JP3144808B2 - Method for producing conductive organic polymer fiber or film - Google Patents

Method for producing conductive organic polymer fiber or film

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JP3144808B2
JP3144808B2 JP00860291A JP860291A JP3144808B2 JP 3144808 B2 JP3144808 B2 JP 3144808B2 JP 00860291 A JP00860291 A JP 00860291A JP 860291 A JP860291 A JP 860291A JP 3144808 B2 JP3144808 B2 JP 3144808B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、導電性を有する有機重
合体繊維あるいはフィルムの製造方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a conductive organic polymer fiber or film.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】導電性
有機重合体は、導電材料としてあるいは電池等の素材と
して、幅広い応用展開が期待されており、その合成法あ
るいは加工法を含めて活発な研究が展開されている。従
来の研究は、導電性重合体の導電性を更に高めて実用的
レベルまで向上させることに主眼がおかれており、その
加工法については後回しにされてきたきらいがある。
2. Description of the Related Art Conductive organic polymers are expected to have a wide range of applications as conductive materials or materials for batteries and the like. Research is being developed. Conventional research has focused on further increasing the conductivity of the conductive polymer to a practical level, and the processing method has been postponed.

【0003】高導電性有機重合体の製造法としては、電
解酸化重合法と化学酸化重合法が知られている。電解酸
化重合法は適当な溶媒に支持電解質と重合しようとする
モノマーを溶解し、挿入した電極間に定電圧を印加し陽
極板上に導電性重合体を生成させるものである。このよ
うにして得られる重合体は使用するモノマーの種類に依
って、さらに溶媒、電解質、印加電圧、電流値等の最適
条件を選択することにより数十〜数千S/cmの高導電率を
有する重合体を得ることができ、高導電性重合体を得る
方法として適している。しかも、電極板上に重合物が生
成するため、重合体がフィルム状に得られるという利点
がある。
As a method for producing a highly conductive organic polymer, an electrolytic oxidation polymerization method and a chemical oxidation polymerization method are known. In the electrolytic oxidation polymerization method, a monomer to be polymerized with a supporting electrolyte is dissolved in an appropriate solvent, and a constant voltage is applied between inserted electrodes to form a conductive polymer on an anode plate. Depending on the type of monomer used, the polymer obtained in this way can further increase the conductivity of several tens to several thousand S / cm by selecting optimum conditions such as a solvent, an electrolyte, an applied voltage, and a current value. Can be obtained, and is suitable as a method for obtaining a highly conductive polymer. Moreover, since a polymer is formed on the electrode plate, there is an advantage that the polymer can be obtained in a film form.

【0004】一方、化学酸化重合法は、酸化剤を使用し
てモノマーを酸化し、重合する方法であるが、その製造
法は大きく二つに分けられる。一つは、たとえばモノマ
ーを適当な溶媒に溶かし、適当な酸化剤により重合する
方法である。この方法は、電解酸化重合法に比べ、安価
に重合体が得られ生産性に富むが、一般に導電性が低
く、重合体が粉末で得られ、しかもその重合体は一般に
不溶不融であるため成形性に著しく劣るという欠点を持
つ。
On the other hand, the chemical oxidative polymerization method is a method of oxidizing and polymerizing a monomer using an oxidizing agent, and the production method is roughly divided into two methods. One is a method in which, for example, a monomer is dissolved in a suitable solvent and polymerized with a suitable oxidizing agent. In this method, compared to the electrolytic oxidation polymerization method, a polymer can be obtained inexpensively and the productivity is high, but generally the conductivity is low, the polymer is obtained as a powder, and the polymer is generally insoluble and infusible. It has the disadvantage of being extremely poor in moldability.

【0005】他の方法として、基材上に蒸着したモノマ
ーを酸化剤で重合し、導電性薄膜を形成する方法があ
る。しかしながら従来技術では、この場合も生成した重
合体の導電率が高くない等の問題があった。
As another method, there is a method in which a monomer deposited on a substrate is polymerized with an oxidizing agent to form a conductive thin film. However, in the prior art, there is also a problem in this case that the conductivity of the produced polymer is not high.

