JP4070004B2 - Electrolytic capacitor - Google Patents

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    • H01G9/028Organic semiconducting electrolytes, e.g. TCNQ

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel electrolytic capacitor which is excellent in impedance characteristic, leakage current characteristic and reliability, and has a high breakdown voltage. SOLUTION: The electrolytic capacitor uses an electrolyte containing a conductive polymer (A) and an organic acid onium salt (B). The electrolytic capacitor is preferably of a solid type and more preferably uses organic acid onium salt which follows. That is, the organic acid onium salt contains onium and organic acid anions; the onium cation is one or more selected from the cation group of consisting of quaternary ammonium, tertiary sulfonium, quaternary phosphonium and tertiary oxonium; and the organic acid anion one or more selected from the group of anions obtained by removing protons from organic acids of carboxylic acid, phenols, mono- or di-phosphoric acid ester and boron complex.

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電解コンデンサに関し、さらに詳しくは導電性高分子(A)と有機酸オニウム塩(B)を用いる新規な電解コンデンサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子機器等のデジタル化に伴い、コンデンサについても小型大容量且つ高周波領域でのインピーダンスの低いものが求められている。従来、高周波領域用のコンデンサとしてはプラスチックフィルムコンデンサ、積層セラミックコンデンサがあるがこれらのコンデンサでは形状が大きくなり大容量化が難しい。一方、大容量のコンデンサとしては、アルミニウム乾式電解コンデンサ、又はアルミニウム若しくはタンタル固体電解コンデンサがある。これらの電解コンデンサは、弁作用金属からなる陽極と、その陽極表面に形成された陽極酸化皮膜(誘電体)と、真の陰極を兼ねた電解質が必要である。例えば、アルミニウム乾式電解コンデンサではエッチングを施した陽極、陰極アルミニウム箔をセパレータを介して巻き取り、駆動用電解液をセパレータに含浸して用いている。
【0003】
しかし、アルミニウム乾式電解コンデンサには、電解質の液漏れ、蒸発等に伴う特性劣化という大きな問題がある。液状電解質は、イオン伝導性で比抵抗が大きいため、損失が大きく、インピーダンスの周波数特性が著しく劣るという問題もある。これらの課題を改善するため、電解質を固体化したのがアルミニウム又はタンタル固体電解コンデンサである。固体電解コンデンサの電解質としてはマンガン酸化物、7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン(TCNQ)塩や、ポリピロール、ポリチオフェン、あるいはポリアニリン等の導電性高分子などがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、マンガン酸化物を電解質として用いる固体電解コンデンサでは、温度特性及び容量、損失等の経時変化についての課題は改善されるが、マンガン酸化物の比抵抗が高くてインピーダンスの周波数特性が十分であるとは言えない。さらにマンガン酸化物からなる電解質の形成にあたり、複数回の熱分解処理で誘電体酸化皮膜の損傷が起こる。また、TCNQ塩を電解質とする固体電解コンデンサではTCNQを塗布する際に比抵抗上昇が起こる、陽極箔との接着性が弱いといった問題がある。
【0005】
一方、ピロール、チオフェン、あるいはアニリン等のモノマーから化学酸化重合により表面に導電性高分子を形成させる方法では、酸化剤による誘電体酸化皮膜の劣化の影響や、導電性高分子の化成性(誘電体酸化皮膜の欠陥部修復能力)がほとんどないために、定格電圧が35Vを超える電解コンデンサを構成することは困難であり、またこれらを構成した場合においても、エージング処理中や高温試験中に漏れ電流の増大や陽極−陰極間のショートが発生する場合があった。
【0006】
本発明はこのような課題を解決し、インピーダンス特性、漏れ電流特性、信頼性に優れた高耐電圧の電解コンデンサを提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結果、導電性高分子(A)と有機酸オニウム塩(B)から構成される電解質を用いる電解コンデンサが、インピーダンス特性、漏れ電流特性、信頼性に優れた、耐電圧の高い電解コンデンサとなることができることを見い出した。すなわち本発明は、共役二重結合ポリマー(A−1)に炭素数1〜30の脂肪族スルホン酸、炭素数7〜30の芳香族スルホン酸をドープして得られる化合物である導電性高分子(A)及びオニウムカチオンが炭素数3〜30又はそれ以上のイミダゾリニウム、炭素数3〜30又はそれ以上のイミダゾリウムであり有機酸アニオンがスルホン酸アニオンである有機酸オニウム塩(B)からなり、溶媒を含有しない電解質を用いることを特徴とする固体電解コンデンサである。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明において、導電性高分子(A)は共役二重結合ポリマー(A−1)又は該ポリマーにドーパント(A−2)をドープして得られる化合物である。(A−1)は共役二重結合ポリマーを形成するモノマー(a−1)の1種または2種以上の重合物である。(A)は(a−1)の重合後(A−2)をドープするか重合時にドープするかであるが、好ましくは(a−1)の重合時に(A−2)をドープするものであり、さらに好ましくは(a−1)の重合時に(A−2)を加えて重合を行うものである。重合時に加える(A−2)は酸化剤(a−2)であってもよく、この場合(a−2)は酸化剤として重合に関与すると同時にドーパントとしても作用する。
【0009】
該(a−1)としては炭素数2〜30又はそれ以上の下記の化合物(1)〜(4)が挙げられる。
(1)脂肪族系三重結合化合物;アセチレン、1,6−ヘプタジイン等;
(2)芳香族共役化合物;ベンゼン、ナフタレン、アントラセン等;
(3)含ヘテロ原子共役化合物;ピロール、チオフェン、フラン、エチレンジオキシチオフェン等の複素環式化合物;アニリン、スルホン化アニリン、ジフェニルスルフィド等の非複素環式化合物。
(4)前記(1)〜(3)の、炭素数1〜20のアルキル基(例えばメチル、エチル、ラウリル、ステアリル基等)、アリール基(フェニル、ナフチル基等)等が置換された化合物。
これらのモノマー(a−1)は一種又は二種以上を用いてもよい。これらのうち好ましいのは(3)の含ヘテロ原子共役化合物であり、さらに好ましいものは複素環式化合物及びアニリンであり、特に好ましいものはピロール、チオフェン、エチレンジオキシチオフェン及びアニリンである。
【0010】
酸化剤(a−2)としては下記の(1)〜(7)の化合物が挙げられる。
(1)遷移金属塩;無機酸塩(硫酸鉄、硝酸鉄、塩化鉄、過塩素酸鉄、リン酸鉄、臭化鉄、水酸化鉄、硝酸銅、硫酸銅、塩化銅等);有機酸塩[シュウ酸塩(シュウ酸鉄、シュウ酸銅等)、炭素数1〜30の脂肪族スルホン酸鉄(メタンスルホン酸鉄、プロパンスルホン酸鉄等)、炭素数7〜30の芳香族スルホン酸鉄(ベンゼンスルホン酸鉄、p−トルエンスルホン酸鉄等)、炭素数1〜30の脂肪族スルホン酸銅(メタンスルホン酸銅、プロパンスルホン酸銅等)、炭素数7〜30の芳香族スルホン酸銅(安息香酸銅、フタル酸銅)等];複合塩(二クロム酸ナトリウム、二クロム酸カリウム、二クロム酸アンモニウム、過マンガン酸ナトリウム、過マンガン酸カリウム、リンモリブデン酸ナトリウム等);
(2)プロトン酸及びその塩[(1)の遷移金属塩を除く];塩酸、硫酸、硝酸、フルオロ硫酸、クロロ硫酸、フッ化水素酸、リンフッ化水素酸等、及び前記プロトン酸のアルカリ金属(ナトリウム、カリウム等)塩、アンモニウム塩、炭素数3〜10の有機アミン(トリメチルアミン、トリエチルアミン等)塩等。
(3)ジアゾニウム塩;硫酸水素ベンゼンジアゾニウム、硫酸水素o−トルエンジアゾニウム等。
(4)ハロゲン及びハロゲン化物;臭素、ヨウ素、ヨウ化臭素、五フッ化ヒ素、五フッ化アンチモン、四フッ化ケイ素、五塩化リン、五フッ化リン、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム等。
(5)過酸及びその塩;過酸化水素、無機過酸(過塩素酸、過ヨウ素酸等);有機過酸(過酢酸、過安息香酸等);及び上記過酸のアルカリ金属(ナトリウム、カリウム等)塩、アンモニウム塩、炭素数3〜10の有機アミン(トリメチルアミン、トリエチルアミン等)塩等。
(6)キノン類;ベンゾキノン、ナフトキノン等。
(7)その他酸化剤;三酸化イオウ、二酸化窒素、オゾン等。
これらのうち好ましいのは遷移金属塩、プロトン酸およびその塩であり、さらに好ましいものはスルホン酸遷移金属塩、塩化鉄、塩酸、硫酸であり、特に好ましいものは炭素数1〜30の脂肪族スルホン酸鉄、炭素数7〜30の芳香族スルホン酸鉄、塩化鉄、硫酸である。なお、(a−2)は一種又は二種以上を用いてもよい。
【0011】
(A)又は(A−1)を形成する方法としては、(a−1)及び好ましくは(a−2)を加えて反応させる下記の(I)〜(III)の方法が挙げられる。
(I)液相化学重合による方法該重合の場合は、(a−1)を含有する溶液にコンデンサ素子を浸漬し酸化重合を行う。この場合に酸化剤(a−2)を加えるのが好ましい。この場合には溶剤を加えて粘度、濃度を調整してもよい。該重合で使用される重合溶媒としては公知のものでよく、例えば、水、モノアルコール(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等)、グリコール(エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等)、モノエーテル(メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラヒドロフラン等)、ジエーテル(エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジグライム、トリグライム、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、1,3−ジオキサン等)、ニトリル(アセトニトリル、ベンゾニトリル等)、ケトン(アセトン、メチルエチルケトン等)、アミド(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等)、カーボネート(エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等)、エステル(酢酸エチル、マレイン酸ジエチル等)、ラクトン(γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン等)、硫黄含有溶剤(ジメチルスルホキシド、スルホラン等)、ハロゲン化炭化水素(クロロホルム、ジクロロメタン等)、炭化水素(ヘキサン、トルエン等)が挙げられ、好ましくは水、モノアルコール、モノエーテルである。これらの溶剤を二種以上用いてもよい。
【0012】
上記混合溶液はモノマー(a−1)を好ましくは0.01〜10mol/l、さらに好ましくは0.05〜5mol/l含み、酸化剤(a−2)を好ましくは0.0001〜10mol/l、さらに好ましくは0.001〜5mol/l含む。すなわち、上記混合溶液はモノマー(a−1)を上記混合溶液に基づいて、好ましくは0.01mol/l以上、さらに好ましくは0.05mol/l以上含み、好ましくは10mol/l以下、さらに好ましくは5mol/l以下含む。また上記混合溶液は酸化剤(a−2)を上記混合溶液に基づいて、好ましくは0.0001mol/l以上、さらに好ましくは0.001mol/l以上含み、好ましくは10mol/l以下、さらに好ましくは5mol/l以下含む。粘度(温度25℃)は好ましくは0.1〜10,000mPa・sであり、さらに好ましくは0.1〜500mPa・sである。すなわち、粘度(温度25℃)は好ましくは0.1mPa・s以上であり、好ましくは10,000mPa・s以下であり、さらに好ましくは500mPa・s以下である。重合条件は公知の重合条件でよく、好ましくは−100℃〜200℃の温度範囲で、1分〜48時間重合を行う、特に好ましくは0℃〜150℃の範囲で、1〜60分間行う。該重合は上記の組み合わせでコンデンサ素子上で行うのが好ましく、重合を複数回繰り返してもよい。
【0013】
(II)気相化学重合による方法該重合の場合は、(I)で行った酸化重合を気相中で行うものであり、(a−1)を含有する気相中に好ましくは予め(a−2)を含む溶液に浸漬したコンデンサ素子を設置した後重合する。
【0014】
(a−1)、(a−2)、溶剤等は(I)で挙げられたものと同じものを使用でき、好ましいものも(I)と同じである。上記酸化剤溶液は(a−2)を好ましくは0.0001〜10mol/l、さらに好ましくは0.001〜5mol/l含む。すなわち、上記酸化剤溶液は(a−2)を好ましくは0.0001mol/l以上、さらに好ましくは0.001mol/l以上含み、好ましくは10mol/l以下、さらに好ましくは5mol/l以下含む。重合条件は公知の重合条件でよく、好ましくは−60℃〜200℃の温度範囲で、1分〜48時間重合を行う、さらに好ましくは−15℃〜25℃の範囲で1〜60分間行う。該重合は上記の組み合わせでコンデンサ素子上で行うのが好ましく、重合を複数回繰り返してもよい。
【0015】
(III)電解重合による方法該重合の場合は、(a−1)と好ましくは(a−2)を含有する溶液にコンデンサ素子を浸漬し通電して重合する。(I)及び(II)の重合は化学酸化重合であるが、(III)は電解重合である。
【0016】
(a−1)、(a−2)、溶剤は上記の(I)及び(II)と同じものが使用でき、(a−1)の好ましいものは(I)と同じである。(a−2)の好ましいものはプロトン酸及びその塩、過酸及びその塩であり、特に好ましいものは炭素数7〜30の芳香族スルホン酸ナトリウム、炭素数7〜30の芳香族スルホン酸アンモニウム、過塩素酸アンモニウムである。
【0017】
上記溶液はモノマー(a−1)を0.01〜10mol/l、さらに好ましくは0.05〜5mol/lを含み、酸化剤(a−2)を好ましくは0.00001〜10mol/l、さらに好ましくは0.0001〜5mol/l含む。すなわち、上記溶液はモノマー(a−1)を上記溶液に基づいて、好ましくは0.01mol/l以上、さらに好ましくは0.05mol/l以上含み、好ましくは10mol/l以下、さらに好ましくは5mol/l以下含む。また上記溶液は酸化剤(a−2)を上記溶液に基づいて、好ましくは0.00001mol/l以上、さらに好ましくは0.0001mol/l以上含み、好ましくは10mol/l以下、さらに好ましくは5mol/l以下含む。
【0018】
重合条件は公知の重合条件でよく、好ましくは−100℃〜200℃の温度範囲で通電し、1分〜48時間重合を行う、さらに好ましくは10℃〜100℃の範囲で1分〜60分間行う。
【0019】
重合は上記の組み合わせでコンデンサ素子上で定電位法又は定電流法により電気分解して行うのが好ましく、コンデンサ素子上に重合物層が形成される。定電位法では好ましくは0.1〜5Vvs.SCE(飽和甘コウ電極)の電位範囲で、定電流法では好ましくは0.01〜100mA/cmの電流密度で重合を行う。なお、重合は複数回繰り返してもよい。
【0020】
(I)〜(III)で得られた重合物(A−1)は重合をコンデンサ素子上で行ったのでコンデンサ素子上に既にあるが、別に重合してコンデンサ素子に導入することを除くものではない。
【0021】
これらの重合方法で形成された重合物は共役二重結合ポリマー(A−1)であり、このポリマーにさらにドーパント(A−2)をドープして用いてもよい。ドープ(またはドーピングという)とは、(A−1)と(A−2)の間に電荷移動が起こり、(A−1)の導電性を高めるものである。ドーパントとは(A−1)に導電性を付与する電子受容性または電子供与性の試薬である。酸化剤(a−2)に電子受容性または電子供与性の成分が含まれている場合、重合時にドーパントとしても作用し、この場合上記重合方法で形成された重合物は重合と同時にドープされている。例えば、酸化剤として遷移金属塩を用いた場合、遷移金属がポリマーから電子を受け取って酸化数が減少し、対イオンが電子供与的にポリマーに導電性を付与する。
【0022】
(A−2)としては下記のものが挙げられる。
