JP2750559B2 - 導電性重合体組成物 - Google Patents
導電性重合体組成物Info
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Description
し、特に、チオフェン−シロール−チオフェン骨格を有
する新規な導電性重合体組成物に関する。
供与性物質をドーピングすることにより電荷移動形成反
応を起こさせ、電子伝導に基づく高い電気伝導性を発現
させることが見出された後、同様の現象が、ポリフェニ
レン、ポリピロール、ポリアニリン及びポリチオフェン
等についても見出されるに至り、導電性有機高分子化合
物が近年注目を浴びている。しかしながら、これらの高
分子は、不溶不融であるために賦形性に乏しい上、気相
重合法や電解重合法によるために、生成フィルムの形状
が反応容器や電極の形状により制約されるのみならず、
ドーピング時に高分子物性が著しく劣化するという欠点
があった。
ェンの側鎖にアルキル基を導入することが提案されてい
るが、未だシロールとチオフェンを組み合わせたポリマ
ーについては知られていない。そこで、本発明者等は、
上記従来の欠点を解決すべく鋭意検討した結果、安定な
チオフェン−シロール共重合体を得ることができるこ
と、及び、該共重合体にヨウ素をドーピングすることに
より高い電気伝導性を発現させることができることを見
出し本発明に到達した。
は、任意の形状のフィルムや塗膜に賦形することができ
る、溶剤可溶な導電性重合体組成物を提供することにあ
る。
ヨウ素をドーピングしてなる導電性重合体組成物であっ
て、該重合体が下記化11で表されるチオフェン−シロ
ール−チオフェン骨格を繰り返し単位として持つ重合体
であることを特徴とする導電性重合体組成物により達成
された。
の炭化水素基、R’は炭素数が1〜12の一価の有機基
又は有機基で置換されたケイ素基である。本発明におけ
るチオフェン−シロール共重合体の代表例は一般式化2
で表され、それは、下記化3で表される化合物と、化4
で表される化合物とを、ニッケル又はパラジウムの金属
錯体存在下に反応させることによって容易に得ることが
できる。
の炭化水素基、R’は炭素数が1〜12の一価の有機基
又は有機基で置換されたケイ素基であり、nは0〜20
の整数であることが好ましい。Xはハロゲン原子、Yは
水素原子又はハロゲン原子である。ハロゲン原子として
は、取り扱いの容易性及び反応性の観点から臭素原子が
最も好ましい。
はSnR3、M’はSnR3または水素原子である。
タニル基、トリブチルスタニル基及びトリフェニルスタ
ニル基等が例示される。Rとしては、メチル基、エチル
基、プロピル基等のアルキル基の他、フェニル基、トリ
ル基、ビニル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基
等を挙げることができる。また、R’としては、メチル
基、エチル基、イソプロピル基、第三級ブチル基、フェ
ニル基、ベンジル基、ジヒドロピラニル基、トリメチル
シリル基、第三級ブチルジメチルシリル基、ジフェニル
メチルシリル基等が挙げられる。これらの中でも特に第
三級ブチルジメチルシリル基が好ましい。
5−ジチエニルシロールをN−臭化こはく酸イミド等で
処理することにより、また化4の化合物は、2.5−ジ
チエニルシロールをn−ブチルリチウムと反応させた
後、塩化トリアルキル錫などを加える等の公知の方法で
夫々得ることができる。パラジウムまたはニッケルの金
属錯体は、本発明の前記化2の化合物を得るために不可
欠な触媒であって、その例としては、一般式Cl2 M
(PR1 3 )2 又はCl2 M(R2 2 PQPR3 2 )そ
の他で示されるものを挙げることができる。但し、ここ
でMはPd又はNiである。
e3 )2 、Cl2 Pd(PEt3 )2 、Cl2 Pd(P
Bu3 )2 、Cl2 Pd(PPh3 )2 、Cl2 Pd
(P(OMe)3 )2 、Cl2 Pd(P(OEt)3 )
2 ;Cl2 Ni(PMe3 )2、Cl2 Ni(PE
t3 )2 、Cl2 Ni(PBu3 )2 、Cl2 Ni(P
Ph3 )2 、Cl2 Ni(P(OMe)3 )2 、Cl2
Ni(P(OEt)3 )2 等があり;
は、Cl2 Pd(Ph2 P(CH2)4 PPh2 )、C
l2 Pd(Ph2 P(CH2 )3 PPh2 )、Cl2 P
d(1,1−ビス(ジフェニルホスフィノフェロセ
ン))、Cl2 Ni(Ph2 P(CH2 )4 PP
h2 )、Cl2 Pd(Ph2 P(CH2 )4 PPh2 )
