JP2014173041A - Dopant for conductive polymer, composition for production of conductive polymer and conductive polymer film - Google Patents

Dopant for conductive polymer, composition for production of conductive polymer and conductive polymer film Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dopant for conductive polymers which can improve conductivity of a conductive polymer and enables production of a conductive polymer film having good adhesiveness to metal surfaces and a composition for production of a conductive polymer which contains the dopant for conductive polymers.SOLUTION: A dopant for conductive polymers contains a sulfonated product of a conjugated diene (co)polymer. The conjugated diene (co)polymer preferably contains repeating units derived from at least one compound selected from butadiene, isoprene, 2,3-dimethylbutadiene and piperylene.

Description

本発明は、導電性高分子用ドーパント、該ドーパントを含有する導電性高分子製造用組成物、該導電性高分子製造用組成物から作製された導電性高分子膜に関する。   The present invention relates to a conductive polymer dopant, a conductive polymer production composition containing the dopant, and a conductive polymer film prepared from the conductive polymer production composition.

近年、インジウム、ニッケル、タングステン等のレアメタルと呼ばれる金属の不足が深刻になってきている。これらのレアメタルの代替物として導電性高分子が注目されてきており、酸化インジウム(ITO)に代わる透明電極材料用途や、携帯電話、ノートパソコン等に使用される蓄電デバイスの電極等に応用する研究が盛んに行われている。   In recent years, a shortage of metals called rare metals such as indium, nickel, and tungsten has become serious. Conductive polymers have been attracting attention as an alternative to these rare metals, and they are used for transparent electrode materials in place of indium oxide (ITO), and for electrode applications in power storage devices used in mobile phones, laptop computers, etc. Has been actively conducted.

一般的な導電性高分子としては、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン等が挙げられる。これらの導電性高分子は、いずれも分子構造中にπ共役構造を有し、高分子化することによってπ共役を成長させている。しかしながら、これらの導電性高分子は、中性状態では十分な導電性が得られない。したがって、0.1S/cm以上の良好な電気伝導度を有する導電性高分子を得るためには、導電性高分子にドーパント(電子アクセプターまたは電子ドナー)をドーピングすることが必須となる。以下、このようなドーパントを「導電性高分子用ドーパント」ともいう。   Common conductive polymers include polypyrrole, polythiophene, polyaniline and the like. Each of these conductive polymers has a π-conjugated structure in the molecular structure, and π-conjugated is grown by polymerizing. However, these conductive polymers cannot obtain sufficient conductivity in a neutral state. Therefore, in order to obtain a conductive polymer having a good electric conductivity of 0.1 S / cm or more, it is essential to dope the conductive polymer with a dopant (electron acceptor or electron donor). Hereinafter, such a dopant is also referred to as “a conductive polymer dopant”.

このような導電性高分子用ドーパントとしては、低分子成分や高分子成分を使用することができるが、安定した導電性を発現させる観点から導電性高分子に高分子成分をドーピングする方法が検討されている。   As such a dopant for a conductive polymer, a low molecular component or a high molecular component can be used. However, a method of doping a conductive polymer with a high molecular component is studied from the viewpoint of developing stable conductivity. Has been.

例えば、特許文献1〜3には、導電性高分子にポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリビニル硫酸、ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリイソプレンスルホン酸、ポリ−α−メチルスルホン酸、ポリエチレンスルホン酸、ポリグルタミン酸、ポリアスパラギン酸、ポリリン酸、アルギン酸、ペクチン酸、スルホン酸基またはカルボン酸基を有するフッ素系重合体等の高分子成分をドーピングする方法が検討されている。   For example, in Patent Documents 1 to 3, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyvinyl sulfuric acid, polyvinyl sulfonic acid, polystyrene sulfonic acid, polyisoprene sulfonic acid, poly-α-methyl sulfonic acid, polyethylene sulfonic acid are used as the conductive polymer. In addition, a method of doping a polymer component such as a fluorine-containing polymer having polyglutamic acid, polyaspartic acid, polyphosphoric acid, alginic acid, pectinic acid, sulfonic acid group or carboxylic acid group has been studied.

特開昭63−135453号公報JP-A-63-135453 特開平7−331067号公報JP 7-331067 A 特開2008−45061号公報JP 2008-45061 A

しかしながら、上述したような高分子成分を導電性高分子にドーピングしても、導電性を十分に向上させることができなかった。また、コンデンサのような蓄電デバイスの電極に使用されているアルミニウム等の金属表面に導電性高分子の被膜を形成する場合、該金属表面との密着性が不十分であった。   However, even if the polymer component as described above is doped into the conductive polymer, the conductivity cannot be sufficiently improved. Further, when a conductive polymer film is formed on a metal surface such as aluminum used for an electrode of an electricity storage device such as a capacitor, the adhesion to the metal surface is insufficient.

また、ポリイソプレンスルホン酸等のスルホン化共役ジエン化合物は、通常ナトリウム塩やカリウム塩として利用されている。このため、特許文献2や特許文献3に記載されているようなスルホン化共役ジエンモノマーを用いて作製された共役ジエン(共)重合体を導電性高分子用ドーパントとして使用するには、π共役系導電性モノマーと錯体を形成するために対イオンのナトリウムやカリウム等の金属イオンをイオン交換等により除去する
必要がある。しかしながら、このような金属イオンを完全に除去することは原理的に不可能である。その結果、残留した金属イオンにより、保管中にスルホン化共役ジエンモノマーを用いて作製された共役ジエン(共)重合体がゲル化したり、変色したりする危険性があった。
In addition, sulfonated conjugated diene compounds such as polyisoprene sulfonic acid are usually used as sodium salts and potassium salts. Therefore, in order to use a conjugated diene (co) polymer prepared by using a sulfonated conjugated diene monomer as described in Patent Document 2 or Patent Document 3 as a dopant for a conductive polymer, π-conjugation In order to form a complex with the system conductive monomer, it is necessary to remove metal ions such as sodium and potassium as counter ions by ion exchange or the like. However, it is impossible in principle to completely remove such metal ions. As a result, there was a risk that the conjugated diene (co) polymer prepared using the sulfonated conjugated diene monomer during storage would be gelled or discolored due to residual metal ions.

そこで、本発明に係る幾つかの態様は、上記課題を解決することで、導電性高分子の導電性を向上できると共に、金属表面との密着性が良好な導電性高分子膜を製造できる導電性高分子用ドーパント、および該導電性高分子用ドーパントを含有する導電性高分子製造用組成物を提供するものである。   Therefore, some aspects according to the present invention can improve the conductivity of the conductive polymer by solving the above-mentioned problems, and can provide a conductive polymer film having good adhesion to the metal surface. The present invention provides a conductive polymer dopant and a composition for producing a conductive polymer containing the conductive polymer dopant.

本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following aspects or application examples.

[適用例1]
本発明に係る導電性高分子用ドーパントの一態様は、
共役ジエン(共)重合体のスルホン化物を含むことを特徴とする。
[Application Example 1]
One aspect of the dopant for a conductive polymer according to the present invention is:
It includes a sulfonated product of a conjugated diene (co) polymer.

[適用例2]
適用例1の導電性高分子用ドーパントにおいて、
前記共役ジエン(共)重合体が、ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチルブタジエンおよびピペリレンよりなる群から選択される少なくとも1種の化合物に由来する繰り返し単位を有することができる。
[Application Example 2]
In the conductive polymer dopant of Application Example 1,
The conjugated diene (co) polymer may have a repeating unit derived from at least one compound selected from the group consisting of butadiene, isoprene, 2,3-dimethylbutadiene and piperylene.

[適用例3]
本発明に係る導電性高分子用ドーパントの一態様は、
下記一般式(1)で示される繰り返し単位を有する共役ジエン(共)重合体のスルホン化物を含むことを特徴とする。

Figure 2014173041
(上記式(1)中、R、R、R、RおよびRは、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、または炭素数1〜6のフッ素原子置換アルキル基を表す。Mn+は水素イオン、オニウムイオンあるいはn価の金属イオンを表す。nは1〜3の整数を表す。*は結合手を表す。) [Application Example 3]
One aspect of the dopant for a conductive polymer according to the present invention is:
It includes a sulfonated product of a conjugated diene (co) polymer having a repeating unit represented by the following general formula (1).
Figure 2014173041
(In the above formula (1), R 1 , R 2 , R 4 , R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a fluorine atom-substituted alkyl having 1 to 6 carbon atoms. M n + represents a hydrogen ion, an onium ion, or an n-valent metal ion, n represents an integer of 1 to 3, and * represents a bond.)

[適用例4]
適用例3の導電性高分子用ドーパントにおいて、
前記共役ジエン(共)重合体のスルホン化物が、さらに下記一般式(2)で示される繰り返し単位を有することができる。

Figure 2014173041
(上記式(2)中、R、R、R、RおよびRは、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、または炭素数1〜6のフッ素原子置換アルキル基を表す。Mn+は水素イオン、オニウムイオンあるいはn価の金属イオンを表す。nは1〜3の整数を表す。*は結合手を表す。) [Application Example 4]
In the conductive polymer dopant of Application Example 3,
The sulfonated product of the conjugated diene (co) polymer may further have a repeating unit represented by the following general formula (2).
Figure 2014173041
(In the above formula (2), R 1 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a fluorine atom-substituted alkyl having 1 to 6 carbon atoms. M n + represents a hydrogen ion, an onium ion, or an n-valent metal ion, n represents an integer of 1 to 3, and * represents a bond.)

[適用例5]
適用例1ないし適用例4のいずれか一例の導電性高分子用ドーパントにおいて、
前記共役ジエン(共)重合体の重量平均分子量(Mw)が、300以上1,000,000以下であることができる。
[Application Example 5]
In the conductive polymer dopant of any one of Application Examples 1 to 4,
The conjugated diene (co) polymer may have a weight average molecular weight (Mw) of 300 or more and 1,000,000 or less.

[適用例6]
適用例1ないし適用例5のいずれか一例の導電性高分子用ドーパントにおいて、
前記共役ジエン(共)重合体の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比率(Mw/Mn)が3以下であることができる。
[Application Example 6]
In the conductive polymer dopant of any one of Application Examples 1 to 5,
The ratio (Mw / Mn) between the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) of the conjugated diene (co) polymer may be 3 or less.

[適用例7]
本発明に係る導電性高分子製造用組成物の一態様は、
適用例1ないし適用例6のいずれか一例の導電性高分子用ドーパントと、π共役系導電性高分子の前駆体モノマーと、を含有することを特徴とする。
[Application Example 7]
One aspect of the composition for producing a conductive polymer according to the present invention is:
It contains a dopant for a conductive polymer according to any one of Application Examples 1 to 6, and a precursor monomer of a π-conjugated conductive polymer.

[適用例8]
適用例7の導電性高分子製造用組成物において、
前記π共役系導電性高分子の前駆体モノマーが、ピロール、チオフェン、アニリン、およびこれらの誘導体よりなる群から選択される少なくとも1種のモノマーであることができる。
[Application Example 8]
In the composition for producing a conductive polymer of Application Example 7,
The precursor monomer of the π-conjugated conductive polymer may be at least one monomer selected from the group consisting of pyrrole, thiophene, aniline, and derivatives thereof.

[適用例9]
本発明に係る導電性高分子製造用組成物の一態様は、
適用例1ないし適用例6のいずれか一例の導電性高分子用ドーパントと、π共役系導電性高分子と、を含有することを特徴とする。
[Application Example 9]
One aspect of the composition for producing a conductive polymer according to the present invention is:
It contains a dopant for a conductive polymer according to any one of Application Examples 1 to 6, and a π-conjugated conductive polymer.

[適用例10]
適用例9の導電性高分子製造用組成物において、
前記π共役系導電性高分子が、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、およびこれらの誘導体よりなる群から選択される少なくとも1種のポリマーであることができる。
[Application Example 10]
In the composition for producing a conductive polymer of Application Example 9,
The π-conjugated conductive polymer may be at least one polymer selected from the group consisting of polypyrrole, polythiophene, polyaniline, and derivatives thereof.

[適用例11]
適用例7ないし適用例10のいずれか一例の導電性高分子製造用組成物において、
さらに、水、ヒドロキシル基を有する化合物、アミド基を有する化合物、スルホ基を有
する化合物、2個以上のカルボキシル基を有する化合物、1個以上のヒドロキシル基および1個以上のカルボキシル基を有する化合物、イミド基を有する化合物、ラクタム化合物、グリシジル化合物、アミノ化合物、エーテル化合物よりなる群から選択される少なくとも1種を含有することができる。
[Application Example 11]
In the composition for producing a conductive polymer according to any one of Application Example 7 to Application Example 10,
Further, water, a compound having a hydroxyl group, a compound having an amide group, a compound having a sulfo group, a compound having two or more carboxyl groups, a compound having one or more hydroxyl groups and one or more carboxyl groups, an imide It can contain at least one selected from the group consisting of a compound having a group, a lactam compound, a glycidyl compound, an amino compound, and an ether compound.

[適用例12]
本発明に係る導電性高分子膜の一態様は、
適用例7ないし適用例11のいずれか一例の導電性高分子製造用組成物を重合させて得られたことを特徴とする。
[Application Example 12]
One aspect of the conductive polymer film according to the present invention is:
It is obtained by polymerizing the composition for producing a conductive polymer of any one of Application Examples 7 to 11.

