JP4535435B2 - PI CONJUGATED COPOLYMER, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, AND CAPACITOR USING THE COPOLYMER - Google Patents

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Description

本発明は高い導電性を有する新規なπ共役系共重合体、その製造方法及びその共重合体を用いたコンデンサに関する。さらに詳しく言えば、エレクトロニクス分野において加工性要求度の高い電極、センサー、エレクトロニクス表示素子、光電変換素子、帯電防止材等の各種導電材料、光学材料あるいは各種電子部品として用いるのに適した新規なπ共役系共重合体、その製造方法及びその共重合体を用いた高周波特性に優れるコンデンサに関するものである。   The present invention relates to a novel π-conjugated copolymer having high conductivity, a method for producing the same, and a capacitor using the copolymer. More specifically, it is a novel π suitable for use as various conductive materials such as electrodes, sensors, electronic display elements, photoelectric conversion elements, antistatic materials, optical materials, or various electronic parts, which require high workability in the electronics field. The present invention relates to a conjugated copolymer, a production method thereof, and a capacitor excellent in high-frequency characteristics using the copolymer.

一般的に、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンに代表される共役二重結合導電性高分子は、過去に様々な研究開発が行われてきたが、特に導電性高分子が有するπ電子共役系の特異的な電子・磁気・光学特性に注目がなされてきた。その導電性高分子の代表的な製造方法としては、化学酸化重合、電解重合法が挙げられる。   In general, conjugated double bond conductive polymers represented by polyaniline, polypyrrole, and polythiophene have been researched and developed in the past. Attention has been paid to the unique electronic, magnetic and optical properties. Typical methods for producing the conductive polymer include chemical oxidative polymerization and electrolytic polymerization.

電解重合を利用する場合には電解液中の例えば白金電極上に、非常に緻密にフィルム状の重合体が析出し、優れた性能を発揮する重合体が得られる。しかし、製造コストに関わる重大な問題点を有しており、大量製造法には不向きの重合法である。   When electrolytic polymerization is used, a film-like polymer is deposited very densely on, for example, a platinum electrode in the electrolytic solution, and a polymer exhibiting excellent performance is obtained. However, it has a serious problem related to the production cost and is not suitable for mass production.

化学酸化重合は、重合性モノマーと適当な酸化剤の混合により、容易に導電性高分子が得られることから、工業的にもその簡便な重合方法に注目し、研究開発がなされてきた。特に金属系材料に代わる高分子材料として、高い電気伝導度を有する導電性高分子材料の開発が、特に固体電解コンデンサの固体電解質への用途から切望されてきた。   In chemical oxidative polymerization, a conductive polymer can be easily obtained by mixing a polymerizable monomer and an appropriate oxidant. Therefore, research and development have been carried out focusing on the simple polymerization method industrially. In particular, development of a conductive polymer material having high electrical conductivity as a polymer material that replaces a metal-based material has been eagerly desired particularly for use as a solid electrolyte of a solid electrolytic capacitor.

しかし、導電性高分子は一般に不溶不融であることに起因する操作上の問題点があり、また化学酸化重合法では得られる高分子は微粒子状であるため、このままでは使用できないという欠点を有していた。   However, conductive polymers generally have operational problems due to being insoluble and infusible, and the polymer obtained by chemical oxidative polymerization is in the form of fine particles, so that it cannot be used as it is. Was.

これまで数多く開発されてきた高い電気伝導度を有する導電性高分子材料については、延伸するなど、機械的手法で配向性を高めて電気伝導度を向上させる手法があるが、ミクロな領域での延伸配向は簡易的に適用できない。また電場や磁場などを利用した電磁気的な手法によって導電性高分子の重合の規則性を高める手法もあるが、一般的には専用設備を必要とし、工業的な利用にはコスト等の課題を有している。
これらの問題点を解決するために材料開発の観点から様々な取り組みがなされてきた。
For conductive polymer materials with high electrical conductivity that have been developed so far, there are methods to improve the electrical conductivity by increasing the orientation by a mechanical method such as stretching, but in the micro region Stretch orientation cannot be applied simply. There is also a technique to increase the regularity of polymerization of conductive polymers by electromagnetic techniques using electric fields or magnetic fields, etc., but generally requires special equipment, and there are problems such as cost for industrial use. Have.
In order to solve these problems, various efforts have been made from the viewpoint of material development.

特開平1−313521号公報(特許文献1)には、特定の3,4−ジ−置換ポリチオフェンが高い導電性を有し、更に基体上に直接、3,4−ジ−置換ポリチオフェンを塗布し、通常の酸化剤を使用して化学酸化させることにより製造でき、電流をわずかしか伝えないか、又は全く伝えない基体に制電性を与える技術が開示されている。しかし、3,4−ジ−置換ポリチオフェン単独での重合では、重合速度が遅く、十分な導電性は得られていない。   In Japanese Patent Laid-Open No. 1-313521 (Patent Document 1), a specific 3,4-di-substituted polythiophene has high conductivity, and a 3,4-di-substituted polythiophene is applied directly on a substrate. A technique for providing antistatic properties to a substrate that can be produced by chemical oxidation using a normal oxidizing agent and that transmits little or no current is disclosed. However, in the polymerization with 3,4-di-substituted polythiophene alone, the polymerization rate is slow and sufficient conductivity is not obtained.

特開平9−268258号公報(特許文献2)には、化学重合によって得られる共役二重結合を有する高分子を主体とする導電性組成物で、酸化物微粒子が複合された場合、重合性モノマーは不溶化物上の表面に吸着され、層が薄いために構造規則性の高いポリマーが得られ易いとし、薄層の重合方法によって性能が向上することが示唆されている。しかし、添加する酸化物微粒子は第3成分としての添加物であるため、洗浄後も導電性組成物中に残存することが前提であり、薄膜の性能の向上には寄与しても全体としては本来の導電性を損なう結果となり、バルクの性能を低下させてしまうことが危惧される。   Japanese Patent Laid-Open No. 9-268258 (Patent Document 2) discloses a conductive monomer mainly composed of a polymer having a conjugated double bond obtained by chemical polymerization, in the case where oxide fine particles are combined, and a polymerizable monomer. Is adsorbed on the surface of the insolubilized material, and because the layer is thin, it is easy to obtain a polymer with high structure regularity, and it is suggested that the performance is improved by the thin layer polymerization method. However, since the oxide fine particles to be added are additives as a third component, it is premised that they remain in the conductive composition even after cleaning. Even if they contribute to improving the performance of the thin film as a whole, As a result, the original conductivity is impaired, and there is a concern that the performance of the bulk is deteriorated.

特開平11−292957号公報(特許文献3)には、複素五員環化合物の存在下で他の複素五員環化合物で表される導電性モノマーを酸化重合する、環境変動に対して導電性が安定している各種粒径の導電性微粒子の製造方法が開示されている。好適に用いられる化合物の例示に側鎖に長鎖エチレンオキシ基を含むが、十分な導電性は得られておらず、本発明におけるようにピロール化合物を使用することによる重合促進効果に言及した記載はない。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-292957 (Patent Document 3) discloses that a conductive monomer represented by another hetero five-membered ring compound is oxidatively polymerized in the presence of the hetero five-membered ring compound and is conductive to environmental changes. Discloses a method for producing conductive fine particles having various particle diameters in which is stable. Examples of suitably used compounds include a long-chain ethyleneoxy group in the side chain, but sufficient conductivity has not been obtained, and a description referring to a polymerization promoting effect by using a pyrrole compound as in the present invention There is no.

特開平3−7715号公報(特許文献4)には、ベンゼン誘導体、ピロール誘導体、チオフェン誘導体から選ばれる芳香族誘導体を常温、常圧、酸の存在下に触媒を用いて酸素による酸化カップリング重合を温和な条件下で行わせる重合方法が開示されているが、実施の形態では重合に数十時間を有しており、反応時間の短縮には高い酸素分圧が必要となることが示唆される。また、触媒として特殊な金属錯体を使用しており、有機溶媒中水を除去する必要もあり、酸性成分を添加する必要もある。   In JP-A-3-7715 (Patent Document 4), an oxidative coupling polymerization of an aromatic derivative selected from a benzene derivative, a pyrrole derivative, and a thiophene derivative with oxygen using a catalyst in the presence of an acid at normal temperature, normal pressure, and the like. Is disclosed under mild conditions, but in the embodiment, the polymerization has several tens of hours, suggesting that a high oxygen partial pressure is required to shorten the reaction time. The Moreover, the special metal complex is used as a catalyst, it is necessary to remove the water in an organic solvent, and it is also necessary to add an acidic component.

特開平2−98915号公報(特許文献5)には、二種以上のモノマーを重合して得られる高分子化合物にドーパントをドープして得られる導電性高分子化合物を固体電解質とする技術が開示されている。しかし、化学酸化重合での製造に関わる詳細な製造条件に関する記載はない。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-98915 (Patent Document 5) discloses a technique in which a conductive polymer compound obtained by doping a polymer compound obtained by polymerizing two or more types of monomers with a dopant is used as a solid electrolyte. Has been. However, there is no description regarding detailed production conditions related to production by chemical oxidative polymerization.

特開2000−188238号公報(特許文献6)には、3,4−エチレンジオキシチオフェンモノマーと酸化剤を溶媒により溶解した混合溶液を塗布し、3,4−エチレンジオキシチオフェンモノマーと酸化剤との重合反応によりポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)層を形成した後、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)層にピロールモノマー溶液を接触させ、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)層中の酸化剤のピロールモノマーへの溶解とその溶解された酸化剤とピロールモノマーとの化学重合反応を同時に進行させてポリピロールを形成し、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)層とポリピロールが複合化された導電性高分子層を形成する技術が公開されているが、3,4−エチレンジオキシチオフェンとピロールを同時に重合させておらず、また3,4-エチレンジオキシチオフェン層を形成する工程と、ポリピロールを複合化する工程が分離されており、分子レベルでの複合化を期待したものではなく、本発明とは異なる。   JP-A-2000-188238 (Patent Document 6) applies a mixed solution in which 3,4-ethylenedioxythiophene monomer and an oxidizing agent are dissolved in a solvent, and then 3,4-ethylenedioxythiophene monomer and an oxidizing agent. After forming a poly (3,4-ethylenedioxythiophene) layer by polymerization reaction with the poly (3,4-ethylenedioxythiophene) layer, the pyrrole monomer solution is brought into contact with the poly (3,4-ethylenedioxythiophene) layer, Poly (pyrrole) is formed by simultaneously dissolving the oxidant in the oxythiophene) layer in the pyrrole monomer and the chemical polymerization reaction between the dissolved oxidant and the pyrrole monomer to form poly (3,4-ethylenedioxythiophene). A technology for forming a conductive polymer layer in which a polypyrrole layer is combined with a polypyrrole is disclosed, but 3,4-ethylenedioxyethylene is disclosed. Fen and pyrrole are not polymerized at the same time, and the process of forming a 3,4-ethylenedioxythiophene layer and the process of compounding polypyrrole are separated. There is no difference from the present invention.

特開平1−313521号公報Japanese Patent Laid-Open No. 1-313521 特開平9−268258号公報JP 9-268258 A 特開平11−292957号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-292957 特開平3−7715号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-7715 特開平2−98915号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-98915 特開2000−188238号公報JP 2000-188238 A

本発明の課題は、高い導電性が得られるチオフェン系のπ共役系共重合体を提供すること、それらπ共役系共重合体を温和な条件で製造できる製造方法を提供すること、得られたπ共役系共重合体の用途として固体電解質として用いたコンデンサ等を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a thiophene-based π-conjugated copolymer capable of obtaining high conductivity, and to provide a production method capable of manufacturing the π-conjugated copolymer under mild conditions. An object of the π-conjugated copolymer is to provide a capacitor used as a solid electrolyte.

本発明者らは、チオフェン系化合物をピロール系化合物の存在下に重合することにより、チオフェン系化合物の重合が促進され、ピロール系化合物と共重合体を形成し、またドーピングされることによりさらに高い導電性を有するπ共役系共重合体が得られることを見出し、本発明を完成した。   The inventors of the present invention polymerize a thiophene compound in the presence of a pyrrole compound, thereby promoting the polymerization of the thiophene compound, forming a copolymer with the pyrrole compound and further increasing the doping. The present invention was completed by finding that a π-conjugated copolymer having conductivity was obtained.

すなわち、本発明は下記のπ共役系共重合体、その製造方法、その共重合体に被覆された構造体、その共重合体を固体電解質とする固体電解コンデンサ及びその製造方法に関する。   That is, the present invention relates to the following π-conjugated copolymer, a production method thereof, a structure coated with the copolymer, a solid electrolytic capacitor using the copolymer as a solid electrolyte, and a production method thereof.

1.一般式(I)