(1)プロトン酸;無機プロトン酸(塩酸、硫酸、硝酸、フルオロ硫酸、クロロ硫酸、リン酸、フッ化水素酸、リンフッ化水素酸等);分子量1,000未満の低分子有機酸[フェノール類(フェノール、ナフトール等)、炭素数1〜30の脂肪族カルボン酸(酢酸、プロトン酸等)、炭素数7〜30の芳香族カルボン酸(安息香酸、フタル酸等)、炭素数1〜30の脂肪族スルホン酸(メタンスルホン酸、プロパンスルホン酸等)、炭素数7〜30の芳香族スルホン酸(ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸等)等];重量平均分子量1,000〜1,000,000の高分子有機酸(ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸等)等;
【0023】
(2)ハロゲン及びハロゲン化物;臭素、ヨウ素、ヨウ化臭素、五フッ化ヒ素、五フッ化アンチモン、四フッ化ケイ素、五塩化リン、五フッ化リン、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、塩化鉄、塩化銅等。これらのうち好ましいのはプロトン酸であり、さらに好ましいものは塩酸、硫酸、炭素数1〜30の脂肪族カルボン酸、炭素数7〜30の芳香族カルボン酸、炭素数1〜30の脂肪族スルホン酸、炭素数7〜30の芳香族スルホン酸であり、特に好ましいものは炭素数1〜30の脂肪族カルボン酸、炭素数7〜30の芳香族カルボン酸、炭素数1〜30の脂肪族スルホン酸、炭素数7〜30の芳香族スルホン酸である。なお、本発明におけるドーパント(A−2)は一種又は二種以上を用いてもよい。
【0024】
(A−2)の添加は一旦(A−1)を形成した後、公知の化学的または電気化学的に方法によって行ってもよいが、好ましくは前記のように重合の際に酸化剤を併用し、重合と同時にドープを行うのがよい。化学的方法では(A−2)を気相又は溶液で(A−1)と混合又は反応させてドープを行い、電気化学的方法では(A−2)を溶解した溶液に(A−1)を浸漬して、(A−1)を電極として電位をかけ電気化学的にドープを行う。好ましくはコンデンサ素子上に形成された(A)である。このようにして導電性高分子(A)が形成され、その導電性は好ましくは10−5〜10S/cmであり、さらに好ましくは10−2〜10S/cmである。すなわち、その導電性は好ましくは10−5S/cm以上、さらに好ましくは10−2S/cm以上であり、好ましくは10S/cm以下である。
【0025】
本発明において有機酸オニウム塩(B)はオニウムカチオンと有機酸アニオンとから形成される。(B)としてはオニウムカチオンの有機酸塩であり、具体的にはオニウムカチオンが4級アンモニウム、3級スルホニウム、4級ホスホニウム、3級オキソニウムからなるカチオンの群から選ばれる1種または2種以上であり、有機酸アニオンがカルボン酸、スルホン酸、フェノール類、モノ若しくはジアルキル燐酸エステル、ホウ素錯体からなる有機酸からプロトンを除いたアニオンの群から選ばれる1種以上である有機酸オニウム塩であることが好ましい。
【0026】
該(B)に用いられるオニウムカチオンの具体例を以下に記載する。
(I)4級アンモニウムカチオンとしては下記の(I−1)〜(I−10)が挙げられる。
(I−1)炭素数4〜30又はそれ以上のアルキル及び/又はアルケニル基を有する脂肪族系4級アンモニウム;テトラメチルアンモニウム、エチルトリメチルアンモニウム、ジエチルジメチルアンモニウム、トリエチルメチルアンモニウム、トリメチルエチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、トリメチルプロピルアンモニウム、ジメチルジプロピルアンモニウム、エチルメチルジプロピルアンモニウム、ブチルトリメチルアンモニウム、ジメチルジブチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、テトラヘキシルアンモニウム、トリメチルデシルアンモニウム等;
【0027】
(I−2)炭素数6〜30又はそれ以上の芳香族系4級アンモニウム;トリメチルフェニルアンモニウム、ジメチルエチルフェニルアンモニウム、トリエチルフェニルアンモニウム等;
【0028】
(I−3)炭素数3〜30又はそれ以上の脂環式4級アンモニウム;N,N−ジメチルピロジニウム、N−エチル−N−メチルピロリジニウム、N,N−ジエチルピロリジニウム、N,N−ジメチルモルホリニウム、N−エチル−N−メチルモルホリニウム、N,N−ジエチルモルホリニウム、N,N−ジメチルピペリジニウム、N,N−ジエチルピペリジニウム等;
【0029】
(I−4)炭素数3〜30又はそれ以上のイミダゾリニウム;1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、1,2,3,4−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、1,2−ジメチル−3−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−トリエチルイミダゾリニウム、4−シアノ−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、2−シアノメチル−1,3−ジメチルイミダゾリニウム、4−アセチル−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、3−アセチルメチル−1,2−ジメチルイミダゾリニウム、4−メチルカルボオキシメチル−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、3−メトキシメチル−1,2−ジメチルイミダゾリニウム、4−ホルミル−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、3−ホルミルメチル−1,2−ジメチルイミダゾリニウム、3−ヒドロキシエチル−1,2−ジメチルイミダゾリニウム、4−ヒドロキシメチル−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム等;
【0030】
(I−5)炭素数3〜30又はそれ以上のイミダゾリウム;1,3−ジメチルイミダゾリウム、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム、1−メチル−3−エチルイミダゾリウム、1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、1,3−ジメチル−2−エチルイミダゾリウム、1,2−ジメチル−3−エチル−イミダゾリウム、1,2,3−トリエチルイミダゾリウム、1,2,3,4−テトラエチルイミダゾリウム、1,3−ジメチル−2−フェニルイミダゾリウム、1,3−ジメチル−2−ベンジルイミダゾリウム、1−ベンジル−2,3−ジメチル−イミダゾリウム、4−シアノ−1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、3−シアノメチル−1,2−ジメチルイミダゾリウム、4−アセチル−1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、3−アセチルメチル−1,2−ジメチルイミダゾリウム、4−メチルカルボオキシメチル−1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、3−メチルカルボオキシメチル−1,2−ジメチルイミダゾリウム、4−メトキシ−1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、4−ホルミル−1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、3−ホルミルメチル−1,2−ジメチルイミダゾリウム、3−ヒドロキシエチル−1,2−ジメチルイミダゾリウム、2−ヒドロキシエチル−1,3−ジメチルイミダゾリウム、N,N'―ジメチルベンゾイミダゾリニウム、N,N'―ジエチルベンゾイミダゾリニウム、N−メチル−N'―エチルベンゾイミダゾリニウム等;
【0031】
(I−6)炭素数4〜30又はそれ以上のテトラヒドロピリミジニウム;1,3−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、1,2,3−トリメチルテトラヒドロピリミジニウム、1,2,3,4−テトラメチルテトラヒドロピリミジニウム、8−メチル−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセニウム、5−メチル−1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]−5−ノネニウム、4−シアノ−1,2,3−トリメチルテトラヒドロピリミジニウム、3−シアノメチル−1,2−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、4−アセチル−1,2,3−トリメチルテトラヒドロピリミジニウム、3−アセチルメチル−1,2−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、4−メチルカルボオキシメチル−1,2,3−トリメチルテトラヒドロピリミジニウム、4−メトキシ−1,2,3−トリメチルテトラヒドロピリミジニウム、3−メトキシメチル−1,2−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、4−ヒドロキシメチル−1,2,3−トリメチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ヒドロキシエチル−1,3−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム等;
【0032】
(I−7)炭素数4〜30又はそれ以上のジヒドロピリミジニウム;1,3−ジメチル−2,4−もしくは−2,6−ジヒドロピリミジニウム、[これらを1,3−ジメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウムと表記し、以下同様の表現を用いる。]1,2,3−トリメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、1,2,3,4−テトラメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、1,2,3,5−テトラメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、8−メチル−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7,9(10)−ウンデカジエニウム、5−メチル−1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]−5,7(8)−ノナジエニウム、2−シアノメチル−1,3−ジメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、3−アセチルメチル−1,2−ジメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、4−メチルカルボオキシメチル−1,2,3−トリメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、4−メトキシ−1,2,3−トリメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、4−ホルミル−1,2,3−トリメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、3−ヒドロキシエチル−1,2−ジメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ヒドロキシエチル−1,3−ジメチル−2,4(6)−ヒドロピリミジニウム等;
【0033】
(I−8)炭素数3〜30又はそれ以上のイミダゾリニウム骨格を有するグアニジニウム;2−ジメチルアミノ−1,3,4−トリメチルイミダゾリニウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−トリメチルイミダゾリニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチル−4−エチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−1−メチル−3,4−ジエチルイミダゾリニウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−テトラエチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−1,3−ジメチルイミダゾリニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチルイミダゾリニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジエチルイミダゾリニウム、1,5,6,7−テトラヒドロ−1,2−ジメチル−2H−イミド[1,2a]イミダゾリニウム、1,5,6,7−テトラヒドロ−1,2−ジメチル−2H−ピリミド[1,2a]イミダゾリニウム、1,5−ジヒドロ−1,2−ジメチル−2H−ピリミド[1,2a]イミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−3−シアノメチル−1−メチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−4−アセチル−1,3−ジメチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−4−メチルカルボオキシメチル−1,3−ジメチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−3−メチルカルボオキシメチル−1−メチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−3−メトキシメチル−1−メチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−4−ホルミル−1,3−ジメチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−3−ヒドロキシエチル−1−メチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−4−ヒドロキシメチル−1,3−ジメチルイミダゾリニウム等;
【0034】
(I−9)炭素数3〜30又はそれ以上のイミダゾリウム骨格を有するグアニジニウム;2−ジメチルアミノ−1,3,4−トリメチルイミダゾリウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−トリメチルイミダゾリウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチル−4−エチルイミダゾリウム、2−ジエチルアミノ−1−メチル−3,4−ジエチルイミダゾリウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−テトラエチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−1,3−ジメチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−1−エチル−3−メチルイミダゾリウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジエチルイミダゾリウム、1,5,6,7−テトラヒドロ−1,2−ジメチル−2H−イミド[1,2a]イミダゾリウム、1,5,6,7−テトラヒドロ−1,2−ジメチル−2H−ピリミド[1,2a]イミダゾリウム、1,5−ジヒドロ−1,2−ジメチル−2H−ピリミド[1,2a]イミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−3−シアノメチル−1−メチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−4−アセチル−1,3−ジメチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−4−メチルカルボオキシメチル−1,3−ジメチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−4−メトキシ−1,3−ジメチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−3−メトキシメチル−1−メチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−3−ホルミルメチル−1−メチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−4−ヒドロキシメチル−1,3−ジメチルイミダゾリウム等;
【0035】
