処理は、前記イオン性液体に前記ポニアニリン含有ナノコンポジット粒子を添加して行うことが望ましい。該フルオロアルキル基含有オリゴマー粒子のイオン性液体への添加量は、該フルオロアルキル基含有オリゴマー粒子の添加によりゲル化を起こす範囲であれば特に制限はなく、多くの場合、イオン性液体100重量部に対して、フルオロアルキル基含有オリゴマー粒子を1〜50重量部、好ましくは1〜15重量部、特に好ましくは4〜10重量部添加する。特に、イオン性液体を20〜99.9質量%、好ましくは85〜90質量%、いっそ好ましくは90〜96質量%含有するゲルは優れたイオン伝導性を示すイオン伝導体として好適に用いることができ、かかるイオン伝導体は、高分子電解質として好適に用いることができる。   The mixing treatment of the ponianiline-containing nanocomposite particles and the ionic liquid is preferably performed by adding the ponianiline-containing nanocomposite particles to the ionic liquid. The amount of the fluoroalkyl group-containing oligomer particles added to the ionic liquid is not particularly limited as long as gelation is caused by the addition of the fluoroalkyl group-containing oligomer particles, and in many cases, 100 parts by weight of the ionic liquid 1 to 50 parts by weight, preferably 1 to 15 parts by weight, particularly preferably 4 to 10 parts by weight of fluoroalkyl group-containing oligomer particles. In particular, a gel containing 20 to 99.9% by mass, preferably 85 to 90% by mass, and more preferably 90 to 96% by mass of an ionic liquid is preferably used as an ion conductor exhibiting excellent ion conductivity. Such an ionic conductor can be suitably used as a polymer electrolyte.

混合処理方法は、ミキサー等の強力なせん断力が作用する機械的手段で行ってよいが、本発明では超音波照射を行っても容易に目的とするイオン性液体含有ゲルを得ることができる。   The mixing treatment method may be carried out by a mechanical means such as a mixer that exerts a strong shearing force. However, in the present invention, the intended ionic liquid-containing gel can be easily obtained even by performing ultrasonic irradiation.

超音波処理の条件等は、用いるイオン性液体やポリアニリン含有ナノコンポジット粒子の添加量等により異なるが、多くの場合、超音波の出力が50〜500W、好ましくは100〜200Wで、1時間以上、好ましくは2〜24時間である。   The conditions of ultrasonic treatment vary depending on the amount of ionic liquid and polyaniline-containing nanocomposite particles used, etc., but in many cases, the output of ultrasonic waves is 50 to 500 W, preferably 100 to 200 W, preferably 1 hour or more, Preferably it is 2 to 24 hours.

本発明で得られるイオン性液体を含有するゲルは、フルオロアルキル基に起因する撥水性を有していることから、撥水性を材料に付与する添加剤としての用途にも期待できる他、優れたイオン伝導性を有することから、特にイオン伝導体として有用であり、例えば、リチウム二次電池、キャパシタ、光電変換素子等の高分子電解質として用いることもできる。   Since the gel containing the ionic liquid obtained in the present invention has water repellency attributable to the fluoroalkyl group, it can be expected to be used as an additive for imparting water repellency to the material. Since it has ionic conductivity, it is particularly useful as an ionic conductor. For example, it can also be used as a polymer electrolyte for lithium secondary batteries, capacitors, photoelectric conversion elements and the like.

次いで、本発明のイオン伝導体を用いた高分子電解質について説明する。   Next, a polymer electrolyte using the ionic conductor of the present invention will be described.

本発明の高分子電解質は、該ゲルを含有するものであり、該高分子電解質はゲル状の形態を有するものである。   The polymer electrolyte of the present invention contains the gel, and the polymer electrolyte has a gel-like form.

本発明において高分子電解質は、その形態がゲル状である限りにおいて、水又は非プロトン性溶媒を含有させることができる。   In the present invention, the polymer electrolyte can contain water or an aprotic solvent as long as the form thereof is a gel.

前記非プロトン性溶媒としては、例えば、N−メチル−2−ピロリジノン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロキシフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、1,3−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタン、蟻酸メチル、酢酸メチル、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、ジエチルエーテル、1,3−プロパンサルトン、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等の非プロトン性有機溶媒の1種または2種以上を混合した溶媒が挙げられる。   Examples of the aprotic solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2- Methyltetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphoric acid triester, trimethoxymethane, dioxolane derivative, sulfolane, 3-methyl-2-oxazolidinone , Propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, diethyl ether, 1,3-propane sultone, methyl propionate, propionic acid A mixed solvent of one or more aprotic organic solvents chill and the like.