本発明に係る導電性高分子用ドーパントによれば、導電性高分子の導電性を向上できると共に、アルミニウム等の金属表面との密着性が良好な導電性高分子膜を製造することが可能となる。また、本発明に係る導電性高分子用ドーパントは、ナトリウムやカリウムを含まないため安定であり、電池、コンデンサ、キャパシタ、表示素子の電極、エレクトロクロミック表示素子材料、導電性フィルム、面状発熱体および電磁遮蔽材料等の用途に利用することができる。   According to the dopant for a conductive polymer according to the present invention, the conductivity of the conductive polymer can be improved, and a conductive polymer film having good adhesion to a metal surface such as aluminum can be produced. Become. In addition, the conductive polymer dopant according to the present invention is stable because it does not contain sodium or potassium, and is stable for batteries, capacitors, capacitors, display element electrodes, electrochromic display element materials, conductive films, and planar heating elements. It can be used for applications such as electromagnetic shielding materials.

ポリイソプレンスルホン酸ナトリウムのH−NMRチャート。 H 1 -NMR chart of sodium polyisoprene sulfonic acid. ポリイソプレンスチレン共重合体のスルホン化物のH−NMRチャート。 H 1 -NMR chart of sulfonated polyisoprene styrene copolymer.

以下、本発明に係る好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形例も含む。なお、本明細書における「(メタ)アクリル酸〜」とは、「アクリル酸〜」および「メタクリル酸〜」の双方を包括する概念である。   Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, Various modifications implemented in the range which does not change the summary of this invention are also included. In the present specification, “(meth) acrylic acid” is a concept encompassing both “acrylic acid” and “methacrylic acid”.

1.導電性高分子用ドーパント
本実施の形態に係る導電性高分子用ドーパントは、共役ジエン(共)重合体のスルホン化物を含有する。本発明における「共役ジエン(共)重合体」とは、共役ジエンモノマーの単独重合体および共役ジエンモノマーと他のモノマーとの共重合体の双方を包括する概念である。また、本発明における「共役ジエン(共)重合体のスルホン化物」とは、共役ジエン(共)重合体を合成した後、該共役ジエン(共)重合体の一部の基をスルホン化した重合体のことをいい、スルホン化共役ジエンモノマーを重合して得られる共役ジエン(共)重合体は含まれない。
1. Conductive Polymer Dopant The conductive polymer dopant according to the present embodiment contains a sulfonated product of a conjugated diene (co) polymer. The “conjugated diene (co) polymer” in the present invention is a concept encompassing both a homopolymer of a conjugated diene monomer and a copolymer of a conjugated diene monomer and another monomer. In addition, the “sulfonated product of conjugated diene (co) polymer” in the present invention refers to a polymer obtained by synthesizing a conjugated diene (co) polymer and then sulfonating some groups of the conjugated diene (co) polymer. A conjugated diene (co) polymer obtained by polymerizing a sulfonated conjugated diene monomer is not included.

1.1.スルホン化共役ジエンモノマーから合成された共役ジエン(共)重合体の構造
例えば、特開平7−331067号公報や特開2008−45061号公報に記載されているスルホン化共役ジエンモノマーを重合して得られる共役ジエン(共)重合体は、下記一般式(3)および下記一般式(4)で示される繰り返し単位を有している。

Figure 2014173041
Figure 2014173041
(上記式(3)および上記式(4)中、R、R、R、R、RおよびRは、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、または炭素数1〜6のフッ素原子置換アルキル基を表す。Mn+は水素イオン、オニウムイオンあるいはn価の金属イオンを表す。nは1〜3の整数を表す。*は結合手を表す。) 1.1. Structure of conjugated diene (co) polymer synthesized from sulfonated conjugated diene monomer For example, obtained by polymerizing sulfonated conjugated diene monomer described in JP-A-7-331067 and JP-A-2008-45061 The resulting conjugated diene (co) polymer has repeating units represented by the following general formula (3) and the following general formula (4).
Figure 2014173041
Figure 2014173041
(In the above formula (3) and the above formula (4), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or carbon. Represents a fluorine atom-substituted alkyl group of formulas 1 to 6. M n + represents a hydrogen ion, an onium ion or an n-valent metal ion, n represents an integer of 1 to 3, and * represents a bond.

スルホン化共役ジエンモノマーから合成された共役ジエン(共)重合体の一例として、イソプレンスルホン酸ナトリウムモノマーから合成されたポリイソプレンスルホン酸ナトリウムを例に挙げて説明する。イソプレンスルホン酸ナトリウムモノマーをラジカル重合すると、下記一般式(5)および下記一般式(6)で示される繰り返し単位を有するポリイソプレンスルホン酸ナトリウムが得られる。

Figure 2014173041
Figure 2014173041
(上記式(5)および上記式(6)中、*は結合手を表す。) As an example of a conjugated diene (co) polymer synthesized from a sulfonated conjugated diene monomer, a sodium polyisoprene sulfonate synthesized from a sodium isoprene sulfonate monomer will be described as an example. When the sodium isoprenesulfonate monomer is radically polymerized, sodium polyisoprenesulfonate having repeating units represented by the following general formula (5) and the following general formula (6) is obtained.
Figure 2014173041
Figure 2014173041
(In the above formula (5) and the above formula (6), * represents a bond.)

図1は、ポリイソプレンスルホン酸ナトリウムのH−NMRチャートである。図1のH−NMRチャートにおいて、各ピークの帰属は以下の通りである。
・1.70ppm:CH−(上記式(5)の構造)
・1.92ppm:CH−(上記式(6)の構造)
・2.1−2.9ppm:−CH−(上記式(5)および上記式(6)の構造)
・3.1−4.3ppm:−CH−(上記式(5)の構造)
・5.4ppm:−CH=(上記式(6)の構造)
・6.18ppm:−CH=(上記式(5)の構造)
FIG. 1 is an H 1 -NMR chart of sodium polyisoprene sulfonate. In the H 1 -NMR chart of FIG. 1, the assignment of each peak is as follows.
1.70 ppm: CH 3 — (structure of the above formula (5))
1.92 ppm: CH 3 — (structure of the above formula (6))
2.1-2.9 ppm: —CH 2 — (structure of the above formula (5) and the above formula (6))
3.1-4.3 ppm: -CH- (structure of the above formula (5))
5.4 ppm: -CH = (structure of the above formula (6))
6.18 ppm: -CH = (structure of the above formula (5))

得られたポリイソプレンスルホン酸ナトリウムにおける上記式(5)で示される繰り返し単位の個数をm、および上記式(6)で示される繰り返し単位の個数をnとした場合、mとnの比率は、m/n=44/56である。なお、mとnの比率は、重合条件を変更してもほとんど変化が認められなかった。   When the number of repeating units represented by the above formula (5) in the obtained sodium polyisoprene sulfonate is m and the number of repeating units represented by the above formula (6) is n, the ratio of m to n is: m / n = 44/56. The ratio between m and n hardly changed even when the polymerization conditions were changed.

1.2.共役ジエン(共)重合体のスルホン化物の構造
これに対して、本実施の形態に係る導電性高分子用ドーパントに含まれる共役ジエン(共)重合体のスルホン化物の原料となる共役ジエン(共)重合体は、下記一般式(7)および下記一般式(8)で示される繰り返し単位を有する。

Figure 2014173041
Figure 2014173041
(上記式(7)および上記式(8)中、R、R、R、R、RおよびRは、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、または炭素数1〜6のフッ素原子置換アルキル基を表す。*は結合手を表す。) 1.2. On the other hand, the structure of the sulfonated product of the conjugated diene (co) polymer. On the other hand, the conjugated diene (copolymer) used as the raw material of the sulfonated product of the conjugated diene (co) polymer contained in the conductive polymer dopant according to the present embodiment. The polymer has a repeating unit represented by the following general formula (7) and the following general formula (8).
Figure 2014173041
Figure 2014173041
(In the above formula (7) and the above formula (8), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or carbon. Represents a fluorine atom-substituted alkyl group of formulas 1 to 6. * represents a bond.)

共役ジエン(共)重合体のスルホン化物の原料となる共役ジエン(共)重合体の一例として、イソプレンから合成されたポリイソプレンを例に挙げて説明する。イソプレンを重合して得られたポリイソプレンは、下記一般式(9)および下記一般式(10)で示される繰り返し単位を有する。

Figure 2014173041
Figure 2014173041
(上記式(9)および上記式(10)中、*は結合手を表す。) As an example of a conjugated diene (co) polymer that is a raw material of a sulfonated product of a conjugated diene (co) polymer, a polyisoprene synthesized from isoprene will be described as an example. Polyisoprene obtained by polymerizing isoprene has repeating units represented by the following general formula (9) and the following general formula (10).
Figure 2014173041
Figure 2014173041
(In the above formula (9) and the above formula (10), * represents a bond.)

イソプレンをアニオン重合して得られるポリイソプレンは、ランダマイザーの種類と量を調節することで、上記一般式(9)で示される繰り返し単位の個数をm、および上記一般式(10)で示される繰り返し単位の個数をnとした場合、mとnの比率を任意に変えることができる。上記ランダマイザーとは、重合体中の共役ジエン部分のミクロ構造制御や、重合体におけるモノマー単位の組成分布の制御等の作用を有する化合物のことである。このランダマイザーとしては、特に制限されず、従来ランダマイザーとして一般に使用されている公知の化合物の中から選択することができ、例えばジメトキシベンゼン、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ビステトラヒドロフリルプロパン、トリエチルアミン、ピリジン、N−メチルモルホリン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、1,2−ジピペリジノエタン等のエーテル類および第三級アミン類等が挙げられる。   The polyisoprene obtained by anionic polymerization of isoprene is represented by the number of repeating units represented by the general formula (9), m, and the general formula (10) by adjusting the type and amount of the randomizer. When the number of repeating units is n, the ratio between m and n can be arbitrarily changed. The randomizer is a compound having functions such as controlling the microstructure of a conjugated diene moiety in a polymer and controlling the composition distribution of monomer units in the polymer. The randomizer is not particularly limited, and can be selected from known compounds generally used as conventional randomizers, such as dimethoxybenzene, tetrahydrofuran, dimethoxyethane, diethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, bistetrahydro Examples include ethers such as furylpropane, triethylamine, pyridine, N-methylmorpholine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, and 1,2-dipiperidinoethane, and tertiary amines.

本実施の形態に係る導電性高分子用ドーパントに含まれる共役ジエン(共)重合体のスルホン化物は、上記の共役ジエン(共)重合体をスルホン化することにより製造することができる。このようにして得られた共役ジエン(共)重合体のスルホン化物は、下記一般式(1)で示される繰り返し単位を有する。

Figure 2014173041
(上記式(1)中、R、R、R、RおよびRは、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、または炭素数1〜6のフッ素原子置換アルキル基を表す。Mn+は水素イオン、オニウムイオンあるいはn価の金属イオンを表す。nは1〜3の整数を表す。*は結合手を表す。) The sulfonated product of the conjugated diene (co) polymer contained in the conductive polymer dopant according to the present embodiment can be produced by sulfonating the conjugated diene (co) polymer. The sulfonated product of the conjugated diene (co) polymer thus obtained has a repeating unit represented by the following general formula (1).
Figure 2014173041
(In the above formula (1), R 1 , R 2 , R 4 , R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a fluorine atom-substituted alkyl having 1 to 6 carbon atoms. M n + represents a hydrogen ion, an onium ion, or an n-valent metal ion, n represents an integer of 1 to 3, and * represents a bond.)

本実施の形態に係る導電性高分子用ドーパントに含まれる共役ジエン(共)重合体のスルホン化物は、上記一般式(1)で示される繰り返し単位の他に、下記一般式(2)で示される繰り返し単位を有してもよい。

Figure 2014173041
(上記式(2)中、R、R、R、RおよびRは、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、または炭素数1〜6のフッ素原子置換アルキル基を表す。Mn+は水素イオン、オニウムイオンあるいはn価の金属イオンを表す。nは1〜3の整数を表す。*は結合手を表す。) The sulfonated conjugated diene (co) polymer contained in the conductive polymer dopant according to the present embodiment is represented by the following general formula (2) in addition to the repeating unit represented by the general formula (1). It may have a repeating unit.
Figure 2014173041
(In the above formula (2), R 1 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a fluorine atom-substituted alkyl having 1 to 6 carbon atoms. M n + represents a hydrogen ion, an onium ion, or an n-valent metal ion, n represents an integer of 1 to 3, and * represents a bond.)

共役ジエン(共)重合体のスルホン化物の一例として、イソプレンから合成されたポリイソプレンのスルホン化物を例に挙げて説明する。ポリイソプレンをスルホン化することにより、下記一般式(11)で示される繰り返し単位を有する重合体が得られる。

Figure 2014173041
(上記式(11)中、Mn+は水素イオン、オニウムイオンあるいはn価の金属イオンを表す。nは1〜3の整数を表す。*は結合手を表す。) As an example of a sulfonated product of a conjugated diene (co) polymer, a sulfonated product of polyisoprene synthesized from isoprene will be described as an example. A polymer having a repeating unit represented by the following general formula (11) is obtained by sulfonating polyisoprene.
Figure 2014173041
(In the above formula (11), M n + represents a hydrogen ion, an onium ion or an n-valent metal ion. N represents an integer of 1 to 3. * represents a bond.)