Figure 0004535435
(式中、R1、R2、R4及びR5はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルコキシ基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキルエステル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、1級、2級もしくは3級アミノ基、トリハロメチル基、フェニル基及び置換基を有するフェニル基からなる群から選ばれる一価の基を表わし、R1とR2、R4とR5はそれぞれ互いに任意の位置で結合して、少なくとも1つ以上の3〜7員環の飽和または不飽和炭化水素の環状構造を形成し、その環状構造はカルボニル、エーテル、エステル、アミド、スルフィド、スルフィニル、スルホニル、イミノ結合を任意に含んでもよく、前記環状構造を形成する炭化水素は、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルコキシ基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキルエステル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、1級、2級もしくは3級アミノ基、トリハロメチル基、フェニル基及び置換基を有するフェニル基からなる群から選ばれる基を有していてもよく、
3は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルコキシ基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキルエステル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、1級、2級もしくは3級アミノ基、トリハロメチル基、フェニル基及び置換基を有するフェニル基からなる群から選ばれる一価基を表わし、
m及びnはπ共役系共重合体中の組成比を表わし、m+n=1でかつ、0<m≦0.75である。)で示されるピロール系ユニットとチオフェン系ユニットを含むπ共役系共重合体。
2.一般式(II)
Figure 0004535435
(式中、R1、R2、R4及びR5はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルコキシ基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキルエステル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、1級、2級もしくは3級アミノ基、トリハロメチル基、フェニル基及び置換基を有するフェニル基からなる群から選ばれる一価の基を表わし、R1とR2、R4とR5はそれぞれ互いに任意の位置で結合して、少なくとも1つ以上の3〜7員環の飽和または不飽和炭化水素の環状構造を形成し、その環状構造はカルボニル、エーテル、エステル、アミド、スルフィド、スルフィニル、スルホニル、イミノ結合を任意に含んでもよく、前記環状構造を形成する炭化水素は、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルコキシ基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキルエステル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、1級、2級もしくは3級アミノ基、トリハロメチル基、フェニル基及び置換基を有するフェニル基からなる群から選ばれる基を有していてもよく、
3は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルコキシ基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキルエステル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、1級、2級または3級アミノ基、トリハロメチル基、フェニル基及び置換基を有するフェニル基からなる群から選ばれる一価基を表わし、
m及びnはπ共役系共重合体中の組成比を表わし、m+n=1でかつ、0<m≦0.75であり、Zはドーパント能を有する対アニオンを表わす。)で示されるピロール系ユニットとチオフェン系ユニットを含み、電気化学的及び/または化学的にドーピングされた構造を有することを特徴とするπ共役系共重合体。
3.ピロール系ユニットが、一般式(I)中のR1及びR2がそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルコキシ基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキルエステル基、ハロゲン原子及びシアノ基からなる群から選ばれる一価の基を表わすか、またはR1とR2は任意の位置で結合して3〜7員環の飽和または不飽和炭化水素の環状構造を形成し、その環状構造はエーテル及び/またはスルホニル結合を任意に含んでもよく、R3が水素原子を表わすユニットである前記1に記載のπ共役系共重合体。
4.ピロール系ユニットがピロールである前記3に記載のπ共役系共重合体。
5.ピロール系ユニットが、一般式(II)中のR1及びR2がそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルコキシ基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキルエステル基、ハロゲン原子及びシアノ基からなる群から選ばれる一価の基を表わすか、またはR1とR2は任意の位置で結合して3〜7員環の飽和または不飽和炭化水素の環状構造を形成し、その環状構造はエーテル及び/またはスルホニル結合を任意に含んでもよく、R3が水素原子を表わすユニットであり、電気化学的及び/または化学的にドーピングされた構造を有する前記2に記載のπ共役系共重合体。
6.ピロール系ユニットがピロールである前記5に記載のπ共役系共重合体。
7.チオフェン系ユニットが、一般式(I)中のR4及びR5がそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルコキシ基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキルエステル基、ハロゲン原子及びシアノ基からなる群から選ばれる一価の基を表わすか、またはR4とR5は任意の位置で結合して3〜7員環の飽和または不飽和炭化水素の環状構造を形成し、その環状構造はエーテル及び/またはスルホニル結合を任意に含んでもよいユニットである前記1に記載のπ共役系共重合体。
8.チオフェン系ユニットが3,4−エチレンジオキシチオフェンである前記7に記載のπ共役系共重合体。
9.チオフェン系ユニットが一般式(II)中のR4及びR5がそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルコキシ基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキルエステル基、ハロゲン原子及びシアノ基からなる群から選ばれる一価の基を表わすか、またはR4とR5は任意の位置で結合して3〜7員環の飽和または不飽和炭化水素の環状構造を形成し、その環状構造はエーテル及び/またはスルホニル結合を任意に含んでもよい電気化学的及び/または化学的にドーピングされた構造を有する前記2に記載のπ共役系共重合体。
10.チオフェン系ユニットが3,4−エチレンジオキシチオフェンである前記9に記載のπ共役系共重合体。
11.電気伝導度が5S/cm以上である前記2、5、6、9及び10のいずれかに記載のπ共役系共重合体。
12.一般式(III)
Figure 0004535435
(式中、R1〜R3は前記1と同じ意味を表す。)で示されるピロール系化合物と一般式(IV)
Figure 0004535435
(式中、R4及びR5は前記1と同じ意味を表す。)で示されるチオフェン系化合物を、酸化剤の存在下、化学酸化重合により60℃以下の重合温度で共重合することを特徴とする前記1または2に記載のπ共役系共重合体の製造方法。
13.ドーパント能を有する対アニオンを含む化合物を存在させる前記12に記載のπ共役系共重合体の製造方法。
14.ピロール系化合物がピロールである前記12または13に記載のπ共役系共重合体の製造方法。
15.チオフェン系化合物が3,4−エチレンジオキシチオフェンである前記12または13に記載のπ共役系共重合体の製造方法。
16.酸化剤が鉄塩類もしくは過硫酸塩を含む前記12または13に記載のπ共役系共重合体の製造方法。
17.ドーパント能を有する対アニオンを含む化合物が有機スルホン酸化合物である前記13に記載のπ共役系共重合体の製造方法。
18.重合溶媒としてイソプロパノールと水の混合溶媒を使用する前記12または13に記載のπ共役系共重合体の製造方法。
19.重合温度が30℃以下である前記12または13に記載のπ共役系共重合体の製造方法。
20.弁作用金属を電解酸化して得られる酸化皮膜の表面が前記1乃至11のいずれかに記載のπ共役系共重合体によって被覆されていることを特徴とする構造体。
21.弁作用金属が、アルミニウム、ケイ素、タンタル、ニオブ、チタン及びジルコニウムから選択される少なくともいずれか一種を含む前記20に記載の構造体。
22.前記1乃至11のいずれかに記載のπ共役系共重合体を固体電解質とすることを特徴とする固体電解コンデンサ。
23.多孔質で弁作用を有する金属の誘電体皮膜上にπ共役系重合体からなる固体電解質層を設ける固体電解コンデンサの製造方法において、前記誘電体皮膜上で、
一般式(III)
Figure 0004535435
(式中、R1〜R3は前記1と同じ意味を表す。)で示されるピロール系化合物と、
一般式(IV)
Figure 0004535435
(式中、R4及びR5は前記1と同じ意味を表す。)で示されるチオフェン系化合物を、重合開始能を有する酸化剤の単独溶液または前記酸化剤とドーパント能を有する対アニオンを含む電解質の混合液を用いて重合して前記誘電体皮膜上にπ共役系共重合体を形成する工程を含むことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
24.−30℃〜40℃の温度範囲で重合する前記23に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
25.相対湿度5%〜70%の雰囲気下で重合する前記23に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
26.多孔質で弁作用を有する金属がアルミニウム、ケイ素、タンタル、ニオブ、チタン及びジルコニウムから選択される少なくともいずれか一種を含む前記23に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
27.ピロール系化合物が、一般式(III)
Figure 0004535435
(式中、R1〜R3は前記3と同じ意味を表わす。)であり、チオフェン系化合物が、一般式(IV)
Figure 0004535435
(式中、R4及びR5は前記7と同じ意味を表わす。)である前記23に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
28.ピロール系化合物がピロールであり、チオフェン系化合物が、3,4−エチレンジオキシチオフェンである前記23に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
29.重合開始能を有する酸化剤が鉄塩類もしくは過硫酸塩を含む前記23に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
30.ドーパント能を有する対アニオンを含む電解質が有機スルホン酸化合物を含む前記23に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
31.複数回重合する工程を含む前記23に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
32.誘電体皮膜上に形成される固体電解質層の最大厚みが10μm〜200μmである前記23に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 1. Formula (I)
Figure 0004535435
(In the formula, R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, Linear or branched saturated or unsaturated alkoxy group, linear or branched saturated or unsaturated alkyl ester group having 1 to 10 carbon atoms, halogen atom, nitro group, cyano group, primary, 2 Represents a monovalent group selected from the group consisting of a primary or tertiary amino group, a trihalomethyl group, a phenyl group and a phenyl group having a substituent, and R 1 and R 2 , R 4 and R 5 are each in any position To form a cyclic structure of at least one or more 3 to 7-membered saturated or unsaturated hydrocarbons, which carbonyl, ether, ester, amide, sulfide, sulfinyl, sulfonyl, An imino bond may be optionally included, and the hydrocarbon forming the cyclic structure is a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a linear or branched chain having 1 to 10 carbon atoms, or Branched saturated or unsaturated alkoxy group, linear or branched saturated or unsaturated alkyl ester group having 1 to 10 carbon atoms, halogen atom, nitro group, cyano group, primary, secondary or tertiary It may have a group selected from the group consisting of an amino group, a trihalomethyl group, a phenyl group and a phenyl group having a substituent,
R 3 is a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a linear or branched saturated or unsaturated alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, carbon number 1 to 10 linear or branched saturated or unsaturated alkyl ester groups, halogen atoms, nitro groups, cyano groups, primary, secondary or tertiary amino groups, trihalomethyl groups, phenyl groups and substituents. Represents a monovalent group selected from the group consisting of having phenyl groups,
m and n represent the composition ratio in the π-conjugated copolymer, and m + n = 1 and 0 <m ≦ 0.75. A π-conjugated copolymer comprising a pyrrole unit and a thiophene unit represented by
2. Formula (II)
Figure 0004535435
(In the formula, R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, Linear or branched saturated or unsaturated alkoxy group, linear or branched saturated or unsaturated alkyl ester group having 1 to 10 carbon atoms, halogen atom, nitro group, cyano group, primary, 2 Represents a monovalent group selected from the group consisting of a primary or tertiary amino group, a trihalomethyl group, a phenyl group and a phenyl group having a substituent, and R 1 and R 2 , R 4 and R 5 are each in any position To form a cyclic structure of at least one or more 3 to 7-membered saturated or unsaturated hydrocarbons, which carbonyl, ether, ester, amide, sulfide, sulfinyl, sulfonyl, An imino bond may be optionally included, and the hydrocarbon forming the cyclic structure is a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a linear or branched chain having 1 to 10 carbon atoms, or Branched saturated or unsaturated alkoxy group, linear or branched saturated or unsaturated alkyl ester group having 1 to 10 carbon atoms, halogen atom, nitro group, cyano group, primary, secondary or tertiary It may have a group selected from the group consisting of an amino group, a trihalomethyl group, a phenyl group and a phenyl group having a substituent,
R 3 is a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a linear or branched saturated or unsaturated alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, carbon number 1-10 linear or branched saturated or unsaturated alkyl ester groups, halogen atoms, nitro groups, cyano groups, primary, secondary or tertiary amino groups, trihalomethyl groups, phenyl groups and substituents Represents a monovalent group selected from the group consisting of having phenyl groups,
m and n represent the composition ratio in the π-conjugated copolymer, m + n = 1 and 0 <m ≦ 0.75, and Z represents a counter anion having a dopant ability. A π-conjugated copolymer comprising a pyrrole unit and a thiophene unit represented by formula (II) and having an electrochemically and / or chemically doped structure.
3. In the pyrrole unit, R 1 and R 2 in the general formula (I) are each independently a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or 1 carbon atom. Selected from the group consisting of 10 to 10 linear or branched saturated or unsaturated alkoxy groups, 1 to 10 linear or branched saturated or unsaturated alkyl ester groups, halogen atoms and cyano groups. R 1 and R 2 may be bonded at any position to form a 3- to 7-membered saturated or unsaturated hydrocarbon cyclic structure, which may be ether and / or 2. The π-conjugated copolymer according to 1 above, which may optionally contain a sulfonyl bond, and R 3 is a unit representing a hydrogen atom.
4). 4. The π-conjugated copolymer according to 3 above, wherein the pyrrole unit is pyrrole.
5). Pyrrole units, in the general formula (II) R 1 and R 2 in are each independently a hydrogen atom, a linear or branched, saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, atoms 1 Selected from the group consisting of 10 to 10 linear or branched saturated or unsaturated alkoxy groups, 1 to 10 linear or branched saturated or unsaturated alkyl ester groups, halogen atoms and cyano groups. R 1 and R 2 may be bonded at any position to form a 3- to 7-membered saturated or unsaturated hydrocarbon cyclic structure, which may be ether and / or 3. The π-conjugated copolymer according to 2 above, which may optionally contain a sulfonyl bond, R 3 is a unit representing a hydrogen atom, and has an electrochemically and / or chemically doped structure.
6). 6. The π-conjugated copolymer according to 5 above, wherein the pyrrole unit is pyrrole.
7). In the thiophene unit, R 4 and R 5 in formula (I) are each independently a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, 1 carbon atom. Selected from the group consisting of 10 to 10 linear or branched saturated or unsaturated alkoxy groups, 1 to 10 linear or branched saturated or unsaturated alkyl ester groups, halogen atoms and cyano groups. R 4 and R 5 may be bonded at any position to form a cyclic structure of a 3- to 7-membered saturated or unsaturated hydrocarbon, and the cyclic structure may be ether and / or 2. The π-conjugated copolymer according to 1 above, which is a unit optionally containing a sulfonyl bond.
8). 8. The π-conjugated copolymer according to 7, wherein the thiophene unit is 3,4-ethylenedioxythiophene.
9. In the thiophene unit, R 4 and R 5 in the general formula (II) are each independently a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, Selected from the group consisting of 10 linear or branched saturated or unsaturated alkoxy groups, 1 to 10 linear or branched saturated or unsaturated alkyl ester groups, halogen atoms and cyano groups Represents a monovalent group, or R 4 and R 5 are bonded at any position to form a cyclic structure of a 3- to 7-membered saturated or unsaturated hydrocarbon, which is ether and / or sulfonyl 3. The π-conjugated copolymer according to 2 above, which has an electrochemically and / or chemically doped structure that may optionally contain a bond.
10. 10. The π-conjugated copolymer according to 9 above, wherein the thiophene unit is 3,4-ethylenedioxythiophene.
11. 11. The π-conjugated copolymer according to any one of 2, 5, 6, 9, and 10 having an electric conductivity of 5 S / cm or more.
12 General formula (III)
Figure 0004535435
(Wherein R 1 to R 3 represent the same meaning as in the above 1) and the general formula (IV)
Figure 0004535435
(Wherein R 4 and R 5 represent the same meaning as in the above 1), the thiophene compound represented by 1 is copolymerized by chemical oxidative polymerization at a polymerization temperature of 60 ° C. or lower in the presence of an oxidizing agent The method for producing a π-conjugated copolymer according to 1 or 2 above.
13. 13. The method for producing a π-conjugated copolymer as described in 12 above, wherein a compound containing a counter anion having a dopant ability is present.
14 14. The method for producing a π-conjugated copolymer according to 12 or 13 above, wherein the pyrrole compound is pyrrole.
15. 14. The method for producing a π-conjugated copolymer according to 12 or 13, wherein the thiophene compound is 3,4-ethylenedioxythiophene.
16. 14. The method for producing a π-conjugated copolymer according to 12 or 13 above, wherein the oxidizing agent contains an iron salt or a persulfate.
17. 14. The method for producing a π-conjugated copolymer according to 13, wherein the compound containing a counter anion having a dopant ability is an organic sulfonic acid compound.
18. 14. The method for producing a π-conjugated copolymer according to 12 or 13 above, wherein a mixed solvent of isopropanol and water is used as a polymerization solvent.
19. 14. The method for producing a π-conjugated copolymer according to 12 or 13, wherein the polymerization temperature is 30 ° C. or lower.
20. A structure characterized in that the surface of an oxide film obtained by electrolytic oxidation of a valve action metal is coated with the π-conjugated copolymer described in any one of 1 to 11 above.
21. 21. The structure according to 20, wherein the valve action metal includes at least one selected from aluminum, silicon, tantalum, niobium, titanium, and zirconium.
22. A solid electrolytic capacitor comprising the π-conjugated copolymer according to any one of 1 to 11 as a solid electrolyte.
23. In the method of manufacturing a solid electrolytic capacitor in which a solid electrolyte layer made of a π-conjugated polymer is provided on a porous dielectric metal film having a valve action, on the dielectric film,
General formula (III)
Figure 0004535435
(Wherein R 1 to R 3 represent the same meaning as in the above 1),
Formula (IV)
Figure 0004535435
(Wherein, R 4 and R 5 represent. As defined above 1) comprises a single solution or counter anion having the oxidizing agent and a dopant ability of oxidizing agent having a thiophene-based compound, polymerization initiating ability represented by A method for producing a solid electrolytic capacitor, comprising a step of polymerizing using a mixed solution of an electrolyte to form a π-conjugated copolymer on the dielectric film.
24. 24. The method for producing a solid electrolytic capacitor as described in 23 above, wherein the polymerization is performed in a temperature range of −30 ° C. to 40 ° C.
25. 24. The method for producing a solid electrolytic capacitor as described in 23 above, wherein polymerization is performed in an atmosphere having a relative humidity of 5% to 70%.
26. 24. The method for producing a solid electrolytic capacitor as described in 23 above, wherein the porous metal having a valve action includes at least one selected from aluminum, silicon, tantalum, niobium, titanium and zirconium.
27. The pyrrole compound has the general formula (III)
Figure 0004535435
(Wherein R 1 to R 3 represent the same meaning as in the above 3), and the thiophene compound is represented by the general formula (IV)
Figure 0004535435
24. The method for producing a solid electrolytic capacitor as described in 23 above, wherein R 4 and R 5 represent the same meaning as in 7.
28. 24. The method for producing a solid electrolytic capacitor as described in 23 above, wherein the pyrrole compound is pyrrole and the thiophene compound is 3,4-ethylenedioxythiophene.
29. 24. The method for producing a solid electrolytic capacitor as described in 23 above, wherein the oxidizing agent having a polymerization initiating ability contains an iron salt or a persulfate.
30. 24. The method for producing a solid electrolytic capacitor as described in 23 above, wherein the electrolyte containing a counter anion having a dopant ability contains an organic sulfonic acid compound.
31. 24. The method for producing a solid electrolytic capacitor as described in 23 above, comprising a step of polymerizing a plurality of times.
32. 24. The method for producing a solid electrolytic capacitor as described in 23 above, wherein the maximum thickness of the solid electrolyte layer formed on the dielectric film is 10 μm to 200 μm.

本発明は高い導電性を有する新規なπ共役系共重合体、その製造方法及びその共重合体を用いた高周波特性に優れるコンデンサを提供するものである。   The present invention provides a novel π-conjugated copolymer having high conductivity, a method for producing the same, and a capacitor excellent in high-frequency characteristics using the copolymer.

