JP3281434B2 - ポリアニリン誘導体およびその製造方法 - Google Patents

ポリアニリン誘導体およびその製造方法

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JP3281434B2
JP3281434B2 JP2712193A JP2712193A JP3281434B2 JP 3281434 B2 JP3281434 B2 JP 3281434B2 JP 2712193 A JP2712193 A JP 2712193A JP 2712193 A JP2712193 A JP 2712193A JP 3281434 B2 JP3281434 B2 JP 3281434B2
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  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、有機溶剤に可溶または
ゲル化可能であり、可撓性のある自立性のフィルム形成
することができるポリアニリン誘導体およびその製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ポリアニリンは、新しい電子材
料、導電材料として、電池の電極材料、帯電防止材料、
電磁波遮蔽材料、光電子変換素子、光メモリー、各種セ
ンサー等の機能素子、表示素子、各種ハイブリッド材
料、透明導電体、各種端末機器など、広い分野への応用
が検討されている。しかしながら、一般にポリアニリン
は、π共役系が高度に発達しているため、高分子主鎖が
剛直で、分子鎖間の相互作用が強く、また分子鎖間に強
固な水素結合が数多く存在するため、ほとんど有機溶剤
に不溶であり、また加熱によっても溶融しないので、成
形性に乏しく、フィルム化等の加工ができないという大
きな欠点を有している。
【0003】そのために、例えば、高分子材料の繊維、
多孔質体等の所望の形状の基材にモノマーを含浸させ、
このモノマーを適当な重合触媒との接触により、或い
は、電解酸化により重合させ、導電性複合材料にした
り、或いはまた、熱可塑性重合体粉末の存在下で、モノ
マーを重合させ、同様の複合材料を得ていた。これに対
して、重合触媒と反応温度の工夫により、N−メチル−
2−ピロリドンのみに可溶なポリアニリンが合成されて
いる(M.Abe et al.;J.Chem.So
c.,Chem.Commun.,1989,173
6)。しかしながら、このポリアニリンも、その他の汎
用有機溶剤に殆ど溶解せず、その適用範囲が限られてい
た。また、種々のアニリンの誘導体を利用して、有機溶
剤に可溶なポリアニリン誘導体も合成されているが、充
分に可撓性を有するフィルムを与えることはできなかっ
た。一方、高分子化合物は、もしもゲル化が可能であれ
ば、ゲル延伸やゲル紡糸、ゲル形成等の技術を用いて加
工することが可能であることが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
における上記のような実情に鑑みてなされたものであ
る。すなわち、本発明の目的は、有機溶剤に可溶または
ゲル化可能であり、可撓性のある自立性のフィルムや繊
維を形成することができるポリアニリン誘導体およびそ
の製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記問題を
解決すべく鋭意検討した結果、還元型ポリアニリンと両
末端に芳香族第2アミンと反応する官能基を有するポリ
エステルポリウレタン化合物とを反応させることによ
り、架橋構造を有し、有機溶剤に可溶またはゲル化可能
で、可撓性のある自立性のフィルムを形成することがで
きるポリアニリン誘導体が得られることを見出し、本発
明を完成するに至った。
【0006】本発明のポリアニリン誘導体は、下記式
(I)
【化7】 (式中、mおよびnは0以上の整数を意味し、m/(n
+m)=0〜1、m+n=10〜5000である。)で
示される構造単位よりなる数平均分子量2000〜50
0000のポリアニリンを主鎖とし、該主鎖が下記式
(II)
【化8】
【0007】[式中、RPは下記式(III )で示される
平均分子量100〜100000のポリエステルポリウ
レタン鎖を表わし、
【化9】 (式中、RP1 は、炭素数3〜120の二価の非芳香族
ポリエステル構造を有する基を表わし、RP2 は、炭素
数1〜30の2価の炭化水素基またはそのハロゲンまた
はアルコキシカルボニル置換体を表わし、kは1〜50
0の整数を表わす。)A1 は下記式(1)〜(11)か
ら選択された連結基を表わし、
【0008】
【化10】 (式中、Rは直接結合、炭素数1〜30の2価の炭化水
素基、またはそのハロゲンまたは−COOM置換体(た
だし、Mは水素原子、Li、Na、K、Cs、Rbまた
はNH4 を表わす。)を表わし、Xは酸素原子または硫
黄原子を表わし、Yは酸素原子、硫黄原子またはNHを
表わし、Bは炭素数1〜30の炭化水素基または炭素数
1〜30のアルコキシ基を表わし、RP2 は上記と同意
義を有し、pは0〜2の整数を意味する。)、A2 は下
記式(1′)〜(11′)から選択された連結基を表わ
し、
【0009】
【化11】 (式中、R、X、Y、B、RP1 、RP2 およびpは、
上記したと同意義を有する。) よりなる群から選択された基を表わす。] で示される架橋構造を形成してなり、該架橋構造に関与
する窒素原子の数が、主鎖のポリアニリンの窒素原子の
0.01〜50%であることを特徴とする。
【0010】本発明のポリアニリン誘導体の製造方法
は、アニリン酸化重合体をアンモニアで処理して得た可
溶性アニリン重合体を、過剰のヒドラジンで処理して、
イミノ−1,4−フェニレンを構造単位とする数平均分
子量2000〜500000の還元型ポリアニリンを製
造し、次いで、下記式(IV) W1 −A3 −RP−A4 −W2 (IV)