【0006】本発明者らは、これらの問題を解決すべく
化学酸化重合法の改良研究を進めてきており、これまで
にも酸化重合反応時に酸化電位を制御すべく溶媒の選
択、酸化剤の選択等により、導電性改善が可能な事(特
願昭63−55659 号)、重合体成形時、少量の溶媒を含ま
せることで、成形性と導電性を共に改善した成形物を得
る事ができること(特願昭63−85706号)、並びにCVD
酸化重合法により重合体膜作成時、適当な溶媒と酸化剤
の組み合わせを選択することにより、高導電性重合体膜
を得る事が出来る事(特願昭63−175969号)、更に導電
性重合体膜作製時、モノマーとバインダーポリマー、適
当な濃度の酸化剤を含む溶液から溶媒を蒸発除去しなが
ら、重合を行わせることにより、高導電性重合体膜を作
製することができる(特願平2−183445号)等のことを
見いだした。しかしながら、従来技術の範囲では大量生
産に必須の技術である、連続的に繊維あるいはフィルム
を製造する方法が解決されていなかった。
The present inventors have been studying the improvement of the chemical oxidative polymerization method in order to solve these problems. So far, selection of a solvent and use of an oxidizing agent to control the oxidation potential during the oxidative polymerization reaction have been performed. Conductivity can be improved by selection (Japanese Patent Application No. 63-55659), and a molded product with improved moldability and conductivity can be obtained by adding a small amount of solvent during polymer molding. What you can do (Japanese Patent Application No. 63-85706) and CVD
It is possible to obtain a highly conductive polymer film by selecting an appropriate combination of a solvent and an oxidizing agent when preparing a polymer film by the oxidative polymerization method (Japanese Patent Application No. 63-175969). At the time of forming a coalesced film, a highly conductive polymer film can be prepared by performing polymerization while evaporating and removing a solvent from a solution containing a monomer, a binder polymer, and an appropriate concentration of an oxidizing agent (Japanese Patent Application No. Hei 10-26139). 2-183445). However, in the range of the prior art, a method for continuously producing fibers or films, which is an essential technique for mass production, has not been solved.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、芳香族化
合物、特に窒素、酸素、硫黄等の異種原子を含有した芳
香族化合物を用い、化学酸化重合法により高導電性を有
する有機重合体を得るべく、鋭意研究を行った結果、特
殊な製法を採用することにより、高導電率を有し、かつ
耐溶剤性、引っ張り強度等に優れた有機重合体繊維ある
いはフィルムを連続的かつ安価に製造する方法を見いだ
し本発明に到った。
Means for Solving the Problems The present inventors have used an aromatic compound, particularly an aromatic compound containing heteroatoms such as nitrogen, oxygen, and sulfur, and obtained a highly conductive organic polymer by a chemical oxidative polymerization method. As a result of intensive research to obtain coalescence, the adoption of a special manufacturing method has resulted in continuous and inexpensive organic polymer fibers or films that have high electrical conductivity and excellent solvent resistance and tensile strength. The present invention has been found, and the present invention has been achieved.

【0008】すなわち、本発明は導電性有機重合体繊維
あるいはフィルムを製造するに際し、モノマーとバイン
ダーポリマーの混合溶液、あるいはこの両者を共通溶媒
に溶解した溶液を、酸化剤を含む溶液中に該酸化剤を含
む溶液の酸化電位を制御しながら押し出して化学酸化重
合を行わせることを特徴とする導電性有機重合体繊維あ
るいはフィルムの製造方法に関し、本発明においては、
酸化剤を含む溶液中にモノマーとバインダーポリマーを
繊維状あるいはフィルム状に押し出して、モノマーを酸
化重合し導電性重合体を生成すると同時に、バインダー
ポリマーを架橋化させ、溶媒に不溶な繊維あるいはフィ
ルムとするものである。この際、溶媒の選択と酸化剤濃
度を調整することにより、酸化電位を制御すれば重合体
の導電性は高くなる。
That is, in the present invention, in producing a conductive organic polymer fiber or film, a mixed solution of a monomer and a binder polymer or a solution in which both are dissolved in a common solvent is mixed with a solution containing an oxidizing agent. The method for producing a conductive organic polymer fiber or film, characterized in that chemical oxidation polymerization is performed by extruding while controlling the oxidation potential of the solution containing the agent, in the present invention,
The monomer and the binder polymer are extruded into a fibrous or film form into a solution containing an oxidizing agent, and the monomer is oxidized and polymerized to form a conductive polymer.At the same time, the binder polymer is cross-linked to form a fiber or film insoluble in a solvent. Is what you do. At this time, if the oxidation potential is controlled by selecting the solvent and adjusting the oxidizing agent concentration, the conductivity of the polymer increases.

【0009】本発明において使用されるモノマーは、酸
化重合して共役系を生成するものの中から選ばれる。こ
のような化合物の例として、5員環複素化合物ではピロ
ール誘導体、フラン誘導体およびチオフェン誘導体が挙
げられる。
The monomer used in the present invention is selected from those which form a conjugated system by oxidative polymerization. Examples of such compounds include pyrrole derivatives, furan derivatives and thiophene derivatives in the case of 5-membered heterocyclic compounds.

