JP6953362B2 - Self-healing conductive materials, conductive polymer compounds and polymerizable monomers - Google Patents

Self-healing conductive materials, conductive polymer compounds and polymerizable monomers Download PDF

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Description

本発明は、自己修復性導電性材料、導電性高分子化合物及び重合性単量体に関する。 The present invention relates to self-healing conductive materials, conductive polymer compounds and polymerizable monomers.

導電性高分子材料は種々の用途に利用されており、例えば、燃料電池、太陽電池、コンデンサー、タッチパネル、電磁波シールド、帯電防止フィルム、有機LED、トランジスタ等のエレクトロニクス分野において欠かすことのできない材料である。このため、導電性高分子材料の利用価値は益々高まっており、例えば、燃料電池分野では導電性高分子材料をセパレータ等の構成部材として適用することも考えられている。 Conductive polymer materials are used for various purposes, and are indispensable materials in the electronics field such as fuel cells, solar cells, capacitors, touch panels, electromagnetic wave shields, antistatic films, organic LEDs, and transistors. .. Therefore, the utility value of the conductive polymer material is increasing more and more. For example, in the field of fuel cells, it is considered to apply the conductive polymer material as a constituent member such as a separator.

近年のエレクトロニクス分野に代表されるように、種々の用途において要求性能の向上及び安全性能の向上が強く求められており、これに伴い、耐久性に優れ、長期間にわたって安定な性能を維持できる導電性材料の開発も求められている。このような観点から、例えば、特許文献1では、電解質が繊維状会合体に包接された自己修復性能を有するイオン伝導ゲルが提案されている。この自己修復性イオン伝導ゲルによれば、ピンホールが発生したときに熱応答によりゾル−ゲル相変化を起こさせ、これにより電解質に生じたピンホールを容易に修復できることから、材料自身の耐久性の向上が期待される。 As represented by the electronics field in recent years, there is a strong demand for improved performance requirements and safety performance in various applications, and along with this, conductivity is excellent in durability and stable performance can be maintained for a long period of time. Development of sex materials is also required. From this point of view, for example, Patent Document 1 proposes an ionic conduction gel having a self-healing ability in which an electrolyte is encapsulated in a fibrous aggregate. According to this self-healing ion-conducting gel, when pinholes are generated, a sol-gel phase change is caused by a thermal response, and the pinholes generated in the electrolyte can be easily repaired, so that the durability of the material itself is durable. Is expected to improve.

特開2007−277133号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-277133

しかしながら、特許文献1に開示の技術では、ゲルに形成されたピンホールのような傷の修復が可能であったとしても、傷が大きくなれば修復されにくくなることから、自己修復性能としてはさらなる改善の余地が残され、また、導電性能の観点からも改善の余地が残されていた。 However, with the technique disclosed in Patent Document 1, even if it is possible to repair a scratch such as a pinhole formed on a gel, it becomes difficult to repair as the scratch becomes larger, so that the self-healing performance is further improved. There was room for improvement, and there was room for improvement from the viewpoint of conductive performance.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、優れた導電性能を有し、自己修復性にも優れる自己修復性導電性材料を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a self-healing conductive material having excellent conductive performance and excellent self-healing property.

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、高分子鎖どうしが一種又は異なる二種以上の可逆的結合を形成するための官能基を有している導電性高分子を使用することにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive research to achieve the above object, the present inventor has obtained a conductive polymer having a functional group for forming one or two or more reversible bonds between polymer chains. It has been found that the above object can be achieved by using it, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、例えば、以下の項に記載の発明を包含することができる。
項1
第1の高分子化合物と、第2の高分子化合物とを構成成分として含有する導電性高分子で形成され、
前記導電性高分子は、高分子鎖どうしが一種又は異なる二種以上の可逆的結合を形成するための官能基を有している、自己修復性導電性材料。
項2
前記導電性高分子は、高分子鎖どうしが一種又は異なる二種以上の可逆的結合を形成している、項1に記載の自己修復性導電性材料。
項3
前記可逆的結合は、静電相互作用、ホスト−ゲスト相互作用、疎水性相互作用、水素結合、イオン結合、配位結合、π電子相互作用及びこれら以外の分子間相互作用からなる群より選ばれる少なくとも1種の非共有結合である、項1又は2に記載の自己修復性導電性材料。
項4
前記非共有結合は、静電相互作用と、ホスト−ゲスト相互作用とを少なくとも含む、項3に記載の自己修復性導電性材料。
項5
前記第1の高分子化合物及び前記第2の高分子化合物の一方は、ホスト基を有する単量体単位を有し、ゲスト基を有する単量体単位を有さず、他方は、ゲスト基を有する単量体単位を有し、ホスト基を有する単量体単位を有していない、項4に記載の自己修復性導電性材料。
項6
前記第1の高分子化合物及び前記第2の高分子化合物のいずれか一方は、ホスト基を有する単量体単位及びゲスト基を有する単量体単位の両方を有する、項4に記載の自己修復性導電性材料。
項7
前記第1の高分子化合物及び前記第2の高分子化合物はいずれも、ホスト基を有する単量体単位及びゲスト基を有する単量体単位の両方を有する、項4に記載の自己修復性導電性材料。
項8
前記導電性高分子は、スチレンスルホン酸骨格を有する単量体単位、チオフェン骨格を有する単量体単位、アニリン骨格を有する単量体単位、フェニレンビニレン骨格を有する単量体単位及びアセチレン骨格を有する単量体単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の単量体単位を含む、項1〜7のいずれか1項に記載の自己修復性導電性材料。
項9
膜状に形成されている、項1〜8のいずれか1項に記載の自己修復性導電性材料。
項10
ホスト基を有する単量体単位及びゲスト基を有する単量体単位の一方又は両方と、チオフェン骨格を有する単量体単位とを有し、
前記ホスト基を有する単量体単位は、下記式(H1)

Figure 0006953362
(式(H1)中、CDはシクロデキストリンから一つの水素原子又は水酸基が除された基を示し、シクロデキストリンは、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン又はγ−シクロデキストリンである)
及び下記式(H2)
Figure 0006953362
(式(H2)中、CDは前記式(H1)のCDと同義である)
からなる群より選択される少なくとも1種の単量体単位であり、
前記ゲスト基を有する単量体単位は、下記式(G1)
Figure 0006953362
(式(G1)中、Rはゲスト基を示す)
及び下記式(G2)
Figure 0006953362
(式(G2)中、Rはゲスト基を示す)
からなる群より選択される少なくとも1種の単量体単位であり、
前記チオフェン骨格を有する単量体単位は、下記式(C1)
Figure 0006953362
で表される単量体単位である、導電性高分子化合物。
項11
下記式(h1)
Figure 0006953362
(式(h1)中、CDはシクロデキストリンから一つの水素原子又は水酸基が除された基を示し、シクロデキストリンは、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン又はγ−シクロデキストリンである)
で表される、重合性単量体。
項12
下記式(h2)
Figure 0006953362
(式(h2)中、CDはシクロデキストリンから一つの水素原子又は水酸基が除された基を示し、シクロデキストリンは、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン又はγ−シクロデキストリンである)
で表される、重合性単量体。
項13
下記式(g1)
Figure 0006953362
(式(g1)中、Rはゲスト基を示す)
で表される、重合性単量体。
項14
下記式(g2)
Figure 0006953362
(式(g2)中、Rはゲスト基を示す)
で表される、重合性単量体。
項15
基板上に該基板と共有結合して成膜されている、項1〜8のいずれか1項に記載の自己修復性導電性材料。
項16
前記第1の高分子化合物及び前記第2の高分子化合物の少なくともいずれか一方は、前記基板と前記共有結合を形成可能な官能基を有する単量体単位を含み、
前記共有結合を形成可能な官能基と、基板表面の官能基とが共有結合を形成している、項15に記載の自己修復性導電性材料。
項17
前記共有結合を形成可能な官能基を有する単量体単位は、下記式A1
Figure 0006953362
で表される、項16に記載の自己修復性導電性材料。 That is, the present invention can include, for example, the inventions described in the following sections.
Item 1
It is formed of a conductive polymer containing a first polymer compound and a second polymer compound as constituent components.
The conductive polymer is a self-healing conductive material in which polymer chains have functional groups for forming one type or two or more different types of reversible bonds.
Item 2
Item 2. The self-healing conductive material according to Item 1, wherein the conductive polymer forms one or two or more reversible bonds between polymer chains.
Item 3
The reversible bond is selected from the group consisting of electrostatic interaction, host-guest interaction, hydrophobic interaction, hydrogen bond, ionic bond, coordination bond, π-electron interaction and other intermolecular interactions. Item 2. The self-healing conductive material according to Item 1 or 2, which is at least one non-covalent bond.
Item 4
Item 3. The self-healing conductive material according to Item 3, wherein the non-covalent bond includes at least an electrostatic interaction and a host-guest interaction.
Item 5
One of the first polymer compound and the second polymer compound has a monomer unit having a host group and no monomer unit having a guest group, and the other has a guest group. Item 2. The self-healing conductive material according to Item 4, which has a monomer unit having a monomer unit and does not have a monomer unit having a host group.
Item 6
Item 4. Self-repair according to Item 4, wherein either the first polymer compound or the second polymer compound has both a monomer unit having a host group and a monomer unit having a guest group. Conductive conductive material.
Item 7
Item 2. Self-healing conductivity according to Item 4, wherein both the first polymer compound and the second polymer compound have both a monomer unit having a host group and a monomer unit having a guest group. Sex material.
Item 8
The conductive polymer has a monomer unit having a styrene sulfonic acid skeleton, a monomer unit having a thiophene skeleton, a monomer unit having an aniline skeleton, a monomer unit having a phenylene vinylene skeleton, and an acetylene skeleton. Item 2. The self-healing conductive material according to any one of Items 1 to 7, which comprises at least one monomer unit selected from the group consisting of monomer units.
Item 9
Item 2. The self-healing conductive material according to any one of Items 1 to 8, which is formed in a film shape.
Item 10
It has one or both of a monomer unit having a host group and a monomer unit having a guest group, and a monomer unit having a thiophene skeleton.
The monomer unit having the host group has the following formula (H1).
Figure 0006953362
(In formula (H1), CD represents a group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from cyclodextrin, and cyclodextrin is α-cyclodextrin, β-cyclodextrin or γ-cyclodextrin).
And the following formula (H2)
Figure 0006953362
(In the formula (H2), CD is synonymous with the CD of the formula (H1))
It is at least one monomer unit selected from the group consisting of
The monomer unit having a guest group is represented by the following formula (G1).
Figure 0006953362
(In equation (G1), RG indicates a guest group)
And the following formula (G2)
Figure 0006953362
(In equation (G2), RG indicates a guest group)
It is at least one monomer unit selected from the group consisting of
The monomer unit having the thiophene skeleton has the following formula (C1).
Figure 0006953362
A conductive polymer compound which is a monomer unit represented by.
Item 11
The following formula (h1)
Figure 0006953362
(In formula (h1), CD represents a group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from cyclodextrin, and cyclodextrin is α-cyclodextrin, β-cyclodextrin or γ-cyclodextrin).
A polymerizable monomer represented by.
Item 12
The following formula (h2)
Figure 0006953362
(In formula (h2), CD represents a group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from cyclodextrin, and cyclodextrin is α-cyclodextrin, β-cyclodextrin or γ-cyclodextrin).
A polymerizable monomer represented by.
Item 13
The following formula (g1)
Figure 0006953362
(In formula (g1), RG indicates a guest group)
A polymerizable monomer represented by.
Item 14
The following formula (g2)
Figure 0006953362
(In formula (g2), RG indicates a guest group)
A polymerizable monomer represented by.
Item 15
Item 2. The self-healing conductive material according to any one of Items 1 to 8, which is covalently bonded to the substrate and formed on the substrate.
Item 16
At least one of the first polymer compound and the second polymer compound contains a monomer unit having a functional group capable of forming the covalent bond with the substrate.
Item 15. The self-healing conductive material according to Item 15, wherein the functional group capable of forming a covalent bond and the functional group on the surface of the substrate form a covalent bond.
Item 17
The monomer unit having a functional group capable of forming the covalent bond is represented by the following formula A1.
Figure 0006953362
Item 16. The self-healing conductive material represented by.

本発明の導電性高分子材料は、高分子鎖どうしが一種又は異なる二種以上の可逆的結合を形成するための官能基を有している導電性高分子を含むことで、優れた導電性能を有し、自己修復性にも優れる。 The conductive polymer material of the present invention has excellent conductive performance by containing a conductive polymer having a functional group for forming one or two or more different types of reversible bonds between polymer chains. And has excellent self-healing properties.

本発明の導電性高分子は、優れた導電性能を有し、自己修復性にも優れることから、導電性高分子材料を形成するために適した材料である。 The conductive polymer of the present invention has excellent conductive performance and is also excellent in self-healing property, and is therefore suitable for forming a conductive polymer material.

実施例3−6で得られた導電性高分子膜の自己修復試験の結果であって、(a)は修復前の膜表面の画像、(b)は修復後の膜表面の画像を示し、(c)は修復前の傷の面積の計測結果、(d)は修復後の傷の面積の計測結果を示す。The results of the self-repair test of the conductive polymer film obtained in Example 3-6, (a) shows an image of the film surface before repair, and (b) shows an image of the film surface after repair. (C) shows the measurement result of the scratch area before repair, and (d) shows the measurement result of the scratch area after repair. アンカー含有単量体単位が導入された導電性高分子が基板上に成膜された状態を説明する模式図であって、アンカー含有単量体単位中の官能基と基板S表面の官能基とが反応して共有結合を形成している状態を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the state which the conductive polymer which introduced the anchor-containing monomer unit was formed on the substrate, and the functional group in the anchor-containing monomer unit and the functional group of the substrate S surface It is a schematic diagram explaining the state which reacts and forms a covalent bond.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書中において、「含有」及び「含む」なる表現については、「含有」、「含む」、「実質的にからなる」及び「のみからなる」という概念を含む。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In addition, in this specification, the expressions "contains" and "includes" include the concepts of "contains", "includes", "substantially consists" and "consists of only".

本発明の自己修復性導電性材料は、第1の高分子化合物と、第2の高分子化合物とを構成成分として含有する導電性高分子で形成され、前記導電性高分子は、高分子鎖どうしが一種又は異なる二種以上の可逆的結合を形成するための官能基を有している。言い換えれば、前記導電性高分子は、導電性高分子鎖間で一種又は異なる二種以上の可逆的結合が形成され得る。本発明の自己修復性導電性材料は、優れた導電性を有しており、しかも自己修復性を備えた材料である。なお、以下では、本発明の自己修復性導電性材料を単に「導電性材料」と表記することがある。 The self-healing conductive material of the present invention is formed of a conductive polymer containing a first polymer compound and a second polymer compound as constituent components, and the conductive polymer is a polymer chain. Each has a functional group for forming one or more reversible bonds. In other words, the conductive polymer may form one or two or more reversible bonds between the conductive polymer chains. The self-healing conductive material of the present invention is a material having excellent conductivity and self-healing property. In the following, the self-healing conductive material of the present invention may be simply referred to as "conductive material".

導電性高分子は、2種類の高分子化合物、すなわち、第1の高分子化合物と、第2の高分子化合物とを構成成分として含む。導電性高分子鎖どうしの可逆的結合が形成される態様としては、第1の高分子化合物どうしで可逆的結合が形成される態様、第2の高分子化合物どうしで可逆的結合が形成される態様、あるいは、第1の高分子化合物と第2の高分子化合物とで可逆的結合が形成される態様を挙げることができる。導電性高分子鎖間での可逆的結合が形成される態様は、これら3種類の態様のいずれか1種類の場合及び2種以上が組み合わされる場合があり得る。 The conductive polymer contains two types of polymer compounds, that is, a first polymer compound and a second polymer compound as constituent components. As the mode in which the reversible bond between the conductive polymer chains is formed, the mode in which the reversible bond is formed between the first polymer compounds and the mode in which the reversible bond is formed between the second polymer compounds. Aspects, or a mode in which a reversible bond is formed between the first polymer compound and the second polymer compound can be mentioned. The mode in which the reversible bond is formed between the conductive polymer chains may be one of these three modes or a combination of two or more.

なお、本明細書において「高分子化合物どうし」なる記載は、第1の高分子化合物どうし、第2の高分子化合物どうし、及び、第1の高分子化合物と第2の高分子化合物どうし、を包含する。 In the present specification, the description of "polymer compounds" refers to the first polymer compound, the second polymer compound, and the first polymer compound and the second polymer compound. Include.

可逆的結合は、可逆的結合を形成するための官能基どうしが対になって形成される。可逆的結合の種類は特に限定されず、例えば、結合及び解離が可逆的に繰り返し起こり得る結合を選択することができる。導電性高分子は、高分子化合物どうしが可逆的結合で結合していることで、高分子化合物どうしの結合及び解離が可逆的に起こり得るものとなる。これにより、導電性材料に自己修復性能が発揮され得る。つまり、導電性材料に傷が付いたとしても、傷口部分に存在する一方の高分子化合物と、他方の高分子化合物とが可逆的結合によって再度の結合(又は相互作用)が起こり、これにより、傷口が塞がれて元の状態と同一の状態若しくは近い状態に修復され得る。 A reversible bond is formed by pairing functional groups for forming a reversible bond. The type of reversible bond is not particularly limited, and for example, a bond in which binding and dissociation can occur repeatedly reversibly can be selected. In the conductive polymer, the polymer compounds are bonded to each other by a reversible bond, so that the bond and dissociation between the polymer compounds can occur reversibly. As a result, the conductive material can exhibit self-healing performance. That is, even if the conductive material is scratched, one polymer compound existing in the wound portion and the other polymer compound are re-bonded (or interacted) by a reversible bond, which causes a re-bonding (or interaction). The wound can be closed and repaired to the same or similar condition as the original condition.

また、導電性材料が仮に切断されたとしても、切断面どうしを再度接触させることによっても、高分子化合物どうしが可逆的結合によって再度の結合(又は相互作用)が起こる。これにより、一度切断された導電性材料が再度接着し、導電性材料が自己修復し得る。 Further, even if the conductive material is cut, even if the cut surfaces are brought into contact with each other again, the polymer compounds are reversibly bonded to each other (or interact with each other). As a result, the conductive material once cut can be reattached and the conductive material can self-repair.

可逆的結合は、例えば、静電相互作用、ホスト−ゲスト相互作用、疎水性相互作用、水素結合、イオン結合、配位結合、π電子相互作用及びこれら以外の分子間相互作用からなる群より選ばれる少なくとも1種の非共有結合であることが好ましい。これらの非共有結合は可逆的な結合であり、容易に結合及び解離が起こり得るので、導電性材料の自己修復性がより高く発揮されやすい。 Reversible bonds are selected from the group consisting of, for example, electrostatic interactions, host-guest interactions, hydrophobic interactions, hydrogen bonds, ionic bonds, coordination bonds, π-electron interactions, and other intermolecular interactions. It is preferably at least one non-covalent bond. Since these non-covalent bonds are reversible bonds and can easily bond and dissociate, the self-healing property of the conductive material is more likely to be exhibited.

なお、念のための注記に過ぎないが、非共有結合を2種以上含むとは具体的に、高分子化合物どうしが互いに2箇所以上の部分で非共有結合を形成しており、かつ、それぞれの非共有結合の種類が、互いに異なる2種以上であるということを意味する。 As a reminder, the fact that two or more types of non-covalent bonds are included means that the polymer compounds form non-covalent bonds at two or more locations with each other, and each of them. It means that there are two or more types of non-covalent bonds that are different from each other.