発明の実施の形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、下記一般式(I)で表されるピロール系ユニットとチオフェン系ユニットで示される構造を繰り返し単位として含むπ共役系共重合体である。

Figure 0004535435
この共重合体は、下記一般式(III)で示されるピロール系化合物と式(IV)で示されるチオフェン系化合物をモノマーとして、酸化剤の存在下に共重合して得られ、ピロール系化合物及びチオフェン系化合物が、共重合体中でそれぞれのユニットを構成する。
Figure 0004535435
Figure 0004535435
(式中、R1、R2、R4及びR5はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルコキシ基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキルエステル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、1級、2級もしくは3級アミノ基、トリハロメチル基、フェニル基及び置換基を有するフェニル基からなる群から選ばれる一価の基を表わし、R1とR2、R4とR5はそれぞれ互いに任意の位置で結合して、少なくとも1つ以上の3〜7員環の飽和または不飽和炭化水素の環状構造を形成し、その環状構造はカルボニル、エーテル、エステル、アミド、スルフィド、スルフィニル、スルホニル、イミノ結合を任意に含んでもよく、前記環状構造を形成する炭化水素は、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルコキシ基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキルエステル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、1級、2級もしくは3級アミノ基、トリハロメチル基、フェニル基及び置換基を有するフェニル基からなる群から選ばれる基を有していてもよく、
3は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルコキシ基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキルエステル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、1級、2級または3級アミノ基、トリハロメチル基、フェニル基及び置換基を有するフェニル基からなる群から選ばれる一価基を表わす。) Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The present invention is a π-conjugated copolymer containing, as repeating units, a structure represented by a pyrrole unit and a thiophene unit represented by the following general formula (I).
Figure 0004535435
This copolymer is obtained by copolymerization in the presence of an oxidizing agent using a pyrrole compound represented by the following general formula (III) and a thiophene compound represented by formula (IV) as monomers, and the pyrrole compound and A thiophene compound constitutes each unit in the copolymer.
Figure 0004535435
Figure 0004535435
(In the formula, R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, Linear or branched saturated or unsaturated alkoxy group, linear or branched saturated or unsaturated alkyl ester group having 1 to 10 carbon atoms, halogen atom, nitro group, cyano group, primary, 2 Represents a monovalent group selected from the group consisting of a primary or tertiary amino group, a trihalomethyl group, a phenyl group and a phenyl group having a substituent, and R 1 and R 2 , R 4 and R 5 are each in any position To form a cyclic structure of at least one or more 3 to 7-membered saturated or unsaturated hydrocarbons, which carbonyl, ether, ester, amide, sulfide, sulfinyl, sulfonyl, An imino bond may be optionally included, and the hydrocarbon forming the cyclic structure is a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a linear or branched chain having 1 to 10 carbon atoms, or Branched saturated or unsaturated alkoxy group, linear or branched saturated or unsaturated alkyl ester group having 1 to 10 carbon atoms, halogen atom, nitro group, cyano group, primary, secondary or tertiary It may have a group selected from the group consisting of an amino group, a trihalomethyl group, a phenyl group and a phenyl group having a substituent,
R 3 is a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a linear or branched saturated or unsaturated alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, carbon number 1-10 linear or branched saturated or unsaturated alkyl ester groups, halogen atoms, nitro groups, cyano groups, primary, secondary or tertiary amino groups, trihalomethyl groups, phenyl groups and substituents Represents a monovalent group selected from the group consisting of phenyl groups. )

また、本発明は、下記一般式(II)で表されるピロール系ユニットとチオフェン系ユニットで示される構造を繰り返し単位として含む、電気化学的及び/または化学的にドーピングされた構造を有するπ共役系共重合体である。この共重合体は、一般式(I)で示されるπ共役系共重合体が電気化学的及び/または化学的にドーピングされることによって得られ、生じるカチオンラジカルやカチオン等のプラスの帯電は、ドーパント能を有する対アニオンによって電気的に中和されており、電場印加によって、電荷が移動可能となった状態であることを示している。   In addition, the present invention provides a π conjugate having an electrochemically and / or chemically doped structure containing a structure represented by the pyrrole unit and thiophene unit represented by the following general formula (II) as a repeating unit. Copolymer. This copolymer is obtained by electrochemically and / or chemically doping the π-conjugated copolymer represented by the general formula (I), and the resulting positive charge such as cation radical or cation is It is electrically neutralized by a counter anion having a dopant ability, indicating that the electric charge can be transferred by applying an electric field.

Figure 0004535435
(式中、R1、R2、R4及びR5はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルコキシ基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキルエステル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、1級、2級もしくは3級アミノ基、トリハロメチル基、フェニル基及び置換基を有するフェニル基からなる群から選ばれる一価の基を表わし、R1とR2、R4とR5はそれぞれ互いに任意の位置で結合して、少なくとも1つ以上の3〜7員環の飽和または不飽和炭化水素の環状構造を形成し、その環状構造はカルボニル、エーテル、エステル、アミド、スルフィド、スルフィニル、スルホニル、イミノ結合を任意に含んでもよく、前記環状構造を形成する炭化水素は、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルコキシ基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキルエステル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、1級、2級もしくは3級アミノ基、トリハロメチル基、フェニル基及び置換基を有するフェニル基からなる群から選ばれる基を有していてもよく、
3は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルコキシ基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキルエステル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、1級、2級もしくは3級アミノ基、トリハロメチル基、フェニル基及び置換基を有するフェニル基からなる群から選ばれる一価基を表わし、
m及びnはπ共役系共重合体中の組成比を表わし、m+n=1でかつ、0<m≦0.75であり、Zはドーパント能を有する対アニオンを表わす。)
Figure 0004535435
(In the formula, R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, Linear or branched saturated or unsaturated alkoxy group, linear or branched saturated or unsaturated alkyl ester group having 1 to 10 carbon atoms, halogen atom, nitro group, cyano group, primary, 2 Represents a monovalent group selected from the group consisting of a primary or tertiary amino group, a trihalomethyl group, a phenyl group and a phenyl group having a substituent, and R 1 and R 2 , R 4 and R 5 are each in any position To form a cyclic structure of at least one or more 3 to 7-membered saturated or unsaturated hydrocarbons, which carbonyl, ether, ester, amide, sulfide, sulfinyl, sulfonyl, An imino bond may be optionally included, and the hydrocarbon forming the cyclic structure is a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a linear or branched chain having 1 to 10 carbon atoms, or Branched saturated or unsaturated alkoxy group, linear or branched saturated or unsaturated alkyl ester group having 1 to 10 carbon atoms, halogen atom, nitro group, cyano group, primary, secondary or tertiary It may have a group selected from the group consisting of an amino group, a trihalomethyl group, a phenyl group and a phenyl group having a substituent,
R 3 is a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a linear or branched saturated or unsaturated alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, carbon number 1 to 10 linear or branched saturated or unsaturated alkyl ester groups, halogen atoms, nitro groups, cyano groups, primary, secondary or tertiary amino groups, trihalomethyl groups, phenyl groups and substituents Represents a monovalent group selected from the group consisting of having phenyl groups,
m and n represent the composition ratio in the π-conjugated copolymer, m + n = 1 and 0 <m ≦ 0.75, and Z represents a counter anion having a dopant ability. )

π共役系共重合体の原料であるピロール系化合物としては、ピロール、3−メチルピロール、3−エチルピロール、3−プロピルピロール、3−ブチルピロール、3−ペンチルピロール、3−ヘキシルピロール、3−ヘプチルピロール、3−オクチルピロール、3−ノニルピロール、3−デシルピロール、3−フルオロピロール、3−クロロピロール、3−ブロモピロール、3−シアノピロール、3,4−ジメチルピロール、3,4−ジエチルピロール、3,4−ブチレンピロール、3,4−メチレンジオキシピロール、3,4−エチレンジオキシピロール等の誘導体を挙げることができる。これらの化合物は、市販品または公知の方法で準備できるが、本発明においてはこれらに限るものではない。   Examples of the pyrrole compound that is a raw material of the π-conjugated copolymer include pyrrole, 3-methylpyrrole, 3-ethylpyrrole, 3-propylpyrrole, 3-butylpyrrole, 3-pentylpyrrole, 3-hexylpyrrole, 3- Heptylpyrrole, 3-octylpyrrole, 3-nonylpyrrole, 3-decylpyrrole, 3-fluoropyrrole, 3-chloropyrrole, 3-bromopyrrole, 3-cyanopyrrole, 3,4-dimethylpyrrole, 3,4-diethyl Derivatives such as pyrrole, 3,4-butylene pyrrole, 3,4-methylenedioxypyrrole, and 3,4-ethylenedioxypyrrole can be exemplified. These compounds can be prepared commercially or by known methods, but are not limited to these in the present invention.

チオフェン系化合物としては、チオフェン、3−メチルチオフェン、3−エチルオフェン、3−プロピルチオフェン、3−ブチルチオフェン、3−ペンチルチオフェン、3−ヘキシルチオフェン、3−ヘプチルチオフェン、3−オクチルチオフェン、3−ノニルチオフェン、3−デシルチオフェン、3−フルオロチオフェン、3−クロロチオフェン、3−ブロモチオフェン、3−シアノチオフェン、3,4−ジメチルチオフェン、3,4−ジエチルチオフェン、3,4−ブチレンチオフェン、3,4−メチレンジオキシチオフェン、3,4−エチレンジオキシチオフェン等の誘導体を挙げることができる。   Examples of thiophene compounds include thiophene, 3-methylthiophene, 3-ethyloffene, 3-propylthiophene, 3-butylthiophene, 3-pentylthiophene, 3-hexylthiophene, 3-heptylthiophene, 3-octylthiophene, 3- Nonylthiophene, 3-decylthiophene, 3-fluorothiophene, 3-chlorothiophene, 3-bromothiophene, 3-cyanothiophene, 3,4-dimethylthiophene, 3,4-diethylthiophene, 3,4-butylenethiophene, 3 , 4-methylenedioxythiophene, 3,4-ethylenedioxythiophene and the like.

これらの化合物は、一般には市販されている化合物または公知の方法(例えばSynthetic Metals誌、1986年、15巻、169頁)で準備できるが、本発明においてはこれらに限るものではない。また、1,3−ジヒドロ多環状スルフィド(別名、1,3−ジヒドロベンゾ[c]チオフェン)骨格を有する化合物、1,3−ジヒドロナフト[2,3−c]チオフェン骨格を有する化合物、1,3−ジヒドロアントラ[2,3−c]チオフェン骨格を有する化合物、1,3−ジヒドロナフタセノ[2,3−c]チオフェン骨格を有する化合物を挙げることもでき、公知の方法、例えば特開平8−3156号公報記載の方法により準備することができる。縮合環に窒素またはN−オキシドを任意に含んでいる場合もあり、1,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]キノキサリンや、1,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]キノキサリン−4−オキシド、1,3−ジヒドロチエノ[3,4−b]キノキサリン−4,9−ジオキシド等を挙げることができる。
また上記化合物群から選ばれる化合物を2種以上併用し、3元系または多元系共重合体とすることもできる。
These compounds can generally be prepared by commercially available compounds or by known methods (for example, Synthetic Metals, 1986, Vol. 15, p. 169), but the present invention is not limited to these. In addition, a compound having a 1,3-dihydropolycyclic sulfide (also known as 1,3-dihydrobenzo [c] thiophene) skeleton, a compound having a 1,3-dihydronaphtho [2,3-c] thiophene skeleton, A compound having a 3-dihydroanthra [2,3-c] thiophene skeleton and a compound having a 1,3-dihydronaphthaseno [2,3-c] thiophene skeleton can also be exemplified, and known methods such as JP-A-8 It can be prepared by the method described in Japanese Patent No. 3156. The condensed ring may optionally contain nitrogen or N-oxide, such as 1,3-dihydrothieno [3,4-b] quinoxaline or 1,3-dihydrothieno [3,4-b] quinoxaline-4-oxide 1,3-dihydrothieno [3,4-b] quinoxaline-4,9-dioxide and the like.
Two or more compounds selected from the above compound group can be used in combination to form a ternary or multi-component copolymer.

本発明において、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基の有用な例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ビニル基、アリル基、1−ブテニル基、3−ブテニル基、5−ヘキセニル基等が挙げられる。また炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルコキシ基の有用な例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基等を挙げることができる。また炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキルエステル基の有用な例としては、メチルエステル基、エチルエステル基、プロピルエステル基、イソプロピルエステル基、ブチルエステル基、ペンチルエステル基、ヘキシルエステル基、オクチルエステル基等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。   In the present invention, useful examples of the linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, and t-butyl group. Pentyl group, hexyl group, octyl group, vinyl group, allyl group, 1-butenyl group, 3-butenyl group, 5-hexenyl group and the like. In addition, useful examples of the linear or branched saturated or unsaturated alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, a butoxy group, a pentoxy group, and a hexyloxy group. And octyloxy group. In addition, useful examples of the linear or branched saturated or unsaturated alkyl ester group having 1 to 10 carbon atoms include methyl ester group, ethyl ester group, propyl ester group, isopropyl ester group, butyl ester group, pentyl Examples thereof include, but are not limited to, an ester group, a hexyl ester group, and an octyl ester group.

本発明においてハロゲン原子の具体例としては、塩素、臭素、フッ素等を挙げることができる。1級、2級もしくは3級アミノ基の具体例としては、メチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基、ブチルアミノ基、ペンチルアミノ基、ヘキシルアミノ基、ジメチルアミノ基等が挙げられる。トリハロメチル基の具体例としては、トリクロロメチル基、トリブロモメチル基、トリフルオロメチル基等が挙げられる。フェニル基及び置換基を有するフェニル基の具体例としては、塩素、臭素、フッ素等のハロゲン基が置換したフェニル基、トリル基、ビフェニル基等を挙げることができる。   In the present invention, specific examples of the halogen atom include chlorine, bromine, fluorine and the like. Specific examples of the primary, secondary or tertiary amino group include a methylamino group, an ethylamino group, a propylamino group, a butylamino group, a pentylamino group, a hexylamino group, and a dimethylamino group. Specific examples of the trihalomethyl group include a trichloromethyl group, a tribromomethyl group, and a trifluoromethyl group. Specific examples of the phenyl group and the phenyl group having a substituent include a phenyl group substituted with a halogen group such as chlorine, bromine and fluorine, a tolyl group and a biphenyl group.

本発明のπ共役系共重合体の製造方法において、ピロール系化合物は、チオフェン系化合物の重合を促進する効果を有するものである。ピロール系化合物はそれ自身もπ共役系共重合体内で他のモノマーと共に、あるいは別々にπ共役系を形成することができる。ピロール系化合物としては、π共役系共重合体の電気伝導度を更に向上させる働きを有するものが好適に用いられる。具体的には、チオフェン系化合物よりも、使用する酸化剤に対して重合活性の高い化合物が用いられ、より具体的にはチオフェン系化合物単独では重合し得ない重合条件下においても、重合を補助、促進する効果を有するものが用いられる。   In the method for producing a π-conjugated copolymer of the present invention, the pyrrole compound has an effect of promoting the polymerization of the thiophene compound. The pyrrole compound itself can form a π-conjugated system together with other monomers or separately in the π-conjugated copolymer. As the pyrrole compound, those having a function of further improving the electrical conductivity of the π-conjugated copolymer are preferably used. Specifically, a compound having a higher polymerization activity than the thiophene compound is used for the oxidizing agent used, and more specifically, assists the polymerization even under polymerization conditions where the thiophene compound alone cannot be polymerized. Those having a promoting effect are used.

チオフェン系化合物はその酸化電位が、用いる酸化剤の還元電位とピロール系化合物の酸化電位との間にあることが望ましい。重合酸化剤によって酸化されたピロール系化合物は重合開始剤として、チオフェン系化合物に反応し、本来不活性な重合条件であったチオフェン系化合物の活性化が発現すると考えられるからである。   The oxidation potential of the thiophene compound is preferably between the reduction potential of the oxidizing agent used and the oxidation potential of the pyrrole compound. This is because it is considered that the pyrrole compound oxidized by the polymerization oxidant reacts with the thiophene compound as a polymerization initiator, and the activation of the thiophene compound, which was originally inactive polymerization conditions, appears.

本発明のπ共役系共重合体の推奨される組成比は、用いられるピロール系化合物やチオフェン系化合物の種類や反応条件、特に重合時間や外部ドーパントの添加の有無に影響を受ける。好ましい組成比としては、0<m<0.8、さらに好ましくは0.01<m≦0.75である。得られるπ共役系共重合体の組成比がm≧0.8となった場合は電気伝導度が低下し、0.75<m<0.8の領域では非常に反応条件の影響を受け、わずかの組成比の違いで電気伝導度に影響を与える。   The recommended composition ratio of the π-conjugated copolymer of the present invention is affected by the type and reaction conditions of the pyrrole compound and thiophene compound used, particularly the polymerization time and the presence or absence of an external dopant. A preferred composition ratio is 0 <m <0.8, more preferably 0.01 <m ≦ 0.75. When the composition ratio of the obtained π-conjugated copolymer is m ≧ 0.8, the electric conductivity is lowered, and in the region of 0.75 <m <0.8, it is very influenced by the reaction conditions, A slight difference in composition ratio affects electrical conductivity.

