JP2023541228A - Capacitors with improved capacitance - Google Patents
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Abstract
本発明は、改良されたコンデンサおよびコンデンサを形成するための改良されたプロセスに関する。このプロセスは、その上に誘電体を有するアノードを形成することを含む。次いで、カソード層が誘電体上に形成され、カソード層は自己ドープ型導電性ポリマーと架橋剤とを含み、自己ドープ型導電性ポリマーに対する架橋剤の重量比が0.01以上2以下である。The present invention relates to improved capacitors and improved processes for forming capacitors. The process includes forming an anode with a dielectric thereon. A cathode layer is then formed on the dielectric material, and the cathode layer includes a self-doped conductive polymer and a crosslinking agent, and the weight ratio of the crosslinking agent to the self-doped conductive polymer is 0.01 or more and 2 or less.
Description
本発明は、固体電解コンデンサの改良された形成方法およびそれによって形成された改良されたコンデンサに関する。より具体的には、本発明は、自己ドープ型可溶性導電性ポリマーを利用した導電性ポリマー層の改良と、カソード層の形成方法の改良に関する。 The present invention relates to an improved method of forming solid electrolytic capacitors and improved capacitors formed thereby. More specifically, the present invention relates to improvements in conductive polymer layers utilizing self-doped soluble conductive polymers and methods for forming cathode layers.
固体電解コンデンサの構造及び製造方法は、よく知られている。固体電解コンデンサの構造において、好ましくはバルブ金属がアノードとして機能する。アノード体は、高純度粉末をプレスして焼結した多孔質ペレットと、エッチングしてアノード表面積を増加させた箔とのどちらかでありえる。また、アノードの全表面を覆うようにバルブ金属の酸化物を電解で形成し、その酸化物がコンデンサの誘電体として機能することが好ましい。固体カソード電解質は、通常、二酸化マンガン、またはポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンおよびそれらの誘導体などの導電性有機材料など、非常に限られた種類の材料から選択される。内因的に導電性のポリマーをカソード材料とする固体電解コンデンサは、有利に低い等価直列抵抗(ESR)および「未燃/非点火」故障モードにより、電子産業で広く使用されている。導電性ポリマーカソードの場合、導電性ポリマーは通常、化学酸化重合、電気化学酸化重合、スプレー技術のいずれかによって塗布されるが、他のあまり好ましくない技術も報告されている。 The structure and manufacturing methods of solid electrolytic capacitors are well known. In the construction of solid electrolytic capacitors, preferably the valve metal functions as an anode. The anode body can be either a pressed and sintered porous pellet of high purity powder or a foil that has been etched to increase the anode surface area. Further, it is preferable that an oxide of the valve metal is electrolytically formed so as to cover the entire surface of the anode, and that the oxide functions as a dielectric of the capacitor. The solid cathode electrolyte is usually selected from a very limited variety of materials, such as manganese dioxide or conductive organic materials such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene and their derivatives. Solid electrolytic capacitors with intrinsically conductive polymers as cathode materials are widely used in the electronics industry due to their advantageously low equivalent series resistance (ESR) and "unfired/ignited" failure mode. For conductive polymer cathodes, the conductive polymer is typically applied by either chemical oxidative polymerization, electrochemical oxidative polymerization, or spray techniques, although other less preferred techniques have also been reported.
アノード体は多孔質構造であることが一般的で、多孔質化により表面積が増加し、所定の体積に対する静電容量が増加するためである。導電性カソード層は、端子と接続するための導電性ポリマー、カーボン、銀層などの導電材料で構成されていることが多い。多孔質アノードの表面は、導電性カソード層で十分に覆われ密着していることが極めて重要であり、目標とする静電容量を得るためには、孔に導電性カソード層が完全に含浸していることが特に好ましいとされている。導電性ポリマーを用いたバルブ金属コンデンサの製造工程では、タンタルなどのバルブ金属粉末を機械的にプレスしてアノードとし、その後、焼結して多孔質体を形成する。アノードは、液体電解質中であらかじめ決められた電圧で陽極酸化され、誘電体層を形成し、その上に導電性ポリマーのカソード層が形成される。その後、導電性ポリマーをグラファイトや金属層で被覆し、組み立てと成形とを経て完成品になる。 This is because the anode body generally has a porous structure, and the porous structure increases the surface area and increases the capacitance for a given volume. The conductive cathode layer is often comprised of a conductive material such as a conductive polymer, carbon, or silver layer for connection with the terminal. It is extremely important that the surface of the porous anode is well covered and adhered to by the conductive cathode layer; in order to obtain the targeted capacitance, the pores must be completely impregnated with the conductive cathode layer. It is said that it is particularly preferable that the The manufacturing process for valve metal capacitors using conductive polymers involves mechanically pressing a valve metal powder such as tantalum to form an anode, and then sintering it to form a porous body. The anode is anodized in a liquid electrolyte at a predetermined voltage to form a dielectric layer on which a conductive polymer cathode layer is formed. The conductive polymer is then coated with graphite or metal layers, assembled and molded into the finished product.
ポリチオフェンは、固体電解コンデンサのカソードに使用される導電性ポリマーとして、長い間業界標準とされてきた。チオフェン類は広く使われているが、特に対イオンの点で限界がある。導電性ポリチオフェンは、典型的にはトルエンスルホン酸などの芳香族スルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、またはその誘導体である対イオンでドープされており、本明細書では明確化のために外添導電性ポリマーと呼ぶ。外添導電性ポリマーは、様々な粒子径を持つ粒子の分散体である。粒子、特に粒子径が均一でないため、十分な被覆力と接着力とを持つ被膜を形成しようとすると、問題が発生する。また、小さな孔に分散液を充填することが困難であるため、外添導電性ポリマーは高電荷密度粉体として使用することが難しくなる。 Polythiophene has long been the industry standard as a conductive polymer used in solid electrolytic capacitor cathodes. Although thiophenes are widely used, they have limitations, particularly in terms of counterions. Conductive polythiophenes are typically doped with a counterion that is an aromatic sulfonic acid such as toluene sulfonic acid, polystyrene sulfonic acid, or a derivative thereof; It is called. The externally added conductive polymer is a dispersion of particles having various particle sizes. The non-uniformity of the particles, particularly the particle size, creates problems when trying to form coatings with sufficient coverage and adhesion. Furthermore, since it is difficult to fill small pores with a dispersion liquid, it becomes difficult to use an externally added conductive polymer as a high charge density powder.
自己ドープ型導電性ポリマーは可溶性であり、外添導電性ポリマーの問題点を回避するための有力な選択肢と考えられてきた。当業者にとって興味深い利点の一つは、溶解性である。自己ドープ型導電性ポリマーは溶解性が高いため、分散液を塗布する必要がなく、塗布性の向上が期待される。また、可溶性の導電性ポリマーは、小さな孔をよりよく埋めることが期待されるため、高電荷密度粉体への適用も期待できる。予想外の結果としては、溶解性が高いため、先に塗布した自己ドープ型導電性ポリマーを溶解してしまい、塗膜が劣化して静電容量に影響を与えるということが判明した。架橋について記載したが、架橋が強すぎると導電層の導電性が低下するため、期待したほどの利点は得られていない。 Self-doped conductive polymers are soluble and have been considered a promising option to avoid the problems of externally added conductive polymers. One advantage of interest to those skilled in the art is solubility. Since self-doped conductive polymers have high solubility, there is no need to apply a dispersion liquid, and an improvement in coating properties is expected. In addition, soluble conductive polymers are expected to better fill small pores, so they are also expected to be applied to high-charge density powders. An unexpected result was that due to its high solubility, it dissolved the previously applied self-doped conductive polymer, deteriorating the coating and affecting capacitance. Although crosslinking has been described, if the crosslinking is too strong, the conductivity of the conductive layer decreases, so the expected advantage is not obtained.
本発明は、静電容量が改善された自己ドープ型導電性ポリマーからなるコンデンサの製造方法を提供する。 The present invention provides a method for manufacturing capacitors comprised of self-doped conductive polymers with improved capacitance.
本発明は、自己ドープ型導電性ポリマーの改良された組成物およびそれを用いた被膜、より具体的には架橋された自己ドープ型導電性ポリマーおよびそれを用いた被膜に関する。 The present invention relates to improved compositions of self-doped conductive polymers and coatings using the same, and more particularly to crosslinked self-doped conductive polymers and coatings using the same.
より具体的には、本発明は、固体電解質コンデンサのカソードとしての改良された自己ドープ型導電性ポリマー被膜の使用に関する。 More specifically, the present invention relates to the use of improved self-doped conductive polymer films as cathodes of solid electrolyte capacitors.
本発明の特徴は、必然的に非常に小さな孔を持つ高い静電容量を有するアノードの誘電体上に導電性被膜を形成することができることである。 A feature of the invention is that a conductive coating can be formed on an anode dielectric having high capacitance with necessarily very small pores.
これらおよび他の実施形態では、実現されるように、電解コンデンサを形成するためのプロセスが提供される。この工程は、その上に誘電体を含むアノードを形成することを含む。次に、誘電体上にカソード層を形成し、カソード層は自己ドープ型導電性ポリマーと架橋剤とを含み、自己ドープ型導電性ポリマーに対する架橋剤の重量比は0.01以上2以下である。 In these and other embodiments, as implemented, a process for forming an electrolytic capacitor is provided. This step includes forming an anode including a dielectric thereon. Next, a cathode layer is formed on the dielectric, and the cathode layer includes a self-doped conductive polymer and a crosslinking agent, and the weight ratio of the crosslinking agent to the self-doped conductive polymer is 0.01 or more and 2 or less. .
さらに別の実施形態では、その上に誘電体を有するアノードを含む電解コンデンサが提供される。カソード層は誘電体上にあり、カソード層は架橋剤によって形成された架橋自己ドープ型導電性ポリマーを含む。カソードは、自己ドープ型導電性ポリマーに対する架橋剤の重量比が0.01以上2以下である。 In yet another embodiment, an electrolytic capacitor is provided that includes an anode having a dielectric thereon. A cathode layer is on the dielectric, and the cathode layer includes a crosslinked self-doped conductive polymer formed by a crosslinker. In the cathode, the weight ratio of the crosslinking agent to the self-doped conductive polymer is 0.01 or more and 2 or less.
本発明は、自己ドープ型導電性ポリマー、特に架橋型自己ドープ型導電性ポリマーからなる固体電解コンデンサの形成方法およびそれによって形成される改良型コンデンサに関する。より具体的には、本発明は、架橋された自己ドープ型導電性ポリマーをベースとする改良型導電性ポリマー組成物およびそれによって形成された改良型コンデンサに関する。 The present invention relates to a method for forming solid electrolytic capacitors made of self-doped conductive polymers, particularly crosslinked self-doped conductive polymers, and improved capacitors formed thereby. More specifically, the present invention relates to improved conductive polymer compositions based on crosslinked self-doped conductive polymers and improved capacitors formed thereby.
本発明は、本開示の不可欠な、非限定的な構成要素を形成する図を参照して説明される。図中、類似の要素には適宜番号を付している。 The invention will be described with reference to the figures which form essential, non-limiting elements of the disclosure. In the figures, similar elements are numbered appropriately.
本発明の一実施形態を図1に断面模式的側面図で示す。図1において,一般に10で表されるコンデンサは,陽極酸化されたアノード12と,そこから延在するまたは取り付けられたアノードリード線14を含む。アノードリード線は、アノードリード16と電気的に接触していることが好ましい。前駆体導電層15は、アノード上に形成され、好ましくは、前駆体導電層は、アノードの誘電体の一部を少なくとも部分的に包含する。しかし、前駆体導電層は、自己ドープ型、または可溶性の導電性ポリマー溶液を塗布し、自己ドープ型導電性ポリマーまたはそれに隣接する自己ドープ型導電性ポリマーまたはそれを含む層を架橋することによって形成することが好ましい。18と総称される追加の導電性ポリマー層は、前駆体導電層上に順次形成され、前駆体導電層の少なくとも一部を少なくとも部分的に包み込み、誘電体の少なくとも一部の周りに包囲物を形成する。また、18で表される集合層は、本明細書でより詳細に説明するように、導電性ポリマー層間の中間層を含んでもよい。好ましい実施形態では、すべての導電性カソード層は、可溶性である自己ドープ型導電性ポリマーから形成され、より好ましくは、少なくとも一部の層が架橋基を含む。当業者ならわかるように、完成したコンデンサでは、カソードとアノードとは直接電気的に接触していない。カソードリード22は、カソード層と電気的に接触している。ポリマーカソードにリードフレーム(外部端子)をはんだ付けすることは困難であることはよく理解される。したがって、好ましくは、はんだ接着を可能にする炭素含有層20、および金属含有層23からなる導電性中間膜を提供することが当技術分野で標準となっている。多くの実施形態では、当業者であれば容易に理解できるように、回路基板に取り付けるためにアノードリードとカソードリードとの少なくとも一部が露出した状態で、コンデンサを非導電性樹脂24に封入することが好ましい。
An embodiment of the present invention is shown in FIG. 1 in a schematic cross-sectional side view. In FIG. 1, a capacitor, generally designated 10, includes an
自己ドープ型導電性ポリマーは可溶性で、粒子を検出することなく溶媒または溶媒混合物に完全に溶解する。本発明の目的では、約1nm以下の粒子径は、典型的な粒子径検出限界以下であると考えられ、したがって可溶性と定義される。可溶性導電性ポリマーの溶媒は、水または有機溶媒、あるいは水とアルコールなどの混和性溶媒、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAc)などの非ヒドロキシ極性溶媒の混合物でありうる。導電性ポリマー溶液は、in-situ法で形成された導電性ポリマーと同様に、また検出可能な粒子を含む導電性ポリマー分散液よりも効果的にアノードの孔に含浸させることができる。可溶性の導電性ポリマーの例としては、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンなどの導電性ポリマーがあり、これらはそれぞれ置換されていてもよい。 Self-doped conductive polymers are soluble and completely dissolve in a solvent or solvent mixture without detectable particles. For purposes of this invention, particle sizes of about 1 nm or less are considered to be below typical particle size detection limits and are therefore defined as soluble. The solvent for the soluble conductive polymer is water or an organic solvent, or a mixture of water and miscible solvents such as alcohol, non-hydroxy polar solvents such as dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), etc. sell. The conductive polymer solution can impregnate the pores of the anode as effectively as a conductive polymer formed in-situ, and more effectively than a conductive polymer dispersion containing detectable particles. Examples of soluble conductive polymers include conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, and polythiophene, each of which may be substituted.
好ましい自己ドープ型ポリマーは、式Aで表される繰り返し単位を含む; Preferred self-doping polymers include repeating units of formula A;
式A中:
R1及びR2は、独立して、直鎖状又は分枝状のC1-C16アルキル又はC2-C18アルコキシアルキルを表し;
または非置換またはC1-C6アルキル、C1-C6アルコキシ、ハロゲンまたはOR3によって置換されているC3-C8シクロアルキル、フェニルまたはベンジルであり、またはR1およびR2は、一緒になって、非置換またはC1-C6アルキル、C1-C6アルコキシ、ハロゲン、C3-C8シクロアルキル、フェニル、ベンジル、C1-C4アルキルフェニル、C1-C4アルコキシフェニル、ハロフェニル、C1-C4アルキルベンジル、C1-C4アルコキシベンジルまたはハロベンジル、二つの酸素要素を含む5、6または7員複素環構造で置換されている直鎖C1-C6アルキレンである。R3は、好ましくは、水素、直鎖状もしくは分岐状のC1-C16アルキルまたはC2-C18アルコキシアルキルを表し;または、R1またはR2の少なくとも1つが-SO3M、-CO2Mまたは-PO3Mで置換されており、MがHまたは好ましくはアンモニウム、ナトリウム、リチウムまたはカリウムから選択されるカチオンであり、C1-C6アルキルで置換されていないまたは置換されたC3-C8シクロアルキル、フェニルまたはベンジルであり;
Xは、S、NまたはOであり、最も好ましくはXはSであり;
式AのR1およびR2は、α部位の重合のみを進行させることが最も好ましいので、環のβ部位での重合を禁止するように選択されることが好ましく、R1およびR2が水素でないことがより好ましく、より好ましくは、R1およびR2は、アルキル結合よりもエーテル結合が好ましいα-誘導体(α-directors)であり;立体的な干渉を避けるために、R1およびR2が小さいことが最も好ましい。
In formula A:
R 1 and R 2 independently represent linear or branched C 1 -C 16 alkyl or C 2 -C 18 alkoxyalkyl;
or C 3 -C 8 cycloalkyl, unsubstituted or substituted by C 1 -C 6 alkyl, C 1 -C 6 alkoxy, halogen or OR 3 , phenyl or benzyl, or R 1 and R 2 together unsubstituted or C 1 -C 6 alkyl, C 1 -C 6 alkoxy, halogen, C 3 -C 8 cycloalkyl, phenyl, benzyl, C 1 -C 4 alkylphenyl, C 1 -C 4 alkoxyphenyl , halophenyl, C 1 -C 4 alkylbenzyl, C 1 -C 4 alkoxybenzyl or halobenzyl, a straight chain C 1 -C 6 alkylene substituted with a 5, 6 or 7 membered heterocyclic structure containing two oxygen elements; be. R 3 preferably represents hydrogen, linear or branched C 1 -C 16 alkyl or C 2 -C 18 alkoxyalkyl; or at least one of R 1 or R 2 is -SO 3 M, - substituted with CO 2 M or -PO 3 M, where M is H or a cation preferably selected from ammonium, sodium, lithium or potassium, unsubstituted or substituted with C 1 -C 6 alkyl C 3 -C 8 cycloalkyl, phenyl or benzyl;
X is S, N or O, most preferably X is S;
R 1 and R 2 of formula A are preferably selected to inhibit polymerization at the β site of the ring, as it is most preferred that only α site polymerization proceed, and R 1 and R 2 are hydrogen. More preferably, R 1 and R 2 are α-directors in which an ether bond is preferred over an alkyl bond; in order to avoid steric interference, R 1 and R 2 is most preferably small.