非共有結合を形成するための官能基(以下、「非共有結合性官能基」と略記する)としては、前述の各種の非共有結合を形成できる限りは特に限定されない。 The functional group for forming a non-covalent bond (hereinafter, abbreviated as "non-covalent functional group") is not particularly limited as long as the above-mentioned various non-covalent bonds can be formed.

非共有結合が静電相互作用である場合、非共有結合性官能基の組み合わせとしては、スチレンスルホン酸骨格と、チオフェン骨格とを挙げることができる。この場合、スチレンスルホン酸骨格のスルホン酸部位(SO )が負電荷、チオフェン骨格のチオフェン部位が正電荷としての役割を果たし、これにより静電相互作用が形成され得る。 When the non-covalent bond is an electrostatic interaction, the combination of the non-covalent functional groups includes a styrene sulfonic acid skeleton and a thiophene skeleton. In this case, sulfonic acid site of styrene sulfonic acid skeleton (SO 3 -) are negative charges, thiophene site thiophene skeleton serves as the positive charge, thereby electrostatic interactions can be formed.

その他、静電相互作用を形成するための官能基としては、一方が正電荷、他方が負電荷の各種官能基の組み合わせを採用できる。正電荷を付与できる官能基としては、ピロール、アニリン等を例示でき、負電荷を付与できる官能基としては、水酸基、カルボキシ基等の他、ホウ酸、リン酸、砒酸、ボロン酸由来の官能基を例示できる。 In addition, as the functional group for forming the electrostatic interaction, a combination of various functional groups having a positive charge on one side and a negative charge on the other side can be adopted. Examples of the functional group capable of imparting a positive charge include pyrrole and aniline, and examples of the functional group capable of imparting a negative charge include a hydroxyl group, a carboxy group and the like, as well as a functional group derived from boric acid, phosphoric acid, arsenic acid and boronic acid. Can be exemplified.

非共有結合がホスト−ゲスト相互作用である場合、非共有結合性官能基の組み合わせとしては、ホスト基及びゲスト基を挙げることができる。ホスト−ゲスト相互作用とは、ホスト基とゲスト基との間で形成される結合のことをいう。 When the non-covalent bond is a host-guest interaction, the combination of non-covalent functional groups may include a host group and a guest group. A host-guest interaction is a bond formed between a host group and a guest group.

ホスト基は、例えば、ホスト分子によって形成される基である。つまり、ホスト基とは、ホスト分子から一つの原子又は置換基(例えば、水素、水酸基等)が除されて形成される基である。 A host group is, for example, a group formed by a host molecule. That is, the host group is a group formed by removing one atom or a substituent (for example, hydrogen, a hydroxyl group, etc.) from the host molecule.

ホスト分子としては、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリン、カリックス[6]アレーンスルホン酸、カリックス[8]アレーンスルホン酸、12−クラウン−4、18−クラウン−6、[6]パラシクロファン、[2,2]パラシクロファン、ククルビット[6]ウリル及びククルビット[8]ウリル、ククルビット[7]ウリル及びピラー[n]アレーン(nは5〜15の整数)の群から選ばれる少なくとも1種が例示される。ホスト分子はさらに置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、ハロゲン原子(例えば、フッ素、塩素、臭素等)、カルボキシル基、エステル基、アミド基、保護されていてもよい水酸基等が挙げられる。 Host molecules include α-cyclodextrin, β-cyclodextrin, γ-cyclodextrin, calix [6] allene sulfonic acid, calix [8] allene sulfonic acid, 12-crown-4, 18-crown-6, [6]. ] Paracyclophane, [2,2] paracyclophane, cucurbituril [6] uryl and cucurbituril [8] uryl, cucurbituril [7] uryl and pillar [n] arelain (n is an integer of 5 to 15) At least one of these is exemplified. The host molecule may further have a substituent. Examples of the substituent include a halogen atom (for example, fluorine, chlorine, bromine, etc.), a carboxyl group, an ester group, an amide group, a hydroxyl group which may be protected, and the like.

ホスト基は、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン又はγ−シクロデキストリンから一つの水素原子又は水酸基が除された基であることが好ましい。この場合、より安定なホスト−ゲスト相互作用が形成されやすいことから、最終的に得られる導電性材料の自己修復性が発揮されやすい。 The host group is preferably a group obtained by removing one hydrogen atom or a hydroxyl group from α-cyclodextrin, β-cyclodextrin or γ-cyclodextrin. In this case, since a more stable host-guest interaction is likely to be formed, the self-healing property of the finally obtained conductive material is likely to be exhibited.

ゲスト基は、ゲスト分子によって形成される基である。つまり、ゲスト基とは、ゲスト分子から一つの原子又は置換基(例えば、水素、水酸基等)が除されて形成される基である。 A guest group is a group formed by a guest molecule. That is, the guest group is a group formed by removing one atom or a substituent (for example, hydrogen, a hydroxyl group, etc.) from the guest molecule.

ゲスト基としては、炭素数1〜30の直鎖又は分岐状の炭化水素基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基及び有機金属錯体等が挙げられ、これらは一以上の置換基を有していてもよい。より具体的なゲスト基としては、炭素数4〜18の鎖状又は環状のアルキル基が挙げられる。環状のアルキル基は、かご型の構造であってもよい。置換基としては、例えば、ハロゲン原子(例えば、フッ素、塩素、臭素等)、カルボキシル基、エステル基、アミド基、保護されていてもよい水酸基等が挙げられる。 Examples of the guest group include a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, a cycloalkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an organic metal complex and the like, and these have one or more substituents. May be. More specific guest groups include chain or cyclic alkyl groups having 4 to 18 carbon atoms. The cyclic alkyl group may have a cage-shaped structure. Examples of the substituent include a halogen atom (for example, fluorine, chlorine, bromine, etc.), a carboxyl group, an ester group, an amide group, a hydroxyl group which may be protected, and the like.

ゲスト基は、その他、例えば、アルコール誘導体;アリール化合物;カルボン酸誘導体;アミノ誘導体;環状アルキル基又はフェニル基を有するアゾベンゼン誘導体;桂皮酸誘導体;芳香族化合物及びそのアルコール誘導体;アミン誘導体;フェロセン誘導体;アゾベンゼン;ナフタレン誘導体;アントラセン誘導体;ピレン誘導体:ペリレン誘導体;フラーレン等の炭素原子で構成されるクラスター類;ダンシル化合物の群から選ばれる少なくとも1種が例示されるゲスト分子から形成された基であってもよい。 Guest groups include, for example, alcohol derivatives; aryl compounds; carboxylic acid derivatives; amino derivatives; azobenzene derivatives having cyclic alkyl groups or phenyl groups; cinnamic acid derivatives; aromatic compounds and their alcohol derivatives; amine derivatives; ferrocene derivatives; Azobenzene; naphthalene derivative; anthracene derivative; pyrene derivative: perylene derivative; clusters composed of carbon atoms such as fullerene; at least one selected from the group of dansyl compounds is a group formed from an exemplary guest molecule. May be good.

ゲスト基としては、n−ブチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ドデシル基、t−ブチル基、イソボルニル基及びアダマンチル基の群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。 The guest group is preferably at least one selected from the group of n-butyl group, n-hexyl group, n-octyl group, n-dodecyl group, t-butyl group, isobornyl group and adamantyl group.

ホスト基及びゲスト基の組み合わせとしては、ホスト基を構成するホスト分子がα−シクロデキストリンである場合、ゲスト基はn−ブチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基及びn−ドデシル基の群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、ホスト基を構成するホスト分子がβ−シクロデキストリンである場合、ゲスト基はアダマンチル基、ヒドロキシル基置換アダマンチル基、エチル基置換アダマンチル基、及びイソボルニル基の群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、ホスト基を構成するホスト分子がγ−シクロデキストリンである場合、ゲスト基はn−オクチル基、n−ドデシル基及びシクロドデシル基等の群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。 As a combination of a host group and a guest group, when the host molecule constituting the host group is α-cyclodextrin, the guest group is a group of n-butyl group, n-hexyl group, n-octyl group and n-dodecyl group. When the host molecule constituting the host group is β-cyclodextrin, the guest group is selected from the group of adamantyl group, hydroxyl group-substituted adamantyl group, ethyl group-substituted adamantyl group, and isobornyl group. When the host molecule constituting the host group is γ-cyclodextrin, the guest group is preferably at least one selected from the group such as n-octyl group, n-dodecyl group and cyclododecyl group. ..

可逆的結合のその他の種類として、ボロン酸とカテコールとの相互作用、アルコキシアミン結合、ジスルフィド結合、イミン結合、Diels−Alder反応で形成される結合、オレフィンクロスメタセシス反応で形成される結合等を挙げることができる。Diels−Alder反応で形成される結合は、例えば、共役ジエンとジエノフィルとの反応で形成される。 Other types of reversible bonds include interactions between boronic acid and catechol, alkoxyamine bonds, disulfide bonds, imine bonds, bonds formed by the Diels-Alder reaction, bonds formed by the olefin cross metathesis reaction, and the like. be able to. The bond formed by the Diels-Alder reaction is formed, for example, by the reaction of a conjugated diene with a dienophile.

非共有結合は、静電相互作用と、ホスト−ゲスト相互作用とを少なくとも含むことが好ましい。言い換えれば、導電性高分子は、高分子化合物どうしが、少なくとも静電相互作用及びホスト−ゲスト相互作用の両方の非共有結合によって結合していることが好ましい。この場合、ホスト−ゲスト相互作用の優れた可逆性によって、自己修復性がさらに高まり、加えて、導電性もより高くなり得る。非共有結合が、静電相互作用と、ホスト−ゲスト相互作用とを少なくとも含む場合であっても、その他の非共有結合を含むことができる。あるいは、導電性高分子は、高分子化合物どうしが、静電相互作用及びホスト−ゲスト相互作用のみの非共有結合によって形成されていてもよい。 The non-covalent bond preferably includes at least an electrostatic interaction and a host-guest interaction. In other words, in the conductive polymer, it is preferable that the polymer compounds are bonded to each other by non-covalent bonds of at least both electrostatic interaction and host-guest interaction. In this case, the excellent reversibility of the host-guest interaction can further increase self-healing and, in addition, increase conductivity. Other non-covalent bonds can be included even if the non-covalent bond includes at least an electrostatic interaction and a host-guest interaction. Alternatively, the conductive polymer may be formed by non-covalent bonds of polymer compounds with each other only by electrostatic interaction and host-guest interaction.

なお、本発明の効果が阻害されない程度であれば、高分子化合物どうし化学的に架橋した構造を有していてもよい。 The polymer compounds may have a chemically crosslinked structure as long as the effects of the present invention are not impaired.

導電性高分子は、導電性を付与することができる単量体単位を含む。つまり、導電性高分子を形成する第1の高分子化合物及び第2の高分子化合物は、導電性を付与することができる単量体単位を含む。なお、本明細書でいう単量体単位とは、単量体が重合した場合に形成される重合体中の繰り返し構造単位を示し、単量体そのものを示すわけではない。また、本明細書でいう「単量体Aに由来する単量体単位」とは、単量体Aを重合して得られる重合体を構成している繰り返しの構成単位を意味する。 The conductive polymer contains a monomer unit capable of imparting conductivity. That is, the first polymer compound and the second polymer compound that form the conductive polymer contain a monomer unit that can impart conductivity. The monomer unit referred to in the present specification indicates a repeating structural unit in a polymer formed when the monomer is polymerized, and does not indicate the monomer itself. Further, the “monomer unit derived from monomer A” as used herein means a repeating structural unit constituting a polymer obtained by polymerizing monomer A.

導電性を付与することができる単量体単位(以下、「導電性単量体単位」と略記する)としては特に限定されず、例えば、公知の導電性高分子を形成するために用いられている単量体単位を広く適用することができる。導電性単量体単位としては、例えば、スチレンスルホン酸骨格を有する単量体単位、チオフェン骨格を有する単量体単位、アニリン骨格を有する単量体単位、フェニレンビニレン骨格を有する単量体単位及びアセチレン骨格を有する単量体単位を挙げることができる。なお、本明細書でいう導電性単量体単位は、後記するホスト基を有する単量体単位及びゲスト基を有する単量体単位は除くものである。 The monomer unit that can impart conductivity (hereinafter, abbreviated as "conductive monomer unit") is not particularly limited, and is used, for example, for forming a known conductive polymer. The monomer unit is widely applicable. Examples of the conductive monomer unit include a monomer unit having a styrene sulfonic acid skeleton, a monomer unit having a thiophene skeleton, a monomer unit having an aniline skeleton, a monomer unit having a phenylene vinylene skeleton, and the like. A monomer unit having an acetylene skeleton can be mentioned. The conductive monomer unit referred to in the present specification excludes the monomer unit having a host group and the monomer unit having a guest group, which will be described later.

スチレンスルホン酸骨格を有する単量体単位としては、例えば、スチレンスルホン酸ナトリウム、スチレンスルホン酸カリウム等のスチレンスルホン酸塩に由来する単量体単位が挙げられる。これらは、置換基を有することもできる。スチレンスルホン酸骨格を有する単量体単位は、例えば、スチレンのパラ位にスルホン酸が結合した単量体単位を挙げることができる。 Examples of the monomer unit having a styrene sulfonic acid skeleton include a monomer unit derived from a styrene sulfonate such as sodium styrene sulfonate and potassium styrene sulfonate. They can also have substituents. Examples of the monomer unit having a styrene sulfonic acid skeleton include a monomer unit in which sulfonic acid is bonded to the para position of styrene.

チオフェン骨格を有する単量体単位としては、例えば、チオフェン、2,3−ジヒドロチエノ[3,4−b][1,4]ジオキシン(別名、3,4−エチレンジオキシチオフェンでありEDOTと称される)等に由来する単量体単位が挙げられる。これらは、置換基を有することもできる。 Examples of the monomer unit having a thiophene skeleton include thiophene, 2,3-dihydrothieno [3,4-b] [1,4] dioxin (also known as 3,4-ethylenedioxythiophene, which is referred to as EDOT). ) Etc., and examples thereof include monomer units derived from. They can also have substituents.

アニリン骨格を有する単量体単位としては、例えば、アニリンに由来する単量体単位が挙げられる。アニリンは置換基を有することもできる。 Examples of the monomer unit having an aniline skeleton include a monomer unit derived from aniline. Aniline can also have a substituent.

フェニレンビニレン骨格を有する単量体単位としては、フェニレンビニレンに由来する単量体単位が挙げられる。フェニレンビニレンは置換基を有することもできる。 Examples of the monomer unit having a phenylene vinylene skeleton include a monomer unit derived from phenylene vinylene. Phenylene vinylene can also have a substituent.

アセチレン骨格を有する単量体単位としては、アセチレンに由来する単量体単位が挙げられる。フェニレンビニレンは置換基を有することもできる。 Examples of the monomer unit having an acetylene skeleton include a monomer unit derived from acetylene. Phenylene vinylene can also have a substituent.

導電性高分子は、スチレンスルホン酸骨格を有する単量体単位、チオフェン骨格を有する単量体単位、アニリン骨格を有する単量体単位、フェニレンビニレン骨格を有する単量体単位及びアセチレン骨格を有する単量体単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の単量体単位を含むことが好ましい。この場合、導電性高分子は高い導電率を有することができ、導電性材料の導電性能がさらに高まる。 The conductive polymer is a monomer unit having a styrene sulfonic acid skeleton, a monomer unit having a thiophene skeleton, a monomer unit having an aniline skeleton, a monomer unit having a phenylene vinylene skeleton, and a simple unit having an acetylene skeleton. It preferably contains at least one monomeric unit selected from the group consisting of metric units. In this case, the conductive polymer can have high conductivity, and the conductive performance of the conductive material is further enhanced.

導電性高分子は、スチレンスルホン酸骨格を有する単量体単位及びチオフェン骨格を有する単量体単位の両方を有していることが好ましい。より具体的に言えば、導電性高分子を形成する第1の高分子化合物及び第2の高分子化合物の一方がスチレンスルホン酸骨格を有する単量体単位を有しており、他方がチオフェン骨格を有する単量体単位を有していることが好ましい。この場合、導電性材料の導電性能がさらに高まることに加えて、スチレンスルホン酸骨格とチオフェン骨格との静電相互作用(つまり、非共有結合)も効果的に作用するので、自己修復性も発揮されやすい。また、導電性高分子は、スチレンスルホン酸骨格を有する単量体単位及びチオフェン骨格を有する単量体単位の両方を有する場合は、第1の高分子化合物及び第2の高分子化合物への非共有結合可能な官能基の導入も製造上容易になりやすいという利点もある。 The conductive polymer preferably has both a monomer unit having a styrene sulfonic acid skeleton and a monomer unit having a thiophene skeleton. More specifically, one of the first polymer compound and the second polymer compound forming the conductive polymer has a monomer unit having a styrene sulfonic acid skeleton, and the other has a thiophene skeleton. It is preferable to have a monomer unit having. In this case, in addition to further enhancing the conductive performance of the conductive material, the electrostatic interaction (that is, non-covalent bond) between the styrene sulfonic acid skeleton and the thiophene skeleton also works effectively, so that self-healing property is also exhibited. Easy to be done. Further, when the conductive polymer has both a monomer unit having a styrene sulfonic acid skeleton and a monomer unit having a thiophene skeleton, it is not a first polymer compound and a second polymer compound. There is also an advantage that the introduction of a covalently bondable functional group is easy in production.

導電性高分子が、スチレンスルホン酸骨格を有する単量体単位及びチオフェン骨格を有する単量体単位の両方を有する場合の具体例としては、例えば、スチレンスルホン酸骨格がスチレンスルホン酸塩単位、チオフェン骨格がEDOT単位である組み合わせである。スチレンスルホン酸塩としては、スチレンスルホン酸ナトリウム、スチレンスルホン酸カリウム等が挙げられる。例えば、スチレンスルホン酸ナトリウム単位は、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム(PSSNa)を形成し、導電性高分子におけるいわゆる「ドーパント」としての機能を発揮する。 Specific examples of the case where the conductive polymer has both a monomer unit having a styrene sulfonic acid skeleton and a monomer unit having a thiophene skeleton include, for example, the styrene sulfonic acid skeleton is a styrene sulfonate unit and thiophene. It is a combination in which the skeleton is an EDOT unit. Examples of the styrene sulfonate include sodium styrene sulfonate, potassium styrene sulfonate and the like. For example, the sodium styrene sulfonate unit forms sodium polystyrene sulfonate (PSSNa) and acts as a so-called "dampant" in the conductive polymer.

第1の高分子化合物及び第2の高分子化合物は、例えば、導電性単量体単位のみで形成することができる。この場合、第1の高分子化合物及び第2の高分子化合物の一方は、スチレンスルホン酸骨格を有する単量体単位のみで形成され、他方は、チオフェン骨格を有する単量体単位のみで形成することができる。この形態の具体例としては、第1の高分子化合物及び第2の高分子化合物の一方がポリスチレンスルホン酸ナトリウム(PSSNa)、他方が前記EDOTのポリマー(PEDOT)が挙げられる。なお、以下ではこの形態を「第1形態」と略記する。 The first polymer compound and the second polymer compound can be formed, for example, only by the conductive monomer unit. In this case, one of the first polymer compound and the second polymer compound is formed only of the monomer unit having a styrene sulfonic acid skeleton, and the other is formed only by the monomer unit having a thiophene skeleton. be able to. Specific examples of this form include sodium polystyrene sulfonate (PSSNa) in one of the first polymer compound and the second polymer compound, and the PEDOT polymer (PEDOT) in the other. In the following, this form will be abbreviated as "first form".