本発明において用いられる酸化剤は脱水素的2電子酸化反応、あるいは脱水素的4電子酸化反応の酸化反応を十分行わせ得る酸化剤であれば良い。工業的に安価で、製造上取り扱いが容易な化合物が好まれる。具体的例としては、FeCl3、FeClO4、Fe(有機酸アニオン)塩等の鉄塩類、または無水塩化アルミニウム/塩化第一銅、アルカリ金属過硫酸塩類、過硫酸アンモニウム塩類、過酸化物類、過マンガン酸カリウム等のマンガン類、2,3−ジクロロ−5,6−ジシアノ−1,4−ベンゾキノン(DDQ)、テトラクロロ−1,4−ベンゾキノン、テトラシアノ−1,4−ベンゾキノン等のキノン類、沃素、臭素等のハロゲン類、過酸、硫酸、発煙硫酸、三酸化硫黄、クロロ硫酸、フルオロ硫酸、アミド硫酸等のスルホン酸、オゾン等及びこれら複数の酸化剤の組み合わせが挙げられる。 The oxidizing agent used in the present invention may be any oxidizing agent that can sufficiently perform the dehydrogenating two-electron oxidation reaction or the dehydrogenating four-electron oxidation reaction. Compounds that are industrially inexpensive and easy to handle in production are preferred. Specific examples include iron salts such as FeCl 3 , FeClO 4 , Fe (organic acid anion) salts, or anhydrous aluminum chloride / cuprous chloride, alkali metal persulfates, ammonium persulfates, peroxides, peroxides Manganese such as potassium manganate, quinones such as 2,3-dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone (DDQ), tetrachloro-1,4-benzoquinone, tetracyano-1,4-benzoquinone, Examples include halogens such as iodine and bromine, peracids, sulfuric acid, fuming sulfuric acid, sulfur trioxide, sulfonic acids such as chlorosulfuric acid, fluorosulfuric acid and amidosulfuric acid, ozone and the like, and combinations of these oxidants.

酸化剤の中でも、鉄塩類、塩化第一銅系、過硫酸アルカリ塩類、過硫酸アンモニウム塩類、マンガン酸類、キノン類を含む酸化剤が好ましく使用できる。これらの中でも鉄塩類や種々の不純物の混入が少ない過硫酸アンモニウム塩類が特に好ましい。   Among the oxidizing agents, oxidizing agents containing iron salts, cuprous chlorides, alkali persulfates, ammonium persulfates, manganic acids, and quinones can be preferably used. Among these, iron salts and ammonium persulfate salts with little mixing of various impurities are particularly preferable.

本発明のπ共役系共重合体の製造方法において、必要に応じて共存されるドーパント能を有する対アニオンは、前記酸化剤から産生される酸化剤アニオン(酸化剤の還元体)を対イオンに持つ電解質化合物または他のアニオン系電解質を挙げることができる。具体的には、例えば、PF6 -、SbF6 -、AsF6 -の如き5B族元素のハロゲン化アニオン、BF4 -の如き3B族元素のハロゲン化アニオン、I-(I3 -)、Br-、Cl-の如きハロゲンアニオン、ClO4 -の如きハロゲン酸アニオン、AlCl4 -やFeCl4 -、SnCl5 -等の如きルイス酸アニオン、あるいはNO3 -、SO4 2-の如き無機酸アニオン、またはp−トルエンスルホン酸やナフタレンスルホン酸、炭素数1〜5のアルキル置換スルホン酸、CH3SO3 -、CF3SO3 -の如き有機スルホン酸アニオン、またはCF3COO-、C65COO-の如きカルボン酸アニオン等のプロトン酸アニオンを挙げることができる。また同じく、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリビニル硫酸、ポリ−α−メチルスルホン酸、ポリエチレンスルホン酸、ポリリン酸等の高分子電解質アニオン等をあげることができるが、必ずしも限定されるものではない。 In the method for producing a π-conjugated copolymer of the present invention, the counter anion having a dopant ability that coexists as necessary is an oxidant anion (reduced form of the oxidant) produced from the oxidant. Examples thereof include electrolyte compounds having other anionic electrolytes. Specifically, for example, a halogenated anion of a group 5B element such as PF 6 , SbF 6 , AsF 6 , a halogenated anion of a group 3B element such as BF 4 , I (I 3 ), Br -, Cl - such halogen anion, ClO 4 of - halogen, such as anion, AlCl 4 - and FeCl 4 -, SnCl 5 - such Lewis acid anion such or NO 3, -, SO 4 2- of such inorganic acid anion Or p-toluenesulfonic acid or naphthalenesulfonic acid, an alkyl-substituted sulfonic acid having 1 to 5 carbon atoms, an organic sulfonic acid anion such as CH 3 SO 3 or CF 3 SO 3 , or CF 3 COO , C 6 H 5 COO - can be exemplified such as a protonic acid anions such as carboxylate anions. Similarly, polymer electrolyte anions such as polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polystyrene sulfonic acid, polyvinyl sulfonic acid, polyvinyl sulfuric acid, poly-α-methyl sulfonic acid, polyethylene sulfonic acid, and polyphosphoric acid can be cited. It is not necessarily limited.

しかしながら、好ましいものとしては、高分子系または低分子系の有機スルホン酸化合物、あるいはポリリン酸が挙げられ、さらに好ましいものとしてアリールスルホン酸塩系ドーパントが好適に使用される。例えば、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、アントラセンスルホン酸、アントラキノンスルホン酸及びそれらの誘導体などの塩を用いることができる。
また適当なドーパントを選択、添加することによって、得られるπ共役系共重合体の形状を球状や針状に変えることが可能である。
However, preferred examples include high-molecular or low-molecular organic sulfonic acid compounds or polyphosphoric acid, and more preferred are aryl sulfonate-based dopants. For example, salts such as benzenesulfonic acid, toluenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, anthracenesulfonic acid, anthraquinonesulfonic acid and derivatives thereof can be used.
Further, by selecting and adding an appropriate dopant, the shape of the π-conjugated copolymer obtained can be changed to a spherical shape or a needle shape.

本発明に用いられるモノマー濃度はその化合物の置換基の種類や溶媒等の種類によって異なるが、一般的には10-3〜10mol/Lの範囲が望ましく、また10-2〜5mol/Lの範囲がさらに好ましい。 Monomer concentration used in the present invention that varies depending on the kind and the type of solvents such substituents of compounds, generally it is preferably in the range of 10 -3 10 mol / L, also of 10 -2 5 mol / L range Is more preferable.

本発明に用いられるピロール系化合物の反応開始時の仕込比は、種類や反応条件に依存して異なるため特に限定はできないが、ピロール系化合物とチオフェン系化合物のモル濃度の総和を1とした場合、ピロール系化合物の仕込比は好ましくは0.5未満、さらに好ましくは0.3未満である。仕込比が0.5を超えると、ピロール化合物の反応が優先して進行し、反応時間が長くなると特に、得られる共重合体の電気伝導度に影響を与える。より電気伝導度を向上させるためには、重合時間を短くし、外部ドーパントを添加することが好ましい。   The charge ratio at the start of the reaction of the pyrrole compound used in the present invention is not particularly limited because it differs depending on the type and reaction conditions, but when the sum of the molar concentrations of the pyrrole compound and the thiophene compound is 1. The charging ratio of the pyrrole compound is preferably less than 0.5, more preferably less than 0.3. When the charging ratio exceeds 0.5, the reaction of the pyrrole compound proceeds preferentially, and when the reaction time becomes long, particularly the electric conductivity of the obtained copolymer is affected. In order to further improve the electrical conductivity, it is preferable to shorten the polymerization time and add an external dopant.

反応温度はそれぞれ反応方法に依るので、特に限定できないが、一般的に−70℃〜60℃の温度範囲、望ましくは−30℃〜50℃の範囲であり、さらに−10℃〜40℃の温度範囲が好ましい。重合温度が−70℃より低いと重合速度が遅くなるなど、設備的、生産的な実用上の問題が生じる。60℃を超える重合温度では、π共役系を形成しない望ましくない反応が誘起され、得られるπ共役系共重合体の電気伝導度も低いものとなる。   The reaction temperature depends on the reaction method and is not particularly limited, but is generally in the temperature range of −70 ° C. to 60 ° C., desirably in the range of −30 ° C. to 50 ° C., and further to the temperature of −10 ° C. to 40 ° C. A range is preferred. When the polymerization temperature is lower than −70 ° C., there are problems in practical use such as equipment and productivity, such as a slow polymerization rate. When the polymerization temperature exceeds 60 ° C., an undesirable reaction that does not form a π-conjugated system is induced, and the electric conductivity of the obtained π-conjugated copolymer is low.

本発明において用いられる反応溶媒は、モノマーあるいは酸化剤、ドーパント能を有する対アニオンを共に、またはそれぞれ単独に溶解可能な溶媒であれば良い。例えばテトラヒドロフランやジオキサン、ジエチルエーテル等のエーテル類、あるいはジメチルホルムアミドやアセトニトリル、ベンゾニトリル、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒、酢酸エチルや酢酸ブチル等のエステル類、クロロホルムや塩化メチレン等の非芳香族性の塩素系溶媒、ニトロメタンやニトロエタン、ニトロベンゼン等のニトロ化合物、あるいはメタノールやエタノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコール類、または蟻酸や酢酸、プロピオン酸等の有機酸または該有機酸の酸無水物(例えば、無水酢酸等)、水またはケトン類あるいはこれらの混合溶媒を用いることができる。特に水とアルコールの混合溶媒が好ましく、更には水とイソプロパノールの混合溶媒が好ましい。また前記酸化剤及び/またはドーパント能を有する対アニオン及び単量体はそれぞれ単独に溶解した溶媒系、すなわち二液系、もしくは三液系で取り扱っても良い。   The reaction solvent used in the present invention may be any solvent that can dissolve the monomer, the oxidizing agent, or the counter anion having a dopant ability, or each of them. For example, ethers such as tetrahydrofuran, dioxane and diethyl ether, aprotic polar solvents such as dimethylformamide, acetonitrile, benzonitrile, N-methylpyrrolidone and dimethyl sulfoxide, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, chloroform and methylene chloride Non-aromatic chlorinated solvents such as nitro compounds such as nitromethane, nitroethane, and nitrobenzene, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, and isopropanol, or organic acids such as formic acid, acetic acid, and propionic acid, or An acid anhydride (for example, acetic anhydride), water, ketones, or a mixed solvent thereof can be used. In particular, a mixed solvent of water and alcohol is preferable, and a mixed solvent of water and isopropanol is more preferable. Further, the counter anion and the monomer having the oxidizing agent and / or dopant ability may be handled in a solvent system dissolved independently, that is, a two-component system or a three-component system.

このようにして製造された固体導電体の電導度は、1S/cm以上であるが、望ましい条件では3S/cm以上、さらに好ましい条件では5S/cm以上のものが得られる。   The electrical conductivity of the solid conductor thus produced is 1 S / cm or more, but it is 3 S / cm or more under desirable conditions, and 5 S / cm or more under more desirable conditions.

弁作用金属を電解酸化して得られる酸化皮膜を有する構造体としては、弁作用金属を延伸等して得られる箔や、弁作用金属微粉末を焼結して得られる焼結体等が挙げられる。それらの構造体には、エッチング等の表面積を拡大する処理が施されていてもよい。
弁作用金属を電解酸化して得られる酸化皮膜としては、アルミニウム、ケイ素、タンタル、ニオブ、チタン、ジルコニウムの少なくともいずれか一種を含む酸化物、より具体的にはアルミニウム酸化物、タンタル酸化物、ニオブ酸化物、ニオブ合金、一酸化ニオブ、窒化ニオブ等が好適に用いられる。
Examples of the structure having an oxide film obtained by electrolytic oxidation of the valve action metal include a foil obtained by stretching the valve action metal, a sintered body obtained by sintering the valve action metal fine powder, and the like. It is done. These structures may be subjected to a treatment for expanding the surface area such as etching.
The oxide film obtained by electrolytic oxidation of the valve action metal includes oxides containing at least one of aluminum, silicon, tantalum, niobium, titanium, and zirconium, and more specifically, aluminum oxide, tantalum oxide, niobium. Oxides, niobium alloys, niobium monoxide, niobium nitride, and the like are preferably used.

このπ共役系共重合体は、特に弁作用金属を電解酸化して得られる酸化皮膜を有するコンデンサの固体電解質として好適に使用できる。
本発明の固体電解コンデンサの製造方法としては、一般式(III)

Figure 0004535435
(式中、R1〜R3は前記と同じ意味を表わす)で示されるピロール系化合物と、
一般式(IV)
Figure 0004535435
(式中、R4及びR5は前記と同じ意味を表わす)で示されるチオフェン系化合物を、重合開始能を有する酸化剤の単独溶液または前記酸化剤とドーパント能を有する対アニオンを含む電解質の混合液を用いて重合して前記誘電体皮膜上にπ共役系共重合体を形成する工程を含むことを特徴とする。 This π-conjugated copolymer can be suitably used as a solid electrolyte for a capacitor having an oxide film obtained by electrolytic oxidation of a valve metal.
As a method for producing the solid electrolytic capacitor of the present invention, the general formula (III)
Figure 0004535435
(Wherein, R 1 to R 3 represent the same meaning as described above),
Formula (IV)
Figure 0004535435
(Wherein R 4 and R 5 represent the same meaning as described above), a single solution of an oxidizing agent having a polymerization initiating ability or an electrolyte containing the oxidizing agent and a counter anion having a dopant ability It includes a step of polymerizing using a mixed solution to form a π-conjugated copolymer on the dielectric film.

誘電体皮膜上でピロール系化合物とチオフェン系化合物を、重合開始能を有する酸化剤の単独溶液または前記酸化剤とドーパント能を有する対アニオンを含む電解質の混合液を用いて重合する基本的な工程としては、ピロール系化合物とチオフェン系化合物を単独で、あるいは溶媒に溶解した溶液とし、誘電体皮膜を有する多孔質の構造体を含浸させ、多孔質体内部にピロール系化合物とチオフェン系化合物を導入した後、重合開始能を有する酸化剤の単独溶液または前記酸化剤とドーパント能を有する対アニオンを含む電解質の混合液に含浸させると重合反応を開始することができる。   A basic process of polymerizing a pyrrole compound and a thiophene compound on a dielectric film using a single solution of an oxidizing agent having a polymerization initiating ability or a mixed solution of an electrolyte containing the oxidizing agent and a counter anion having a dopant ability As a pyrrole compound and a thiophene compound alone or in a solution in a solvent, impregnated with a porous structure having a dielectric film, and introduced a pyrrole compound and a thiophene compound inside the porous body Then, the polymerization reaction can be initiated by impregnating the single solution of the oxidizing agent having the polymerization initiating ability or the mixed solution of the electrolyte containing the oxidizing agent and the counter anion having the dopant ability.

誘電体皮膜上にπ共役系共重合体を固体電解質として形成する時の反応温度は、用いるピロール系化合物やチオフェン系化合物の種類、溶媒、酸化剤の種類、反応方法によって変わるため特に限定できないが、ピロール系化合物の重合促進が可能な温度範囲であればよい。一般的には、−30℃から60℃、さらに好ましくは−10℃から40℃が好ましい。−30℃より低い温度では多孔質皮膜上での重合反応の進行が遅くなり、実用的ではなく、60℃を超える温度では、多孔質皮膜上で得られるπ共役系共重合体の構造に好ましくない影響を生じるため、得られるπ共役系共重合体の電気伝導度が低いものとなる。   The reaction temperature when forming a π-conjugated copolymer as a solid electrolyte on the dielectric film is not particularly limited because it varies depending on the type of pyrrole compound or thiophene compound used, the type of solvent, the oxidizing agent, and the reaction method. Any temperature range in which polymerization of the pyrrole compound can be promoted may be used. Generally, -30 to 60 ° C, more preferably -10 to 40 ° C is preferable. When the temperature is lower than −30 ° C., the progress of the polymerization reaction on the porous film is slow, which is not practical, and when the temperature exceeds 60 ° C., it is preferable for the structure of the π-conjugated copolymer obtained on the porous film. Therefore, the resulting π-conjugated copolymer has low electrical conductivity.

誘電体皮膜上にπ共役系共重合体を固体電解質として形成する時には、相対湿度が重要な役割を果たす。好ましくは5%〜70%であり、さらに好ましくは20%〜50%の範囲である。相対湿度が5%未満であると、箔の上での十分な重合反応が進行しなくなり、得られるπ共役系共重合体の収率が悪く、実用的ではない。また相対湿度が70%を超えると重合反応は進行するものの、多孔質内の微細な領域において固体電解質としての性質が悪化し、電気伝導度が低くなってしまう。   Relative humidity plays an important role when forming a π-conjugated copolymer as a solid electrolyte on a dielectric film. Preferably it is 5%-70%, More preferably, it is the range of 20%-50%. When the relative humidity is less than 5%, sufficient polymerization reaction on the foil does not proceed, and the yield of the obtained π-conjugated copolymer is poor, which is not practical. On the other hand, when the relative humidity exceeds 70%, the polymerization reaction proceeds, but the properties as a solid electrolyte are deteriorated in a fine region in the porous body, and the electrical conductivity is lowered.