特に好ましい実施形態では、式AのR1およびR2は、一緒になって、O-(CHR4)n-O-を表す、式中;
nは1-5の整数であり、最も好ましくは2であり;
R4は、独立して、直鎖状または分枝状のC1-C18アルキルラジカルC5-C12シクロアルキルラジカル、C6-C14アリールラジカルC7-C18アラルキルラジカルまたはC1-C4ヒドロキシアルキルラジカルから選択され;R4が-SO3M、-CO2Mまたは-PO3Mで置換され、任意にカルボン酸、ヒドロキシル、アミン、置換アミン、アルケン、アクリレート、チオール、アルキン、アジド、硫酸塩、スルホン酸塩、スルホン酸、イミド、アミド、エポキシ、無水物、シラン、リン酸塩、ヒドロキシルラジカルから選択された少なくとも一つの追加の機能基で置換されており;または
R4は、-(CHR5)a-R16、-O(CHR5)aR16;-CH2O(CHR5)aR16;CH2O(CH2CHR5O)aR16から選択され、または
R4は、-SO3M、-CO2Mまたは-PO3Mであり;
R5はHまたはカルボン酸、水酸基、アミン、アルケン、チオール、アルキン、アジド、エポキシ、アクリレートおよび無水物から選択される官能基で任意に置換された炭素数1-5のアルキル鎖であり;
R16は-SO3M、-CO2Mまたは-PO3Mまたは-SO3M、-CO2Mまたは-PO3Mで置換された炭素数1-5のアルキル鎖で、任意にさらにカルボン酸、ヒドロキシル、アミン、置換アミン、アルケン、チオール、アルキン、アジド、アミド、イミド、硫酸、アミド、エポキシ、無水、シラン、アクリレートおよびリン酸から選択された少なくとも一つの官能基で置換され;
aは0から10までの整数であり;
Mは、好ましくはアンモニウム、ナトリウム、リチウムまたはカリウムから選択されるHまたはカチオンである。
In a particularly preferred embodiment, R 1 and R 2 of formula A together represent O-(CHR 4 ) n -O-, in which;
n is an integer from 1-5, most preferably 2;
R 4 is independently a linear or branched C 1 -C 18 alkyl radical, C 5 -C 12 cycloalkyl radical, C 6 -C 14 aryl radical, C 7 -C 18 aralkyl radical, or C 1 - selected from C 4 hydroxyalkyl radicals; R 4 is substituted with -SO 3 M, -CO 2 M or -PO 3 M, optionally carboxylic acids, hydroxyls, amines, substituted amines, alkenes, acrylates, thiols, alkynes, substituted with at least one additional functional group selected from azide, sulfate, sulfonate, sulfonic acid, imide, amide, epoxy, anhydride, silane, phosphate, hydroxyl radical; or R 4 is , -(CHR 5 ) a -R 16 , -O(CHR 5 ) a R 16 ; -CH 2 O(CHR 5 ) a R 16 ; CH 2 O(CH 2 CHR 5 O) a R 16 , or R 4 is -SO 3 M, -CO 2 M or -PO 3 M;
R 5 is an alkyl chain having 1 to 5 carbon atoms optionally substituted with H or a functional group selected from carboxylic acid, hydroxyl group, amine, alkene, thiol, alkyne, azide, epoxy, acrylate and anhydride;
R 16 is an alkyl chain having 1 to 5 carbon atoms substituted with -SO 3 M, -CO 2 M, -PO 3 M, -SO 3 M, -CO 2 M or -PO 3 M, and optionally further carbon substituted with at least one functional group selected from acids, hydroxyls, amines, substituted amines, alkenes, thiols, alkynes, azides, amides, imides, sulfates, amides, epoxies, anhydrides, silanes, acrylates and phosphoric acids;
a is an integer from 0 to 10;
M is preferably H or a cation selected from ammonium, sodium, lithium or potassium.
例示的な自己ドープ導電性ポリマーは、S1およびS2で表される。 Exemplary self-doped conductive polymers are designated S1 and S2.
S1は水中2%溶液として市販されているポリマーである。S2は水中2%溶液として市販されているポリマーである。 S1 is a polymer commercially available as a 2% solution in water. S2 is a polymer commercially available as a 2% solution in water.
自己ドープ型導電性ポリマーは、当該技術分野でよく知られているように、自己ドープ型導電性ポリマーの蒸着中にモノマーを重合することによってin-situで形成することができる。自己ドープ型導電性ポリマーが、好ましくは、機能性添加剤の存在下で形成される、予め調製された自己ドープ型導電性ポリマーを使用することが好ましい。自己ドープ型導電性ポリマーを予め形成しておくと、リーク電流が減少し、ブレークダウン電圧が増加するため、好ましい。 Self-doped conductive polymers can be formed in-situ by polymerizing monomers during deposition of the self-doped conductive polymer, as is well known in the art. It is preferred to use a pre-prepared self-doped conductive polymer, in which the self-doped conductive polymer is preferably formed in the presence of functional additives. Preforming a self-doped conductive polymer is preferable because it reduces leakage current and increases breakdown voltage.
架橋剤は、隣接する官能基とイオン的または共有結合的に反応することができる少なくとも2つの反応性官能基を有する化合物である。一実施形態では、第1の官能基が自己ドープ型導電性ポリマー上にあり、その後、第1の官能基は架橋剤上の第2の官能基と反応する。別の実施形態では、第1の官能基は、自己ドープ型導電性ポリマーを有する被膜中または隣接層中の別の架橋性材料上にあり、第1の官能基は、架橋剤上の第2の官能基と反応する。架橋性材料を使用する場合、架橋性材料は架橋剤によって架橋され、それによって自己ドープ型導電性ポリマーが含まれるマトリックスが形成される。これは、マトリックスが、層内の導電性を不必要に制限することなく、自己ドープ型導電性ポリマーの溶解を抑制するため、特に有利である。 A crosslinking agent is a compound that has at least two reactive functional groups that can react ionically or covalently with adjacent functional groups. In one embodiment, the first functional group is on the self-doped conductive polymer, and then the first functional group reacts with the second functional group on the crosslinker. In another embodiment, the first functional group is on another crosslinkable material in the coating with the self-doped conductive polymer or in an adjacent layer, and the first functional group is on a second crosslinkable material on the crosslinker. Reacts with the functional group of When using a crosslinkable material, the crosslinkable material is crosslinked by a crosslinking agent, thereby forming a matrix containing the self-doped conductive polymer. This is particularly advantageous because the matrix suppresses dissolution of the self-doped conductive polymer without unnecessarily restricting the conductivity within the layer.
架橋性材料は、架橋剤と反応可能な反応性基を少なくとも1つ有する化合物、オリゴマー、ポリマーであることが好ましい。反応性官能基は、カルボン酸、ヒドロキシル、アミン、エポキシ、無水物、イソシアネート、イミド、アミド、カルボキシル、カルボン酸無水物、シラン、オキサゾリン、(メタ)アクリレート、ビニル、マレイン酸塩、マレイミド、イタコン酸塩、アリルアルコールエステル、ジシクロペンタジエン系不飽和物、不飽和C12-C22脂肪エステルまたはアミド、カルボン酸塩またはアンモニウム塩からなる群から選択されることが好ましい。ポリオールは、架橋性材料として特に好適であり、エチレングリコールおよびポリグリセリンが本発明の実証に特に適している。架橋性材料は、架橋反応が起こる限り、架橋剤と同じ官能基を有していても良いし、同じ化合物であっても良い。架橋性材料は、自己ドープ型導電性ポリマーや他のタイプの架橋性材料と反応する2つ以上の反応性官能基を有する場合、架橋剤として機能することもある。 The crosslinkable material is preferably a compound, oligomer, or polymer having at least one reactive group capable of reacting with a crosslinking agent. Reactive functional groups include carboxylic acid, hydroxyl, amine, epoxy, anhydride, isocyanate, imide, amide, carboxyl, carboxylic anhydride, silane, oxazoline, (meth)acrylate, vinyl, maleate, maleimide, itaconic acid Preferably, it is selected from the group consisting of salts, allyl alcohol esters, dicyclopentadiene unsaturations, unsaturated C 12 -C 22 fatty esters or amides, carboxylates or ammonium salts. Polyols are particularly suitable as crosslinkable materials, and ethylene glycol and polyglycerol are particularly suitable for demonstrating the invention. The crosslinkable material may have the same functional group as the crosslinking agent or may be the same compound as long as the crosslinking reaction occurs. Crosslinkable materials may also function as crosslinking agents if they have two or more reactive functional groups that react with self-doped conductive polymers or other types of crosslinkable materials.
一実施形態は、多官能性反応基を含むオリゴマーまたはポリマーである架橋性材料系を含む固体電解コンデンサを含む。オリゴマーまたはポリマーは、好ましくは、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリアミン、ポリイミド、シリコーンポリエステル、水酸基含有シリコーン、ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルアルコール、フェノール、エポキシ、ブチラール、これらの共重合体、またはエポキシ/アミン、エポキシ/無水物、イソシアネート/アミン、イソシアネート/アルコール、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、不飽和ポリエステルおよびビニルエステルブレンドなどの多官能ポリマーの混合物、不飽和ポリエステル/ウレタンハイブリッド樹脂、ポリウレタンウレア、反応性ジシクロペンタジエン樹脂、反応性ポリアミドからなる群から選択される少なくとも一つの重合モノマーから構成される。多官能基または複数の反応性基を有するオリゴマーまたはポリマーは、少なくとも1つのカルボン酸基と少なくとも1つのヒドロキシル官能基を含むことが好ましい。多官能性の反応性基を有するオリゴマーまたはポリマーとして特に好ましいのは、カルボキシル官能基とヒドロキシル官能基を含有するポリエステルである。オリゴマーやポリマーの他に、表面官能基を持つ粒子も架橋に関与することができる。官能基を有する粒子は、官能基がカルボン酸、水酸基、アミン、エポキシ、無水物、イソシアネート、イミド、アミド、カルボキシル、無水カルボン酸、シラン、オキサゾリン、(メタ)アクリレート、ビニル、マレイン酸塩、マレイミド、イタコン酸塩、アリルアルコールエステル、ジシクロペンタジエン系不飽和、不飽和C12-C22脂肪エステルまたはアミド、カルボン酸塩または第4級アンモニウム塩から選択されることが好ましい。粒子は、ナノ粒子であってもマイクロ粒子であってもよい。機能化されたナノ粒子の一例として、有機修飾されたナノクレイがある。粒子を用いて自己ドープ型導電性ポリマーを架橋すると、導電性ポリマーは孔の中ではなく、アノードの外側の外部カソード被膜として有用である。 One embodiment includes a solid electrolytic capacitor that includes a crosslinkable material system that is an oligomer or polymer that includes multifunctional reactive groups. The oligomer or polymer is preferably polyester, polyurethane, polyamide, polyamine, polyimide, silicone polyester, hydroxyl-containing silicone, hydroxyethyl cellulose, polyvinyl alcohol, phenol, epoxy, butyral, copolymers thereof, or epoxy/amine, epoxy/ Mixtures of multifunctional polymers such as anhydrides, isocyanates/amines, isocyanates/alcohols, unsaturated polyesters, vinyl esters, unsaturated polyesters and vinyl ester blends, unsaturated polyester/urethane hybrid resins, polyurethaneureas, reactive dicyclopentadiene resins , and at least one polymerizable monomer selected from the group consisting of reactive polyamides. Preferably, the oligomer or polymer with multiple functional groups or multiple reactive groups contains at least one carboxylic acid group and at least one hydroxyl functional group. Particularly preferred oligomers or polymers with polyfunctional reactive groups are polyesters containing carboxyl and hydroxyl functions. In addition to oligomers and polymers, particles with surface functional groups can also participate in crosslinking. Particles having a functional group include carboxylic acid, hydroxyl group, amine, epoxy, anhydride, isocyanate, imide, amide, carboxyl, carboxylic anhydride, silane, oxazoline, (meth)acrylate, vinyl, maleate, maleimide. , itaconates, allyl alcohol esters, dicyclopentadiene unsaturated, unsaturated C 12 -C 22 fatty esters or amides, carboxylates or quaternary ammonium salts. The particles may be nanoparticles or microparticles. An example of a functionalized nanoparticle is an organically modified nanoclay. When the particles are used to crosslink a self-doped conductive polymer, the conductive polymer is useful as an outer cathode coating on the outside of the anode rather than in the pores.
一実施形態は、少なくとも1つのヒドロキシ官能基、好ましくは少なくとも別のヒドロキシまたはカルボキシル官能基を含む環状有機化合物である架橋性材料を含む固体電解コンデンサを含み、これらは自己ドープ型導電ポリマーの熱安定性も改善するので、好ましい。環状有機化合物は、芳香族、複素環式、脂環式のいずれでもよく、芳香族が最も好ましい。特に好ましい環状芳香族化合物は、フェノール、クレゾール、ニトロフェノール、アミノフェノール、ヒドロキシ安息香酸(すなわち、ヒドロキシベンゼンカルボン酸)、スルホサリチル酸、ジヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシ安息香酸(すなわち、ジヒドロキシベンゼンカルボン酸)、ヒドロキシ安息香酸メチル(すなわち、ヒドロキシベンゼンカルボン酸メチル)、ヒドロキシ安息香酸エチル(すなわち、ヒドロキシベンゼンカルボン酸エチル)、ヒドロキシ安息香酸エチルヘキシル(すなわち、ヒドロキシベンゼンカルボン酸エチルヘキシル)、メトキシフェノール、エトキシフェノル、ブトキシフェノール、フェニルフェノール、クミルフェノール、アミノニトロフェノール、ヒドロキシニトロ安息香酸(すなわち、ヒドロキシニトロベンゼンカルボン酸)、ヒドロキシニトロベンゼン酸メチル(すなわち、ヒドロキシニトロベンゼンカルボン酸メチル)、スルホンサリチル酸、ジヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシベンゾイル酸(すなわち、ジヒドロキシベンゼンカルボン酸)、トリヒドロキシベンゼン、トリヒドロキシ安息香酸(すなわち、トリヒドロキシベンゼンカルボン酸)、フェノールスルホン酸、クレゾールスルホン酸、ジヒドロキシベンゼンスルホン酸、ニトロフェノールスルホン酸、ヒドロキシインドールから選択される。 One embodiment includes a solid electrolytic capacitor comprising a crosslinkable material that is a cyclic organic compound containing at least one hydroxy functional group, preferably at least another hydroxy or carboxyl functional group, which is a thermal stabilizer of a self-doped conductive polymer. It is preferable because it also improves properties. The cyclic organic compound may be aromatic, heterocyclic, or alicyclic, with aromatic being most preferred. Particularly preferred cyclic aromatic compounds are phenol, cresol, nitrophenol, aminophenol, hydroxybenzoic acid (i.e., hydroxybenzenecarboxylic acid), sulfosalicylic acid, dihydroxybenzene, dihydroxybenzoic acid (i.e., dihydroxybenzenecarboxylic acid), hydroxybenzoic acid Methyl acid (i.e., methyl hydroxybenzenecarboxylate), ethyl hydroxybenzoate (i.e., ethyl hydroxybenzenecarboxylate), ethylhexyl hydroxybenzoate (i.e., ethylhexyl hydroxybenzenecarboxylate), methoxyphenol, ethoxyphenol, butoxyphenol, Phenylphenol, cumylphenol, aminonitrophenol, hydroxynitrobenzoic acid (i.e., hydroxynitrobenzenecarboxylic acid), methyl hydroxynitrobenzenate (i.e., methyl hydroxynitrobenzenecarboxylate), sulfonesalicylic acid, dihydroxybenzene, dihydroxybenzoic acid (i.e. dihydroxybenzenecarboxylic acid), trihydroxybenzene, trihydroxybenzoic acid (i.e. trihydroxybenzenecarboxylic acid), phenolsulfonic acid, cresolsulfonic acid, dihydroxybenzenesulfonic acid, nitrophenolsulfonic acid, hydroxyindole.
ナフタレン化合物の例としては、ナフトール、ニトロナフトール、ヒドロキシナフトエ酸(すなわち、ヒドロキシナフタレンカルボン酸)、ジヒドロキシナフトール、トリヒドロキシナフトール、ナフトルスルホン酸、ジヒドロキシナフトルスルホン酸、およびニトロナフトルスルホン酸を含むことが可能である。 Examples of naphthalene compounds include naphthol, nitronaphthol, hydroxynaphthoic acid (i.e., hydroxynaphthalenecarboxylic acid), dihydroxynaphthol, trihydroxynaphthol, naphtholsulfonic acid, dihydroxynaphtholsulfonic acid, and nitronaphtholsulfonic acid. Is possible.