【0011】[式中、W1 およびW2 は、それぞれ下記
式(a)〜(h)から選択された官能基を表わし、
【化12】 (式中、Halは、ハロゲン原子を表わし、X、Y、B
およびpは前記と同意義を有する。)、A3 は、直接結
合、炭素数1〜30の2価の炭化水素基またはそのハロ
ゲン置換体、−R−C(=X)−、−R−NH−C(=
X)−、−R−SOp −、−RP1 −OCONH−RP
2 −NHCO−または−RP2 −NHCO−(ただし、
R、X、RP1 、RP2 およびpは前記と同意義を有す
る。)を表わし、A4 は、直接結合、炭素数1〜30の
2価の炭化水素基またはそのハロゲン置換体、−C(=
X)−R−、−C(=X)−NH−R−、−SOp −R
−、−CONH−RP2 −NHCOO−RP1 −または
−CONH−RP2 −(ただし、R、X、RP1 、RP
2 およびpは前記と同意義を有する。)を表わし、ただ
しW1 およびW2 が式(c)の分子内カルボン酸無水物
基を表わす場合には、A3 およびA4は、それぞれ>R
1 −C(=O)−または−C(=O)−R1 <を表わし
(ただし、R1 は炭素数1〜30の3価の炭化水素基を
表わす。)、また、RPは上記と同意義を有する。]で
示される両末端に芳香族第2アミンと反応する官能基を
有するポリエステルポリウレタン化合物と反応させるこ
とを特徴とする。
【0012】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明のポリアニリン誘導体は、上記式(II)で示される
架橋構造を有することを特徴としているが、上記式(I
I)で示される架橋構造に関与する窒素原子の数は、ポ
リアニリンの窒素原子の0.01〜50%の範囲にある
ことが必要である。架橋構造に関与する窒素原子の数が
50%よりも高い比率になると、生成するポリアニリン
誘導体は導電性が低下し、同時に有機溶剤に対し溶解も
ゲル化もしにくくなり、加工性にも問題が生じる。ま
た、0.01%よりも小さいと、溶解性はポリアニリン
と大差ないものになってしまう。
【0013】上記式(II)で示される架橋構造におい
て、連結基A1 は、式(1)〜(11)から選択された
ものであり、連結基A2 は、式(1′)〜(11′)か
ら選択されたものであって、これらの連結基は、溶解性
や製膜性も含め、本発明のポリアニリン誘導体の物性に
影響を与えるものではない。連結基中のRは、連結基
が、式(1)、(7)、(1′)および(7′)を示す
場合は、直接結合、炭素数1〜30の2価の炭化水素
基、またはそのハロゲンまたは−COOM置換体であ
り、連結基がその他の場合は、炭素数1〜30の2価の
炭化水素基、またはそのハロゲンまたは−COOM置換
体であるのが好ましい。炭素数1〜30の2価の炭化水
素基について、さらに具体的に述べれば、例えば、メチ
レン、エチレン、トリメチレン、ヘキサメチレン、プロ
ピレン等の直鎖および分枝鎖脂肪族炭化水素基、フェニ
レン等の芳香族炭化水素基、2,2−ジフェニルトリメ
チレン等の芳香環を含む炭化水素基をあげることができ
る。
【0014】また、RPは、下記式(III)
【化13】 で示される平均分子量100〜100000のポリエス
テルポリウレタン鎖を表わすが、式中、RP1 は、例え
ば、下記(III-1)で示されるポリエステル鎖であり、 −RP3 −(O−OC−RP4 −CO)−RP3 − (III-1)
【0015】(式中、RP3 およびRP4 は、それぞれ
メチレン、エチレン、トリメチレン、ヘキサメチレン、
プロピレン、シクロヘキシレン等の炭素数1〜30の二
価の非芳香族系炭化水素基、またはエチレンオキシエチ
レン、プロピレンオキシプロピレン、3,6−ジオキサ
オクチレン、3,6,9−トリオキサウンデシレン等の
エーテル結合を有する炭素数2〜60の二価の炭化水素
基であり、jは1〜50の整数である。)RP2 は、メ
チレン、エチレン、トリメチレン、ヘキサメチレン、プ
ロピレン、シクロヘキシレン、ビニレン等の直鎖または
分岐鎖脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基またはアル
ケニレン基、またはそれらのハロゲンまたはアルコキシ
カルボニル置換体;1,2−フェニレン、1,3−フェ
ニレン、1,4−フェニレン、2,6−トリレン、2,
4−トリレン、キシリレン、ナフチレン、3,3′−ジ
メチル−4,4′−ビフェニリレン、ジフェニルメタン
−4,4′−ジイル等の2価の芳香族系炭化水素基また
はそのハロゲンまたはアルコキシカルボニル置換体等、
炭素数1〜30の二価の炭化水素基を表わす。
【0016】具体的には、ジカルボン酸に対して過剰の
ジオールを重縮合させて得た両末端が水酸基のポリエス
テル(分子量100〜10000)を合成し、さらにこ
れにジイソシアナートを反応させて得られるもので、ポ
リエステル構造が幾つかのポリウレタン結合によって連
結したポリエステルポリウレタンである。この際、ジオ
ール成分であるポリエステルを過剰に使用すれば、両末
端が水酸基のポリエステルポリウレタンが得られ、一
方、ジイソシアナート成分を過剰に使用すれば、両末端
がイソシアナート基のポリエステルポリウレタンを得る
ことができる。
【0017】ポリエステルポリウレタンのジオール成分
である両末端が水酸基のポリエステルとしては、マロン
酸、マレイン酸、コハク酸、グルタル酸、メサコン酸、
アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、セバシン酸等の
非芳香族系ジカルボン酸に対して、エチレングリコー
ル、トリメチレン−1,3−ジオール、プロピレングリ
コール、テトラメチレン−1,4−ジオール、ヘキサメ
チレン−1,6−ジオール、3,6−ジオキサオクチレ
ン−1,8−ジオール、3,6,9−トリオキサウンデ
シレン−1,11−ジオール等の非芳香族系のジオール
を過剰量(1.05〜5倍モル)用いて合成した、両末