第1形態において、PSSNaは、スルホン酸に起因する陰イオン性を示し、PEDOTは、チオフェン骨格に起因する陽イオン性を示すことから、PSSNa及びPEDOT間で静電相互作用がはたらく。これにより、PSSNaとPEDOTとが非共有結合で結合して導電性高分子が形成される。第1形態の導電性高分子は、PSSNa及びPEDOTを有することで、優れた導電性を有し、しかも、両者間の静電相互作用によって、自己修復性が発揮され得る。前述のように、PSSNaは、導電性高分子における「ドーパント」としての機能を発揮する。第1形態の導電性高分子材料では、例えば、PSSNaのスルホン酸イオン及びチオフェン骨格それぞれが、導電性高分子における可逆的結合を形成するための官能基である。 In the first form, PSSNa exhibits anionic properties due to sulfonic acid, and PEDOT exhibits cationic properties due to the thiophene skeleton, so that electrostatic interaction acts between PSSNa and PEDOT. As a result, PSSNa and PEDOT are bonded in a non-covalent bond to form a conductive polymer. Since the conductive polymer of the first form has PSSNa and PEDOT, it has excellent conductivity, and self-healing property can be exhibited by the electrostatic interaction between the two. As described above, PSSNa exerts a function as a "dopant" in the conductive polymer. In the conductive polymer material of the first form, for example, the sulfonate ion of PSSNa and the thiophene skeleton are functional groups for forming a reversible bond in the conductive polymer.

PSSNa及びPEDOTはいずれも公知の方法で製造することができる。例えば、PSSNaはスチレンスルホン酸ナトリウムの重合反応により得ることができる。PEDOTはスチレンスルホン酸ナトリウムの重合反応により得ることができる。PSSNa及びPEDOTは。市販のPSSNa及びPEDOTを使用することもできる。 Both PSSNa and PEDOT can be produced by known methods. For example, PSSNa can be obtained by a polymerization reaction of sodium styrene sulfonate. PEDOT can be obtained by a polymerization reaction of sodium styrene sulfonate. PSSNa and PEDOT. Commercially available PSSNa and PEDOT can also be used.

第1の高分子化合物及び第2の高分子化合物はそれぞれ、導電性単量体単位に加えて、他の単量体単位、特に、可逆的結合(例えば、非共有結合)を形成することが可能な官能基を有する単量体単位を有することができる。この場合、導電性高分子は、導電性単量体単位の存在によって、前述のように導電性及び自己修復性が優れることに加えて、他の非共有結合の存在により、さらに自己修復性能が補強され得る。他の非共有結合としては、例えば、ホスト−ゲスト相互作用を挙げることができる。 The first polymer compound and the second polymer compound can each form other monomeric units, particularly reversible bonds (eg, non-covalent bonds), in addition to the conductive monomeric units. It can have a monomeric unit with a possible functional group. In this case, the conductive polymer is excellent in conductivity and self-healing property due to the presence of the conductive monomer unit as described above, and further has self-healing performance due to the presence of other non-covalent bonds. Can be reinforced. Other non-covalent bonds include, for example, host-guest interactions.

例えば、第1の高分子化合物及び第2の高分子化合物の一方は、ホスト基を有する単量体単位を有し、ゲスト基を有する単量体単位を有さず、他方は、ゲスト基を有する単量体単位を有し、ホスト基を有する単量体単位を有していない形態にすることができる。なお、以下ではこの形態を「第2形態」と略記する。ホスト基及びゲスト基はそれぞれ可逆的結合を形成するための官能基である。 For example, one of the first polymer compound and the second polymer compound has a monomer unit having a host group and no monomer unit having a guest group, and the other has a guest group. It can be in a form having a monomer unit having a monomer unit and not having a monomer unit having a host group. In the following, this form will be abbreviated as "second form". The host group and the guest group are functional groups for forming a reversible bond, respectively.

第2形態において、第1の高分子化合物及び前記第2の高分子化合物はいずれも導電性単量体単位も有する。例えば、第2形態において、1の高分子化合物及び第2の高分子化合物の一方は、スチレンスルホン酸骨格を有する単量体単位を含み、他方は、チオフェン骨格を有する単量体単位を含む構造とすることができる。スチレンスルホン酸骨格を有する単量体単位を含む方の高分子化合物は、導電性高分子における「ドーパント」としての機能を発揮する。 In the second form, both the first polymer compound and the second polymer compound also have a conductive monomer unit. For example, in the second form, one of the polymer compound and the second polymer compound contains a monomer unit having a styrene sulfonic acid skeleton, and the other contains a monomer unit having a thiophene skeleton. Can be. The polymer compound containing the monomer unit having a styrene sulfonic acid skeleton exerts a function as a "lactone" in the conductive polymer.

第2形態において、スチレンスルホン酸骨格を有する単量体単位を含む高分子化合物は、製造が容易である観点から、ホスト基又はゲスト基を有する単量体単位の主鎖はC−C結合であることが好ましい。また、第2形態において、チオフェン骨格を有する単量体単位を含む高分子化合物は、製造が容易である観点から、ホスト基又はゲスト基を有する単量体単位の主鎖は、同様のチオフェン骨格であることが好ましい。 In the second form, the polymer compound containing a monomer unit having a styrene sulfonic acid skeleton has a CC bond as the main chain of the monomer unit having a host group or a guest group from the viewpoint of easy production. It is preferable to have. Further, in the second form, from the viewpoint that the polymer compound containing the monomer unit having a thiophene skeleton can be easily produced, the main chain of the monomer unit having a host group or a guest group has the same thiophene skeleton. Is preferable.

第2形態では、第1の高分子化合物と第2の高分子化合物との間に導電性単量体単位に起因する静電相互作用がはたらくことに加えて、ホスト基とゲスト基との結合、すなわちホスト−ゲスト相互作用も非共有結合の役割を果たし得る。つまり、第2形態では、導電性高分子の高分子鎖どうしが静電相互作用及びホスト−ゲスト相互作用の2種類の非共有結合で結合し得る。これにより、導電性高分子材料の自己修復性能がさらに高まる。従って、第2形態の導電性高分子材料では、例えば、PSSNaのスルホン酸イオン及びチオフェン骨格それぞれが、導電性高分子における可逆的結合を形成するための官能基であることに加えて、ホスト基及びゲスト基も可逆的結合を形成するための官能基である。 In the second form, in addition to the electrostatic interaction caused by the conductive monomer unit acting between the first polymer compound and the second polymer compound, the bond between the host group and the guest group That is, the host-guest interaction can also play a role of non-covalent bond. That is, in the second form, the polymer chains of the conductive polymer can be bonded by two types of non-covalent bonds, electrostatic interaction and host-guest interaction. This further enhances the self-healing performance of the conductive polymer material. Therefore, in the conductive polymer material of the second form, for example, the sulfonate ion of PSSNa and the thiophene skeleton are functional groups for forming a reversible bond in the conductive polymer, and in addition, a host group. And the guest group is also a functional group for forming a reversible bond.

導電性高分子のさらなる他例として、第1の高分子化合物及び第2の高分子化合物のいずれか一方は、ホスト基を有する単量体単位及びゲスト基を有する単量体単位の両方を有する形態とすることもできる。なお、以下ではこの形態を「第3形態」と略記する。 As a further example of the conductive polymer, either one of the first polymer compound and the second polymer compound has both a monomer unit having a host group and a monomer unit having a guest group. It can also be in the form. In the following, this form will be abbreviated as "third form".

第3形態において、第1の高分子化合物及び前記第2の高分子化合物はいずれも導電性単量体単位も有する。例えば、第3形態において、第1の高分子化合物及び第2の高分子化合物の一方は、スチレンスルホン酸骨格を有する単量体単位を含み、他方は、チオフェン骨格を有する単量体単位を含む構造とすることができる。 In the third form, both the first polymer compound and the second polymer compound also have a conductive monomer unit. For example, in the third form, one of the first polymer compound and the second polymer compound contains a monomer unit having a styrene sulfonic acid skeleton, and the other contains a monomer unit having a thiophene skeleton. It can be a structure.

第3形態において、スチレンスルホン酸骨格を有する単量体単位を含む高分子化合物がホスト基及びゲスト基を有する単量体単位を含む場合は、製造が容易である観点から、ホスト基及びゲスト基を有する単量体単位の主鎖はC−C結合であることが好ましい。また、第3形態において、チオフェン骨格を有する単量体単位を含む高分子化合物がホスト基及びゲスト基を有する単量体単位を含む場合は、製造が容易である観点から、ホスト基及びゲスト基を有する単量体単位の主鎖は、チオフェン骨格であることが好ましい。 In the third embodiment, when the polymer compound containing a monomer unit having a styrene sulfonic acid skeleton contains a monomer unit having a host group and a guest group, the host group and the guest group are easy to produce. The main chain of the monomer unit having is preferably a CC bond. Further, in the third embodiment, when the polymer compound containing the monomer unit having a thiophene skeleton contains the monomer unit having a host group and a guest group, the host group and the guest group are easy to produce. The main chain of the monomeric unit having is preferably a thiophene skeleton.

第3形態では、第1の高分子化合物及び第2の高分子化合物のうち、ホスト基を有する単量体単位及びゲスト基を有する単量体単位を含む方の高分子化合物はさらに、導電性単量体単位を含み、他方の高分子化合物は導電性単量体単位のみで形成することが好ましい。この場合、ホスト基を有する単量体単位及びゲスト基を有する単量体単位を含む方の高分子化合物どうしで、ホスト−ゲスト相互作用が起こり、さらに、ホスト基を有する単量体単位及びゲスト基を有する単量体単位を含む方の高分子化合物と、他方の高分子化合物との間で静電相互作用も起こる。つまり、導電性高分子の高分子鎖どうしが静電相互作用及びホスト−ゲスト相互作用の2種類の非共有結合で結合し得る。これにより、導電性高分子材料の自己修復性能がさらに高まる。 In the third form, of the first polymer compound and the second polymer compound, the polymer compound containing the monomer unit having a host group and the monomer unit having a guest group is further conductive. It is preferable that the polymer compound contains a monomer unit and the other polymer compound is formed only by the conductive monomer unit. In this case, a host-guest interaction occurs between the polymer compounds containing the monomer unit having a host group and the monomer unit having a guest group, and further, the monomer unit having a host group and the guest An electrostatic interaction also occurs between the polymer compound containing the monomer unit having a group and the other polymer compound. That is, the polymer chains of the conductive polymer can be bonded by two types of non-covalent bonds, electrostatic interaction and host-guest interaction. This further enhances the self-healing performance of the conductive polymer material.

第3形態では、ホスト基を有する単量体単位及びゲスト基を有する単量体単位を含む方の高分子化合物が、スチレンスルホン酸骨格を有する単量体単位を含み、他方の高分子化合物がチオフェン骨格を有する単量体単位を含むことが好ましい。この場合、自己修復率が特に向上しやすい。スチレンスルホン酸骨格を有する単量体単位を含む方の高分子化合物は、導電性高分子における「ドーパント」としての機能を発揮する。第3形態の導電性高分子材料では、例えば、スルホン酸イオン及びチオフェン骨格それぞれが、導電性高分子における可逆的結合を形成するための官能基であることに加えて、ホスト基及びゲスト基も可逆的結合を形成するための官能基である。 In the third form, the polymer compound containing the monomer unit having a host group and the monomer unit having a guest group contains the monomer unit having a styrene sulfonic acid skeleton, and the other polymer compound is It preferably contains a monomeric unit having a thiophene skeleton. In this case, the self-repair rate is particularly likely to improve. The polymer compound containing the monomer unit having a styrene sulfonic acid skeleton exerts a function as a "lactone" in the conductive polymer. In the conductive polymer material of the third form, for example, in addition to each of the sulfonic acid ion and the thiophene skeleton being a functional group for forming a reversible bond in the conductive polymer, a host group and a guest group are also included. It is a functional group for forming a reversible bond.

さらなる他例として、第1の高分子化合物及び第2の高分子化合物はいずれも、ホスト基を有する単量体単位及びゲスト基を有する単量体単位の両方を有する形態とすることもできる。なお、以下ではこの形態を「第4形態」と略記する。 As a further example, both the first polymer compound and the second polymer compound can be in the form of having both a monomer unit having a host group and a monomer unit having a guest group. In the following, this form will be abbreviated as "fourth form".

第4形態において、第1の高分子化合物及び前記第2の高分子化合物はいずれも導電性単量体単位も有する。例えば、第4形態において、第1の高分子化合物及び第2の高分子化合物の一方は、スチレンスルホン酸骨格を有する単量体単位を含み、他方は、チオフェン骨格を有する単量体単位を含む構造とすることができる。 In the fourth form, both the first polymer compound and the second polymer compound also have a conductive monomer unit. For example, in the fourth form, one of the first polymer compound and the second polymer compound contains a monomer unit having a styrene sulfonic acid skeleton, and the other contains a monomer unit having a thiophene skeleton. It can be a structure.

第4形態において、スチレンスルホン酸骨格を有する単量体単位を含む高分子化合物は、製造が容易である観点から、ホスト基及びゲスト基を有する単量体単位の主鎖もC−C結合であることが好ましい。また、第4形態において、チオフェン骨格を有する単量体単位を含む高分子化合物は、製造が容易である観点から、ホスト基及びゲスト基を有する単量体単位の主鎖も、同様のチオフェン骨格であることが好ましい。スチレンスルホン酸骨格を有する単量体単位を含む方の高分子化合物は、導電性高分子における「ドーパント」としての機能を発揮する。第4形態の導電性高分子材料では、例えば、スルホン酸イオン及びチオフェン骨格それぞれが、導電性高分子における可逆的結合を形成するための官能基であることに加えて、ホスト基及びゲスト基も可逆的結合を形成するための官能基である。 In the fourth form, the polymer compound containing a monomer unit having a styrene sulfonic acid skeleton also has a CC bond in the main chain of the monomer unit having a host group and a guest group from the viewpoint of easy production. It is preferable to have. Further, in the fourth form, the polymer compound containing the monomer unit having a thiophene skeleton has the same thiophene skeleton as the main chain of the monomer unit having a host group and a guest group from the viewpoint of easy production. Is preferable. The polymer compound containing the monomer unit having a styrene sulfonic acid skeleton exerts a function as a "lactone" in the conductive polymer. In the conductive polymer material of the fourth form, for example, in addition to each of the sulfonic acid ion and the thiophene skeleton being a functional group for forming a reversible bond in the conductive polymer, a host group and a guest group are also included. It is a functional group for forming a reversible bond.

第4形態では、第1の高分子化合物及び第2の高分子化合物のいずれもホスト基を有する単量体単位及びゲスト基を有する単量体単位の両方を有するので、第1の高分子化合物どうし、第2の高分子化合物どうし、及び、第1の高分子化合物と第2の高分子化合物どうしのいずれの組み合わせにおいても、ホスト−ゲスト相互作用が生じる。また、第4形態では、第1の高分子化合物及び第2の高分子化合物どうしの静電相互作用が生じる。つまり、導電性高分子の高分子鎖どうしが静電相互作用及びホスト−ゲスト相互作用の2種類の非共有結合で結合し得る。この結果、第4形態では、導電性及び自己修復性能が特に優れる。 In the fourth form, since both the first polymer compound and the second polymer compound have both a monomer unit having a host group and a monomer unit having a guest group, the first polymer compound A host-guest interaction occurs between the second polymer compounds and in any combination of the first polymer compound and the second polymer compound. Further, in the fourth form, an electrostatic interaction between the first polymer compound and the second polymer compound occurs. That is, the polymer chains of the conductive polymer can be bonded by two types of non-covalent bonds, electrostatic interaction and host-guest interaction. As a result, in the fourth form, the conductivity and the self-repairing performance are particularly excellent.

本発明において、導電性高分子に含まれるホスト基を有する単量体単位の種類は特に限定されず、公知の単量体単位を広く採用することができる。 In the present invention, the type of the monomer unit having a host group contained in the conductive polymer is not particularly limited, and known monomer units can be widely adopted.

ホスト基を有する単量体単位としては、例えば、後記一般式(h3)で表される重合性単量体(以下、「ホスト基含有重合性単量体」と略記する)に由来する単量体単位が挙げられる。 As the monomer unit having a host group, for example, a single amount derived from a polymerizable monomer represented by the general formula (h3) described below (hereinafter, abbreviated as “host group-containing polymerizable monomer”). The body unit can be mentioned.

Figure 0006953362
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式(h3)中、Raは水素原子またはメチル基を表し、Rはヒドロキシル基、チオール基、1個以上の置換基を有していてもよいアルコキシ基、1個以上の置換基を有していてもよいチオアルコキシ基、1個以上の置換基を有していてもよいアルキル基、1個の置換基を有していてもよいアミノ基、1個以上の置換基を有していてもよいアミド基、アルデヒド基及びカルボキシル基からなる群より選択される1価の基から1個の水素原子を除去することにより形成される2価の基を表し、Rはホスト基を表す。ホスト基の種類は前記と同様である。 In formula (h3), Ra represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 1 has a hydroxyl group, a thiol group, an alkoxy group which may have one or more substituents, and one or more substituents. It may have a thioalkoxy group, an alkyl group which may have one or more substituents, an amino group which may have one substituent, and one or more substituents. A divalent group formed by removing one hydrogen atom from a monovalent group selected from the group consisting of a good amide group, an aldehyde group and a carboxyl group, and RH represents a host group. The type of host group is the same as described above.

式(h3)中、Rがアルコキシ基から1個の水素原子を除去することにより形成される2価の基である場合、当該アルコキシ基として炭素数1〜10のアルコキシ基が例示され、具体的には、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、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基等が挙げられ、これらは直鎖状及び分枝鎖状のいずれであってもよい。 In the formula (h3), when R 1 is a divalent group formed by removing one hydrogen atom from an alkoxy group, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms is exemplified as the alkoxy group. Examples thereof include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, a butoxy group, an isobutoxy group, a sec-butoxy group, a pentyloxy group, a hexyloxy group and the like, and these are linear and branched chains. It may be any of.

式(h3)中、Rがチオアルコキシ基から1個の水素原子を除去することにより形成される2価の基である場合、当該チオアルコキシ基として炭素数1〜10のチオアルコキシ基が例示され、具体的には、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、イソプピルチオ基、ブチルチオ基、イソブチルチオ基、sec−ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基等が挙げられ、これらは直鎖状及び分枝鎖状のいずれであってもよい。 In the formula (h3), when R 1 is a divalent group formed by removing one hydrogen atom from a thioalkoxy group, a thioalkoxy group having 1 to 10 carbon atoms is exemplified as the thioalkoxy group. Specific examples thereof include methylthio group, ethylthio group, propylthio group, isoppilthio group, butylthio group, isobutylthio group, sec-butylthio group, pentylthio group, hexylthio group and the like, which are linear and branched chains. It may be in any form.

式(h3)中、Rがアルキル基から1個の水素原子を除去することにより形成される2価の基である場合、当該アルキル基として炭素数1〜30のアルキル基が例示され、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基等が挙げられ、これらは直鎖状及び分枝鎖状のいずれであってもよい。 In the formula (h3), when R 1 is a divalent group formed by removing one hydrogen atom from an alkyl group, an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms is exemplified as the alkyl group. Examples thereof include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, hexyl group and the like. It may be either linear or branched.