誘電体皮膜上にπ共役系共重合体を固体電解質として形成する際の方法としては、ピロール系化合物とチオフェン系化合物を単独で、あるいは溶媒に溶解した溶液とし、誘電体皮膜を有する多孔質の構造体を含浸させ、多孔質体内部にピロール系化合物とチオフェン系化合物を導入した後、重合開始能を有する酸化剤の単独溶液または前記酸化剤とドーパント能を有する対アニオンを含む電解質の混合液に含浸させる方法があるが、この工程を1回行うだけでは、得られるπ共役系共重合体の量は充分でない場合がある。
従って、ピロール系化合物とチオフェン系化合物を重合開始能を有する酸化剤の単独溶液、または前記酸化剤とドーパント能を有する対アニオンを含む電解質の混合液を用いて、誘電体酸化皮膜上で重合して共重合体を生成させ、これを洗浄するか、または洗浄せずに重合により得られた共重合体の表面上に再度同じ操作を少なくとも3回程度、実用的には5回以上の重合工程を繰り返す方法が好ましい。ただし、固体電解質が必要以上の厚さになることは好ましくないので、5〜30回程度で十分である。通常は7〜25回程度で必要な固体電解質層を確保することができる。
As a method for forming a π-conjugated copolymer as a solid electrolyte on a dielectric film, a pyrrole compound and a thiophene compound may be used alone or as a solution in a solvent, and a porous film having a dielectric film may be used. After impregnating the structure and introducing a pyrrole compound and a thiophene compound into the porous body, a single solution of an oxidizing agent having a polymerization initiating ability or a mixed solution of an electrolyte containing the oxidizing agent and a counter anion having a dopant ability However, the amount of the π-conjugated copolymer obtained may not be sufficient if this step is performed only once.
Therefore, a pyrrole compound and a thiophene compound are polymerized on a dielectric oxide film using a single solution of an oxidizing agent having a polymerization initiating ability, or a mixed solution of an electrolyte containing the oxidizing agent and a counter anion having a dopant ability. The copolymer is produced and washed, or the same operation is performed again on the surface of the copolymer obtained by polymerization without washing at least about 3 times, and practically 5 times or more polymerization steps. The method of repeating is preferable. However, since it is not preferable that the solid electrolyte has a thickness more than necessary, about 5 to 30 times is sufficient. Usually, a required solid electrolyte layer can be secured about 7 to 25 times.

たとえば、厚さ100μmのアルミエッチド箔に本発明のπ共役系共重合体を形成する場合、形成後の全体厚みを測定して箔の厚みを差し引くと、固体電解質全体として好ましくは10〜200ミクロンの厚みである。さらに好ましくは20〜180ミクロンである。10ミクロンより薄いと漏れ電流特性が悪くなり、200ミクロンより厚くなると、電気特性に影響を及ぼす。   For example, when the π-conjugated copolymer of the present invention is formed on an aluminum etched foil having a thickness of 100 μm, when the total thickness after formation is measured and the thickness of the foil is subtracted, the entire solid electrolyte is preferably 10 to 200. It is a micron thickness. More preferably, it is 20 to 180 microns. If it is thinner than 10 microns, the leakage current characteristic is deteriorated, and if it is thicker than 200 microns, the electrical characteristics are affected.

このようにして形成されたπ共役系共重合体の固体電解質の上に、陰極リード端子との電気的接触を良くするために導電体層を設けることが好ましい。例えば、導電ペースト、めっきや金属蒸着、導電樹脂フィルムの形成等が行われる。次いで陰極リード端子を接続し、例えば樹脂モールド、樹脂ケース、金属製の外装ケース、樹脂ディッピング等による外装を施すことにより、各種用途の固体電解コンデンサとすることができる。   It is preferable to provide a conductor layer on the solid electrolyte of the π-conjugated copolymer thus formed in order to improve electrical contact with the cathode lead terminal. For example, conductive paste, plating, metal vapor deposition, conductive resin film formation, or the like is performed. Next, a cathode lead terminal is connected and, for example, a resin mold, a resin case, a metal outer case, or an outer case such as resin dipping can be used to obtain a solid electrolytic capacitor for various uses.

以下、実施例を挙げて本発明を詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited by these Examples.

参考例1:3,4−エチレンジオキシチオフェン:ピロール=9:1
30ml3つ口丸底フラスコに過硫酸アンモニウムを1.70g秤取し、これに水5.0mlを加えて氷浴内で撹拌しながら0℃まで冷却した。別にサンプル管を準備し、これにピロール0.03gと3,4−エチレンジオキシチオフェンを0.48g秤取し、イソプロピルアルコールを1.3ml入れて撹拌し、モノマー溶液を調製した。モノマー溶液を0℃に冷却した過硫酸アンモニウム水溶液に滴下し、2時間撹拌を継続した。
2時間後反応溶液に水100mlを加えて1時間撹拌し、その後ろ過して水溶性不純物を除去した。次に得られた黒色固体にアセトン100mlを加えて1時間撹拌し、可溶性分を取り除いた。
50℃にて3時間減圧乾燥し、乾燥後に得られた共重合体の質量を測定したところ、0.26g得られた。次に成形器にて半径1cmのペレットを作製した。このペレットをLoresta IP MCP-250(三菱油化製)を用いて4探針法にて表面抵抗を測定し、ペレットの膜厚を乗じて電気伝導度に換算したところ、6.8S/cmであった。
Reference Example 1 : 3,4-ethylenedioxythiophene: pyrrole = 9: 1
To a 30 ml three-necked round bottom flask, 1.70 g of ammonium persulfate was weighed, 5.0 ml of water was added thereto, and the mixture was cooled to 0 ° C. with stirring in an ice bath. Separately, a sample tube was prepared, 0.04 g of pyrrole and 0.48 g of 3,4-ethylenedioxythiophene were weighed, and 1.3 ml of isopropyl alcohol was added and stirred to prepare a monomer solution. The monomer solution was added dropwise to an aqueous ammonium persulfate solution cooled to 0 ° C., and stirring was continued for 2 hours.
After 2 hours, 100 ml of water was added to the reaction solution and stirred for 1 hour, followed by filtration to remove water-soluble impurities. Next, 100 ml of acetone was added to the obtained black solid and stirred for 1 hour to remove soluble components.
After drying under reduced pressure at 50 ° C. for 3 hours and measuring the mass of the copolymer obtained after drying, 0.26 g was obtained. Next, pellets having a radius of 1 cm were produced using a molding machine. The surface resistance of this pellet was measured by a four-probe method using Loresta IP MCP-250 (manufactured by Mitsubishi Yuka Kabushiki Kaisha), and converted to electrical conductivity by multiplying the film thickness of the pellet. there were.

参考例2:3,4−エチレンジオキシチオフェン:ピロール=7:3
30ml3つ口丸底フラスコに過硫酸アンモニウムを1.91g秤取し、これに水5.6mlを加えて氷浴内で撹拌しながら0℃まで冷却した。別にサンプル管を準備し、これにピロール0.09gと3,4−エチレンジオキシチオフェンを0.42g秤取し、イソプロピルアルコールを1.4ml入れて撹拌し、モノマー溶液を調製した。モノマー溶液を0℃に冷却した過硫酸アンモニウム水溶液に滴下し、2時間撹拌を継続した。
2時間後反応溶液に水100mlを加えて1時間撹拌し、その後ろ過して水溶性不純物を除去した。次に得られた黒色固体にアセトン100mlを加えて1時間撹拌し、可溶性分を取り除いた。
50℃にて3時間減圧乾燥し、乾燥後に得られた共重合体の質量を測定したところ、0.49g得られた。次に成形器にて半径1cmのペレットを作製した。このペレットをLoresta IP MCP-250(三菱油化製)を用いて4探針法にて表面抵抗を測定し、ペレットの膜厚を乗じて電気伝導度に換算したところ、12.1S/cmであった。
得られた共重合体を日立製走査型電子顕微鏡S−900を使用し、加速電圧6kVで50000倍に拡大して撮影した写真を図1に示す。
Reference Example 2 : 3,4-ethylenedioxythiophene: pyrrole = 7: 3
In a 30 ml three-necked round bottom flask, 1.91 g of ammonium persulfate was weighed, 5.6 ml of water was added thereto, and the mixture was cooled to 0 ° C. with stirring in an ice bath. Separately, a sample tube was prepared, 0.09 g of pyrrole and 0.42 g of 3,4-ethylenedioxythiophene were weighed, and 1.4 ml of isopropyl alcohol was added and stirred to prepare a monomer solution. The monomer solution was added dropwise to an aqueous ammonium persulfate solution cooled to 0 ° C., and stirring was continued for 2 hours.
After 2 hours, 100 ml of water was added to the reaction solution and stirred for 1 hour, followed by filtration to remove water-soluble impurities. Next, 100 ml of acetone was added to the obtained black solid and stirred for 1 hour to remove soluble components.
After drying under reduced pressure at 50 ° C. for 3 hours and measuring the mass of the copolymer obtained after drying, 0.49 g was obtained. Next, pellets having a radius of 1 cm were produced using a molding machine. When the surface resistance of this pellet was measured by a four-probe method using Loresta IP MCP-250 (manufactured by Mitsubishi Oil Chemical Co., Ltd.) and converted to electrical conductivity by multiplying the thickness of the pellet, it was 12.1 S / cm. there were.
FIG. 1 shows a photograph of the obtained copolymer taken with a scanning electron microscope S-900 manufactured by Hitachi, magnified 50000 times at an acceleration voltage of 6 kV.

参考例3:3,4−エチレンジオキシチオフェン:ピロール=5:5
30ml3つ口丸底フラスコに過硫酸アンモニウムを2.18g秤取し、これに水6.4mlを加えて氷浴内で撹拌しながら0℃まで冷却した。別にサンプル管を準備し、これにピロール0.16gと3,4−エチレンジオキシチオフェンを0.34g秤取し、イソプロピルアルコールを1.6ml入れて撹拌し、モノマー溶液を調製した。モノマー溶液を0℃に冷却した過硫酸アンモニウム水溶液に滴下し、2時間撹拌を継続した。
2時間後反応溶液に水100mlを加えて1時間撹拌し、その後ろ過して水溶性不純物を除去した。次に得られた黒色固体にアセトン100mlを加えて1時間撹拌し、可溶性分を取り除いた。
50℃にて3時間減圧乾燥し、乾燥後に得られた共重合体の質量を測定したところ、0.53g得られた。次に成形器にて半径1cmのペレットを作製した。このペレットをLoresta IP MCP-250(三菱油化製)を用いて4探針法にて表面抵抗を測定し、ペレットの膜厚を乗じて電気伝導度に換算したところ、9.4S/cmであった。
Reference Example 3 : 3,4-ethylenedioxythiophene: pyrrole = 5: 5
2.18 g of ammonium persulfate was weighed into a 30 ml three-necked round bottom flask, 6.4 ml of water was added thereto, and the mixture was cooled to 0 ° C. while stirring in an ice bath. Separately, a sample tube was prepared, 0.16 g of pyrrole and 0.34 g of 3,4-ethylenedioxythiophene were weighed, and 1.6 ml of isopropyl alcohol was added and stirred to prepare a monomer solution. The monomer solution was added dropwise to an aqueous ammonium persulfate solution cooled to 0 ° C., and stirring was continued for 2 hours.
After 2 hours, 100 ml of water was added to the reaction solution and stirred for 1 hour, followed by filtration to remove water-soluble impurities. Next, 100 ml of acetone was added to the obtained black solid and stirred for 1 hour to remove soluble components.
After drying under reduced pressure at 50 ° C. for 3 hours and measuring the mass of the copolymer obtained after drying, 0.53 g was obtained. Next, pellets having a radius of 1 cm were produced using a molding machine. When the surface resistance of this pellet was measured by a four-probe method using Loresta IP MCP-250 (manufactured by Mitsubishi Oil Chemical Co., Ltd.) and converted to electrical conductivity by multiplying the thickness of the pellet, it was 9.4 S / cm. there were.

実施例:3,4−エチレンジオキシチオフェン:ピロール=9:1+ドーパント能を有する対アニオンを含む化合物
30ml3つ口丸底フラスコに過硫酸アンモニウムを1.70g、2−アントラキノンスルホン酸ナトリウムを0.36g加え、これに水5.0mlを加えて氷浴内で撹拌しながら0℃まで冷却した。別にサンプル管を準備し、これにピロール0.03gと3,4−エチレンジオキシチオフェンを0.48g秤取し、イソプロピルアルコールを1.3ml入れて撹拌し、モノマー溶液を調製した。モノマー溶液を0℃に冷却した過硫酸アンモニウム水溶液に滴下し、2時間撹拌を継続した。
2時間後反応溶液に水100mlを加えて1時間撹拌し、その後ろ過して水溶性不純物を除去した。次に得られた黒色固体にアセトン100mlを加えて1時間撹拌し、可溶性分を取り除いた。
50℃にて3時間減圧乾燥し、乾燥後に得られた共重合体の質量を測定したところ、0.26g得られた。次に成形器にて半径1cmのペレットを作製した。このペレットをLoresta IP MCP-250(三菱油化製)を用いて4探針法にて表面抵抗を測定し、ペレットの膜厚を乗じて電気伝導度に換算したところ、47S/cmであった。
得られた共重合体を日立製走査型電子顕微鏡S−900を使用し、加速電圧6kVで50000倍に拡大して撮影した写真を図2に示す。
Example 1 : 3,4-ethylenedioxythiophene: pyrrole = 9: 1 + compound containing a counter anion having dopant ability 30 ml Three-necked round bottom flask was charged with 1.70 g of ammonium persulfate, and sodium 2-anthraquinonesulfonate was added. 36 g was added, 5.0 ml of water was added thereto, and the mixture was cooled to 0 ° C. with stirring in an ice bath. Separately, a sample tube was prepared, 0.04 g of pyrrole and 0.48 g of 3,4-ethylenedioxythiophene were weighed, and 1.3 ml of isopropyl alcohol was added and stirred to prepare a monomer solution. The monomer solution was added dropwise to an aqueous ammonium persulfate solution cooled to 0 ° C., and stirring was continued for 2 hours.
After 2 hours, 100 ml of water was added to the reaction solution and stirred for 1 hour, followed by filtration to remove water-soluble impurities. Next, 100 ml of acetone was added to the obtained black solid and stirred for 1 hour to remove soluble components.
After drying under reduced pressure at 50 ° C. for 3 hours and measuring the mass of the copolymer obtained after drying, 0.26 g was obtained. Next, pellets having a radius of 1 cm were produced using a molding machine. When the surface resistance of this pellet was measured by a four-probe method using Loresta IP MCP-250 (manufactured by Mitsubishi Oil Chemical Co., Ltd.) and converted to electrical conductivity by multiplying the thickness of the pellet, it was 47 S / cm. .
FIG. 2 shows a photograph of the obtained copolymer taken using a scanning electron microscope S-900 manufactured by Hitachi at a magnification of 50000 times at an acceleration voltage of 6 kV.

実施例:コンデンサ製造
3.3mm×10mmに切り出したエッチドアルミニウム化成箔(4V化成品)の10mmの面の中間に、該面を4mmと5mmの部分に区切るように、両面に幅1mmにポリイミド溶液を塗布し、乾燥させ、陽極部分と陰極部分の分離帯を形成した。このエッチドアルミニウム化成箔の3.3mm×4mmの部分を1.5mol/Lの過硫酸アンモニウム水溶液(溶液1という。)に浸漬した後引き上げ、室温において3分間乾燥させた。続いてこのエッチドアルミニウム化成箔の3.3mm×4mmの部分を0.9mol/Lの3,4−エチレンジオキシチオフェンと0.1mol/Lのピロールのイソプロパノール溶液(溶液2とする)に浸漬した後引き上げ、30℃の雰囲気に10分間放置することで酸化重合を行った。そしてこの溶液1に浸漬してから溶液2に浸漬し、酸化重合を行うまでの操作を20回繰り返した後、50℃の温水で10分間洗浄を行い、その後100℃で30分間乾燥してπ共役系組成物共重合体を、誘電体皮膜の上に被覆した。
Example 2 : Capacitor production 3.3 mm × 10 mm cut etched aluminum conversion foil (4V conversion product) 10 mm in the middle of the surface, the surface is divided into 4 mm and 5 mm parts, both sides are 1 mm wide A polyimide solution was applied and dried to form a separation zone between the anode portion and the cathode portion. A 3.3 mm × 4 mm portion of this etched aluminum formed foil was dipped in a 1.5 mol / L ammonium persulfate aqueous solution (referred to as Solution 1), then pulled up and dried at room temperature for 3 minutes. Subsequently, a 3.3 mm × 4 mm portion of the etched aluminum formed foil was immersed in an isopropanol solution of 0.9 mol / L 3,4-ethylenedioxythiophene and 0.1 mol / L pyrrole (referred to as Solution 2). Then, it was pulled up and oxidative polymerization was performed by leaving it in an atmosphere of 30 ° C. for 10 minutes. And after immersing in this solution 1 and immersing in solution 2 and performing oxidative polymerization 20 times, it was washed with 50 ° C. warm water for 10 minutes, then dried at 100 ° C. for 30 minutes and π The conjugated composition copolymer was coated on the dielectric film.