等を挙げることができる。
h3 )4 、(PhCH2 )PdCl(PR1 3 )2 、C
l2 Pd(MeCN)2 、Cl2 Pd(PhCN)2 、
Cl2 Pd(MeCN)PR3 、Cl2 Pd(PhC
N)PR3 、〔Pd(π−C3 H3 )Cl〕3 が挙げら
れる。但し、上式中のMeはメチル基、Etはエチル
基、Buはブチル基及びPhはフェニル基を表す。
た共重合体にヨウ素をドーピングする。ヨウ素のドーピ
ングは、1)ヨウ素の蒸気雰囲気下に、前記共重合体を
晒す気相又は乾式方法、2)ヨウ素を不活性溶媒中に溶
解した後、得られた溶液中に前記共重合体を浸積する湿
式ドーピング法によって行うことができる他、前記共重
合体を溶解し得る溶媒中に、該共重合体と共にヨウ素を
溶解させ、得られた溶液を塗布・乾燥し、賦形と同時に
ドーピングを行う同時ドーピング法を採用することもで
きる。
温度とドーパント分圧を制御することによりドーピング
速度をコントロールすることができる。この場合、一般
に温度は−30℃〜200℃の範囲で行われる。−30
℃未満ではドーピング速度が遅く、200℃を超えた場
合にはドーピング時にポリマーの劣化を招くので好まし
くない。ドーパント分圧は、1mmHg〜5気圧の範囲
とすることが好ましい。1mmHg未満ではドーピング
速度が遅く、5気圧を超えてもドーピング速度は増加し
ない。
は、ヨウ素と反応して電子供与性化合物としての能力を
失活させない溶媒をいう。かかる溶媒としては、アセト
ン、メチルエチルケトン、シクロヘキサンのようなケト
ン類、ヘキサン、オクタン、シクロヘキサンのような炭
化水素類、トルエン、キシレン、ニトロベンゼンのよう
な芳香族類、エーテル、THFのようなエーテル類、酢
酸エチルのようなエステル類、メタノール、エタノール
のようなアルコール類、DMF、DMSO、HMPAの
ような非プロトン性極性溶媒、その他、ニトロメタン、
アセトニトリル等が挙げられる。
リマーを非常によく溶解するので、特にこれらの溶媒を
用いて同時ドーピングを行うことが好適である。同時ド
ーピング法における乾燥温度は、通常0〜150℃であ
り、乾燥は常圧又は減圧下で行われる。このようにして
得られた導電性重合体組成物の導電率の測定は、ガラス
板上に4端子部を白金蒸着により形成させて電極とした
後、この上に、溶解させたポリマー溶液をスピンコート
して薄膜を形成させることによって容易に行うことがで
きる。
−シロール−チオフェン骨格を繰り返し単位として有す
るポリマーは、溶剤に可溶であって任意の形状のフィル
ムや塗膜に賦形することができる上、ヨウ素でドーピン
グしても脆化することがなく、導電性は、ヨウ素をドー
ピングしない場合より、導電率で107 〜108 倍と著
しく向上する。
体組成物は賦形性に優れるので、バッテリーの電極、太
陽電池、電磁シールド用筐体等、電気、電子、通信分野
の用途に好適である。
に詳述するが、本発明はこれによって限定されるもので
はない。ジチエニルシロール及びその2臭化物の合成
取り付けた200mlのフラスコに、構造式が下記化5
で表される2,5−ジチエニルシロール1.45gとテ
トラヒドロフラン40mlを入れた後、N−臭化こはく
酸イミド0.85gのジメチルホルムアミド溶液20m
lを滴下した。
100mlを入れて反応を終了させ、ヘキサン100m
lで三回抽出した。有機層を集めて水及び食塩水で洗っ
た後、硫酸ナトリウムで乾燥した。
マトグラフィー(溶離液;ヘキサン/塩化メチレン=1
0/1、Rf=0.38)を用いて、下記化6で表され
る1.2gの2臭化物を得た。
晶であった。又、元素分析の結果は炭素原子が55.3
6%、水素原子が6.02%であり、C41H52O2 S2
Si3 Br2 とした場合の夫々の計算値55.64%及
び5.92%と良く一致した。
ール(化5)495mgの乾燥ヘキサン溶液に、室温で
N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン
0.4ml及びn−ブチルリチウムの1.67モルヘキ
サン溶液1.6mlを順次添加して1時間攪拌した。次
に、クロロトリブチル錫を0.81ml滴下した後更に
1時間攪拌し、合成例1で合成した2臭化物(化6)6
02mgの乾燥テトラヒドロフラン溶液12mlとCl
2 Pd(PPh3 )2 52mgを加えた。
を留去した後、残りを50mlのクロロホルムに溶かし
た。クロロホルム溶液を27ミリモルのシアン化カリウ
ム水溶液で2度、水で2度洗浄した後、硫酸ナトリウム
で乾燥した。濾過した後溶媒を留去して得た固体を少量