【0010】ピロール誘導体として適当な化合物は非置
換ピロール、N-アルキルピロールの如きN-置換ピロー
ル、あるいは3位あるいは3,4 位にC1〜C6のアルキル
基、アルコキシ基あるいはハロゲン原子を有する3-アル
キルピロール、3,4-ジアルキルピロール、3-アルコキシ
ピロール、3,4-ジアルコキシピロール、3-クロロピロー
ルあるいは3,4-ジクロロピロール等が挙げられる。フラ
ン誘導体およびチオフェン誘導体としては非置換フラ
ン、および3位あるいは3,4位にC1〜C6のアルキル基、
アルコキシ基あるいはハロゲン原子を有する3-アルキル
フラン、3,4-ジアルキルフラン、3-アルコキシフラン、
3,4-ジアルコキシフラン、3-クロロフランあるいは3,4-
ジクロロフラン等、あるいは非置換チオフェン、および
3位あるいは3,4位にC1〜C6のアルキル基、アルコキシ
基あるいはハロゲン原子を有する3-アルキルチオフェ
ン、3,4-ジアルキルチオフェン、3-アルコキシチオフェ
ン、3,4-ジアルコキシチオフェン、3-クロロチオフェン
あるいは3,4-ジクロロチオフェン等が挙げられる。6員
環芳香族化合物としては、アニリンあるいはベンジジン
等が挙げられる。
[0010] Suitable compounds as pyrrole derivatives have unsubstituted pyrrole, N- alkyl pyrroles such as N- substituted pyrrole or 3-position or 3,4-position an alkyl group C 1 ~C 6,, alkoxy group or a halogen atom Examples include 3-alkylpyrrole, 3,4-dialkylpyrrole, 3-alkoxypyrrole, 3,4-dialkoxypyrrole, 3-chloropyrrole, and 3,4-dichloropyrrole. The furan derivatives and thiophene derivatives unsubstituted furan, and 3-positions or 3,4-position an alkyl group C 1 -C 6,
3-alkylfuran having an alkoxy group or a halogen atom, 3,4-dialkylfuran, 3-alkoxyfuran,
3,4-dialkoxyfuran, 3-chlorofuran or 3,4-
Dichlorofuran or the like, or unsubstituted thiophene, and 3-alkylthiophene having a C 1 to C 6 alkyl group, alkoxy group, or halogen atom at the 3- or 3-position, 3,4-dialkylthiophene, 3-alkoxythiophene , 3,4-dialkoxythiophene, 3-chlorothiophene, and 3,4-dichlorothiophene. Examples of the six-membered aromatic compound include aniline and benzidine.

【0011】本発明において使用される酸化剤として
は、反応媒体中で高導電性重合体を生成する電解酸化重
合法と同程度の酸化電位を有する酸化剤が好適である。
例えば、ピロール、フラン、チオフェンの酸化剤として
は、鉄(III)塩、モリブデン(V) 塩、およびルテニウム
(III) 塩等が挙げられる。アニリンおよびベンジジンの
酸化剤としてはクロム(IV)酸塩、重クロム(VI)酸塩およ
び過マンガン(VII) 酸塩等が挙げられる。
As the oxidizing agent used in the present invention, an oxidizing agent having an oxidation potential similar to that of an electrolytic oxidation polymerization method for producing a highly conductive polymer in a reaction medium is preferable.
For example, oxidants for pyrrole, furan, and thiophene include iron (III) salts, molybdenum (V) salts, and ruthenium.
(III) salts and the like. The oxidizing agents for aniline and benzidine include chromate (IV), bichromate (VI) and permanganate (VII).

【0012】本発明の具体例としてモノマーがピロール
である場合について、導電性重合体を製造する方法につ
いて詳述する。
As a specific example of the present invention, a method for producing a conductive polymer when the monomer is pyrrole will be described in detail.

【0013】酸化剤の具体例としては、FeCl3 、Fe(ClO
4)3 等のFe(III) 塩、RuCl3 、Ru(ClO4)3 等のRu(III)
塩あるいはMoCl5 、Mo(ClO4)5 等のMo(V) 塩等が挙げら
れる。これらの内でも経済性の面からFe(III) 塩、特に
FeCl3 を用いるのが好ましい。
Specific examples of the oxidizing agent include FeCl 3 , Fe (ClO
4) 3 or the like of Fe (III) salts, RuCl 3, Ru (ClO 4 ) 3, etc. Ru (III)
Salts or Mo (V) salts such as MoCl 5 and Mo (ClO 4 ) 5 are mentioned. Of these, Fe (III) salts, especially
Preferably, FeCl 3 is used.

【0014】本発明においては、モノマーとバインダー
ポリマーとの均一分散混合物を、酸化剤を溶かした溶液
中に押し出す。この時、細孔から押し出しながら押し出
し物を延伸すれば繊維を得、スリットから押し出せばフ
ィルムを得る。
In the present invention, a homogeneously dispersed mixture of a monomer and a binder polymer is extruded into a solution containing an oxidizing agent. At this time, if the extruded material is stretched while being extruded from the pores, a fiber is obtained, and if extruded from the slit, a film is obtained.