次に上記エッチドアルミニウム化成箔のπ共役系共重合体を形成した部分にカーボンペーストと銀ペーストを付けて、上記エッチドアルミニウム化成箔を3枚積層し、陰極リード端子を接続し、またπ共役系共重合体が形成されていない部分には陽極リード端子を溶接により接続した。更にこの素子をエポキシ樹脂で封止した後、125℃で定格電圧を印加して2時間エージングを行って、コンデンサを合計30個完成させた。
これら30個のコンデンサについて、初期特性として120Hzにおける容量と損失係数(tanδ)、共振周波数におけるインピーダンス、それに漏れ電流を測定した。尚、漏れ電流は定格電圧を印加して1分後に測定した。測定結果は以下の通りであった。
容量(平均値) :108μF
tanδ(平均値) :1.2%
インピーダンス(平均値):10mΩ
漏れ電流(平均値) :0.09μA
また1.0μA(0.005CV)以上の漏れ電流を不良品とした時の不良率は0%であった。
Next, a carbon paste and a silver paste are attached to a portion of the etched aluminum formed foil where the π-conjugated copolymer is formed, three etched aluminum formed foils are laminated, cathode lead terminals are connected, and π An anode lead terminal was connected to a portion where the conjugated copolymer was not formed by welding. Furthermore, after sealing this element with an epoxy resin, a rated voltage was applied at 125 ° C. and aging was performed for 2 hours to complete a total of 30 capacitors.
With respect to these 30 capacitors, the initial characteristics were measured for capacity and loss factor (tan δ) at 120 Hz, impedance at resonance frequency, and leakage current. The leakage current was measured 1 minute after applying the rated voltage. The measurement results were as follows.
Capacity (average value): 108 μF
tan δ (average value): 1.2%
Impedance (average value): 10 mΩ
Leakage current (average value): 0.09 μA
The defective rate was 0% when a leakage current of 1.0 μA (0.005 CV) or more was regarded as a defective product.

さらにリフロー試験及びこれに続いて行った耐湿試験での結果を示した。リフロー試験(ハンダ耐熱性試験とも言う。)は次の方法で評価した。すなわち30個のコンデンサ素子を準備し、該素子を250℃の温度下に10秒間通過させ、この作業を3回繰り返し、定格電圧印加1分後の漏れ電流を測定し、そしてその値が8.0μA(0.04CV)以上の素子を不良品とした。また、耐湿試験は85℃、85%RHの高温高湿下に500時間放置し、定格電圧印加1分後漏れ電流値が60μA(0.3CV)以上を不良品とした。
リフロー試験後の漏れ電流:0.20μA
耐湿試験後の漏れ電流 :11.7μA
いずれも不良率0であった。
Furthermore, the result in the reflow test and the subsequent moisture resistance test was shown. The reflow test (also called solder heat resistance test) was evaluated by the following method. That is, 30 capacitor elements were prepared, the elements were passed for 10 seconds at a temperature of 250 ° C., this operation was repeated three times, the leakage current after 1 minute application of the rated voltage was measured, and the value was 8. An element of 0 μA (0.04 CV) or more was regarded as a defective product. In addition, the moisture resistance test was left at a high temperature and high humidity of 85 ° C. and 85% RH for 500 hours, and a leakage current value of 60 μA (0.3 CV) or more after 1 minute of application of the rated voltage was regarded as a defective product.
Leakage current after reflow test: 0.20 μA
Leakage current after moisture resistance test: 11.7 μA
In all cases, the defect rate was zero.

参考例4:3,4−エチレンジオキシチオフェン:ピロール=7:3+ドーパント能を有する対アニオンを含む化合物
30ml3つ口丸底フラスコに過硫酸アンモニウムを1.91g、2−アントラキノンスルホン酸ナトリウムを0.40g加え、これに水5.6mlを加えて氷浴内で撹拌しながら0℃まで冷却した。別にサンプル管を準備し、これにピロール0.09gと3,4−エチレンジオキシチオフェンを0.42g秤取し、イソプロピルアルコールを1.4ml入れて撹拌し、モノマー溶液を調製した。モノマー溶液を0℃に冷却した過硫酸アンモニウム水溶液に滴下し、2時間撹拌を継続した。
2時間後反応溶液に水100mlを加えて1時間撹拌し、その後ろ過して水溶性不純物を除去した。次に得られた黒色固体にアセトン100mlを加えて1時間撹拌し、可溶性分を取り除いた。
50℃にて3時間減圧乾燥し、乾燥後に得られた共重合体の質量を測定したところ、0.62g得られた。次に成形器にて半径1cmのペレットを作製した。このペレットをLoresta IP MCP-250(三菱油化製)を用いて4探針法にて表面抵抗を測定し、ペレットの膜厚を乗じて電気伝導度に換算したところ、38.3S/cmであった。
Reference Example 4 : 3,4-ethylenedioxythiophene: pyrrole = 7: 3 + compound containing a counter-anion having a dopant ability 30 ml Three-neck round bottom flask was charged with 1.91 g of ammonium persulfate and 0.2% sodium 2-anthraquinonesulfonate. 40 g was added, 5.6 ml of water was added thereto, and the mixture was cooled to 0 ° C. with stirring in an ice bath. Separately, a sample tube was prepared, 0.09 g of pyrrole and 0.42 g of 3,4-ethylenedioxythiophene were weighed, and 1.4 ml of isopropyl alcohol was added and stirred to prepare a monomer solution. The monomer solution was added dropwise to an aqueous ammonium persulfate solution cooled to 0 ° C., and stirring was continued for 2 hours.
After 2 hours, 100 ml of water was added to the reaction solution and stirred for 1 hour, followed by filtration to remove water-soluble impurities. Next, 100 ml of acetone was added to the obtained black solid and stirred for 1 hour to remove soluble components.
After drying under reduced pressure at 50 ° C. for 3 hours and measuring the mass of the copolymer obtained after drying, 0.62 g was obtained. Next, pellets having a radius of 1 cm were produced using a molding machine. When the surface resistance of this pellet was measured by a four-probe method using Loresta IP MCP-250 (manufactured by Mitsubishi Oil Chemical Co., Ltd.) and converted to electrical conductivity by multiplying the thickness of the pellet, it was 38.3 S / cm. there were.

参考例5:3,4−エチレンジオキシチオフェン:ピロール=9:1+ドーパント能を有する対アニオンを含む化合物
30ml3つ口丸底フラスコに過硫酸アンモニウムを1.70g、2,7−アントラキノンジスルホン酸二ナトリウム(2,7−SAQS)を0.48g加え、これに水5.0mlを加えて氷浴内で撹拌しながら0℃まで冷却した。別にサンプル管を準備し、これにピロール0.03gと3,4−エチレンジオキシチオフェンを0.48g秤取し、イソプロピルアルコールを1.3ml入れて撹拌し、モノマー溶液を調製した。モノマー溶液を0℃に冷却した過硫酸アンモニウム水溶液に滴下し、2時間撹拌を継続した。
2時間後反応溶液に水100mlを加えて1時間撹拌し、その後ろ過して水溶性不純物を除去した。次に得られた黒色固体にアセトン100mlを加えて1時間撹拌し、可溶性分を取り除いた。
50℃にて3時間減圧乾燥し、乾燥後に得られた共重合体の質量を測定したところ、0.17g得られた。次に成形器にて半径1cmのペレットを作製した。このペレットをLoresta IP MCP-250(三菱油化製)を用いて4探針法にて表面抵抗を測定し、ペレットの膜厚を乗じて電気伝導度に換算したところ、6.1S/cmであった。
Reference Example 5 : 3,4-ethylenedioxythiophene: pyrrole = 9: 1 + compound containing counter anion having dopant ability 30 ml Three-neck round bottom flask with 1.70 g of ammonium persulfate, disodium 2,7-anthraquinone disulfonate 0.48 g of (2,7-SAQS) was added, 5.0 ml of water was added thereto, and the mixture was cooled to 0 ° C. with stirring in an ice bath. Separately, a sample tube was prepared, 0.04 g of pyrrole and 0.48 g of 3,4-ethylenedioxythiophene were weighed, and 1.3 ml of isopropyl alcohol was added and stirred to prepare a monomer solution. The monomer solution was added dropwise to an aqueous ammonium persulfate solution cooled to 0 ° C., and stirring was continued for 2 hours.
After 2 hours, 100 ml of water was added to the reaction solution and stirred for 1 hour, followed by filtration to remove water-soluble impurities. Next, 100 ml of acetone was added to the obtained black solid and stirred for 1 hour to remove soluble components.
After drying under reduced pressure at 50 ° C. for 3 hours and measuring the mass of the copolymer obtained after drying, 0.17 g was obtained. Next, pellets having a radius of 1 cm were produced using a molding machine. When the surface resistance of this pellet was measured by a four-probe method using Loresta IP MCP-250 (manufactured by Mitsubishi Oil Chemical Co., Ltd.) and converted to electrical conductivity by multiplying the thickness of the pellet, it was 6.1 S / cm. there were.

参考例6:3,4−エチレンジオキシチオフェン:ピロール=7:3+ドーパント能を有する対アニオンを含む化合物
30ml3つ口丸底フラスコに過硫酸アンモニウムを1.91g、2−アントラキノンスルホン酸ナトリウムを0.40g加え、これに水5.6mlを加えて氷浴内で撹拌しながら0℃まで冷却した。別にサンプル管を準備し、これにピロール0.09gと3,4−エチレンジオキシチオフェンを0.42g秤取し、イソプロピルアルコールを1.4ml入れて撹拌し、モノマー溶液を調製した。モノマー溶液を0℃に冷却した過硫酸アンモニウム水溶液に滴下し、10分間撹拌を継続した。
10分後反応溶液に水100mlを加えて1時間撹拌し、その後ろ過して水溶性不純物を除去した。次に得られた黒色固体にアセトン100mlを加えて1時間撹拌し、可溶性分を取り除いた。
50℃にて3時間減圧乾燥し、乾燥後に得られた共重合体の質量を測定したところ、0.34g得られた。次に成形器にて半径1cmのペレットを作製した。このペレットをLoresta IP MCP-250(三菱油化製)を用いて4探針法にて表面抵抗を測定し、ペレットの膜厚を乗じて電気伝導度に換算したところ、20.3S/cmであった。
Reference Example 6 : 3,4-ethylenedioxythiophene: pyrrole = 7: 3 + compound containing a counter-anion having dopant ability 30 ml Three-necked round bottom flask was charged with 1.91 g of ammonium persulfate and 0.22 sodium anthraquinonesulfonate. 40 g was added, 5.6 ml of water was added thereto, and the mixture was cooled to 0 ° C. with stirring in an ice bath. Separately, a sample tube was prepared, 0.09 g of pyrrole and 0.42 g of 3,4-ethylenedioxythiophene were weighed, and 1.4 ml of isopropyl alcohol was added and stirred to prepare a monomer solution. The monomer solution was added dropwise to an aqueous ammonium persulfate solution cooled to 0 ° C., and stirring was continued for 10 minutes.
After 10 minutes, 100 ml of water was added to the reaction solution and stirred for 1 hour, followed by filtration to remove water-soluble impurities. Next, 100 ml of acetone was added to the obtained black solid and stirred for 1 hour to remove soluble components.
After drying under reduced pressure at 50 ° C. for 3 hours and measuring the mass of the copolymer obtained after drying, 0.34 g was obtained. Next, pellets having a radius of 1 cm were produced using a molding machine. When the surface resistance of this pellet was measured by a four-probe method using Loresta IP MCP-250 (manufactured by Mitsubishi Oil Chemical Co., Ltd.) and converted to electrical conductivity by multiplying the thickness of the pellet, it was 20.3 S / cm. there were.

参考例7:3,4−エチレンジオキシチオフェン:ピロール=7:3+ドーパント能を有する対アニオンを含む化合物
30ml3つ口丸底フラスコに過硫酸アンモニウムを1.91g、2−アントラキノンスルホン酸ナトリウムを0.40g加え、これに水5.6mlを加えて氷浴内で撹拌しながら0℃まで冷却した。別にサンプル管を準備し、これにピロール0.09gと3,4−エチレンジオキシチオフェンを0.42g秤取し、イソプロピルアルコールを1.4ml入れて撹拌し、モノマー溶液を調製した。モノマー溶液を0℃に冷却した過硫酸アンモニウム水溶液に滴下し、30分間撹拌を継続した。
30分後反応溶液に水100mlを加えて1時間撹拌し、その後ろ過して水溶性不純物を除去した。次に得られた黒色固体にアセトン100mlを加えて1時間撹拌し、可溶性分を取り除いた。
50℃にて3時間減圧乾燥し、乾燥後に得られた共重合体の質量を測定したところ、0.41g得られた。次に成形器にて半径1cmのペレットを作製した。このペレットをLoresta IP MCP-250(三菱油化製)を用いて4探針法にて表面抵抗を測定し、ペレットの膜厚を乗じて電気伝導度に換算したところ、25.9S/cmであった。
Reference Example 7 : 3,4-ethylenedioxythiophene: pyrrole = 7: 3 + compound containing a counter-anion having dopant ability 30 ml Three-neck round bottom flask was charged with 1.91 g of ammonium persulfate and 0.22 sodium anthraquinonesulfonate. 40 g was added, 5.6 ml of water was added thereto, and the mixture was cooled to 0 ° C. with stirring in an ice bath. Separately, a sample tube was prepared, 0.09 g of pyrrole and 0.42 g of 3,4-ethylenedioxythiophene were weighed, and 1.4 ml of isopropyl alcohol was added and stirred to prepare a monomer solution. The monomer solution was added dropwise to an aqueous ammonium persulfate solution cooled to 0 ° C., and stirring was continued for 30 minutes.
After 30 minutes, 100 ml of water was added to the reaction solution and stirred for 1 hour, followed by filtration to remove water-soluble impurities. Next, 100 ml of acetone was added to the obtained black solid and stirred for 1 hour to remove soluble components.
After drying under reduced pressure at 50 ° C. for 3 hours and measuring the mass of the copolymer obtained after drying, 0.41 g was obtained. Next, pellets having a radius of 1 cm were produced using a molding machine. When the surface resistance of this pellet was measured by a four-probe method using Loresta IP MCP-250 (manufactured by Mitsubishi Oil Chemical Co., Ltd.) and converted to electrical conductivity by multiplying the thickness of the pellet, it was 25.9 S / cm. there were.

参考例8:3,4−エチレンジオキシチオフェン:ピロール=7:3+ドーパント能を有する対アニオンを含む化合物
30ml3つ口丸底フラスコに過硫酸アンモニウムを1.91g、2−アントラキノンスルホン酸ナトリウムを0.40g加え、これに水5.6mlを加えて氷浴内で撹拌しながら0℃まで冷却した。別にサンプル管を準備し、これにピロール0.09gと3,4−エチレンジオキシチオフェンを0.42g秤取し、イソプロピルアルコールを1.4ml入れて撹拌し、モノマー溶液を調製した。モノマー溶液を0℃に冷却した過硫酸アンモニウム水溶液に滴下し、150分間撹拌を継続した。
150分後反応溶液に水100mlを加えて1時間撹拌し、その後ろ過して水溶性不純物を除去した。次に得られた黒色固体にアセトン100mlを加えて1時間撹拌し、可溶性分を取り除いた。
50℃にて3時間減圧乾燥し、乾燥後に得られた共重合体の質量を測定したところ、0.63g得られた。次に成形器にて半径1cmのペレットを作製した。このペレットをLoresta IP MCP-250(三菱油化製)を用いて4探針法にて表面抵抗を測定し、ペレットの膜厚を乗じて電気伝導度に換算したところ、32.3S/cmであった。
Reference Example 8 : 3,4-ethylenedioxythiophene: pyrrole = 7: 3 + compound containing a counter-anion having dopant ability 30 ml Three-necked round bottom flask was charged with 1.91 g of ammonium persulfate, and sodium 2-anthraquinonesulfonate was added. 40 g was added, 5.6 ml of water was added thereto, and the mixture was cooled to 0 ° C. with stirring in an ice bath. Separately, a sample tube was prepared, 0.09 g of pyrrole and 0.42 g of 3,4-ethylenedioxythiophene were weighed, and 1.4 ml of isopropyl alcohol was added and stirred to prepare a monomer solution. The monomer solution was added dropwise to an aqueous ammonium persulfate solution cooled to 0 ° C., and stirring was continued for 150 minutes.
After 150 minutes, 100 ml of water was added to the reaction solution and stirred for 1 hour, followed by filtration to remove water-soluble impurities. Next, 100 ml of acetone was added to the obtained black solid and stirred for 1 hour to remove soluble components.
After drying under reduced pressure at 50 ° C. for 3 hours and measuring the mass of the copolymer obtained after drying, 0.63 g was obtained. Next, pellets having a radius of 1 cm were produced using a molding machine. When the surface resistance of this pellet was measured by a four-probe method using Loresta IP MCP-250 (manufactured by Mitsubishi Oil Chemical Co., Ltd.) and converted to electrical conductivity by multiplying the thickness of the pellet, it was 32.3 S / cm. there were.