なお、イソプレンから合成されたポリイソプレンのスルホン化物は、下記一般式(12)で示される繰り返し単位を併せて有する。

Figure 2014173041
(上記式(12)中、Mn+は水素イオン、オニウムイオンあるいはn価の金属イオンを表す。nは1〜3の整数を表す。*は結合手を表す。) In addition, the sulfonated product of polyisoprene synthesized from isoprene has a repeating unit represented by the following general formula (12).
Figure 2014173041
(In the above formula (12), M n + represents a hydrogen ion, an onium ion or an n-valent metal ion. N represents an integer of 1 to 3. * represents a bond.)

図2は、ポリイソプレンスチレン共重合体のスルホン化物のH−NMRチャートである。図2のH−NMRチャートにおいて、不確定な要素があるため全てのピークの帰属はできないが、確定しているピークの帰属は以下の通りと考えられる。
・1.67ppm:CH−(上記式(11)および上記式(12)の構造)
・3.42ppm:−CH−(上記式(12)の構造)
・5.14ppm:−CH=(上記式(11)の構造)
・5.32ppm:−CH=(上記式(12)の構造)
・7.21ppm:スチレンのベンゼン核の水素
FIG. 2 is a H 1 -NMR chart of a sulfonated product of polyisoprene styrene copolymer. In the H 1 -NMR chart of FIG. 2, since there are uncertain elements, all peaks cannot be assigned, but the assigned peaks are considered as follows.
1.67 ppm: CH 3 — (structure of the above formula (11) and the above formula (12))
3.42 ppm: -CH- (structure of the above formula (12))
5.14 ppm: -CH = (structure of the above formula (11))
5.32 ppm: -CH = (structure of the above formula (12))
・ 7.21 ppm: Hydrogen in the benzene nucleus of styrene

図1のH−NMRチャートと図2のH−NMRチャートを対比することにより、イソプレンスルホン酸ナトリウムモノマーを重合して得られたポリイソプレンスルホン酸と、ポリイソプレンをスルホン化することにより得られたポリイソプレンのスルホン化物とが、異なる構造を有することは明らかである。また、図2のH−NMRチャートによれば、ポリイソプレンスチレン共重合体のスルホン化物は、上記一般式(11)および上記一般式(12)で示される繰り返し単位の他に、水酸基を有する構造が含まれている可能性を示唆しており、複雑な構造となっていると推定される。以上のことから、スルホン化共役ジエンモノマーから合成された共役ジエン(共)重合体と、共役ジエン(共)重合体のスルホン化物とは構造が大きく異なっていることが示された。 By comparing the H 1 -NMR chart and H 1 -NMR chart of FIG. 2 in FIG. 1, a polyisoprene sulfonic acid obtained by polymerizing sodium monomers isoprene sulfonic acid, obtained by sulfonating a polyisoprene It is clear that the resulting sulfonated polyisoprene has a different structure. Further, according to the H 1 -NMR chart of FIG. 2, the sulfonated polyisoprene styrene copolymer has a hydroxyl group in addition to the repeating units represented by the general formula (11) and the general formula (12). This suggests that the structure may be included, and it is assumed that the structure is complex. From the above, it was shown that the conjugated diene (co) polymer synthesized from the sulfonated conjugated diene monomer and the sulfonated product of the conjugated diene (co) polymer are greatly different in structure.

さらに、共役ジエン(共)重合の重合条件を制御することにより、上記一般式(7)と上記一般式(8)の繰り返し単位の構造比率を制御することができる。したがって、上記一般式(7)と上記一般式(8)の繰り返し単位の構造比率を制御したスルホン化物を任意に合成することができる。これにより、ドーパントとして作用するスルホン酸基の距離や密度を自由に制御することができる。   Furthermore, the structural ratio of the repeating units of the general formula (7) and the general formula (8) can be controlled by controlling the polymerization conditions of the conjugated diene (co) polymerization. Therefore, a sulfonated product in which the structural ratio of the repeating units of the general formula (7) and the general formula (8) is controlled can be arbitrarily synthesized. Thereby, the distance and density of the sulfonic acid group acting as a dopant can be freely controlled.

1.3.共役ジエン(共)重合体
本実施の形態に係る導電性高分子用ドーパントに含まれる共役ジエン(共)重合体のスルホン化物の原料となる共役ジエン(共)重合体は、共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位の他に、芳香族ビニル化合物に由来する繰り返し単位、(メタ)アクリル酸エステルに由来する繰り返し単位、不飽和カルボン酸に由来する繰り返し単位、α,β−不飽和ニトリル化合物に由来する繰り返し単位を有してもよい。以下、各繰り返し単位について詳細に説明する。
1.3. Conjugated diene (co) polymer The conjugated diene (co) polymer used as the raw material of the sulfonated product of the conjugated diene (co) polymer contained in the conductive polymer dopant according to the present embodiment is derived from a conjugated diene compound. In addition to the repeating unit, the repeating unit derived from the aromatic vinyl compound, the repeating unit derived from the (meth) acrylate ester, the repeating unit derived from the unsaturated carboxylic acid, and the α, β-unsaturated nitrile compound. You may have a repeating unit. Hereinafter, each repeating unit will be described in detail.

1.3.1.共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位
共役ジエン化合物の具体例としては、ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチルブタジエン、ピペリレン、2−クロルブタジエン、2−フェニルブタジエン、2,3−ジフェニルブタジエン等の共役ジエン化合物;ヘキサフルオロブタジエン、トリフルオロメチル−2−ブタジエン、ジトリフルオロメチル−2,3−ブタジエン等のフッ素化共役ジエン化合物等を挙げることができ、これらのうちから選択される1種以上であることができる。これらの中でも、ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチルブタジエンおよびピペリレンよりなる群から選択される少なくとも1種の共役ジエン化合物が好ましく、ブタジエン、イソプレンがより好ましく、イソプレンが特に好ましい。
1.3.1. Repeating units derived from conjugated diene compounds Specific examples of conjugated diene compounds include conjugated dienes such as butadiene, isoprene, 2,3-dimethylbutadiene, piperylene, 2-chlorobutadiene, 2-phenylbutadiene, and 2,3-diphenylbutadiene. Compound: Fluorinated conjugated diene compounds such as hexafluorobutadiene, trifluoromethyl-2-butadiene, ditrifluoromethyl-2,3-butadiene, etc. can be mentioned, and one or more selected from these compounds Can do. Among these, at least one conjugated diene compound selected from the group consisting of butadiene, isoprene, 2,3-dimethylbutadiene and piperylene is preferable, butadiene and isoprene are more preferable, and isoprene is particularly preferable.

共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位の含有割合は、全繰り返し単位を100質量部とした場合に50〜100質量部であることが好ましく、80〜100質量部であることがより好ましい。共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位の含有割合が前記範囲にあると、合成された共役ジエン(共)重合体を後述する手段によってスルホン化することにより、容易にスルホン酸基の密度を増大させることができる。その結果、導電性高分子の導電性を大幅に向上させることのできるドーパントとして機能させることが可能となる。   The content ratio of the repeating unit derived from the conjugated diene compound is preferably 50 to 100 parts by mass, and more preferably 80 to 100 parts by mass when all repeating units are 100 parts by mass. When the content ratio of the repeating unit derived from the conjugated diene compound is within the above range, the density of the sulfonic acid group can be easily increased by sulfonating the synthesized conjugated diene (co) polymer by means described later. Can do. As a result, it is possible to function as a dopant that can greatly improve the conductivity of the conductive polymer.

1.3.2.芳香族ビニル化合物に由来する繰り返し単位
共役ジエン(共)重合体は、芳香族ビニル化合物に由来する繰り返し単位を有してもよい。共役ジエン(共)重合体が芳香族ビニル化合物に由来する繰り返し単位を有することにより、導電性高分子との親和性をより向上させることができ、電子ドナーとして効率的
に作用することのできるドーパントとして機能させることができる。
1.3.2. Repeating unit derived from aromatic vinyl compound The conjugated diene (co) polymer may have a repeating unit derived from an aromatic vinyl compound. The conjugated diene (co) polymer has a repeating unit derived from an aromatic vinyl compound, so that the affinity with the conductive polymer can be further improved and the dopant can efficiently act as an electron donor. Can function as.

芳香族ビニル化合物の具体例としては、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニルトルエン、クロルスチレン、ジビニルベンゼン等を挙げることができ、これらのうちから選択される1種以上であることができる。芳香族ビニル化合物としては、上記のうち特にスチレンであることが好ましい。   Specific examples of the aromatic vinyl compound include styrene, α-methylstyrene, p-methylstyrene, vinyltoluene, chlorostyrene, divinylbenzene, and the like, and one or more selected from these can be used. Can do. Among the above, the aromatic vinyl compound is particularly preferably styrene.

芳香族ビニル化合物に由来する繰り返し単位の含有割合は、全繰り返し単位を100質量部とした場合に0〜50質量部であることが好ましく、0〜20質量部であることがより好ましい。   The content ratio of the repeating unit derived from the aromatic vinyl compound is preferably 0 to 50 parts by mass, and more preferably 0 to 20 parts by mass when the total repeating units are 100 parts by mass.

1.3.3.(メタ)アクリル酸エステルに由来する繰り返し単位
共役ジエン(共)重合体は、(メタ)アクリル酸エステルに由来する繰り返し単位を有してもよい。共役ジエン(共)重合体が(メタ)アクリル酸エステルに由来する繰り返し単位を有することにより、他の樹脂との混合や異種材料との接合などが容易となる。また、共重合方法を変えることでランダム共重合やブロック共重合を選択することができる。
1.3.3. Repeating unit derived from (meth) acrylic acid ester The conjugated diene (co) polymer may have a repeating unit derived from (meth) acrylic acid ester. When the conjugated diene (co) polymer has a repeating unit derived from a (meth) acrylic acid ester, mixing with other resins or joining with different materials becomes easy. Further, random copolymerization or block copolymerization can be selected by changing the copolymerization method.

(メタ)アクリル酸エステルの具体例としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸i−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸i−ブチル、(メタ)アクリル酸n−アミル、(メタ)アクリル酸i−アミル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシメチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸エチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸エチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸プロピレングリコール、トリ(メタ)アクリル酸トリメチロールプロパン、テトラ(メタ)アクリル酸ペンタエリスリトール、ヘキサ(メタ)アクリル酸ジペンタエリスリトール、(メタ)アクリル酸アリル、ジ(メタ)アクリル酸エチレン等を挙げることができ、これらのうちから選択される1種以上であることができる。   Specific examples of (meth) acrylic acid esters include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, i-propyl (meth) acrylate, and (meth) acrylic acid n. -Butyl, i-butyl (meth) acrylate, n-amyl (meth) acrylate, i-amyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid 2 -Ethylhexyl, n-octyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, hydroxymethyl (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, ethylene glycol (meth) acrylate, Di (meth) acrylic acid ethylene glycol, di (meth) acrylic acid propylene glycol, tri (meth) Examples include trimethylolpropane acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, allyl (meth) acrylate, ethylene di (meth) acrylate, and the like. It can be one or more selected.

共役ジエン(共)重合体が(メタ)アクリル酸エステルに由来する繰り返し単位を有する場合には、共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位の含有割合が、全繰り返し単位を100質量部とした場合に20質量部以上とすることが好ましく、50〜99質量部であることがより好ましい。共役ジエン化合物に由来する繰り返し単位の含有割合が50質量部未満であると、無水硫酸の付加量が少なくなり導電性能が満たされない場合がある。   When the conjugated diene (co) polymer has a repeating unit derived from a (meth) acrylic acid ester, the content ratio of the repeating unit derived from the conjugated diene compound is 20 when all repeating units are 100 parts by mass. It is preferable to set it as a mass part or more, and it is more preferable that it is 50-99 mass parts. When the content ratio of the repeating unit derived from the conjugated diene compound is less than 50 parts by mass, the addition amount of sulfuric anhydride may be reduced and the conductive performance may not be satisfied.

1.3.4.不飽和カルボン酸に由来する繰り返し単位
共役ジエン(共)重合体は、不飽和カルボン酸に由来する繰り返し単位を有してもよい。不飽和カルボン酸の具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のモノまたはジカルボン酸(無水物)を挙げることができ、これらから選択される1種以上であることができる。特に、アクリル酸、メタクリル酸およびイタコン酸から選択される1種以上であることが好ましい。
1.3.4. Repeating Unit Derived from Unsaturated Carboxylic Acid The conjugated diene (co) polymer may have a repeating unit derived from an unsaturated carboxylic acid. Specific examples of the unsaturated carboxylic acid include mono- or dicarboxylic acids (anhydrides) such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid, and one selected from these. That can be the end. In particular, at least one selected from acrylic acid, methacrylic acid and itaconic acid is preferable.

1.3.5.α,β−不飽和ニトリル化合物に由来する繰り返し単位
共役ジエン(共)重合体は、α,β−不飽和ニトリル化合物に由来する繰り返し単位を有してもよい。α,β−不飽和ニトリル化合物の具体例としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリル、α−エチルアクリロニトリル、シアン化ビニリデン等のビニルシアン化合物を挙げることができ、これらから選択される1種以上であることができる。
1.3.5. Repeating unit derived from an α, β-unsaturated nitrile compound The conjugated diene (co) polymer may have a repeating unit derived from an α, β-unsaturated nitrile compound. Specific examples of the α, β-unsaturated nitrile compound include vinylcyan compounds such as acrylonitrile, methacrylonitrile, α-chloroacrylonitrile, α-ethylacrylonitrile, vinylidene cyanide and the like. It can be more than a seed.