端に水酸基を有する(カルボン酸価0.01以下)のも
のが用いられる。
【0018】本発明で用いるポリエステルポリウレタン
のジイソシアナート成分としては、トリレンジイソシア
ナート、キシリレンジイソシアナート、ナフチレンジイ
ソシアナート、トリジンジイソシアナート、ジフェニル
メタンジイソシアナート、テトラメチレンジイソシアナ
ート、ヘキサメチレンジイソシアナート、リジンジイソ
シアナート、イソホロンジイソシアナート、ジシクロヘ
キシルジイソシアナート等の炭素数30以下のものが用
いられる。上記した両末端に水酸基を有するポリエステ
ルと、ジイソシアナートとを組み合わせて、本発明にお
けるポリエステルポリウレタン鎖構造を得ることができ
る。
【0019】本発明において、式(II)で示される架橋
構造の具体例として、下記式(II−1)〜(II−4)で
示されるものをあげることができる。
【化14】 (式中、A5 は炭素数1〜10のアルキレン基、アルケ
ニレン基またはフェニレン基を表わし、A6 は炭素数1
〜8のアルキレンを表わし、RPは、前記と同意義を有
する。)
【0020】本発明のポリアニリン誘導体は、次のよう
にして製造される。すなわち、過硫酸アンモニウム等を
酸化剤として用いて、アニリンを低温、例えば−20〜
50℃の範囲の温度で酸化重合することによって得たア
ニリン酸化重合体を、まず、アンモニアで処理して、可
溶型ポリアニリンを得る。その後、可溶型ポリアニリン
を過剰のヒドラジンで処理して、イミノ−1,4−フェ
ニレン構造を構造単位とする数平均分子量2000〜5
00000[GPC(N−メチル−2−ピロリドン溶
媒)で測定、ポリスチレン換算の数平均分子量]の還元
型のポリアニリンを得る。ヒドラジン処理は、可溶型の
ポリアニリンを水またはメタノールに分散し、ポリアニ
リン中の窒素原子に対して当量以上、好ましくは3倍以
上のヒドラジンを窒素雰囲気下で加え、24時間以上、
0〜30℃で攪拌することにより行う。なお、還元型ポ
リアニリンは、典型的には式(I)におけるn=0のも
のであるが、上記反応中、雰囲気に微量に存在する酸素
により、或いは反応後、空気にさらされることにより酸
化されて、m:nが1:1に近付く場合もある。
【0021】得られた還元型ポリアニリンは、N−メチ
ル−2−ピロリドンおよびN,N−ジメチルアセトアミ
ドに可溶であるが、他の汎用有機溶剤、たとえばクロロ
ホルム或いはテトラヒドロフランには殆ど不溶である。
本発明において、上記ポリアニリン主鎖の数平均分子量
が2000よりも低くなると、最終的に形成されるポリ
アニリン誘導体から可撓性のある自立性のフィルムやフ
ァイバーを得ることが困難になり、また500000を
越えると、溶剤に対する溶解性或いは膨潤性が十分でな
くなり、キャストやゲル延伸等の加工性の点で好ましく
なくなる。
【0022】この還元型ポリアニリンに上記架橋構造を
導入するには、前記式(IV)で示される両末端に芳香族
第2アミンと反応する官能基(W1 )(W2 )を有する
ポリエステルポリウレタン化合物が用いられる 本発明の主眼となる点は、ポリアニリン主鎖を適当なポ
リエステルポリウレタンよりなる架橋鎖で架橋すること
にあり、架橋鎖とポリアニリン主鎖の連結部分、すなわ
ち、A1 およびA2 の構造は、溶解性や製膜性も含め、
本発明の誘導体の物性に大きな影響を与えるものではな
い。したがって、架橋鎖の両末端は、第2級の芳香族ア
ミンと反応する官能基によって連結されていればよい。
【0023】上記式(IV)におけるポリエステルポリウ
レタン化合物の末端官能基(W1 、W2 )としては、具
体的には、ハロゲン原子、カルボキシル基、ハロホルミ
ル基、イソシアナート基、イソチオシアナート基、スル
フィニルハライド基、スルフェニルハライド基、スルホ
ニルハライド基、オキシラン環、アジリジン環、チイラ
ン環、ホスフィニルハライド基、チオホスフィニルハラ
イド基および分子内環状カルボン酸無水物基等をあげる
ことができる。また、A3 、A4 で表わされる基におい
て、炭素数1〜30の炭化水素基としては、メチレン、
エチレン、トリメチレン、ヘキサメチレン、プロピレン
等の直鎖および分枝鎖脂肪族炭化水素基、フェニレン等
の芳香脂肪族炭化水素基および2,2−ジフェニルトリ
メチレン等の芳香環を含む炭化水素基等をあげることが
できる。なお、RPについては、前記例示したものがあ
げられる。
【0024】両末端に芳香族第2アミンと反応する官能
基を有する上記式(IV)で示されるポリエステルポリウ
レタン化合物としては、例えば、ジイソシアナート成分
を過剰にして縮合した両末端にイソシアナート基を有す
るポリエステルポリウレタン化合物、ジオール成分を過
剰にして縮合して得られた両末端に水酸基を有するポリ
エステルポリウレタン系化合物の末端水酸基を芳香族第
2アミンと反応する官能基に変換することによって得ら
れるポリエステルポリウレタン化合物、あるいはほぼ当
量のジオールとジイソシアナートの縮合により得られた
ポリエステルポリウレタン化合物の両末端のイソシアナ
ート基および水酸基を、芳香族第2アミンと反応する官
能基に変換することによって得られるポリエステルポリ
ウレタン化合物等があげられる。
【0025】例えば、次の化合物があげられる。ジオー
ル成分を過剰にして縮合したポリエステルポリウレタン
化合物を出発物質とし、その末端水酸基をトリメリト酸
無水物またはハロゲン化トリメリト酸無水物と反応させ
て末端を環状の酸無水物構造にしたもの、過剰のジイソ
シアナートと反応させて末端をイソシアナート構造にし
たもの、過剰のジイソチオシアナートと反応させて末端
をイソチオシアナート構造にしたもの、ジスルフィニル
ハライド、ジスルフェニルハライド、ジスルホニルハラ
イド、ジハライドの各々と反応させて、それぞれ末端を
スルフィニルハライド、スルフェニルハライド、スルホ
ニルハライド、またはハロゲン化物構造にしたもの、エ
ピハロヒドリンの如きエポキシ環を有するハロゲン化物