式(h3)中、Rが1個の置換基を有していてもよいアミノ基から1個の水素原子を除去することにより形成される2価の基であれば、アミノ基の窒素原子が主鎖(C=C結合)の炭素原子と結合し得る。 In formula (h3), if R 1 is a divalent group formed by removing one hydrogen atom from an amino group which may have one substituent, the nitrogen atom of the amino group. Can bond with carbon atoms in the main chain (C = C bond).

式(h3)中、Rが1個の置換基を有していてもよいアミド基から1個の水素原子を除去することにより形成される2価の基であれば、アミド基の炭素原子が主鎖(C=C結合)の炭素原子と結合し得る。 In formula (h3), if R 1 is a divalent group formed by removing one hydrogen atom from an amide group which may have one substituent, the carbon atom of the amide group. Can bond with the carbon atom of the main chain (C = C bond).

式(h3)中、Rがアルデヒド基から1個の水素原子を除去することにより形成される2価の基であれば、アルデヒド基の炭素原子が主鎖(C=C結合)の炭素原子と結合し得る。 In formula (h3), if R 1 is a divalent group formed by removing one hydrogen atom from an aldehyde group, the carbon atom of the aldehyde group is the carbon atom of the main chain (C = C bond). Can be combined with.

式(h3)中、Rがカルボキシル基から1個の水素原子を除去することにより形成される2価の基であれば、カルボキシル基の炭素原子が主鎖(C=C結合)の炭素原子と結合し得る。 In formula (h3), if R 1 is a divalent group formed by removing one hydrogen atom from the carboxyl group, the carbon atom of the carboxyl group is the carbon atom of the main chain (C = C bond). Can be combined with.

式(h3)中、Rとしては、ヒドロキシル基、カルボキシル基、1個の置換基を有していてもよいアミド基から1個の水素原子を除去することにより形成される2価の基、すなわち、それぞれ−O−(エーテル結合)、−COO−(エステル結合)及び−CO−NH−(アミド結合)のいずれかであることが好ましく、特に、1個の置換基を有していてもよいアミド基から1個の水素原子を除去することにより形成される2価の基(−CO−NH−)であることが好ましい。 In the formula (h3), R 1 is a divalent group formed by removing one hydrogen atom from an amide group which may have a hydroxyl group, a carboxyl group and one substituent. That is, it is preferably one of -O- (ether bond), -COO- (ester bond) and -CO-NH- (amide bond), respectively, and in particular, even if it has one substituent. It is preferably a divalent group (-CO-NH-) formed by removing one hydrogen atom from a good amide group.

ホスト基含有重合性単量体は、例えば、(メタ)アクリル酸エステル誘導体、(メタ)アクリルアミド誘導体であることが好ましい。その具体例としては、6−(メタ)アクリルアミド−α−シクロデキストリン、6−(メタ)アクリルアミド−β−シクロデキストリン、α−シクロデキストリン(メタ)アクリレート、β−シクロデキストリン(メタ)アクリレート、α−シクロデキストリン(メタ)アクリレート、β−シクロデキストリン(メタ)アクリレート、スチレンが挙げられる。ホスト基含有重合性単量体は、公知の方法で製造することができる。本明細書では「(メタ)アクリル」とは「アクリルもしくはメタクリル」を意味する。つまり、例えば、「(メタ)アクリル酸」との記載は「アクリル酸もしくはメタクリル酸」との記載と同義である。 The host group-containing polymerizable monomer is preferably, for example, a (meth) acrylic acid ester derivative or a (meth) acrylamide derivative. Specific examples thereof include 6- (meth) acrylamide-α-cyclodextrin, 6- (meth) acrylamide-β-cyclodextrin, α-cyclodextrin (meth) acrylate, β-cyclodextrin (meth) acrylate, and α-. Cyclodextrin (meth) acrylate, β-cyclodextrin (meth) acrylate, and styrene can be mentioned. The host group-containing polymerizable monomer can be produced by a known method. As used herein, "(meth) acrylic" means "acrylic or methacryl". That is, for example, the description of "(meth) acrylic acid" is synonymous with the description of "acrylic acid or methacrylic acid".

ゲスト基を有する単量体単位としては、例えば、後記一般式(g3)で表される重合性単量体(以下、「ゲスト基含有重合性単量体」と略記する)に由来する単量体単位が挙げられる。 As the monomer unit having a guest group, for example, a single amount derived from a polymerizable monomer represented by the general formula (g3) described below (hereinafter, abbreviated as “guest group-containing polymerizable monomer”). The body unit can be mentioned.

Figure 0006953362
Figure 0006953362

式(g3)中、Raは水素原子またはメチル基を表し、Rはヒドロキシル基、チオール基、1個以上の置換基を有していてもよいアルコキシ基、1個以上の置換基を有していてもよいチオアルコキシ基、1個以上の置換基を有していてもよいアルキル基、1個の置換基を有していてもよいアミノ基、1個以上の置換基を有していてもよいアミド基、アルデヒド基及びカルボキシル基からなる群より選択される1価の基から1個の水素原子を除去することにより形成される2価の基を表し、Rはゲスト基を表す。ゲスト基の種類は前記と同様である。 In formula (g3), Ra represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 has a hydroxyl group, a thiol group, an alkoxy group which may have one or more substituents, and one or more substituents. It may have a thioalkoxy group, an alkyl group which may have one or more substituents, an amino group which may have one substituent, and one or more substituents. It represents a divalent group formed by removing one hydrogen atom from a monovalent group selected from the group consisting of a good amide group, an aldehyde group and a carboxyl group, and RG represents a guest group. The types of guest groups are the same as described above.

式(g3)中、Rの定義は上記式(h3)中のRと同義であり、主鎖(C=C結合)への結合の仕方も同様である。 Wherein (g3), the definition of R 2 has the same meaning as R 1 in the formula (h3), is also similar manner binding of the main chain (C = C bond).

式(g3)中、Rとしては、1個の置換基を有していてもよいアミド基から1個の水素原子を除去することにより形成される2価の基、すなわち、−CO−NH−、あるいは、カルボキシル基から1個の水素原子を除去することにより形成される2価の基、すなわち、−COO−であることが好ましい。 In formula (g3), R 2 is a divalent group formed by removing one hydrogen atom from an amide group which may have one substituent, that is, -CO-NH. -Or, it is preferably a divalent group formed by removing one hydrogen atom from the carboxyl group, that is, -COO-.

ゲスト基含有重合性単量体は、例えば、(メタ)アクリル酸エステル誘導体、(メタ)アクリルアミド誘導体であることが好ましい。その具体例としては、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸n−ドデシル、1−アクリルアミドアダマンタン、N−ドデシル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ドデシル、1−アクリルアミドアダマンタン、N−(1−アダマンチル)(メタ)アクリルアミド、N−ベンジル(メタ)アクリルアミド、N−1−ナフチルメチル(メタ)アクリルアミド、エトキシ化o−フェニルフェノールアクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、イソステアリルアクリレート、ノニルフェノールEO付加物アクリレート、イソボルニルアクリレート等が挙げられる。ホスト基含有重合性単量体は、公知の方法で製造することができる。ゲスト基含有重合性単量体は、公知の方法で製造することができる。 The guest group-containing polymerizable monomer is preferably, for example, a (meth) acrylic acid ester derivative or a (meth) acrylamide derivative. Specific examples thereof include n-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, n-hexyl (meth) acrylate, n-octyl (meth) acrylate, and n-dodecyl (meth) acrylate. , 1-acrylamide adamantan, N-dodecyl (meth) acrylamide, t-butyl (meth) acrylate, n-dodecyl (meth) acrylate, 1-acrylamide adamantan, N- (1-adamantyl) (meth) acrylamide, N Examples thereof include −benzyl (meth) acrylamide, N-1-naphthylmethyl (meth) acrylamide, ethoxylated o-phenylphenol acrylate, phenoxypolyethylene glycol acrylate, isostearyl acrylate, nonylphenol EO adduct acrylate, and isobornyl acrylate. The host group-containing polymerizable monomer can be produced by a known method. The guest group-containing polymerizable monomer can be produced by a known method.

ホスト基を含有する単量体単位の他例として、後記一般式(H1)で表される単量体単位が挙げられる。 As another example of the monomer unit containing a host group, the monomer unit represented by the general formula (H1) described later can be mentioned.

Figure 0006953362
Figure 0006953362

式(H1)中、CDはシクロデキストリンから一つの水素原子又は水酸基が除された基を示し、シクロデキストリンは、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン又はγ−シクロデキストリンである。 In formula (H1), CD represents a group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from cyclodextrin, and cyclodextrin is α-cyclodextrin, β-cyclodextrin or γ-cyclodextrin.

一般式(H1)で表される単量体単位は、ホスト基(CD)を有する。加えて一般式(H1)で表される単量体単位は、チオフェン骨格を有することから、導電性を付与できると共に正電荷としても機能する。つまり、一般式(H1)で表される単量体単位は、前記前記式(h3)で表されるホスト基含有重合性単量体に由来する単量体単位に比べて、導電性高分子に高い導電性を付与でき、かつ、静電相互作用及びホスト−ゲスト相互作用の2種の非共有結合を形成させることができる。このような単量体単位を有する導電性高分子は、優れた導電性を導電性材料に付与できると共に、自己修復性も高めることができる。 The monomer unit represented by the general formula (H1) has a host group (CD). In addition, since the monomer unit represented by the general formula (H1) has a thiophene skeleton, it can impart conductivity and also functions as a positive charge. That is, the monomer unit represented by the general formula (H1) is a conductive polymer as compared with the monomer unit derived from the host group-containing polymerizable monomer represented by the above formula (h3). Can be imparted with high conductivity and can form two types of non-covalent bonds, electrostatic interaction and host-guest interaction. A conductive polymer having such a monomer unit can impart excellent conductivity to the conductive material and can also enhance self-healing property.

一般式(H1)で表される単量体単位は、例えば、下記式(h1) The monomer unit represented by the general formula (H1) is, for example, the following formula (h1).

Figure 0006953362
Figure 0006953362

(式(h1)中、CDはシクロデキストリンから一つの水素原子又は水酸基が除された基を示し、シクロデキストリンは、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン又はγ−シクロデキストリンである)
で表される重合性単量体の重合で形成され得る。
(In formula (h1), CD represents a group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from cyclodextrin, and cyclodextrin is α-cyclodextrin, β-cyclodextrin or γ-cyclodextrin).
It can be formed by the polymerization of the polymerizable monomer represented by.

式(h1)で表される重合性単量体を製造する方法は特に限定されない。例えば、一般式(h1)で表される重合性単量体は、3,4−チオフェンジカルボン酸無水物と、アミノシクロデキストリンとの反応によって製造することができる。反応条件は特に限定されず、例えば、公知の酸無水物とアミン化合物との反応条件を採用することができる。アミノシクロデキストリンとしては、例えば、6−アミノ−β−シクロデキストリンが挙げられる。 The method for producing the polymerizable monomer represented by the formula (h1) is not particularly limited. For example, the polymerizable monomer represented by the general formula (h1) can be produced by reacting 3,4-thiophenedicarboxylic acid anhydride with aminocyclodextrin. The reaction conditions are not particularly limited, and for example, reaction conditions of a known acid anhydride and an amine compound can be adopted. Examples of the aminocyclodextrin include 6-amino-β-cyclodextrin.

ホスト基を含有する単量体単位のさらなる他例として、後記一般式(H2)で表される単量体単位が挙げられる。 As a further example of the monomer unit containing a host group, there is a monomer unit represented by the general formula (H2) described later.

Figure 0006953362
Figure 0006953362

式(H2)中、CDは前記式(H1)のCDと同義である。 In formula (H2), CD is synonymous with CD of formula (H1).

一般式(H2)で表される単量体単位は、ホスト基(CD)を有する。加えて一般式(H2)で表される単量体単位は、チオフェン骨格を有することから、導電性を付与できると共に正電荷としても機能する。つまり、一般式(H2)で表される単量体単位は、前記前記式(h3)で表されるホスト基含有重合性単量体に由来する単量体単位に比べて、導電性高分子に高い導電性を付与でき、かつ、静電相互作用及びホスト−ゲスト相互作用の2種の非共有結合を形成させることができる。このような単量体単位を有する導電性高分子は、優れた導電性を導電性材料に付与できると共に、自己修復性も高めることができる。 The monomer unit represented by the general formula (H2) has a host group (CD). In addition, since the monomer unit represented by the general formula (H2) has a thiophene skeleton, it can impart conductivity and also functions as a positive charge. That is, the monomer unit represented by the general formula (H2) is a conductive polymer as compared with the monomer unit derived from the host group-containing polymerizable monomer represented by the above formula (h3). Can be imparted with high conductivity and can form two types of non-covalent bonds, electrostatic interaction and host-guest interaction. A conductive polymer having such a monomer unit can impart excellent conductivity to the conductive material and can also enhance self-healing property.

一般式(H2)で表される単量体単位は、例えば、下記式(h2) The monomer unit represented by the general formula (H2) is, for example, the following formula (h2).

Figure 0006953362
Figure 0006953362

(式(h2)中、CDは前記式(h1)のCDと同義である)
で表される重合性単量体の重合で形成され得る。
(In the formula (h2), CD is synonymous with the CD of the formula (h1))
It can be formed by the polymerization of the polymerizable monomer represented by.

導電性高分子に含まれるホスト基を含有する単量体単位は、1種単独であってもよいし、異なる2種以上を含んでもよい。 The monomer unit containing a host group contained in the conductive polymer may be used alone or may contain two or more different types.

ゲスト基を含有する単量体単位の他例として、後記一般式(G1)で表される単量体単位が挙げられる。 As another example of the monomer unit containing a guest group, the monomer unit represented by the general formula (G1) described later can be mentioned.

Figure 0006953362
Figure 0006953362

(式(G1)中、Rはゲスト基を示す) (In equation (G1), RG indicates a guest group)

ゲスト基(R)の種類は、前述のゲスト基と同様である。 The type of guest group ( RG ) is the same as that of the guest group described above.

一般式(G1)で表される単量体単位は、ゲスト基を有する。加えて一般式(G1)で表される単量体単位は、チオフェン骨格を有することから、導電性を付与できると共に正電荷としても機能する。つまり、一般式(G1)で表される単量体単位は、前記一般式(g3)で表されるゲスト基含有重合性単量体に由来する単量体単位に比べて、導電性高分子に高い導電性を付与でき、かつ、静電相互作用及びホスト−ゲスト相互作用の2種の非共有結合を形成させることができる。このような単量体単位を有する導電性高分子は、導電性材料に優れた導電性を付与できると共に、自己修復性も高めることができる。 The monomer unit represented by the general formula (G1) has a guest group. In addition, since the monomer unit represented by the general formula (G1) has a thiophene skeleton, it can impart conductivity and also functions as a positive charge. That is, the monomer unit represented by the general formula (G1) is a conductive polymer as compared with the monomer unit derived from the guest group-containing polymerizable monomer represented by the general formula (g3). Can be imparted with high conductivity and can form two types of non-covalent bonds, electrostatic interaction and host-guest interaction. The conductive polymer having such a monomer unit can impart excellent conductivity to the conductive material and can also enhance self-repairing property.

一般式(G1)で表される単量体単位は、例えば、下記式(g1) The monomer unit represented by the general formula (G1) is, for example, the following formula (g1).

Figure 0006953362
Figure 0006953362

(式(g1)中、Rはゲスト基を示す)
で表される重合性単量体の重合で形成され得る。Rは式(G1)のRと同義である。
(In formula (g1), RG indicates a guest group)
It can be formed by the polymerization of the polymerizable monomer represented by. R G has the same meaning as R G of formula (G1).

式(g1)で表される重合性単量体を製造する方法は特に限定されない。例えば、一般式(g1)で表される重合性単量体は、3,4−チオフェンジカルボン酸無水物と、R−NHとの反応によって製造することができる。反応条件は特に限定されず、例えば、公知の酸無水物とアミン化合物との反応条件を採用することができる。R−NHとしては、例えば、1−アダマンチルアミン等が挙げられる。 The method for producing the polymerizable monomer represented by the formula (g1) is not particularly limited. For example, the polymerizable monomer represented by the general formula (g1) can be produced by reacting 3,4-thiophenedicarboxylic acid anhydride with RG- NH 2. The reaction conditions are not particularly limited, and for example, reaction conditions of a known acid anhydride and an amine compound can be adopted. Examples of RG- NH 2 include 1-adamantylamine and the like.

ゲスト基を含有する単量体単位の他例として、後記一般式(G2)で表される単量体単位が挙げられる。 As another example of the monomer unit containing a guest group, there is a monomer unit represented by the general formula (G2) described later.

Figure 0006953362
Figure 0006953362

(式(G2)中、Rはゲスト基を示す) (In equation (G2), RG indicates a guest group)

ゲスト基(R)の種類は、前述のゲスト基と同様である。 The type of guest group ( RG ) is the same as that of the guest group described above.

一般式(G2)で表される単量体単位は、ゲスト基を有する。加えて一般式(G2)で表される単量体単位は、チオフェン骨格を有することから、導電性を付与できると共に正電荷としても機能する。つまり、一般式(G2)で表される単量体単位は、前記一般式(g3)で表されるゲスト基含有重合性単量体に由来する単量体単位に比べて、導電性高分子に高い導電性を付与でき、かつ、静電相互作用及びホスト−ゲスト相互作用の2種の非共有結合を形成させることができる。このような単量体単位を有する導電性高分子は、導電性材料に優れた導電性を付与できると共に、自己修復性も高めることができる。 The monomer unit represented by the general formula (G2) has a guest group. In addition, since the monomer unit represented by the general formula (G2) has a thiophene skeleton, it can impart conductivity and also functions as a positive charge. That is, the monomer unit represented by the general formula (G2) is a conductive polymer as compared with the monomer unit derived from the guest group-containing polymerizable monomer represented by the general formula (g3). Can be imparted with high conductivity and can form two types of non-covalent bonds, electrostatic interaction and host-guest interaction. The conductive polymer having such a monomer unit can impart excellent conductivity to the conductive material and can also enhance self-repairing property.

一般式(G2)で表される単量体単位は、例えば、下記式(g2) The monomer unit represented by the general formula (G2) is, for example, the following formula (g2).

Figure 0006953362
Figure 0006953362

(式(g2)中、Rはゲスト基を示す)
で表される重合性単量体の重合で形成され得る。Rは式(G2)のRと同義である。
(In formula (g2), RG indicates a guest group)
It can be formed by the polymerization of the polymerizable monomer represented by. R G has the same meaning as R G of formula (G2).

導電性高分子に含まれるゲスト基を含有する単量体単位は、1種単独であってもよいし、異なる2種以上を含んでもよい。 The monomer unit containing a guest group contained in the conductive polymer may be used alone or may contain two or more different types.

第1の高分子化合物及び第2の高分子化合物において、各々の高分子化合物に含まれる各単量体単位の含有量は、適宜選択することができる。 In the first polymer compound and the second polymer compound, the content of each monomer unit contained in each polymer compound can be appropriately selected.