1.3.6.その他の繰り返し単位
共役ジエン(共)重合体は、上記以外の以下に示す化合物に由来する繰り返し単位を有してもよい。このような化合物としては、例えばフッ化ビニリデン、四フッ化エチレンおよび六フッ化プロピレン等のエチレン性不飽和結合を有する含フッ素化合物;(メタ)アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド等のエチレン性不飽和カルボン酸のアルキルアミド;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のカルボン酸ビニルエステル;エチレン性不飽和ジカルボン酸の酸無水物;モノアルキルエステル;モノアミド;アミノエチルアクリルアミド、ジメチルアミノメチルメタクリルアミド、メチルアミノプロピルメタクリルアミド等のエチレン性不飽和カルボン酸のアミノアルキルアミド等を挙げることができ、これらのうちから選択される1種以上であることができる。
1.3.6. Other repeating units The conjugated diene (co) polymer may have repeating units derived from the following compounds other than those described above. Examples of such compounds include fluorine-containing compounds having an ethylenically unsaturated bond such as vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene; ethylenically unsaturated carboxylic acids such as (meth) acrylamide and N-methylolacrylamide. Acid alkyl amides; Vinyl acetates, vinyl acetates, vinyl propionates, etc .; Acid anhydrides of ethylenically unsaturated dicarboxylic acids; Monoalkyl esters; Monoamides; Aminoethylacrylamide, dimethylaminomethylmethacrylamide, Methylaminopropylmethacrylamide Examples thereof include aminoalkylamides of ethylenically unsaturated carboxylic acids such as, and can be one or more selected from these.

1.3.7.共役ジエン(共)重合体の合成
共役ジエン(共)重合体の合成方法については、特に制限されないが、従来公知のアニオン重合またはラジカル重合によって合成することができる。なお、分子量の調節、分子量分布の制御、ミクロ構造の制御と他のモノマーとの共重合の観点から、アニオン重合であることが好ましい。
1.3.7. Synthesis of Conjugated Diene (Co) polymer The method for synthesizing the conjugated diene (co) polymer is not particularly limited, but can be synthesized by conventionally known anionic polymerization or radical polymerization. Anionic polymerization is preferred from the viewpoints of molecular weight adjustment, molecular weight distribution control, microstructure control and copolymerization with other monomers.

共役ジエン(共)重合体の重量平均分子量(Mw)は、溶媒に対する溶解性および導電性の観点から、300以上1,000,000以下であることが好ましく、1,000以上500,000以下であることがより好ましく、10,000以上300,000以下であることが特に好ましい。共役ジエン(共)重合体の重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による測定値を標準ポリスチレン換算することにより求めることができる。   The weight average molecular weight (Mw) of the conjugated diene (co) polymer is preferably 300 or more and 1,000,000 or less, and 1,000 or more and 500,000 or less from the viewpoint of solubility in a solvent and conductivity. More preferably, it is 10,000 or more and 300,000 or less. The weight average molecular weight (Mw) of the conjugated diene (co) polymer can be determined by converting the measured value by gel permeation chromatography (GPC) into standard polystyrene.

また、共役ジエン(共)重合体の分子量分布は、通常重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比で表される。Mw/Mnの比が1に近いほどシャープな分布となり、Mw/Mnの比が大きくなるほど低分子量の重合体が多くなり、物性の低下が起こり好ましくない。したがって、Mw/Mnは3以下であることが好ましく、1以上3以下であることがより好ましく、1以上2以下であることが特に好ましい。なお、共役ジエン(共)重合体の数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による測定値を標準ポリスチレン換算することにより求めることができる。   Further, the molecular weight distribution of the conjugated diene (co) polymer is usually represented by the ratio of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn). The closer the Mw / Mn ratio is to 1, the sharper the distribution is. The larger the Mw / Mn ratio is, the more low molecular weight polymer is increased and the physical properties are lowered. Therefore, Mw / Mn is preferably 3 or less, more preferably 1 or more and 3 or less, and particularly preferably 1 or more and 2 or less. In addition, the number average molecular weight (Mn) of a conjugated diene (co) polymer can be calculated | required by converting the measured value by gel permeation chromatography (GPC) into standard polystyrene.

なお、共役ジエン(共)重合体のミクロ構造は、重合時にエーテル化合物やアミン化合物等の電子供与性化合物の種類と添加量で調節することが可能である。重合時に添加し得るエーテル化合物としては、ジエチルエーテル、ジオキサン、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ビステトラヒドロフリルプロパン、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル等が挙げられる。アミン化合物としては、ピリジン、ピペラジン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、テトラメチルエチレンジアミン等のアミン化合物が挙げられる。これらの中でも、テトラヒドロフランやジオキサンが好ましい。   The microstructure of the conjugated diene (co) polymer can be adjusted by the type and amount of electron donating compounds such as ether compounds and amine compounds during polymerization. Examples of ether compounds that can be added during polymerization include diethyl ether, dioxane, dibutyl ether, tetrahydrofuran, bistetrahydrofurylpropane, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, and the like. Examples of the amine compound include amine compounds such as pyridine, piperazine, trimethylamine, triethylamine, tributylamine, and tetramethylethylenediamine. Among these, tetrahydrofuran and dioxane are preferable.

ミクロ構造のビニル含量を調節することで、分子の長さとスルホン化したときのスルホン酸基の距離を調節することができる。このことは、π共役系導電性モノマーと錯体を形成する上で非常に重要である。   By adjusting the vinyl content of the microstructure, the length of the molecule and the distance of the sulfonic acid group when sulfonated can be adjusted. This is very important in forming a complex with a π-conjugated conductive monomer.

1.3.8.共役ジエン(共)重合体のスルホン化物の製造方法
本実施の形態に係る導電性高分子用ドーパントに含まれる共役ジエン(共)重合体のスルホン化物は、下記式(13)に示すように上述の共役ジエン(共)重合体と無水硫酸とを反応させて共役ジエン(共)重合体のスルトン化合物(中間体)を得た後、該共役ジエン(共)重合体のスルトン化合物を加水分解することにより製造することができる。
1.3.8. Method for producing sulfonated product of conjugated diene (co) polymer The sulfonated product of conjugated diene (co) polymer contained in the conductive polymer dopant according to the present embodiment is the above-described formula (13) as described above. The conjugated diene (co) polymer and sulfuric anhydride are reacted to obtain a sultone compound (intermediate) of the conjugated diene (co) polymer, and then the sultone compound of the conjugated diene (co) polymer is hydrolyzed. Can be manufactured.

Figure 2014173041
(上記式(13)中、R、R、R、R、RおよびRは、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、または炭素数1〜6のフッ素原子置換アルキル基を表す。*は結合手を表す。DOXはジオキサンを表す。)
Figure 2014173041
(In the above formula (13), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or fluorine having 1 to 6 carbon atoms. Represents an atom-substituted alkyl group, * represents a bond, and DOX represents dioxane.)

上記式(13)の反応生成物が、共役ジエン(共)重合体のスルトン化合物(中間体)である。このスルトン化合物と水とを反応させて、スルトン化合物を加水分解することにより共役ジエン(共)重合体のスルホン化物を製造することができる。   The reaction product of the above formula (13) is a sultone compound (intermediate) of a conjugated diene (co) polymer. A sulfonated product of a conjugated diene (co) polymer can be produced by reacting the sultone compound with water to hydrolyze the sultone compound.

スルトン化剤としては、好ましくは無水硫酸単独のほか、さらに好ましくは無水硫酸と電子供与性化合物との錯体が使用される。ここで、電子供与性化合物としては、N,N−ジメチルホルムアミド、ジオキサン、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル等のエーテル類;ピリジン、ピペラジン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン等のアミン類;ジメチルスルフィド、ジエチルスルフィド等のスルフィド類;アセトニトリル、エチルニトリル、プロピルニトリル等のニトリル化合物等が挙げられ、これらの中でもN,N−ジメチルホルムアミド、ジオキサンが好ましい。これらの電子供与性化合物は、1種単独でまたは2種以上混合して使用することができる。   As the sultone agent, preferably sulfuric acid anhydride alone is used, and more preferably a complex of anhydrous sulfuric acid and an electron donating compound is used. Here, examples of the electron-donating compound include ethers such as N, N-dimethylformamide, dioxane, dibutyl ether, tetrahydrofuran and diethyl ether; amines such as pyridine, piperazine, trimethylamine, triethylamine and tributylamine; dimethyl sulfide, diethyl Examples thereof include sulfides such as sulfides; nitrile compounds such as acetonitrile, ethyl nitrile, and propyl nitrile. Among these, N, N-dimethylformamide and dioxane are preferable. These electron donating compounds may be used alone or in combination of two or more.

スルトン化剤の添加量は、共役ジエン(共)重合体中の共役ジエンユニット1モルに対して、通常、無水硫酸換算で0.3〜2モル、好ましくは0.5〜1.5モルである。0.3モル未満では未反応共役ジエンユニットが多くなり、2モルを超えると未反応無水硫酸が多くなる。   The added amount of the sultone agent is usually 0.3 to 2 mol, preferably 0.5 to 1.5 mol in terms of sulfuric anhydride, with respect to 1 mol of the conjugated diene unit in the conjugated diene (co) polymer. is there. If it is less than 0.3 mol, the amount of unreacted conjugated diene units increases, and if it exceeds 2 mol, the amount of unreacted sulfuric anhydride increases.

スルトン化の際には、スルホン化剤である無水硫酸に不活性な溶媒を使用することができる。このような溶媒としては、例えばクロロホルム、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、テトラクロロエチレン、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素;ニトロメタン、ニトロベンゼン等のニトロ化合物;液体二酸化イオウ、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素が挙げられる。これらの溶媒は、1種単独でまたは2種以上混合して使用することができる。   In the sultonation, a solvent inert to sulfuric acid anhydride, which is a sulfonating agent, can be used. Examples of such solvents include halogenated hydrocarbons such as chloroform, dichloroethane, tetrachloroethane, tetrachloroethylene, and dichloromethane; nitro compounds such as nitromethane and nitrobenzene; and aliphatics such as liquid sulfur dioxide, propane, butane, pentane, hexane, and cyclohexane. A hydrocarbon is mentioned. These solvents can be used alone or in combination of two or more.

このスルトン化の際の反応温度は、通常−30〜100℃、好ましくは−10〜40℃である。−30℃未満ではスルトン化反応が遅くなり経済的ではなく、100℃を超えると副反応を起こし、生成物が黒色化あるいは不溶化する場合があり好ましくない。   The reaction temperature during the sultonation is usually -30 to 100 ° C, preferably -10 to 40 ° C. If it is less than −30 ° C., the sultoneation reaction is slow and is not economical, and if it exceeds 100 ° C., side reactions occur and the product may be blackened or insolubilized.

2.導電性高分子製造用組成物
本実施の形態に係る導電性高分子製造用組成物は、上述の共役ジエン(共)重合体のスルホン化物を含有する導電性高分子用ドーパントと、π共役系導電性高分子の前駆体モノマーと、を含有する。共役ジエン(共)重合体のスルホン化物にπ共役系導電性高分子の前駆体モノマーを添加すると錯体を形成すると考えられる。
2. Conductive polymer manufacturing composition The conductive polymer manufacturing composition according to the present embodiment includes a conductive polymer dopant containing a sulfonated product of the above-described conjugated diene (co) polymer, and a π-conjugated system. A precursor monomer of a conductive polymer. It is considered that a complex is formed when a precursor monomer of a π-conjugated conductive polymer is added to a sulfonated product of a conjugated diene (co) polymer.

π共役系導電性高分子の前駆体モノマーを単独で重合させてもあまり高分子量化せず、低分子量の重合体しか得られない。しかしながら、π共役系導電性高分子の前駆体モノマーと共役ジエン(共)重合体のスルホン化物との錯体を重合させることで、共役ジエン(共)重合体のスルホン化物が基点となり、鋳型(テンプレート)のように作用することでπ共役系導電性高分子の分子量を増大させて共役系が成長すると共に、導電性が向上すると考えられる。   Even if the precursor monomer of the π-conjugated conductive polymer is polymerized alone, it does not increase so much, and only a low molecular weight polymer can be obtained. However, by polymerizing a complex of a precursor monomer of a π-conjugated conductive polymer and a sulfonated product of a conjugated diene (co) polymer, the sulfonated product of the conjugated diene (co) polymer becomes a base point, and a template (template) ) Is considered to increase the molecular weight of the π-conjugated conductive polymer to grow the conjugated system and improve the conductivity.

π共役系導電性高分子の前駆体モノマーとしては、導電性および安定性等の観点から、ピロール、チオフェン、アニリン、およびこれらの誘導体が挙げられる。   Examples of the precursor monomer of the π-conjugated conductive polymer include pyrrole, thiophene, aniline, and derivatives thereof from the viewpoints of conductivity and stability.

上記ピロールおよびこの誘導体としては、例えば、ピロール、3−メチルピロール、3−エチルピロール、3−n−プロピルピロール、3−ブチルピロール、3−オクチルピロール、3−デシルピロール、3−ドデシルピロール、3,4−ジメチルピロール、3,4−ジブチルピロール、3−カルボキシルピロール、3−メチル−4−カルボキシルピロール、3−メチル−4−カルボキシエチルピロール、3−メチル−4−カルボキシブチルピロール、3−ヒドロキシピロール、3−メトキシピロール、3−エトキシピロール、3−ブトキシピロール、3−ヘキシルオキシピロール、3−メチル−4−ヘキシルオキシピロール等が挙げられる。   Examples of the pyrrole and derivatives thereof include pyrrole, 3-methylpyrrole, 3-ethylpyrrole, 3-n-propylpyrrole, 3-butylpyrrole, 3-octylpyrrole, 3-decylpyrrole, 3-dodecylpyrrole, 3 , 4-dimethylpyrrole, 3,4-dibutylpyrrole, 3-carboxylpyrrole, 3-methyl-4-carboxylpyrrole, 3-methyl-4-carboxyethylpyrrole, 3-methyl-4-carboxybutylpyrrole, 3-hydroxy Examples include pyrrole, 3-methoxypyrrole, 3-ethoxypyrrole, 3-butoxypyrrole, 3-hexyloxypyrrole, and 3-methyl-4-hexyloxypyrrole.