更に、本発明の高分子電解質は、他の電解質と併用することが出来る。他の電解質としては、水叉は非プロトン性溶媒に溶解するものであれば特に限定されないが、例えば、LiClO4 、LiCl、LiBr、LiI、LiBF4 、LiPF6 、LiCF3 SO3 、LiAsF6 、LiAlCl4、LiB(C664、CF3 SO3 Li、LiSbF6 、LiB10Cl10、LiSiF6、LiN(SO2CF32、LiC(SO2CF32、LiN(CF3SO32、低級脂肪酸カルボン酸リチウム、クロロボランリチウム及び4フェニルホウ酸リチウム等が挙げられ、これらのリチウム塩は、1種又は2種以上で用いられる。これらのリチウム塩のうち、LiN(CF3SO32、CF3 SO3 Li、LiPF6が電解質のイオン伝導性の点から好ましく、LiN(CF3SO32が特に好ましい。これらのリチウム塩の好ましい添加量は、本発明の効果を損なわない範囲であれば特に制限されるものではない。 Furthermore, the polymer electrolyte of the present invention can be used in combination with other electrolytes. Other electrolytes are not particularly limited as long as they are soluble in aprotic solvents, but for example, LiClO 4 , LiCl, LiBr, LiI, LiBF 4 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiAsF 6 , LiAlCl 4 , LiB (C 6 H 6 ) 4 , CF 3 SO 3 Li, LiSbF 6 , LiB 10 Cl 10 , LiSiF 6 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiC (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (CF 3 SO 3 ) 2 , lithium lower fatty acid carboxylate, lithium chloroborane, lithium 4-phenylborate and the like, and these lithium salts are used alone or in combination. Of these lithium salts, LiN (CF 3 SO 3 ) 2 , CF 3 SO 3 Li, and LiPF 6 are preferable from the viewpoint of ionic conductivity of the electrolyte, and LiN (CF 3 SO 3 ) 2 is particularly preferable. A preferable addition amount of these lithium salts is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired.

本発明の高分子電解質は、特にリチウム二次電池、キャパシタ、光電変換素子等の高分子電解質として好適に用いることが出来る。   The polymer electrolyte of the present invention can be suitably used as a polymer electrolyte for lithium secondary batteries, capacitors, photoelectric conversion elements and the like.

以下、本発明を実施例により詳細に説明するが本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(フルオロアルキル基含有オリゴマーの調製)
(合成例1)
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to these Examples.
(Preparation of fluoroalkyl group-containing oligomer)
(Synthesis Example 1)

1Lの3つ口フラスコに、アクリル酸29.4g(0.41mol)及びAK−225を500mlを仕込み、更に、室温で、ペルフルオロ−2−メチル−3−オキサヘキサノイルペルオキシド([C−O−CF(CF)−CO−O−])の10%AK−225溶液を334g(ペルフルオロ−2−メチル−3−オキサヘキサノイルペルオキシド0.05mol)仕込んだ。その後、撹拌しながら45℃まで昇温し、5時間熟成後、撹拌を止めて、一晩静置した。静置後、濃縮し、AK−225を用いて洗浄し、ろ過を行い、50℃で真空乾燥して、上記一般式(a)で表されるオリゴマー(略称:RF−ACAオリゴマー)を得た。なお、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC、ポリスチレン換算)による数平均分子量は2770であった。
・AK−225:旭硝子社製、不燃性フッ素系溶剤、構造式CFCFCHCl/CClFCFCHClF
(合成例2)
A 1 L three-necked flask was charged with 29.4 g (0.41 mol) of acrylic acid and 500 ml of AK-225, and further at room temperature with perfluoro-2-methyl-3-oxahexanoyl peroxide ([C 3 F 7 334 g (perfluoro-2-methyl-3-oxahexanoyl peroxide 0.05 mol) of a 10% AK-225 solution of —O—CF (CF 3 ) —CO—O—] 2 ) was charged. Then, it heated up to 45 degreeC, stirring, after aging for 5 hours, stirring was stopped and it left still overnight. After standing, it was concentrated, washed with AK-225, filtered, and vacuum dried at 50 ° C. to obtain an oligomer represented by the general formula (a) (abbreviation: RF-ACA oligomer). . In addition, the number average molecular weight by gel permeation chromatography (GPC, polystyrene conversion) was 2770.
AK-225: Asahi Glass Co., Ltd., non-flammable fluorine-based solvent, structural formula CF 3 CF 2 CHCl 2 / CClF 2 CF 2 CHClF
(Synthesis Example 2)