例えば、第2形態、第3形態及び第4形態の導電性高分子である場合、ホスト基を有する単量体単位は、高分子化合物の単量体単位の全モル数に対して、0.5〜10モル%とすることができ、1〜5モル%であることが好ましく、2〜4モル%であることがより好ましい。これらの場合、導電性高分子は、特に優れた導電性と自己修復性能を有することができる。 For example, in the case of the conductive polymers of the second form, the third form and the fourth form, the monomer unit having a host group is 0. It can be 5 to 10 mol%, preferably 1 to 5 mol%, more preferably 2 to 4 mol%. In these cases, the conductive polymer can have particularly excellent conductivity and self-healing performance.

また、第2形態、第3形態及び第4形態の導電性高分子である場合、ゲスト基を有する単量体単位は、高分子化合物の単量体単位の全モル数に対して、0.5〜10モル%とすることができ、1〜5モル%であることが好ましく、2〜4モル%であることがより好ましい。これらの場合、導電性高分子は、特に優れた導電性と自己修復性能を有することができる。 Further, in the case of the conductive polymers of the second form, the third form and the fourth form, the monomer unit having a guest group is 0. It can be 5 to 10 mol%, preferably 1 to 5 mol%, more preferably 2 to 4 mol%. In these cases, the conductive polymer can have particularly excellent conductivity and self-healing performance.

第1の高分子化合物及び第2の高分子化合物を製造する方法は特に限定されず、例えば、公知の重合反応を広く採用することができる。例えば、単量体単位を構成するための単量体がラジカル重合性の単量体であれば、公知のラジカル重合と同様の条件を採用することができる。 The method for producing the first polymer compound and the second polymer compound is not particularly limited, and for example, known polymerization reactions can be widely adopted. For example, if the monomer for forming the monomer unit is a radically polymerizable monomer, the same conditions as those of known radical polymerization can be adopted.

ラジカル重合では、例えば、水性溶媒中、重合開始剤の存在下で重合性単量体を含む混合物を重合反応すればよい。導電性高分子が前記第2形態である場合、重合性単量体を含む混合物としては、スチレンスルホン酸塩と前記式(h3)との混合物、あるいは、スチレンスルホン酸塩と前記式(g3)との混合物が例示される。導電性高分子が前記第3形態又は第4形態である場合、重合性単量体を含む混合物としては、スチレンスルホン酸塩と、前記式(h3)と、前記式(g3)との混合物が例示される。スチレンスルホン酸塩としては、例えば、スチレンスルホン酸ナトリウムである。 In radical polymerization, for example, a mixture containing a polymerizable monomer may be polymerized in an aqueous solvent in the presence of a polymerization initiator. When the conductive polymer is in the second form, the mixture containing the polymerizable monomer is a mixture of a styrene sulfonate and the above formula (h3), or a styrene sulfonate and the above formula (g3). A mixture with and is exemplified. When the conductive polymer is in the third form or the fourth form, the mixture containing the polymerizable monomer is a mixture of styrene sulfonate, the formula (h3), and the formula (g3). Illustrated. Examples of the styrene sulfonate are sodium styrene sulfonate.

ラジカル重合で使用する水性溶媒は、例えば、水である。その他、上記水性溶媒は低級アルコールであってもよく、低級アルコールと水との混合溶媒であってもよい。 The aqueous solvent used in radical polymerization is, for example, water. In addition, the aqueous solvent may be a lower alcohol or a mixed solvent of a lower alcohol and water.

水性溶媒の使用量は特に限定されず、例えば、重合反応に使用する全重合性単量体の濃度が0.01M以上となるように水性溶媒を使用することが好ましく、0.1M以上となるように水性溶媒を使用することがより好ましく、0.2M以上となるように水性溶媒を使用することが特に好ましい。良好な重合反応性を維持しやすいという点では、重合反応に使用する全重合性単量体の濃度が10M以下となるように水性溶媒を使用することが好ましい。 The amount of the aqueous solvent used is not particularly limited, and for example, it is preferable to use the aqueous solvent so that the concentration of the totally polymerizable monomer used in the polymerization reaction is 0.01 M or more, and it is 0.1 M or more. As described above, it is more preferable to use an aqueous solvent, and it is particularly preferable to use an aqueous solvent so as to have a concentration of 0.2 M or more. From the viewpoint of easily maintaining good polymerization reactivity, it is preferable to use an aqueous solvent so that the concentration of the total polymerizable monomer used in the polymerization reaction is 10 M or less.

ラジカル重合で使用する重合開始剤としては、例えば、過硫酸アンモニウム(以下、APSと称することもある)、過硫酸カリウム及び過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩、アゾビスイソブチロニトリル(以下、AIBNと称することもある)、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]ジヒドロクロライド(以下、VA−044と称することもある)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)、ジ−tert−ブチルペルオキシド、tert−ブチルヒドロペルオキシド、過酸化ベンゾイル、光重合開始剤(イルガキュア(登録商標)シリーズ等)等が挙げられる。ラジカル重合で使用する重合開始剤は、好ましくは、APS、過硫酸カリウム及び過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩、並びにVA−044のいずれか1種である。 Examples of the polymerization initiator used in radical polymerization include ammonium persulfate (hereinafter, also referred to as APS), persulfate such as potassium persulfate and sodium persulfate, and azobisisobutyronitrile (hereinafter, AIBN). (Sometimes referred to as), 2,2'-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride (hereinafter sometimes referred to as VA-044), 1,1'-azobis (cyclohexanecarbo). Nitrile), di-tert-butylperoxide, tert-butylhydroperoxide, benzoyl peroxide, photopolymerization initiator (Irgacure (registered trademark) series, etc.) and the like. The polymerization initiator used in radical polymerization is preferably any one of APS, persulfates such as potassium persulfate and sodium persulfate, and VA-044.

ラジカル重合で使用する混合物において、重合開始剤の濃度は、重合性単量体の総量に対し、0.5〜5モル%とすることができる。ラジカル重合反応を行うにあたり、必要に応じて、その他の添加剤を添加してもよい。その他の添加剤としては、重合促進剤、架橋剤等が例示される。上記重合促進剤としては、例えば、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン等である。重合促進剤の濃度は、例えば、重合性単量体の総量に対し、0.5〜5モル%とすることができる。 In the mixture used in radical polymerization, the concentration of the polymerization initiator can be 0.5 to 5 mol% with respect to the total amount of the polymerizable monomers. In carrying out the radical polymerization reaction, other additives may be added if necessary. Examples of other additives include polymerization accelerators and cross-linking agents. Examples of the polymerization accelerator include N, N, N', N'-tetramethylethylenediamine and the like. The concentration of the polymerization accelerator can be, for example, 0.5 to 5 mol% with respect to the total amount of the polymerizable monomer.

ラジカル重合反応の条件は、使用する単量体の重合性や使用量、重合開始剤の半減期温度等に応じて適宜の条件で行うことができる。例えば、上記混合物を、0〜100℃、好ましくは、20〜25℃で撹拌することで行える。重合反応の時間は、1〜24時間とすることができ、好ましくは、12〜24時間とすることができる。なお、重合開始剤として、光重合開始剤を用いる場合は、例えば、上記混合物に波長200〜400nmのUV光を照射することにより重合反応を行うことができる。 The conditions of the radical polymerization reaction can be carried out under appropriate conditions according to the polymerizable property of the monomer used, the amount used, the half-life temperature of the polymerization initiator, and the like. For example, the mixture can be stirred at 0-100 ° C, preferably 20-25 ° C. The time of the polymerization reaction can be 1 to 24 hours, preferably 12 to 24 hours. When a photopolymerization initiator is used as the polymerization initiator, the polymerization reaction can be carried out, for example, by irradiating the mixture with UV light having a wavelength of 200 to 400 nm.

ラジカル重合反応では、重合反応を開始させる前にあらかじめ、前記式(h3)等で表されるホスト基を有する重合性単量体等の単量体と、前記式(g3)等で表されるゲスト基を有する重合性単量体等の単量体との混合物を加熱する工程(加熱工程)を有することができる。この加熱工程により、ホスト基とゲスト基との相互作用が起こって、単量体どうしの包接化合物(包接錯体)が形成され得る。これにより重合性単量体の混合物が均一になりやすく、速やかに重合反応が進行し、また、導電性高分子におけるホスト−ゲスト相互作用も形成されやすくなる。 In the radical polymerization reaction, before starting the polymerization reaction, a monomer such as a polymerizable monomer having a host group represented by the above formula (h3) or the like and a monomer represented by the above formula (g3) or the like are represented in advance. It is possible to have a step (heating step) of heating a mixture with a monomer such as a polymerizable monomer having a guest group. By this heating step, the interaction between the host group and the guest group can occur to form a clathrate compound (clathrate complex) between the monomers. As a result, the mixture of the polymerizable monomers tends to be uniform, the polymerization reaction proceeds rapidly, and the host-guest interaction in the conductive polymer also tends to be formed.

包接化合物が形成されたか否かについては、例えば、加熱後の状態を目視することで判定することができる。具体的には、包接化合物が形成されていなければ、混合物は懸濁した状態あるいは静置すると相分離した状態であるが、包接化合物が形成されると、ジェル状又はクリーム状等の粘性を有する状態となり得る。 Whether or not the clathrate compound is formed can be determined, for example, by visually observing the state after heating. Specifically, if no clathrate compound is formed, the mixture is in a suspended state or in a phase-separated state when left to stand, but when a clathrate compound is formed, it has a viscosity such as gel or cream. Can be in a state of having.

前記加熱工程において、加熱温度は、例えば、20〜100℃とすることができ、好ましい加熱温度は、50〜80℃である。また、加熱工程での加熱時間は、例えば、1分〜12時間とすることができ、より好ましい反応時間は15分〜1時間である。加熱手段も特に限定されず、例えば、ホットスターラーを用いる方法、恒温槽を用いる方法等が挙げられる。加熱と共に又は加熱に替えて超音波処理を施すこともできる。 In the heating step, the heating temperature can be, for example, 20 to 100 ° C., and the preferred heating temperature is 50 to 80 ° C. The heating time in the heating step can be, for example, 1 minute to 12 hours, and a more preferable reaction time is 15 minutes to 1 hour. The heating means is also not particularly limited, and examples thereof include a method using a hot stirrer and a method using a constant temperature bath. Sonication can also be applied with or in place of heating.

加熱工程において、ホスト基を有する重合性単量体及びゲスト基を有する重合性単量体以外の単量体が含まれる場合、該単量体は加熱工程の終了後に添加することができるし、あるいは、加熱工程の前に重合性単量体の混合物に添加することもできる。水性溶媒、重合開始剤等の重合反応に使用する原料の重合性単量体の混合物への添加も、加熱工程の前及び加熱工程の後のいずれでもよい。 When the heating step contains a monomer other than the polymerizable monomer having a host group and the polymerizable monomer having a guest group, the monomer can be added after the completion of the heating step. Alternatively, it can be added to the mixture of polymerizable monomers before the heating step. The addition of the polymerizable monomer of the raw material used for the polymerization reaction such as the aqueous solvent and the polymerization initiator to the mixture may be performed either before the heating step or after the heating step.

第1の高分子化合物及び第2の高分子化合物を製造する方法は、ラジカル重合以外の方法で製造することもできる。例えば、高分子化合物が、チオフェン骨格を有する場合は、チオフェン骨格を有する単量体の混合物を有機金属塩触媒の存在下で重合反応を行うことで製造することができる。以下、この重合反応を、「第2の重合法」と略記する。 The method for producing the first polymer compound and the second polymer compound can also be produced by a method other than radical polymerization. For example, when the polymer compound has a thiophene skeleton, it can be produced by carrying out a polymerization reaction of a mixture of monomers having a thiophene skeleton in the presence of an organic metal salt catalyst. Hereinafter, this polymerization reaction is abbreviated as "second polymerization method".

第2の重合法では、例えば、アルコール溶媒中、触媒の存在下で重合性単量体を含む混合物を重合反応すればよい。導電性高分子が前記第2形態である場合、重合性単量体を含む混合物としては、前記式(h1)で表される重合性単量体又は前記式(g1)で表される重合性単量体と、チオフェン骨格を有する化合物(ただし、式(h1)で表される重合性単量体及び式(g1)で表される重合性単量体を除く)との混合物が例示される。導電性高分子が前記第3形態又は第4形態である場合、重合性単量体を含む混合物としては、式(h1)で表される重合性単量体及び式(g1)で表される重合性単量体と、チオフェン骨格を有する化合物(ただし、式(h1)で表される重合性単量体及び式(g1)で表される重合性単量体を除く)との混合物が例示される。チオフェン骨格を有する化合物としては、例えば、EDOTを挙げることができる。第2の重合法において、式(h1)で表される重合性単量体に替えて又は組み合わせて式(h2)で表される重合性単量体を使用できる。また、第2の重合法において、式(g1)で表される重合性単量体に替えて又は組み合わせて式(g2)で表される重合性単量体を使用できる。 In the second polymerization method, for example, a mixture containing a polymerizable monomer may be polymerized in an alcohol solvent in the presence of a catalyst. When the conductive polymer is in the second form, the mixture containing the polymerizable monomer is the polymerizable monomer represented by the formula (h1) or the polymerizable monomer represented by the formula (g1). An example is a mixture of a monomer and a compound having a thiophene skeleton (excluding the polymerizable monomer represented by the formula (h1) and the polymerizable monomer represented by the formula (g1)). .. When the conductive polymer is in the third form or the fourth form, the mixture containing the polymerizable monomer is represented by the polymerizable monomer represented by the formula (h1) and the formula (g1). An example is a mixture of a polymerizable monomer and a compound having a thiophene skeleton (excluding the polymerizable monomer represented by the formula (h1) and the polymerizable monomer represented by the formula (g1)). Will be done. Examples of the compound having a thiophene skeleton include EDOT. In the second polymerization method, the polymerizable monomer represented by the formula (h2) can be used in place of or in combination with the polymerizable monomer represented by the formula (h1). Further, in the second polymerization method, the polymerizable monomer represented by the formula (g2) can be used in place of or in combination with the polymerizable monomer represented by the formula (g1).

第2の重合法において、触媒としては、例えば、パラトルエンスルホン酸鉄(III)等の有機金属塩;APS、過硫酸カリウム及び過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩;等を挙げることができる。有機金属塩及び過硫酸塩のいずれの触媒を使用したとしても、最終的に得られる導電性高分子は同等の性能を有することができる。 In the second polymerization method, examples of the catalyst include organic metal salts such as iron (III) paratoluenesulfonate; persulfates such as APS, potassium persulfate and sodium persulfate; and the like. Regardless of whether the catalyst of the organometallic salt or the persulfate is used, the finally obtained conductive polymer can have the same performance.

第2の重合法では、アルコールとしては、メタノール、エタノール等の低級アルコールを例示できる。 In the second polymerization method, examples of the alcohol include lower alcohols such as methanol and ethanol.

第2の重合法の重合条件は特に限定されず、例えば、有機金属塩触媒の存在下で行われるチオフェン化合物の公知の重合方法、例えば、電解重合等の公知の方法を広く採用することができる。 The polymerization conditions of the second polymerization method are not particularly limited, and for example, a known polymerization method of a thiophene compound performed in the presence of an organometallic salt catalyst, for example, a known method such as electrolytic polymerization can be widely adopted. ..

第2の重合法においても、前記ラジカル重合と同様、加熱工程によって、包接化合物を形成させてもよい。加熱工程の条件は、前記ラジカル重合の場合と同様である。 In the second polymerization method as well, the clathrate compound may be formed by a heating step as in the case of the radical polymerization. The conditions of the heating step are the same as in the case of the radical polymerization.

第2の重合法によって得られる高分子化合物は、一例として、前記式(H1)で表される単量体単位及び前記式(G1)で表される単量体単位の一方又は両方と、下記式(C1) As an example, the polymer compound obtained by the second polymerization method includes one or both of the monomer unit represented by the formula (H1) and the monomer unit represented by the formula (G1), and the following. Equation (C1)

Figure 0006953362
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で表される単量体単位と、を構成単位として含み得る。以下、このような構造を有する高分子化合物を「高分子化合物A」と表記する。 The monomer unit represented by is included as a constituent unit. Hereinafter, the polymer compound having such a structure will be referred to as “polymer compound A”.

高分子化合物Aは、構成単位中にチオフェン骨格を有することから、それ自体が導電性高分子化合物となり得る。この場合、スチレンスルホン酸ナトリウム等のスチレンスルホン酸骨格を有する単量体を備える高分子化合物をドーパントとして用いることで、優れた導電性が発揮され得る。 Since the polymer compound A has a thiophene skeleton in the constituent unit, it can itself be a conductive polymer compound. In this case, excellent conductivity can be exhibited by using a polymer compound having a monomer having a styrene sulfonic acid skeleton such as sodium styrene sulfonate as a dopant.

高分子化合物Aが、式(H1)で表される単量体単位及び式(C1)で表される構成単位の一方の構成単位を含む場合は、この高分子化合物Aは、第2形態の導電性高分子を構成する第1の高分子化合物又は第2の高分子化合物となり得る。この場合において、式(H1)で表される単量体単位に替えて又は組み合わせて式(H2)で表される単量体単位を使用できる。 When the polymer compound A contains one of the structural unit represented by the formula (H1) and the structural unit represented by the formula (C1), the polymer compound A has the second form. It can be a first polymer compound or a second polymer compound constituting a conductive polymer. In this case, the monomer unit represented by the formula (H2) can be used in place of or in combination with the monomer unit represented by the formula (H1).

高分子化合物Aが、式(H1)で表される単量体単位及び式(G1)で表される単量体単位の両方の構成単位を含む場合は、この高分子化合物Aは、第3形態の導電性高分子を構成する第1の高分子化合物又は第2の高分子化合物となり得る。この場合において、式(H1)で表される単量体単位に替えて又は組み合わせて式(H2)で表される単量体単位を使用でき、また、式(G1)で表される単量体単位に替えて又は組み合わせて式(G2)で表される単量体単位を使用できる。 When the polymer compound A contains both structural units of the monomer unit represented by the formula (H1) and the monomer unit represented by the formula (G1), the polymer compound A is a third component. It can be a first polymer compound or a second polymer compound constituting the conductive polymer of the form. In this case, the monomer unit represented by the formula (H2) can be used in place of or in combination with the monomer unit represented by the formula (H1), and the unit amount represented by the formula (G1) can be used. The monomer unit represented by the formula (G2) can be used in place of or in combination with the body unit.

また、高分子化合物Aが、式(H1)で表される単量体単位と、式(G1)で表される単量体単位と、式(C1)で表される構成単位とを含む場合は、この高分子化合物Aは、第4形態の導電性高分子を構成する第1の高分子化合物及び第2の高分子化合物となり得る。この場合において、式(H1)で表される単量体単位に替えて又は組み合わせて式(H2)で表される単量体単位を使用でき、また、式(G1)で表される単量体単位に替えて又は組み合わせて式(G2)で表される単量体単位を使用できる。 Further, when the polymer compound A contains a monomer unit represented by the formula (H1), a monomer unit represented by the formula (G1), and a constituent unit represented by the formula (C1). Can be the first polymer compound and the second polymer compound constituting the conductive polymer of the fourth form. In this case, the monomer unit represented by the formula (H2) can be used in place of or in combination with the monomer unit represented by the formula (H1), and the unit amount represented by the formula (G1) can be used. The monomer unit represented by the formula (G2) can be used in place of or in combination with the body unit.