アントラキノン化合物の例としては、ヒドロキシアントラキノンを挙げることができる。 Examples of anthraquinone compounds include hydroxyanthraquinone.
少なくとも1つの水酸基を有する環状有機化合物としての複素環化合物の例としては、2,5-ジカルボキシ-3,4-ジヒドロキシチオフェン、(3-ヒドロキシチオフェン、3,4-ジヒドロキシチオフェン、ヒドロキシピリジン、ジヒドロキシピリジンなどを挙げることができる。 Examples of heterocyclic compounds as cyclic organic compounds having at least one hydroxyl group include 2,5-dicarboxy-3,4-dihydroxythiophene, (3-hydroxythiophene, 3,4-dihydroxythiophene, hydroxypyridine, dihydroxy Examples include pyridine.
脂環式化合物の例としては、ヒドロキシシクロヘキサン、ヒドロキシシクロヘキサンカルボン酸、ヒドロキシシクロヘキサンカルボン酸メチル、ジヒドロキシシクロヘキサンなどを挙げることができる。 Examples of alicyclic compounds include hydroxycyclohexane, hydroxycyclohexanecarboxylic acid, methyl hydroxycyclohexanecarboxylate, dihydroxycyclohexane, and the like.
特に好ましいのはフェノール酸であり、さらに好ましいのは没食子酸およびタンニン酸である。 Particularly preferred are phenolic acids, more preferred are gallic acid and tannic acid.
特に好ましい架橋剤は、メラミン、イソシアネート、エポキシ、ヘキサメトキシメラミン、グリオキザール、フルフラールアルデヒド、メラミンホルムアルデヒド縮合物、ジビニルスルホン、エポキシ化合物およびカルボン酸化合物から構成される。 Particularly preferred crosslinking agents consist of melamine, isocyanates, epoxies, hexamethoxymelamine, glyoxal, furfuraldehyde, melamine formaldehyde condensates, divinyl sulfones, epoxy compounds and carboxylic acid compounds.
1つ以上の架橋基、特に1つ以上のエポキシ基を有する有機官能性シランおよび有機化合物は、特に組み合わせて使用する場合、本発明の架橋剤として特に好適に使用できる。 Organofunctional silanes and organic compounds having one or more crosslinking groups, in particular one or more epoxy groups, can be particularly suitably used as crosslinking agents according to the invention, especially when used in combination.
有機官能性シランは、式XR1Si(R3)3-n(R2)nで定義され、
式中、Xは、アミノ、エポキシ、無水物、ヒドロキシ、メルカプト、スルホネート、カルボキシレート、ホスホネート、ハロゲン、ビニル、メタクリロキシ、エステル、アルキル等の有機官能基;R1はアリールまたはアルキル(CH2)m(ここでmは0~14であり得る);R2は個別にアルコキシ、アシロキシ、ハロゲン、アミンまたはそれらの加水分解物等の加水分解性の官能基;R3は個別に炭素数1~6のアルキル基;nは1~3である。
The organofunctional silane is defined by the formula XR 1 Si(R 3 ) 3-n (R 2 ) n ,
In the formula, X is an organic functional group such as amino, epoxy , anhydride, hydroxy, mercapto, sulfonate, carboxylate, phosphonate, halogen, vinyl, methacryloxy, ester, alkyl ; (Here, m may be 0 to 14); R 2 is individually a hydrolyzable functional group such as alkoxy, acyloxy, halogen, amine or a hydrolyzate thereof; R 3 is individually a carbon number of 1 to 6 an alkyl group; n is 1 to 3;
有機官能性シランは、式Y(Si(R3)3-n(R2)n)2で定義される二極性であることも可能である、式中、Yは、アルキル、アリール、スルフィドまたはメラミンのような反応性または非反応性官能基を含む任意の有機部分であり、R3、R2およびnは、上記で定義される。また、有機官能性シランは、シラン変性ポリブタジエン、シラン変性ポリアミンなどの多官能性シランやポリマーシランであってもよい。 The organofunctional silane can also be dipolar, defined by the formula Y(Si(R 3 ) 3-n (R 2 ) n ) 2 , where Y is alkyl, aryl, sulfide or Any organic moiety containing reactive or non-reactive functional groups such as melamine, where R 3 , R 2 and n are defined above. Further, the organic functional silane may be a polyfunctional silane or a polymer silane such as silane-modified polybutadiene or silane-modified polyamine.
有機官能性シランの例としては、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルシラントリオール、(トリエトキシシリル)プロピルスクシン酸無水物、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-トリヒドロキシシリル-1-プロパンスルホン酸、オクチルトリエトキシシラン、ビス(トリエトキシシリル)オクタン等があげられる。これらの例は、本発明を説明するためのものであり、決定的なものではない。 Examples of organofunctional silanes include 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, aminopropylsilane triol, (triethoxysilyl)propylsuccinic anhydride, 3-mercaptopropyltrimethoxy Examples include silane, vinyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-trihydroxysilyl-1-propanesulfonic acid, octyltriethoxysilane, and bis(triethoxysilyl)octane. These examples are illustrative of the invention and are not conclusive.
特に好ましい有機官能性シランは、式: Particularly preferred organofunctional silanes have the formula:
で定義されるグリシジルシランであり、式中、R1は、炭素数1~14個のアルキルであり、より好ましくはメチルエチルおよびプロピルから選択され、各R2は独立して、炭素数1~6個のアルキルまたは置換されたアルキルである。 wherein R 1 is alkyl having 1 to 14 carbon atoms, more preferably selected from methylethyl and propyl, and each R 2 is independently alkyl having 1 to 14 carbon atoms; 6 alkyl or substituted alkyl.
特に好ましいグリシジルシランは、式: Particularly preferred glycidylsilanes have the formula:
で定義される3-グリシドキシプロピルトリメトキシシランであり、本明細書では便宜上、「シランA」と称する。 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, which is defined herein as "silane A" for convenience.
少なくとも2つのエポキシ基を有する架橋剤は、本明細書ではエポキシ架橋化合物と呼ばれ、式: Crosslinking agents having at least two epoxy groups are referred to herein as epoxy crosslinking compounds and have the formula:
によって定義され、式中、Xは、炭素数0~14、好ましくは炭素数0~6のアルキルまたは置換アルキル、アリールまたは置換アリール、エチレンエーテルまたは置換エチレンエーテル、2~20個のエチレンエーテル基を有するポリエチレンエーテルまたは置換ポリエチレンエーテルまたはそれらの組合せである。特に好ましい置換基は、エポキシ基である。 where X is an alkyl or substituted alkyl having 0 to 14 carbon atoms, preferably 0 to 6 carbon atoms, aryl or substituted aryl, ethylene ether or substituted ethylene ether, 2 to 20 ethylene ether groups; or a substituted polyethylene ether or a combination thereof. A particularly preferred substituent is an epoxy group.
2つ以上のエポキシ基を有するエポキシ系架橋化合物の例としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル(EGDGE)、プロピレングリコールジグリシジルエーテル(PGDGE)、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル(BDDGE)、ペンチレングリコールジグリシジルエーテル、ヘキシレングリコールジグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、レゾルシノールグリシジルエーテル、グリセロールジグリシジルエーテル(GDGE)、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ソルビトールジグリシジルエーテル(ソルビトール-DGE)、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル(PEGDGE)、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、ジ(2,3-エポキシプロピル)エーテル、1,3-ブタジエンジエポキシド、1,5-ヘキサジエンジエポキシド、1,2,7,8-ジポキシヨクタン、1,2,5,6-ジポキシシクロオクタン、4-ビニルシクロヘキセンジエポキシド、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、マレイミド-エポキシ化合物などを含む。 Examples of epoxy crosslinking compounds having two or more epoxy groups include ethylene glycol diglycidyl ether (EGDGE), propylene glycol diglycidyl ether (PGDGE), 1,4-butanediol diglycidyl ether (BDDGE), and pentylene. Glycol diglycidyl ether, hexylene glycol diglycidyl ether, cyclohexanedimethanol diglycidyl ether, resorcinol glycidyl ether, glycerol diglycidyl ether (GDGE), glycerol polyglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl ether, sorbitol diglycidyl ether (sorbitol-DGE), sorbitol polyglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether (PEGDGE), polypropylene glycol diglycidyl ether, polytetramethylene glycol diglycidyl ether, di(2,3-epoxypropyl) ether, 1, 3-butadiene diepoxide, 1,5-hexadiene diepoxide, 1,2,7,8-dipoxyyoctane, 1,2,5,6-dipoxycyclooctane, 4-vinylcyclohexene diepoxide, bisphenol A diglycidyl ether, Contains maleimide-epoxy compounds, etc.
好ましいエポキシ架橋化合物は、式: Preferred epoxy crosslinking compounds have the formula:
で定義されるグリシジルエーテルであり、式中、R3は、炭素数1~14、好ましくは炭素数2~6のアルキルまたは置換アルキルであり、2~20個のエチレンエーテル基を有するエチレンエーテルまたはポリエチレンエーテルであり、ヒドロキシから選択される基で置換されたアルキル、または wherein R 3 is alkyl or substituted alkyl having 1 to 14 carbon atoms, preferably 2 to 6 carbon atoms, and ethylene ether having 2 to 20 ethylene ether groups or polyethylene ether, alkyl substituted with a group selected from hydroxy, or
または-(CH2OH)xCH2OH、式中、Xは1~14である。 or -(CH 2 OH) x CH 2 OH, where X is 1-14.
特に好ましいグリシジルエーテルは、 Particularly preferred glycidyl ethers are:
EGDGE:エチレングリコールジグリシジルエーテル EGDGE: Ethylene glycol diglycidyl ether
式中、nは1~220の整数であり;
PEGDGE:ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル
In the formula, n is an integer from 1 to 220;
PEGDGE: Polyethylene glycol diglycidyl ether
BDDGE:1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル BDDGE: 1,4-butanediol diglycidyl ether
GDGE:グリセロールジグリシジルエーテル GDGE: Glycerol diglycidyl ether
ソルビトール-DGE、ソルビトールジグリシジルエーテルにより表される。 Sorbitol-DGE, represented by sorbitol diglycidyl ether.
本明細書では、少なくとも2つのカルボキシル官能基を有する架橋剤をカルボキシル架橋性化合物と呼ぶ。 A crosslinking agent having at least two carboxyl functional groups is referred to herein as a carboxyl crosslinking compound.
カルボン酸系架橋化合物の例としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、フタル酸、マレイン酸、ムコン酸、クエン酸、トリメシン酸、ポリアクリル酸等が挙げられるが、特に限定されるものではない。特に好ましい有機酸は、フタル酸などの芳香族酸であり、特にオルトフタル酸はESRを低下させる。架橋性官能基と架橋剤の反応は、コンデンサ製造の通常の処理工程で発生する高温で起こる。 Examples of carboxylic acid crosslinking compounds include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, phthalic acid, maleic acid, muconic acid, Examples include citric acid, trimesic acid, polyacrylic acid, etc., but are not particularly limited. Particularly preferred organic acids are aromatic acids such as phthalic acid, especially orthophthalic acid, which lowers the ESR. The reaction between the crosslinking functional group and the crosslinking agent occurs at the high temperatures that occur during normal processing steps in capacitor manufacturing.
架橋することで、自己ドープ型導電性ポリマーを固定化し、その後の工程での溶出を抑制することができる。また、架橋は自己ドープ型導電性ポリマー層の導電性を損なう。架橋剤と固体自己ドープ型導電性ポリマーとの重量比は、約0.01~2が好ましい。より好ましくは、架橋剤と自己ドープ型導電性ポリマーの重量比が約0.02~1、さらに好ましくは0.05~0.2である。重量比が約0.01未満では、架橋の程度が不十分で、その後の工程での溶解を十分に抑制することができない。約2重量比超では、架橋により自己ドープ型導電性ポリマー層の導電性が低下する。 By crosslinking, the self-doped conductive polymer can be immobilized and elution in subsequent steps can be suppressed. Also, crosslinking impairs the conductivity of the self-doped conductive polymer layer. The weight ratio of crosslinker to solid self-doped conductive polymer is preferably about 0.01 to 2. More preferably, the weight ratio of crosslinker to self-doped conductive polymer is about 0.02 to 1, and even more preferably 0.05 to 0.2. When the weight ratio is less than about 0.01, the degree of crosslinking is insufficient and dissolution in subsequent steps cannot be sufficiently suppressed. Above a weight ratio of about 2, crosslinking reduces the conductivity of the self-doped conductive polymer layer.
自己ドープ型導電性ポリマーは、ドーパントのアニオン基と自己ドープ型導電性ポリマーとの有害な相互作用のために、実質的に外来ドーパントを含まないことが好ましく、5wt%以下が許容されると考えられてきた。現在、外来ドーパント、特にポリスチレンスルホン酸またはその誘導体をより大量に使用すると、容量、容量安定性、絶縁破壊電圧(BDV)などのメリットが実際にあることが意外にも認識されている。理論的には限定されないが、現在、自己ドープ型導電性ポリマーで特に問題となるのは、自己ドープ型導電性ポリマーのアニオン部分の熱不安定性であることが理解されている。何らかの外来ドーパント、好ましくはポリマー外来ドーパントの添加は、ポリマーの調製中およびポリマーの使用中に発生する様々な熱的エクスカーション(thermal excursion)の間に起こる劣化を緩和するものである。ポリマー外来ドーパントは、自己ドープ導電性ポリマーの重量を基準にして約7wt%~100wt%の量で添加されることが好ましい。約100wt%超の外来ドーパントは、過剰なポリマードーパントにより、ESRが著しく上昇する可能性がある。また、自己ドープ型導電性ポリマーは粒子状に凝固し始めるので、自己ドープ型導電性ポリマーの使用理由に反し、好ましくない。約7wt%未満では、熱的不安定性の緩和が得られないため、添加を正当化するには不十分であった。より好ましくは、外来ドーパントを8wt%~20wt%の量で添加することである。さらに、十分な量で存在するドーパント、特にポリスチレンスルホン酸のようなポリマードーパントは、自己ドープ型導電性ポリマーの複数の部位と相互作用し、その後の層の適用時に自己ドープ型ポリマーの溶解を防止できると仮定している。架橋剤を使用する場合、過剰なポリマードーパントが架橋の影響を緩和し、それによって十分な導電性を持つ架橋自己ドープ型導電性ポリマーを得ることができる可能性がある。 The self-doped conductive polymer is preferably substantially free of extraneous dopants, and 5 wt% or less is considered acceptable due to deleterious interactions between the anionic groups of the dopant and the self-doped conductive polymer. I've been exposed to it. It is now surprisingly recognized that the use of higher amounts of exogenous dopants, particularly polystyrene sulfonic acid or its derivatives, does indeed have benefits such as capacity, capacitance stability, and breakdown voltage (BDV). Although not limited by theory, it is currently understood that a particular problem with self-doped conductive polymers is the thermal instability of the anionic portion of the self-doped conductive polymer. The addition of any exogenous dopant, preferably a polymer exogenous dopant, will alleviate the degradation that occurs during the various thermal excursions that occur during the preparation of the polymer and during its use. Preferably, the polymeric extrinsic dopant is added in an amount of about 7 wt% to 100 wt% based on the weight of the self-doped conductive polymer. Exogenous dopants above about 100 wt% can significantly increase ESR due to excess polymer dopant. Furthermore, since the self-doped conductive polymer begins to coagulate into particles, it is undesirable, contrary to the reason for using the self-doped conductive polymer. If the amount was less than about 7 wt%, the thermal instability could not be alleviated, so it was insufficient to justify its addition. More preferably, the foreign dopant is added in an amount of 8wt% to 20wt%. Furthermore, dopants present in sufficient amounts, especially polymeric dopants such as polystyrene sulfonic acid, interact with multiple sites of the self-doped conductive polymer and prevent dissolution of the self-doped polymer upon application of subsequent layers. I'm assuming you can. When using a crosslinking agent, an excess of polymer dopant may mitigate the effects of crosslinking, thereby obtaining a crosslinked self-doped conductive polymer with sufficient conductivity.