【0015】バインダーポリマーとしては、モノマーを
常温で、あるいは加温(溶融)状態で溶解するものが好
ましいが、加温しても固体のままであるとか、あるいは
液体であっても相溶性がない等の理由により、一様な混
合が困難である場合には溶媒を用いて両者の混合を均一
化しても良い。モノマーがピロールである場合、ビニル
系ポリマーとしてポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポ
リメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリ
酢酸ビニル等が、ポリエステルとしてポリエチレンテレ
フタレート(PET) 、ポリブチレンテレフタレート(PBT)
、ポリカーボネート等が、ポリアミドとしてポリアミ
ド6、ポリアミド6 ・6、ポリアミド12、ポリアミド6
・10等が、その他、ポリイミド、ポリエチレンオキシド
等が使用できる。これらのポリマーは共重合体、あるい
は数種のブレンド物の形で用いても良い。本発明におい
ては、これらのバインダーポリマーは最終的に不溶性架
橋体となるため、オリゴマー等の低分子量のもの、ある
いは吸湿性のものも用いることができる。これらのうち
ポリスチレン、ポリアクリロニトリル等が溶媒を選びや
すいという点で特に有利である。
As the binder polymer, a polymer that dissolves the monomer at room temperature or in a heated (melted) state is preferable. However, the polymer remains in a solid state even when heated, or has no compatibility even if it is a liquid. If uniform mixing is difficult for reasons such as the above, a solvent may be used to homogenize the mixing. When the monomer is pyrrole, as a vinyl polymer, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, etc., and as a polyester, polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT) )
, Polycarbonate, etc., polyamides such as polyamide 6, polyamide 6.6, polyamide 12, polyamide 6
10 and the like, and polyimide, polyethylene oxide and the like can be used. These polymers may be used in the form of a copolymer or a blend of several kinds. In the present invention, since these binder polymers eventually become insoluble crosslinked products, low molecular weight ones such as oligomers or hygroscopic ones can also be used. Among them, polystyrene, polyacrylonitrile and the like are particularly advantageous in that a solvent can be easily selected.

【0016】酸化剤を溶解させる溶媒は、モノマーとバ
インダーポリマーを混合時に用いた溶媒とよく溶け合
い、かつバインダーポリマーを溶解しないものの内から
選ぶ必要がある。すなわち、例を挙げればバインダーポ
リマーがポリスチレンである時は水、あるいはメタノー
ル、エタノール等のアルコール類、アセトン類が、ポリ
アクリロニトリルである時は水、各種アルコール類、各
種エーテル類等が、ポリアミドである時は水、あるいは
メタノール、エタノール等の脂肪族アルコール類、クロ
ロホルム等が、さらにポリエステルすなわち、PET 、PB
T 等に対しては水、各種アルコール類、アセトン、エー
テル類が使用可能である。
The solvent for dissolving the oxidizing agent must be selected from those which are well soluble in the solvent used for mixing the monomer and the binder polymer and do not dissolve the binder polymer. That is, for example, when the binder polymer is polystyrene, water, or alcohols such as methanol and ethanol, acetones, and when polyacrylonitrile is water, various alcohols, various ethers, etc., are polyamides. At times, water or aliphatic alcohols such as methanol and ethanol, chloroform and the like, and polyesters, that is, PET, PB
For T and the like, water, various alcohols, acetone, and ethers can be used.

【0017】本発明者等の研究によれば、生成した重合
体の導電性は酸化重合時の酸化電位に大きく依存する。
酸化電位の制御は、溶媒の種類、酸化剤濃度、温度の選
択により可能である。酸化剤濃度により電位を制御する
のが最も簡単な方法であるが、しばしば最適電位は酸化
剤濃度が低い領域で得られることがあり、このような場
合、電位は酸化反応の進行とともに不安定となりやす
い。このような場合、酸化重合濃度を高めにしておき、
さらに酸化剤の還元体を適量添加することにより、最適
電位を有し、かつ電位が安定した溶液を調製することが
できる。モノマーがピロールである時、酸化電位は 400
〜900mV(vs. SCE)、好ましくは 450〜800mV(vs. SCE)が
適当である。すなわち、この範囲内に酸化電位がある時
には高い導電率が得られるが、範囲外であれば生成物の
導電率は極端に低下し実用に適さなくなる。同様のこと
は、他のモノマーについても言え、たとえばモノマーが
チオフェンである時、 900〜1600mV(vs. SCE)、好まし
くは1000〜1500mV(vs. SCE)、フランである時、1450〜
1900mV(vs. SCE)、好ましくは1500〜1800mV(vs. SC
E)、アニリンである時、 700〜1300mV(vs. SCE)、好ま
しくは 800〜1200mV(vs. SCE)、ベンジジンである時、
750〜1300mV(vs. SCE)、好ましくは 800〜1200mV(v
s. SCE)の範囲に酸化電位がある時に限り、生成物の導
電性が高くなる。
According to the study of the present inventors, the conductivity of the produced polymer largely depends on the oxidation potential during oxidative polymerization.
The oxidation potential can be controlled by selecting the type of solvent, the oxidizing agent concentration, and the temperature. The simplest method is to control the potential by the oxidant concentration.However, the optimum potential is often obtained in a region where the oxidant concentration is low.In such a case, the potential becomes unstable as the oxidation reaction proceeds. Cheap. In such a case, keep the oxidative polymerization concentration high,
Further, by adding an appropriate amount of a reduced form of the oxidizing agent, a solution having an optimum potential and having a stable potential can be prepared. When the monomer is pyrrole, the oxidation potential is 400
900900 mV (vs. SCE), preferably 450 to 800 mV (vs. SCE) is suitable. That is, when the oxidation potential is within this range, a high conductivity is obtained. However, when the oxidation potential is out of the range, the conductivity of the product is extremely reduced and is not suitable for practical use. The same is true for other monomers, for example, when the monomer is thiophene, 900-1600 mV (vs. SCE), preferably 1000-1500 mV (vs. SCE), when furan is 1450-
1900mV (vs. SCE), preferably 1500-1800mV (vs. SC
E), when it is aniline, 700-1300 mV (vs. SCE), preferably 800-1200 mV (vs. SCE), when it is benzidine,
750-1300mV (vs. SCE), preferably 800-1200mV (v
Only when there is an oxidation potential in the range of s. SCE) does the product become more conductive.