合成例1において、アクリル酸を2−メタクリロキシエタンスルホン酸(MES)(0.41mol)とした以外は合成例1と同様な反応条件で、上記一般式(b)で表わされるオリゴマー(略称;RF−MESオリゴマー)を得た。なお、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC、ポリエチレングリコール換算)による数平均分子量は12000であった。
(合成例3)
In Synthesis Example 1, an oligomer (abbreviation; represented by the above general formula (b)) was prepared under the same reaction conditions as in Synthesis Example 1 except that 2-methacryloxyethanesulfonic acid (MES) (0.41 mol) was used as the acrylic acid. RF-MES oligomer) was obtained. The number average molecular weight determined by gel permeation chromatography (GPC, converted to polyethylene glycol) was 12,000.
(Synthesis Example 3)

合成例1において、アクリル酸を2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)(0.41mol)とした以外は合成例1と同様な反応条件で、上記一般式(c)で表わされるオリゴマー(略称;RF−AMPSオリゴマー)を得た。なお、水、メタノール及びTHFに対してゲル化するため数平均分子量は測定できなかった。   An oligomer represented by the above general formula (c) under the same reaction conditions as in Synthesis Example 1 except that acrylic acid was changed to 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS) (0.41 mol) in Synthesis Example 1. (Abbreviation: RF-AMPS oligomer) was obtained. In addition, since it gelled with respect to water, methanol, and THF, the number average molecular weight could not be measured.

{実施例1〜4}
前記で調製した表1に示す量のRF−AMPSオリゴマーを含有する水溶液10mlに、表1に示す量のアニリン(和光純薬工業社)を加え、30分間室温(25℃)で攪拌し混合液を得た。次いで、表1に示す量のぺルオキソ二硫酸アンモニウム(APS)を含有する水溶液20mlを前記混合液に添加し、マグネチックスターラーにて室温(25℃)で24時間反応を行った。
{Examples 1 to 4}
The amount of aniline (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) shown in Table 1 is added to 10 ml of the aqueous solution containing the RF-AMPS oligomer shown in Table 1 prepared above, and the mixture is stirred for 30 minutes at room temperature (25 ° C.). Got. Next, 20 ml of an aqueous solution containing the amount of ammonium peroxodisulfate (APS) shown in Table 1 was added to the mixed solution, and the mixture was reacted at room temperature (25 ° C.) for 24 hours with a magnetic stirrer.

反応終了後、過剰量のテトラヒドロフラン500mlに反応溶液を加え、再沈殿を行った。沈殿はデカンテーション及び遠心分離により溶媒を除去した後、50℃で真空乾燥を行った暗緑色の粉末状粒子を得た。該粉末状粒子を水に溶解し、UVスペクトルを測定した。
なお、Poaron(下記一般式(B)参照)が404〜446nm、Bipolaron(下記一般式(A)参照)が773〜943nmに吸収スペクトルを有することは知られている(例えば、Synthetic Metals,2002年,130巻, 1号, 27−33頁参照)。
After completion of the reaction, the reaction solution was added to an excess amount of 500 ml of tetrahydrofuran to perform reprecipitation. The precipitate was decanted and centrifuged to remove the solvent, and then vacuum-dried at 50 ° C. to obtain dark green powder particles. The powdery particles were dissolved in water, and the UV spectrum was measured.
It is known that Poaron (see the following general formula (B)) has an absorption spectrum at 404 to 446 nm, and Bipolaron (see the following general formula (A)) has an absorption spectrum at 773 to 943 nm (for example, Synthetic Metals, 2002). 130, No. 1, pp. 27-33).

本発明で得られたものは、430nmと790nmに極大吸収スペクトを有しているのでフルオロアルキル基含有オリゴマーを含有するポニアニリン含有ナノコンポジット粒子であることを確認した。そのUVスペクトルチャートを図1に示した。   What was obtained by the present invention was confirmed to be ponianiline-containing nanocomposite particles containing a fluoroalkyl group-containing oligomer because they have maximum absorption spectra at 430 nm and 790 nm. The UV spectrum chart is shown in FIG.