導電性高分子は、例えば、第1の高分子化合物と、第2の高分子化合物とをそれぞれ個別に製造し、得られた第1の高分子化合物と、第2の高分子化合物とをそれぞれ混合することで調製することができる。第1の高分子化合物と、第2の高分子化合物とを混合するにあたっては、例えば、両者とも固体状態で混合することができるし、あるいは、両者を溶液にした状態で混合させることができる。また、一方の高分子化合物の溶液に、他方の高分子化合物を固体状態で添加する方法でもよい。 As the conductive polymer, for example, the first polymer compound and the second polymer compound are individually produced, and the obtained first polymer compound and the second polymer compound are respectively produced. It can be prepared by mixing. When mixing the first polymer compound and the second polymer compound, for example, both can be mixed in a solid state, or both can be mixed in a solution state. Alternatively, a method of adding the other polymer compound in a solid state to a solution of one polymer compound may be used.

導電性高分子は、第1の高分子化合物が有する導電性単量体単位と、第2の高分子化合物が有する導電性単量体単位とが任意のモル比となるように調製される。例えば、一方の導電性単量体単位がスチレンスルホン酸ナトリウム単位(以下、「NaSS単位」と略記)、他方の導電性単量体単位がEDOT単位(EDOT単位)である場合、NaSS単位/EDOT単位(モル比)は0.1〜20が好ましく、0.2〜10がより好ましく、0.3〜5がさらに好ましく、0.4〜1が特に好ましい。 The conductive polymer is prepared so that the conductive monomer unit contained in the first polymer compound and the conductive monomer unit contained in the second polymer compound have an arbitrary molar ratio. For example, when one conductive monomer unit is a sodium styrene sulfonate unit (hereinafter abbreviated as "NaSS unit") and the other conductive monomer unit is an EDOT unit (EDOT unit), the NaSS unit / EDOT The unit (molar ratio) is preferably 0.1 to 20, more preferably 0.2 to 10, more preferably 0.3 to 5, and particularly preferably 0.4 to 1.

第1の高分子化合物と、第2の高分子化合物とを混合させる条件は特に限定されない。例えば、混合時の温度、混合時間、混合手段等は適宜の条件で行うことができる。 The conditions for mixing the first polymer compound and the second polymer compound are not particularly limited. For example, the temperature at the time of mixing, the mixing time, the mixing means, and the like can be performed under appropriate conditions.

導電性高分子は、高分子化合物どうしが可逆的結合(例えば、非共有結合)を形成することで、高分子鎖どうしの一種又は異なる二種以上の可逆的結合(例えば、非共有結合)が形成され得る。例えば、導電性高分子は、前述したように、スルホン酸の負電荷とチオフェンの正電荷との静電相互作用が作用し、さらに、ホスト基とゲスト基との結合によるホスト−ゲスト相互作用が作用し得る。 In a conductive polymer, polymer compounds form reversible bonds (for example, non-covalent bonds), so that one type of polymer chains or two or more different reversible bonds (for example, non-covalent bonds) can be formed. Can be formed. For example, in a conductive polymer, as described above, an electrostatic interaction between a negative charge of sulfonic acid and a positive charge of thiophene acts, and further, a host-guest interaction due to a bond between a host group and a guest group acts. Can work.

導電性高分子には、本発明の効果が阻害されない程度であれば、第1の高分子化合物及び第2の高分子化合物以外の高分子化合物を含むことができる。 The conductive polymer may contain a polymer compound other than the first polymer compound and the second polymer compound as long as the effect of the present invention is not impaired.

本発明の自己修復性導電性材料は、前記導電性高分子で形成される。自己修復性導電性材料は、導電性高分子のみで形成することができるし、本発明の効果が阻害されない限りは、導電性高分子以外の添加剤等を含むことができる。 The self-healing conductive material of the present invention is formed of the conductive polymer. The self-healing conductive material can be formed only of the conductive polymer, and can contain additives other than the conductive polymer as long as the effect of the present invention is not impaired.

添加剤としては、導電性材料に含まれ得る公知の添加剤を広く採用でき、例えば、紫外線吸収剤、光安定剤、帯電防止剤、分散安定剤、滑剤等が挙げられる。 As the additive, known additives that can be contained in the conductive material can be widely adopted, and examples thereof include an ultraviolet absorber, a light stabilizer, an antistatic agent, a dispersion stabilizer, and a lubricant.

自己修復性導電性材料は、導電性高分子を、自己修復性導電性材料の全質量に対して50質量%以上含み、80質量%以上含むことが好ましく、90質量%以上含むことがより好ましく、99質量%以上含むことが特に好ましい。 The self-healing conductive material contains a conductive polymer in an amount of 50% by mass or more, preferably 80% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more, based on the total mass of the self-healing conductive material. , 99% by mass or more is particularly preferable.

自己修復性導電性材料は、膜状に形成することができる。自己修復性導電性材料が膜状であれば、膜、フィルム等の形態で使用される各種の用途に使用することができる。自己修復性導電性材料が膜状である場合の厚みは特に制限されず、用途に応じて適宜の厚みに設定することができる。例えば、自己修復性導電性材料は、1nm〜1cmに調節することができ、成膜性が良好であるという点では1μm〜100μmに調節することができる。 The self-healing conductive material can be formed in the form of a film. If the self-healing conductive material is in the form of a film, it can be used for various purposes used in the form of a film, a film, or the like. When the self-healing conductive material is in the form of a film, the thickness is not particularly limited and can be set to an appropriate thickness according to the application. For example, the self-healing conductive material can be adjusted to 1 nm to 1 cm, and can be adjusted to 1 μm to 100 μm in terms of good film forming property.

膜状の自己修復性導電性材料を形成する方法は特に限定されず、例えば、公知の膜形成方法を広く採用することができる。例えば、導電性高分子の溶液又は分散液を調製し、この溶液又は分散液を用いた塗布法、キャスト法、スピンコート法等の各種成膜手段によって、膜状の自己修復性導電性材料を形成できる。溶液又は分散液を調製するための溶媒は特に限定されず、水、アルコール等の有機溶媒等を広く使用することができる。 The method for forming the film-like self-healing conductive material is not particularly limited, and for example, a known film-forming method can be widely adopted. For example, a conductive polymer solution or dispersion is prepared, and a film-like self-healing conductive material is obtained by various film forming means such as a coating method, a casting method, and a spin coating method using this solution or dispersion. Can be formed. The solvent for preparing the solution or dispersion is not particularly limited, and an organic solvent such as water or alcohol can be widely used.

自己修復性導電性材料が膜状である場合、基板上に該基板と共有結合して成膜されていることが好ましい。具体的には、膜状の自己修復性導電性材料が、基板表面に存在する官能基と共有結合を形成していることが好ましい。この場合、膜状の自己修復性導電性材料と基板との接着力(密着性)を向上させることができる。 When the self-healing conductive material is in the form of a film, it is preferable that the self-healing conductive material is covalently bonded to the substrate to form a film. Specifically, it is preferable that the film-like self-healing conductive material forms a covalent bond with the functional group existing on the surface of the substrate. In this case, the adhesive force (adhesion) between the film-like self-healing conductive material and the substrate can be improved.

基板と膜状の自己修復性導電性材料との共有結合は、例えば、自己修復性導電性材料に含まれる前記導電性高分子中の単量体単位が有する官能基と、基板表面に存在する官能基とが反応することで形成される。 The covalent bond between the substrate and the film-like self-healing conductive material exists, for example, on the surface of the substrate and the functional group of the monomer unit in the conductive polymer contained in the self-healing conductive material. It is formed by reacting with a functional group.

導電性高分子が基板表面の前記官能基と共有結合をより形成しやすいという観点から、導電性分子に含まれる構成単位には、基板表面に存在する官能基とが反応して共有結合を形成することが可能な単量体単位を含むことが好ましい。 From the viewpoint that the conductive polymer is more likely to form a covalent bond with the functional group on the surface of the substrate, the structural unit contained in the conductive molecule reacts with the functional group existing on the surface of the substrate to form a covalent bond. It is preferable to contain a monomeric unit capable of the above.

より好ましくは、自己修復性導電性材料において、前記第1の高分子化合物及び前記第2の高分子化合物の少なくともいずれか一方が、前記基板と前記共有結合を形成可能な官能基を有する単量体単位を含み、前記共有結合を形成可能な官能基と、基板表面の官能基とが共有結合を形成していることである。前記基板と前記共有結合を形成可能な官能基を有する単量体単位を、以下では「アンカー含有単量体単位」と表記する。 More preferably, in the self-healing conductive material, at least one of the first polymer compound and the second polymer compound has a single amount having a functional group capable of forming the covalent bond with the substrate. The functional group including the body unit and capable of forming the covalent bond and the functional group on the surface of the substrate form a covalent bond. The monomer unit having a functional group capable of forming the covalent bond with the substrate is hereinafter referred to as "anchor-containing monomer unit".

導電性高分子が基板表面の前記官能基と共有結合をより形成しやすいという観点から、アンカー含有単量体単位としては、酸無水物由来の化合物、ハロゲン基(例えば、F、Cl、Br、I)を有する化合物、カルボン酸ハロゲン化物(例えば、COCl基を有する化合物、COBr基を有する化合物)、イソシアネート基(NCO)を有する化合物、トリフレート基(CFSO 基)を有する化合物、エポキシ基を有する化合物、p−トルエンスルホン酸基を有する化合物、及び、メタンスルホン酸基を有する化合物等に由来する単量体単位を挙げることができる。 From the viewpoint that the conductive polymer is more likely to form a covalent bond with the functional group on the surface of the substrate, the anchor-containing monomer unit includes a compound derived from an acid anhydride, a halogen group (for example, F, Cl, Br, etc.). compounds having I), acyl halide (e.g., a compound having COCl group, compounds having a COBr group), a compound having an isocyanate group (NCO), a triflate group (CF 3 SO 3 - compound having a group), Examples thereof include a monomer unit derived from a compound having an epoxy group, a compound having a p-toluenesulfonic acid group, a compound having a methanesulfonic acid group, and the like.

アンカー含有単量体単位(前記共有結合を形成可能な官能基を有する単量体単位)の一例として、下記式(A1) As an example of the anchor-containing monomer unit (monomer unit having a functional group capable of forming the covalent bond), the following formula (A1)

Figure 0006953362
を挙げることができる。この場合、第1の高分子化合物及び/又は第2の高分子化合物へのアンカー含有単量体単位の導入が容易であり、また、基板との共有結合も形成しやすくなる。式(A1)で表されるアンカー含有単量体単位は、例えば、3,4−チオフェンジカルボン酸無水物に由来する構成単位である。
Figure 0006953362
Can be mentioned. In this case, it is easy to introduce the anchor-containing monomer unit into the first polymer compound and / or the second polymer compound, and it is also easy to form a covalent bond with the substrate. The anchor-containing monomer unit represented by the formula (A1) is, for example, a structural unit derived from 3,4-thiophenedicarboxylic acid anhydride.

第1の高分子化合物及び第2の高分子化合物において、各々の高分子化合物に含まれるアンカー含有単量体単位の含有量は、適宜選択することができる。 In the first polymer compound and the second polymer compound, the content of the anchor-containing monomer unit contained in each polymer compound can be appropriately selected.

例えば、アンカー含有単量体単位は、基板との密着性が特に高まるという観点から、第1の高分子化合物又は第2の高分子化合物の単量体単位の全モル数に対して、0.5〜10モル%とすることができ、1〜5モル%であることがより好ましい。 For example, the anchor-containing monomer unit is 0. It can be 5-10 mol%, more preferably 1-5 mol%.

第1の高分子化合物及び第2の高分子化合物がアンカー含有単量体単位を含む場合、高分子化合物の製造方法は特に限定されない。例えば、第1の高分子化合物及び第2の高分子化合物を製造するための重合性単量体に、アンカー含有単量体単位を形成するための化合物(「アンカー分子」ということもある)を所定量混合させて重合反応を行う。これにより、アンカー含有単量体単位を含む高分子化合物を得ることができる。 When the first polymer compound and the second polymer compound contain an anchor-containing monomer unit, the method for producing the polymer compound is not particularly limited. For example, a compound for forming an anchor-containing monomer unit (sometimes referred to as an "anchor molecule") is added to a polymerizable monomer for producing a first polymer compound and a second polymer compound. A predetermined amount is mixed and a polymerization reaction is carried out. Thereby, a polymer compound containing an anchor-containing monomer unit can be obtained.

一方、基板表面に存在する官能基としては、例えば、アルケニル基、ビニル基、−OH、−SH、−NH、−COOH、−SOH、−POH、イソシアネート基、グリシジル基、アジド基、ボロン酸基、アルキニル基等が挙げられる。特に、基板表面に存在する官能基としては、−OH、−NH、−COOH等が好ましく、この場合、導電性高分子との共有結合が形成されやすく、また、これらの官能基は、後記する基板の表面処理によって容易に基板表面に修飾させることが可能である。 On the other hand, the functional groups existing on the surface of the substrate include, for example, an alkenyl group, a vinyl group, -OH, -SH, -NH 2 , -COOH, -SO 3 H, -PO 4 H, an isocyanate group, a glycidyl group, and an azide. Examples include a group, a boronic acid group, an alkynyl group and the like. In particular, as the functional group existing on the surface of the substrate, -OH, -NH 2 , -COOH and the like are preferable, and in this case, a covalent bond with the conductive polymer is likely to be formed, and these functional groups are described later. It is possible to easily modify the surface of the substrate by surface treatment of the substrate.

基板表面における共有結合可能な官能基の形成方法は特に限定されず、例えば、公知の方法を広く採用することができる。あるいは、既に表面に共有結合可能な官能基を備えた市販の基板を採用することもできる。 The method for forming the covalently bondable functional group on the surface of the substrate is not particularly limited, and for example, a known method can be widely adopted. Alternatively, a commercially available substrate that already has a covalently bondable functional group on the surface can be adopted.

基板表面における共有結合可能な官能基の形成する方法としては、基板表面をシランカップリング剤で処理する方法、プラズマ照射する方法、オゾン処理する方法、塩基処理する方法、酸処理する方法等を挙げることができる。これらの方法ではいずれも公知の方法と同様の条件で行うことができる。 Examples of the method for forming a covalently bondable functional group on the surface of the substrate include a method of treating the surface of the substrate with a silane coupling agent, a method of irradiating with plasma, a method of ozone treatment, a method of base treatment, a method of acid treatment and the like. be able to. All of these methods can be performed under the same conditions as known methods.

プラズマ照射する方法において、プラズマの種類は特に限定されず、マイクロ波プラズマ、プラズマジェット、誘導結合型プラズマ、電子サイクロトロン共鳴プラズマ等の種々の高密度プラズマを挙げることができ、その他、酸素プラズマ、窒素プラズマ、アルゴンプラズマ等も例示される。 In the method of irradiating plasma, the type of plasma is not particularly limited, and various high-density plasmas such as microwave plasma, plasma jet, induction-coupled plasma, and electron cyclotron resonance plasma can be mentioned, and in addition, oxygen plasma and nitrogen. Plasma, argon plasma and the like are also exemplified.

プラズマ照射する方法においては、公知のプラズマ照射装置を使用することができる。プラズマを照射するにあたっては、ノズルを回転させながら照射してもよいし、定点吹き付けによりプラズマを照射してもよい。出力及び照射時間等のプラズマ照射条件も適宜設定される。 In the method of irradiating plasma, a known plasma irradiation device can be used. When irradiating the plasma, the nozzle may be rotated while irradiating the plasma, or the plasma may be irradiated by fixed point spraying. Plasma irradiation conditions such as output and irradiation time are also set as appropriate.

プラズマの照射は、例えば、大気圧下、窒素雰囲気下、窒素及び水素の混合気体雰囲気下の各種雰囲気下で行うことができる。窒素及び水素の混合気体雰囲気下の場合は、窒素と水素の混合割合は安全性等の観点から適宜設定すればよく、例えば、窒素100〜97vol%及び水素0〜3vol%の混合割合とすることができる。窒素雰囲気下、窒素及び水素の雰囲気下でプラズマ照射をするには、例えば、基板をガラス等の容器内に収容し、ガラス内を所定のガスでパージした後に、プラズマ照射すればよい。 Plasma irradiation can be performed under various atmospheres, for example, under atmospheric pressure, a nitrogen atmosphere, and a mixed gas atmosphere of nitrogen and hydrogen. In the case of a mixed gas atmosphere of nitrogen and hydrogen, the mixing ratio of nitrogen and hydrogen may be appropriately set from the viewpoint of safety and the like. For example, the mixing ratio of nitrogen 100 to 97 vol% and hydrogen 0 to 3 vol% should be set. Can be done. In order to irradiate plasma under a nitrogen atmosphere or an atmosphere of nitrogen and hydrogen, for example, the substrate may be housed in a container such as glass, the inside of the glass may be purged with a predetermined gas, and then plasma irradiation may be performed.

プラズマ照射条件を適宜変更することで、基板の表面状態が変化し得る。例えば、雰囲気中に存在する気体の種類、基板の種類、プラズマ照射時間、プラズマ照射条件(ノズルを回転させるか、定点吹き付けするか)によって、基板の表面状態(例えば、表面の親水性)が変化し得る。例えばプラズマ照射前後のXPS測定において、炭素原子由来のピークの強度が減少し、酸素原子由来のピークの強度が増大し得る。さらに、窒素雰囲気下でプラズマ照射した場合は、窒素原子由来のピーク強度が増大し得る。 The surface state of the substrate can be changed by appropriately changing the plasma irradiation conditions. For example, the surface condition (for example, surface hydrophilicity) of the substrate changes depending on the type of gas existing in the atmosphere, the type of substrate, the plasma irradiation time, and the plasma irradiation conditions (whether the nozzle is rotated or fixed point spraying). Can be done. For example, in XPS measurement before and after plasma irradiation, the intensity of the peak derived from the carbon atom may decrease and the intensity of the peak derived from the oxygen atom may increase. Furthermore, when plasma irradiation is performed in a nitrogen atmosphere, the peak intensity derived from nitrogen atoms can be increased.

オゾン処理の方法は、特に限定されず、公知のオゾン処理の方法を採用することができる。例えば、基板を市販のオゾンクリーナー内に静置させ、酸素雰囲気下で紫外線を照射する方法によって、オゾン処理を行うことができる。基板がオゾン処理されると、基板のオゾン処理された部分は酸素原子の割合が大きくなり、また、親水性が向上し得る。 The ozone treatment method is not particularly limited, and a known ozone treatment method can be adopted. For example, ozone treatment can be performed by allowing the substrate to stand in a commercially available ozone cleaner and irradiating it with ultraviolet rays in an oxygen atmosphere. When the substrate is ozone-treated, the ozone-treated portion of the substrate has a large proportion of oxygen atoms, and the hydrophilicity can be improved.

塩基処理の方法は、特に限定されず、公知の塩基処理の方法を採用することができる。例えば、基板を塩基が溶解した液体中に所定時間浸漬させる方法によって、塩基処理を行うことができる。塩基の種類は限定されず、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム、アンモニア等を挙げることができる。塩基を溶解させる溶媒は、例えば、水、低級アルコール、水及びアルコールの混合溶媒を挙げることができる。基板が塩基処理されると、基板の塩基処理された部分の親水性が向上し得る。 The base treatment method is not particularly limited, and a known base treatment method can be adopted. For example, the base treatment can be performed by immersing the substrate in a liquid in which a base is dissolved for a predetermined time. The type of base is not limited, and examples thereof include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium hydrogencarbonate, and ammonia. Examples of the solvent for dissolving the base include water, a lower alcohol, and a mixed solvent of water and alcohol. When the substrate is base-treated, the hydrophilicity of the base-treated portion of the substrate can be improved.