特に好ましいポリマー外添剤は、式Bの比率で表される基A、BおよびCからなるランダム共重合体の形態で任意にポリスチレンスルホン酸およびその誘導体である:
AxByCz
式B
Particularly preferred polymeric external additives are polystyrene sulfonic acid and its derivatives, optionally in the form of a random copolymer consisting of groups A, B and C, expressed in the ratio of formula B:
AxByCz
Formula B
式中:
Aはポリスチレンスルホン酸またはポリスチレンスルホン酸の塩であり;
BおよびCは、別々に、以下から選択される基で置換された重合単位を表す:
-カルボキシル基;
-C(O)OR6、式中、R6は、以下からなる群から選択される:
ヒドロキシル、カルボキシル、アミン、エポキシ、シラン、アミド、イミド、チオール、アルケン、アルキン、アジド、リン酸塩、アクリレート、無水物からなる群より選択される官能基で任意に置換された炭素数1~20のアルキル)、および
-(CHR7CH2O)b-R8、式中:
R7は、水素または炭素数1~7のアルキルから選択され、好ましくは水素またはメチルであり;
bは、1から、-CHR7CH2O-基について200,000までの分子量を提供するのに十分な数までの整数であり;
R8は、水素、シラン、リン酸塩、アクリレート、ヒドロキシル、カルボキシル、アミン、エポキシ、シラン、アミド、イミド、チオール、アルケン、アルキン、リン酸塩、アジド、アクリレートおよび無水物からなる群から選択される官能基で任意に置換された炭素数1~9のアルキルで構成される;
-C(O)-NHR9、式中:
R9はヒドロキシル、カルボキシル、アミン、エポキシ、シラン、アミド、イミド、チオール、アルケン、アルキン、リン酸塩、アジド、アクリレートおよび無水物からなる群より選択された官能基で任意に置換された水素または炭素数1~20のアルキルである)、
-C6H4-R10、式中:
R10は、以下から選択される:
ヒドロキシル、カルボキシル、アミン、エポキシ、シラン、アミド、イミド、チオール、アルケン、アルキン、リン酸塩、アジド、アクリレート、および無水物からなる群より選択される官能基で任意に置換された水素またはアルキル;
ヒドロキシル、カルボキシル、アミン、エポキシ、シラン、イミド、アミド、チオール、アルケン、アルキン、リン酸塩、アジド、アクリレート、無水物からなる群から選択される反応基、および
-(O(CHR11CH2O)d-R12、式中:
R11は、水素または炭素数1~7のアルキルであり、好ましくは水素またはメチルであり;
dは、1から、-CHR11CH2O-基について200,000までの分子量を提供するのに十分な数までの整数であり;
R12は、水素、ヒドロキシル、カルボキシル、アミン、エポキシ、シラン、アミド、イミド、チオール、アルケン、アルキン、リン酸塩、アジド、アクリレートおよび無水物からなる群から選択される官能基で任意に置換された炭素数1~9のアルキルから選択される、
-C6H4-O-R13、式中:
R13は、ヒドロキシル、カルボキシル、アミン、エポキシ、シラン、アミド、イミド、チオール、アルケン、アルキン、アジド、アクリレート、リン酸塩および無水物からなる群より選択される反応性基で任意に置換される水素またはアルキル;
エポキシ、シラン、アルケン、アルキン、アクリレート、ホスフェートからなる群から選択される反応性基;
-(CHR14CH2O)e-R15、式中、R14は、水素または炭素数1~7のアルキルであり、好ましくは水素またはメチルであり;
eは、1から、-CHR14CH2O-基について200,000までの分子量を提供するのに十分な数までの整数であり;
R15は、ヒドロキシル、カルボキシル、アミン、エポキシ、シラン、アミド、イミド、チオール、アルケン、アルキン、アジド、アクリレート、リン酸塩および無水物からなる群より選択される官能基で任意に置換された水素または炭素数1~9のアルキルからなる群から選択され;
一実施形態においてyおよびzは0であり;
別の実施形態においてx、yおよびzは、一緒になって、少なくとも100から500,000以下の分子量を有するポリアニオンを形成するのに十分であり、y/xは0.01から100であり;zは0から100以下の比率z/xであり;より好ましくはx+y+zの合計のxはx+y+zの合計の50~99%を表し、yはx+y+zの合計の1~50%、zはx+y+zの合計の0~49%を表し;より一層好ましくは、xはx+y+zの合計の70~90%、yはx+y+zの合計の10~30%、zはx+y+zの合計の0~20%を表す。
During the ceremony:
A is polystyrene sulfonic acid or a salt of polystyrene sulfonic acid;
B and C independently represent polymerized units substituted with groups selected from:
-carboxyl group;
-C(O)OR 6 , where R 6 is selected from the group consisting of:
1 to 20 carbon atoms optionally substituted with a functional group selected from the group consisting of hydroxyl, carboxyl, amine, epoxy, silane, amide, imide, thiol, alkene, alkyne, azide, phosphate, acrylate, and anhydride. alkyl), and -(CHR 7 CH 2 O) b -R 8 , where:
R 7 is selected from hydrogen or alkyl having 1 to 7 carbon atoms, preferably hydrogen or methyl;
b is an integer from 1 to a number sufficient to provide a molecular weight of up to 200,000 for the -CHR 7 CH 2 O- group;
R8 is selected from the group consisting of hydrogen, silane, phosphate, acrylate, hydroxyl, carboxyl, amine, epoxy, silane, amide, imide, thiol, alkene, alkyne, phosphate, azide, acrylate and anhydride. consisting of an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms optionally substituted with a functional group;
-C(O)-NHR 9 , in the formula:
R 9 is hydrogen or alkyl having 1 to 20 carbon atoms),
-C 6 H 4 -R 10 , in the formula:
R10 is selected from:
hydrogen or alkyl optionally substituted with a functional group selected from the group consisting of hydroxyl, carboxyl, amine, epoxy, silane, amide, imide, thiol, alkene, alkyne, phosphate, azide, acrylate, and anhydride;
a reactive group selected from the group consisting of hydroxyl, carboxyl, amine, epoxy, silane, imide, amide, thiol, alkene, alkyne, phosphate, azide, acrylate, anhydride, and -(O(CHR 11 CH 2 O ) d −R 12 , where:
R 11 is hydrogen or alkyl having 1 to 7 carbon atoms, preferably hydrogen or methyl;
d is an integer from 1 to a number sufficient to provide a molecular weight of up to 200,000 for the -CHR 11 CH 2 O- group;
R12 is optionally substituted with a functional group selected from the group consisting of hydrogen, hydroxyl, carboxyl, amine, epoxy, silane, amide, imide, thiol, alkene, alkyne, phosphate, azide, acrylate and anhydride. selected from alkyl having 1 to 9 carbon atoms,
-C 6 H 4 -O-R 13 , in the formula:
R13 is optionally substituted with a reactive group selected from the group consisting of hydroxyl, carboxyl, amine, epoxy, silane, amide, imide, thiol, alkene, alkyne, azide, acrylate, phosphate, and anhydride. hydrogen or alkyl;
reactive groups selected from the group consisting of epoxies, silanes, alkenes, alkynes, acrylates, phosphates;
-(CHR 14 CH 2 O) e -R 15 , where R 14 is hydrogen or alkyl having 1 to 7 carbon atoms, preferably hydrogen or methyl;
e is an integer from 1 to a number sufficient to provide a molecular weight of up to 200,000 for the -CHR 14 CH 2 O- group;
R15 is hydrogen optionally substituted with a functional group selected from the group consisting of hydroxyl, carboxyl, amine, epoxy, silane, amide, imide, thiol, alkene, alkyne, azide, acrylate, phosphate, and anhydride. or selected from the group consisting of alkyl having 1 to 9 carbon atoms;
In one embodiment y and z are 0;
In another embodiment, x, y and z are sufficient together to form a polyanion having a molecular weight of at least 100 and no more than 500,000, and y/x is from 0.01 to 100; z is a ratio z/x from 0 to 100; more preferably x of the sum of x+y+z represents 50 to 99% of the sum of x+y+z, y is 1 to 50% of the sum of x+y+z, and z is the sum of x+y+z Even more preferably, x represents 70-90% of the sum of x+y+z, y represents 10-30% of the sum of x+y+z, and z represents 0-20% of the sum of x+y+z.
モノマー外来ドーパントは,自己ドープ型導電性ポリマーに,自己ドープ型ポリマー溶液への添加物として,あるいは導電性ポリマーの隣に別の層として適用した場合,パワーサイクル容量の安定性に有益な効果を示すことが示された。これらのモノマー外来ドーパントは、静電容量効果に加え、自己ドープ型導電性ポリマーの熱安定性を向上させる。芳香族スルホン酸は脂肪族スルホン酸よりも有利であり、特に熱酸化安定性の点で有利である。スルホン酸基、カルボン酸基、ヒドロキシ基、キノン基などの官能基を追加した芳香族酸がより効果的であり、より好ましい。カルボキシル官能基を有する脂肪族スルホン酸は、カルボキシル基を有しないものに比べ、熱安定性向上機能が優れている。これは、カルボン酸官能基が導電性ポリマーのドーパントとしても機能することから、驚くことでは無い。モノマー外来ドーパントは、乾燥した自己ドープ型導電性ポリマーフィルムの膨潤を低減することができ、膨潤は自己ドープ型導電性ポリマーの溶解性に起因する。モノマー外来ドーパントは、好ましくは自己ドープ型導電性ポリマーの重量に基づいて約7wt%~100wt%の量で添加し、より好ましくは約8wt%~20wt%の量で添加する。 Monomeric exogenous dopants can have a beneficial effect on power cycling capacity stability when applied to self-doped conductive polymers, either as an additive to the self-doped polymer solution or as a separate layer next to the conductive polymer. It was shown that it shows. In addition to the capacitive effect, these monomeric extrinsic dopants improve the thermal stability of self-doped conductive polymers. Aromatic sulfonic acids have advantages over aliphatic sulfonic acids, particularly in terms of thermal oxidative stability. Aromatic acids to which functional groups such as sulfonic acid groups, carboxylic acid groups, hydroxyl groups, and quinone groups are added are more effective and are more preferred. Aliphatic sulfonic acids having a carboxyl functional group have a superior thermal stability improving function compared to those having no carboxyl group. This is not surprising since carboxylic acid functional groups also function as dopants in conductive polymers. The monomeric exogenous dopant can reduce the swelling of the dried self-doped conductive polymer film, where the swelling is due to the solubility of the self-doped conductive polymer. The monomeric exogenous dopant is preferably added in an amount of about 7 wt% to 100 wt%, more preferably about 8 wt% to 20 wt%, based on the weight of the self-doped conductive polymer.
自己ドープ型導電性ポリマーは、前述のように外来ドーパントと混合することができる。また、自己ドープ基含有モノマーを外来ドーパントの存在下、あるいは非自己ドープ型モノマーと外来ドーパントの両方の存在下で重合させる方法もある。 Self-doped conductive polymers can be mixed with exogenous dopants as described above. There is also a method in which a self-doping group-containing monomer is polymerized in the presence of an exogenous dopant, or in the presence of both a non-self-doping monomer and an exogenous dopant.
自己ドープ型導電性ポリマーを含む被膜または隣接する被膜層に機能性添加剤を組み込むことが特に好ましい。特に好ましい機能性添加剤としては、イオン液体;非イオン性ポリオール、特にポリグリセロール;およびポリアルキレンエーテルが挙げられる。機能性添加剤の自己ドープ型導電性ポリマーに対する重量比は、0.05~5が好ましい。重量比が約0.05以下では、機能が不十分である。重量比が約5を超えると、導電性が低下する。重量比は、約0.5~約1が好ましい。 It is particularly preferred to incorporate functional additives into the coating or adjacent coating layers comprising the self-doped conductive polymer. Particularly preferred functional additives include ionic liquids; nonionic polyols, especially polyglycerols; and polyalkylene ethers. The weight ratio of the functional additive to the self-doped conductive polymer is preferably 0.05 to 5. When the weight ratio is less than about 0.05, the function is insufficient. When the weight ratio exceeds about 5, the conductivity decreases. Preferably, the weight ratio is from about 0.5 to about 1.
イオン液体は、静電容量の増加および熱安定性の向上のために、本発明での使用に特に適している。 Ionic liquids are particularly suitable for use in the present invention due to their increased capacitance and improved thermal stability.
イオン液体(IL)は一般に、融点が100℃未満の有機/無機塩で、化学的および電気化学的に安定で、引火性が低く、蒸気圧が無視でき、高いイオン伝導性を有するものと定義される。液体で蒸気圧が無視できる状態で、イオン液体は、工業生産のためのグリーン溶媒として一般的に考えられている。イオン液体は、イオンの配位が悪く、100℃未満、あるいは室温でも溶ける有機塩である。イオン液体は、電気化学的な動作領域が広く、室温でのマトリックス移動度が比較的高い。イオン液体は全体がイオンで構成されているため、通常の塩類溶液に比べて電荷密度が非常に高くなる。 Ionic liquids (ILs) are generally defined as organic/inorganic salts with melting points below 100°C, which are chemically and electrochemically stable, have low flammability, negligible vapor pressure, and high ionic conductivity. be done. As liquids with negligible vapor pressure, ionic liquids are commonly considered as green solvents for industrial production. Ionic liquids are organic salts that have poor ion coordination and are soluble at temperatures below 100°C or even at room temperature. Ionic liquids have a wide electrochemical operating range and relatively high matrix mobility at room temperature. Because ionic liquids are composed entirely of ions, their charge density is much higher than that of ordinary salt solutions.
特に好ましいイオン液体は、以下のものからなる群から選択される。 Particularly preferred ionic liquids are selected from the group consisting of:
特に好ましいイオン液体は、1,2,3,4-テトラメチルイミダゾリニウム、1,3,4-トリメチル-2-エチルイミダゾリニウム、1,3-ジメチル-2,4-ジエチルイミダゾリニウム、1,2-ジメチル-3,4-ジエチルイミダゾリニウム、1-メチル-2,3,4-トリエチルイミダゾリニウム、1,2,3,4-テトラエチル-イミダゾリニウム、1,2,3-トリメチルイミダゾリニウム、1,3-ジメチル-2-エチルイミダゾリニウム、1-エチル-2,3-ジメチルイミダゾリニウムおよび1,2,3-トリエチルイミダゾリニウムからなる群から選択されるカチオンを含んでいる。例示的なイオン液体は、4-(3-ブチル-1-イミダゾリウム)-1-ブタンスルホン酸トリフラート、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムオクチル硫酸塩、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホン酸塩、1-エチル-3-メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホン酸塩、1-エチル-3-メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、1-アリール-3-メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、1-(2-ヒドロキシエチル)-3-メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、1-エチル-3-メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、ビス(トリフルオロメタン)スルホンイミドリチウム及びその誘導体からなる群から選択される。 Particularly preferred ionic liquids include 1,2,3,4-tetramethylimidazolinium, 1,3,4-trimethyl-2-ethylimidazolinium, 1,3-dimethyl-2,4-diethylimidazolinium, 1,2-dimethyl-3,4-diethylimidazolinium, 1-methyl-2,3,4-triethylimidazolinium, 1,2,3,4-tetraethyl-imidazolinium, 1,2,3- a cation selected from the group consisting of trimethylimidazolinium, 1,3-dimethyl-2-ethylimidazolinium, 1-ethyl-2,3-dimethylimidazolinium and 1,2,3-triethylimidazolinium; Contains. Exemplary ionic liquids include 4-(3-butyl-1-imidazolium)-1-butanesulfonic acid triflate, 1-butyl-3-methylimidazolium octyl sulfate, 1-butyl-3-methylimidazolium trifluoride. lomethanesulfonate, 1-ethyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate, 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide, 1-aryl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonate) fluoromethylsulfonyl)imide, 1-(2-hydroxyethyl)-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide, 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, lithium bis(trifluoromethane)sulfonimide and derivatives thereof.
ポリイオン液体(PIL)は、Progress in Polymer Science Volume 38, Issue 7, July 2013, Pages 1009-1036に記載されているとおり、ポリマー電解質のサブクラスであり、各モノマー繰り返し単位にイオン液体種を有し、ポリマーバックボーンを介して接続されてポリマー構造を形成している。イオン液体のユニークな性質の一部をポリマー鎖に取り込むことで、新しいクラスのポリマー材料が誕生する。ポリマーイオン液体は、イオン液体と一般的なポリマー電解質の性質及び適用を拡大する。ポリマーイオン液体は、イオン液体種の溶媒に依存しない電離状態により、永久的で強いポリマー電解質である。水を吸収する特徴は、イオン液体やポリマーイオン液体に共通する特徴である。 Polyionic liquids (PILs), as described in Progress in Polymer Science Volume 38, Issue 7, July 2013, Pages 1009-1036, are a subclass of polymer electrolytes that have an ionic liquid species in each monomer repeat unit; They are connected via a polymer backbone to form a polymer structure. Incorporating some of the unique properties of ionic liquids into polymer chains creates a new class of polymeric materials. Polymer ionic liquids extend the properties and applications of ionic liquids and polymer electrolytes in general. Polymer ionic liquids are permanent and strong polymer electrolytes due to the solvent-independent ionization state of the ionic liquid species. The ability to absorb water is a common feature of ionic liquids and polymer ionic liquids.
例示的なポリマーイオン液体は、以下のものからなる群; Exemplary polymeric ionic liquids are from the group consisting of;
およびその誘導体から選択される。 and derivatives thereof.
本発明の目的のために、非イオン性ポリオールは、複数の水酸基を有するアルキルアルコール、またはアルキル基上に複数の水酸基を有するアルキルエーテルである。 For the purposes of the present invention, nonionic polyols are alkyl alcohols with multiple hydroxyl groups or alkyl ethers with multiple hydroxyl groups on the alkyl group.