と反応させて、末端をエポキシ構造にしたもの、末端に
二重結合を有するハロゲン化炭化水素、例えば、ハロゲ
ン化アリル、または末端に二重結合を有するカルボン
酸、例えば、アリル酢酸と反応させて、末端に二重結合
をもつ構造にした後、これを酸化してエポキシ環構造に
したもの、ホスゲンで処理して水酸基をハロゲン化した
もの等があげられる。
【0026】本発明において、上記式(IV)で示される
ポリエステルポリウレタン化合物の具体例としては、下
記式(IV−1)〜(IV−4)で示される化合物を例示す
ることができる。
【化15】 (式中、A6 およびRPは、前記したと同意義を有す
る。)
【0027】還元型ポリアニリンと、両末端に芳香族第
2アミンと反応する官能基(W1 、W2 )を有する上記
式(IV)で示されるポリエステルポリウレタン化合物と
の反応は、上記還元型ポリアニリンのアミド系溶液に、
両末端に芳香族第2アミンと反応する官能基を有するポ
リエステルポリウレタン化合物またはそれを有機溶剤に
溶解した溶液を加え、窒素気流下で1〜48時間、−1
0〜80℃の温度の範囲で攪拌を続ける。必要に応じ
て、ピリジンまたはトリエチルアミン、ジエチルアニリ
ン等の第3級アミンを加えて反応を行ってもよい。反応
混合物をアルコールまたは水中に注ぎ込み、生成したポ
リマーを沈殿させる。得られたポリマーをさらにアンモ
ニア水で処理することによって、本発明のポリアニリン
誘導体を製造することができる。
【0028】なお、末端官能基がカルボキシル基(a)
の場合は、以下のような経路を経て本発明のポリアニリ
ン誘導体を得ることができる。両末端にカルボキシル基
を有するポリエステルポリウレタンのアミド系溶液に、
末端カルボキシル基と当量以上のN,N′−二置換カル
ボジイミド類を−10〜10℃に冷却しながら加え、1
〜4時間、その温度で攪拌を続けた後、上記の還元型ポ
リアニリンを加え、ゆっくりと室温に戻しながら、さら
に1〜48時間攪拌を続ける。反応混合物をアルコール
中に注ぎ込み、生成したポリマーを沈殿させる。得られ
たポリマーをさらにアンモニア水で処理することによ
り、本発明のポリアニリン誘導体を製造することができ
る。
【0029】ここで使用されるN,N′−二置換カルボ
ジイミド類は、下記構造式(V) R′−N=C=N−R″ (V) (式中、R′およびR″は、同一または異なっていても
よく、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、i
−プロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、3−ジメ
チルアミノプロピル基等の置換または非置換アルキル
基、シクロヘキシル基等の環状アルキル基、フェニル
基、p−トリル基、p−N,N−ジメチルアミノフェニ
ル基、p−クロロフェニル基、p−ニトロフェニル基、
p−シアノフェニル基等の置換または非置換アリール基
等を表わす。)で示される化合物であり、より具体的に
は、ジエチルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジ
イミド、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジフェニル
カルボジイミド、ジ−p−トリルカルボジイミド、1−
エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジ
イミド等があげられる。
【0030】また、末端のカルボン酸基をハロホルミル
基に変換し、上記方法によって本発明のポリアニリン誘
導体を製造することができる。この末端のカルボン酸基
のハロホルミル基への変換は、一般式(IV)で示される
ポリエステルポリウレタン化合物であるジカルボン酸、
そのジカルボン酸のエステル(メチル、エチル等の低級
アルコールエステル)またはそのジカルボン酸の塩(ア
ルカリ金属塩、アンモニウム塩等)から、以下の方法に
より容易に実施可能である。
【0031】すなわち、ジカルボン酸からは、該ジカル
ボン酸に対し、塩化ホスホリル、塩化チオニル、五塩化
リン、三塩化リン等の無機ハロゲン化合物を当量以上加
え、ベンゼン等の不活性溶媒中で反応させて、本発明に
用いる両末端にハロホルミル基を有するポリエステルポ
リウレタン化合物を得ることができる。この場合、塩化
亜鉛、ピリジン、よう素、トリエチルアミン等を触媒と
して加えてもよい。また、同じくジカルボン酸から、そ
のジカルボン酸に対し、塩化ベンゾイル、フタル酸塩化
物、シュウ酸塩化物等の酸ハロゲン化物、α,α−ジハ
ロゲノエーテル類、ハロゲン化アルキルアミン類、トリ
フェニルホスフィン/四塩化炭素、ピロカテキルホスホ
三塩化物、ジエチルハロホスホ塩化物、トリフェニルハ
ロホスホ臭素物等の有機リンハロゲン化物等の有機ハロ
ゲン化物を加え、ベンゼン、クロロベンゼン等の不活性
な溶媒中で反応させて得ることもできる。
【0032】ジカルボン酸エステルからは、そのジカル
ボン酸エステルに対し、トリフェニルハロホスホハロゲ
ン化物またはそのフッ化ホウ素との錯体を用いて、本発
明に用いる両末端にハロホルミル基を有するポリエステ
ルポリウレタン化合物を得ることができる。ジカルボン
酸塩からは、そのジカルボン酸塩に対し、塩化ホスホリ
ル、五塩化リン等の無機ハロゲン化合物や塩化チオニル
とジメチルホルムアミドの錯体を用いて、本発明に用い
る両末端にハロホルミル基を有するポリエステルポリウ
レタン化合物を得ることができる。これらの他にも、カ
ルボン酸基をハロホルミル基に変換することができる反
応であれば如何なる方法を用いてもよく、それにより本
発明に用いる両末端にハロホルミル基を有するポリエス
テルポリウレタン化合物を得ることができる。
【0033】本発明で使用されるアミド系溶剤として
は、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルア
セトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ヘキサメ
チルホスホリックトリアミド、1,3−ジメチル−2−
イミダゾリジノン等があげられる。
【0034】本発明のポリアニリン誘導体は、その製造
中にポリアニリン主鎖の長さが変化することはない。さ
らに、m/(n+m)の値は、得られた本発明のポリア
ニリン誘導体を酸化或いは還元することにより制御する
ことができる。すなわち、酸化剤を用いて、或いは電気
化学的に本発明のポリアニリン誘導体を酸化すれば、m
の値が増加し、還元剤を用いて、或いは電気化学的に本
発明のポリアニリン誘導体を還元すれば、mの値が減少
する。なお、m/(n+m)は、13C NMRスペクト
ルのキノイド構造由来のピーク(ケミカルシフト138
ppm/TMS)とベンゼノイド由来のピーク(ケミカ
ルシフト122ppm/TMS)とのそれぞれの強度比
から決定することができる。
【0035】上記のようにして製造された本発明のポリ
アニリン誘導体は、N−メチル−2−ピロリドン或いは
N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド系溶剤、クロ
ロホルム、ジクロロエタン、ジクロロメタン等のハロゲ
ン化炭化水素溶剤、テトラヒドロフラン等のエーテル系
溶剤、ピリジン等のアミン系溶剤、ジメチルスルホキシ
ド等の極性溶剤で溶解またはゲル化可能である。この溶
液またはゲルから、自立性のフィルム或いはファイバー
を製造することが可能である。さらに、このフィルムや
ファイバー等の加工物は、アクセプター性のドーパント
でドープすることにより、10-3〜10S/cmの高い
導電率を示す。
【0036】ここで使用されるドーパントは、特に制限
されるものではなく、アニリン系導電性高分子のドープ
に際し、ドーパントとして使用されるものであれば、何
如なるものでも使用することができる。具体例をあげれ
ば、ヨウ素、臭素、塩素、三塩化よう素等のハロゲン化
合物、硫酸、塩酸、硝酸、過塩素酸塩、ホウフッ化水素
酸等のプロトン酸、前記プロトン酸の各種塩、三塩化ア
ルミニウム、三塩化鉄、塩化モリブデン、塩化アンチモ
ン、五フッ化砒素等のルイス酸、酢酸、トルフルオロ酢
酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸等の
有機酸、ポリエチレンスルホン酸、ポリエチレンカルボ
ン酸、ポリアクリル酸、ポリスチレンスルホン酸等の高
分子酸等、各種の化合物をあげることができる。これら
の化合物をドープさせる方法については、特に制限はな
く、公知のあらゆる方法が可能である。一般には、ポリ
アニリンの誘導体、そのゲルまたはその成形加工物とド
ーパント化合物とを接触させればよく、気相或いは液相
中で行うことができる。或いは、上記プロトン酸やその
塩の溶液中で電気化学的にドープする方法を用いること
もできる。
【0037】
【実施例】以下、本発明を実施例によって説明する。 実施例1 アニリン4.1gおよび濃塩酸21.9gを水に溶かし
て100mlとし、−5℃に冷却した。一方、濃塩酸2
1.9gおよび過硫酸アンモニウム6.28gを水に溶
かし100mlとした。この溶液を−10℃に冷却した
後、上記のアニリン溶液にゆっくりと滴下し、−10℃
で6時間撹拌を続けた。こうして得られた数平均分子量
12000(GPC、N−メチル−2−ピロリドン溶媒
中で測定、ポリスチレン換算の数平均分子量)のアニリ
ン酸化重合体を、水で充分に洗浄した後、アンモニア水
で脱ドープ処理を行なった。得られた可溶型ポリアニリ
ンを200mlの水に分散し、窒素雰囲気下で50ml
のヒドラジンを加え、24時間室温で撹拌を続け、瀘
別、乾燥して灰白色の還元型ポリアニリン(数平均分子
量12000、m+n=約130)を得た。こうして得
られた還元型ポリアニリン1gを窒素気流下でN−メチ
ル−2−ピロリドン30mlに完全に溶解させた。
【0038】一方、両末端にイソシアナート基を有する
ポリエステルポリウレタン化合物は、次のようにして合
成した。エチレングリコールとアジピン酸を1.05:
1.00のモル比で反応させて両末端に水酸基を有する
ポリエステルを得た(平均分子量2000、末端カルボ
キシル基数0.01)。この両末端に水酸基を有するポ
リエステルとキシリレンジイソシアネートとを、末端基
のモル比が1.00:1.50になるようにして反応さ
せた。末端イソシアナート基の量は2.01であり、平
均分子量は4200であった。(W1 =W2 =NCO、
3 =−CH26 4 CH2 −NHCO−、A4 =−
CONH−CH2 6 4 CH2 −)このもの2.30
5gをN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に溶解
し、次いで、上記の還元型ポリアニリンのアミド系溶液
を加え、ゆっくりと室温に戻しながら、さらに48時間
攪拌を続けた。反応混合物をアルコール中に注ぎ込み、
生成したポリマーを沈殿させた。得られたポリマーをさ
らにアンモニア水で処理して、本発明のポリアニリン誘
導体3.25gを得た。
【0039】赤外吸収スペクトルを測定したところ、前
述の式(II)の架橋構造に起因する1740cm-1(エ
ステルC=O)、1710cm-1(カルバミン酸エステ
ルC=O)、1650cm-1(C=O伸縮)、2850
〜2950cm-1(脂肪族C−H伸縮)の吸収が認めら
れた。さらに、1600、1500、1300、117
0、820cm-1に一般式(I)で示されるポリアニリ
ンに特有の吸収パターンがみられ、主鎖がポリアニリン
構造であることが確認された。反応収率から、式(II)
の架橋構造に関与する窒素原子の数は、ポリアニリンの
窒素原子の約10%であった。また、13C NMRスペ
クトルよりm/(n+m)=0.47であった。得られ
たポリアニリン誘導体1gをN−メチル−2−ピロリド