(I−10)炭素数4〜30又はそれ以上のテトラヒドロピリミジニウム骨格を有するグアニジニウム;2−ジメチルアミノ−1,3,4−トリメチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−トリメチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチル−4−エチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1−メチル−3,4−ジエチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−1,3−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジエチルテトラヒドロピリミジニウム、1,3,4,6,7,8−ヘキサヒドロ−1,2−ジメチル−2H−イミド[1,2a]ピリミジニウム、1,3,4,6,7,8−ヘキサヒドロ−1,2−ジメチル−2H−ピリミド[1,2a]ピリミジニウム、2,3,4,6−テトラヒドロ−1,2−ジメチル−2H−ピリミド[1,2a]ピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−シアノメチル−1−メチルテトラヒドロピリミジニウム、、2−ジメチルアミノ−4−アセチル−1,3−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−メチルカルボオキシメチル−1,3−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−メチルカルボオキシメチル−1−メチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−メトキシメチル−1−メチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−ホルミル−1,3−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−ヒドロキシエチル−1−メチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−ヒドロキシメチル−1,3−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム等;
【0036】
(I−11)炭素数4〜30又はそれ以上のジヒドロピリミジニウム骨格を有するグアニジニウム;2−ジメチルアミノ−1,3,4−トリメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−トリメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−1−メチル−3,4−ジエチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1−メチル−3,4−ジエチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−テトラエチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−1−エチル−3−メチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、1,6,7,8−テトラヒドロ−1,2−ジメチル−2H−イミド[1,2a]ピリミジニウム、1,6−ジヒドロ−1,2−ジメチル−2H−イミド[1,2a]ピリミジニウム、1,6−ジヒドロ−1,2−ジメチル−2H−ピリミド[1,2a]ピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−シアノ−1,3−ジメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−アセチル−1,3−ジメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−アセチルメチル−1−メチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−メチルカルボオキシメチル−1−メチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−メトキシ−1,3−ジメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−ホルミル−1,3−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−ホルミルメチル−1−メチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−ヒドロキシメチル−1,3−ジメチル−2,4(6)−ジヒドロピリミジニウム等。
【0037】
(II)3級スルホニウムカチオンとしては下記の(II−1)〜(II−3)が挙げられる。
(II−1)炭素数1〜30の又はそれ以上のアルキル及び/又はアルケニル基を有する脂肪族系3級スルホニウム;トリメチルスルホニウム、トリエチルスルホニウム、エチルジメチルスルホニウム、ジエチルメチルスルホニウム等;
(II−2)炭素数6〜30又はそれ以上の芳香族系3級スルホニウム;フェニルジメチルスルホニウム、フェニルエチルメチルスルホニウム、フェニルメチルベンジルスルホニウム等;
(II−3)炭素数3〜30又はそれ以上の脂環式3級スルホニウム;メチルチオラニウム、フェニルチオラニウム、メチルチアニウム等;
【0038】
(III)4級ホスホニウムカチオンとしては下記の(III−1)〜(III−3)が挙げられる。
(III−1)炭素数1〜30又はそれ以上のアルキル基及び/又はアルケニル基を有する脂肪族系4級ホスホニウム;テトラメチルホスホニウム、テトラエチルホスホニウム、テトラプロピルホスホニウム、テトラブチルホスホニウム、メチルトリエチルホスホニウム、メチルトリプロピルホスホニウム、メチルトリブチルホスホニウム、ジメチルジエチルホスホニウム、トリメチルエチルホスホニウム、トリメチルプロピルホスホニウム、エチルトリプロピルホスホニウム、エチルトリブチルホスホニウム、ジエチルジブチルホスホニウム、トリエチルブチルホスホニウム、プロピルトリブチルホスホニウム、ジプロピルジブチルホスホニウム、トリプロピルブチルホスホニウム等;
(III−2)炭素数6〜30又はそれ以上の芳香族系4級ホスホニウム;トリフェニルメチルホスホニウム、ジフェニルジメチルホスホニウム、トリフェニルベンジルホスホニウム等;
(III−3)炭素数3〜30又はそれ以上の脂環式4級ホスホニウム;1,1−ジメチルホスホラニウム、1−メチル−1−エチルホスホラニウム、1,1−ジエチルホスホラニウム、1,1−ジメチルホスホリナニウム、1−メチル−1−エチルホスホリナニウム、1,1−ジエチルホスホリナニウム、1,1−ペンタメチレンホスホリナニウム等;
【0039】
(IV)3級オキソニウムカチオンとしては下記の(IV−1)〜(IV−3)が挙げられる。
(IV−1)炭素数1〜30又はそれ以上のアルキル及び/又はアルケニル基を有する脂肪族系3級オキソニウム;トリメチルオキソニウム、トリエチルオキソニウム、エチルジメチルオキソニウム、ジエチルメチルオキソニウム等;
(IV−2)炭素数6〜30又はそれ以上の芳香族系3級オキソニウム;フェニルジメチルオキソニウム、フェニルエチルメチルオキソニウム、フェニルメチルベンジルオキソニウム等;
(IV−3)炭素数3〜30又はそれ以上の脂環式3級オキソニウム;メチルオキソラニウム、フェニルオキソラニウム、メチルオキサニウム等;
【0040】
これらのうち好ましいのは、4級アンモニウムカチオンであり、さらに好ましいのは、炭素数4〜30又はそれ以上の脂肪族系アンモニウム、炭素数3〜30又はそれ以上のイミダゾリニウム、炭素数3〜30又はそれ以上のイミダゾリウムであり、特に好ましいのは、トリメチルエチルアンモニウム、ジメチルジエチルアンモニウム、トリエチルメチルアンモニウム、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウム、1,2−ジメチル−3−エチルイミダゾリニウム、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム、1−メチル−3−エチルイミダゾリウムである。これらのオニウムカチオンは一種または二種以上を用いてもよい。
【0041】
該(B)の対アニオンを形成する有機酸の具体例を以下に記載する。
(I)カルボン酸としては下記の(I−1)〜(I−4)が挙げられる。
(I−1)炭素数1〜30又はそれ以上の飽和及び不飽和脂肪族カルボン酸;
(I−1−1)1価の脂肪族カルボン酸;ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ベラルゴン酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、ベヘニン酸等の飽和カルボン酸、アクリル酸、メタクリル酸、オレイン酸等の不飽和カルボン酸等;
(I−1−2)2価以上の脂肪族カルボン酸;シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,12−デカンジカルボン酸、プラシル酸、1,15−ペンタジカルボン酸等の直鎖飽和ジカルボン酸、メチルマロン酸、エチルマロン酸、ブチルマロン酸、3−メチルアジピン酸、1,6−デカンジカルボン酸、ジエチルマロン酸、2,2−又は2,3−ジメチルコハク酸、2−エチル−3−メチルコハク酸、2,2−又は2,3−又は2,4−又は3,3−ジメチルグルタル酸、3−エチル−3−メチルグルタル酸、2−ブチルオクタン二酸、5,6−デカンジカルボン酸等の分岐飽和カルボン酸、トリカルバリル酸、1,6,11−又は1,10,11−又は5,6,11−ペンタデカントリカルボン酸、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸、マレイン酸、フマール酸、シトラコン酸等の不飽和ジカルボン酸等;
(I−1−3)オキシ脂肪族カルボン酸;グリコール酸、乳酸、酒石酸等;
(I−1−4)チオ脂肪族カルボン酸;チオジプロピオン酸等;
【0042】
(I−2)炭素数7〜30又はそれ以上の芳香族カルボン酸;
(I−2−1)1価の芳香族カルボン酸;安息香酸、ケイ皮酸、ナフトエ酸等;
(I−2−2)2価以上の芳香族カルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等;
(I−2−3)オキシ芳香族カルボン酸;サリチル酸、マンデル酸等;
【0043】
(I−3)炭素数3〜30又はそれ以上の脂環式カルボン酸;シクロブテン−1,2−ジカルボン酸、シクロペンテン−1,2−ジカルボン酸、1,2−または1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、2−または3−メチル−1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、フラン−2,3−ジカルボン酸、ビシクロ[2,2,1]ヘプタ−2−エン−2,3−ジカルボン酸、ビシクロ[2,2,1]ヘプタ−2,5−ジエン−2,3−ジカルボン酸等;
【0044】
(I−4)カルボキシル基を有するモノマーの重合体及び共重合体;カルボキシル基を有する重合性モノマーとしては(メタ)アクリル酸、ケイ皮酸、ビニル安息香酸等のカルボキシル基と重合性二重結合を有する炭素数3〜30のカルボン酸が挙げられる。重合条件等は公知の方法でよく、重合度は好ましくは16〜10,000、さらに好ましくは20〜1,000である。上記のうち、カルボン酸として好ましいものは、アジピン酸、1,6−デカンジカルボン酸、フタル酸、安息香酸である。
【0045】
(II)スルホン酸としては下記の(II−1)〜(II−3)が挙げられる。
(II−1)炭素数1〜30又はそれ以上の飽和及び不飽和脂肪族スルホン酸;
(II−1−1)1価の脂肪族スルホン酸;メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン酸、イソプロピルスルホン酸、ブタンスルホン酸、イソブチルスルホン酸、t−ブチルスルホン酸、ペンタンスルホン酸、イソペンチルスルホン酸、ヘキサンスルホン酸、ノナンスルホン酸、デカンスルホン酸、ウンデカンスルホン酸、ドデカンスルホン酸、トリデカンスルホン酸、テトラデカンスルホン酸、n−オクチルスルホン酸、ドデシルスルホン酸、セチルスルホン酸等の飽和カルボン酸、エチレンスルホン酸、1−プロペン−1−スルホン酸、ベンジルスルホン酸、フェニルエタンスルホン酸等の不飽和スルホン酸等;
(II−1−2)2価以上の脂肪族スルホン酸;メチオン酸、1,1−エタンジスルホン酸、1,2−エタンジスルホン酸、1,1−プロパンジスルホン酸、1,3−プロパンジスルホン酸、ポリビニルスルホン酸等;
(II−1−3)オキシ脂肪族スルホン酸;イセチオン酸、3−オキシ−プロパンスルホン酸等;
(II−1−4)スルホ脂肪族カルボン酸;スルホ酢酸、スルホコハク酸等;
【0046】
(II−2)炭素数6〜30又はそれ以上の芳香族スルホン酸;
(II−2−1)1価の単環式芳香族スルホン酸;ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、o−トルエンスルホン酸、m−トルエンスルホン酸、o−キシレン−4−スルホン酸、m−キシレン−4−スルホン酸、4−ドデシルベンゼンスルホン酸、4−オクチルベンゼンスルホン酸、2−メチル−5−イソプロピルベンゼンスルホン酸等;
(II−2−2)1価の多環式芳香族スルホン酸;ナフタレンスルホン酸、トリイソプロピルナフタレンスルホン酸等のアルキルナフタレンスルホン酸、アントラセンスルホン酸、フェナントレンスルホン酸等;
(II−2−3)2価以上の芳香族スルホン酸;m−ベンゼンジスルホン酸、1,4−ナフタレンスルホン酸、1,5−ナフタレンジスルホン酸、1,6−ナフタレンジスルホン酸、2,6−ナフェタレンジスルホン酸、2,7−ナフタレンジスルホン酸、スルホン化ポリスチレン等;
(II−2−4)オキシ芳香族スルホン酸;フェノール−2−スルホン酸、フェノール−3−スルホン酸、フェノール−4−スルホン酸、アニソール−o−スルホン酸、アニソール−m−スルホン酸、フェネトール−o−スルホン酸、フェネトール−m−スルホン酸、フェノール−2,4−ジスルホン酸、フェノール−2,4,6−トリスルホン酸、アニソール−2,4−ジスルホン酸、フェネトール−2,5−ジスルホン酸、2−オキシトルエン−4−スルホン酸、ピロカテキン−4−スルホン酸、ベラトール−4−スルホン酸、レゾルシン−4−スルホン酸、2−オキシ−1−メトキシベンゼン−4−スルホン酸、1,2−ジオキシベンゼン−3,5−ジスルホン酸、レゾルシン−4,6−ジスルホン酸、ヒドロキノンスルホン酸、ヒドロキノン−2,5−ジスルホン酸、1,2,3−トリオキシベンゼン−4−スルホン酸等;
(II−2−5)スルホ芳香族カルボン酸;o−スルホ安息香酸、m−スルホ安息香酸、p−スルホ安息香酸、2,4−ジスルホ安息香酸、3−スルホフタル酸、3,5−ジスルホフタル酸、4−スルホイソフタル酸、2−スルホテレフタル酸、2−メチル−4−スルホ安息香酸、2−メチル−3,5−ジスルホ安息香酸、4−プロピル−3−スルホ安息香酸、2,4,6−トリメチル−3−スルホ安息香酸、2−メチル−5−スルホテレフタル酸、5−スルホサリチル酸、3−オキシ−4−スルホ安息香酸等;
(II−2−6)チオ芳香族スルホン酸;チオフェノールスルホン酸、チオアニソール−4−スルホン酸、チオフェネトール−4−スルホン酸等;
(II−2−7)その他官能基を有する芳香族スルホン酸;ベンズアルデヒド−o−スルホン酸、ベンズアルデヒド−2,4−ジスルホン酸、アセトフェノン−o−スルホン酸、アセトフェノン−2,4−ジスルホン酸、ベンゾフェノン−o−スルホン酸、ベンゾフェノン−3,3'−ジスルホン酸、4−アミノフェノール−3−スルホン酸、アントラキノン−1−スルホン酸、アントラキノン−1、5−ジスルホン酸、 アントラキノン−1、8−ジスルホン酸、アントラキノン−2,6−ジスルホン酸、2−メチルアントラキノン−1−スルホン酸等;
【0047】
(II−3)炭素数3〜30又はそれ以上の脂環式カルボン酸;シクロペンタンスルホン酸、シクロヘキサンスルホン酸等;上記のうち、スルホン酸として好ましいものは、p−トルエンスルホン酸、トリイソプロピルナフタレンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、フェノール−4−スルホン酸である。
【0048】
(III)フェノール類としては下記の(III−1)が挙げられる。
(III−1)炭素数6〜30又はそれ以上の置換又は非置換フェノール;
(III−1−1)1価のフェノール;フェノール、ナフトール、シクロヘキシルフェノール、クレゾール、キシレノール、エチルフェノール、n及びイソプロピルフェノール、n及びイソアミルフェノール、イソノニルフェノール、イソドデシルフェノール、オイゲノール、グアヤコール等;
(III−1−2)2価以上のフェノール;カテコール、レゾルシン、ピロガロール及びフロログルシン等;
【0049】
(IV)モノ若しくはジアルキル燐酸エステルとしては下記の(IV−1)〜(IV−2)が挙げられる。
(IV−1)炭素数1〜30又はそれ以上のモノアルキル燐酸エステル;メチル燐酸エステル、イソプロピル燐酸エステル、ブチル燐酸エステル、2−エチルヘキシル燐酸エステル、イソデシル燐酸エステル等;
(IV−2)炭素数2〜30又はそれ以上のジアルキル燐酸エステル;ジメチル燐酸エステル、ジイソプロピル燐酸エステル、ジブチル燐酸エステル、ジ(2−エチルヘキシル)燐酸エステル、ジイソデシル燐酸エステル等;
【0050】
(V)ホウ素錯体としては下記の(V−1)〜(V−2)が挙げられる。
(V−1)ホウ酸のアルコール性水酸基含有化合物錯体;ホウ酸エチレングリコール錯体、ホウ酸トリメチレングリコール錯体等;
(V−2)ホウ酸の燐酸および/または燐酸エステル錯体;ホウ酸メチルホスフェート錯体、ホウ酸エチルホスフェート錯体等;ホウ素錯体の詳細としては特許2966451号公報に記載してあるものが使用できる。
【0051】
これらのうち好ましいのは、カルボン酸、スルホン酸であり、さらに好ましくは、カルボン酸、芳香族スルホン酸であり、特に好ましくは、カルボン酸、多環式芳香族スルホン酸である。これらの有機酸アニオンは一種又は二種以上を用いてもよい。
【0052】
該(B)の製造方法としては特に限定されないが、たとえば4級アンモニウム有機酸塩の場合は、第3級アミンをアルキル化剤(ハロゲン化アルキル、アルキル硫酸等)で4級化後、さらにハロゲンイオンを水酸化物イオンに一旦変えた後有機酸と反応させることにより得られる。この製造法の詳細は国際公開特許WO95/15572号、特許2964244号公報等に記載してあり、同じ製法で製造できる。
【0053】
3級スルホニウム塩はスルフィドをアルキル化剤(ハロゲン化アルキル、アルキル硫酸等)で3級化後、さらにハロゲンイオンを水酸化物イオンに一旦変えた後有機酸と反応させることにより得られる。この製造法の詳細は詳細としてはJ.P.Marino,“Topics in Sulfur Chemistry”,vol.1,1976,p.1等に記載してあり、同じ製法で製造できる。