参考例9:3,4−エチレンジオキシチオフェン:ピロール=7:3+ドーパント能を有する対アニオンを含む化合物
30ml3つ口丸底フラスコに過硫酸アンモニウムを1.91g、2−アントラキノンスルホン酸ナトリウムを0.40g加え、これに水16.8mlを加えて氷浴内で撹拌しながら0℃まで冷却した。別にサンプル管を準備し、これにピロール0.09gと3,4−エチレンジオキシチオフェンを0.42g秤取し、イソプロピルアルコールを4.2ml入れて撹拌し、モノマー溶液を調製した。モノマー溶液を0℃に冷却した過硫酸アンモニウム水溶液に滴下し、2時間撹拌を継続した。
2時間後反応溶液に水100mlを加えて1時間撹拌し、その後ろ過して水溶性不純物を除去した。次に得られた黒色固体にアセトン100mlを加えて1時間撹拌し、可溶性分を取り除いた。
50℃にて3時間減圧乾燥し、乾燥後に得られた共重合体の質量を測定したところ、0.41g得られた。次に成形器にて半径1cmのペレットを作製した。このペレットをLoresta IP MCP-250(三菱油化製)を用いて4探針法にて表面抵抗を測定し、ペレットの膜厚を乗じて電気伝導度に換算したところ、22.9S/cmであった。
Reference Example 9 : 3,4-ethylenedioxythiophene: pyrrole = 7: 3 + compound containing a counter-anion having a dopant ability 30 ml Three-necked round bottom flask was charged with 1.91 g of ammonium persulfate, and sodium 2-anthraquinonesulfonate was added. 40 g was added, 16.8 ml of water was added thereto, and the mixture was cooled to 0 ° C. with stirring in an ice bath. Separately, a sample tube was prepared, 0.09 g of pyrrole and 0.42 g of 3,4-ethylenedioxythiophene were weighed, and 4.2 ml of isopropyl alcohol was added and stirred to prepare a monomer solution. The monomer solution was added dropwise to an aqueous ammonium persulfate solution cooled to 0 ° C., and stirring was continued for 2 hours.
After 2 hours, 100 ml of water was added to the reaction solution and stirred for 1 hour, followed by filtration to remove water-soluble impurities. Next, 100 ml of acetone was added to the obtained black solid and stirred for 1 hour to remove soluble components.
After drying under reduced pressure at 50 ° C. for 3 hours and measuring the mass of the copolymer obtained after drying, 0.41 g was obtained. Next, pellets having a radius of 1 cm were produced using a molding machine. When the surface resistance of this pellet was measured by a four-probe method using Loresta IP MCP-250 (manufactured by Mitsubishi Oil Chemical Co., Ltd.) and converted to electrical conductivity by multiplying the thickness of the pellet, it was 22.9 S / cm. there were.

参考例10:3,4−エチレンジオキシチオフェン:ピロール=7:3+ドーパント能を有する対アニオンを含む化合物
30ml3つ口丸底フラスコに過硫酸アンモニウムを1.91g、2−アントラキノンスルホン酸ナトリウムを0.40g加え、これに水2.8mlを加えて氷浴内で撹拌しながら0℃まで冷却した。別にサンプル管を準備し、これにピロール0.09gと3,4−エチレンジオキシチオフェンを0.42g秤取し、イソプロピルアルコールを0.7ml入れて撹拌し、モノマー溶液を調製した。モノマー溶液を0℃に冷却した過硫酸アンモニウム水溶液に滴下し、2時間撹拌を継続した。
2時間後反応溶液に水100mlを加えて1時間撹拌し、その後ろ過して水溶性不純物を除去した。次に得られた黒色固体にアセトン100mlを加えて1時間撹拌し、可溶性分を取り除いた。
50℃にて3時間減圧乾燥し、乾燥後に得られた共重合体の質量を測定したところ、0.49g得られた。次に成形器にて半径1cmのペレットを作製した。このペレットをLoresta IP MCP-250(三菱油化製)を用いて4探針法にて表面抵抗を測定し、ペレットの膜厚を乗じて電気伝導度に換算したところ、28.6S/cmであった。
得られた共重合体を日立製走査型電子顕微鏡S−900を使用し、加速電圧6kVで50000倍に拡大して撮影した写真を図3に示す。
Reference Example 10 : 3,4-ethylenedioxythiophene: pyrrole = 7: 3 + compound containing a counter anion having a dopant ability 30 ml Three-necked round bottom flask was charged with 1.91 g of ammonium persulfate, and sodium 2-anthraquinonesulfonate was added. 40 g was added, 2.8 ml of water was added thereto, and the mixture was cooled to 0 ° C. with stirring in an ice bath. Separately, a sample tube was prepared, 0.09 g of pyrrole and 0.42 g of 3,4-ethylenedioxythiophene were weighed, and 0.7 ml of isopropyl alcohol was added and stirred to prepare a monomer solution. The monomer solution was added dropwise to an aqueous ammonium persulfate solution cooled to 0 ° C., and stirring was continued for 2 hours.
After 2 hours, 100 ml of water was added to the reaction solution and stirred for 1 hour, followed by filtration to remove water-soluble impurities. Next, 100 ml of acetone was added to the obtained black solid and stirred for 1 hour to remove soluble components.
After drying under reduced pressure at 50 ° C. for 3 hours and measuring the mass of the copolymer obtained after drying, 0.49 g was obtained. Next, pellets having a radius of 1 cm were produced using a molding machine. When the surface resistance of this pellet was measured by a four-probe method using Loresta IP MCP-250 (manufactured by Mitsubishi Oil Chemical Co., Ltd.) and converted to electrical conductivity by multiplying the thickness of the pellet, it was 28.6 S / cm. there were.
FIG. 3 shows a photograph of the obtained copolymer taken using a scanning electron microscope S-900 manufactured by Hitachi, magnified 50000 times at an acceleration voltage of 6 kV.

参考例11:3,4−エチレンジオキシチオフェン:ピロール=7:3+ドーパント能を有する対アニオンを含む化合物
30ml3つ口丸底フラスコに過硫酸アンモニウムを1.91g、2−アントラキノンスルホン酸ナトリウムを0.40g加え、これに水5.6mlを加えて40℃の水浴内で撹拌した。別にサンプル管を準備し、これにピロール0.09gと3,4−エチレンジオキシチオフェンを0.42g秤取し、イソプロピルアルコールを1.4ml入れて撹拌し、モノマー溶液を調製した。モノマー溶液を40℃に加温した過硫酸アンモニウム水溶液に滴下し、2時間撹拌を継続した。
2時間後反応溶液に水100mlを加えて1時間撹拌し、その後ろ過して水溶性不純物を除去した。次に得られた黒色固体にアセトン100mlを加えて1時間撹拌し、可溶性分を取り除いた。
50℃にて3時間減圧乾燥し、乾燥後に得られた共重合体の質量を測定したところ、0.63g得られた。次に成形器にて半径1cmのペレットを作製した。このペレットをLoresta IP MCP-250(三菱油化製)を用いて4探針法にて表面抵抗を測定し、ペレットの膜厚を乗じて電気伝導度に換算したところ、5.9S/cmであった。
Reference Example 11 : 3,4-ethylenedioxythiophene: pyrrole = 7: 3 + compound containing a counter anion having dopant ability 30 ml Three-necked round bottom flask was charged with 1.91 g of ammonium persulfate and 0.22 sodium anthraquinone sulfonate. 40 g was added, 5.6 ml of water was added thereto, and the mixture was stirred in a 40 ° C. water bath. Separately, a sample tube was prepared, 0.09 g of pyrrole and 0.42 g of 3,4-ethylenedioxythiophene were weighed, and 1.4 ml of isopropyl alcohol was added and stirred to prepare a monomer solution. The monomer solution was added dropwise to an aqueous ammonium persulfate solution heated to 40 ° C., and stirring was continued for 2 hours.
After 2 hours, 100 ml of water was added to the reaction solution and stirred for 1 hour, followed by filtration to remove water-soluble impurities. Next, 100 ml of acetone was added to the obtained black solid and stirred for 1 hour to remove soluble components.
After drying under reduced pressure at 50 ° C. for 3 hours and measuring the mass of the copolymer obtained after drying, 0.63 g was obtained. Next, pellets having a radius of 1 cm were produced using a molding machine. When the surface resistance of this pellet was measured by a four-probe method using Loresta IP MCP-250 (manufactured by Mitsubishi Oil Chemical Co., Ltd.) and converted to electrical conductivity by multiplying the thickness of the pellet, it was 5.9 S / cm. there were.

比較例1:3,4−エチレンジオキシチオフェン:ピロール=0:10
30ml3つ口丸底フラスコに過硫酸アンモニウムを3.41g秤取し、これに水9.9mlを加えて氷浴内で撹拌しながら0℃まで冷却した。別にサンプル管を準備し、これにピロール0.50g秤取し、イソプロピルアルコールを2.5ml入れて撹拌し、モノマー溶液を調製した。モノマー溶液を0℃に冷却した過硫酸アンモニウム水溶液に滴下し、2時間撹拌を継続した。
2時間後反応溶液に水100mlを加えて1時間撹拌し、その後ろ過して水溶性不純物を除去した。次に得られた黒色固体にアセトン100mlを加えて1時間撹拌し、可溶性分を取り除いた。
50℃にて3時間減圧乾燥し、乾燥後に得られた重合体の質量を測定したところ、0.61g得られた。次に成形器にて半径1cmのペレットを作製した。このペレットをLoresta IP MCP-250(三菱油化製)を用いて4探針法にて表面抵抗を測定し、ペレットの膜厚を乗じて電気伝導度に換算したところ、0.30S/cmであった。
Comparative Example 1: 3,4-ethylenedioxythiophene: pyrrole = 0: 10
In a 30 ml three-necked round bottom flask, 3.41 g of ammonium persulfate was weighed, 9.9 ml of water was added thereto, and the mixture was cooled to 0 ° C. with stirring in an ice bath. Separately, a sample tube was prepared, 0.50 g of pyrrole was weighed into this, and 2.5 ml of isopropyl alcohol was added and stirred to prepare a monomer solution. The monomer solution was added dropwise to an aqueous ammonium persulfate solution cooled to 0 ° C., and stirring was continued for 2 hours.
After 2 hours, 100 ml of water was added to the reaction solution and stirred for 1 hour, followed by filtration to remove water-soluble impurities. Next, 100 ml of acetone was added to the obtained black solid and stirred for 1 hour to remove soluble components.
After drying under reduced pressure at 50 ° C. for 3 hours and measuring the mass of the polymer obtained after drying, 0.61 g was obtained. Next, pellets having a radius of 1 cm were produced using a molding machine. The surface resistance of this pellet was measured by a four-probe method using Loresta IP MCP-250 (manufactured by Mitsubishi Oil Chemical Co., Ltd.), and converted to electrical conductivity by multiplying the thickness of the pellet, it was 0.30 S / cm. there were.

比較例2:(3,4−エチレンジオキシチオフェン:ピロール=3:7)
30ml3つ口丸底フラスコに過硫酸アンモニウムを2.54g秤取し、これに水7.4mlを加えて氷浴内で撹拌しながら0℃まで冷却した。別にサンプル管を準備し、これに反応促進剤としてのピロール0.26gと3,4−エチレンジオキシチオフェンを0.24g秤取し、イソプロピルアルコールを1.9ml入れて撹拌し、モノマー溶液を調製した。モノマー溶液を0℃に冷却した過硫酸アンモニウム水溶液に滴下し、2時間撹拌を継続した。
2時間後反応溶液に水100mlを加えて1時間撹拌し、その後ろ過して水溶性不純物を除去した。次に得られた黒色固体にアセトン100mlを加えて1時間撹拌し、可溶性分を取り除いた。
50℃にて3時間減圧乾燥し、乾燥後に得られた共重合体の質量を測定したところ、0.57g得られた。次に成形器にて半径1cmのペレットを作製した。このペレットをLoresta IP MCP-250(三菱油化製)を用いて4探針法にて表面抵抗を測定し、ペレットの膜厚を乗じて電気伝導度に換算したところ、0.53S/cmであった。
Comparative Example 2: (3,4-ethylenedioxythiophene: pyrrole = 3: 7)
In a 30 ml three-necked round bottom flask, 2.54 g of ammonium persulfate was weighed, 7.4 ml of water was added thereto, and the mixture was cooled to 0 ° C. with stirring in an ice bath. Separately, prepare a sample tube, weigh 0.26 g of pyrrole as a reaction accelerator and 0.24 g of 3,4-ethylenedioxythiophene, add 1.9 ml of isopropyl alcohol, and stir to prepare a monomer solution. did. The monomer solution was added dropwise to an aqueous ammonium persulfate solution cooled to 0 ° C., and stirring was continued for 2 hours.
After 2 hours, 100 ml of water was added to the reaction solution and stirred for 1 hour, followed by filtration to remove water-soluble impurities. Next, 100 ml of acetone was added to the obtained black solid and stirred for 1 hour to remove soluble components.
After drying under reduced pressure at 50 ° C. for 3 hours and measuring the mass of the copolymer obtained after drying, 0.57 g was obtained. Next, pellets having a radius of 1 cm were produced using a molding machine. The surface resistance of this pellet was measured by a four-probe method using Loresta IP MCP-250 (manufactured by Mitsubishi Oil Chemical Co., Ltd.), and converted to electrical conductivity by multiplying the thickness of the pellet to find 0.53 S / cm. there were.

比較例3:(3,4−エチレンジオキシチオフェン:ピロール=10:0)
30ml3つ口丸底フラスコに過硫酸アンモニウムを1.61g秤取し、これに水4.7mlを加えて氷浴内で撹拌しながら0℃まで冷却した。別にサンプル管を準備し、これに3,4−エチレンジオキシチオフェンを0.50g秤取し、イソプロピルアルコールを1.2ml入れて撹拌し、モノマー溶液を調製した。モノマー溶液を0℃に冷却した過硫酸アンモニウム水溶液に滴下し、2時間撹拌を継続した。
2時間撹拌後の反応溶液はわずかに黄色に着色した状態で、重合物は全く得られなかった。
Comparative Example 3: (3,4-ethylenedioxythiophene: pyrrole = 10: 0)
1.61 g of ammonium persulfate was weighed into a 30 ml three-necked round bottom flask, 4.7 ml of water was added thereto, and the mixture was cooled to 0 ° C. with stirring in an ice bath. Separately, a sample tube was prepared, 0.50 g of 3,4-ethylenedioxythiophene was weighed, and 1.2 ml of isopropyl alcohol was added and stirred to prepare a monomer solution. The monomer solution was added dropwise to an aqueous ammonium persulfate solution cooled to 0 ° C., and stirring was continued for 2 hours.
After stirring for 2 hours, the reaction solution was slightly colored in yellow, and no polymer was obtained.

表1に実施例1、2、参考例1〜11及び比較例1〜3で得た重合物の元素分析結果とピロール系化合物、チオフェン系化合物及びドーパントの組成比を示す。なお、ドーパントの百分率はピロール系化合物とチオフェン系化合物の総和に対する値である。

Figure 0004535435
Table 1 shows the elemental analysis results of the polymers obtained in Examples 1 and 2, Reference Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 3, and the composition ratio of the pyrrole compound, thiophene compound and dopant. In addition, the percentage of a dopant is a value with respect to the sum total of a pyrrole type compound and a thiophene type compound.
Figure 0004535435

Figure 0004535435
Figure 0004535435

実施例
3,4−エチレンジオキシチオフェンとピロールのイソプロパノール溶液濃度をそれぞれ、0.95mol/L、0.05mol/Lとした以外は実施例と同様にコンデンサを製造して評価した。結果を下記表3〜5にまとめて示す。
Example 3 :
A capacitor was produced and evaluated in the same manner as in Example 2 except that the isopropanol solution concentrations of 3,4-ethylenedioxythiophene and pyrrole were 0.95 mol / L and 0.05 mol / L, respectively. The results are summarized in Tables 3 to 5 below.