ン5gに入れ、室温で攪拌するとゲル化し、紡糸や延伸
によるフィルム化が可能であった。さらに、このフィル
ムを20%塩酸水溶液に24時間つけてドープし乾燥し
たところ、導電率は0.7S/cmであった。また、N
−メチル−2−ピロリドンの代わりにN,N−ジメチル
アセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ピリジ
ン、クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロメタン、
テトラヒドロフラン等の有機溶剤を用いても同様のゲル
化が可能であった。
【0040】実施例2 両末端にアミノ基を有するポリエステルポリウレタン化
合物は、以下のようにして合成した。3,6,9−トリ
オキサウンデシレン1,12−ジオールとアゼライン酸
を2:1のモル比で反応させ、両末端に水酸基を有する
ポリエステルを得た(平均分子量1100、末端カルボ
キシル基数は0.02)。このポリエステルとトリレン
ジイソシアネートとを1.50:1.00のモル比で反
応させた。末端イソシアナート基の量は0.01であ
り、平均分子量は2700であった。これを塩化トリメ
リト酸無水物と反応させて、両末端に酸無水物構造を有
するポリエステルポリウレタン化合物を得た。平均分子
量は3050であった。(W1 =W2 =カルボン酸無水
物、A3 =>C6 3 −CO−、A4 =−CO−C6
3 <)このもの7.354gをとり、還元型ポリアニリ
ン1gをN−メチル−2−ピロリドン30mlに溶解し
た溶液に加え、6時間40℃で反応させて、本発明のポ
リアニリン誘導体8.272gを得た。
【0041】赤外吸収スペクトルを測定したところ、前
述の式(II)の架橋構造に起因する1740cm-1(エ
ステルC=O)、1710cm-1(カルバミン酸エステ
ルC=O)、1650cm-1(アミドC=O伸縮)、2
850〜2950cm-1(脂肪族C−H伸縮)の吸収が
認められた。さらに、1600、1500、1300、
1170、820cm-1に一般式(I)で示されるポリ
アニリンに特有の吸収パターンがみられ、主鎖がポリア
ニリン構造であることが確認された。反応収率から、式
(II)の架橋構造に関与する窒素原子の数は、ポリアニ
リンの窒素原子の約39%であった。また、13C NM
Rスペクトルよりm/(n+m)=0.42であった。
得られたポリアニリン誘導体1gをN−メチル−2−ピ
ロリドン5gに入れ、室温で攪拌するとゲル化し、紡糸
や延伸によるフィルム化が可能であった。さらに、この
フィルムを20%塩酸水溶液に24時間つけてドープし
乾燥したところ、導電率は0.005S/cmであっ
た。また、N−メチル−2−ピロリドンの代わりに、
N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホル
ムアミド、ピリジン、クロロホルム、ジクロロエタン、
ジクロロメタン、テトラヒドロフラン等の有機溶剤を用
いても同様のゲル化が可能であった。
【0042】実施例3 プロピレングリコールとスベリン酸とジフェニルメタン
ジイソシアナートから、実施例2におけると同様の方法
で、両末端に水酸基を有するポリエステルポリウレタン
化合物を得た。この末端をナトリウム化した後、エピク
ロロヒドリンと反応させて、両末端にエポキシ基を有す
るポリエステルポリウレタンを得た。平均分子量は28
00であった。(W1 =W2 =エポキシ基、A3 =A4
=メチレン基)このもの3.073gをとり、還元型ポ
リアニリン1gをN−メチル−2−ピロリドン30ml
に溶解した溶液に加え、6時間40℃で反応させて、本
発明のポリアニリン誘導体3.952gを得た。
【0043】赤外吸収スペクトルを測定したところ、前
述の式(II)の架橋構造に起因する1740cm-1(エ
ステルC=O)、1710cm-1(カルバミン酸エステ
ルC=O)、1650cm-1(アミドC=O伸縮)、2
850〜2950cm-1(脂肪族C−H伸縮)の吸収が
認められた。さらに、1600、1500、1300、
1170、820cm-1に一般式(I)で示されるポリ
アニリンに特有の吸収パターンがみられ、主鎖がポリア
ニリン構造であることが確認された。反応収率から、式
(II)の架橋構造に関与する窒素原子の数は、ポリアニ
リンの窒素原子の約18%であった。また、13C NM
Rスペクトルよりm/(n+m)=0.47であった。
得られたポリアニリン誘導体1gをN−メチル−2−ピ
ロリドン5gに入れ、室温で攪拌するとゲル化し、紡糸
や延伸によるフィルム化が可能であった。さらに、この
フィルムを20%塩酸水溶液に24時間つけてドープし
乾燥したところ、導電率は0.2S/cmであった。ま
た、N−メチル−2−ピロリドンの代わりにN,N−ジ
メチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、
ピリジン、クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロメ
タン、テトラヒドロフラン等の有機溶剤を用いても同様
のゲル化が可能であった。
【0044】実施例4 実施例2におけると同様にして合成した両末端に水酸基
を有するポリエステルポリウレタンを水素化ナトリウム
で処理して、3−クロロプロピオン酸と反応させ、次い
でオキシ塩化リンで処理して、末端をクロロホルミル化
した。平均分子量は2850であった。(W1 =W2
COCl、A3 =A4 =エチレン基)このもの0.30
7gをとり、還元型ポリアニリン1gをN−メチル−2
−ピロリドン30mlに溶解した溶液に加え、6時間4
0℃で反応させて、本発明のポリアニリン誘導体1.3
02gを得た。
【0045】赤外吸収スペクトルを測定したところ、前
述の式(II)の架橋構造に起因する1740cm-1(エ
ステルC=O)、1710cm-1(カルバミン酸エステ
ルC=O)、1650cm-1(アミドC=O伸縮)、2