上記チオフェンおよびこの誘導体としては、例えば、チオフェン、3−メチルチオフェン、3−エチルチオフェン、3−プロピルチオフェン、3−ブチルチオフェン、3−ヘキシルチオフェン、3−ヘプチルチオフェン、3−オクチルチオフェン、3−デシルチオフェン、3−ドデシルチオフェン、3−オクタデシルチオフェン、3−ブロモチオフェン、3−クロロチオフェン、3−ヨードチオフェン、3−シアノチオフェン、3−フェニルチオフェン、3,4−ジメチルチオフェン、3,4−ジブチルチオフェン、3−ヒドロキシチオフェン、3−メトキシチオフェン、3−エトキシチオフェン、3−ブトキシチオフェン、3−ヘキシルオキシチオフェン、3−ヘプチルオキシチオフェン、3−オクチルオキシチオフェン、3−デシルオキシチオフェン、3−ドデシルオキシチオフェン、3−オクタデシルオキシチオフェン、3,4−ジヒドロキシチオフェン、3,4−ジメトキシチオフェン、3,4−ジエトキシチオフェン、3,4−ジプロポキシチオフェン、3,4−ジブトキシチオフェン、3,4−ジヘキシルオキシチオフェン、3,4−ジヘプチルオキシチオフェン、3,4−ジオクチルオキシチオフェン、3,4−ジデシルオキシチオフェン、3,4−ジドデシルオキシチオフェン、3,4−エチレンジオキシチオフェン、3,4−プロピレンジオキシチオフェン、3,4−ブテンジオキシチオフェン、3−メチル−4−メトキシチオフェン、3−メチル−4−エトキシチオフェン、3−カルボキシチオフェン、3−メチル−4−カルボキシチオフェン、3−メチル−4−カルボキシエチルチオフェン、3−メチル−4−カルボキシブチルチオフェン等が挙げられる。   Examples of the thiophene and derivatives thereof include thiophene, 3-methylthiophene, 3-ethylthiophene, 3-propylthiophene, 3-butylthiophene, 3-hexylthiophene, 3-heptylthiophene, 3-octylthiophene, and 3-decyl. Thiophene, 3-dodecylthiophene, 3-octadecylthiophene, 3-bromothiophene, 3-chlorothiophene, 3-iodothiophene, 3-cyanothiophene, 3-phenylthiophene, 3,4-dimethylthiophene, 3,4-dibutylthiophene 3-hydroxythiophene, 3-methoxythiophene, 3-ethoxythiophene, 3-butoxythiophene, 3-hexyloxythiophene, 3-heptyloxythiophene, 3-octyloxythiophene, 3-decyloxy Thiophene, 3-dodecyloxythiophene, 3-octadecyloxythiophene, 3,4-dihydroxythiophene, 3,4-dimethoxythiophene, 3,4-diethoxythiophene, 3,4-dipropoxythiophene, 3,4-dibutoxy Thiophene, 3,4-dihexyloxythiophene, 3,4-diheptyloxythiophene, 3,4-dioctyloxythiophene, 3,4-didecyloxythiophene, 3,4-didodecyloxythiophene, 3,4-ethylene Dioxythiophene, 3,4-propylenedioxythiophene, 3,4-butenedioxythiophene, 3-methyl-4-methoxythiophene, 3-methyl-4-ethoxythiophene, 3-carboxythiophene, 3-methyl-4 -Carboxythiophene, 3-methyl- - carboxyethyl thiophene, and 3-methyl-4-carboxybutyl thiophene.

上記アニリンおよびこの誘導体としては、例えば、アニリン、2−メチルアニリン、3−イソブチルアニリン、2−アニリンスルホン酸、3−アニリンスルホン酸等が挙げられる。   Examples of the aniline and derivatives thereof include aniline, 2-methylaniline, 3-isobutylaniline, 2-aniline sulfonic acid, and 3-aniline sulfonic acid.

上記の錯体の形成は共役ジエン(共)重合体のスルホン化物にπ共役系導電性高分子の前駆体モノマーを添加することで行われるが、π共役系導電性高分子の前駆体モノマーを
溶媒に溶かして添加することが好ましい。π共役系導電性高分子の前駆体モノマーを溶解する溶媒としては、ジオキサン、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル等のエーテル類;クロロホルム、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、テトラクロロエチレン、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素;ニトロメタン、ニトロベンゼン等のニトロ化合物;液体二酸化イオウ、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素が挙げられる。これらの溶媒は、1種単独でまたは2種以上混合して使用することができる。
The complex is formed by adding a precursor monomer of a π-conjugated conductive polymer to a sulfonated product of a conjugated diene (co) polymer. The precursor monomer of the π-conjugated conductive polymer is used as a solvent. It is preferable to dissolve and add to the solution. Solvents that dissolve the π-conjugated conductive polymer precursor monomer include ethers such as dioxane, dibutyl ether, tetrahydrofuran, and diethyl ether; halogenated hydrocarbons such as chloroform, dichloroethane, tetrachloroethane, tetrachloroethylene, and dichloromethane; nitromethane Nitro compounds such as nitrobenzene, and aliphatic hydrocarbons such as liquid sulfur dioxide, propane, butane, pentane, hexane, and cyclohexane. These solvents can be used alone or in combination of two or more.

π共役系導電性高分子の前駆体モノマーの添加量は、共役ジエン(共)重合体のスルホン化物1モルに対して、通常0.5〜2モルであり、好ましくは0.8〜1.2モルである。反応温度は通常−10〜50℃、好ましくは0〜40℃である。   The addition amount of the precursor monomer of the π-conjugated conductive polymer is usually 0.5 to 2 mol, preferably 0.8 to 1. mol per mol of the sulfonated product of the conjugated diene (co) polymer. 2 moles. The reaction temperature is usually −10 to 50 ° C., preferably 0 to 40 ° C.

また、錯体を形成する際、π共役系導電性高分子の前駆体モノマーの添加と同時または添加後に水をさらに添加してもよい。   Further, when forming the complex, water may be further added simultaneously with or after the addition of the precursor monomer of the π-conjugated conductive polymer.

また、上述のπ共役系導電性高分子の前駆体モノマーの代わりに、ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリアニリン類、ポリインドール類、ポリカルバゾール類、ポリアニリン類、ポリアセチレン類、ポリフラン類、ポリパラフェニレンビニレン類、ポリアズレン類、ポリパラフェニレン類、ポリパラフェニレンサルファイド類、ポリイソチアナフテン類、ポリチアジル類等のπ共役系導電性高分子を用いることもできる。これらの中でも、導電性および安定性の観点から、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、およびこれらの誘導体よりなる群から選択される少なくとも1種のポリマーであることが好ましい。   In place of the precursor monomer of the above-mentioned π-conjugated conductive polymer, polypyrroles, polythiophenes, polyanilines, polyindoles, polycarbazoles, polyanilines, polyacetylenes, polyfurans, polyparaphenylene vinylenes Π-conjugated conductive polymers such as polyazulenes, polyparaphenylenes, polyparaphenylene sulfides, polyisothianaphthenes and polythiazyl compounds can also be used. Among these, from the viewpoints of conductivity and stability, at least one polymer selected from the group consisting of polypyrrole, polythiophene, polyaniline, and derivatives thereof is preferable.

上記のπ共役系導電性高分子を添加する場合、その添加量は共役ジエン(共)重合体のスルホン化物1モルに対して、上記π共役系導電性高分子のモノマーユニットとして通常0.5〜2モルであり、好ましくは0.8〜1.2モルである。反応温度は通常−10〜50℃、好ましくは0〜40℃である。   When the π-conjugated conductive polymer is added, the addition amount is usually 0.5 as a monomer unit of the π-conjugated conductive polymer with respect to 1 mol of the sulfonated conjugated diene (co) polymer. It is -2 mol, Preferably it is 0.8-1.2 mol. The reaction temperature is usually −10 to 50 ° C., preferably 0 to 40 ° C.

本実施の形態に係る導電性高分子製造用組成物は、水溶液として使用することが可能であるが、水と有機溶剤の混合物もしくは有機溶剤の溶液として使用することも可能である。本実施の形態に係る導電性高分子製造用組成物に有機溶剤を使用することで、得られる導電性高分子膜の導電性が大幅に向上する場合がある。導電性の向上は、極性溶媒であるエチレングリコールやジメチルスルホキシド等がポリイオンコンプレックス間の静電相互作用を弱めることで,π共役系導電性高分子同士の相互作用を強め結晶化を促進したためであると考えられる。   The composition for producing a conductive polymer according to the present embodiment can be used as an aqueous solution, but can also be used as a mixture of water and an organic solvent or a solution of an organic solvent. By using an organic solvent in the composition for producing a conductive polymer according to the present embodiment, the conductivity of the obtained conductive polymer film may be greatly improved. The improvement in conductivity is due to the fact that polar solvents such as ethylene glycol and dimethyl sulfoxide weaken the electrostatic interaction between polyion complexes, thereby strengthening the interaction between π-conjugated conductive polymers and promoting crystallization. it is conceivable that.

このような有機溶剤としては、2個以上のヒドロキシル基を有する化合物、アミド基を有する化合物、フェノール類、アルコール類、スルホ基を有する化合物、2個以上のカルボキシル基を有する化合物、1個以上のヒドロキシル基および1個以上のカルボキシル基を有する化合物、イミド基を有する化合物、ラクタム化合物、グリシジル化合物、アミノ化合物、エーテル化合物等が挙げられる。   Such organic solvents include compounds having two or more hydroxyl groups, compounds having amide groups, phenols, alcohols, compounds having sulfo groups, compounds having two or more carboxyl groups, one or more compounds Examples thereof include a compound having a hydroxyl group and one or more carboxyl groups, a compound having an imide group, a lactam compound, a glycidyl compound, an amino compound, and an ether compound.

2個以上のヒドロキシル基を有する化合物としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、カテコール、シクロヘキサンジオール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、アラビトール等が挙げられ、これらの中でもエチレングリコール、ジエチレングリコール、ソルビトールが好ましい。   Examples of the compound having two or more hydroxyl groups include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, and catechol. , Cyclohexanediol, diethylene glycol monoethyl ether, glycerin, pentaerythritol, sorbitol, arabitol and the like. Among these, ethylene glycol, diethylene glycol and sorbitol are preferable.

アミド基を有する化合物としては、アセトアミド、マロンアミド、スクシンアミド、マレアミド、フマルアミド、ベンズアミド、ナフトアミド、フタルアミド、イソフタルアミド、テレフタルアミド、ニコチンアミド、イソニコチンアミド、2−フルアミド、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−ビニルピロリドン、プロピオンアミド、プロピオルアミド、ブチルアミド、イソブチルアミド、メタクリルアミド、パルミトアミド、ステアリルアミド、オレアミド、オキサミド、グルタルアミド、アジプアミド、シンナムアミド、グルコールアミド、ラクトアミド、グリセルアミド、タルタルアミド、シトルアミド、グリオキシルアミド、プルブアミド、アセトアセトアミド、ジメチルアセトアミド、ベンジルアミド、アントラニルアミド、エチレンジアミンテトラアセトアミド、ジアセトアミド、トリアセトアミド、ジベンズアミド、トリベンズアミド、ローダニン、尿素、1−アセチル−2−チオ尿素、ビウレット、ブチル尿素、ジブチル尿素、1,3−ジメチル尿素、1,3−ジエチル尿素およびこれらの誘導体等が挙げられる。   Examples of the compound having an amide group include acetamide, malonamide, succinamide, maleamide, fumaramide, benzamide, naphthamide, phthalamide, isophthalamide, terephthalamide, nicotinamide, isonicotinamide, 2-fluamide, formamide, N-methylformamide, N- Methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-vinylpyrrolidone, propionamide, propioluamide, butyramide, isobutyramide, methacrylamide, palmitoamide, stearylamide, oleamide, oxamide, glutar Amide, Adipamide, Cinnamamide, Glucolamide, Lactamide, Glyceramide, Tartaramide, Citrulamide, Glyoxylamide Plubuamide, acetoacetamide, dimethylacetamide, benzylamide, anthranilamide, ethylenediaminetetraacetamide, diacetamide, triacetamide, dibenzamide, tribenzamide, rhodanine, urea, 1-acetyl-2-thiourea, biuret, butylurea, dibutylurea 1,3-dimethylurea, 1,3-diethylurea and derivatives thereof.

フェノール類としては、クレゾール、フェノール、キシレノール等が挙げられる。   Examples of phenols include cresol, phenol, xylenol and the like.

アルコール類としては、メタノール、エタノール、プロパノール、i−プロパノール、n−ブタノール、i−ブタノール、sec−ブタノール、t−ブタノール、アミルアルコール等が挙げられる。   Examples of alcohols include methanol, ethanol, propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, sec-butanol, t-butanol, amyl alcohol, and the like.