【0054】
また、4級ホスホニウム塩は第3級ホスフィンをアルキル化剤(ハロゲン化アルキル、アルキル硫酸等)で4級化後、さらにハロゲンイオンを水酸化物イオンに一旦変えた後有機酸と反応させることにより得られる。この製造法の詳細としてはP.Beck“Organic Phosphorus Compound”,vol.2,1972,Chapt.4,p.189等に記載してあり、同じ方法が適用できる。
【0055】
3級オキソニウム塩はエーテルをアルキル化剤(ハロゲン化アルキル、アルキル硫酸等)で3級化後、さらにハロゲンイオンを水酸化物イオンに一旦変えた後有機酸と反応させることにより得られる。この製造法の詳細としてはG.W.Wheland,“Advanced Organic Chemistry”1949,p.38等に記載してあり、同じ方法が適用できる。
【0056】
このようにして得られた該(B)においてオニウムカチオンと有機酸アニオンの当量比は耐電圧と耐熱性の観点から好ましくはオニウムカチオン:有機酸アニオン=1:0.2〜3であり、さらに好ましくは1:0.5〜1.5である。有機酸アニオンが0.2以上であると耐電圧が高くなり、3以下であると耐熱性に優れる。
【0057】
本発明における電解コンデンサに使用される電解質は(A)及び(B)からなる。該(A)と該(B)の重量比は導電性と耐電圧の観点から好ましくは(A):(B)=1:0.1〜5であり、さらに好ましくは(A):(B)=1:0.2〜2である。(B)が0.1以上であると耐電圧が高くなり、5以下であると導電性が優れる。すなわち、該(B)重量/該(A)重量は、耐電圧の観点から好ましくは0.1以上、さらに好ましくは0.2以上であり、導電性の観点から、好ましくは5以下、さらに好ましくは2以下である。
【0058】
本発明において、該有機酸オニウム塩(B)は該導電性高分子(A)を形成した後、従来の電解液を用いた電解コンデンサのように含浸することによってコンデンサ素子に導入してもよく、また、該(A)を形成する際に該(B)を添加することによって重合と同時にコンデンサ素子に導入してもよい。
【0059】
本発明の電解質にはさらに火花電圧改善、化成性改善、漏れ電流低減、水素ガス吸収、静電容量変化防止、ショート防止、腐食防止、耐洗浄性改善、難燃化、含浸性改善等の目的で種々の添加剤を1種以上、そのまま、又は塩の形で添加することができる。添加剤としては、例えばリン化合物(リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、リン酸エステル類、ホスホン酸類等)、ホウ素化合物(ホウ酸、酸化ホウ素、ホウ酸エステル類、ホウ素と水酸基及び/又はカルボキシル基を有する化合物との錯体等)、ニトロ化合物(ニトロ安息香酸、ニトロフェノール、ニトロフェネトール、ニトロアセトフェノン、芳香族ニトロ化合物等)、硫黄化合物(スルホン酸類、チオール類、メルカプト基を有する複素環化合物等)、安息香酸誘導体(ヒドロキシ安息香酸、テトラヒドロキシ安息香酸、安息香酸エステル等)、フェノール類(カテコール、ニトロカテコール、3価フェノール等)、オキシ酸類(グリコール酸、酒石酸、クエン酸等)、ポリオキシエチレン及び/又はポリオキシプロピレン誘導体(ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンヒマシ油等)、2個以上の水酸基を有する化合物類(マンニット、ヘキシット、エリスリット、ソルビット、ポリグリセリン、糖類、セルロース類、でんぷん類等)、高分子化合物(ポリビニルアルコール類、ポリアルキレングリコール、ポリアルキレングリコール酸、ポリアクリルアミド、変性シリコンオイル等)、タングステン酸、ヘテロポリ酸(ケイタングステン酸、リンタングステン酸、リンモリブデン酸等)、微粒子無機化合物(無水ケイ酸、酸化チタン、ハイドロタルサイト類等)、アミノ酸等を挙げることができる。添加剤量は導電性の観点から好ましくは電解質の10重量%以下であり、さらに好ましくは5重量%以下である。
【0060】
本発明の電解質は、特性劣化を生じない範囲で溶媒を含有してもよいが、固体であることが好ましい。該溶媒としては、モノアルコール(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等)、グリコール(エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等)、モノエーテル(メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラヒドロフラン等)、ジエーテル(エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジグライム、トリグライム、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、1,3−ジオキサン等)、ニトリル(アセトニトリル、ベンゾニトリル等)、ケトン(アセトン、メチルエチルケトン等)、アミド(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等)、カーボネート(エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等)、エステル(酢酸エチル、マレイン酸ジエチル等)、ラクトン(γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン等)、硫黄含有溶剤(ジメチルスルホキシド、スルホラン等)、ハロゲン化炭化水素(クロロホルム、ジクロロメタン等)、炭化水素(ヘキサン、トルエン等)が挙げられ、好ましくはグリコール、ラクトンである。これらの溶剤を二種以上用いてもよい。溶剤量は電解質の10重量%以下が好ましく、さらに好ましくは5重量%以下であり、特に好ましくは1重量%以下である。また該電解質では好ましくは水分が1%以下であり、さらに好ましくは0.3%以下であり、アルカリ金属イオン、ハロゲンイオン等の腐食性イオン含有量が好ましくは10ppm以下であり、さらに好ましくは1ppm以下である。水分が1%以下であると電解質の性能低下がなく、腐食性イオン含有量が10ppm以下であると電極の腐食がない。
【0061】
本発明における電解質は、電解コンデンサ素子に用いられる。上記電解コンデンサ素子としては特に限定されず、例えば、巻き取り形のアルミ電解コンデンサにおける表面に誘電体酸化皮膜を形成した弁作用金属からなる陽極箔と、陰極箔をその間にセパレータを介在させて捲回することにより構成されたコンデンサ素子であってよく、陽極箔と陰極箔との間に導電性高分子(A)及び有機酸オニウム塩(B)からなる電解質を設け、前記コンデンサ素子を例えば、有底筒状のアルミニウムケースに収納した後、アルミニウムケースの開口部を封口剤で密封してアルミニウム電解コンデンサを構成することができる。この電解コンデンサによれば、導電性高分子(A)の高い導電性を利用することで、導電化部分において極間の抵抗を著しく減少させることができ、その結果インピーダンス特性の優れた電解コンデンサが容易に得られると同時に、弁作用金属の誘電酸化皮膜の修復能力を有する有機酸オニウム塩(B)を併せて介在させることにより、高い耐電圧を兼ね備えた漏れ電流の低い電解コンデンサを得ることができるという作用を有する。
【0062】
【実施例】
次に本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0063】
参考例1
陽極アルミニウム箔と陰極アルミニウム箔との間にセパレータを介在させて捲回することによりコンデンサ素子を得た。このコンデンサ素子をエチレンジオキシチオフェン0.5gとp−トルエンスルホン酸鉄2.0gを含む水−エタノール(1:2)溶液5mlに室温で10分間浸漬し、引き上げた後105℃で10分乾燥重合する工程を10回繰り返し、化学重合ポリエチレンジオキシチオフェンよりなる導電性高分子層を電極箔ならびに電極箔間に形成した後、コンデンサ素子を水洗−乾燥(105℃で10分)した。その後、このコンデンサ素子にフタル酸1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウム塩1g(フタル酸/1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウム塩の官能基の当量比=1/1)を含浸させ、定格電圧50V静電容量220μFのアルミニウム電解コンデンサ素子を得た。このコンデンサ素子を封口部材とともにアルミニウム製の金属ケースに封入した後、カーリング処理により開口部を封止し、アルミニウム電解コンデンサを構成した(サイズ:φ10mm×L10.2mm)。
【0064】
実施例2,4,5,7,8および参考例3,6は、参考例1の導電性高分子又は有機酸オニウム塩に替えて表1に記載してある導電性高分子又は有機酸オニウム塩を使用した以外は参考例1と同様に行った。
【0065】
比較例1陽極アルミニウム箔と陰極アルミニウム箔との間にセパレータを介在させて捲回することによりコンデンサ素子を得た。その後、このコンデンサ素子に電解液1を含浸させ、定格電圧50V静電容量220μFのアルミニウム電解コンデンサ素子を得た。このコンデンサ素子を封口部材とともにアルミニウム製の金属ケースに封入した後、カーリング処理により開口部を封止し、アルミニウム電解コンデンサを構成した(サイズ:φ13mm×L10.2mm)。
【0066】
電解液1;フタル酸1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウム塩の25%γ−ブチロラクトン溶液。
【0067】
比較例2本発明の参考例1において、有機酸オニウム塩を含浸しない以外は参考例1と同様にした。
【0068】
表2は本発明の実施例2,4,5,7,8および参考例3,6と比較例1〜2のアルミニウム電解コンデンサについて、その初期特性[120Hzでの静電容量、100kHzでのインピーダンス、漏れ電流値およびエージング処理中のショート発生(不良)数]を比較したものである。いずれも試験個数は50個であり、初期特性は(ショート品を除いた)その平均値で示した。
【0069】
表2より明らかな通り、比較例1の電解液のみを用いて構成したアルミニウム電解コンデンサでは、本発明の実施例2,4,5,7,8および参考例3,6と比較して著しくインピーダンスが大きい。比較例2では、インピーダンス特性は良好なものの酸化皮膜の修復能力が著しく小さいために、エージング中のショート発生率が高い。
【0070】
【発明の効果】
本発明による導電性高分子(A)及び有機酸オニウム塩(B)からなる電解質を用いる電解コンデンサは下記の効果を奏する。
(1)漏れ電流が少なく耐電圧が高い(2)インピーダンス特性に優れる(3)信頼性に優れる(4)容易な工程で製造できる。
【表1】
【表2】
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrolytic capacitor, and more particularly to a novel electrolytic capacitor using a conductive polymer (A) and an organic acid onium salt (B).
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the digitization of electronic devices and the like, a capacitor having a small size, a large capacity, and a low impedance in a high frequency region is required. Conventionally, there are a plastic film capacitor and a multilayer ceramic capacitor as a capacitor for a high frequency region, but these capacitors are large in shape and difficult to increase in capacity. On the other hand, as a large capacity capacitor, there is an aluminum dry electrolytic capacitor or an aluminum or tantalum solid electrolytic capacitor. These electrolytic capacitors require an anode serving as a valve action metal, an anodic oxide film (dielectric) formed on the anode surface, and an electrolyte serving as a true cathode. For example, in an aluminum dry electrolytic capacitor, an etched anode and cathode aluminum foil are wound up via a separator, and a driving electrolyte is impregnated in the separator.
[0003]
However, the aluminum dry electrolytic capacitor has a serious problem of characteristic deterioration due to electrolyte leakage, evaporation and the like. Since the liquid electrolyte has ionic conductivity and a large specific resistance, there is a problem that the loss is large and the frequency characteristics of the impedance are extremely inferior. In order to improve these problems, the solidified electrolyte is an aluminum or tantalum solid electrolytic capacitor. Examples of the electrolyte of the solid electrolytic capacitor include manganese oxide, 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (TCNQ) salt, and conductive polymers such as polypyrrole, polythiophene, and polyaniline.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, solid electrolytic capacitors using manganese oxide as an electrolyte can improve the temperature characteristics, capacity, loss, and other issues over time, but manganese oxide has a high specific resistance and sufficient frequency characteristics of impedance. It can not be said. Further, when forming an electrolyte made of manganese oxide, the dielectric oxide film is damaged by a plurality of thermal decomposition treatments. In addition, a solid electrolytic capacitor using a TCNQ salt as an electrolyte has a problem that a specific resistance increases when TCNQ is applied, and adhesion to an anode foil is weak.
[0005]
On the other hand, in the method of forming a conductive polymer on the surface by chemical oxidative polymerization from monomers such as pyrrole, thiophene, or aniline, the influence of deterioration of the dielectric oxide film by the oxidizing agent or the chemical property of the conductive polymer (dielectric) It is difficult to construct an electrolytic capacitor with a rated voltage exceeding 35V because there is almost no defect in the body oxide film), and even when these capacitors are constructed, they will leak during the aging process and high temperature test. In some cases, an increase in current or a short circuit between the anode and the cathode occurred.