注)APSはぺルオキソ二硫酸アンモニウムを示す。
<ポリアニリン含有ナノコンポジット粒子の評価>
実施例1〜4で得られたポリアニリン含有ナノコンポジット粒子試料について、平均粒子径、RF−AMPSオリゴマーの含有量を測定した。
(平均粒子径の評価)
得られたポリアニリン含有ナノコンポジット粒子を水に再分散させて光散乱光度計(大塚電子製のDLS−6000HL)を用いて測定した。
(RF−AMPSオリゴマー含有量の測定)
得られたポリアニリン含有ナノコンポジット粒子を熱重量分析して求めた。
Note) APS indicates ammonium peroxodisulfate.
<Evaluation of polyaniline-containing nanocomposite particles>
About the polyaniline containing nanocomposite particle sample obtained in Examples 1-4, the average particle diameter and content of RF-AMPS oligomer were measured.
(Evaluation of average particle size)
The obtained polyaniline-containing nanocomposite particles were redispersed in water and measured using a light scattering photometer (DLS-6000HL manufactured by Otsuka Electronics).
(Measurement of RF-AMPS oligomer content)
The obtained polyaniline-containing nanocomposite particles were determined by thermogravimetric analysis.

{実施例5〜9}
前記で調製した表3に示す量のRF−ACAオリゴマーを含有する水溶液10mlに、表3に示す量のアニリン(和光純薬工業社)を加え、30分間室温(25℃)で攪拌し混合液を得た。次いで、表1に示す量のぺルオキソ二硫酸アンモニウム(APS)を含有する水溶液20mlを前記混合液に添加し、マグネチックスターラーにて室温(25℃)で24時間反応を行った。
{Examples 5 to 9}
The amount of aniline (Wako Pure Chemical Industries) shown in Table 3 was added to 10 ml of the aqueous solution containing the amount of RF-ACA oligomer shown in Table 3 prepared above, and the mixture was stirred for 30 minutes at room temperature (25 ° C.). Got. Next, 20 ml of an aqueous solution containing the amount of ammonium peroxodisulfate (APS) shown in Table 1 was added to the mixed solution, and the mixture was reacted at room temperature (25 ° C.) for 24 hours with a magnetic stirrer.

反応終了後、過剰量のテトラヒドロフラン500mlに反応溶液を加え、再沈殿を行った。沈殿はデカンテーション及び遠心分離により溶媒を除去した後、50℃で真空乾燥を行った暗緑色のポリアニリン含有ナノコンポジット粒子試料を得た。   After completion of the reaction, the reaction solution was added to an excess amount of 500 ml of tetrahydrofuran to perform reprecipitation. After removing the solvent by decantation and centrifugation, the precipitate was subjected to vacuum drying at 50 ° C. to obtain a sample of nanocomposite particles containing dark green polyaniline.

注)APSはぺルオキソ二硫酸アンモニウムを示す。
<ポリアニリン含有ナノコンポジット粒子の評価>
実施例5〜9で得られたポリアニリン含有ナノコンポジット粒子試料について、平均粒子径、RF−ACAオリゴマーの含有量を測定した。
(平均粒子径の評価)
得られたポリアニリン含有ナノコンポジット粒子を水に再分散させて光散乱光度計(大塚電子製のDLS−6000HL)を用いて測定した。
(RF−ACAオリゴマー含有量の測定)
得られたポリアニリン含有ナノコンポジット粒子を熱重量分析して求めた。
Note) APS indicates ammonium peroxodisulfate.
<Evaluation of polyaniline-containing nanocomposite particles>
About the polyaniline containing nanocomposite particle sample obtained in Examples 5-9, the average particle diameter and content of RF-ACA oligomer were measured.
(Evaluation of average particle size)
The obtained polyaniline-containing nanocomposite particles were redispersed in water and measured using a light scattering photometer (DLS-6000HL manufactured by Otsuka Electronics).
(Measurement of RF-ACA oligomer content)
The obtained polyaniline-containing nanocomposite particles were determined by thermogravimetric analysis.