スルホ基を有する化合物としては、ジメチルスルホキシド、メチルエチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等が挙げられる。   Examples of the compound having a sulfo group include dimethyl sulfoxide, methyl ethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide and the like.

2個以上のカルボキシル基を有する化合物としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、マロン酸、1,4−ブタンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、クエン酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、テトラヒドロフタル酸、5−スルホイソフタル酸、5−ヒドロキシイソフタル酸、メチルテトラヒドロフタル酸、4,4’−オキシジフタル酸、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等が挙げられる。   Examples of the compound having two or more carboxyl groups include maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, citraconic acid, malonic acid, 1,4-butanedicarboxylic acid, succinic acid, adipic acid, citric acid, phthalic acid, terephthalic acid, Isophthalic acid, tetrahydrophthalic acid, 5-sulfoisophthalic acid, 5-hydroxyisophthalic acid, methyltetrahydrophthalic acid, 4,4'-oxydiphthalic acid, biphenyltetracarboxylic dianhydride, benzophenone tetracarboxylic acid, naphthalenedicarboxylic acid, tri Examples include merit acid and pyromellitic acid.

1個以上のヒドロキシル基および1個以上のカルボキシル基を有する化合物としては、酒石酸、グリセリン酸、ジメチロールブタン酸、ジメチロールプロパン酸、D−グルカル酸、グルタコン酸等が挙げられる。   Examples of the compound having one or more hydroxyl groups and one or more carboxyl groups include tartaric acid, glyceric acid, dimethylolbutanoic acid, dimethylolpropanoic acid, D-glucaric acid, and glutaconic acid.

イミド基を有する化合物としては、1,3−ジプロピレン尿素、マレイミド、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−ヒドロキシマレイミド、1,4−ビスマレイミドブタン、1,6−ビスマレイミドヘキサン、1,8−ビスマレイミドオクタン、N−カルボキシヘプチルマレイミド等が挙げられる。   Examples of the compound having an imide group include 1,3-dipropylene urea, maleimide, N-methylmaleimide, N-ethylmaleimide, N-hydroxymaleimide, 1,4-bismaleimide butane, 1,6-bismaleimide hexane, 1 , 8-bismaleimide octane, N-carboxyheptylmaleimide and the like.

ラクタム化合物としては、ペンタノ−4−ラクタム、4−ペンタンラクタム−5−メチル−2−ピロリドン、5−メチル−2−ピロリジノン、ヘキサノ−6−ラクタム、6−ヘキサンラクタム等が挙げられる。   Examples of the lactam compound include pentano-4-lactam, 4-pentanelactam-5-methyl-2-pyrrolidone, 5-methyl-2-pyrrolidinone, hexano-6-lactam, 6-hexane lactam and the like.

グリシジル化合物としては、エチルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、t−ブチルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、ベンジルグリシジルエーテル、グリシジルフェニルエーテル、ビスフェノールA、ジグリシジルエーテル、アクリル酸グリシジルエーテル、メタクリル酸グリシジルエーテル等が挙げられる。   Examples of the glycidyl compound include ethyl glycidyl ether, butyl glycidyl ether, t-butyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, benzyl glycidyl ether, glycidyl phenyl ether, bisphenol A, diglycidyl ether, acrylic acid glycidyl ether, and glycidyl methacrylate methacrylate. It is done.

アミノ化合物としては、ピリジン、2−メチルピリジン、3−メチルピリジン、4−メチルピリジン、4−エチルピリジン、N−ビニルピリジン、2,4−ジメチルピリジン、
2,4,6−トリメチルピリジン、3−シアノ−5−メチルピリジン等が挙げられる。
Examples of amino compounds include pyridine, 2-methylpyridine, 3-methylpyridine, 4-methylpyridine, 4-ethylpyridine, N-vinylpyridine, 2,4-dimethylpyridine,
Examples include 2,4,6-trimethylpyridine and 3-cyano-5-methylpyridine.

エーテル化合物としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジオキサン、ジエチルエーテル、トリエチレングルコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル等が挙げられる。   Examples of the ether compound include ethylene carbonate, propylene carbonate, dioxane, diethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, and diethylene glycol dibutyl ether.

これらの化合物の中でも、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ソルビトール、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドが好ましい。これらの溶剤を使用することで成膜状態が平滑になるとともに導電性能が向上する。   Among these compounds, ethylene glycol, diethylene glycol, sorbitol, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, and dimethyl sulfoxide are preferable. By using these solvents, the film formation state becomes smooth and the conductive performance is improved.

本実施の形態に係る導電性高分子製造用組成物は、上述の共役ジエン(共)重合体のスルホン化物の他に、公知の導電性高分子用ドーパントを含有することもできる。このようなドーパントの具体例としては、ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、ポリアクリル酸エチルスルホン酸、ポリアクリル酸ブチルスルホン酸、ポリ−2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸等が挙げられる。   The composition for producing a conductive polymer according to the present embodiment may contain a known dopant for a conductive polymer in addition to the sulfonated product of the conjugated diene (co) polymer described above. Specific examples of such dopants include polyvinyl sulfonic acid, polystyrene sulfonic acid, polyallyl sulfonic acid, polyacrylic acid ethyl sulfonic acid, polyacrylic acid butyl sulfonic acid, poly-2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, Examples include polyacrylic acid and polymethacrylic acid.

3.導電性高分子膜
本実施の形態に係る導電性高分子膜は、上述の導電性高分子製造用組成物を重合させて得られたことを特徴とする。
3. Conductive polymer film The conductive polymer film according to the present embodiment is obtained by polymerizing the above-described composition for producing a conductive polymer.

上述の導電性高分子製造用組成物に重合開始剤を添加した後、所定温度まで加熱して所定時間保持することで、重合は達成される。重合開始剤としては、例えば過酸化水素、オゾン、過酸化ベンゾイル等の過酸化物;過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸化合物;アゾイソブチロニトリル等のアゾ化合物;酸化銀等の金属酸化物;過マンガン酸、クロム酸、次亜塩素酸等の無機酸やその塩類;過塩素酸第二鉄、過塩素酸第二銅等の過塩素酸塩類;塩化第二鉄、塩化第二銅、塩化第二錫等の遷移金属の塩化物が挙げられる。これらの中でも、金属原子を含まない過酸化水素や過硫酸アンモニウム、アゾイソブチロニトリルが好ましい。   Polymerization is achieved by adding a polymerization initiator to the above-described composition for producing a conductive polymer, and then heating to a predetermined temperature and holding it for a predetermined time. Examples of the polymerization initiator include peroxides such as hydrogen peroxide, ozone and benzoyl peroxide; persulfate compounds such as ammonium persulfate, sodium persulfate and potassium persulfate; azo compounds such as azoisobutyronitrile; silver oxide Metal oxides such as permanganic acid, chromic acid, hypochlorous acid, and other inorganic acids and salts thereof; perchlorates such as ferric perchlorate and cupric perchlorate; ferric chloride, Examples thereof include chlorides of transition metals such as cupric chloride and stannic chloride. Among these, hydrogen peroxide, ammonium persulfate and azoisobutyronitrile which do not contain a metal atom are preferable.

本実施の形態に係る導電性高分子製造用組成物を重合して導電性高分子を得た後、それをフィルム状にして成形した導電性高分子膜を使用してもよいし、本実施の形態に係る導電性高分子製造用組成物を使用する用途の型に流し込み、その中で重合したものをそのまま使用してもよい。   After the composition for producing a conductive polymer according to the present embodiment is polymerized to obtain a conductive polymer, a conductive polymer film formed into a film shape may be used. The composition for producing a conductive polymer according to the embodiment may be poured into a mold for use in which the composition is used and polymerized therein may be used as it is.

また、本実施の形態に係る導電性高分子用組成物を基材上に塗布し、乾燥させることにより、基材上に導電性高分子膜を形成してもよい。この場合、基材の材質としては、例えば、銅、アルミニウム、タンタル等の金属;トリアセチルセルロース、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエステル等の樹脂;ガラス等が挙げられる。   Moreover, you may form a conductive polymer film on a base material by apply | coating the composition for conductive polymers which concerns on this Embodiment on a base material, and making it dry. In this case, examples of the material for the base material include metals such as copper, aluminum, and tantalum; resins such as triacetyl cellulose, polyethylene terephthalate, polycarbonate, and polyester; and glass.

基材に塗布する方法についても特に制限されず、例えばバーコート塗工、ドクターブレード塗工、エアナイフ塗工、グラビア塗工、グラビアリバース塗工、リバースロール塗工、リップ塗工、ダイ塗工、ディップ塗工、オフセット印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷等の公知の方法を用いることができる。乾燥条件についても特に制限されず、30〜200℃の温度で、1時間〜3日間の範囲で加熱乾燥して揮発成分を除去すればよい。その後、真空乾燥して揮発成分を完全に除去する操作を行ってもよい。   The method for applying to the substrate is not particularly limited, for example, bar coating, doctor blade coating, air knife coating, gravure coating, gravure reverse coating, reverse roll coating, lip coating, die coating, Known methods such as dip coating, offset printing, flexographic printing, and screen printing can be used. The drying conditions are not particularly limited, and may be removed by heating and drying at a temperature of 30 to 200 ° C. for 1 hour to 3 days. Thereafter, an operation for completely removing volatile components by vacuum drying may be performed.

このようにして得られた導電性高分子膜は、導電性に大変優れており、ガラス等のみな
らずアルミニウム等の金属表面に形成した場合でも密着性が良好となる。
The conductive polymer film thus obtained is very excellent in conductivity, and has good adhesion even when formed on a metal surface such as aluminum as well as glass.

4.実施例
以下、本発明を実施例に基いて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「部」および「%」は、特に断らない限り質量基準である。
4). EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples. In the examples and comparative examples, “parts” and “%” are based on mass unless otherwise specified.

また、本実施例中の重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定した結果を、共役ジエン(共)重合体の場合にはポリスチレンを、共役ジエン(共)重合体のスルホン化物の場合にはポリスチレンスルホン酸ナトリウムを標準サンプルとして作製した検量線を用いて換算したものである。ここで、GPCの測定条件は、下記の通りである。
・カラムA:G3000PWxL(東ソー株式会社製)
・カラムB:GMPWxL(東ソー株式会社製)
・カラムC:GMPWxL(東ソー株式会社製)
カラムをAからCの順序で直列につなぎ、カラムA側より試料を導入した。
・検出器:東ソー株式会社製、示差屈折計RI−8012
・溶離液:水/アセトニトリル/硫酸ナトリウム=2,100/900/15(重量比)・流速:1.0mL/分
・温度:40℃
・サンプル濃度:0.2%
・サンプル注入量:300μL
Moreover, the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) in this example are the results of measurement by gel permeation chromatography (GPC). In the case of a conjugated diene (co) polymer, polystyrene is used. In the case of a sulfonated product of a conjugated diene (co) polymer, it is converted using a calibration curve prepared using sodium polystyrenesulfonate as a standard sample. Here, the measurement conditions of GPC are as follows.
Column A: G3000PWxL (manufactured by Tosoh Corporation)
Column B: GMPWxL (manufactured by Tosoh Corporation)
-Column C: GMPWxL (manufactured by Tosoh Corporation)
Columns were connected in series in the order of A to C, and a sample was introduced from the column A side.
Detector: Tosoh Corporation, differential refractometer RI-8012
Eluent: Water / acetonitrile / sodium sulfate = 2,100 / 900/15 (weight ratio) Flow rate: 1.0 mL / min Temperature: 40 ° C.
Sample concentration: 0.2%
Sample injection volume: 300 μL

また、スルホン酸量の測定には、各共役ジエン(共)重合体のスルホン化物(塩)の20%水溶液を調製し、透析膜(半井化学薬品綿製、Cellulose Diolyzer Tubing−VT351)により、低分子成分を除去して精製したサンプルを用い、このサンプルを陽イオン交換樹脂(オルガノ株式会社製、アンパーライトIR−118(H))でイオン交換し、酸型にしたのち、そのスルホン酸量を電位差滴定から求めた。   In addition, for the measurement of the amount of sulfonic acid, a 20% aqueous solution of a sulfonated product (salt) of each conjugated diene (co) polymer was prepared, and the dialysis membrane (manufactured by Hansui Chemicals Cotton, Cellulose Diolizer Tubing-VT351) Using a sample purified by removing molecular components, this sample was ion-exchanged with a cation exchange resin (Amperite IR-118 (H), manufactured by Organo Corporation), converted into an acid form, and the amount of sulfonic acid was determined. Obtained from potentiometric titration.

4.1.実施例1
4.1.1.イソプレン共重合体の合成
内容積3Lの耐圧反応容器に、脱水したシクロヘキサン1,000g、テトラヒドロフラン10g、イソプレン61g、スチレン10.4gを仕込み、内温を60℃に保ち、n−ブチルリチウム0.5gを添加し、60〜100℃で2時間重合を行った。重合終了後、イソプロピルアルコール1.0gを添加し、反応を停止させたのち、減圧下でシクロヘキサンなどの揮発成分を除去してイソプレン共重合体を得た。得られたイソプレン共重合体をジオキサン100gで希釈して重合体溶液を調製し、上記の方法によりGPC測定したところ、重量平均分子量(Mw)は20,000であり、Mw/Mn比は1.25であった。
4.1. Example 1
4.1.1. Synthesis of isoprene copolymer A pressure-resistant reaction vessel having an internal volume of 3 L was charged with 1,000 g of dehydrated cyclohexane, 10 g of tetrahydrofuran, 61 g of isoprene, and 10.4 g of styrene, and the internal temperature was kept at 60 ° C. Was added and polymerization was carried out at 60 to 100 ° C. for 2 hours. After completion of the polymerization, 1.0 g of isopropyl alcohol was added to stop the reaction, and then volatile components such as cyclohexane were removed under reduced pressure to obtain an isoprene copolymer. When the obtained isoprene copolymer was diluted with 100 g of dioxane to prepare a polymer solution and subjected to GPC measurement by the above method, the weight average molecular weight (Mw) was 20,000 and the Mw / Mn ratio was 1. 25.