850〜2950cm-1(脂肪族C−H伸縮)の吸収が
認められた。さらに、1600、1500、1300、
1170、820cm-1に一般式(I)で示されるポリ
アニリンに特有の吸収パターンがみられ、主鎖がポリア
ニリン構造であることが確認された。反応収率から、式
(II)の架橋構造に関与する窒素原子の数は、ポリアニ
リンの窒素原子の約2%であった。また、13C NMR
スペクトルよりm/(n+m)=0.48であった。得
られたポリアニリン誘導体1gをN−メチル−2−ピロ
リドン5gに入れ、室温で攪拌すると溶解し、キャスト
によるフィルム化が可能であった。さらに、このフィル
ムを20%塩酸水溶液に24時間つけてドープし乾燥し
たところ、導電率は1.8S/cmであった。また、N
−メチル−2−ピロリドンの代わりにN,N−ジメチル
アセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ピリジ
ン、クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロメタン、
テトラヒドロフラン等の有機溶剤を用いても同様の加工
が可能であった。
【0046】実施例5 実施例2で合成した両末端に水酸基を有するポリエステ
ルポリウレタンを、ベンゼンジスルホニルクロリドと反
応させて、末端をスルホニルクロリド化した。平均分子
量は3150であった。(W1 =W2 =SO2 Cl、A
3 =−C6 4−SO2 −、A4 =−SO2 −C6 4
−)このもの1.729gをとり、還元型ポリアニリン
1gをN−メチル−2−ピロリドン30mlに溶解した
溶液に加え、6時間40℃で反応させて、本発明のポリ
アニリン誘導体2.591gを得た。
【0047】赤外吸収スペクトルを測定したところ、前
述の式(II)の架橋構造に起因する1740cm-1(エ
ステルC=O)、1710cm-1(カルバミン酸エステ
ルC=O)、1351cm-1および1176cm-1(S
(=O)2 伸縮)、2850〜2950cm-1(脂肪族
C−H伸縮)の吸収が認められた。さらに、1600、
1500、1300、1170、820cm-1に一般式
(I)で示されるポリアニリンに特有の吸収パターンが
みられ、主鎖がポリアニリン構造であることが確認され
た。反応収率から、式(II)の架橋構造に関与する窒素
原子の数は、ポリアニリンの窒素原子の約10%であっ
た。また、13C NMRスペクトルよりm/(n+m)
=0.49であった。得られたポリアニリン誘導体1g
をN−メチル−2−ピロリドン5gに入れ、室温で攪拌
すると溶解し、キャストによるフィルム化が可能であっ
た。さらに、このフィルムを20%塩酸水溶液に24時
間つけてドープし乾燥したところ、導電率は0.6S/
cmであった。また、N−メチル−2−ピロリドンの代
わりにN,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチ
ルホルムアミド、ピリジン、クロロホルム、ジクロロエ
タン、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン等の有機溶
剤を用いても同様の加工が可能であった。
【0048】実施例6 ポリエチレングリコールの10量体とアジピン酸と1,
6−ヘキサンジイソシアナートから、実施例1と同様に
して両末端にイソシアナート基を有するポリエステルポ
リウレタン化合物を合成した。平均分子量は4100で
あった。(W1=W2 =NCO、A3 =−(CH2 6
−NHCOO−、A4 =−OCONH−(CH2 )−)
このもの2.250gをとり、還元型ポリアニリン1g
をN−メチル−2−ピロリドン30mlに溶解した溶液
に加え、6時間40℃で反応させて、本発明のポリアニ
リン誘導体3.202gを得た。
【0049】赤外吸収スペクトルを測定したところ、前
述の式(II)の架橋構造に起因する1740cm-1(エ
ステルC=O)、1711cm-1(カルバミン酸エステ
ルC=O)、1650cm-1(アミドC=O伸縮)、2
850〜2950cm-1(脂肪族C−H伸縮)の吸収が
認められた。さらに、1600、1500、1300、
1170、820cm-1に一般式(I)で示されるポリ
アニリンに特有の吸収パターンがみられ、主鎖がポリア
ニリン構造であることが確認された。反応収率から、式
(II)の架橋構造に関与する窒素原子の数は、ポリアニ
リンの窒素原子の約10%であった。また、13C NM
Rスペクトルよりm/(n+m)=0.47であった。
得られたポリアニリン誘導体1gをN−メチル−2−ピ
ロリドン5gに入れ、室温で攪拌するとゲル化し、紡糸
や延伸によるフィルム化が可能であった。さらに、この
フィルムを20%塩酸水溶液に24時間つけてドープし
乾燥したところ、導電率は1.2S/cmであった。ま
た、N−メチル−2−ピロリドンの代わりにN,N−ジ
メチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、
ピリジン、クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロメ
タン、テトラヒドロフラン等の有機溶剤を用いても同様
のゲル化が可能であった。
【0050】実施例7 実施例1と同様にして、ジエチレングリコールとセバシ
ン酸と1,6−ヘキサンジイソシアナートから、両末端
にイソシアナート基を有するポリエステルポリウレタン
化合物を合成した。平均分子量は3200であった。
(W1 =W2 =NCO、A3 =−(CH2 6 −NHC
OO−、A4 =−OCONH−(CH2 6 −)このも
の1.758gをとり、還元型ポリアニリン1gをN−
メチル−2−ピロリドン30mlに溶解した溶液に加
え、6時間40℃で反応させて、本発明のポリアニリン
誘導体2.648gを得た。
【0051】赤外吸収スペクトルを測定したところ、前