のクロロホルムに溶解した後ヘキサンで再沈を行って濾
過し、ヘキサン洗浄を経て、下記化7で表される濃い赤
紫色のポリマーを650mg得た。
00であった。
−シロール共重合体化7をTHFに溶解させて、10重
量%溶液を調整した。一方、ガラス板上に、白金蒸着に
より4端子部を形成して電極とし、この上に上記溶液を
スピンコートし、2mmHg/50℃で乾燥させて、厚
さ1μmの薄膜を形成させた。次いで、遮光、密閉下に
得られた薄膜をヨウ素、蒸気と接触させ、直流抵抗の経
時変化を追跡したところ、ヨウ素、蒸気に晒されると、
急速に導電率が上昇し、膜の外観も濃紺から黒茶色に変
化することが確認された。最終的に安定した導電率は
9.2×10-3S/cmであった。
ロール共重合体をプレスして厚さ100μmのフィルム
を作製した。次いで得られたフィルムを、4端子部を有
する電極で挟み、導電率測定用の試料を調製した。得ら
れた試料を、真空ラインに接続したガラス瓶容器内に取
り付け、固体ヨウ素と共存させた後脱気した。脱気した
後、固体ヨウ素と共に密閉下に静置した試料の導電率を
測定したところ、ヨウ素蒸気に晒された試料は急速に導
電率が上昇し、最終滴に1×10-3S/cmに落ちつい
た。
施例2と全く同様にして導電率を測定したところ、1×
10-11 S/cmと極めて低いものであった。
Claims (3)
- 【請求項1】 ヨウ素をドーピングしてなる導電性重合
体組成物であって、該重合体が、下記化10で表される
チオフェン−シロール−チオフェン骨格を繰り返し単位
として持つ重合体であることを特徴とする導電性重合体
組成物。 【化10】 但し、化10中のRは水素原子又は炭素数が1〜7の一
価の炭化水素基、R’は炭素数が1〜12の一価の有機
基または有機基で置換されたケイ素基である。 - 【請求項2】 重合体が、下記化1で表される請求項1
に記載の導電性重合体組成物; 【化1】 但し、化1中のRは水素原子又は炭素数が1〜7の一価
の炭化水素基、R’は炭素数が1〜12の一価の有機基
または有機基で置換されたケイ素基であり、nは0〜2
0の整数である。 - 【請求項3】 R’が第三級ブチルジメチルシリル基で
ある請求項1又は2に記載の導電性重合体組成物。
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---|---|---|---|
JP27376292A JP2750559B2 (ja) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | 導電性重合体組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27376292A JP2750559B2 (ja) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | 導電性重合体組成物 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06100669A JPH06100669A (ja) | 1994-04-12 |
JP2750559B2 true JP2750559B2 (ja) | 1998-05-13 |
Family
ID=17532227
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP27376292A Expired - Fee Related JP2750559B2 (ja) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | 導電性重合体組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP4873603B2 (ja) * | 2005-06-30 | 2012-02-08 | 国立大学法人東京工業大学 | 高分子化合物の製造方法及び高分子化合物、並びにそれを用いた有機電子デバイス |
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-
1992
- 1992-09-16 JP JP27376292A patent/JP2750559B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH06100669A (ja) | 1994-04-12 |
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