4.1.2.イソプレン共重合体のスルホン化物の製造
まず、別容器でジオキサン400gに無水硫酸80gを内温20〜25℃に保ちながら添加した後、2時間攪拌し、無水硫酸−ジオキサン溶液を得た。次に、上記で得られたイソプレン共重合体のジオキサン溶液を、無水硫酸−ジオキサン溶液に溶液温度15〜20℃に保ちながら1時間かけて添加することにより、イソプレン共重合体のスルホン化物の溶液を得た。この一部(少量)を抜き取り、水酸化ナトリウム水溶液を加えて中和し、上記の方法によりGPC測定を行ったところ、得られたイソプレン共重合体のスルホン化物の重量平均分子量(Mw)は36,000であり、酸量は5.2meq/gであった。
4.1.2. Manufacture of sulfonated product of isoprene copolymer First, 80 g of anhydrous sulfuric acid was added to 400 g of dioxane in a separate container while keeping the internal temperature at 20 to 25 ° C., and then stirred for 2 hours to obtain an anhydrous sulfuric acid-dioxane solution. Next, by adding the dioxane solution of the isoprene copolymer obtained above to the anhydrous sulfuric acid-dioxane solution over 1 hour while keeping the solution temperature at 15 to 20 ° C., the solution of the sulfonated product of the isoprene copolymer Got. A part (small amount) was extracted, neutralized with an aqueous sodium hydroxide solution, and subjected to GPC measurement by the above method. As a result, the weight average molecular weight (Mw) of the sulfonated product of the obtained isoprene copolymer was 36. The acid amount was 5.2 meq / g.

4.1.3.導電性高分子製造用組成物の製造
上記で得られたイソプレン共重合体のスルホン化物の溶液に、3,4−エチレンジオキシチオフェン128gおよび蒸留水500mLを加え、40℃で1時間攪拌した後にエバポレーターによりジオキサンを除去し、イソプレン共重合体のスルホン化物と3,4−エチレンジオキシチオフェンとの錯体を含有する導電性高分子製造用組成物を得た。
4.1.3. Production of Composition for Conductive Polymer Production After adding 128 g of 3,4-ethylenedioxythiophene and 500 mL of distilled water to the sulfonated solution of the isoprene copolymer obtained above and stirring at 40 ° C. for 1 hour, Dioxane was removed by an evaporator to obtain a composition for producing a conductive polymer containing a complex of a sulfonated isoprene copolymer and 3,4-ethylenedioxythiophene.

4.1.4.導電性高分子膜の作製
上記で得られた導電性高分子製造用組成物10%水溶液100gに過硫酸アンモニウム1.3gを加えて80℃にて3時間重合した。得られた溶液中のナトリウム含量は1ppm以下であった。次いで、この溶液を10倍に希釈し、ガラス基板上に数滴滴下しドクターブレード法により塗布して、60℃で1日加熱乾燥した。その後、さらに150℃で1時間真空乾燥することにより、ドーパントとしてイソプレン共重合体のスルホン化物およびπ共役系導電性高分子としてポリ−3,4−エチレンジオキシチオフェンを含む、膜厚10μmの導電性高分子膜を作製した。
4.1.4. Production of Conductive Polymer Film 1.3 g of ammonium persulfate was added to 100 g of the 10% aqueous solution for producing a conductive polymer composition obtained above and polymerized at 80 ° C. for 3 hours. The sodium content in the obtained solution was 1 ppm or less. Next, this solution was diluted 10 times, dropped several drops on a glass substrate, applied by a doctor blade method, and dried by heating at 60 ° C. for 1 day. Thereafter, it is further vacuum-dried at 150 ° C. for 1 hour, thereby conducting a 10 μm-thick conductive film containing a sulfonated isoprene copolymer as a dopant and poly-3,4-ethylenedioxythiophene as a π-conjugated conductive polymer. A functional polymer film was prepared.

4.1.5.導電性高分子膜の評価
上記のようにして得られた導電性高分子膜について、以下の評価方法により評価を行った。
4.1.5. Evaluation of conductive polymer film The conductive polymer film obtained as described above was evaluated by the following evaluation method.

<電気伝導度の評価方法>
ガラス基板上に形成された導電性高分子膜の電気伝導度を、低抵抗率計(ロレスターGP、株式会社三菱化学アナリテック製)により測定した。電気伝導度が0.1S/cm以上である場合、導電性が良好であると判断でき、電気伝導度が0.1S/cm未満である場合、導電性が不良であると判断できる。その結果、電気伝導度は0.21S/cmであり、良好な電気伝導度であることが確認できた。
<Evaluation method of electrical conductivity>
The electrical conductivity of the conductive polymer film formed on the glass substrate was measured with a low resistivity meter (Lorestar GP, manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd.). When the electrical conductivity is 0.1 S / cm or more, it can be determined that the electrical conductivity is good, and when the electrical conductivity is less than 0.1 S / cm, it can be determined that the electrical conductivity is poor. As a result, the electric conductivity was 0.21 S / cm, and it was confirmed that the electric conductivity was good.

<密着性の評価>
コンデンサ等の蓄電デバイスの電極用材料として導電性高分子膜を使用する場合、アルミニウムのような導電性金属との密着性が不十分であると、電極として機能しなくなり故障の原因となることがある。したがって、導電性金属と導電性高分子膜との密着性は、重要である。そこで、アルミニウム基材と導電性高分子膜との密着性について、以下の方法により評価した。
<Evaluation of adhesion>
When using a conductive polymer film as an electrode material for an electricity storage device such as a capacitor, if the adhesiveness with a conductive metal such as aluminum is insufficient, it may not function as an electrode and cause a failure. is there. Therefore, the adhesion between the conductive metal and the conductive polymer film is important. Therefore, the adhesion between the aluminum substrate and the conductive polymer film was evaluated by the following method.

上記で得られた導電性高分子製造用組成物10%水溶液100gに過硫酸アンモニウム1.3gを加えて80℃にて3時間重合した。この溶液を10倍に希釈し、アルミニウム基板上に数滴滴下しドクターブレード法により塗布して、60℃で1日加熱乾燥した。その後、さらに150℃で1時間真空乾燥することにより、ドーパントとしてイソプレン共重合体のスルホン化物およびπ共役系導電性高分子としてポリ−3,4−エチレンジオキシチオフェンを含む、膜厚10μmの導電性高分子膜を作製した。このようにして得られた導電性高分子膜について、JIS K5400に準拠した碁盤目剥離試験を行った。   1.3 g of ammonium persulfate was added to 100 g of the 10% aqueous solution for producing a conductive polymer obtained above and polymerized at 80 ° C. for 3 hours. This solution was diluted 10 times, dropped several times on an aluminum substrate, applied by a doctor blade method, and dried by heating at 60 ° C. for 1 day. Thereafter, it is further vacuum-dried at 150 ° C. for 1 hour, thereby conducting a 10 μm-thick conductive film containing a sulfonated isoprene copolymer as a dopant and poly-3,4-ethylenedioxythiophene as a π-conjugated conductive polymer. A functional polymer film was prepared. The conductive polymer film thus obtained was subjected to a cross-cut peel test in accordance with JIS K5400.

具体的には、カッターを用いて、導電性高分子膜の表面からアルミニウム基板に達する深さまでの切り込みを1mm間隔で縦横それぞれ11本入れ、薄膜を碁盤目状の100マスの領域に分割した。これら100マスの領域の全域の表面に粘着テープ(株式会社テラオカ製、品番「650S」)を貼り付けて直ちに引き剥がした後、残存したマス目数をカウントした。残存したマス目数が100個であるとき、密着性は良好と判断し、一つでも剥離があった場合には、密着性は不良と判断した。その結果、剥離は観察されず、良好な密着性を有することが確認できた。   Specifically, using a cutter, eleven cuts from the surface of the conductive polymer film to the depth reaching the aluminum substrate were made at 1 mm intervals both vertically and horizontally, and the thin film was divided into a grid-like 100-mass region. An adhesive tape (manufactured by Terraoka Co., Ltd., product number “650S”) was applied to the entire surface of these 100 square areas and immediately peeled off, and the number of remaining squares was counted. When the number of remaining squares was 100, the adhesion was judged to be good, and when there was even one peel, the adhesion was judged to be poor. As a result, no peeling was observed, and it was confirmed that the film had good adhesion.

4.2.実施例2
4.2.1.イソプレン重合体の合成
内容積3Lの耐圧反応容器に、脱水したシクロヘキサン1,000g、テトラヒドロフラン10g、イソプレン68gを仕込んだこと以外は実施例1と同様にしてイソプレン重合体を得た。得られたイソプレン重合体をジオキサン100gで希釈して重合体溶液を調製し、上記の方法によりGPC測定したところ、重量平均分子量(Mw)は17,000であり、Mw/Mn比は1.17であった。
4.2. Example 2
4.2.1. Synthesis of isoprene polymer An isoprene polymer was obtained in the same manner as in Example 1 except that 1,000 g of dehydrated cyclohexane, 10 g of tetrahydrofuran and 68 g of isoprene were charged into a pressure-resistant reaction vessel having an internal volume of 3 L. The obtained isoprene polymer was diluted with 100 g of dioxane to prepare a polymer solution, and GPC measurement was performed by the above method. The weight average molecular weight (Mw) was 17,000, and the Mw / Mn ratio was 1.17. Met.

4.2.2.イソプレン重合体のスルホン化物の製造
「イソプレン共重合体」に代えて上記で得られた「イソプレン重合体」を用いたこと以外は実施例1と同様にして、イソプレン重合体のスルホン化物の溶液を得た。この一部(少量)を抜き取り、水酸化ナトリウム水溶液を加えて中和し、上記の方法によりGPC測定を行ったところ、得られたイソプレン重合体のスルホン化物の重量平均分子量(Mw)は35,000であり、酸量は5.8meq/gであった。
4.2.2. Production of sulfonated product of isoprene polymer A solution of a sulfonated product of isoprene polymer was prepared in the same manner as in Example 1 except that the "isoprene polymer" obtained above was used instead of the "isoprene copolymer". Obtained. A part (small amount) was extracted, neutralized with an aqueous sodium hydroxide solution, and subjected to GPC measurement by the above method. As a result, the weight average molecular weight (Mw) of the sulfonated product of the obtained isoprene polymer was 35, The acid amount was 5.8 meq / g.

4.2.3.導電性高分子製造用組成物の製造
「イソプレン共重合体のスルホン化物の溶液」に代えて上記で得られた「イソプレン重合体のスルホン化物の溶液」を用いたこと以外は実施例1と同様にして、イソプレン重合体のスルホン化物と3,4−エチレンジオキシチオフェンとの錯体を含有する導電性高分子製造用組成物を得た。
4.2.3. Production of Composition for Conductive Polymer Production Same as Example 1 except that “solution of sulfonated product of isoprene copolymer” obtained above was used instead of “solution of sulfonated product of isoprene copolymer” Thus, a composition for producing a conductive polymer containing a sulfonated product of an isoprene polymer and a complex of 3,4-ethylenedioxythiophene was obtained.

4.2.4.導電性高分子膜の作製
上記で得られた導電性高分子製造用組成物10%水溶液100gに過硫酸アンモニウム1.3gを加えて80℃にて3時間重合した。得られた溶液中のナトリウム含量は1ppm以下であった。次いで、この溶液を10倍に希釈し、ガラス基板またはアルミニウム基板上に数滴滴下しドクターブレード法により塗布して、60℃で1日加熱乾燥した。その後、さらに150℃で1時間真空乾燥することにより、ドーパントとしてイソプレン重合体のスルホン化物およびπ共役系導電性高分子としてポリ−3,4−エチレンジオキシチオフェンを含む、膜厚10μmの導電性高分子膜を作製した。
4.2.4. Production of Conductive Polymer Film 1.3 g of ammonium persulfate was added to 100 g of the 10% aqueous solution for producing a conductive polymer composition obtained above and polymerized at 80 ° C. for 3 hours. The sodium content in the obtained solution was 1 ppm or less. Next, this solution was diluted 10 times, dropped several drops on a glass substrate or an aluminum substrate, applied by the doctor blade method, and dried by heating at 60 ° C. for 1 day. Thereafter, it is further vacuum-dried at 150 ° C. for 1 hour, thereby conducting a 10 μm-thickness conductive film containing a sulfonated isoprene polymer as a dopant and poly-3,4-ethylenedioxythiophene as a π-conjugated conductive polymer. A polymer film was prepared.

4.2.5.導電性高分子膜の評価
実施例1と同様にして電気伝導度を評価したところ、電気伝導度は0.30S/cmであり、良好な電気伝導度であることが確認できた。また、実施例1と同様にして密着性を評価したところ、碁盤目剥離試験において剥離は観察されず、良好な密着性を有することが確認できた。
4.2.5. Evaluation of Conductive Polymer Film When the electric conductivity was evaluated in the same manner as in Example 1, the electric conductivity was 0.30 S / cm, and it was confirmed that the electric conductivity was good. Moreover, when adhesiveness was evaluated like Example 1, peeling was not observed in the cross-cut peel test, but it has confirmed having favorable adhesiveness.