[0006]
An object of the present invention is to solve such problems and to provide an electrolytic capacitor having a high withstand voltage that is excellent in impedance characteristics, leakage current characteristics, and reliability.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that an electrolytic capacitor using an electrolyte composed of a conductive polymer (A) and an organic acid onium salt (B) has impedance characteristics, leakage current characteristics, It has been found that an electrolytic capacitor having excellent reliability and high withstand voltage can be obtained. That is, the present inventionIt is a compound obtained by doping a conjugated double bond polymer (A-1) with an aliphatic sulfonic acid having 1 to 30 carbon atoms and an aromatic sulfonic acid having 7 to 30 carbon atoms.Organic acid onium salt in which conductive polymer (A) and onium cation are imidazolinium having 3 to 30 or more carbon atoms, imidazolium having 3 to 30 or more carbon atoms, and organic acid anion is sulfonate anion (B)Contains no solventA solid electrolytic capacitor using an electrolyte.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, the conductive polymer (A) is a conjugated double bond polymer (A-1) or a compound obtained by doping the polymer with a dopant (A-2). (A-1) is a polymer of one or more monomers (a-1) forming a conjugated double bond polymer. (A) is whether (A-2) is doped after polymerization of (a-1) or at the time of polymerization, preferably (A-2) is doped during polymerization of (a-1). More preferably, (A-2) is added during the polymerization of (a-1) to carry out the polymerization. (A-2) added at the time of polymerization may be an oxidizing agent (a-2). In this case, (a-2) participates in the polymerization as an oxidizing agent and simultaneously acts as a dopant.
[0009]
Examples of (a-1) include the following compounds (1) to (4) having 2 to 30 or more carbon atoms.
(1) Aliphatic triple bond compounds; acetylene, 1,6-heptadiyne and the like;
(2) Aromatic conjugated compounds; benzene, naphthalene, anthracene, etc .;
(3) Heteroatom-containing conjugated compounds; heterocyclic compounds such as pyrrole, thiophene, furan, and ethylenedioxythiophene; non-heterocyclic compounds such as aniline, sulfonated aniline, and diphenyl sulfide.
(4) A compound in which an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms (for example, methyl, ethyl, lauryl, stearyl group, etc.), an aryl group (phenyl, naphthyl group, etc.) or the like is substituted.
One or two or more of these monomers (a-1) may be used. Of these, the heteroatom-containing conjugated compound (3) is preferable, and more preferable are a heterocyclic compound and aniline, and particularly preferable are pyrrole, thiophene, ethylenedioxythiophene, and aniline.
[0010]
Examples of the oxidizing agent (a-2) include the following compounds (1) to (7).
(1) Transition metal salt; inorganic acid salt (iron sulfate, iron nitrate, iron chloride, iron perchlorate, iron phosphate, iron bromide, iron hydroxide, copper nitrate, copper sulfate, copper chloride, etc.); organic acid Salts [oxalates (iron oxalate, copper oxalate, etc.), aliphatic iron sulfonates having 1 to 30 carbon atoms (iron methanesulfonate, iron propanesulfonate, etc.), aromatic sulfonic acids having 7 to 30 carbon atoms Iron (iron sulfonate sulfonate, iron p-toluenesulfonate, etc.), C1-C30 aliphatic sulfonate copper (methane sulfonate copper, propane sulfonate copper, etc.), C7-30 aromatic sulfonic acid Copper (copper benzoate, copper phthalate, etc.); complex salts (sodium dichromate, potassium dichromate, ammonium dichromate, sodium permanganate, potassium permanganate, sodium phosphomolybdate, etc.);
(2) Protic acid and its salts [excluding transition metal salt of (1)]; hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, fluorosulfuric acid, chlorosulfuric acid, hydrofluoric acid, phosphohydrofluoric acid and the like, and alkali metals of the protic acid (Sodium, potassium, etc.) salts, ammonium salts, organic amines having 3 to 10 carbon atoms (trimethylamine, triethylamine, etc.), etc.
(3) Diazonium salt; benzene diazonium hydrogen sulfate, o-toluene diazonium hydrogen sulfate, and the like.
(4) Halogen and halides: bromine, iodine, bromine iodide, arsenic pentafluoride, antimony pentafluoride, silicon tetrafluoride, phosphorus pentachloride, phosphorus pentafluoride, aluminum chloride, aluminum bromide and the like.
(5) Peracids and salts thereof; hydrogen peroxide, inorganic peracids (perchloric acid, periodic acid, etc.); organic peracids (peracetic acid, perbenzoic acid, etc.); and alkali metals of the above peracids (sodium, Potassium etc.) salts, ammonium salts, organic amines having 3 to 10 carbon atoms (trimethylamine, triethylamine etc.) and the like.
(6) Quinones; benzoquinone, naphthoquinone, etc.
(7) Other oxidizing agents; sulfur trioxide, nitrogen dioxide, ozone, etc.
Of these, preferred are transition metal salts, protonic acids and salts thereof, more preferred are sulfonic acid transition metal salts, iron chloride, hydrochloric acid and sulfuric acid, and particularly preferred are aliphatic sulfone having 1 to 30 carbon atoms. It is iron acid, C7-30 aromatic iron sulfonate, iron chloride, and sulfuric acid. In addition, (a-2) may use 1 type, or 2 or more types.
[0011]
Examples of the method for forming (A) or (A-1) include the following methods (I) to (III) in which (a-1) and preferably (a-2) are added and reacted.
(I) Method by liquid phase chemical polymerization In the case of the polymerization, the capacitor element is immersed in a solution containing (a-1) to perform oxidative polymerization. In this case, it is preferable to add an oxidizing agent (a-2). In this case, the viscosity and concentration may be adjusted by adding a solvent. The polymerization solvent used in the polymerization may be a known solvent such as water, monoalcohol (methanol, ethanol, propanol, isopropanol, etc.), glycol (ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol, etc.), Monoether (methyl cellosolve, ethyl cellosolve, methyl carbitol, ethyl carbitol, butyl carbitol, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, Tetrahydrofuran, etc.), diethers (ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether) Ter, diethylene glycol ethyl methyl ether, diglyme, triglyme, tetraethylene glycol dimethyl ether, 1,3-dioxane, etc.), nitrile (acetonitrile, benzonitrile, etc.), ketone (acetone, methyl ethyl ketone, etc.), amide (dimethylformamide, dimethylacetamide, etc.) , Carbonates (ethylene carbonate, propylene carbonate, etc.), esters (ethyl acetate, diethyl maleate, etc.), lactones (γ-butyrolactone, δ-valerolactone, etc.), sulfur-containing solvents (dimethyl sulfoxide, sulfolane, etc.), halogenated hydrocarbons (Chloroform, dichloromethane, etc.) and hydrocarbons (hexane, toluene, etc.) are mentioned, and water, monoalcohol and monoether are preferred. Two or more of these solvents may be used.
[0012]
The mixed solution preferably contains 0.01 to 10 mol / l, more preferably 0.05 to 5 mol / l of monomer (a-1), and preferably 0.0001 to 10 mol / l of oxidizing agent (a-2). More preferably, it contains 0.001-5 mol / l. That is, the mixed solution contains the monomer (a-1) based on the mixed solution, preferably 0.01 mol / l or more, more preferably 0.05 mol / l or more, preferably 10 mol / l or less, more preferably Contains 5 mol / l or less. The mixed solution preferably contains the oxidizing agent (a-2) based on the mixed solution in an amount of 0.0001 mol / l or more, more preferably 0.001 mol / l or more, preferably 10 mol / l or less, more preferably Contains 5 mol / l or less. The viscosity (temperature 25 ° C.) is preferably 0.1 to 10,000 mPa · s, more preferably 0.1 to 500 mPa · s. That is, the viscosity (temperature 25 ° C.) is preferably 0.1 mPa · s or more, preferably 10,000 mPa · s or less, and more preferably 500 mPa · s or less. The polymerization conditions may be known polymerization conditions, and the polymerization is preferably carried out in the temperature range of −100 ° C. to 200 ° C. for 1 minute to 48 hours, particularly preferably in the range of 0 ° C. to 150 ° C. for 1 to 60 minutes. The polymerization is preferably performed on the capacitor element in the above combination, and the polymerization may be repeated a plurality of times.
[0013]
(II) Method by Gas Phase Chemical Polymerization In the case of the polymerization, the oxidative polymerization performed in (I) is performed in the gas phase, and preferably in the gas phase containing (a-1) in advance (a -2) is polymerized after placing the capacitor element immersed in the solution.
[0014]
(A-1), (a-2), the solvent, etc. can use the same thing as what was mentioned by (I), and a preferable thing is also the same as (I). The oxidant solution preferably contains (a-2) in an amount of 0.0001 to 10 mol / l, more preferably 0.001 to 5 mol / l. That is, the oxidant solution preferably contains (a-2) at 0.0001 mol / l or more, more preferably 0.001 mol / l or more, preferably 10 mol / l or less, more preferably 5 mol / l or less. The polymerization conditions may be known polymerization conditions, and the polymerization is preferably carried out in the temperature range of -60 ° C to 200 ° C for 1 minute to 48 hours, more preferably in the range of -15 ° C to 25 ° C for 1 to 60 minutes. The polymerization is preferably performed on the capacitor element in the above combination, and the polymerization may be repeated a plurality of times.
[0015]
(III) Method by Electrolytic Polymerization In the case of the polymerization, the capacitor element is immersed in a solution containing (a-1) and preferably (a-2), and polymerization is conducted by energization. The polymerization of (I) and (II) is chemical oxidative polymerization, while (III) is electrolytic polymerization.
[0016]
(A-1), (a-2) and the same solvent as the above (I) and (II) can be used, and (a-1) is preferably the same as (I). (A-2) is preferably a protonic acid and a salt thereof, a peracid and a salt thereof, and particularly preferably a sodium sulfonate having 7 to 30 carbon atoms and an ammonium ammonium sulfonate having 7 to 30 carbon atoms. , Ammonium perchlorate.
[0017]
The solution contains 0.01 to 10 mol / l of monomer (a-1), more preferably 0.05 to 5 mol / l, and preferably 0.00001 to 10 mol / l of oxidizing agent (a-2). Preferably it contains 0.0001-5 mol / l. That is, the solution contains the monomer (a-1) based on the solution, preferably 0.01 mol / l or more, more preferably 0.05 mol / l or more, preferably 10 mol / l or less, more preferably 5 mol / l. 1 or less. In addition, the solution contains the oxidizing agent (a-2) based on the solution, preferably 0.00001 mol / l or more, more preferably 0.0001 mol / l or more, preferably 10 mol / l or less, more preferably 5 mol / l. 1 or less.
[0018]
The polymerization conditions may be known polymerization conditions, preferably energized in a temperature range of −100 ° C. to 200 ° C. for 1 minute to 48 hours, more preferably in the range of 10 ° C. to 100 ° C. for 1 minute to 60 minutes. Do.
[0019]
Polymerization is preferably carried out by electrolysis on the capacitor element by the constant potential method or constant current method in the above combination, and a polymer layer is formed on the capacitor element. In the potentiostatic method, preferably 0.1 to 5 Vvs. In the potential range of SCE (saturated sweet potato electrode), preferably by the constant current method, 0.01-100 mA / cm.2Polymerization is carried out at a current density of The polymerization may be repeated a plurality of times.
[0020]
The polymer (A-1) obtained in (I) to (III) is already on the capacitor element because the polymerization was carried out on the capacitor element. Absent.
[0021]
The polymer formed by these polymerization methods is a conjugated double bond polymer (A-1), and the polymer may be further doped with a dopant (A-2). Doping (or doping) means that the charge transfer occurs between (A-1) and (A-2), and the conductivity of (A-1) is increased. The dopant is an electron-accepting or electron-donating reagent that imparts conductivity to (A-1). When the oxidizing agent (a-2) contains an electron-accepting or electron-donating component, it also acts as a dopant at the time of polymerization. In this case, the polymer formed by the polymerization method is doped simultaneously with the polymerization. Yes. For example, when a transition metal salt is used as the oxidant, the transition metal receives electrons from the polymer to reduce the oxidation number, and the counter ion imparts conductivity to the polymer in an electron donating manner.
[0022]
The following are mentioned as (A-2).
(1) Protic acid; inorganic protic acid (hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, fluorosulfuric acid, chlorosulfuric acid, phosphoric acid, hydrofluoric acid, phosphohydrofluoric acid, etc.); low molecular organic acid having a molecular weight of less than 1,000 [phenols (Phenol, naphthol, etc.), C1-C30 aliphatic carboxylic acid (acetic acid, protonic acid, etc.), C7-C30 aromatic carboxylic acid (benzoic acid, phthalic acid, etc.), C1-C30 Aliphatic sulfonic acid (methanesulfonic acid, propanesulfonic acid, etc.), aromatic sulfonic acid having 7 to 30 carbon atoms (benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, etc.)]; weight average molecular weight 1,000-1,000 , 000 high molecular organic acids (polystyrene sulfonic acid, polyvinyl sulfonic acid, etc.), etc .;
[0023]
(2) Halogen and halides: bromine, iodine, bromine iodide, arsenic pentafluoride, antimony pentafluoride, silicon tetrafluoride, phosphorus pentachloride, phosphorus pentafluoride, aluminum chloride, aluminum bromide, iron chloride, Copper chloride etc. Of these, preferred are protonic acids, and more preferred are hydrochloric acid, sulfuric acid, aliphatic carboxylic acids having 1 to 30 carbon atoms, aromatic carboxylic acids having 7 to 30 carbon atoms, and aliphatic sulfones having 1 to 30 carbon atoms. Acid, aromatic sulfonic acid having 7 to 30 carbon atoms, and particularly preferred are aliphatic carboxylic acids having 1 to 30 carbon atoms, aromatic carboxylic acids having 7 to 30 carbon atoms, and aliphatic sulfones having 1 to 30 carbon atoms. Acid, an aromatic sulfonic acid having 7 to 30 carbon atoms. In addition, the dopant (A-2) in this invention may use 1 type, or 2 or more types.
[0024]
The addition of (A-2) may be carried out by a known chemical or electrochemical method after forming (A-1), but preferably, an oxidizing agent is used in combination as described above. In addition, it is preferable to dope simultaneously with the polymerization. In the chemical method, (A-2) is mixed or reacted with (A-1) in the gas phase or in solution to dope, and in the electrochemical method, (A-2) is dissolved in the solution (A-1). And is electrochemically doped by applying a potential using (A-1) as an electrode. Preferably, it is (A) formed on the capacitor element. In this way, the conductive polymer (A) is formed, and the conductivity is preferably 10-5-105S / cm, more preferably 10-2-105S / cm. That is, its conductivity is preferably 10-5S / cm or more, more preferably 10-2S / cm or more, preferably 105S / cm or less.