特に好ましい非イオン性ポリオールは、CH2OH(CHOH)2CH2OHまたはエリスリトール、CH2OH(CHOH)3CH2OHとしてのリビトールまたはキシリトール、CH2OHC(CH2OH)2CH2OHまたはペンタエリスリトール、CH2OHC(CH3)2CH2OHまたは2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、CH2OH(CHOH)4CH2OHまたはソルビトール、CH2OH(CHOH)4CH2OHまたはマニトール、CH3C(CH2OH)3またはトリメチロールエタン、O(CH2C(C2H5)CH2OH)2)2またはジトリメチロールプロパン、CH2OH(CHOH)4COHまたはグルコース、CH2OH(CHOH)3COCH2OHまたはフルクトース、C12H22O11またはスクロースまたはラクトース、グリセロール、ジグリセロール、トリグリセロール、テトラグリセロール、ポリグリセロールである。 Particularly preferred nonionic polyols are CH2OH (CHOH) 2CH2OH or erythritol , ribitol or xylitol as CH2OH (CHOH) 3CH2OH , CH2OHC ( CH2OH ) 2CH2OH or Pentaerythritol, CH 2 OHC(CH 3 ) 2 CH 2 OH or 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, CH 2 OH(CHOH) 4 CH 2 OH or Sorbitol, CH 2 OH(CHOH) 4 CH 2 OH or mannitol, CH3C ( CH2OH ) 3 or trimethylolethane, O( CH2C ( C2H5 ) CH2OH ) 2 ) 2 or ditrimethylolpropane, CH2OH (CHOH) 4COH or Glucose, CH2OH ( CHOH) 3COCH2OH or fructose, C12H22O11 or sucrose or lactose , glycerol , diglycerol, triglycerol, tetraglycerol, polyglycerol.
ヒドロキシ官能性ノニオンポリマーは、一般に、種々のものが採用され得る。一実施形態では、例えば、ヒドロキシ官能性ポリマーは、ポリアルキレンエーテルである。ポリアルキレンエーテルとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールポリテトラメチレングリコール、ポリエピクロロヒドリン等のポリアルキレングリコール;ポリオキセタン、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルケトン等を挙げることができる。ポリアルキレンエーテルは、通常、末端水酸基を有する直鎖状の非イオン性ポリマーである。特に好適なのは、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール(ポリテトラヒドロフラン)である。ジオール成分は、特に、飽和または不飽和、分枝または非分枝、5~36個の炭素原子を含む脂肪族ジヒドロキシ化合物または芳香族ジヒドロキシ化合物、例えば、ペンタン-1,5-ジオール、ヘキサン-1,6-ジオール、ネオペンチルグリコール、ビス-(ヒドロキシメチル)-シクロヘキサン、ビスフェノールA、ダイマーディオール、水素添加ダイマーディオールまたは挙げたジオールの混合物からさえ選択される場合がある。 Generally, various hydroxy-functional nonionic polymers can be employed. In one embodiment, for example, the hydroxy-functional polymer is a polyalkylene ether. Examples of the polyalkylene ether include polyalkylene glycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol polytetramethylene glycol, and polyepichlorohydrin; polyoxetane, polyphenylene ether, and polyether ketone. Polyalkylene ethers are usually linear nonionic polymers with terminal hydroxyl groups. Particularly suitable are polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol (polytetrahydrofuran). The diol component is in particular a saturated or unsaturated, branched or unbranched, aliphatic or aromatic dihydroxy compound containing 5 to 36 carbon atoms, for example pentane-1,5-diol, hexane-1 , 6-diol, neopentyl glycol, bis-(hydroxymethyl)-cyclohexane, bisphenol A, dimer diols, hydrogenated dimer diols or even mixtures of the mentioned diols.
上記以外にも、他のヒドロキシ官能性非イオン性ポリマーを採用することもできる。そのようなポリマーのいくつかの例としては、例えば、エトキシル化アルキルフェノール、エトキシル化またはプロポキシル化C6-C24脂肪アルコール類;一般式:CH3-(CH2)10-16-(O-C2H4)1-25-OHを有するポリオキシエチレングリコールアルキルエーテル、例えば、オクタエチレングリコールモノドデシルエーテルおよびペンタエチレングリコールモノドデシルエーテルなど;一般式:CH3-(CH2)10-16-(O-C3H6)1-25-OHを有するポリオキシプロピレングリコールアルキルエーテル;次の一般式:C8-H17-(C6H4)-(O-C2H4)1-25-OHを有するポリオキシエチレングリコールオクチルフェノールエーテル、例えばTriton(登録商標)X-100;次の一般式:C9-H19-(C6H4)-(O-C2H4)1-25-OHを有するポリオキシエチレングリコールアルキルフェノールエーテル、例えばノノキシノール-9など、C8-C24脂肪酸のポリオキシエチレングリコールエステル、例えばポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノパルミテートのようなポリオキシエチレングリコールソルビタンアルキルエステル、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノオレート、PEG-20 メチルグルコースジステアレート、PEG-20 メチルグルコースセスキステアレート、PEG-80 ひまし油、およびPEG-20 ひまし油、PEG-3 ひまし油、PEG600 ジオレート、PEG400 ジオレート、ポリオキシエチレン-23グリセロールラウレートおよびポリオキシエチレン-20 グリセロールステアレート等のポリオキシエチレングリセロールアルキルエステル、ポリオキシエチレン-10 セチルエーテル、ポリオキシエチレン-10 ステアリルエーテル、ポリオキシエチレン-20 セチルエーテル、ポリオキシエチレン-10オレイルエーテル、ポリオキシエチレン-20 オレイルエーテル、ポリオキシエチレン-20 イソヘキサデシルエーテル、ポリオキシエチレン-15 トリデシルエーテル、ポリオキシエチレン-6 トリデシルエーテルなどのC8-C24脂肪酸のポリオキシエチレングリコールエーテル類、ポリエチレングリコールのブロック共重合体などを挙げることができる。 In addition to the above, other hydroxy-functional nonionic polymers may also be employed. Some examples of such polymers include, for example, ethoxylated alkylphenols, ethoxylated or propoxylated C 6 -C 24 fatty alcohols; general formula: CH 3 -(CH 2 ) 10-16 -(O- Polyoxyethylene glycol alkyl ethers with C 2 H 4 ) 1-25 -OH, such as octaethylene glycol monododecyl ether and pentaethylene glycol monododecyl ether; general formula: CH 3 -(CH 2 ) 10-16 - Polyoxypropylene glycol alkyl ether with (O-C 3 H 6 ) 1-25 -OH; following general formula: C 8 -H 17 -(C 6 H 4 )-(O-C 2 H 4 ) 1- Polyoxyethylene glycol octylphenol ethers with 25 -OH , such as Triton® Polyoxyethylene glycol alkylphenol ethers with 25 -OH, such as nonoxynol-9, polyoxyethylene glycol esters of C 8 -C 24 fatty acids, such as polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate, polyoxyethylene (20) sorbitan Polyoxyethylene glycol sorbitan alkyl esters such as monopalmitate, polyoxyethylene (20) sorbitan monostearate, polyoxyethylene (20) sorbitan monooleate, PEG-20 methylglucose distearate, PEG-20 methylglucose sesqui stearate, PEG-80 castor oil, and polyoxyethylene glycerol alkyl esters such as PEG-20 castor oil, PEG-3 castor oil, PEG600 diolate, PEG400 diolate, polyoxyethylene-23 glycerol laurate, and polyoxyethylene-20 glycerol stearate. , polyoxyethylene-10 cetyl ether, polyoxyethylene-10 stearyl ether, polyoxyethylene-20 cetyl ether, polyoxyethylene-10 oleyl ether, polyoxyethylene-20 oleyl ether, polyoxyethylene-20 isohexadecyl ether , polyoxyethylene glycol ethers of C 8 -C 24 fatty acids such as polyoxyethylene-15 tridecyl ether and polyoxyethylene-6 tridecyl ether, and block copolymers of polyethylene glycol.
機能性添加剤は、自己ドープ型導電性ポリマーと同じ層にあることも、導電性ポリマーの上に保護層として塗布することも可能である。機能性添加剤により、ESR、静電容量、パワーサイクル容量が安定化する。 The functional additive can be in the same layer as the self-doped conductive polymer or can be applied as a protective layer on top of the conductive polymer. Functional additives stabilize ESR, capacitance, and power cycle capacity.
機能性添加剤は、架橋剤と併用することもできるし、場合によっては同一分子内に存在することもある。 The functional additive can be used in combination with the crosslinking agent, and in some cases may exist within the same molecule.
本発明は、特に高CV/gの粉体に好適に使用される。導電性ポリマーは細孔径が小さく、導電性ポリマー分散液の含浸が困難なため、高CV/g粉体との併用が困難であった。導電性ポリマーをその場で形成することで、小さな孔に含浸させることができるが、導電性ポリマーの形成制御が難しく、コーティングが不十分であり、リーク電流の問題がある。即ち、本発明は、少なくとも45,000CV/g、より好ましくは少なくとも100,000CV/g、更に好ましくは200,000CV/gの電荷密度を有する粉末、特にタンタル粉末に特に好適である。 The present invention is particularly suitable for use with powders having a high CV/g. Conductive polymers have small pore diameters and are difficult to impregnate with conductive polymer dispersions, so it has been difficult to use them together with high CV/g powders. Forming conductive polymers in situ can impregnate small pores, but the formation of conductive polymers is difficult to control, coatings are poor, and there are problems with leakage current. Thus, the present invention is particularly suitable for powders, especially tantalum powders, having a charge density of at least 45,000 CV/g, more preferably at least 100,000 CV/g, even more preferably 200,000 CV/g.
一実施形態では、隣接する層の溶解速度の差を利用して、先に塗布された層の溶解を抑制することができる。導電性ポリマーの含浸サイクルを複数回行う場合、異なる溶媒との混合により溶解速度を変化させることができる。例えば、自己ドープ型導電性ポリマー溶液にアルキルアミンを含有させると、アルコール、DMG、DMAc、DMSOなどの極性溶媒に可溶化させることができる。自己ドープ型導電性ポリマーの含浸サイクル間に溶媒を変えることで、事前に含浸及び乾燥したポリマー膜の再溶解の可能性を最小限にすることができる。このような自己ドープ型導電性ポリマーに対して有機溶媒を使用することの利点は、有機溶媒によって濡れ性および含浸性が向上し、特に高電荷性粉末に対して優れた静電容量が得られる可能性があることである。もちろん、水系自己ドープ型導電性ポリマー溶液に共溶媒および界面活性剤を添加しても、静電容量を向上させることができる。 In one embodiment, differences in dissolution rates of adjacent layers can be used to inhibit dissolution of previously applied layers. When performing multiple impregnation cycles of the conductive polymer, the rate of dissolution can be varied by mixing with different solvents. For example, when a self-doped conductive polymer solution contains an alkylamine, it can be solubilized in a polar solvent such as alcohol, DMG, DMAc, or DMSO. By changing the solvent between impregnation cycles of self-doped conductive polymers, the possibility of re-dissolution of the previously impregnated and dried polymer film can be minimized. The advantage of using organic solvents for such self-doped conductive polymers is that organic solvents improve wetting and impregnating properties, resulting in superior capacitance, especially for highly charged powders. It is a possibility. Of course, the capacitance can also be improved by adding a co-solvent and a surfactant to the aqueous self-doping conductive polymer solution.
[比較例1]
一連の220マイクロファラッド、6Vのタンタルアノードを120,000μFV/gの比電荷で作製した。タンタルを陽極酸化し、所定の形成電圧(Vf)でタンタルアノードに誘電体を形成した。こうして形成されたアノードを、ポリマーS2を用いた自己ドープ型導電性ポリマー溶液に1分間浸漬し、オーブンで乾燥させて水分を除去した。このステップを9回繰り返した。ジアミン塩水溶液の層を塗布し、乾燥させた。その後、外添ポリチオフェン導電性ポリマー分散液を塗布し、後続のポリマー層を形成した。このステップをさらに4~5回繰り返し、黒鉛層、銀層を順次コーティングして固体電解コンデンサを作製した。部品を組み立て、梱包した。静電容量,ESR,BDVを包装された部品で測定した。容量回復率は,容量値を誘電体形成後に試験したウェット容量で割ることで算出した。パッケージ部品を回路基板に実装し、5万回の電源サージサイクルの前後でパワーサイクルの容量変化をテストした。
[Comparative example 1]
A series of 220 microfarad, 6V tantalum anodes were fabricated with a specific charge of 120,000 μFV/g. Tantalum was anodized to form a dielectric on the tantalum anode at a predetermined formation voltage (Vf). The anode thus formed was immersed in a self-doped conductive polymer solution with polymer S2 for 1 minute and dried in an oven to remove moisture. This step was repeated 9 times. A layer of diamine salt aqueous solution was applied and allowed to dry. Thereafter, an externally added polythiophene conductive polymer dispersion was applied to form a subsequent polymer layer. This step was repeated four to five more times, and a graphite layer and a silver layer were sequentially coated to produce a solid electrolytic capacitor. The parts were assembled and packaged. Capacitance, ESR, and BDV were measured on the packaged parts. Capacity recovery rate was calculated by dividing the capacitance value by the wet capacitance tested after dielectric formation. The packaged components were mounted on a circuit board, and the capacitance changes during power cycles were tested before and after 50,000 power surge cycles.
[実施例1]
自己ドープ型導電性ポリマー溶液がエポキシシラン架橋剤を0.1wt%含むことを除いて、比較例1に記載したように一連のタンタルコンデンサを調製した。
[Example 1]
A series of tantalum capacitors were prepared as described in Comparative Example 1, except that the self-doped conductive polymer solution contained 0.1 wt% epoxysilane crosslinker.
[実施例2]
自己ドープ型導電性ポリマー溶液がポリスチレンスルホン酸を0.2wt%含むことを除いて、比較例1に記載したように一連のタンタルコンデンサを調製した。
[Example 2]
A series of tantalum capacitors were prepared as described in Comparative Example 1, except that the self-doped conductive polymer solution contained 0.2 wt% polystyrene sulfonic acid.
[比較例2]
一連の47マイクロファラッド、16Vのタンタルアノード(比電荷量133,000μFV/g)を作製した。タンタルには陽極酸化処理を施し、タンタルアノードに誘電体を形成した。こうして形成された負極を、ポリマーS2を用いた自己ドープ型導電性ポリマー溶液に1分間浸漬し、オーブンで乾燥させて水分を除去した。このプロセスを9回繰り返した。その後、外添ポリチオフェン導電性ポリマー分散液を塗布し、後続のポリマー層を形成した。乾燥後、ジアミン塩水溶液の層を塗布し、乾燥させた。その後、外添ポリチオフェン導電性ポリマー分散液を塗布してさらに4~5回乾燥させ、黒鉛層、銀層を順次塗布して固体電解コンデンサを作製した。部品を組み立て、梱包した。パッケージ部品の静電容量とESRを測定した。
[Comparative example 2]
A series of 47 microfarad, 16V tantalum anodes (specific charge of 133,000 μFV/g) were fabricated. The tantalum was anodized to form a dielectric on the tantalum anode. The negative electrode thus formed was immersed in a self-doped conductive polymer solution using polymer S2 for 1 minute and dried in an oven to remove moisture. This process was repeated nine times. Thereafter, an externally added polythiophene conductive polymer dispersion was applied to form a subsequent polymer layer. After drying, a layer of diamine salt aqueous solution was applied and dried. Thereafter, an externally added polythiophene conductive polymer dispersion was applied and dried 4 to 5 times, and a graphite layer and a silver layer were sequentially applied to produce a solid electrolytic capacitor. The parts were assembled and packaged. The capacitance and ESR of the package parts were measured.
[実施例3]
自己ドープ型導電性ポリマー溶液がポリスチレンスルホン酸を0.2wt%含むことを除いて、比較例2に記載したように一連のタンタルコンデンサを調製した。
[Example 3]
A series of tantalum capacitors were prepared as described in Comparative Example 2, except that the self-doped conductive polymer solution contained 0.2 wt% polystyrene sulfonic acid.
[実施例4]
自己ドープ型導電性ポリマー溶液がポリスチレンスルホン酸を0.5wt%含むことを除いて、比較例2に記載したように一連のタンタルコンデンサを調製した。
[Example 4]
A series of tantalum capacitors were prepared as described in Comparative Example 2, except that the self-doped conductive polymer solution contained 0.5 wt% polystyrene sulfonic acid.
[実施例5]
自己ドープ型導電性ポリマー溶液がポリスチレンスルホン酸を1.0wt%含むことを除いて、比較例2に記載したように、一連のタンタルコンデンサを調製した。
[Example 5]
A series of tantalum capacitors were prepared as described in Comparative Example 2, except that the self-doped conductive polymer solution contained 1.0 wt% polystyrene sulfonic acid.