【0018】酸化剤溶液中に押し出された、モノマーと
バインダーポリマー混合物は、適当な時間放置され、重
合反応を十分に行わせる。その後、残留酸化剤を十分に
洗浄、除去した後、乾燥して目的物を得る。得られた繊
維は、乾燥後、加熱してアニーリングしても良い。
The mixture of the monomer and the binder polymer extruded into the oxidizing agent solution is allowed to stand for an appropriate period of time so that the polymerization reaction is sufficiently performed. Thereafter, the residual oxidizing agent is sufficiently washed and removed, and then dried to obtain a target product. The obtained fiber may be annealed by heating after drying.

【0019】さらに本発明によれば、上記重合体を化学
的あるいは電気化学的に還元した後、化学的あるいは電
気化学的に酸化すると共にドーピングを行う事により、
ポリピロールの導電率を一層高めることができる。化学
的還元に使用する還元剤としては、ヒドラジン、抱水ヒ
ドラジン、フェニルヒドラジン等のヒドラジン類、水素
化リチウムアルミニウム、水素化ホウ素ナトリウム等の
水素化金属等を挙げることができる。化学還元剤は通
常、重合体の一窒素原子当たり1から10倍モル使用され
るが、必ずしもこれに限定されるものではない。電解還
元では、生成した導電性繊維あるいはフィルムを陰極と
し、0.01〜数十V の印加電圧、通常数V で電気分解する
ことにより脱ドープする。
Further, according to the present invention, the above polymer is chemically or electrochemically reduced, and then chemically or electrochemically oxidized and doped, whereby
The conductivity of polypyrrole can be further increased. Examples of the reducing agent used for chemical reduction include hydrazines such as hydrazine, hydrazine hydrate and phenylhydrazine, and metal hydrides such as lithium aluminum hydride and sodium borohydride. The chemical reducing agent is usually used in an amount of 1 to 10 times per nitrogen atom of the polymer, but is not necessarily limited thereto. In electrolytic reduction, the resulting conductive fiber or film is used as a cathode and dedoped by electrolysis at an applied voltage of 0.01 to several tens V, usually several volts.

【0020】還元後、中性ポリピロールは再度、化学的
に酸化剤で再酸化されると共にドーピングがなされる。
このような再ドーピングに用いられるドーパントとして
は、還元された中性重合体を再酸化するに十分な酸化力
を有し、かつドーパントとして有効な電子受容性を有す
る化合物ならすべて用いることができる。このような酸
化剤としては、ヨウ素、臭素、塩素等のハロゲン、五フ
ッ化ヒ素、五フッ化アンチモン、三フッ化ホウ素、三塩
化ホウ素、塩化第二鉄、塩化第二スズ、四塩化チタン、
塩化亜鉛、塩化第二銅等のルイス酸、塩酸、硫酸および
その塩(例えば硫酸水素カリウム、硫酸水素ナトリウ
ム)、過塩素酸鉄等、あるいはホウフッ化水素酸および
その塩(例えば、フッ化ホウ素ナトリウム、フッ化ホウ
素カリウム、フッ化ホウ素アンモニウム、フッ化ホウ素
テトラアルキルアンモニウム等)などを挙げることがで
きるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。
After the reduction, the neutral polypyrrole is again chemically reoxidized with an oxidizing agent and doped.
As the dopant used for such re-doping, any compound having sufficient oxidizing power to re-oxidize the reduced neutral polymer and having an effective electron-accepting property as a dopant can be used. Such oxidizing agents include iodine, bromine, halogens such as chlorine, arsenic pentafluoride, antimony pentafluoride, boron trifluoride, boron trichloride, ferric chloride, stannic chloride, titanium tetrachloride,
Lewis acids such as zinc chloride and cupric chloride, hydrochloric acid, sulfuric acid and its salts (eg, potassium hydrogen sulfate and sodium hydrogen sulfate), iron perchlorate and the like, or borofluoric acid and its salts (eg, sodium borofluoride) , Potassium boron fluoride, ammonium boron fluoride, tetraalkylammonium boron fluoride) and the like, but are not necessarily limited thereto.