{実施例10〜13}
前記で調製した表5に示す量のRF−MESオリゴマーを含有する水溶液10mlに、表5に示す量のアニリン(和光純薬工業社)を加え、30分間室温(25℃)で攪拌し混合液を得た。次いで、表5に示す量のぺルオキソ二硫酸アンモニウム(APS)を含有する水溶液20mlを前記混合液に添加し、マグネチックスターラーにて室温(25℃)で24時間反応を行った。
{Examples 10 to 13}
The amount of aniline (Wako Pure Chemical Industries) shown in Table 5 is added to 10 ml of the aqueous solution containing the RF-MES oligomer shown in Table 5 prepared above, and the mixture is stirred for 30 minutes at room temperature (25 ° C.). Got. Next, 20 ml of an aqueous solution containing the amount of ammonium peroxodisulfate (APS) shown in Table 5 was added to the mixture, and the reaction was carried out for 24 hours at room temperature (25 ° C.) with a magnetic stirrer.

反応終了後、過剰量のテトラヒドロフラン500mlに反応溶液を加え、再沈殿を行った。沈殿はデカンテーション及び遠心分離により溶媒を除去した後、50℃で真空乾燥を行った暗緑色のポリアニリン含有ナノコンポジット粒子試料を得た。   After completion of the reaction, the reaction solution was added to an excess amount of 500 ml of tetrahydrofuran to perform reprecipitation. After removing the solvent by decantation and centrifugation, the precipitate was subjected to vacuum drying at 50 ° C. to obtain a sample of nanocomposite particles containing dark green polyaniline.

注)APSはぺルオキソ二硫酸アンモニウムを示す。
<ポリアニリン含有ナノコンポジット粒子の評価>
実施例10〜13で得られたポリアニリン含有ナノコンポジット粒子試料について、平均粒子径、RF−MESオリゴマーの含有量を測定した。
(平均粒子径の評価)
得られたポリアニリン含有ナノコンポジット粒子を水に再分散させて光散乱光度計(大塚電子製のDLS−6000HL)を用いて測定した。
(RF−MESオリゴマー含有量の測定)
得られたポリアニリン含有ナノコンポジット粒子を熱重量分析して求めた。
Note) APS indicates ammonium peroxodisulfate.
<Evaluation of polyaniline-containing nanocomposite particles>
About the polyaniline containing nanocomposite particle sample obtained in Examples 10-13, the average particle diameter and content of RF-MES oligomer were measured.
(Evaluation of average particle size)
The obtained polyaniline-containing nanocomposite particles were redispersed in water and measured using a light scattering photometer (DLS-6000HL manufactured by Otsuka Electronics).
(Measurement of RF-MES oligomer content)
The obtained polyaniline-containing nanocomposite particles were determined by thermogravimetric analysis.

<溶解性の評価>
得られたポリアニリン含有ナノコンポジット粒子について各溶媒に対する溶解性を評価した。その結果を表7に示した。また、フルオロアルキル基含有オリゴマーを含有しないポリアニリンについても溶解性を試験し、その結果を表7に併記した。
表中の記号は下記のことを示す。
◎;溶ける、○良好な分散、△;一部分散、×;ほとんど分散しない
<Evaluation of solubility>
The resulting polyaniline-containing nanocomposite particles were evaluated for solubility in each solvent. The results are shown in Table 7. Further, the solubility of polyaniline not containing a fluoroalkyl group-containing oligomer was also tested, and the results are also shown in Table 7.
The symbols in the table indicate the following.
◎; melted, ○ good dispersion, △; partial dispersion, ×; hardly dispersed

注)AK225は:CFCFCHClとCClFCFCHClFの重量比で1:1の混合液、THF;テトラヒドロフラン、ジクロロエタン;1,2−ジクロロエタン(CHClCHCl)、DMF;ジメチルホルムアミド
<イオン性液体のゲル化の評価>
イオン性液体にポリアニリン含有ナノコンポジット粒子を添加することにより、ゲルを形成するのに必要なポリアニリン含有ナノコンポジット粒子の最小添加量(以下、「最小ゲル化濃度」という)を求めた。なお、実験方法は以下のとおりである。
Note) AK225 is: 1: 1 mixture of CF 3 CF 3 CHCl 2 and CClF 2 CF 2 CHClF, THF; tetrahydrofuran, dichloroethane; 1,2-dichloroethane (CH 2 ClCH 2 Cl), DMF; dimethyl Formamide <Evaluation of gelation of ionic liquid>
By adding the polyaniline-containing nanocomposite particles to the ionic liquid, the minimum amount of polyaniline-containing nanocomposite particles necessary for forming a gel (hereinafter referred to as “minimum gelation concentration”) was determined. The experimental method is as follows.