述の式(II)の架橋構造に起因する1740cm-1(エ
ステルC=O)、1711cm-1(カルバミン酸エステ
ルC=O)、1650cm-1(アミドC=O伸縮)、1
650cm-1(アミドC=O伸縮)、2850〜295
0cm-1(脂肪族C−H伸縮)の吸収が認められた。さ
らに、1600、1500、1300、1170、82
0cm-1に一般式(I)で示されるポリアニリンに特有
の吸収パターンがみられ、主鎖がポリアニリン構造であ
ることが確認された。反応収率から、式(II)の架橋構
造に関与する窒素原子の数は、ポリアニリンの窒素原子
の約10%であった。また、13C NMRスペクトルよ
りm/(n+m)=0.48であった。得られたポリア
ニリン誘導体1gをN−メチル−2−ピロリドン5gに
入れ、室温で攪拌するとゲル化し、紡糸や延伸によるフ
ィルム化が可能であった。さらに、このフィルムを20
%塩酸水溶液に24時間つけてドープし乾燥したとこ
ろ、導電率は1.1S/cmであった。また、N−メチ
ル−2−ピロリドンの代わりにN,N−ジメチルアセト
アミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ピリジン、ク
ロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロメタン、テトラ
ヒドロフラン等の有機溶剤を用いても同様のゲル化が可
能であった。
【0052】
【発明の効果】本発明のポリアニリン誘導体は、種々の
有機溶剤に可溶またはゲル化可能であり、容易に加工す
ることが可能であり、可撓性のある自立性のフィルムや
ファイバー等の成形品を得ることができる。そして、こ
れら成形品は、ドーピングにより高い導電率を示すの
で、本発明のポリアニリン誘導体は、電子材料、導電材
料等、種々の用途に非常に有用である。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記式(I) 【化1】 (式中、mおよびnは0以上の整数を意味し、m/(n
    +m)=0〜1、m+n=10〜5000である。) で示される構造単位よりなる数平均分子量2000〜5
    00000のポリアニリンを主鎖とし、該主鎖が下記式
    (II) 【化2】 [式中、RPは下記式(III )で示される平均分子量1
    00〜100000のポリエステルポリウレタン鎖を表
    わし、 【化3】 (式中、RP1 は、炭素数3〜120の二価の非芳香族
    ポリエステル構造を有する基を表わし、RP2 は、炭素
    数1〜30の2価の炭化水素基またはそのハロゲンまた
    はアルコキシカルボニル置換体を表わし、kは1〜50
    0の整数を表わす。) A1 は下記式(1)〜(11)から選択された連結基を
    表わし、 【化4】 (式中、Rは直接結合、炭素数1〜30の2価の炭化水
    素基、またはそのハロゲンまたは−COOM置換体(た
    だし、Mは水素原子、Li、Na、K、Cs、Rbまた
    はNH4 を表わす。)を表わし、Xは酸素原子または硫
    黄原子を表わし、Yは酸素原子、硫黄原子またはNHを
    表わし、Bは炭素数1〜30の炭化水素基または炭素数
    1〜30のアルコキシ基を表わし、RP1 およびRP2
    は上記したと同意義を有し、pは0〜2の整数を意味す
    る。)、 A2 は下記式(1′)〜(11′)から選択された連結
    基を表わし、 【化5】 (式中、R、X、Y、B、RP2 およびpは、上記した
    と同意義を有する。) よりなる群から選択された基を表わす。] で示される架橋構造を形成してなり、該架橋構造に関与
    する窒素原子の数が、主鎖のポリアニリンの窒素原子の
    0.01〜50%であることを特徴とするポリアニリン
    誘導体。
  2. 【請求項2】 アニリン酸化重合体をアンモニアで処理
    して得た可溶性アニリン重合体を、過剰のヒドラジンで
    処理して、イミノ−1,4−フェニレンを構造単位とす
    る数平均分子量2000〜500000の還元型ポリア
    ニリンを製造し、次いで、下記式(IV) W1 −A3 −RP−A4 −W2 (IV) [式中、W1 およびW2 は、それぞれ下記式(a)〜
    (h)から選択された官能基を表わし、 【化6】 (式中、Halは、ハロゲン原子を表わし、X、Y、B
    およびpは前記と同意義を有する。)、A3 は、直接結
    合、炭素数1〜30の2価の炭化水素基またはそのハロ
    ゲン置換体、−R−C(=X)−、−R−NH−C(=
    X)−、−R−SOp −、−RP1 −OCONH−RP
    2 −NHCO−または−RP2 −NHCO−(ただし、
    R、X、RP1 、RP2 およびpは前記と同意義を有す
    る。)を表わし、A4 は、直接結合、炭素数1〜30の
    2価の炭化水素基またはそのハロゲン置換体、−C(=
    X)−R−、−C(=X)−NH−R−、−SOp −R
    −、−CONH−RP2 −NHCOO−RP1 −または
    −CONH−RP2 −(ただし、R、X、RP1 、RP
    2 およびpは前記と同意義を有する。)を表わし、ただ
    しW1 およびW2 が式(c)の分子内カルボン酸無水物
    基を表わす場合には、A3 およびA4は、それぞれ>R
    1 −C(=O)−または−C(=O)−R1 <を表わし
    (ただし、R1 は炭素数1〜30の3価の炭化水素基を
    表わす。)、また、RPは上記と同意義を有する。]で
    示される両末端に芳香族第2アミンと反応する官能基を
    有するポリエステルポリウレタン化合物と反応させるこ
    とを特徴とする請求項1に記載のポリアニリン誘導体の
    製造方法。
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