【0021】また電気化学的に再度、酸化およびドーピ
ングを行うことも可能である。この場合、支持電解質と
して上記酸化剤を溶解し、ポリピロールを陽極として電
気分解すれば良い。
It is also possible to perform oxidation and doping electrochemically again. In this case, the above oxidizing agent may be dissolved as a supporting electrolyte, and electrolysis may be performed using polypyrrole as an anode.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明によれば、化学酸化重合により高
導電性有機重合体繊維あるいはフィルムを容易に製造す
ることができ、このようにして製造された繊維は軽量電
線、導電性フィラー等への利用が、またフィルムは、コ
ンデンサー電極、電池、電極材料、導電性フィルムとし
ての応用ができる。
According to the present invention, highly conductive organic polymer fibers or films can be easily produced by chemical oxidative polymerization, and the fibers produced in this manner can be used for lightweight electric wires, conductive fillers and the like. The film can be used as a capacitor electrode, a battery, an electrode material, and a conductive film.

【0023】[0023]

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例により何等限定される
ものではない。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0024】実施例1〜4、比較例1 ピロールモノマーと低分子量ポリスチレンとを重量比
1:1で混練りして液状混合物を調製し、圧力をかけて
径50ミクロンのノズルから、種々の濃度を有する塩化第
二鉄のメタノール溶液中に押し出しながら、ゆっくり延
伸し紡糸した。得られた繊維は当溶液中で巻きとり、そ
のまま酸化重合を進行させた。各反応時間を経過した
後、繊維を取り出してメタノールで洗浄し、塩化第二鉄
を除去した後、室温で真空乾燥した。その後、これら繊
維の導電率を測定し、またエタノール、アセトン、ベン
ゼンに一昼夜浸し、その後の性状変化を観察した。結果
は、表1にまとめて示すが、酸化電位が適正値範囲にあ
る時は高い導電率が得られるが、その範囲をはずれた場
合には導電率は急激に低下した。尚、上記耐溶剤性は、
性状変化が認められないものを◎、一部又は全部の溶媒
で膨潤したものを○として表した。
Examples 1-4, Comparative Example 1 A pyrrole monomer and a low-molecular-weight polystyrene were kneaded at a weight ratio of 1: 1 to prepare a liquid mixture. While being extruded into a methanolic solution of ferric chloride having the following formula: The obtained fiber was wound in this solution, and oxidative polymerization was allowed to proceed as it was. After each reaction time, the fiber was taken out, washed with methanol to remove ferric chloride, and dried in vacuum at room temperature. Thereafter, the conductivity of these fibers was measured, and the fibers were immersed in ethanol, acetone, and benzene for 24 hours, and the property change was observed thereafter. The results are collectively shown in Table 1. When the oxidation potential was within an appropriate value range, a high conductivity was obtained, but when the oxidation potential was out of the range, the conductivity sharply decreased. The solvent resistance is
も の indicates no change in properties, and ○ indicates swelling with some or all of the solvent.

【0025】実施例5、比較例2 比較例1において酸化剤溶液中に更に0.3 mol/l の塩化
第一鉄を追加し、実施例1と同様に紡糸し、さらに評価
した。この場合には、酸化剤の還元体を追加することに
より酸化電位が適正値となり、高導電率を示した。一
方、実施例1において適正な酸化電位を示した溶液中に
1.0 mol/l の塩化第一鉄を添加したところ、酸化電位は
350 mVに低下した(比較例2)。この溶液中で紡糸した
時には、生成物の導電率は急激に低下した。結果は表2
に示す。
Example 5, Comparative Example 2 In Comparative Example 1, 0.3 mol / l of ferrous chloride was further added to the oxidizing agent solution, and spinning was carried out in the same manner as in Example 1, and further evaluated. In this case, the addition of the reductant of the oxidizing agent brought the oxidation potential to an appropriate value and showed high conductivity. On the other hand, in the solution showing the proper oxidation potential in Example 1,
When 1.0 mol / l ferrous chloride was added, the oxidation potential
It decreased to 350 mV (Comparative Example 2). When spun in this solution, the conductivity of the product dropped sharply. Table 2 shows the results
Shown in

【0026】実施例6〜8 モノマーがピロールである系に対し、バインダーポリマ
ーを変えて重合反応を起こさせた。すなわち、 実施例6:ピロール1重量部、バインダーポリマーとし
てポリアクリロニトリル3重量部をジメチルホルムアミ
ド(DMF) 12重量部に溶解した。 実施例7:ピロール1重量部、およびポリエチレンテレ
フタレート(PET)3重量部をヘキサフルオロイソプロパ
ノール(HFIP) 12 重量部に溶解した。 実施例8:ピロール1重量部、および低分子量ポリアミ
ド66 3重量部をジメチルスルホキシド(DMSO) 12重量部
に溶解した。 一方、4 mol/l濃度の塩化第二鉄水溶液(酸化電位700m
V )を調製し、実施例6〜8の混合溶液を実施例1と同
様に紡糸し、評価した。結果は、表3にまとめて示す。
Examples 6 to 8 A polymerization reaction was caused in a system in which the monomer was pyrrole by changing the binder polymer. Example 6: 1 part by weight of pyrrole and 3 parts by weight of polyacrylonitrile as a binder polymer were dissolved in 12 parts by weight of dimethylformamide (DMF). Example 7: 1 part by weight of pyrrole and 3 parts by weight of polyethylene terephthalate (PET) were dissolved in 12 parts by weight of hexafluoroisopropanol (HFIP). Example 8: 1 part by weight of pyrrole and 3 parts by weight of low molecular weight polyamide 66 were dissolved in 12 parts by weight of dimethyl sulfoxide (DMSO). On the other hand, a 4 mol / l ferric chloride aqueous solution (oxidation potential 700 m
V) was prepared, and the mixed solutions of Examples 6 to 8 were spun and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are summarized in Table 3.