前記で調製した実施例1と実施例10のポリアニリン含有ナノコンポジット粒子を、それぞれ各種のイオン性液体0.5gに添加し、120Wで12時間超音波をかけることによりゲルが形成(25℃)されるかどうか確認した。   A gel is formed (25 ° C.) by adding the polyaniline-containing nanocomposite particles of Example 1 and Example 10 prepared above to 0.5 g of various ionic liquids and applying ultrasonic waves at 120 W for 12 hours. I confirmed whether or not.

また、用いたイオン性液体は、以下の化学式(a1)〜(a6)のものを使用した。   Moreover, the used ionic liquid used the following chemical formula (a1)-(a6).

(イオン伝導度の評価)
前記得られたイオン性液体含有ゲル試料をパイレックス(登録商標)ガラスセルに入れ、真鍮で作成した上部電極を下部電極で挟み込み、導電率を室温(25℃)にて測定した。また、マイクロヘッドを用いてゲルの厚さを測定した。これらの測定値から、イオン伝導度(σ)を算出した。また、イオン性液体を単独で用いた場合のイオン伝導度を表9に併記した
(Evaluation of ionic conductivity)
The obtained ionic liquid-containing gel sample was placed in a Pyrex (registered trademark) glass cell, an upper electrode made of brass was sandwiched between the lower electrodes, and the conductivity was measured at room temperature (25 ° C.). Moreover, the thickness of the gel was measured using the micro head. From these measured values, ionic conductivity (σ) was calculated. Table 9 also shows the ionic conductivity when the ionic liquid is used alone.

本発明によれば、水に対して優れた溶解性を示し、有機溶媒に対して優れた分散性を示すポリアニリンを含有したナノコンポジット粒子を提供することができ、また、該ポリアニリン含有ナノコンポジット粒子は、二次電池の電極材料、帯電防止剤、固体電解コンデンサの電解質、二酸化チタン色素増感型太陽電池の対極、電磁波シールド材、活性酸素発生材、光記録素子、人工筋肉材料、エレクトロレオロジー流体用分散剤等の電気・電子・機械等の幅広い分野での使用が期待できる。
また、本発明によれば、該ポリアニリン含有ナノコンポジット粒子を工業的に有利に製造することができる。
また、本発明の該ポリアニリン含有ナノコンポジット粒子は、イオン性液体に接触させるとゲルを形成し、イオン伝導性に優れたイオン性液体含有ゲルを生成させることができる。
According to the present invention, it is possible to provide a nanocomposite particle containing polyaniline that exhibits excellent solubility in water and excellent dispersibility in an organic solvent, and the polyaniline-containing nanocomposite particle. Electrode materials for secondary batteries, antistatic agents, electrolytes for solid electrolytic capacitors, counter electrodes for titanium dioxide dye-sensitized solar cells, electromagnetic shielding materials, active oxygen generators, optical recording elements, artificial muscle materials, electrorheological fluids It can be expected to be used in a wide range of fields such as electrical, electronic and mechanical dispersants.
Moreover, according to this invention, this polyaniline containing nanocomposite particle can be manufactured industrially advantageously.
Moreover, when the polyaniline-containing nanocomposite particles of the present invention are brought into contact with an ionic liquid, a gel is formed, and an ionic liquid-containing gel excellent in ionic conductivity can be generated.

Claims (7)

下記一般式(1)で表されるフルオロアルキル基含有オリゴマーの存在下にアニリンの酸化を行って生成されることを特徴とするポリアニリン含有ナノコンポジット粒子。

(式中、R及びRは、−(CF)p−Y基、又は−CF(CF)−[OCFCF(CF)]q−OC基を示し、R及びRは、同一の基であっても異なる基であってもよく、R及びR中のYは水素原子、フッ素原子又は塩素原子を示し、p及びqは0〜10の整数である。Rは水素原子又はメチル基を示す。Zは−OH、−OCSOH又は−NH +C(CHCHSO -から選ばれる基を示す。nは5〜1000の整数を示す。)
Polyaniline-containing nanocomposite particles produced by oxidizing aniline in the presence of a fluoroalkyl group-containing oligomer represented by the following general formula (1).