酸処理の方法は、特に限定されず、公知の酸処理の方法を採用することができる。例えば、基板を酸が溶解した液体中に所定時間浸漬させる方法によって、酸処理を行うことができる。酸の種類は限定されず、例えば、塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸、酢酸、クエン酸等の有機酸等を挙げることができる。酸を溶解させる溶媒は、前記塩基を溶解させる溶媒と同様とすることができる。基板が酸処理されると、基板の酸処理された部分の親水性が向上し得る。 The acid treatment method is not particularly limited, and a known acid treatment method can be adopted. For example, the acid treatment can be performed by immersing the substrate in a liquid in which an acid is dissolved for a predetermined time. The type of acid is not limited, and examples thereof include inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid and sulfuric acid, and organic acids such as acetic acid and citric acid. The solvent that dissolves the acid can be the same as the solvent that dissolves the base. When the substrate is acid-treated, the hydrophilicity of the acid-treated portion of the substrate can be improved.

基板の表面に官能基が導入されたどうかは、例えば、接触角測定、XPS、IR、蛍光X線、ICP発光分析、TOF−SIMS等を使用した分析により判断することができる。例えば、基板の表面に官能基が導入されると、接触角が変化するので、これにより官能基の導入の有無が確認され得る。 Whether or not a functional group is introduced on the surface of the substrate can be determined by, for example, measurement of contact angle, XPS, IR, fluorescent X-ray, ICP emission spectrometry, analysis using TOF-SIMS, or the like. For example, when a functional group is introduced on the surface of the substrate, the contact angle changes, so that it is possible to confirm the presence or absence of the introduction of the functional group.

基板の種類は、基板表面が共有結合可能な官能基を有している基板又は前記表面処理で官能基を導入できる基板を使用することが好ましく、例えば、ガラス基板、金属基板、樹脂基板、無機板等の各種基板が挙げられる。 As the type of substrate, it is preferable to use a substrate having a covalently bondable functional group on the substrate surface or a substrate into which a functional group can be introduced by the surface treatment, for example, a glass substrate, a metal substrate, a resin substrate, or an inorganic substrate. Examples include various substrates such as plates.

自己修復性導電性材料は、膜状の他、各種の形状とすることができ、基板状、シート状、ブロック状、粉末状、繊維状等が挙げられる。 The self-healing conductive material can be in various shapes in addition to the film shape, and examples thereof include a substrate shape, a sheet shape, a block shape, a powder shape, and a fibrous shape.

本発明の自己修復性導電性材料は、前記導電性高分子を含むことで、優れた導電性と自己修復性能を有する。例えば、自己修復性導電性材料が前記膜状であれば、膜表面に切り傷が生じたとしても、あるいは、切断されたとしても、自己修復性能によって、傷口が塞がれ、あるいは、切断部どうしが接着して、元の状態と同一の状態若しくは近い状態に修復され得る。このような自己修復する性質は一度のみに限定されず、複数回の自己修復自己修復が可能である。 The self-healing conductive material of the present invention has excellent conductivity and self-healing performance by containing the conductive polymer. For example, if the self-healing conductive material is in the form of a film, even if the film surface is cut or cut, the self-healing performance causes the wound to be closed or the cut parts to each other. Can adhere and be restored to the same or close state to the original state. Such self-healing properties are not limited to one time, and self-healing self-healing can be performed multiple times.

本発明の自己修復性導電性材料は、自然治癒で自己修復させることができ、その他、傷の付いた自己修復性導電性材料を高湿環境下(例えば、湿度60%RH以上の環境下)に置く方法、傷口に水を付着させて自己修復させる方法を採用することもできる。水を付着させる方法は、例えば、傷口へ水を滴下する方法、傷口へ水を吹き付ける方法を例示できる。自然治癒で自己修復させる場合及び水を付着させて自己修復させる場合のいずれにおいても、高湿環境下で行うことが好ましい。 The self-healing conductive material of the present invention can be self-healed by natural healing, and other scratched self-healing conductive materials can be subjected to a high humidity environment (for example, an environment with a humidity of 60% RH or more). It is also possible to adopt a method of placing the wound on the wound or a method of adhering water to the wound to self-repair. Examples of the method of adhering water include a method of dropping water on the wound and a method of spraying water on the wound. In both the case of self-repair by natural healing and the case of self-repair by adhering water, it is preferable to carry out in a high humidity environment.

本発明の自己修復性導電性材料は、例えば、自己修復率が20%以上となり得る。好ましい自己修復率は25%以上、より好ましい自己修復率は30%以上、更に好ましい自己修復率は40%以上、特に好ましい自己修復率は50%以上である。本発明の自己修復性導電性材料では、自己修復率は100%となる場合もある。 The self-healing conductive material of the present invention can have, for example, a self-healing rate of 20% or more. A preferable self-repair rate is 25% or more, a more preferable self-repair rate is 30% or more, a further preferable self-repair rate is 40% or more, and a particularly preferable self-repair rate is 50% or more. In the self-healing conductive material of the present invention, the self-healing rate may be 100%.

本発明の自己修復性導電性材料は、電気伝導度(導電率)は、1.0×10−5S/cm以上となり得る。自己修復性導電性材料は、好ましくは4.2×10−5S/cm、より好ましくは、5.4×10−5S/cm以上、特に好ましくは8.0×10−5S/cm以上である。 The self-healing conductive material of the present invention can have an electrical conductivity (conductivity) of 1.0 × 10-5 S / cm or more. The self-healing conductive material is preferably 4.2 × 10-5 S / cm, more preferably 5.4 × 10-5 S / cm or more, and particularly preferably 8.0 × 10-5 S / cm. That is all.

本発明の自己修復性導電性材料は、種々の用途に応用可能である。例えば、自己修復材料は、燃料電池、太陽電池、コンデンサー、タッチパネル、電磁波シールド、帯電防止フィルム、有機LED、トランジスタ等のエレクトロニクス分野の各種用途に好適に使用できる。 The self-healing conductive material of the present invention can be applied to various applications. For example, the self-healing material can be suitably used for various applications in the electronics field such as fuel cells, solar cells, capacitors, touch panels, electromagnetic wave shields, antistatic films, organic LEDs, and transistors.

本発明の自己修復性導電性材料の応用例として、燃料電池、二次電池等の各種電池のセパレータ用の部材を挙げることができる。セパレータは、燃料電池のセルの間に挟んで積層(スタック)させる部材であり、燃料ガスや空気を遮断する役割を果たす。各セルをシールする機能の他、ガスが流れる流路を作りこんで,燃料ガスや空気を送り込む機能を担う。 As an application example of the self-healing conductive material of the present invention, a member for a separator of various batteries such as a fuel cell and a secondary battery can be mentioned. The separator is a member that is sandwiched between cells of a fuel cell and stacked, and plays a role of blocking fuel gas and air. In addition to the function of sealing each cell, it also has the function of sending fuel gas and air by creating a flow path through which gas flows.

本発明の自己修復性導電性材料の膜を、セパレータに貼り付けることで、セパレータに導電性を付与することができ、しかも、自己修復性導電性材料による自己修復性により、セパレータの耐久性を向上させることもできる。従来、セパレータには高分子膜等が貼り合わされることがあるが、この場合、使用時間が長くなると、高分子膜の劣化等で、剥がれ、ピンホール発生等の現象が起こり、導電性の低下を招くことが問題となっていた。しかし、セパレータが本発明の自己修復性導電性材料の膜を有する場合は、自己修復性により、膜の均一状態を保持できること、また、電池を組み立てる作業において、膜に傷が入っても修復されることから、従来の問題を解決し得るものであり、セパレータの耐久性のみならず、燃料電池、二次電池電極の耐久性をも向上させることができる。 By attaching the film of the self-healing conductive material of the present invention to the separator, conductivity can be imparted to the separator, and the self-healing property of the self-healing conductive material improves the durability of the separator. It can also be improved. Conventionally, a polymer film or the like may be attached to the separator, but in this case, if the usage time is long, the polymer film deteriorates and causes phenomena such as peeling and pinholes, resulting in a decrease in conductivity. Was a problem. However, when the separator has a film of the self-healing conductive material of the present invention, the self-healing property can maintain the uniform state of the film, and even if the film is damaged in the work of assembling the battery, it is repaired. Therefore, it is possible to solve the conventional problem, and it is possible to improve not only the durability of the separator but also the durability of the fuel cell and the secondary battery electrode.

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の態様に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the aspects of these Examples.

(製造例1)
p−スチレンスルホン酸ナトリウム(SSNa)と、ホスト基を有する重合性単量体である6−アクリルアミド−βCD(AAm−βCD)とを、SSNa:AAm−βCDのモル比が98:2となるように混合し、単量体の総濃度が1Mとなる水溶液を調製した。この水溶液に、重合開始剤であるVA−044を5.0mMになるように加えて、50℃で12時間撹拌した。その後、前記溶液にメタノールを加えて再沈殿を行い、得られた沈殿物を乾燥して、下記式(1−1)で表される構造を有するポリマー(数平均重合度nは約500)を得た。
(Manufacturing Example 1)
Sodium p-styrene sulfonate (SSNa) and 6-acrylamide-βCD (AAm-βCD), which is a polymerizable monomer having a host group, have a molar ratio of SSNa: AAm-βCD of 98: 2. To prepare an aqueous solution having a total monomer concentration of 1 M. VA-044, which is a polymerization initiator, was added to this aqueous solution so as to be 5.0 mM, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 12 hours. Then, methanol is added to the solution to perform reprecipitation, and the obtained precipitate is dried to obtain a polymer having a structure represented by the following formula (1-1) (number average degree of polymerization n is about 500). Obtained.

Figure 0006953362
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得られたポリマーは、AAm−βCD/PSSNa(x,y)と表記した。x、yはそれぞれホスト基を有する重合性単量体及びゲスト基を有する重合性単量体のモル比であり、ここではx=2、y=0であった。 The obtained polymer was designated as AAm-βCD / PSSNa (x, y). x and y are the molar ratios of the polymerizable monomer having a host group and the polymerizable monomer having a guest group, respectively, and here, x = 2 and y = 0.

(製造例2)
下記スキーム(2−1)に従い、3,4−チオフェンジカルボン酸無水物(TDCA)を154mg(1mmol)と、1−アダマンチルアミン(NH−Ad)を151mg(1mmol)とを乾燥DMF10mLに溶解し、窒素雰囲気下にて80℃で一晩撹拌した。その後、溶媒を留去し、生成した沈殿物を室温でアセトンへ溶解した後、ここへ沈殿が生じない量のヘキサンを加え、4℃にて一晩静置した。析出した沈殿物を回収することで目的物(Thio−Ad)を収率56%で得た。
(Manufacturing Example 2)
According to the following scheme (2-1), 3,4-thiophene dicarboxylic anhydride (TDCA) and 154 mg (1 mmol), was dissolved 1-adamantyl amine (NH 2 -Ad) to 151 mg (1 mmol) and the dry DMF10mL , Stirred overnight at 80 ° C. under a nitrogen atmosphere. Then, the solvent was distilled off, and the produced precipitate was dissolved in acetone at room temperature, an amount of hexane that did not cause a precipitate was added thereto, and the mixture was allowed to stand at 4 ° C. overnight. By recovering the precipitated precipitate, the target product (Thio-Ad) was obtained in a yield of 56%.

Figure 0006953362
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次いで、エタノール中にて3,4−エチレンジオキシチオフェン(EDOT)と、ゲスト基を有する重合性単量体としてThio−Adとを、EDOT:Thio−Adのモル比が98:2となるように混合し、単量体の総濃度が60mMとなるような溶液を調製し、パラトルエンスルホン酸鉄(III)を濃度が160mMとなるように加えた後、室温にて24時間撹拌した。その後、エタノールを除去することにより、下記式(2−2)で表される構造を有するポリマーを得た。 Next, in ethanol, 3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT) and Thio-Ad as a polymerizable monomer having a guest group were added so that the molar ratio of EDOT: Thio-Ad was 98: 2. To prepare a solution having a total monomer concentration of 60 mM, iron paratoluenesulfonate (III) was added to a concentration of 160 mM, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. Then, ethanol was removed to obtain a polymer having a structure represented by the following formula (2-2).

Figure 0006953362
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得られたポリマーは、Thio−Ad/PEDOT(x,y)と表記した。x、yはそれぞれホスト基を有する重合性単量体及びゲスト基を有する重合性単量体のモル比であり、ここではx=0、y=2であった。 The obtained polymer was designated as Thio-Ad / PEDOT (x, y). x and y are the molar ratios of the polymerizable monomer having a host group and the polymerizable monomer having a guest group, respectively, and here, x = 0 and y = 2.

(製造例3)
水中にて、ホスト基を有する重合性単量体である6−アクリルアミド−βCD(AAm−βCD)と、ゲスト基を有する重合性単量体であるアダマンタンアクリルアミド(Ad−AAm)とをそれぞれ当モル量混合し、密封して50℃にて3時間加熱撹拌した。得られた溶液を室温まで放冷し、そこへp−スチレンスルホン酸ナトリウム(SSNa)を、SSNa:AAm−βCD:Ad−AAmのモル比が96:2:2となるように混合し、単量体の総濃度が1Mとなるような溶液を調製した。この溶液に、重合開始剤であるVA−044を5.0mMになるように加えて、50℃で12時間撹拌した。その後、前記溶液にメタノールを加えて再沈殿を行い、得られた沈殿物を乾燥して、下記式(3−1)で表される構造を有するポリマー(数平均重合度nは約500)を得た。
(Manufacturing Example 3)
In water, 6-acrylamide-βCD (AAm-βCD), which is a polymerizable monomer having a host group, and adamantan acrylamide (Ad-AAm), which is a polymerizable monomer having a guest group, are mixed in this molar amount. The amounts were mixed, sealed, and heated and stirred at 50 ° C. for 3 hours. The obtained solution was allowed to cool to room temperature, and sodium p-styrene sulfonate (SSNa) was mixed therein so that the molar ratio of SSNa: AAm-βCD: Ad-AAm was 96: 2: 2. A solution was prepared so that the total concentration of the monomers was 1 M. The polymerization initiator VA-044 was added to this solution so as to be 5.0 mM, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 12 hours. Then, methanol is added to the solution to perform reprecipitation, and the obtained precipitate is dried to obtain a polymer having a structure represented by the following formula (3-1) (number average degree of polymerization n is about 500). Obtained.

Figure 0006953362
Figure 0006953362

得られたポリマーは、βCD/Ad/PSSNa(x,y)と表記した。x、yはそれぞれホスト基を有する重合性単量体及びゲスト基を有する重合性単量体のモル比であり、ここではx=2、y=2であった。 The obtained polymer was designated as βCD / Ad / PSSNa (x, y). x and y are the molar ratios of the polymerizable monomer having a host group and the polymerizable monomer having a guest group, respectively, and here, x = 2 and y = 2.

(製造例4)
下記スキーム(4−1)に従い、TDCA62mg(0.4mmol)と6−アミノ−β−シクロデキストリン(NH−β−CD)454mg(0.4mmol)を乾燥DMF4mLに溶解し、窒素雰囲気下にて80℃で一晩撹拌した。その後、溶媒を留去し、生成した沈殿物を室温で水10mLに溶解してDIAION社のHP−20により精製した(水:メタノール=50:50にて溶出した)。生成後の液体をエバポレートした後、凍結乾燥した。得られた固体を再度水に溶解し、アセトンによって再沈殿させた。沈殿物を回収し、減圧乾燥を行うことで目的物(Thio−βCD)を収率55%で得た。
(Manufacturing Example 4)
According to the following scheme (4-1), was dissolved TDCA62mg a (0.4 mmol) and 6-amino -β- cyclodextrin (NH 2 -β-CD) 454mg (0.4mmol) in dry 4 ml of DMF, under a nitrogen atmosphere The mixture was stirred at 80 ° C. overnight. Then, the solvent was distilled off, and the produced precipitate was dissolved in 10 mL of water at room temperature and purified by HP-20 of DIAION (water: methanol = 50:50 elution). The resulting liquid was evaporated and then lyophilized. The obtained solid was dissolved in water again and reprecipitated with acetone. The precipitate was collected and dried under reduced pressure to obtain the desired product (Thio-βCD) in a yield of 55%.

Figure 0006953362
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次いで、エタノール中にて3,4−エチレンジオキシチオフェン(EDOT)と、ホスト基を有する単量体としてThio−βCDと、ゲスト基を有する単量体としてThio−Adとを、EDOT:Thio−βCD:Thio−Adのモル比が96:2:2となるように混合し、単量体の総濃度が60mMとなるような溶液を調製し、パラトルエンスルホン酸鉄(III)を濃度が160mMとなるように加えた後、室温にて24時間撹拌した。その後、エタノールを除去することにより、下記式(4−2)で表される構造を有するポリマーを得た。 Then, in ethanol, 3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT), Thio-βCD as a monomer having a host group, and Thio-Ad as a monomer having a guest group were added to EDOT: Thio-. Mix so that the molar ratio of βCD: Thio-Ad is 96: 2: 2, prepare a solution so that the total concentration of the monomers is 60 mM, and add iron (III) paratoluenesulfonate to a concentration of 160 mM. After the addition, the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. Then, ethanol was removed to obtain a polymer having a structure represented by the following formula (4-2).

Figure 0006953362
Figure 0006953362

得られたポリマーは、βCD/Ad/PEDOT(x,y)と表記した。x、yはそれぞれホスト基を有する重合性単量体及びゲスト基を有する重合性単量体のモル比であり、ここではx=2、y=2であった。 The obtained polymer was designated as βCD / Ad / PEDOT (x, y). x and y are the molar ratios of the polymerizable monomer having a host group and the polymerizable monomer having a guest group, respectively, and here, x = 2 and y = 2.

(実施例1−1)
第1の高分子化合物として公知の方法で製造したPEDOTを、第2の高分子化合物として公知の方法で製造したPSSNaとを準備し、これらを、SSNa単量体単位とEDOT単量体単位とのモル比が0.5:1の割合となるように混合した水溶液を調製した。この水溶液は、PEDOTの濃度が90mMとなるように調製した。次いで、必要に応じて超音波を照射し、懸濁液を得た。得られた懸濁液から、ドロップキャスト法により、厚みが約100μmである導電性高分子の膜をガラス基板上に形成した。
(Example 1-1)
PEDOT produced by a known method as the first polymer compound and PSSNa produced by a known method as the second polymer compound were prepared, and these were combined with the SSNa monomer unit and the PEDOT monomer unit. An aqueous solution was prepared so that the molar ratio of the above was 0.5: 1. This aqueous solution was prepared so that the concentration of PEDOT was 90 mM. Then, if necessary, ultrasonic waves were applied to obtain a suspension. From the obtained suspension, a film of a conductive polymer having a thickness of about 100 μm was formed on a glass substrate by a drop casting method.

(実施例1−2)
SSNa単量体単位とEDOT単量体単位とのモル比が1:1の割合となるように混合したこと以外は実施例1−1と同様の方法で導電性高分子の膜をガラス基板上に形成した。
(Example 1-2)
A conductive polymer film was formed on a glass substrate in the same manner as in Example 1-1 except that the SSNa monomer unit and the EDOT monomer unit were mixed so as to have a molar ratio of 1: 1. Formed in.