【0027】実施例9〜11 ピロール以外のモノマーについて、検討を行った。すな
わち、 実施例9:チオフェン1重量部、およびポリスチレン3
重量部をTHF 12重量部に溶解した。一方、塩化第二鉄の
1 mol/lアセトニトリル溶液を調製し、上記チオフェン
溶液を実施例1と同様にこの酸化剤溶液中で紡糸した。 実施例10:チオフェン1重量部、およびポリアクリロニ
トリル3重量部を、DMF12重量部に溶解した。一方、ク
ロロホルムに五塩化モリブデンを飽和させた溶液を調製
し、上記チオフェン溶液を実施例1と同様にこの溶液中
で紡糸した。 実施例11:アニリン1重量部およびポリスチレン3重量
部をTHF 12重量部に溶解した。一方、重クロム酸カリウ
ムの4 mol/l水溶液を調製し、上記アニリン溶液を実施
例1と同様にこの水溶液中で紡糸した。実施例9〜11の
生成物の導電率および耐溶剤性測定の結果を表4にまと
めて示す。
Examples 9 to 11 Monomers other than pyrrole were studied. Example 9: 1 part by weight of thiophene and polystyrene 3
Parts by weight were dissolved in 12 parts by weight of THF. On the other hand, a 1 mol / l acetonitrile solution of ferric chloride was prepared, and the thiophene solution was spun in this oxidizing agent solution as in Example 1. Example 10: 1 part by weight of thiophene and 3 parts by weight of polyacrylonitrile were dissolved in 12 parts by weight of DMF. On the other hand, a solution in which chloroform was saturated with molybdenum pentachloride was prepared, and the thiophene solution was spun in this solution as in Example 1. Example 11: 1 part by weight of aniline and 3 parts by weight of polystyrene were dissolved in 12 parts by weight of THF. On the other hand, a 4 mol / l aqueous solution of potassium dichromate was prepared, and the aniline solution was spun in this aqueous solution in the same manner as in Example 1. Table 4 summarizes the results of the measurements of the conductivity and the solvent resistance of the products of Examples 9 to 11.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】[0029]

【表2】 [Table 2]

【0030】[0030]

【表3】 [Table 3]

【0031】[0031]

【表4】 [Table 4]

【0032】実施例12 ピロールをポリスチレンと重量比1:1で混合し、加圧
して幅50ミクロン、長さ5cmのスリットから塩化第二鉄
の4 mol/l水溶液中に押し出し、フィルムを作製した。
得られたフィルムは溶液中に30分放置し、そのまま酸化
重合を行わせた。その後、フィルムを取り出してメタノ
ールで洗浄し、余分の酸化剤を除去した後、室温で真空
乾燥した。本実施例で得られたフィルムの導電率を4端
子法で測定したところ、15 S/cm であった。またこのフ
ィルムをエタノール、アセトン、ベンゼンに一昼夜浸
し、その後の性状変化を観察したが、収縮、膨潤等の形
状変化は見られなかった。
Example 12 A film was prepared by mixing pyrrole with polystyrene at a weight ratio of 1: 1 and applying pressure to extrude through a slit having a width of 50 μm and a length of 5 cm into a 4 mol / l aqueous solution of ferric chloride. .
The obtained film was left in the solution for 30 minutes, and was subjected to oxidative polymerization as it was. Thereafter, the film was taken out and washed with methanol to remove an excess oxidizing agent, followed by vacuum drying at room temperature. The conductivity of the film obtained in this example was measured by a four-terminal method and found to be 15 S / cm. The film was immersed in ethanol, acetone, and benzene for 24 hours, and changes in properties were observed, but no change in shape such as shrinkage or swelling was observed.