[0025]
In the present invention, the organic acid onium salt (B) is formed from an onium cation and an organic acid anion. (B) is an organic acid salt of an onium cation. Specifically, the onium cation is one or more selected from the group of cations consisting of quaternary ammonium, tertiary sulfonium, quaternary phosphonium, and tertiary oxonium. The organic acid anion is one or more organic acid onium salts selected from the group of anions obtained by removing protons from organic acids consisting of carboxylic acids, sulfonic acids, phenols, mono- or dialkyl phosphate esters, and boron complexes. It is preferable.
[0026]
Specific examples of the onium cation used in (B) are described below.
(I) Examples of the quaternary ammonium cation include the following (I-1) to (I-10).
(I-1) Aliphatic quaternary ammonium having an alkyl and / or alkenyl group having 4 to 30 or more carbon atoms; tetramethylammonium, ethyltrimethylammonium, diethyldimethylammonium, triethylmethylammonium, trimethylethylammonium, tetraethyl Ammonium, trimethylpropylammonium, dimethyldipropylammonium, ethylmethyldipropylammonium, butyltrimethylammonium, dimethyldibutylammonium, tetrabutylammonium, tetrahexylammonium, trimethyldecylammonium, etc .;
[0027]
(I-2) Aromatic quaternary ammonium having 6 to 30 or more carbon atoms; trimethylphenylammonium, dimethylethylphenylammonium, triethylphenylammonium and the like;
[0028]
(I-3) alicyclic quaternary ammonium having 3 to 30 or more carbon atoms; N, N-dimethylpyrodinium, N-ethyl-N-methylpyrrolidinium, N, N-diethylpyrrolidinium, N, N-dimethylmorpholinium, N-ethyl-N-methylmorpholinium, N, N-diethylmorpholinium, N, N-dimethylpiperidinium, N, N-diethylpiperidinium, etc .;
[0029]
(I-4) imidazolinium having 3 to 30 or more carbon atoms; 1,2,3-trimethylimidazolinium, 1,2,3,4-tetramethylimidazolinium, 1,3,4-trimethyl 2-ethylimidazolinium, 1,3-dimethyl-2,4-diethylimidazolinium, 1,2-dimethyl-3,4-diethylimidazolinium, 1,2-dimethyl-3-ethylimidazolinium 1,2,3,4-tetraethylimidazolinium, 1,2,3-triethylimidazolinium, 4-cyano-1,2,3-trimethylimidazolinium, 2-cyanomethyl-1,3-dimethylimidazole Linium, 4-acetyl-1,2,3-trimethylimidazolinium, 3-acetylmethyl-1,2-dimethylimidazolinium, 4-methylcarbooxime Ru-1,2,3-trimethylimidazolinium, 3-methoxymethyl-1,2-dimethylimidazolinium, 4-formyl-1,2,3-trimethylimidazolinium, 3-formylmethyl-1,2 -Dimethylimidazolinium, 3-hydroxyethyl-1,2-dimethylimidazolinium, 4-hydroxymethyl-1,2,3-trimethylimidazolinium, etc .;
[0030]
(I-5) imidazolium having 3 to 30 or more carbon atoms; 1,3-dimethylimidazolium, 1-ethyl-3-methylimidazolium, 1-methyl-3-ethylimidazolium, 1,2,3 -Trimethylimidazolium, 1,3-dimethyl-2-ethylimidazolium, 1,2-dimethyl-3-ethyl-imidazolium, 1,2,3-triethylimidazolium, 1,2,3,4-tetraethylimidazolium Lithium, 1,3-dimethyl-2-phenylimidazolium, 1,3-dimethyl-2-benzylimidazolium, 1-benzyl-2,3-dimethyl-imidazolium, 4-cyano-1,2,3-trimethyl Imidazolium, 3-cyanomethyl-1,2-dimethylimidazolium, 4-acetyl-1,2,3-trimethylimidazolium, 3 Acetylmethyl-1,2-dimethylimidazolium, 4-methylcarbooxymethyl-1,2,3-trimethylimidazolium, 3-methylcarbooxymethyl-1,2-dimethylimidazolium, 4-methoxy-1,2 , 3-trimethylimidazolium, 4-formyl-1,2,3-trimethylimidazolium, 3-formylmethyl-1,2-dimethylimidazolium, 3-hydroxyethyl-1,2-dimethylimidazolium, 2-hydroxy Ethyl-1,3-dimethylimidazolium, N, N′-dimethylbenzimidazolinium, N, N′-diethylbenzimidazolinium, N-methyl-N′-ethylbenzimidazolinium, etc .;
[0031]
(I-6) Tetrahydropyrimidinium having 4 to 30 or more carbon atoms; 1,3-dimethyltetrahydropyrimidinium, 1,2,3-trimethyltetrahydropyrimidinium, 1,2,3,4-tetra Methyltetrahydropyrimidinium, 8-methyl-1,8-diazabicyclo [5,4,0] -7-undecenium, 5-methyl-1,5-diazabicyclo [4,3,0] -5-nonenium, 4- Cyano-1,2,3-trimethyltetrahydropyrimidinium, 3-cyanomethyl-1,2-dimethyltetrahydropyrimidinium, 4-acetyl-1,2,3-trimethyltetrahydropyrimidinium, 3-acetylmethyl-1 , 2-Dimethyltetrahydropyrimidinium, 4-methylcarbooxymethyl-1,2,3-trimethyltetrahydride Pyrimidinium, 4-methoxy-1,2,3-trimethyltetrahydropyrimidinium, 3-methoxymethyl-1,2-dimethyltetrahydropyrimidinium, 4-hydroxymethyl-1,2,3-trimethyltetrahydropyrimidinium, 2-hydroxyethyl-1,3-dimethyltetrahydropyrimidinium and the like;
[0032]
(I-7) C4-C30 or more dihydropyrimidinium; 1,3-dimethyl-2,4- or -2,6-dihydropyrimidinium [these are 1,3-dimethyl-2 , 4 (6) -dihydropyrimidinium, and the same expression is used hereinafter. 1,2,3-trimethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 1,2,3,4-tetramethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 1,2,3 5-tetramethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 8-methyl-1,8-diazabicyclo [5,4,0] -7,9 (10) -undecadienium, 5-methyl- 1,5-diazabicyclo [4,3,0] -5,7 (8) -nonadienium, 2-cyanomethyl-1,3-dimethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 3-acetylmethyl-1 , 2-dimethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 4-methylcarbooxymethyl-1,2,3-trimethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 4-methoxy-1, 2,3-trimethyl-2,4 (6) -dihydride Pyrimidinium, 4-formyl-1,2,3-trimethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 3-hydroxyethyl-1,2-dimethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 2 -Hydroxyethyl-1,3-dimethyl-2,4 (6) -hydropyrimidinium and the like;
[0033]
(I-8) Guanidinium having an imidazolinium skeleton having 3 to 30 or more carbon atoms; 2-dimethylamino-1,3,4-trimethylimidazolinium, 2-diethylamino-1,3,4-trimethylimidazole Linium, 2-diethylamino-1,3-dimethyl-4-ethylimidazolinium, 2-dimethylamino-1-methyl-3,4-diethylimidazolinium, 2-diethylamino-1,3,4-tetraethylimidazo Linium, 2-dimethylamino-1,3-dimethylimidazolinium, 2-diethylamino-1,3-dimethylimidazolinium, 2-diethylamino-1,3-diethylimidazolinium, 1,5,6,7 -Tetrahydro-1,2-dimethyl-2H-imide [1,2a] imidazolinium, 1,5,6,7-te Lahydro-1,2-dimethyl-2H-pyrimido [1,2a] imidazolinium, 1,5-dihydro-1,2-dimethyl-2H-pyrimido [1,2a] imidazolinium, 2-dimethylamino-3 -Cyanomethyl-1-methylimidazolinium, 2-dimethylamino-4-acetyl-1,3-dimethylimidazolinium, 2-dimethylamino-4-methylcarbooxymethyl-1,3-dimethylimidazolinium, 2 -Dimethylamino-3-methylcarbooxymethyl-1-methylimidazolinium, 2-dimethylamino-3-methoxymethyl-1-methylimidazolinium, 2-dimethylamino-4-formyl-1,3-dimethylimidazole Linium, 2-dimethylamino-3-hydroxyethyl-1-methylimidazolinium, 2-dimethyl Amino-4-hydroxy-1,3-dimethyl imidazolinium like;
[0034]
(I-9) Guanidinium having an imidazolium skeleton having 3 to 30 or more carbon atoms; 2-dimethylamino-1,3,4-trimethylimidazolium, 2-diethylamino-1,3,4-trimethylimidazolium, 2-diethylamino-1,3-dimethyl-4-ethylimidazolium, 2-diethylamino-1-methyl-3,4-diethylimidazolium, 2-diethylamino-1,3,4-tetraethylimidazolium, 2-dimethylamino -1,3-dimethylimidazolium, 2-dimethylamino-1-ethyl-3-methylimidazolium, 2-diethylamino-1,3-diethylimidazolium, 1,5,6,7-tetrahydro-1,2- Dimethyl-2H-imide [1,2a] imidazolium, 1,5,6,7-tetrahydro-1 2-dimethyl-2H-pyrimido [1,2a] imidazolium, 1,5-dihydro-1,2-dimethyl-2H-pyrimido [1,2a] imidazolium, 2-dimethylamino-3-cyanomethyl-1-methyl Imidazolium, 2-dimethylamino-4-acetyl-1,3-dimethylimidazolinium, 2-dimethylamino-4-methylcarbooxymethyl-1,3-dimethylimidazolium, 2-dimethylamino-4-methoxy- 1,3-dimethylimidazolium, 2-dimethylamino-3-methoxymethyl-1-methylimidazolium, 2-dimethylamino-3-formylmethyl-1-methylimidazolium, 2-dimethylamino-4-hydroxymethyl- 1,3-dimethylimidazolium, etc .;
[0035]
(I-10) Guanidinium having a tetrahydropyrimidinium skeleton having 4 to 30 or more carbon atoms; 2-dimethylamino-1,3,4-trimethyltetrahydropyrimidinium, 2-diethylamino-1,3,4- Trimethyltetrahydropyrimidinium, 2-diethylamino-1,3-dimethyl-4-ethyltetrahydropyrimidinium, 2-diethylamino-1-methyl-3,4-diethyltetrahydropyrimidinium, 2-dimethylamino-1,3 -Dimethyltetrahydropyrimidinium, 2-diethylamino-1,3-dimethyltetrahydropyrimidinium, 2-diethylamino-1,3-diethyltetrahydropyrimidinium, 1,3,4,6,7,8-hexahydro-1 , 2-Dimethyl-2H-imide [1,2a] pyrimidi 1,3,4,6,7,8-hexahydro-1,2-dimethyl-2H-pyrimido [1,2a] pyrimidinium, 2,3,4,6-tetrahydro-1,2-dimethyl-2H- Pyrimido [1,2a] pyrimidinium, 2-dimethylamino-3-cyanomethyl-1-methyltetrahydropyrimidinium, 2-dimethylamino-4-acetyl-1,3-dimethyltetrahydropyrimidinium, 2-dimethylamino- 4-methylcarbooxymethyl-1,3-dimethyltetrahydropyrimidinium, 2-dimethylamino-3-methylcarbooxymethyl-1-methyltetrahydropyrimidinium, 2-dimethylamino-3-methoxymethyl-1-methyl Tetrahydropyrimidinium, 2-dimethylamino-4-formyl-1,3-dimethylteto Hydro pyrimidinium, 2-dimethylamino-3-hydroxyethyl-1-methyl-tetrahydropyrimidinium chloride, 2-dimethylamino-4-hydroxymethyl-1,3-dimethyl-tetrahydropyrimidinium bromide and the like;
[0036]
(I-11) Guanidinium having a dihydropyrimidinium skeleton having 4 to 30 or more carbon atoms; 2-dimethylamino-1,3,4-trimethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 2- Diethylamino-1,3,4-trimethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 2-dimethylamino-1-methyl-3,4-diethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 2 -Diethylamino-1-methyl-3,4-diethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 2-diethylamino-1,3,4-tetraethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 2 -Diethylamino-1,3-dimethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 2-dimethylamino-1-ethyl-3-methyl-2,4 (6) -dihydropyrimidini 1,6,7,8-tetrahydro-1,2-dimethyl-2H-imide [1,2a] pyrimidinium, 1,6-dihydro-1,2-dimethyl-2H-imide [1,2a] pyrimidinium, 1,6-dihydro-1,2-dimethyl-2H-pyrimido [1,2a] pyrimidinium, 2-dimethylamino-4-cyano-1,3-dimethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 2 -Dimethylamino-4-acetyl-1,3-dimethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 2-dimethylamino-3-acetylmethyl-1-methyl-2,4 (6) -dihydropyrimidi Ni, 2-dimethylamino-3-methylcarbooxymethyl-1-methyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 2-dimethylamino-4-methoxy-1,3-dimethyl 2,4 (6) -dihydropyrimidinium, 2-dimethylamino-4-formyl-1,3-dimethyltetrahydropyrimidinium, 2-dimethylamino-3-formylmethyl-1-methyltetrahydropyrimidinium, 2 -Dimethylamino-4-hydroxymethyl-1,3-dimethyl-2,4 (6) -dihydropyrimidinium and the like.
[0037]
(II) Examples of the tertiary sulfonium cation include the following (II-1) to (II-3).
(II-1) Aliphatic tertiary sulfonium having an alkyl and / or alkenyl group having 1 to 30 or more carbon atoms; trimethylsulfonium, triethylsulfonium, ethyldimethylsulfonium, diethylmethylsulfonium and the like;
(II-2) Aromatic tertiary sulfonium having 6 to 30 or more carbon atoms; phenyldimethylsulfonium, phenylethylmethylsulfonium, phenylmethylbenzylsulfonium and the like;
(II-3) An alicyclic tertiary sulfonium having 3 to 30 or more carbon atoms; methylthiolanium, phenylthiolanium, methylthianium, etc .;
[0038]
(III) Examples of the quaternary phosphonium cation include the following (III-1) to (III-3).