[比較例3]
一連の10マイクロファラッド、50Vのタンタルアノード(比電荷量12,000μFV/g)を作製した。タンタルには陽極酸化処理を施し、タンタルアノードに誘電体を形成した。こうして形成されたアノードを、ポリマーS2を用いた自己ドープ型導電性ポリマー溶液に1分間浸漬し、オーブンで乾燥させて水分を除去した。このプロセスをもう1回繰り返した。次に、このアノードを、Heraeus社製の第1の市販導電性ポリマー分散液Clevios Knano LVに1分間浸漬し、オーブンで乾燥させて水分を除去した。このプロセスを十分な厚みが得られるまで繰り返した。エポキシ化合物とシラン化合物を含む第2の導電性ポリマー分散液を塗布し、外部ポリマー層を形成した。乾燥後、ジアミン塩と第2の導電性ポリマー分散液を交互に塗り重ね、さらに4~5回繰り返した。導電性ポリマー層を形成したアノードを水洗いして乾燥させた後、黒鉛層、銀層を順次コーティングして、固体電解コンデンサを作製した。部品を組み立て梱包した。そして、パッケージ化された部品を回路基板に実装した。パワーサイクル実装部品について,50,000回のパワーサージサイクル前と後の静電容量%を測定した。
[Comparative example 3]
A series of 10 microfarad, 50V tantalum anodes (specific charge 12,000 μFV/g) were fabricated. The tantalum was anodized to form a dielectric on the tantalum anode. The anode thus formed was immersed in a self-doped conductive polymer solution with polymer S2 for 1 minute and dried in an oven to remove moisture. This process was repeated one more time. The anode was then immersed in the first commercially available conductive polymer dispersion Clevios Knano LV from Heraeus for 1 minute and dried in an oven to remove moisture. This process was repeated until sufficient thickness was obtained. A second conductive polymer dispersion containing an epoxy compound and a silane compound was applied to form an outer polymer layer. After drying, the diamine salt and the second conductive polymer dispersion were alternately coated and repeated 4 to 5 times. After washing the anode with the conductive polymer layer formed thereon and drying it, a graphite layer and a silver layer were sequentially coated to produce a solid electrolytic capacitor. The parts were assembled and packaged. The packaged components were then mounted on a circuit board. The capacitance % of the power cycle mounted components was measured before and after 50,000 power surge cycles.
[実施例6]
自己ドープ型導電性ポリマー溶液が1,5-ナフタレンスルホン酸を0.2wt%含む以外は、比較例3に記載の方法で、一連のタンタルコンデンサを調製した。
[Example 6]
A series of tantalum capacitors were prepared as described in Comparative Example 3, except that the self-doped conductive polymer solution contained 0.2 wt% 1,5-naphthalenesulfonic acid.
[実施例7]
自己ドープ型導電性ポリマーコーティングを2サイクル行った後、アノードを1,5-ナフタレンスルホン酸の0.5wt%溶液に浸漬し、その後の処理工程の前に乾燥させた以外は、比較例3に記載の方法で一連のタンタルコンデンサを作製した。
[Example 7]
Comparative Example 3 except that after two cycles of self-doped conductive polymer coating, the anode was immersed in a 0.5 wt% solution of 1,5-naphthalenesulfonic acid and dried before subsequent processing steps. A series of tantalum capacitors were fabricated using the method described.
[比較例4]
ポリマーS2を用いた自己ドープ型導電性ポリマー溶液0.5gをスライドガラス上で150℃で乾燥し、導電性ポリマーフィルムを作製した。乾燥したフィルムの導電率を測定した(0日目)。この導電性ポリマーフィルムを150℃で9日間保存し、1日目、6日目、9日目に導電率を読み取った。
[Comparative example 4]
0.5 g of a self-doped conductive polymer solution using polymer S2 was dried on a slide glass at 150° C. to produce a conductive polymer film. The conductivity of the dried film was measured (day 0). This conductive polymer film was stored at 150° C. for 9 days, and the conductivity was read on the 1st, 6th, and 9th days.
[実施例8]
ポリマーS2を用いて、乾燥前の自己ドープ型導電性ポリマー溶液にポリスチレンスルホン酸を1wt%添加した以外は、比較例4と同様にして導電性ポリマーフィルムを作製し、その導電性を試験した。
[Example 8]
Using Polymer S2, a conductive polymer film was prepared in the same manner as in Comparative Example 4, except that 1 wt% of polystyrene sulfonic acid was added to the self-doped conductive polymer solution before drying, and its conductivity was tested.
[実施例9]
ポリマーS2を用いて、乾燥前の自己ドープ型導電性ポリマー溶液にp-トルエンスルホン酸を1wt%添加した以外は、比較例4と同様にして導電性ポリマーフィルムを作製し、その導電性を試験した。
[Example 9]
Using Polymer S2, a conductive polymer film was prepared in the same manner as in Comparative Example 4, except that 1 wt% of p-toluenesulfonic acid was added to the self-doped conductive polymer solution before drying, and its conductivity was tested. did.
[実施例10]
ポリマーS2を用いて、乾燥前の自己ドープ型導電性ポリマー溶液に1,5-ナフタレンスルホン酸を1wt%添加した以外は、比較例4と同様にして導電性ポリマーフィルムを作製し、その導電性を試験した。
[Example 10]
A conductive polymer film was prepared using Polymer S2 in the same manner as in Comparative Example 4, except that 1 wt% of 1,5-naphthalenesulfonic acid was added to the self-doped conductive polymer solution before drying, and its conductivity was was tested.
[比較例5]
ポリマーS2を用いて、乾燥前の自己ドープ型導電性ポリマー溶液に1,5-ナフタレンスルホン酸を1wt%添加した以外は、比較例4と同様にして導電性ポリマーフィルムを作製し、その導電性を試験した。乾燥したフィルムの導電率を測定した(0日目)。導電性ポリマーフィルムを150℃で7日間保存し,1日目,4日目,7日目に導電率を読み取った。
[Comparative example 5]
Using Polymer S2, a conductive polymer film was prepared in the same manner as in Comparative Example 4, except that 1 wt% of 1,5-naphthalenesulfonic acid was added to the self-doped conductive polymer solution before drying, and its conductivity was was tested. The conductivity of the dried film was measured (day 0). The conductive polymer film was stored at 150° C. for 7 days, and the conductivity was read on the 1st, 4th, and 7th day.
[実施例11]
乾燥前の自己ドープ型導電性ポリマー溶液にスルホ酢酸を1wt%添加した以外は、比較例5と同様にして導電性ポリマーフィルムを作製し、その導電性を試験した。
[Example 11]
A conductive polymer film was prepared in the same manner as in Comparative Example 5, except that 1 wt % of sulfoacetic acid was added to the self-doped conductive polymer solution before drying, and its conductivity was tested.
[実施例12]
乾燥前の自己ドープ型導電性ポリマー溶液に1wt%の2-スルホベンゾン酸を添加した以外は、比較例5と同様にして導電性ポリマーフィルムを作製し、その導電性を試験した。
[Example 12]
A conductive polymer film was prepared in the same manner as in Comparative Example 5, except that 1 wt% of 2-sulfobenzoic acid was added to the self-doped conductive polymer solution before drying, and its conductivity was tested.
[実施例13]
乾燥前の自己ドープ型導電性ポリマー溶液に5-スルホイソフタル酸ナトリウム塩を1wt%添加した以外は、比較例5と同様にして導電性ポリマーフィルムを作製し、その導電性を試験した。
[Example 13]
A conductive polymer film was prepared in the same manner as in Comparative Example 5, except that 1 wt% of 5-sulfoisophthalic acid sodium salt was added to the self-doped conductive polymer solution before drying, and its conductivity was tested.
[実施例14]
乾燥前の自己ドープ型導電性ポリマー溶液に5-スルホサリチル酸を1wt%添加した以外は、比較例5と同様にして導電性ポリマーフィルムを作製し、その導電性を試験した。
[Example 14]
A conductive polymer film was prepared in the same manner as in Comparative Example 5, except that 1 wt % of 5-sulfosalicylic acid was added to the self-doped conductive polymer solution before drying, and its conductivity was tested.
[実施例15]
乾燥前の自己ドープ型導電性ポリマー溶液にアントラキノン-2-スルホン酸ナトリウム塩を1wt%添加した以外は、比較例5と同様にして導電性ポリマーフィルムを作製し、その導電性を試験した。
[Example 15]
A conductive polymer film was prepared in the same manner as in Comparative Example 5, except that 1 wt% of anthraquinone-2-sulfonic acid sodium salt was added to the self-doped conductive polymer solution before drying, and its conductivity was tested.
[実施例16]
乾燥前の自己ドープ型導電性ポリマー溶液に没食子酸を1wt%添加した以外は、比較例5と同様にして導電性ポリマーフィルムを作製し、その導電性を試験した。
[Example 16]
A conductive polymer film was prepared in the same manner as in Comparative Example 5, except that 1 wt % of gallic acid was added to the self-doped conductive polymer solution before drying, and its conductivity was tested.
[実施例17]
乾燥前の自己ドープ型導電性ポリマー溶液にタンニン酸を1wt%添加した以外は、比較例5と同様にして導電性ポリマーフィルムを作製し、その導電性を試験した。
[Example 17]
A conductive polymer film was prepared in the same manner as in Comparative Example 5, except that 1 wt % of tannic acid was added to the self-doped conductive polymer solution before drying, and its conductivity was tested.
[比較例6]
ポリマーS2を用いた自己ドープ型導電性ポリマー溶液0.5gをスライドガラス上で150℃で乾燥し、導電性ポリマーフィルムを作製した。乾燥したフィルムの導電率を測定した(0日目)。この導電性ポリマーフィルムを150℃で7日間保存し,3日目と7日目に導電率を読み取った。
[Comparative Example 6]
0.5 g of a self-doped conductive polymer solution using polymer S2 was dried on a slide glass at 150° C. to produce a conductive polymer film. The conductivity of the dried film was measured (day 0). This conductive polymer film was stored at 150° C. for 7 days, and the conductivity was read on the 3rd and 7th day.
[実施例18]
比較例6と同様にして、導電性ポリマーフィルムを作製した。5-スルホイソフタル酸ナトリウム塩1wt%水溶液0.1gを導電性ポリマーフィルム上に塗布し、120℃で乾燥させた。乾燥したフィルムの導電率を測定した(0日目)。導電性ポリマーフィルムを150℃で7日間保存し,3日目と7日目に導電率を読み取った。
[Example 18]
A conductive polymer film was produced in the same manner as in Comparative Example 6. 0.1 g of a 1 wt % aqueous solution of 5-sulfoisophthalic acid sodium salt was applied onto the conductive polymer film and dried at 120°C. The conductivity of the dried film was measured (day 0). The conductive polymer film was stored at 150° C. for 7 days, and the conductivity was read on the 3rd and 7th day.
[実施例19]
導電性ポリマーフィルム上に、アントラキノン-2-スルホン酸ナトリウム塩1wt%水溶液0.1gを流延し、120℃で乾燥した以外は、実施例18に記載の方法で、導電性ポリマーフィルムを作製した。
[Example 19]
A conductive polymer film was produced by the method described in Example 18, except that 0.1 g of a 1 wt % aqueous solution of anthraquinone-2-sulfonic acid sodium salt was cast on the conductive polymer film and dried at 120 ° C. .
[実施例20]
0.1gの没食子酸1wt%水溶液を導電性ポリマーフィルム上に流延し、120℃で乾燥した以外は、実施例18に記載の方法で導電性ポリマーフィルムを作製した。
[Example 20]
A conductive polymer film was produced by the method described in Example 18, except that 0.1 g of a 1 wt % aqueous solution of gallic acid was cast onto the conductive polymer film and dried at 120°C.
[実施例21]
導電性ポリマーフィルム上にタンニン酸1%水溶液0.1gを流延し、120℃で乾燥した以外は、実施例18に記載の方法で導電性ポリマーフィルムを作製した。
[Example 21]
A conductive polymer film was produced by the method described in Example 18, except that 0.1 g of a 1% aqueous solution of tannic acid was cast onto the conductive polymer film and dried at 120°C.
[比較例7]
一連の33マイクロファラッド、35Vのタンタルアノード、比電荷22,000μFV/gを準備した。タンタルには陽極酸化処理を施し、タンタルアノードに誘電体を形成した。こうして形成されたアノードを、ポリマーS1を用いた自己ドープ型導電性ポリマー溶液に1分間浸漬し、オーブンで乾燥させて水分を除去した。このプロセスをさらに4回繰り返した。Heraeus社製の市販の導電性ポリマー分散液KV2を塗布し、外部ポリマー層を形成した。乾燥後、ジアミン塩と第2の導電性ポリマー分散液を交互に塗り重ね、さらに4~5回繰り返した。導電性ポリマー層を形成したアノードを水洗いして乾燥させた後、黒鉛層、銀層を順次コーティングして、固体電解コンデンサを作製した。部品を組み立て、梱包した。そして、パッケージ化された部品を回路基板に実装した。実装部品の静電容量とESRを測定した。
[Comparative Example 7]
A series of 33 microfarad, 35V tantalum anodes with a specific charge of 22,000 μFV/g were prepared. The tantalum was anodized to form a dielectric on the tantalum anode. The anode thus formed was immersed in a self-doped conductive polymer solution with polymer S1 for 1 minute and dried in an oven to remove moisture. This process was repeated four more times. A commercially available conductive polymer dispersion KV2 from Heraeus was applied to form the outer polymer layer. After drying, the diamine salt and the second conductive polymer dispersion were alternately coated and repeated 4 to 5 times. After washing the anode with the conductive polymer layer formed thereon and drying it, a graphite layer and a silver layer were sequentially coated to produce a solid electrolytic capacitor. The parts were assembled and packaged. The packaged components were then mounted on a circuit board. The capacitance and ESR of the mounted components were measured.
[実施例22]
自己ドープ型導電性ポリマーコーティングの5サイクルの後、アノードを1-エチル-3-メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミドの40%イソプロパノール溶液に浸し、その後のプロセス工程の前に乾燥させた以外は比較例6に記載のように、一連のタンタルコンデンサを調製した。
[Example 22]
After five cycles of self-doped conductive polymer coating, the anode was soaked in a 40% isopropanol solution of 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide and dried before subsequent process steps. A series of tantalum capacitors were prepared as described in Comparative Example 6 except that:
[比較例8]
一連の68マイクロファラッド、16Vのタンタルアノード、比電荷48,000μFV/gを作製した。タンタルには陽極酸化処理を施し、タンタルアノードに誘電体を形成した。こうして形成されたアノードを、エポキシシランを0.1%含むポリマーS1を用いた自己ドープ型導電性ポリマー溶液に1分間浸漬し、オーブンで乾燥させて水分を除去した。このプロセスをさらに6~11回繰り返した。Heraeus社製の市販の導電性ポリマー分散液KV2を塗布し、外部ポリマー層を形成した。乾燥後、ジアミン塩と第2の導電性ポリマー分散液を交互に塗り重ね、さらに4~5回繰り返した。導電性ポリマー層を形成したアノードを水洗いして乾燥させた後、黒鉛層、銀層を順次被覆して、固体電解コンデンサを作製した。導電性ポリマー膜の膨潤のための洗浄工程後、アノードを検査し、膨潤した部分の割合を算出した。
[Comparative example 8]
A series of 68 microfarad, 16V tantalum anodes with a specific charge of 48,000 μFV/g were fabricated. The tantalum was anodized to form a dielectric on the tantalum anode. The anode thus formed was immersed for 1 minute in a self-doped conductive polymer solution using polymer S1 containing 0.1% epoxysilane and dried in an oven to remove moisture. This process was repeated 6-11 additional times. A commercially available conductive polymer dispersion KV2 from Heraeus was applied to form the outer polymer layer. After drying, the diamine salt and the second conductive polymer dispersion were alternately coated and repeated 4 to 5 times. After washing the anode with the conductive polymer layer formed thereon and drying it, a graphite layer and a silver layer were sequentially coated to produce a solid electrolytic capacitor. After the washing step for swelling of the conductive polymer membrane, the anode was inspected and the percentage of swollen area was calculated.
[実施例23]
自己ドープ型導電性ポリマーがエポキシシランを0.1%、スルホ酢酸を0.5%含む以外は、比較例8に記載の方法で一連のタンタルコンデンサを調製した。
[Example 23]
A series of tantalum capacitors were prepared as described in Comparative Example 8, except that the self-doped conductive polymer contained 0.1% epoxysilane and 0.5% sulfoacetic acid.
[実施例24]
自己ドープ導電性ポリマーがエポキシシランを0.1%、1,5-ナフタレンスルホン酸を0.5%含む以外は比較例8と同様にして一連のタンタルコンデンサを作製した。
[Example 24]
A series of tantalum capacitors were prepared in the same manner as in Comparative Example 8 except that the self-doped conductive polymer contained 0.1% epoxysilane and 0.5% 1,5-naphthalenesulfonic acid.
本発明は、これに限定されることなく、好ましい実施形態を参照して説明された。本明細書に具体的に記載されていないが、添付の特許請求の範囲により具体的に記載されている本発明の範囲内にある追加の実施形態および改良を実現することができる。 The invention has been described with reference to preferred embodiments without being limited thereto. Additional embodiments and modifications may be realized that are not specifically described herein, but are within the scope of the invention as more specifically described in the appended claims.
Claims (100)
その上に誘電体を含むアノードを形成する工程と、
前記誘電体上にカソード層を形成する工程と、を含み、
前記カソード層が自己ドープ型導電性ポリマーと架橋剤とを含み、前記架橋剤の前記自己ドープ型導電性ポリマーに対する重量比が0.01以上2以下である、電解コンデンサを形成するためのプロセス。 A process for forming an electrolytic capacitor, the process comprising:
forming an anode including a dielectric thereon;
forming a cathode layer on the dielectric,
A process for forming an electrolytic capacitor, wherein the cathode layer includes a self-doped conductive polymer and a crosslinking agent, and the weight ratio of the crosslinking agent to the self-doped conductive polymer is 0.01 or more and 2 or less.