4.3.実施例3
実施例2で作製した導電性高分子製造用組成物において、エチレングリコールが5質量%含まれるように添加した導電性高分子製造用組成物を用いたこと以外は実施例2と同様にして、ドーパントとしてイソプレン重合体のスルホン化物を、π共役系導電性高分子としてポリ−3,4−エチレンジオキシチオフェンを含有する、膜厚10μmの導電性高分子膜を作製した。導電性高分子膜の電気伝導度を、実施例1と同様にして測定したところ、電気伝導度は255S/cmとなり、電気伝導度が大幅に高くなることが確認できた。このことから、導電性高分子製造用組成物に特定の有機溶剤を使用することで高い導電性が付与されることが判明した。また、実施例1と同様にして、導電性高分子膜の碁盤目剥離試験を行った結果、剥離は観察されず、良好な密着性を有することが確認できた。
4.3. Example 3
In the composition for producing a conductive polymer produced in Example 2, in the same manner as in Example 2 except that the composition for producing a conductive polymer added to contain 5% by mass of ethylene glycol was used. A 10 μm-thick conductive polymer film containing a sulfonated isoprene polymer as a dopant and poly-3,4-ethylenedioxythiophene as a π-conjugated conductive polymer was prepared. When the electrical conductivity of the conductive polymer film was measured in the same manner as in Example 1, it was confirmed that the electrical conductivity was 255 S / cm, and the electrical conductivity was significantly increased. From this, it became clear that high electroconductivity was provided by using a specific organic solvent for the composition for electroconductive polymer manufacture. Further, as a result of conducting a cross-cut peel test of the conductive polymer film in the same manner as in Example 1, it was confirmed that no peeling was observed and the film had good adhesion.

4.4.実施例4
実施例2で得られたイソプレン重合体のスルホン化物の溶液の1/10量に、ポリ−3,4−エチレンジオキシチオフェンを12g加え、さらに水を加えて1%溶液とした。さらにエチレングリコールが5質量%となるように加えて導電性高分子製造用組成物を得た。このようにして得られた導電性高分子製造用組成物を用いたこと以外は実施例2と同様
にして、ドーパントとしてイソプレン重合体のスルホン化物を、π共役系導電性高分子としてポリ−3,4−エチレンジオキシチオフェンを含有する、膜厚10μmの導電性高分子膜を作製した。導電性高分子膜の電気伝導度を、実施例1と同様にして測定したところ、電気伝導度は11S/cmとなり、高い電気伝導度を示すことが確認できた。また、実施例1と同様にして、導電性高分子膜の碁盤目剥離試験を行った結果、剥離は観察されず、良好な密着性を有することが確認できた。
4.4. Example 4
12 g of poly-3,4-ethylenedioxythiophene was added to 1/10 of the sulfonated solution of the isoprene polymer obtained in Example 2, and water was added to make a 1% solution. Furthermore, ethylene glycol was added so as to be 5% by mass to obtain a composition for producing a conductive polymer. The sulfonated product of isoprene polymer was used as a dopant, and poly-3 was used as a π-conjugated conductive polymer in the same manner as in Example 2 except that the conductive polymer production composition thus obtained was used. A conductive polymer film having a film thickness of 10 μm containing 1,4-ethylenedioxythiophene was prepared. When the electrical conductivity of the conductive polymer film was measured in the same manner as in Example 1, it was confirmed that the electrical conductivity was 11 S / cm, indicating a high electrical conductivity. Further, as a result of conducting a cross-cut peel test of the conductive polymer film in the same manner as in Example 1, it was confirmed that no peeling was observed and the film had good adhesion.

4.5.比較例1
まず、イソプレンスルホン酸ナトリウムの40%水溶液100gに過硫酸アンモニウム0.4gを加え80℃で3時間重合して重量平均分子量30,000のポリイソプレンスルホン酸ナトリウムを得た。なお、Mw/Mn比は3.7であった。
4.5. Comparative Example 1
First, 0.4 g of ammonium persulfate was added to 100 g of a 40% aqueous solution of sodium isoprenesulfonate and polymerized at 80 ° C. for 3 hours to obtain sodium polyisoprenesulfonate having a weight average molecular weight of 30,000. The Mw / Mn ratio was 3.7.

このポリイソプレンスルホン酸ナトリウムの10%水溶液10gに陽イオン交換樹脂(オルガノ株式会社製、アンパーライトIR−118(H))を加えてイオン交換しポリイソプレンスルホン酸を得た。ナトリウム含量は130ppmであった。   A cation exchange resin (Amperite IR-118 (H) manufactured by Organo Corporation) was added to 10 g of this 10% aqueous solution of sodium polyisoprenesulfonate to perform ion exchange to obtain polyisoprenesulfonic acid. The sodium content was 130 ppm.

この水溶液に3,4−エチレンジオキシチオフェン0.84gを加え40℃で1時間攪拌した後過硫酸アンモニウム100mgを加えて80℃で3時間攪拌した。得られたポリイソプレンスルホン酸とポリ−3,4−エチレンジオキシチオフェンとの錯体溶液を10倍に希釈し、ガラス基板またはアルミニウム基板上に数滴滴下しドクターブレード法により塗布して、60℃で1日加熱乾燥した後150℃で1時間真空乾燥することにより、膜厚10μmの錯体膜を得た。   To this aqueous solution, 0.84 g of 3,4-ethylenedioxythiophene was added and stirred at 40 ° C. for 1 hour, and then 100 mg of ammonium persulfate was added and stirred at 80 ° C. for 3 hours. The obtained complex solution of polyisoprene sulfonic acid and poly-3,4-ethylenedioxythiophene was diluted 10 times, dropped several times on a glass substrate or an aluminum substrate, and applied by a doctor blade method. And then dried in a vacuum at 150 ° C. for 1 hour to obtain a complex film having a thickness of 10 μm.

実施例1と同様にして電気伝導度を評価したところ、電気伝導度は0.08S/cmであり、実施例1〜4と比較して低くなることが確認できた。また、実施例1と同様にして密着性を評価したところ、碁盤目剥離試験において剥離が認められ、密着性が不良となることが確認できた。   When the electrical conductivity was evaluated in the same manner as in Example 1, it was confirmed that the electrical conductivity was 0.08 S / cm, which was lower than those in Examples 1 to 4. Moreover, when adhesiveness was evaluated similarly to Example 1, peeling was recognized in the cross-cut peel test, and it has confirmed that adhesiveness became defect.

4.6.総括
以上のことから、本実施の形態に係る導電性高分子用ドーパントを用いることにより、高い導電性と良好な密着性とを有する導電性高分子膜を作製できることが明らかになった。一方、従来の方法により作製されたポリイソプレンスルホン酸をドーパントとして用いた場合には、電気伝導度が相対的に低く、密着性も不良であった。
4.6. Summary From the above, it has been clarified that a conductive polymer film having high conductivity and good adhesion can be produced by using the conductive polymer dopant according to the present embodiment. On the other hand, when polyisoprene sulfonic acid produced by a conventional method was used as a dopant, the electrical conductivity was relatively low and the adhesion was poor.

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, the present invention includes substantially the same configuration (for example, a configuration having the same function, method, and result, or a configuration having the same purpose and effect) as the configuration described in the embodiment. In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that achieves the same effect as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. In addition, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.

本発明は、電気・電子工業の分野において、電池、コンデンサ、キャパシタ、表示素子の電極、エレクトロクロミック表示素子材料、導電性フィルム、面状発熱体および電磁遮蔽材料等の産業分野において利用できるものである。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in the industrial fields such as batteries, capacitors, capacitors, display element electrodes, electrochromic display element materials, conductive films, planar heating elements, and electromagnetic shielding materials in the electric and electronic industries. is there.

Claims (12)

共役ジエン(共)重合体のスルホン化物を含む、導電性高分子用ドーパント。   A conductive polymer dopant comprising a sulfonated product of a conjugated diene (co) polymer. 前記共役ジエン(共)重合体が、ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチルブタジエンおよびピペリレンよりなる群から選択される少なくとも1種の化合物に由来する繰り返し単位を有する、請求項1に記載の導電性高分子用ドーパント。   The conductivity according to claim 1, wherein the conjugated diene (co) polymer has a repeating unit derived from at least one compound selected from the group consisting of butadiene, isoprene, 2,3-dimethylbutadiene and piperylene. Polymer dopant. 下記一般式(1)で示される繰り返し単位を有する、共役ジエン(共)重合体のスルホン化物を含む、導電性高分子用ドーパント。
Figure 2014173041
(上記式(1)中、R、R、R、RおよびRは、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、または炭素数1〜6のフッ素原子置換アルキル基を表す。Mn+は水素イオン、オニウムイオンあるいはn価の金属イオンを表す。nは1〜3の整数を表す。*は結合手を表す。)
A conductive polymer dopant comprising a sulfonated product of a conjugated diene (co) polymer having a repeating unit represented by the following general formula (1).
Figure 2014173041
(In the above formula (1), R 1 , R 2 , R 4 , R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a fluorine atom-substituted alkyl having 1 to 6 carbon atoms. M n + represents a hydrogen ion, an onium ion, or an n-valent metal ion, n represents an integer of 1 to 3, and * represents a bond.)
前記共役ジエン(共)重合体のスルホン化物が、さらに下記一般式(2)で示される繰り返し単位を有する、請求項3に記載の導電性高分子用ドーパント。
Figure 2014173041
(上記式(2)中、R、R、R、RおよびRは、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、または炭素数1〜6のフッ素原子置換アルキル基を表す。Mn+は水素イオン、オニウムイオンあるいはn価の金属イオンを表す。nは1〜3の整数を表す。*は結合手を表す。)
The conductive polymer dopant according to claim 3, wherein the sulfonated product of the conjugated diene (co) polymer further has a repeating unit represented by the following general formula (2).
Figure 2014173041
(In the above formula (2), R 1 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a fluorine atom-substituted alkyl having 1 to 6 carbon atoms. M n + represents a hydrogen ion, an onium ion, or an n-valent metal ion, n represents an integer of 1 to 3, and * represents a bond.)
前記共役ジエン(共)重合体の重量平均分子量(Mw)が、300以上1,000,000以下である、請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の導電性高分子用ドーパント。   The conductive polymer dopant according to any one of claims 1 to 4, wherein the conjugated diene (co) polymer has a weight average molecular weight (Mw) of 300 or more and 1,000,000 or less. 前記共役ジエン(共)重合体の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比率(Mw/Mn)が3以下である、請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の導電性高分子用ドーパント。   The ratio (Mw / Mn) of the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) of the conjugated diene (co) polymer is 3 or less, according to any one of claims 1 to 5. Conductive polymer dopant. 請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の導電性高分子用ドーパントと、π共役系導電性高分子の前駆体モノマーと、を含有する、導電性高分子製造用組成物。   The composition for conductive polymer manufacture containing the dopant for conductive polymers as described in any one of Claims 1 thru | or 6, and the precursor monomer of (pi) conjugated system conductive polymer. 前記π共役系導電性高分子の前駆体モノマーが、ピロール、チオフェン、アニリン、およびこれらの誘導体よりなる群から選択される少なくとも1種のモノマーである、請求項7に記載の導電性高分子製造用組成物。   The conductive polymer production according to claim 7, wherein the precursor monomer of the π-conjugated conductive polymer is at least one monomer selected from the group consisting of pyrrole, thiophene, aniline, and derivatives thereof. Composition. 請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の導電性高分子用ドーパントと、π共役系導電性高分子と、を含有する、導電性高分子製造用組成物。   The composition for electroconductive polymer manufacture containing the dopant for electroconductive polymers as described in any one of Claims 1 thru | or 6, and (pi) conjugated system conductive polymer. 前記π共役系導電性高分子が、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、およびこれらの誘導体よりなる群から選択される少なくとも1種のポリマーである、請求項9に記載の導電性高分子製造用組成物。   The composition for producing a conductive polymer according to claim 9, wherein the π-conjugated conductive polymer is at least one polymer selected from the group consisting of polypyrrole, polythiophene, polyaniline, and derivatives thereof. さらに、水、ヒドロキシル基を有する化合物、アミド基を有する化合物、スルホ基を有する化合物、2個以上のカルボキシル基を有する化合物、1個以上のヒドロキシル基および1個以上のカルボキシル基を有する化合物、イミド基を有する化合物、ラクタム化合物、グリシジル化合物、アミノ化合物、エーテル化合物よりなる群から選択される少なくとも1種を含有する、請求項7ないし請求項10のいずれか一項に記載の導電性高分子製造用組成物。   Further, water, a compound having a hydroxyl group, a compound having an amide group, a compound having a sulfo group, a compound having two or more carboxyl groups, a compound having one or more hydroxyl groups and one or more carboxyl groups, an imide The conductive polymer production according to any one of claims 7 to 10, comprising at least one selected from the group consisting of a group-containing compound, a lactam compound, a glycidyl compound, an amino compound, and an ether compound. Composition. 請求項7ないし請求項11のいずれか一項に記載の導電性高分子製造用組成物を重合させて得られた、導電性高分子膜。   The electroconductive polymer film obtained by polymerizing the composition for electroconductive polymer manufacture as described in any one of Claims 7 thru | or 11.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021533337A (en) * 2018-03-29 2021-12-02 エーギルバイオ エービー Improved electrodes for electrochemical devices

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