(III-1) Aliphatic quaternary phosphonium having an alkyl group and / or alkenyl group having 1 to 30 or more carbon atoms; tetramethylphosphonium, tetraethylphosphonium, tetrapropylphosphonium, tetrabutylphosphonium, methyltriethylphosphonium, methyl Tripropylphosphonium, methyltributylphosphonium, dimethyldiethylphosphonium, trimethylethylphosphonium, trimethylpropylphosphonium, ethyltripropylphosphonium, ethyltributylphosphonium, diethyldibutylphosphonium, triethylbutylphosphonium, propyltributylphosphonium, dipropyldibutylphosphonium, tripropylbutylphosphonium etc;
(III-2) Aromatic quaternary phosphonium having 6 to 30 or more carbon atoms; triphenylmethylphosphonium, diphenyldimethylphosphonium, triphenylbenzylphosphonium and the like;
(III-3) alicyclic quaternary phosphonium having 3 to 30 or more carbon atoms; 1,1-dimethylphosphonium, 1-methyl-1-ethylphosphonium, 1,1-diethylphosphonium, 1,1-dimethylphosphorinanium, 1-methyl-1-ethylphosphorinanium, 1,1-diethylphosphorinanium, 1,1-pentamethylenephosphorinanium, etc .;
[0039]
(IV) Examples of the tertiary oxonium cation include the following (IV-1) to (IV-3).
(IV-1) Aliphatic tertiary oxonium having an alkyl and / or alkenyl group having 1 to 30 or more carbon atoms; trimethyloxonium, triethyloxonium, ethyldimethyloxonium, diethylmethyloxonium and the like;
(IV-2) Aromatic tertiary oxonium having 6 to 30 or more carbon atoms; phenyldimethyloxonium, phenylethylmethyloxonium, phenylmethylbenzyloxonium, etc .;
(IV-3) alicyclic tertiary oxonium having 3 to 30 or more carbon atoms; methyl oxolanium, phenyl oxolanium, methyl oxonium and the like;
[0040]
Of these, preferred are quaternary ammonium cations, and more preferred are aliphatic ammonium having 4 to 30 or more carbon atoms, imidazolinium having 3 to 30 or more carbon atoms, and 3 to 3 carbon atoms. 30 or more imidazoliums, particularly preferred are trimethylethylammonium, dimethyldiethylammonium, triethylmethylammonium, 1,2,3,4-tetramethylimidazolinium, 1,2-dimethyl-3-ethyl Imidazolinium, 1-ethyl-3-methylimidazolium, 1-methyl-3-ethylimidazolium. One or two or more of these onium cations may be used.
[0041]
Specific examples of the organic acid that forms the counter anion of (B) are described below.
Examples of (I) carboxylic acid include the following (I-1) to (I-4).
(I-1) Saturated and unsaturated aliphatic carboxylic acids having 1 to 30 or more carbon atoms;
(I-1-1) Monovalent aliphatic carboxylic acid; formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, isobutyric acid, valeric acid, caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, verargonic acid, lauric acid, myristic acid, stearic acid Saturated carboxylic acids such as behenic acid, unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid and oleic acid;
(I-1-2) Divalent or higher aliphatic carboxylic acid; oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, 1,10-decanedicarboxylic acid, 1,12-decane Linear saturated dicarboxylic acid such as dicarboxylic acid, plasylic acid, 1,15-pentadicarboxylic acid, methylmalonic acid, ethylmalonic acid, butylmalonic acid, 3-methyladipic acid, 1,6-decanedicarboxylic acid, diethylmalonic acid 2,2- or 2,3-dimethylsuccinic acid, 2-ethyl-3-methylsuccinic acid, 2,2- or 2,3- or 2,4- or 3,3-dimethylglutaric acid, 3-ethyl- Branched saturated carboxylic acid such as 3-methylglutaric acid, 2-butyloctanedioic acid, 5,6-decanedicarboxylic acid, tricarballylic acid, 1,6,11- or 1,10,11- or 5, , 11-pentadecenyl country carboxylic acid, 1,2,3,4-butane tetracarboxylic acid, maleic acid, fumaric acid, and unsaturated dicarboxylic acids such as citraconic acid;
(I-1-3) oxyaliphatic carboxylic acid; glycolic acid, lactic acid, tartaric acid and the like;
(I-1-4) thioaliphatic carboxylic acid; thiodipropionic acid and the like;
[0042]
(I-2) an aromatic carboxylic acid having 7 to 30 or more carbon atoms;
(I-2-1) monovalent aromatic carboxylic acid; benzoic acid, cinnamic acid, naphthoic acid and the like;
(I-2-2) Divalent or higher valent aromatic carboxylic acid; phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid, etc .;
(I-2-3) oxyaromatic carboxylic acid; salicylic acid, mandelic acid and the like;
[0043]
(I-3) C3-C30 or more alicyclic carboxylic acid; cyclobutene-1,2-dicarboxylic acid, cyclopentene-1,2-dicarboxylic acid, 1,2- or 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid 2- or 3-methyl-1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, furan-2,3-dicarboxylic acid, bicyclo [2,2,1] hept-2-ene-2,3-dicarboxylic acid, bicyclo [2, 2,1] hepta-2,5-diene-2,3-dicarboxylic acid and the like;
[0044]
(I-4) Polymers and copolymers of monomers having a carboxyl group; as polymerizable monomers having a carboxyl group, carboxyl groups such as (meth) acrylic acid, cinnamic acid, vinylbenzoic acid, and polymerizable double bonds And a carboxylic acid having 3 to 30 carbon atoms. The polymerization conditions and the like may be a known method, and the degree of polymerization is preferably 16 to 10,000, more preferably 20 to 1,000. Of these, preferred as the carboxylic acid are adipic acid, 1,6-decanedicarboxylic acid, phthalic acid, and benzoic acid.
[0045]
Examples of (II) sulfonic acid include the following (II-1) to (II-3).
(II-1) Saturated and unsaturated aliphatic sulfonic acids having 1 to 30 or more carbon atoms;
(II-1-1) monovalent aliphatic sulfonic acid; methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, propanesulfonic acid, isopropylsulfonic acid, butanesulfonic acid, isobutylsulfonic acid, t-butylsulfonic acid, pentanesulfonic acid, iso Saturated carboxylic acids such as pentylsulfonic acid, hexanesulfonic acid, nonanesulfonic acid, decanesulfonic acid, undecanesulfonic acid, dodecanesulfonic acid, tridecanesulfonic acid, tetradecanesulfonic acid, n-octylsulfonic acid, dodecylsulfonic acid, cetylsulfonic acid, etc. Acids, ethylene sulfonic acids, 1-propene-1-sulfonic acids, benzyl sulfonic acids, unsaturated sulfonic acids such as phenylethane sulfonic acids, etc .;
(II-1-2) Divalent or higher aliphatic sulfonic acid; methionic acid, 1,1-ethanedisulfonic acid, 1,2-ethanedisulfonic acid, 1,1-propanedisulfonic acid, 1,3-propanedisulfonic acid , Polyvinyl sulfonic acid, etc .;
(II-1-3) oxyaliphatic sulfonic acid; isethionic acid, 3-oxy-propanesulfonic acid and the like;
(II-1-4) sulfoaliphatic carboxylic acid; sulfoacetic acid, sulfosuccinic acid and the like;
[0046]
(II-2) an aromatic sulfonic acid having 6 to 30 or more carbon atoms;
(II-2-1) Monovalent monocyclic aromatic sulfonic acid; benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, o-toluenesulfonic acid, m-toluenesulfonic acid, o-xylene-4-sulfonic acid, m -Xylene-4-sulfonic acid, 4-dodecylbenzenesulfonic acid, 4-octylbenzenesulfonic acid, 2-methyl-5-isopropylbenzenesulfonic acid and the like;
(II-2-2) monovalent polycyclic aromatic sulfonic acid; alkylnaphthalenesulfonic acid such as naphthalenesulfonic acid and triisopropylnaphthalenesulfonic acid, anthracenesulfonic acid, phenanthrenesulfonic acid and the like;
(II-2-3) Divalent or higher aromatic sulfonic acid; m-benzenedisulfonic acid, 1,4-naphthalenesulfonic acid, 1,5-naphthalenedisulfonic acid, 1,6-naphthalenedisulfonic acid, 2,6- Naphetalenedisulfonic acid, 2,7-naphthalenedisulfonic acid, sulfonated polystyrene, etc .;
(II-2-4) oxyaromatic sulfonic acid; phenol-2-sulfonic acid, phenol-3-sulfonic acid, phenol-4-sulfonic acid, anisole-o-sulfonic acid, anisole-m-sulfonic acid, phenetol- o-sulfonic acid, phenetole-m-sulfonic acid, phenol-2,4-disulfonic acid, phenol-2,4,6-trisulfonic acid, anisole-2,4-disulfonic acid, phenetol-2,5-disulfonic acid 2-oxytoluene-4-sulfonic acid, pyrocatechin-4-sulfonic acid, veratol-4-sulfonic acid, resorcin-4-sulfonic acid, 2-oxy-1-methoxybenzene-4-sulfonic acid, 1,2 -Dioxybenzene-3,5-disulfonic acid, resorcin-4,6-disulfonic acid, hydroquinonesulfonic acid, hydride Quinone-2,5-disulfonic acid, 1,2,3-oxybenzene-4-sulfonic acid, and the like;
(II-2-5) sulfoaromatic carboxylic acid; o-sulfobenzoic acid, m-sulfobenzoic acid, p-sulfobenzoic acid, 2,4-disulfobenzoic acid, 3-sulfophthalic acid, 3,5-disulfophthalic acid 4-sulfoisophthalic acid, 2-sulfoterephthalic acid, 2-methyl-4-sulfobenzoic acid, 2-methyl-3,5-disulfobenzoic acid, 4-propyl-3-sulfobenzoic acid, 2,4,6 -Trimethyl-3-sulfobenzoic acid, 2-methyl-5-sulfoterephthalic acid, 5-sulfosalicylic acid, 3-oxy-4-sulfobenzoic acid and the like;
(II-2-6) thioaromatic sulfonic acid; thiophenol sulfonic acid, thioanisole-4-sulfonic acid, thiophenetol-4-sulfonic acid, etc .;
(II-2-7) Other aromatic sulfonic acids having functional groups; benzaldehyde-o-sulfonic acid, benzaldehyde-2,4-disulfonic acid, acetophenone-o-sulfonic acid, acetophenone-2,4-disulfonic acid, benzophenone -O-sulfonic acid, benzophenone-3,3'-disulfonic acid, 4-aminophenol-3-sulfonic acid, anthraquinone-1-sulfonic acid, anthraquinone-1,5-disulfonic acid, anthraquinone-1,8-disulfonic acid Anthraquinone-2,6-disulfonic acid, 2-methylanthraquinone-1-sulfonic acid, etc .;
[0047]
(II-3) Aliphatic carboxylic acid having 3 to 30 or more carbon atoms; cyclopentanesulfonic acid, cyclohexanesulfonic acid and the like; among these, preferred as sulfonic acids are p-toluenesulfonic acid and triisopropylnaphthalene Sulfonic acid, naphthalene sulfonic acid, and phenol-4-sulfonic acid.
[0048]
(III) The following (III-1) is mentioned as phenols.
(III-1) substituted or unsubstituted phenol having 6 to 30 or more carbon atoms;
(III-1-1) monovalent phenol; phenol, naphthol, cyclohexylphenol, cresol, xylenol, ethylphenol, n and isopropylphenol, n and isoamylphenol, isononylphenol, isododecylphenol, eugenol, guaiacol and the like;
(III-1-2) divalent or higher phenols; catechol, resorcin, pyrogallol, phloroglucin and the like;
[0049]
(IV) Examples of the mono- or dialkyl phosphate ester include the following (IV-1) to (IV-2).
(IV-1) C1-C30 or more monoalkyl phosphate ester; methyl phosphate ester, isopropyl phosphate ester, butyl phosphate ester, 2-ethylhexyl phosphate ester, isodecyl phosphate ester, etc .;
(IV-2) a dialkyl phosphate having 2 to 30 or more carbon atoms; dimethyl phosphate, diisopropyl phosphate, dibutyl phosphate, di (2-ethylhexyl) phosphate, diisodecyl phosphate, etc .;
[0050]
(V) Examples of the boron complex include the following (V-1) to (V-2).
(V-1) Alcoholic hydroxyl group-containing compound complex of boric acid; boric acid ethylene glycol complex, boric acid trimethylene glycol complex and the like;
(V-2) Phosphoric acid and / or phosphoric acid ester complex of boric acid; boric acid methyl phosphate complex, boric acid ethyl phosphate complex and the like; As the details of the boron complex, those described in Japanese Patent No. 2966451 can be used.
[0051]
Among these, carboxylic acid and sulfonic acid are preferable, carboxylic acid and aromatic sulfonic acid are more preferable, and carboxylic acid and polycyclic aromatic sulfonic acid are particularly preferable. One or two or more of these organic acid anions may be used.
[0052]
The production method of (B) is not particularly limited. For example, in the case of a quaternary ammonium organic acid salt, a tertiary amine is quaternized with an alkylating agent (alkyl halide, alkylsulfuric acid, etc.) and further halogenated. It is obtained by changing ions to hydroxide ions and then reacting them with an organic acid. The details of this production method are described in International Publication No. WO95 / 15572, Japanese Patent No. 2964244, etc., and can be produced by the same production method.
[0053]
A tertiary sulfonium salt is obtained by tertiaryizing a sulfide with an alkylating agent (alkyl halide, alkylsulfuric acid, etc.), further changing a halogen ion to a hydroxide ion and then reacting with an organic acid. Details of this production method are described in detail in J.H. P. Marino, “Topics in Sulfur Chemistry”, vol. 1, 1976, p. It can be manufactured by the same manufacturing method.