【0033】実施例13 実施例2で作製した導電率 20 S/cmの繊維をフェニルヒ
ドラジン(200mg) のエーテル(10ml)溶液に浸し、室温で
攪拌しながら1時間反応させた。反応後、フィルムをエ
ーテルで十分洗浄し、真空乾燥した。このフィルムを室
温でデシケータ中、10時間ヨウ素蒸気にさらすことによ
りドーピングした。この再ドーピングフィルムの導電率
を測定したところ40 S/cm となり、導電率の上昇が見ら
れた。
Example 13 The fiber having a conductivity of 20 S / cm prepared in Example 2 was immersed in a solution of phenylhydrazine (200 mg) in ether (10 ml) and reacted at room temperature with stirring for 1 hour. After the reaction, the film was sufficiently washed with ether and dried under vacuum. The film was doped by exposure to iodine vapor for 10 hours in a desiccator at room temperature. When the conductivity of this re-doped film was measured, it was found to be 40 S / cm, indicating an increase in conductivity.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI D01F 6/54 D01F 6/54 B 6/56 6/56 6/80 311 6/80 311Z 6/84 306 6/84 306B 306D // C08L 65:00 (56)参考文献 特開 平2−127423(JP,A) 特開 平1−306608(JP,A) 特開 平1−272824(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08J 5/00 - 5/24 C08G 61/00 - 61/12 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI D01F 6/54 D01F 6/54 B 6/56 6/56 6/80 311 6/80 311Z 6/84 306 6/84 306B 306D // C08L 65:00 (56) References JP-A-2-127423 (JP, A) JP-A-1-306608 (JP, A) JP-A 1-272824 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) C08J 5/00-5/24 C08G 61/00-61/12

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 導電性有機重合体繊維あるいはフィルム
を製造するに際し、チオフェンとバインダーポリマーの
混合溶液、あるいはこの両者を共通溶媒に溶解した溶液
を、酸化剤を含む溶液中に該酸化剤を含む溶液の酸化電
位を900 〜1600mV(vs. SCE)に制御しながら押し出して
化学酸化重合を行わせることを特徴とする導電性有機重
合体繊維あるいはフィルムの製造方法。
When producing a conductive organic polymer fiber or film, a mixed solution of thiophene and a binder polymer or a solution in which both are dissolved in a common solvent contains the oxidizing agent in a solution containing the oxidizing agent. A method for producing a conductive organic polymer fiber or film, comprising extruding a solution while controlling the oxidation potential of the solution to 900 to 1600 mV (vs. SCE) to cause chemical oxidation polymerization.
【請求項2】 酸化剤が鉄(III) 塩またはモリブデン
(V) 塩から選ばれる請求項1記載の導電性有機重合体繊
維あるいはフィルムの製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the oxidizing agent is iron (III) salt or molybdenum.
(V) The conductive organic polymer fiber according to claim 1, which is selected from a salt.
Manufacturing method of fiber or film.
【請求項3】 導電性有機重合体繊維あるいはフィルム
を製造するに際し、アニリン系もしくはベンジジン系化
合物とバインダーポリマーの混合溶液、あるいはこの両
者を共通溶媒に溶解した溶液を、酸化剤を含む溶液中に
該酸化剤を含む溶液の酸化電位を制御しながら押し出し
て化学酸化重合を行わせることを特徴とする導電性有機
重合体繊維あるいはフィルムの製造方法。
3. A conductive organic polymer fiber or film.
Aniline-based or benzidine-based
Mixed solution of the compound and binder polymer, or both
Solution in a common solvent into a solution containing an oxidizing agent.
Extrusion while controlling the oxidation potential of the solution containing the oxidizing agent
Conducting organic oxidative polymerization by conducting
A method for producing polymer fibers or films.
【請求項4】 酸化剤がクロム(IV)酸塩、重クロム(VI)
酸塩または過マンガン(VII) 酸塩である請求項3記載の
導電性有機重合体繊維あるいはフィルムの製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the oxidizing agent is chromate (IV), bichromate (VI).
4. The method according to claim 3, which is an acid salt or permanganate (VII) acid salt.
A method for producing a conductive organic polymer fiber or film.
【請求項5】 モノマーがアニリンである時、酸化剤を
含む溶液の酸化電位が700 〜1300mV(vs. SCE)の範囲で
ある、請求項3又は4記載の導電性有機重合体繊維ある
いはフィルムの製造方法。
5. When the monomer is aniline, an oxidizing agent is used.
When the oxidation potential of the containing solution is in the range of 700 to 1300 mV (vs. SCE)
The conductive organic polymer fiber according to claim 3 or 4.
Or a method of manufacturing a film.
【請求項6】 導電性有機重合体繊維あるいはフィルム
を製造するに際し、モノマーとバインダーポリマーの混
合溶液、あるいはこの両者を共通溶媒に溶解した溶液
を、酸化剤を含む溶液中に該酸化剤を含む溶液の酸化電
位を制御しながら押し出して化学酸化重合させて得られ
た導電性有機重合体繊維あるいはフィルムを更に還元
後、アクセプターとして有効な酸化剤により酸化すると
ともにドーピングする導電性有機重合体繊維あるいはフ
ィルムの製造方法。
6. A conductive organic polymer fiber or film.
In the production of
A mixed solution or a solution in which both are dissolved in a common solvent
Of the solution containing the oxidizing agent in the solution containing the oxidizing agent.
Extruded while controlling the position and chemically oxidized and polymerized.
Conductive organic polymer fiber or film
Later, when oxidized by an oxidizing agent effective as an acceptor
Conductive organic polymer fibers or fibers that are co-doped
Film manufacturing method.
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