Wherein R 1 and R 2 represent a — (CF 2 ) p—Y group or a —CF (CF 3 ) — [OCF 2 CF (CF 3 )] q—OC 3 F 7 group, and R 1 And R 2 may be the same group or different groups, Y in R 1 and R 2 represents a hydrogen atom, a fluorine atom or a chlorine atom, and p and q are integers of 0 to 10. R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group, Z represents a group selected from —OH, —OC 2 H 4 SO 3 H or —NH 2 + C (CH 3 ) 2 CH 2 SO 3 —. N Represents an integer of 5 to 1000.)
平均粒径が10〜900nmであることを特徴とする請求項1記載のポリアニリン含有ナノコンポジット粒子。   2. The polyaniline-containing nanocomposite particle according to claim 1, having an average particle size of 10 to 900 nm. 下記一般式(1)で表されるフルオロアルキル基含有オリゴマーの存在下にアニリンを酸化剤で酸化重合することを特徴とするポリアニリン含有ナノコンポジット粒子の製造方法。

(式中、R及びRは、−(CF)p−Y基、又は−CF(CF)−[OCFCF(CF)]q−OC基を示し、R及びRは、同一の基であっても異なる基であってもよく、R及びR中のYは水素原子、フッ素原子又は塩素原子を示し、p及びqは0〜10の整数である。Rは水素原子又はメチル基を示す。Zは−OH、−OCSOH又は−NH +C(CHCHSO -から選ばれる基を示す。nは5〜1000の整数を示す。)
The manufacturing method of the polyaniline containing nanocomposite particle | grains characterized by oxidatively polymerizing aniline with an oxidizing agent in presence of the fluoroalkyl group containing oligomer represented by following General formula (1).

Wherein R 1 and R 2 represent a — (CF 2 ) p—Y group or a —CF (CF 3 ) — [OCF 2 CF (CF 3 )] q—OC 3 F 7 group, and R 1 And R 2 may be the same group or different groups, Y in R 1 and R 2 represents a hydrogen atom, a fluorine atom or a chlorine atom, and p and q are integers of 0 to 10. R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group, Z represents a group selected from —OH, —OC 2 H 4 SO 3 H or —NH 2 + C (CH 3 ) 2 CH 2 SO 3 —. N Represents an integer of 5 to 1000.)
前記酸化剤がぺルオキソ二硫酸アンモニウムであることを特徴とする請求項3記載のポリアニリン含有ナノコンポジット粒子の製造方法。   The method for producing polyaniline-containing nanocomposite particles according to claim 3, wherein the oxidizing agent is ammonium peroxodisulfate. 請求項1又は2記載の何れか1項に記載のポリアニリン含有ナノコンポジット粒子とイオン性液体を接触させることにより生成されたものであることを特徴とするゲル。   A gel produced by bringing the polyaniline-containing nanocomposite particles according to any one of claims 1 and 2 and an ionic liquid into contact with each other. 請求項5記載のゲルを含有することを特徴とするイオン伝導体。   An ionic conductor comprising the gel according to claim 5. 高分子固体電解質として用いられることを特徴とするイオン伝導体。   An ionic conductor characterized by being used as a polymer solid electrolyte.
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WO2014136892A1 (en) 2013-03-06 2014-09-12 ユニマテック株式会社 Fluorine-containing oligomer, nano-silica composite particles using same, and preparation method for both
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014136895A1 (en) 2013-03-06 2014-09-12 ユニマテック株式会社 Fluorine-containing oligomer, nano-silica composite particles using same, and preparation method for both
WO2014136892A1 (en) 2013-03-06 2014-09-12 ユニマテック株式会社 Fluorine-containing oligomer, nano-silica composite particles using same, and preparation method for both
US9695263B2 (en) 2013-03-06 2017-07-04 Unimatec Co., Ltd. Fluorine-containing oligomer, nano-silica composite particles using the same, and methods for producing both
US9803044B2 (en) 2013-03-06 2017-10-31 Unimatec Co., Ltd. Fluorine-containing oligomer, nano-silica composite particles using the same, and methods for producing both
EP3243853A1 (en) 2013-03-06 2017-11-15 Unimatec Co., Ltd. Fluorine-containing oligomer, nano-silica composite particles using the same, and methods for producing both
CN110336076A (en) * 2019-06-19 2019-10-15 东莞东阳光科研发有限公司 Lithium-ion battery electrolytes and lithium ion battery

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