参考例12
3,4−エチレンジオキシチオフェンとピロールのイソプロパノール溶液濃度をそれぞれ、0.7mol/L、0.3mol/Lとした以外は実施例と同様にコンデンサを製造して評価した。結果を下記表3〜5にまとめて示す。
Reference Example 12 :
A capacitor was manufactured and evaluated in the same manner as in Example 2 except that the isopropanol solution concentrations of 3,4-ethylenedioxythiophene and pyrrole were 0.7 mol / L and 0.3 mol / L, respectively. The results are summarized in Tables 3 to 5 below.

実施例
重合温度を40℃にした以外は実施例と同様にコンデンサを製造して評価した。結果を下記表3〜5にまとめて示す。
Example 4 :
A capacitor was produced and evaluated in the same manner as in Example 2 except that the polymerization temperature was 40 ° C. The results are summarized in Tables 3 to 5 below.

実施例
重合温度を26℃、重合回数を10回にした以外は実施例と同様にコンデンサを製造して評価した。結果を下記表3〜5にまとめて示す。
Example 5 :
A capacitor was produced and evaluated in the same manner as in Example 2 except that the polymerization temperature was 26 ° C. and the number of polymerizations was 10. The results are summarized in Tables 3 to 5 below.

参考例13
重合温度を26℃、重合回数を14回にした以外は実施例と同様にコンデンサを製造して評価した。結果を下記表3〜5にまとめて示す。
Reference Example 13 :
A capacitor was produced and evaluated in the same manner as in Example 2 except that the polymerization temperature was 26 ° C. and the number of polymerizations was 14 times. The results are summarized in Tables 3 to 5 below.

Figure 0004535435
Figure 0004535435

Figure 0004535435
Figure 0004535435

Figure 0004535435
Figure 0004535435

本発明により得られるπ共役系共重合体はエレクトロニクス分野において加工性要求度の高い電極、センサー、エレクトロニクス表示素子、光電変換素子、帯電防止材等の各種導電材料、光学材料あるいは各種電子部品として有用である。   The π-conjugated copolymer obtained by the present invention is useful as various conductive materials such as electrodes, sensors, electronic display elements, photoelectric conversion elements, antistatic materials, optical materials, and various electronic parts, which require high workability in the electronics field. It is.

参考例2で得られた3,4−エチレンジオキシチオフェン:ピロール=7:3を含む化合物の電子顕微鏡写真である。 4 is an electron micrograph of a compound containing 3,4-ethylenedioxythiophene: pyrrole = 7: 3 obtained in Reference Example 2 . 実施例で得られた3,4−エチレンジオキシチオフェン:ピロール=9:1+ドーパント能を有する対アニオンを含む化合物の電子顕微鏡写真である。3 is an electron micrograph of a compound containing a counter anion having 3,4-ethylenedioxythiophene: pyrrole = 9: 1 + dopant ability obtained in Example 1. FIG. 参考例10で得られた3,4−エチレンジオキシチオフェン:ピロール=7:3+ドーパント能を有する対アニオンを含む化合物の電子顕微鏡写真である。 4 is an electron micrograph of a compound containing a counter anion having 3,4-ethylenedioxythiophene: pyrrole = 7: 3 + dopant ability obtained in Reference Example 10 .

Claims (24)

一般式(II)
Figure 0004535435
(式中、R1、R2、R4及びR5はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルコキシ基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキルエステル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、1級、2級もしくは3級アミノ基、トリハロメチル基、フェニル基及び置換基を有するフェニル基からなる群から選ばれる一価の基を表わし、R1とR2、R4とR5はそれぞれ互いに任意の位置で結合して、少なくとも1つ以上の3〜7員環の飽和または不飽和炭化水素の環状構造を形成し、その環状構造はカルボニル、エーテル、エステル、アミド、スルフィド、スルフィニル、スルホニル、イミノ結合を任意に含んでもよく、前記環状構造を形成する炭化水素は、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルコキシ基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキルエステル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、1級、2級もしくは3級アミノ基、トリハロメチル基、フェニル基及び置換基を有するフェニル基からなる群から選ばれる基を有していてもよく、
3は水素原子、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルコキシ基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキルエステル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、1級、2級または3級アミノ基、トリハロメチル基、フェニル基及び置換基を有するフェニル基からなる群から選ばれる一価基を表わし、
m及びnはπ共役系共重合体中の組成比を表わし、m+n=1でかつ、0.05<m≦0.1であり、Zは2−アントラキノンスルホン酸アニオンである。)で示されるピロール系ユニットとチオフェン系ユニットを含み、電気化学的及び/または化学的にドーピングされた構造を有することを特徴とするπ共役系共重合体。
Formula (II)
Figure 0004535435
(In the formula, R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, Linear or branched saturated or unsaturated alkoxy group, linear or branched saturated or unsaturated alkyl ester group having 1 to 10 carbon atoms, halogen atom, nitro group, cyano group, primary, 2 Represents a monovalent group selected from the group consisting of a primary or tertiary amino group, a trihalomethyl group, a phenyl group and a phenyl group having a substituent, and R 1 and R 2 , R 4 and R 5 are each in any position To form a cyclic structure of at least one or more 3 to 7-membered saturated or unsaturated hydrocarbons, which carbonyl, ether, ester, amide, sulfide, sulfinyl, sulfonyl, An imino bond may be optionally included, and the hydrocarbon forming the cyclic structure is a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a linear or branched chain having 1 to 10 carbon atoms, or Branched saturated or unsaturated alkoxy group, linear or branched saturated or unsaturated alkyl ester group having 1 to 10 carbon atoms, halogen atom, nitro group, cyano group, primary, secondary or tertiary It may have a group selected from the group consisting of an amino group, a trihalomethyl group, a phenyl group and a phenyl group having a substituent,
R 3 is a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a linear or branched saturated or unsaturated alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, carbon number 1-10 linear or branched saturated or unsaturated alkyl ester groups, halogen atoms, nitro groups, cyano groups, primary, secondary or tertiary amino groups, trihalomethyl groups, phenyl groups and substituents Represents a monovalent group selected from the group consisting of having phenyl groups,
m and n represent the composition ratio in the π-conjugated copolymer, m + n = 1 and 0.05 <m ≦ 0.1, and Z is a 2-anthraquinone sulfonate anion . A π-conjugated copolymer comprising a pyrrole unit and a thiophene unit represented by formula (II) and having an electrochemically and / or chemically doped structure.
ピロール系ユニットが、一般式(II)中のR1及びR2がそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルコキシ基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキルエステル基、ハロゲン原子及びシアノ基からなる群から選ばれる一価の基を表わすか、またはR1とR2は任意の位置で結合して3〜7員環の飽和または不飽和炭化水素の環状構造を形成し、その環状構造はエーテル及び/またはスルホニル結合を任意に含んでもよく、R3が水素原子を表わすユニットであり、電気化学的及び/または化学的にドーピングされた構造を有する請求項1に記載のπ共役系共重合体。 In the pyrrole unit, R 1 and R 2 in the general formula (II) are each independently a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or 1 carbon atom. Selected from the group consisting of 10 to 10 linear or branched saturated or unsaturated alkoxy groups, 1 to 10 linear or branched saturated or unsaturated alkyl ester groups, halogen atoms and cyano groups. R 1 and R 2 may be bonded at any position to form a 3- to 7-membered saturated or unsaturated hydrocarbon cyclic structure, which may be ether and / or The π-conjugated copolymer according to claim 1, which may optionally contain a sulfonyl bond, wherein R 3 is a unit representing a hydrogen atom, and has an electrochemically and / or chemically doped structure. ピロール系ユニットがピロールである請求項2に記載のπ共役系共重合体。   The π-conjugated copolymer according to claim 2, wherein the pyrrole unit is pyrrole. チオフェン系ユニットが一般式(II)中のR4及びR5がそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルコキシ基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキルエステル基、ハロゲン原子及びシアノ基からなる群から選ばれる一価の基を表わすか、またはR4とR5は任意の位置で結合して3〜7員環の飽和または不飽和炭化水素の環状構造を形成し、その環状構造はエーテル及び/またはスルホニル結合を任意に含んでもよい電気化学的及び/または化学的にドーピングされた構造を有する請求項1に記載のπ共役系共重合体。 In the thiophene unit, R 4 and R 5 in the general formula (II) are each independently a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, Selected from the group consisting of 10 linear or branched saturated or unsaturated alkoxy groups, 1 to 10 linear or branched saturated or unsaturated alkyl ester groups, halogen atoms and cyano groups Represents a monovalent group, or R 4 and R 5 are bonded at any position to form a cyclic structure of a 3- to 7-membered saturated or unsaturated hydrocarbon, which is ether and / or sulfonyl The π-conjugated copolymer according to claim 1, having an electrochemically and / or chemically doped structure that may optionally contain a bond. チオフェン系ユニットが3,4−エチレンジオキシチオフェンである請求項4に記載のπ共役系共重合体。   The π-conjugated copolymer according to claim 4, wherein the thiophene unit is 3,4-ethylenedioxythiophene. 電気伝導度が5S/cm以上である請求項1〜5のいずれかに記載のπ共役系共重合体。   The π-conjugated copolymer according to any one of claims 1 to 5, having an electric conductivity of 5 S / cm or more. 一般式(III)
Figure 0004535435
(式中、R1〜R3は請求項1と同じ意味を表す。)で示されるピロール系化合物と一般式(IV)
Figure 0004535435
(式中、R4及びR5は請求項1と同じ意味を表す。)で示されるチオフェン系化合物を、酸化剤及び2−アントラキノンスルホン酸アニオンを含む化合物の存在下、化学酸化重合により60℃以下の重合温度で共重合することを特徴とする請求項1に記載のπ共役系共重合体の製造方法。
General formula (III)
Figure 0004535435
(Wherein R 1 to R 3 represent the same meaning as in claim 1) and a pyrrole compound represented by the general formula (IV)
Figure 0004535435
(Wherein R 4 and R 5 represent the same meaning as in claim 1), the thiophene compound represented by the chemical oxidation polymerization in the presence of a compound containing an oxidizing agent and a 2-anthraquinone sulfonate anion at 60 ° C. The method for producing a π-conjugated copolymer according to claim 1, wherein the copolymerization is performed at the following polymerization temperature.
ピロール系化合物がピロールである請求項7に記載のπ共役系共重合体の製造方法。   The method for producing a π-conjugated copolymer according to claim 7, wherein the pyrrole compound is pyrrole. チオフェン系化合物が3,4−エチレンジオキシチオフェンである請求項7に記載のπ共役系共重合体の製造方法。   The method for producing a π-conjugated copolymer according to claim 7, wherein the thiophene compound is 3,4-ethylenedioxythiophene. 酸化剤が鉄塩類もしくは過硫酸塩を含む請求項7に記載のπ共役系共重合体の製造方法。   The method for producing a π-conjugated copolymer according to claim 7, wherein the oxidizing agent contains an iron salt or a persulfate. 重合溶媒としてイソプロパノールと水の混合溶媒を使用する請求項7に記載のπ共役系共重合体の製造方法。   The method for producing a π-conjugated copolymer according to claim 7, wherein a mixed solvent of isopropanol and water is used as a polymerization solvent. 重合温度が30℃以下である請求項7に記載のπ共役系共重合体の製造方法。   The method for producing a π-conjugated copolymer according to claim 7, wherein the polymerization temperature is 30 ° C or lower. 弁作用金属を電解酸化して得られる酸化皮膜の表面が請求項1〜6のいずれかに記載のπ共役系共重合体によって被覆されていることを特徴とする構造体。   A structure, wherein the surface of an oxide film obtained by electrolytic oxidation of a valve action metal is coated with the π-conjugated copolymer according to any one of claims 1 to 6. 弁作用金属が、アルミニウム、ケイ素、タンタル、ニオブ、チタン及びジルコニウムから選択される少なくともいずれか一種を含む請求項13に記載の構造体。 The structure according to claim 13 , wherein the valve metal includes at least one selected from aluminum, silicon, tantalum, niobium, titanium, and zirconium. 請求項1〜6のいずれかに記載のπ共役系共重合体を固体電解質とすることを特徴とする固体電解コンデンサ。   A solid electrolytic capacitor comprising the π-conjugated copolymer according to claim 1 as a solid electrolyte. 多孔質で弁作用を有する金属の誘電体皮膜上にπ共役系重合体からなる固体電解質層を設ける固体電解コンデンサの製造方法において、前記誘電体皮膜上で、
一般式(III)
Figure 0004535435
(式中、R1〜R3は請求項1と同じ意味を表す。)で示されるピロール系化合物と、
一般式(IV)
Figure 0004535435
(式中、R4及びR5は請求項1と同じ意味を表す。)で示されるチオフェン系化合物を、重合開始能を有する酸化剤の単独溶液または前記酸化剤と2−アントラキノンスルホン酸アニオンを含む電解質の混合液を用いて重合して前記誘電体皮膜上に請求項1〜6のいずれかに記載のπ共役系共重合体を形成する工程を含むことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
In the method of manufacturing a solid electrolytic capacitor in which a solid electrolyte layer made of a π-conjugated polymer is provided on a porous dielectric metal film having a valve action, on the dielectric film,
General formula (III)
Figure 0004535435
(Wherein R 1 to R 3 represent the same meaning as in claim 1),
Formula (IV)
Figure 0004535435
(Wherein R 4 and R 5 represent the same meaning as in claim 1), a single solution of an oxidizing agent having a polymerization initiating ability or the oxidizing agent and 2-anthraquinone sulfonate anion . A solid electrolytic capacitor comprising a step of forming a π-conjugated copolymer according to any one of claims 1 to 6 on the dielectric film by polymerization using a mixed electrolyte solution Method.
−30℃〜40℃の温度範囲で重合する請求項16に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 The manufacturing method of the solid electrolytic capacitor of Claim 16 superposed | polymerized in the temperature range of -30 degreeC-40 degreeC. 相対湿度5%〜70%の雰囲気下で重合する請求項16に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 16 , wherein the polymerization is performed in an atmosphere having a relative humidity of 5% to 70%. 多孔質で弁作用を有する金属がアルミニウム、ケイ素、タンタル、ニオブ、チタン及びジルコニウムから選択される少なくともいずれか一種を含む請求項16に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 16 , wherein the porous metal having a valve action includes at least one selected from aluminum, silicon, tantalum, niobium, titanium, and zirconium. 1、R2、R4及びR5が、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキル基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルコキシ基、炭素数1〜10の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和のアルキルエステル基、ハロゲン原子及びシアノ基からなる群から選ばれる一価の基を表わすか、またはR1とR2及びR4とR5はそれぞれ任意の位置で結合して3〜7員環の飽和または不飽和炭化水素の環状構造を形成し、その環状構造はエーテル及び/またはスルホニル結合を任意に含んでもよいものを表わし、R3が水素原子を表わす請求項16に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a linear chain having 1 to 10 carbon atoms. Monovalent group selected from the group consisting of linear or branched saturated or unsaturated alkoxy groups, linear or branched saturated or unsaturated alkyl ester groups having 1 to 10 carbon atoms, halogen atoms and cyano groups Or R 1 and R 2 and R 4 and R 5 are each bonded at an arbitrary position to form a cyclic structure of a 3- to 7-membered saturated or unsaturated hydrocarbon, and the cyclic structure is ether and The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 16 , which represents one that may optionally contain a sulfonyl bond, and R 3 represents a hydrogen atom. ピロール系化合物がピロールであり、チオフェン系化合物が、3,4−エチレンジオキシチオフェンである請求項16に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 16 , wherein the pyrrole compound is pyrrole and the thiophene compound is 3,4-ethylenedioxythiophene. 重合開始能を有する酸化剤が鉄塩類もしくは過硫酸塩を含む請求項16に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 16 , wherein the oxidizing agent having a polymerization initiating ability contains an iron salt or a persulfate. 複数回重合する工程を含む請求項16に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 16 , comprising a step of polymerizing a plurality of times. 誘電体皮膜上に形成される固体電解質層の最大厚みが10μm〜200μmである請求項16に記載の固体電解コンデンサの製造方法。 The method for producing a solid electrolytic capacitor according to claim 16 , wherein the maximum thickness of the solid electrolyte layer formed on the dielectric film is 10 μm to 200 μm.
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