[0054]
The quaternary phosphonium salt is obtained by quaternizing a tertiary phosphine with an alkylating agent (alkyl halide, alkylsulfuric acid, etc.), further changing a halogen ion to a hydroxide ion and then reacting with an organic acid. can get. For details of this production method, see P.I. Beck “Organic Phosphorus Compound”, vol. 2, 1972, Chapter. 4, p. 189, etc., and the same method can be applied.
[0055]
A tertiary oxonium salt is obtained by tertiaryizing an ether with an alkylating agent (alkyl halide, alkylsulfuric acid, etc.), further changing a halogen ion to a hydroxide ion and then reacting with an organic acid. Details of this production method are described in G.H. W. Wheland, “Advanced Organic Chemistry” 1949, p. 38, etc., and the same method can be applied.
[0056]
In the thus obtained (B), the equivalent ratio of the onium cation to the organic acid anion is preferably onium cation: organic acid anion = 1: 0.2-3 from the viewpoint of withstand voltage and heat resistance, Preferably it is 1: 0.5-1.5. When the organic acid anion is 0.2 or more, the withstand voltage is high, and when it is 3 or less, the heat resistance is excellent.
[0057]
The electrolyte used for the electrolytic capacitor in the present invention comprises (A) and (B). The weight ratio of (A) to (B) is preferably (A) :( B) = 1: 0.1-5 from the viewpoint of conductivity and withstand voltage, more preferably (A) :( B ) = 1: 0.2-2. When (B) is 0.1 or more, the withstand voltage is high, and when it is 5 or less, the conductivity is excellent. That is, the weight (B) / weight (A) is preferably 0.1 or more, more preferably 0.2 or more from the viewpoint of withstand voltage, and preferably 5 or less, more preferably from the viewpoint of conductivity. Is 2 or less.
[0058]
In the present invention, the organic acid onium salt (B) may be introduced into a capacitor element by forming the conductive polymer (A) and then impregnating like an electrolytic capacitor using a conventional electrolytic solution. Further, the (B) may be added to the capacitor element simultaneously with the polymerization by forming the (A).
[0059]
The electrolyte of the present invention further improves spark voltage, chemical conversion improvement, leakage current reduction, hydrogen gas absorption, capacitance change prevention, short circuit prevention, corrosion prevention, washing resistance improvement, flame resistance, impregnation improvement, etc. And various additives can be added as they are or in the form of salts. Examples of additives include phosphorus compounds (phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, phosphoric acid esters, phosphonic acids, etc.), boron compounds (boric acid, boron oxide, boric acid esters, boron and hydroxyl groups, and / or Or a complex with a compound having a carboxyl group), a nitro compound (nitrobenzoic acid, nitrophenol, nitrophenetole, nitroacetophenone, aromatic nitro compound, etc.), a sulfur compound (sulfonic acid, thiols, complex having a mercapto group) Ring compounds, etc.), benzoic acid derivatives (hydroxybenzoic acid, tetrahydroxybenzoic acid, benzoic acid esters, etc.), phenols (catechol, nitrocatechol, trivalent phenols, etc.), oxyacids (glycolic acid, tartaric acid, citric acid, etc.) , Polyoxyethylene and / or polyoxypropylene derivatives (polyol Siethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene castor oil, etc.), compounds having two or more hydroxyl groups (mannit, hexit, erythlit, sorbit, polyglycerin, saccharides, celluloses, starches, etc.), polymer compounds (Polyvinyl alcohols, polyalkylene glycol, polyalkylene glycolic acid, polyacrylamide, modified silicone oil, etc.), tungstic acid, heteropolyacid (silicotungstic acid, phosphotungstic acid, phosphomolybdic acid, etc.), particulate inorganic compound (silicic anhydride) , Titanium oxide, hydrotalcites, etc.), amino acids and the like. The amount of the additive is preferably 10% by weight or less, more preferably 5% by weight or less of the electrolyte from the viewpoint of conductivity.
[0060]
The electrolyte of the present invention may contain a solvent as long as it does not cause characteristic deterioration, but is preferably solid. Examples of the solvent include monoalcohol (methanol, ethanol, propanol, isopropanol, etc.), glycol (ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol, etc.), monoether (methyl cellosolve, ethyl cellosolve, methyl carbitol, ethyl carbitol). Tall, butyl carbitol, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, tetrahydrofuran, etc.), diethers (ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, Diethylene glycol ethyl methyl ether Diglyme, triglyme, tetraethylene glycol dimethyl ether, 1,3-dioxane, etc., nitrile (acetonitrile, benzonitrile, etc.), ketone (acetone, methyl ethyl ketone, etc.), amide (dimethylformamide, dimethylacetamide, etc.), carbonate (ethylene carbonate, propylene) Carbonates, etc.), esters (ethyl acetate, diethyl maleate, etc.), lactones (γ-butyrolactone, δ-valerolactone, etc.), sulfur-containing solvents (dimethyl sulfoxide, sulfolane, etc.), halogenated hydrocarbons (chloroform, dichloromethane, etc.), Examples include hydrocarbons (hexane, toluene, etc.), preferably glycol and lactone. Two or more of these solvents may be used. The amount of the solvent is preferably 10% by weight or less of the electrolyte, more preferably 5% by weight or less, and particularly preferably 1% by weight or less. In the electrolyte, the moisture is preferably 1% or less, more preferably 0.3% or less, and the content of corrosive ions such as alkali metal ions and halogen ions is preferably 10 ppm or less, more preferably 1 ppm. It is as follows. When the water content is 1% or less, the electrolyte performance does not deteriorate, and when the corrosive ion content is 10 ppm or less, the electrode does not corrode.
[0061]
The electrolyte in the present invention is used for an electrolytic capacitor element. The electrolytic capacitor element is not particularly limited. For example, an anode foil made of a valve metal having a dielectric oxide film formed on the surface thereof in a wound aluminum electrolytic capacitor, and a cathode foil with a separator interposed therebetween. It may be a capacitor element configured by rotating, an electrolyte made of a conductive polymer (A) and an organic acid onium salt (B) is provided between the anode foil and the cathode foil, and the capacitor element is, for example, After being housed in the bottomed cylindrical aluminum case, the aluminum electrolytic capacitor can be configured by sealing the opening of the aluminum case with a sealing agent. According to this electrolytic capacitor, by utilizing the high conductivity of the conductive polymer (A), the resistance between the electrodes can be remarkably reduced in the conductive portion, and as a result, an electrolytic capacitor having excellent impedance characteristics can be obtained. It is possible to obtain an electrolytic capacitor with a high leakage voltage and a low leakage current by interposing an organic acid onium salt (B) having a capability of repairing a dielectric oxide film of a valve action metal at the same time. Has the effect of being able to.
[0062]
【Example】
Next, specific examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.
[0063]
Reference example 1
A capacitor element was obtained by winding with a separator interposed between the anode aluminum foil and the cathode aluminum foil. The capacitor element was immersed in 5 ml of a water-ethanol (1: 2) solution containing 0.5 g of ethylenedioxythiophene and 2.0 g of iron p-toluenesulfonate at room temperature for 10 minutes, pulled up, and then dried at 105 ° C. for 10 minutes. The polymerization process was repeated 10 times to form a conductive polymer layer composed of chemically polymerized polyethylene dioxythiophene between the electrode foil and the electrode foil, and then the capacitor element was washed with water and dried (at 105 ° C. for 10 minutes). Thereafter, 1 g of phthalic acid 1,2,3,4-tetramethylimidazolinium salt (phthalic acid / 1,2,3,4-tetramethylimidazolinium functional group equivalent ratio = 1 / 1) was impregnated to obtain an aluminum electrolytic capacitor element having a rated voltage of 50 V and a capacitance of 220 μF. After sealing this capacitor element together with a sealing member in an aluminum metal case, the opening was sealed by a curling process to constitute an aluminum electrolytic capacitor (size: φ10 mm × L10.2 mm).
[0064]
Examples 2, 4, 5, 7, and 8 and Reference Examples 3 and 6 are referred to as Reference Example 1.Except that the conductive polymer or organic acid onium salt described in Table 1 was used instead of the conductive polymer or organic acid onium salt.Reference example 1As well as.
[0065]
Comparative Example 1 A capacitor element was obtained by winding a separator between an anode aluminum foil and a cathode aluminum foil. Thereafter, the capacitor element was impregnated with the electrolytic solution 1 to obtain an aluminum electrolytic capacitor element having a rated voltage of 50 V and a capacitance of 220 μF. After enclosing this capacitor element together with a sealing member in an aluminum metal case, the opening was sealed by curling treatment to constitute an aluminum electrolytic capacitor (size: φ13 mm × L10.2 mm).
[0066]
Electrolytic solution 1: 25% γ-butyrolactone solution of 1,2,3,4-tetramethylimidazolinium phthalate.
[0067]
Comparative Example 2Reference example 1Except not impregnated with organic acid onium saltReference example 1And so on.
[0068]
Table 2 shows the present invention.Examples 2, 4, 5, 7, 8 and Reference Examples 3, 6And the initial characteristics [capacitance at 120 Hz, impedance at 100 kHz, leakage current value, and number of occurrence of short circuit (defect) during aging treatment] for the aluminum electrolytic capacitors of Comparative Examples 1 and 2. In all cases, the number of tests was 50, and the initial characteristics were shown by the average value (excluding the short product).
[0069]
As is clear from Table 2, in the aluminum electrolytic capacitor configured using only the electrolytic solution of Comparative Example 1,Examples 2, 4, 5, 7, 8 and Reference Examples 3, 6The impedance is significantly larger than In Comparative Example 2, although the impedance characteristic is good, the repair capability of the oxide film is remarkably small, and therefore the occurrence rate of short circuit during aging is high.
[0070]
【The invention's effect】
The electrolytic capacitor using the electrolyte comprising the conductive polymer (A) and the organic acid onium salt (B) according to the present invention has the following effects.
(1) Low leakage current and high withstand voltage (2) Excellent impedance characteristics (3) Excellent reliability (4) Easy manufacturing process.
[Table 1]
[Table 2]

Claims (10)

共役二重結合ポリマー(A−1)に炭素数1〜30の脂肪族スルホン酸、炭素数7〜30の芳香族スルホン酸をドープして得られる化合物である導電性高分子(A)及びオニウムカチオンが炭素数3〜30又はそれ以上のイミダゾリニウム、炭素数3〜30又はそれ以上のイミダゾリウムであり有機酸アニオンがスルホン酸アニオンである有機酸オニウム塩(B)からなり、溶媒を含有しない電解質を用いることを特徴とする固体電解コンデンサ。Conductive polymer (A) and onium which are compounds obtained by doping a conjugated double bond polymer (A-1) with an aliphatic sulfonic acid having 1 to 30 carbon atoms and an aromatic sulfonic acid having 7 to 30 carbon atoms It consists of an organic acid onium salt (B) in which the cation is imidazolinium having 3 to 30 or more carbon atoms, imidazolium having 3 to 30 or more carbon atoms, and the organic acid anion is a sulfonate anion, and contains a solvent A solid electrolytic capacitor characterized by using an electrolyte that does not . オニウムカオチンが炭素数3〜30又はそれ以上のイミダゾリニウム、1−エチル−3−メチルイミダソリウム、1−メチル−3−エチルイミダゾリウムから選ばれる1種または2種以上である請求項1記載の固体電解コンデンサ。The onium chaotin is one or more selected from imidazolinium, 1-ethyl-3-methylimidazolium, and 1-methyl-3-ethylimidazolium having 3 to 30 or more carbon atoms. The solid electrolytic capacitor described. 前記(A−1)がポリピロール、ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリアニリンからなる群から選ばれる1種または2種以上である請求項に記載の固体電解コンデンサ。The solid electrolytic capacitor according to claim 1 , wherein (A-1) is one or more selected from the group consisting of polypyrrole, polythiophene, polyethylenedioxythiophene, and polyaniline. 前記(B)のオニウムカチオンが、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウム、1,2−ジメチル−3−エチルイミダゾリニウム、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム、1−メチル−3−エチルイミダゾリウムから選ばれる1種または2種以上である請求項1〜のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサ。The onium cation of (B) is 1,2,3,4-tetramethylimidazolinium, 1,2-dimethyl-3-ethylimidazolinium, 1-ethyl-3-methylimidazolium, 1-methyl- The solid electrolytic capacitor according to any one of claims 1 to 3 , which is one or more selected from 3-ethylimidazolium. 前記(B)の有機酸アニオンが芳香族スルホン酸からプロトンを除いたアニオンである請求項1〜のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサ。The solid electrolytic capacitor according to any one of claims 1 to 4 , wherein the organic acid anion (B) is an anion obtained by removing a proton from an aromatic sulfonic acid. 前記(B)の有機酸アニオンが多環式芳香族スルホン酸からプロトンを除いたアニオンである請求項1〜のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサ。(B) the solid electrolytic capacitor according to any one of claims 1 to 5 organic acid anion is an anion obtained by removing a proton from polycyclic aromatic sulfonic acid. 前記(A)と前記(B)の重量比が(A):(B)=1:0.1〜5である請求項1〜のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサ。Wherein (A) and the weight ratio of (B) is (A) :( B) = 1: The solid electrolytic capacitor according to any one of claims 1 to 6 which is 0.1-5. 前記(B)においてオニウムカチオンと有機酸アニオンの当量比がオニウムカチオン:有機酸アニオン=1:0.2〜3である請求項1〜のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサ。The solid electrolytic capacitor according to any one of claims 1 to 7 , wherein an equivalent ratio of the onium cation to the organic acid anion in (B) is onium cation: organic acid anion = 1: 0.2-3. 請求項1〜のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサ用の組成物であって、前記(A)の構成モノマーおよび前記(B)からなる電解質形成用組成物。It is a composition for solid electrolytic capacitors of any one of Claims 1-8 , Comprising: The composition for electrolyte formation which consists of the constituent monomer of said (A), and said (B). 請求項1〜のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサ用有機酸オニウム塩。The organic acid onium salt for solid electrolytic capacitors according to any one of claims 1 to 9 .
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