式中:
Xは、アミノ、エポキシ、無水物、ヒドロキシ、メルカプト、スルホネート、カルボキシレート、ホスホネート、ハロゲン、ビニル、メタクリロキシ、エステルおよびアルキルからなる群より選択される有機官能基であり;
R1は、炭素数14までのアリールまたはアルキルであり;
各R2は、個々に加水分解可能な官能基であり;
各R3は、個々に炭素数1~6のアルキル官能基であり;
nは1~3である。 14. A process for forming an electrolytic capacitor according to claim 13, wherein the organofunctional silane is defined by the formula: XR 1 Si(R 3 ) 3-n (R 2 ) n .
During the ceremony:
X is an organic functional group selected from the group consisting of amino, epoxy, anhydride, hydroxy, mercapto, sulfonate, carboxylate, phosphonate, halogen, vinyl, methacryloxy, ester and alkyl;
R1 is aryl or alkyl having up to 14 carbon atoms;
each R 2 is an individually hydrolyzable functional group;
each R 3 is individually an alkyl functional group having 1 to 6 carbon atoms;
n is 1-3.
式中:
Yは、反応性または非反応性官能基を含む有機部分であり;
各R2は、個々に加水分解性官能基であり;
各R3は、個々に炭素数1~6のアルキル官能基であり;
nは1~3である。 14. A process for forming an electrolytic capacitor according to claim 13, wherein the organofunctional silane is defined by the formula: Y(Si( R3 ) 3-n ( R2 ) n ) 2 .
During the ceremony:
Y is an organic moiety containing a reactive or non-reactive functional group;
each R 2 is individually a hydrolyzable functional group;
each R 3 is individually an alkyl functional group having 1 to 6 carbon atoms;
n is 1-3.
式中、R1は、1~14個の炭素のアルキルであり;
各R2は、独立して、炭素数1から6のアルキルまたは置換アルキルであり;
Xは、炭素数14までのアルキルまたは置換アルキル、アリールまたは置換アリール、エチレンエーテルまたは置換エチレンエーテル、2~20個のエチレンエーテル基を有するポリエチレンエーテルまたは置換ポリエチレンエーテルまたはそれらの組合せである、請求項13に記載の電解コンデンサを形成するためのプロセス。 The organofunctional silane is
where R 1 is alkyl of 1 to 14 carbons;
each R 2 is independently alkyl or substituted alkyl having 1 to 6 carbon atoms;
5. X is an alkyl or substituted alkyl of up to 14 carbon atoms, an aryl or substituted aryl, an ethylene ether or substituted ethylene ether, a polyethylene ether or substituted polyethylene ether having 2 to 20 ethylene ether groups, or a combination thereof. 14. A process for forming an electrolytic capacitor according to 13.
請求項13に記載の電解コンデンサを形成するためのプロセス:
式中、R3は、炭素数1~14のアルキルまたは置換アルキル、エチレンエーテル基2~20のエチレンエーテルまたはポリエチレンエーテル、ヒドロキシから選択される基で置換されたアルキル、および
A process for forming an electrolytic capacitor according to claim 13:
In the formula, R 3 is alkyl or substituted alkyl having 1 to 14 carbon atoms, ethylene ether or polyethylene ether having 2 to 20 ethylene ether groups, alkyl substituted with a group selected from hydroxy, and
式中、nは1~220の整数であり;
In the formula, n is an integer from 1 to 220;
式中:
R1およびR2は、独立して、直鎖状または分枝状のC1-C16アルキルまたはC2-C18アルコキシアルキルを表し;または非置換またはC1-C6アルキル、C1-C6アルコキシ、ハロゲンまたはOR3によって置換されているC3-C8シクロアルキル、フェニルまたはベンジルであり;またはR1およびR2は、一緒になって、非置換またはC1-C6アルキル、C1-C6アルコキシ、ハロゲン、C3-C8シクロアルキル、フェニル、ベンジル、C1-C4アルキルフェニル、C1-C4アルコキシフェニル、ハロフェニル、C1-C4アルキルベンジル、C1-C4アルコキシベンジルまたはハロベンジル、二つの酸素要素を含む5、6または7員複素環構造で置換されている直鎖C1-C6アルキレンであり;
R3は、好ましくは、水素、直鎖状もしくは分岐状のC1-C16アルキルまたはC2-C18アルコキシアルキルを表し;またはC3-C8シクロアルキル、フェニルまたはベンジルであり、非置換またはC1-C6アルキルにより置換されているが、但し、R1またはR2の少なくとも1つが-SO3M、-CO2Mまたは-PO3Mで置換されており、MがHまたは好ましくはアンモニウム、ナトリウム、リチウムまたはカリウムから選択されるカチオンであり;
XはS、NまたはOである。 The self-doped conductive polymer is
During the ceremony:
R 1 and R 2 independently represent linear or branched C 1 -C 16 alkyl or C 2 -C 18 alkoxyalkyl; or unsubstituted or C 1 -C 6 alkyl, C 1 - C 3 -C 8 cycloalkyl, phenyl or benzyl substituted by C 6 alkoxy, halogen or OR 3 ; or R 1 and R 2 together are unsubstituted or C 1 -C 6 alkyl, C 1 -C 6 alkoxy, halogen, C 3 -C 8 cycloalkyl, phenyl, benzyl, C 1 -C 4 alkylphenyl, C 1 -C 4 alkoxyphenyl, halophenyl, C 1 -C 4 alkylbenzyl, C 1 - C 4 alkoxybenzyl or halobenzyl, a straight chain C 1 -C 6 alkylene substituted with a 5, 6 or 7 membered heterocyclic structure containing two oxygen elements;
R 3 preferably represents hydrogen, linear or branched C 1 -C 16 alkyl or C 2 -C 18 alkoxyalkyl; or C 3 -C 8 cycloalkyl, phenyl or benzyl, unsubstituted or C 1 -C 6 alkyl, provided that at least one of R 1 or R 2 is substituted with -SO 3 M, -CO 2 M or -PO 3 M, and M is H or preferably is a cation selected from ammonium, sodium, lithium or potassium;
X is S, N or O.
nは1~5の整数であり、最も好ましくは2であり;
R4は、独立して、直鎖状または分枝状のC1-C18アルキルラジカルC5-C12シクロアルキルラジカル、C6-C14アリールラジカルC7-C18アラルキルラジカルまたはC1-C4ヒドロキシアルキルラジカルから選択され、R4は、-SO3M、-CO2Mまたは-PO3Mで置換され、任意にカルボン酸、ヒドロキシル、アミン、置換アミン、アルケン、アクリレート、チオール、アルキン、アジド、硫酸、スルホン酸、イミド、アミド、エポキシ、無水物、シランおよびリン酸から選択される少なくとも一つの追加の機能基で置換され;ヒドロキシルラジカル;
または
R4は、-(CHR5)a-R16、-O(CHR5)a-R16、-CH2O(CHR5)aR16、CH2O(CH2CHR5O)aR16から選択され、または
R4は-SO3M、-CO2Mまたは-PO3Mであり;
R5はHまたはカルボン酸、ヒドロキシル、アミン、アルケン、チオール、アルキン、アジド、エポキシ、アクリレートおよび無水物から選択される官能基で任意に置換された炭素数1~5のアルキル鎖であり;
R16は、-SO3M、-CO2Mもしくは-PO3M、または-SO3M、-CO2Mもしくは-PO3Mで置換された炭素数1~5のアルキル鎖で、任意にさらにカルボン酸、ヒドロキシル、アミン、置換アミン、アルケン、チオール、アルキン、アジド、アミド、イミド、硫酸、アミド、エポキシ、無水物、シラン、アクリレート、リン酸から選択される少なくとも一つの官能基で置換され、R16は、-Si2M、-Si3Mもしくは-Si3Mで置換された炭素数5以上のアルキレン鎖で、カルボキシル基で置換され;
aは0~10の整数であり;
MはHまたは好ましくはアンモニウム、ナトリウム、リチウムまたはカリウムから選択されるカチオンである。 27. A process for forming an electrolytic capacitor according to claim 26, wherein R 1 and R 2 together represent O-(CHR 4 ) n -O-,
n is an integer from 1 to 5, most preferably 2;
R 4 is independently a linear or branched C 1 -C 18 alkyl radical, C 5 -C 12 cycloalkyl radical, C 6 -C 14 aryl radical, C 7 -C 18 aralkyl radical, or C 1 - selected from C 4 hydroxyalkyl radicals, R 4 substituted with -SO 3 M, -CO 2 M or -PO 3 M, optionally carboxylic acids, hydroxyls, amines, substituted amines, alkenes, acrylates, thiols, alkynes , azide, sulfuric acid, sulfonic acid, imide, amide, epoxy, anhydride, silane and phosphoric acid; a hydroxyl radical;
Or R 4 is -(CHR 5 ) a -R 16 , -O(CHR 5 ) a -R 16 , -CH 2 O(CHR 5 ) a R 16 , CH 2 O(CH 2 CHR 5 O) a R 16 , or R 4 is -SO 3 M, -CO 2 M or -PO 3 M;
R 5 is H or an alkyl chain having 1 to 5 carbon atoms optionally substituted with a functional group selected from carboxylic acid, hydroxyl, amine, alkene, thiol, alkyne, azide, epoxy, acrylate and anhydride;
R 16 is -SO 3 M, -CO 2 M or -PO 3 M, or an alkyl chain having 1 to 5 carbon atoms substituted with -SO 3 M, -CO 2 M or -PO 3 M, optionally and further substituted with at least one functional group selected from carboxylic acids, hydroxyls, amines, substituted amines, alkenes, thiols, alkynes, azides, amides, imides, sulfuric acids, amides, epoxies, anhydrides, silanes, acrylates, and phosphoric acids. , R 16 is an alkylene chain having 5 or more carbon atoms substituted with -Si 2 M, -Si 3 M or -Si 3 M, and substituted with a carboxyl group;
a is an integer from 0 to 10;
M is H or a cation preferably selected from ammonium, sodium, lithium or potassium.
式中:
Aは、ポリスチレンスルホン酸またはポリスチレンスルホン酸の塩であり;
BおよびCは、別々に、以下から選択される基で置換された重合単位を表す:
-カルボキシル基;
-C(O)OR6、式中、R6は、以下からなる群から選択される:
ヒドロキシル、カルボキシル、アミン、エポキシ、シラン、アミド、イミド、チオール、アルケン、アルキン、アジド、リン酸塩、アクリレート、無水物からなる群より選択される官能基で任意に置換された炭素数1~20のアルキル、および
-(CHR7CH2O)b-R8、式中:
R7は、水素または炭素数1~7のアルキルから選択され;
bは、1から、-CHR7CH2O-基について200,000までの分子量を提供するのに十分な数までの整数であり;そして
R8は、水素、シラン、リン酸塩、アクリレート、ヒドロキシル、カルボキシル、アミン、エポキシ、シラン、アミド、イミド、チオール、アルケン、アルキン、リン酸塩、アジド、アクリレートおよび無水物からなる群から選択される官能基で任意に置換された炭素数1~9のアルキルであり;
-C(O)-NHR9、式中、R9は水素、またはヒドロキシル、カルボキシル、アミン、エポキシ、シラン、アミド、イミド、チオール、アルケン、アルキン、リン酸塩、アジド、アクリレートおよび無水物からなる群より選択された官能基で任意に置換された炭素数1~20のアルキルである;
-C6H4-R10、式中、
R10は、以下から選択される:
ヒドロキシル、カルボキシル、アミン、エポキシ、シラン、アミド、イミド、チオール、アルケン、アルキン、リン酸塩、アジド、アクリレート、および無水物からなる群より選択される官能基で任意に置換された水素またはアルキル;
ヒドロキシル、カルボキシル、アミン、エポキシ、シラン、イミド、アミド、チオール、アルケン、アルキン、リン酸塩、アジド、アクリレート、無水物からなる群から選択される反応基、および
-(O(CHR11CH2O)d-R12、式中:
R11は、水素または炭素数1~7のアルキルであり、好ましくは水素またはメチルであり;
dは、1から、-CHR11CH2O-基について200,000までの分子量を提供するのに十分な数までの整数であり;
R12は、水素、ヒドロキシル、カルボキシル、アミン、エポキシ、シラン、アミド、イミド、チオール、アルケン、アルキン、リン酸塩、アジド、アクリレートおよび無水物からなる群から選択される官能基で任意に置換された炭素数1~9のアルキルから選択される)、
-C6H4-O-R13、式中、
R13は、以下から選択される:
ヒドロキシル、カルボキシル、アミン、エポキシ、シラン、アミド、イミド、チオール、アルケン、アルキン、アジド、アクリレート、リン酸塩および無水物からなる群より選択される反応性基で任意に置換される水素またはアルキル;
エポキシ、シラン、アルケン、アルキン、アクリレート、ホスフェートからなる群から選択される反応性基;
-(CHR14CH2O)e-R15、式中:
R14は、水素または炭素数1~7のアルキルであり;
eは、1から、-CHR14CH2O-基について200,000までの分子量を提供するのに十分な数までの整数であり;そして
R15は、水素、およびヒドロキシル、カルボキシル、アミン、エポキシ、シラン、アミド、イミド、チオール、アルケン、アルキン、アジド、アクリレート、リン酸および無水物からなる群から選択される官能基で任意に置換された炭素数1~9のアルキルからなり;そして
yおよびzは0であるか、またはx、yおよびzは、一緒になって、少なくとも100から50万以下の分子量を有するポリアニオンを形成するのに十分であり、y/xは0.01から100、またはzは0から100以下の比z/xを有する。 30. A process for forming an electrolytic capacitor according to claim 29, wherein the exogenous dopant is defined by AxByCz.
During the ceremony:
A is polystyrene sulfonic acid or a salt of polystyrene sulfonic acid;
B and C independently represent polymerized units substituted with groups selected from:
-carboxyl group;
-C(O)OR 6 , where R 6 is selected from the group consisting of:
1 to 20 carbon atoms optionally substituted with a functional group selected from the group consisting of hydroxyl, carboxyl, amine, epoxy, silane, amide, imide, thiol, alkene, alkyne, azide, phosphate, acrylate, and anhydride. alkyl, and -(CHR 7 CH 2 O) b -R 8 , in the formula:
R 7 is selected from hydrogen or alkyl having 1 to 7 carbon atoms;
b is an integer from 1 to a number sufficient to provide a molecular weight of up to 200,000 for the -CHR 7 CH 2 O- group; and R 8 is hydrogen, silane, phosphate, acrylate, 1 to 9 carbon atoms optionally substituted with a functional group selected from the group consisting of hydroxyl, carboxyl, amine, epoxy, silane, amide, imide, thiol, alkene, alkyne, phosphate, azide, acrylate, and anhydride. is an alkyl;
-C(O)-NHR 9 , where R 9 is hydrogen or consists of hydroxyl, carboxyl, amine, epoxy, silane, amide, imide, thiol, alkene, alkyne, phosphate, azide, acrylate and anhydride is an alkyl having 1 to 20 carbon atoms optionally substituted with a functional group selected from the group;
-C 6 H 4 -R 10 , in the formula,
R10 is selected from:
hydrogen or alkyl optionally substituted with a functional group selected from the group consisting of hydroxyl, carboxyl, amine, epoxy, silane, amide, imide, thiol, alkene, alkyne, phosphate, azide, acrylate, and anhydride;
a reactive group selected from the group consisting of hydroxyl, carboxyl, amine, epoxy, silane, imide, amide, thiol, alkene, alkyne, phosphate, azide, acrylate, anhydride, and -(O(CHR 11 CH 2 O ) d −R 12 , where:
R 11 is hydrogen or alkyl having 1 to 7 carbon atoms, preferably hydrogen or methyl;
d is an integer from 1 to a number sufficient to provide a molecular weight of up to 200,000 for the -CHR 11 CH 2 O- group;
R12 is optionally substituted with a functional group selected from the group consisting of hydrogen, hydroxyl, carboxyl, amine, epoxy, silane, amide, imide, thiol, alkene, alkyne, phosphate, azide, acrylate and anhydride. (selected from alkyl having 1 to 9 carbon atoms),
-C 6 H 4 -O-R 13 , in the formula,
R13 is selected from:
hydrogen or alkyl optionally substituted with a reactive group selected from the group consisting of hydroxyl, carboxyl, amine, epoxy, silane, amide, imide, thiol, alkene, alkyne, azide, acrylate, phosphate and anhydride;
reactive groups selected from the group consisting of epoxies, silanes, alkenes, alkynes, acrylates, phosphates;
-(CHR 14 CH 2 O) e -R 15 , in the formula:
R 14 is hydrogen or alkyl having 1 to 7 carbon atoms;
e is an integer from 1 to a number sufficient to provide a molecular weight of up to 200,000 for the -CHR 14 CH 2 O- group; and R 15 is hydrogen, and hydroxyl, carboxyl, amine, epoxy , silane, amide, imide, thiol, alkene, alkyne, azide, acrylate, phosphoric acid, and anhydride; and y and z is 0, or x, y and z are sufficient to form a polyanion having a molecular weight of at least 100 to 500,000 or less, and y/x is 0.01 to 100; or z has a ratio z/x of 0 to 100 or less.
Xは、アミノ、エポキシ、無水物、ヒドロキシ、メルカプト、スルホネート、カルボキシレート、ホスホネート、ハロゲン、ビニル、メタクリロキシ、エステルおよびアルキルからなる群より選択される有機官能基であり;
R1は、炭素数14までのアリールまたはアルキルであり;
各R2は、個々に加水分解可能な官能基であり;
各R3は、個々に炭素数1~6のアルキル官能基であり;
nは1~3である。 65. The electrolytic capacitor of claim 64, wherein the organofunctional silane is defined by the formula: XR 1 Si(R 3 ) 3-n (R 2 ) n .
X is an organic functional group selected from the group consisting of amino, epoxy, anhydride, hydroxy, mercapto, sulfonate, carboxylate, phosphonate, halogen, vinyl, methacryloxy, ester and alkyl;
R 1 is aryl or alkyl having up to 14 carbon atoms;
each R 2 is an individually hydrolyzable functional group;
each R 3 is individually an alkyl functional group having 1 to 6 carbon atoms;
n is 1-3.
Yは、反応性または非反応性官能基を含む有機部分であり;
各R2は、個々に加水分解可能な官能基であり;
各R3は、個々に炭素数1~6のアルキル官能基であり;
nは1~3である。 65. The electrolytic capacitor of claim 64, wherein the organofunctional silane is defined by the formula: Y(Si(R 3 ) 3-n (R 2 ) n ) 2 .
Y is an organic moiety containing a reactive or non-reactive functional group;
each R 2 is an individually hydrolyzable functional group;
each R 3 is individually an alkyl functional group having 1 to 6 carbon atoms;
n is 1-3.
式中、R1は、1~14個の炭素のアルキルであり;
各R2は、独立して、炭素数1から6のアルキルまたは置換アルキルであり;
Xは、炭素数14までのアルキルまたは置換アルキル、アリールまたは置換アリール、エチレンエーテルまたは置換エチレンエーテル、2~20個のエチレンエーテル基を有するポリエチレンエーテルまたは置換ポリエチレンエーテルまたはそれらの組合せである。 The organofunctional silane is
where R 1 is alkyl of 1 to 14 carbons;
each R 2 is independently alkyl or substituted alkyl having 1 to 6 carbon atoms;
X is alkyl or substituted alkyl of up to 14 carbon atoms, aryl or substituted aryl, ethylene ether or substituted ethylene ether, polyethylene ether or substituted polyethylene ether having 2 to 20 ethylene ether groups, or combinations thereof.
式中、R3は、炭素数1~14のアルキルまたは置換アルキル、エチレンエーテル基2~20のエチレンエーテルまたはポリエチレンエーテル、ヒドロキシから選択される基で置換されたアルキル、および
In the formula, R 3 is alkyl or substituted alkyl having 1 to 14 carbon atoms, ethylene ether or polyethylene ether having 2 to 20 ethylene ether groups, alkyl substituted with a group selected from hydroxy, and
式中、nは、1~220の整数であり;
またはソルビトールジグリシジルエーテル。 The crosslinking agent is
In the formula, n is an integer from 1 to 220;
or sorbitol diglycidyl ether.
式中:
R1およびR2は、独立して、直鎖状もしくは分枝状のC1-C16アルキルまたはC2-C18アルコキシアルキルを表わし;または、非置換またはC1-C6アルキル、C1-C6アルコキシ、ハロゲンまたはOR3によって置換されているC3-C8シクロアルキル、フェニルまたはベンジルであり;
またはR1およびR2は、一緒になって、非置換またはC1-C6アルキル、C1-C6アルコキシ、ハロゲン、C3-C8シクロアルキル、フェニル、ベンジル、C1-C4アルキルフェニル、C1-C4アルコキシフェニル、ハロフェニル、C1-C4アルキルベンジル、C1-C4アルコキシベンジルまたはハロベンジル、二つの酸素要素を含む5、6または7員複素環構造で置換されている直鎖状のC1-C6アルキレンであり;
R3は、好ましくは、水素、直鎖状もしくは分岐状のC1-C16アルキルまたはC2-C18アルコキシアルキルを表し;またはC3-C8シクロアルキル、フェニルまたはベンジルであり、これらは非置換またはC1-C6アルキルにより置換されているが、但し、R1またはR2の少なくとも1つが-SO3M、-CO2Mまたは-PO3Mで置換されており、MがHまたは好ましくはアンモニウム、ナトリウム、リチウムまたはカリウムから選択されるカチオンである;
そしてXはS、NまたはOである。 The self-doped conductive polymer is
During the ceremony:
R 1 and R 2 independently represent linear or branched C 1 -C 16 alkyl or C 2 -C 18 alkoxyalkyl; or unsubstituted or C 1 -C 6 alkyl, C 1 -C 3 -C 8 cycloalkyl, phenyl or benzyl substituted by C 6 alkoxy, halogen or OR 3 ;
or R 1 and R 2 are, together, unsubstituted or C 1 -C 6 alkyl, C 1 -C 6 alkoxy, halogen, C 3 -C 8 cycloalkyl, phenyl, benzyl, C 1 -C 4 alkyl phenyl, C 1 -C 4 alkoxyphenyl, halophenyl, C 1 -C 4 alkylbenzyl, C 1 -C 4 alkoxybenzyl or halobenzyl, substituted with a 5-, 6- or 7-membered heterocyclic structure containing two oxygen elements is a linear C 1 -C 6 alkylene;
R 3 preferably represents hydrogen, linear or branched C 1 -C 16 alkyl or C 2 -C 18 alkoxyalkyl; or C 3 -C 8 cycloalkyl, phenyl or benzyl; Unsubstituted or substituted by C 1 -C 6 alkyl, provided that at least one of R 1 or R 2 is substituted with -SO 3 M, -CO 2 M or -PO 3 M, and M is H or preferably a cation selected from ammonium, sodium, lithium or potassium;
and X is S, N or O.
nは1~5の整数であり、最も好ましくは2であり;
R4は、直鎖状または分枝状のC1-C18アルキルラジカルC5-C12シクロアルキルラジカル、C6-C14アリールラジカルC7-C18アラルキルラジカルまたはC1-C4ヒドロキシアルキルラジカルから独立して選択され、式中R4は-SO3M、-CO2Mまたは-PO3Mで置換され、任意にカルボン酸、水酸化、アミン、置換アミン、アルケン、アクリレート、チオール、アルキン、アジド、硫酸塩、スルホン酸塩、スルホン酸、イミド、アミド、エポキシ、無水物、シラン、およびリン酸塩、ヒドロキシルラジカルから選択された少なくとも一つの追加の機能基で置換されており;
またはR4は、-(CHR5)a-R16、-O(CHR5)a-R16、-CH2O(CHR5)aR16、CH2O(CH2CHR5O)aR16から選択される、または
R4は-SO3M、-CO2Mまたは-PO3Mであり;
R5はカルボン酸、ヒドロキシル、アミン、アルケン、チオール、アルキン、アジド、エポキシ、アクリレートおよび無水物から選択される官能基で任意に置換されたHまたは炭素数1~5のアルキル鎖であり;
R16は、-SO3M、-CO2Mもしくは-PO3M、または-SO3M、-CO2Mもしくは-PO3Mで置換された炭素数1~5のアルキル鎖で、任意にさらにカルボン酸、ヒドロキシル、アミン、置換アミン、アルケン、チオール、アルキン、アジド、アミド、イミド、硫酸、アミド、エポキシ、無水物、シラン、アクリレート、リン酸から選択される少なくとも一つの官能基で置換され;
R16は、-Si2M、-Si3Mもしくは-Si3Mで置換された炭素数5以上のアルキレン鎖で、カルボキシル基で置換され;
aは0~10の整数であり;
MはHまたは好ましくはアンモニウム、ナトリウム、リチウムまたはカリウムから選択されるカチオンである。 78. The electrolytic capacitor of claim 77, wherein R 1 and R 2 together represent O-(CHR 4 ) n -O-, wherein:
n is an integer from 1 to 5, most preferably 2;
R 4 is a linear or branched C 1 -C 18 alkyl radical, C 5 -C 12 cycloalkyl radical, C 6 -C 14 aryl radical, C 7 -C 18 aralkyl radical, or C 1 -C 4 hydroxyalkyl independently selected from radicals, where R 4 is substituted with -SO 3 M, -CO 2 M or -PO 3 M, optionally carboxylic acids, hydroxides, amines, substituted amines, alkenes, acrylates, thiols, substituted with at least one additional functional group selected from alkynes, azides, sulfates, sulfonates, sulfonic acids, imides, amides, epoxies, anhydrides, silanes, and phosphates, hydroxyl radicals;
Or R 4 is -(CHR 5 ) a -R 16 , -O(CHR 5 ) a -R 16 , -CH 2 O(CHR 5 ) a R 16 , CH 2 O(CH 2 CHR 5 O) a R 16 , or R 4 is -SO 3 M, -CO 2 M or -PO 3 M;
R 5 is H or an alkyl chain having 1 to 5 carbon atoms optionally substituted with a functional group selected from carboxylic acid, hydroxyl, amine, alkene, thiol, alkyne, azide, epoxy, acrylate and anhydride;
R 16 is -SO 3 M, -CO 2 M or -PO 3 M, or an alkyl chain having 1 to 5 carbon atoms substituted with -SO 3 M, -CO 2 M or -PO 3 M, optionally and further substituted with at least one functional group selected from carboxylic acids, hydroxyls, amines, substituted amines, alkenes, thiols, alkynes, azides, amides, imides, sulfuric acids, amides, epoxies, anhydrides, silanes, acrylates, and phosphoric acids. ;
R 16 is an alkylene chain having 5 or more carbon atoms substituted with -Si 2 M, -Si 3 M or -Si 3 M, and substituted with a carboxyl group;
a is an integer from 0 to 10;
M is H or a cation preferably selected from ammonium, sodium, lithium or potassium.
式中:
Aは、ポリスチレンスルホン酸またはポリスチレンスルホン酸の塩であり;
BおよびCは、別々に、以下から選択される基で置換された重合単位を表す;
-カルボキシル基;
-C(O)OR6、式中、R6は、以下からなる群から選択される:
ヒドロキシル、カルボキシル、アミン、エポキシ、シラン、アミド、イミド、チオール、アルケン、アルキン、アジド、リン酸塩、アクリレート、無水物からなる群より選択される官能基で任意に置換された炭素数1~20のアルキル、および
-(CHR7CH2O)b-R8、式中:
R7は、水素または炭素数1~7のアルキルから選択され;
bは、1から、-CHR7CH2O-基について200,000までの分子量を提供するのに十分な数までの整数であり;そして
R8は、水素、シラン、リン酸塩、アクリレート、ヒドロキシル、カルボキシル、アミン、エポキシ、シラン、アミド、イミド、チオール、アルケン、アルキン、リン酸塩、アジド、アクリレートおよび無水物からなる群から選択される官能基で任意に置換された炭素数1~9のアルキルである;
-C(O)-NHR9、式中:
R9は水素、またはヒドロキシル、カルボキシル、アミン、エポキシ、シラン、アミド、イミド、チオール、アルケン、アルキン、リン酸塩、アジド、アクリレートおよび無水物からなる群より選択された官能基で任意に置換された炭素数1~20のアルキルである;
-C6H4-R10、式中:
R10は、以下から選択される:
ヒドロキシル、カルボキシル、アミン、エポキシ、シラン、アミド、イミド、チオール、アルケン、アルキン、リン酸塩、アジド、アクリレート、および無水物からなる群より選択される官能基で任意に置換された水素またはアルキル;
ヒドロキシル、カルボキシル、アミン、エポキシ、シラン、イミド、アミド、チオール、アルケン、アルキン、リン酸塩、アジド、アクリレート、無水物からなる群から選択される反応基;および
-(O(CHR11CH2O)d-R12、式中:
R11は、水素または炭素数1~7のアルキルであり、好ましくは水素またはメチルであり;
dは、1から、-CHR11CH2O-基について200,000までの分子量を提供するのに十分な数までの整数であり;
R12は、水素、ヒドロキシル、カルボキシル、アミン、エポキシ、シラン、アミド、イミド、チオール、アルケン、アルキン、リン酸塩、アジド、アクリレートおよび無水物からなる群から選択される官能基で任意に置換された炭素数1~9のアルキルから選択され;
-C6H4-O-R13、式中:
R13は、以下から選択される:
水素、またはヒドロキシル、カルボキシル、アミン、エポキシ、シラン、アミド、イミド、チオール、アルケン、アルキン、アジド、アクリレート、リン酸塩および無水物からなる群より選択される反応性基で任意に置換されるアルキル;
エポキシ、シラン、アルケン、アルキン、アクリレート、ホスフェートからなる群から選択される反応性基;
-(CHR14CH2O)e-R15、式中:
R14は、水素または炭素数1~7のアルキルであり;
eは、1から、-CHR14CH2O-基について200,000までの分子量を提供するのに十分な数までの整数であり;そして
R15は、ヒドロキシル、カルボキシル、アミン、エポキシ、シラン、アミド、イミド、チオール、アルケン、アルキン、アジド、アクリレート、リン酸および無水物からなる群から選択される官能基で任意に置換された水素および炭素数1~9のアルキルからなる基選択され;そして
yおよびzは0であるか、またはx、yおよびzは、一緒になって、少なくとも100から500,000以下の分子量を有するポリアニオンを形成するのに十分であり、y/xは0.01から100、またはzは0から100以下の比z/xを有する。 81. The electrolytic capacitor of claim 80, wherein the exogenous dopant is defined by AxByCz.
During the ceremony:
A is polystyrene sulfonic acid or a salt of polystyrene sulfonic acid;
B and C independently represent polymerized units substituted with groups selected from;
-carboxyl group;
-C(O)OR 6 , where R 6 is selected from the group consisting of:
1 to 20 carbon atoms optionally substituted with a functional group selected from the group consisting of hydroxyl, carboxyl, amine, epoxy, silane, amide, imide, thiol, alkene, alkyne, azide, phosphate, acrylate, and anhydride. alkyl, and -(CHR 7 CH 2 O) b -R 8 , in the formula:
R 7 is selected from hydrogen or alkyl having 1 to 7 carbon atoms;
b is an integer from 1 to a number sufficient to provide a molecular weight of up to 200,000 for the -CHR 7 CH 2 O- group; and R 8 is hydrogen, silane, phosphate, acrylate, 1 to 9 carbon atoms optionally substituted with a functional group selected from the group consisting of hydroxyl, carboxyl, amine, epoxy, silane, amide, imide, thiol, alkene, alkyne, phosphate, azide, acrylate, and anhydride. is an alkyl;
-C(O)-NHR 9 , in the formula:
R 9 is optionally substituted with hydrogen or a functional group selected from the group consisting of hydroxyl, carboxyl, amine, epoxy, silane, amide, imide, thiol, alkene, alkyne, phosphate, azide, acrylate, and anhydride. is an alkyl having 1 to 20 carbon atoms;
-C 6 H 4 -R 10 , in the formula:
R10 is selected from:
hydrogen or alkyl optionally substituted with a functional group selected from the group consisting of hydroxyl, carboxyl, amine, epoxy, silane, amide, imide, thiol, alkene, alkyne, phosphate, azide, acrylate, and anhydride;
a reactive group selected from the group consisting of hydroxyl, carboxyl, amine, epoxy, silane, imide, amide, thiol, alkene, alkyne, phosphate, azide, acrylate, anhydride; and -(O(CHR 11 CH 2 O ) d −R 12 , where:
R 11 is hydrogen or alkyl having 1 to 7 carbon atoms, preferably hydrogen or methyl;
d is an integer from 1 to a number sufficient to provide a molecular weight of up to 200,000 for the -CHR 11 CH 2 O- group;
R12 is optionally substituted with a functional group selected from the group consisting of hydrogen, hydroxyl, carboxyl, amine, epoxy, silane, amide, imide, thiol, alkene, alkyne, phosphate, azide, acrylate and anhydride. selected from alkyl having 1 to 9 carbon atoms;
-C 6 H 4 -O-R 13 , in the formula:
R13 is selected from:
alkyl optionally substituted with hydrogen or a reactive group selected from the group consisting of hydroxyl, carboxyl, amine, epoxy, silane, amide, imide, thiol, alkene, alkyne, azide, acrylate, phosphate, and anhydride; ;
reactive groups selected from the group consisting of epoxies, silanes, alkenes, alkynes, acrylates, phosphates;
-(CHR 14 CH 2 O) e -R 15 , in the formula:
R 14 is hydrogen or alkyl having 1 to 7 carbon atoms;
e is an integer from 1 to a number sufficient to provide a molecular weight of up to 200,000 for the -CHR 14 CH 2 O- group; and R 15 is hydroxyl, carboxyl, amine, epoxy, silane, a group consisting of hydrogen and alkyl having from 1 to 9 carbon atoms optionally substituted with a functional group selected from the group consisting of amides, imides, thiols, alkenes, alkynes, azides, acrylates, phosphoric acids, and anhydrides; and y and z are 0, or x, y and z are taken together and are sufficient to form a polyanion having a molecular weight of at least 100 and no more than 500,000, and y/x is 0.01 to 100, or z has a ratio z/x of 0 to 100 or less.
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