(実施例1−3)
SSNa単量体単位とEDOT単量体単位とのモル比が5:1の割合となるように混合したこと以外は実施例1−1と同様の方法で導電性高分子の膜をガラス基板上に形成した。
(Example 1-3)
A conductive polymer film was formed on a glass substrate in the same manner as in Example 1-1 except that the SSNa monomer unit and the EDOT monomer unit were mixed so as to have a molar ratio of 5: 1. Formed in.

(実施例1−4)
SSNa単量体単位とEDOT単量体単位とのモル比が10:1の割合となるように混合したこと以外は実施例1−1と同様の方法で導電性高分子の膜をガラス基板上に形成した。
(Example 1-4)
A conductive polymer film was placed on the glass substrate in the same manner as in Example 1-1 except that the SSNa monomer unit and the EDOT monomer unit were mixed so as to have a molar ratio of 10: 1. Formed in.

(実施例1−5)
SSNa単量体単位とEDOT単量体単位とのモル比が20:1の割合となるように混合したこと以外は実施例1−1と同様の方法で導電性高分子の膜をガラス基板上に形成した。
(Example 1-5)
A conductive polymer film was formed on a glass substrate in the same manner as in Example 1-1 except that the SSNa monomer unit and the EDOT monomer unit were mixed so as to have a molar ratio of 20: 1. Formed in.

(実施例2−1)
第1の高分子化合物として製造例2で得られたThio−Ad/PEDOT(x,y)を、第2の高分子化合物として製造例1で得られたAAm−βCD/PSSNa(x,y)とを準備し、これらを、SSNa単量体単位とEDOT単量体単位とのモル比が0.5:1の割合となるように混合した水溶液を調製した。この水溶液は、Thio−Ad/PEDOT(x,y)の濃度が90mMとなるように調製した。次いで、必要に応じて超音波を照射し、懸濁液を得た。得られた懸濁液から、ドロップキャスト法により、厚みが約100μmである導電性高分子の膜をガラス基板上に形成した。
(Example 2-1)
The Ratio-Ad / PEDOT (x, y) obtained in Production Example 2 as the first polymer compound, and the AAm-βCD / PSSNa (x, y) obtained in Production Example 1 as the second polymer compound. , And these were mixed so that the molar ratio of the SSNa monomer unit and the PEDOT monomer unit was 0.5: 1 to prepare an aqueous solution. This aqueous solution was prepared so that the concentration of Thio-Ad / PEDOT (x, y) was 90 mM. Then, if necessary, ultrasonic waves were applied to obtain a suspension. From the obtained suspension, a film of a conductive polymer having a thickness of about 100 μm was formed on a glass substrate by a drop casting method.

(実施例2−2)
SSNa単量体単位とEDOT単量体単位とのモル比が1:1の割合となるように混合したこと以外は実施例2−1と同様の方法で導電性高分子の膜をガラス基板上に形成した。
(Example 2-2)
A conductive polymer film was placed on the glass substrate in the same manner as in Example 2-1 except that the SSNa monomer unit and the EDOT monomer unit were mixed so as to have a molar ratio of 1: 1. Formed in.

(実施例2−3)
SSNa単量体単位とEDOT単量体単位とのモル比が5:1の割合となるように混合したこと以外は実施例2−1と同様の方法で導電性高分子の膜をガラス基板上に形成した。
(Example 2-3)
A conductive polymer film was placed on the glass substrate in the same manner as in Example 2-1 except that the SSNa monomer unit and the EDOT monomer unit were mixed so as to have a molar ratio of 5: 1. Formed in.

(実施例2−4)
SSNa単量体単位とEDOT単量体単位とのモル比が10:1の割合となるように混合したこと以外は実施例2−1と同様の方法で導電性高分子の膜をガラス基板上に形成した。
(Example 2-4)
A conductive polymer film was placed on the glass substrate in the same manner as in Example 2-1 except that the SSNa monomer unit and the EDOT monomer unit were mixed so as to have a molar ratio of 10: 1. Formed in.

(実施例2−5)
SSNa単量体単位とEDOT単量体単位とのモル比が20:1の割合となるように混合したこと以外は実施例2−1と同様の方法で導電性高分子の膜をガラス基板上に形成した。
(Example 2-5)
A conductive polymer film was placed on the glass substrate in the same manner as in Example 2-1 except that the SSNa monomer unit and the EDOT monomer unit were mixed so as to have a molar ratio of 20: 1. Formed in.

(実施例3−1)
第1の高分子化合物として製造例4で得られたβCD/Ad/PEDOT(x,y)を、第2の高分子化合物としてPSSNaとを準備し、これらを、SSNa単量体単位とEDOT単量体単位との0.5:1の割合となるように混合した水溶液を調製した。この水溶液は、βCD/Ad/PEDOTの濃度が90mMとなるように調製した。次いで、必要に応じて超音波を照射し、懸濁液を得た。得られた懸濁液から、ドロップキャスト法により、厚みが約100μmである導電性高分子の膜をガラス基板上に形成した。
(Example 3-1)
ΒCD / Ad / PEDOT (x, y) obtained in Production Example 4 was prepared as the first polymer compound, and PSSNa was prepared as the second polymer compound. An aqueous solution was prepared so as to have a ratio of 0.5: 1 with the molecular unit. This aqueous solution was prepared so that the concentration of βCD / Ad / PEDOT was 90 mM. Then, if necessary, ultrasonic waves were applied to obtain a suspension. From the obtained suspension, a film of a conductive polymer having a thickness of about 100 μm was formed on a glass substrate by a drop casting method.

(実施例3−2)
SSNa単量体単位とEDOT単量体単位とのモル比が1:1の割合となるように混合したこと以外は実施例3−1と同様の方法で導電性高分子の膜をガラス基板上に形成した。
(Example 3-2)
A conductive polymer film was formed on a glass substrate in the same manner as in Example 3-1 except that the SSNa monomer unit and the EDOT monomer unit were mixed so as to have a molar ratio of 1: 1. Formed in.

(実施例3−3)
SSNa単量体単位とEDOT単量体単位とのモル比が5:1の割合となるように混合したこと以外は実施例3−1と同様の方法で導電性高分子の膜をガラス基板上に形成した。
(Example 3-3)
A conductive polymer film was formed on a glass substrate in the same manner as in Example 3-1 except that the SSNa monomer unit and the EDOT monomer unit were mixed so as to have a molar ratio of 5: 1. Formed in.

(実施例3−4)
SSNa単量体単位とEDOT単量体単位とのモル比が10:1の割合となるように混合したこと以外は実施例3−1と同様の方法で導電性高分子の膜をガラス基板上に形成した。
(Example 3-4)
A conductive polymer film was formed on a glass substrate in the same manner as in Example 3-1 except that the SSNa monomer unit and the EDOT monomer unit were mixed so as to have a molar ratio of 10: 1. Formed in.

(実施例3−5)
SSNa単量体単位とEDOT単量体単位とのモル比が20:1の割合となるように混合したこと以外は実施例3−1と同様の方法で導電性高分子の膜をガラス基板上に形成した。
(Example 3-5)
A conductive polymer film was formed on a glass substrate in the same manner as in Example 3-1 except that the SSNa monomer unit and the EDOT monomer unit were mixed so as to have a molar ratio of 20: 1. Formed in.

(実施例3−6)
第1の高分子化合物としてPEDOTを、第2の高分子化合物として製造例3で得られたβCD/Ad/PSSNa(x,y)とを準備し、これらを、SSNa単量体単位とEDOT単量体単位との0.5:1の割合となるように混合した水溶液を調製した。この水溶液は、PEDOTの濃度が90mMとなるように調製した。次いで、必要に応じて超音波を照射し、懸濁液を得た。得られた懸濁液から、ドロップキャスト法により、厚みが約100μmである導電性高分子の膜をガラス基板上に形成した。
(Example 3-6)
PEDOT was prepared as the first polymer compound, and βCD / Ad / PSSNa (x, y) obtained in Production Example 3 was prepared as the second polymer compound. An aqueous solution was prepared so as to have a ratio of 0.5: 1 with the molecular unit. This aqueous solution was prepared so that the concentration of PEDOT was 90 mM. Then, if necessary, ultrasonic waves were applied to obtain a suspension. From the obtained suspension, a film of a conductive polymer having a thickness of about 100 μm was formed on a glass substrate by a drop casting method.

(実施例3−7)
SSNa単量体単位とEDOT単量体単位とのモル比が1:1の割合となるように混合したこと以外は実施例3−6と同様の方法で導電性高分子の膜をガラス基板上に形成した。
(Example 3-7)
A conductive polymer film was placed on the glass substrate in the same manner as in Example 3-6 except that the SSNa monomer unit and the EDOT monomer unit were mixed so as to have a molar ratio of 1: 1. Formed in.

(実施例3−8)
SSNa単量体単位とEDOT単量体単位とのモル比が5:1の割合となるように混合したこと以外は実施例3−6と同様の方法で導電性高分子の膜をガラス基板上に形成した。
(Example 3-8)
A conductive polymer film was placed on the glass substrate in the same manner as in Example 3-6 except that the SSNa monomer unit and the EDOT monomer unit were mixed so as to have a molar ratio of 5: 1. Formed in.

(実施例3−9)
SSNa単量体単位とEDOT単量体単位とのモル比が10:1の割合となるように混合したこと以外は実施例3−6と同様の方法で導電性高分子の膜をガラス基板上に形成した。
(Example 3-9)
A conductive polymer film was placed on the glass substrate in the same manner as in Example 3-6 except that the SSNa monomer unit and the EDOT monomer unit were mixed so as to have a molar ratio of 10: 1. Formed in.

(実施例3−10)
SSNa単量体単位とEDOT単量体単位とのモル比が20:1の割合となるように混合したこと以外は実施例3−6と同様の方法で導電性高分子の膜をガラス基板上に形成した。
(Example 3-10)
A conductive polymer film was formed on a glass substrate in the same manner as in Example 3-6 except that the SSNa monomer unit and the EDOT monomer unit were mixed so as to have a molar ratio of 20: 1. Formed in.

(実施例4−1)
第1の高分子化合物として製造例4で得られたβCD/Ad/PEDOT(x,y)を、第2の高分子化合物として製造例3で得られたβCD/Ad/PSSNa(x,y)とを準備し、これらを、SSNa単量体単位とEDOT単量体単位との0.5:1の割合となるように混合した水溶液を調製した。この水溶液は、βCD/Ad/PEDOTの濃度が90mMとなるように調製した。次いで、必要に応じて超音波を照射し、懸濁液を得た。得られた懸濁液から、ドロップキャスト法により、厚みが約100μmである導電性高分子の膜をガラス基板上に形成した。
(Example 4-1)
The βCD / Ad / PEDOT (x, y) obtained in Production Example 4 as the first polymer compound, and the βCD / Ad / PSSNa (x, y) obtained in Production Example 3 as the second polymer compound. , And these were mixed so as to have a ratio of SSNa monomer unit and PEDOT monomer unit in a ratio of 0.5: 1 to prepare an aqueous solution. This aqueous solution was prepared so that the concentration of βCD / Ad / PEDOT was 90 mM. Then, if necessary, ultrasonic waves were applied to obtain a suspension. From the obtained suspension, a film of a conductive polymer having a thickness of about 100 μm was formed on a glass substrate by a drop casting method.

(実施例4−2)
SSNa単量体単位とEDOT単量体単位とのモル比が1:1の割合となるように混合したこと以外は実施例4−1と同様の方法で導電性高分子の膜をガラス基板上に形成した。
(Example 4-2)
A conductive polymer film was placed on the glass substrate in the same manner as in Example 4-1 except that the SSNa monomer unit and the EDOT monomer unit were mixed so as to have a molar ratio of 1: 1. Formed in.

(実施例4−3)
SSNa単量体単位とEDOT単量体単位とのモル比が5:1の割合となるように混合したこと以外は実施例4−1と同様の方法で導電性高分子の膜をガラス基板上に形成した。
(Example 4-3)
A conductive polymer film was placed on the glass substrate in the same manner as in Example 4-1 except that the SSNa monomer unit and the EDOT monomer unit were mixed so as to have a molar ratio of 5: 1. Formed in.

(実施例4−4)
SSNa単量体単位とEDOT単量体単位とのモル比が10:1の割合となるように混合したこと以外は実施例4−1と同様の方法で導電性高分子の膜をガラス基板上に形成した。
(Example 4-4)
A conductive polymer film was placed on the glass substrate in the same manner as in Example 4-1 except that the SSNa monomer unit and the EDOT monomer unit were mixed so as to have a molar ratio of 10: 1. Formed in.

(実施例4−5)
SSNa単量体単位とEDOT単量体単位とのモル比が20:1の割合となるように混合したこと以外は実施例4−1と同様の方法で導電性高分子の膜をガラス基板上に形成した。
(Example 4-5)
A conductive polymer film was formed on a glass substrate in the same manner as in Example 4-1 except that the SSNa monomer unit and the EDOT monomer unit were mixed so as to have a molar ratio of 20: 1. Formed in.

(導電性評価)
4探針法により、得られた導電性高分子膜の導電性を評価した。測定には、三菱ケミカルアナリテック社「ロレスターGP」又は「ロレスターGX」を使用し、プローブタイプは、PSPプローブとし、端子間距離を1.5mm、端子ピン先を0.26R、端子バネ圧を70g/本として導電率を測定した。
(Evaluation of conductivity)
The conductivity of the obtained conductive polymer film was evaluated by the 4-probe method. For measurement, Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd. "Lorester GP" or "Lorester GX" is used, the probe type is PSP probe, the distance between terminals is 1.5 mm, the terminal pin tip is 0.26R, and the terminal spring pressure is set. The conductivity was measured at 70 g / piece.

(自己修復性評価)
各実施例及び比較例で得られた導電性高分子の膜(膜面積3〜5cm)に、長さ5〜20mm、幅10〜30μm、深さ2〜20μmの範囲となるようにカッターナイフで傷をつけた。その後、25℃にて、Keyence社の3次元レーザー顕微鏡「VK−X250」を用いて、傷を観察し、傷の面積Sを計測した。この計測は、3次元レーザー顕微鏡に附属の「VK−X解析アプリケーション」にて行った。
(Self-healing evaluation)
A cutter knife is applied to the conductive polymer film (film area 3 to 5 cm 2 ) obtained in each example and comparative example so as to have a length of 5 to 20 mm, a width of 10 to 30 μm, and a depth of 2 to 20 μm. I hurt it. Then, at 25 ° C., using a Keyence Corp. 3D laser microscope "VK-X250", by observing the wounds were measured and the area S 0 of the wound. This measurement was performed by the "VK-X analysis application" attached to the 3D laser microscope.

次いで、傷を付けた導電性高分子の膜を、容積が190cmであるシャーレ内に収容し、さらに水(20〜30mL)を十分に含ませたキムワイプをシャーレの淵に置き、蓋をして12時間(ただし、実施例5−1〜5−9では10分)、室温(25℃)で静置した。このときシャーレ内の相対湿度は60〜80%RHであった。その後、3次元レーザーレーザー顕微鏡にて傷の面積SをSと同様の方法で計測した。 Next, the damaged conductive polymer film is housed in a petri dish having a volume of 190 cm 3 , and a Kimwipe sufficiently moistened with water (20 to 30 mL) is placed on the edge of the petri dish and the lid is closed. It was allowed to stand at room temperature (25 ° C.) for 12 hours (however, 10 minutes in Examples 5-1 to 5-9). At this time, the relative humidity in the petri dish was 60 to 80% RH. Then, the area S 1 of the scratch was measured with a three-dimensional laser laser microscope in the same manner as S 0.

自己修復率は、自己修復前後の傷の面積、具体的に、計算式{(S−S)/S}×100によって自己修復率を算出した。 For the self-repair rate, the self-repair rate was calculated by the area of the wound before and after self-repair, specifically, the calculation formula {(S 0- S 1 ) / S 0 } × 100.

Figure 0006953362
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表1は、導電性評価及び自己修復性評価の結果を示す。 Table 1 shows the results of the conductivity evaluation and the self-healing property evaluation.

実施例1(第1形態)では、導電性高分子の高分子鎖どうしが静電相互作用により非共有結合を形成しており、実施例2(第2形態)、実施例3(第3形態)及び実施例4(第4形態)では静電相互作用及びホスト−ゲスト相互作用により非共有結合を形成していることから、優れた自己修復性能が発揮されていることもわかった。また、いずれの導電性高分子も導電性単量体単位を有していることから、優れた導電性を有していることも認められた。特に、実施例3−6、実施例4−1では、静電相互作用と、ホスト−ゲスト相互作用が効果的に作用していると考えられることから、顕著な自己修復性能が見られた。 In Example 1 (first form), the polymer chains of the conductive polymer form a non-covalent bond by electrostatic interaction, and Example 2 (second form) and Example 3 (third form). ) And Example 4 (fourth form), since non-covalent bonds are formed by electrostatic interaction and host-guest interaction, it was also found that excellent self-healing performance is exhibited. Further, since all the conductive polymers have a conductive monomer unit, it was also recognized that they have excellent conductivity. In particular, in Examples 3-6 and 4-1 it was considered that the electrostatic interaction and the host-guest interaction were effectively acting, so that remarkable self-healing performance was observed.

図1は、実施例3−6で得られた導電性高分子膜の自己修復試験の結果であって、(a)は、修復前の膜表面の画像、(b)は、修復後の膜表面の画像を示し、(c)は修復前の傷の面積の計測結果、(d)は修復後の傷の面積の計測結果を示す。図1(a)及び(b)の比較、並びに(c)及び(d)の比較から、実施例3−6で得られた導電性高分子膜は、自己修復機能により、傷がほぼ消失していることがわかる。 FIG. 1 shows the results of a self-repair test of the conductive polymer film obtained in Example 3-6, (a) is an image of the film surface before repair, and (b) is a film after repair. An image of the surface is shown, (c) shows the measurement result of the scratch area before repair, and (d) shows the measurement result of the scratch area after repair. From the comparison of FIGS. 1 (a) and 1 (b) and the comparison of (c) and (d), the conductive polymer film obtained in Example 3-6 had almost no scratches due to the self-repairing function. You can see that.

(アンカー含有単量体単位の導入)
(実施例5−1)
公知の方法で製造したPSSNaを第2の高分子化合物として準備し、このPSSNaが40mMである水溶液中にて、EDOTと、TDCA(TDCAとは、アンカー含有単量体単位を形成するための化合物としての3,4−チオフェンジカルボン酸無水物である)との総濃度が40mMとなるように溶解した。なお、EDOTと、TDCAとのモル比は98:2とした。そこへ過硫酸アンモニウムを80mMの濃度となるように添加し、室温(25℃)にて24時間撹拌した。これにより第1の高分子化合物を生成させ、第1の高分子化合物と第2の高分子化合物とを含む導電性高分子を得た。
(Introduction of anchor-containing monomer unit)
(Example 5-1)
PSSNa produced by a known method is prepared as a second polymer compound, and in an aqueous solution in which PSSNa is 40 mM, EDOT and TDCA (TDCA is a compound for forming an anchor-containing monomer unit). The total concentration of the mixture with (3,4-thiophenedicarboxylic acid anhydride) was 40 mM. The molar ratio of EDOT to TDCA was 98: 2. Ammonium persulfate was added thereto to a concentration of 80 mM, and the mixture was stirred at room temperature (25 ° C.) for 24 hours. As a result, a first polymer compound was generated, and a conductive polymer containing the first polymer compound and the second polymer compound was obtained.

次いで、第2の高分子化合物の濃度が90mMとなるように導電性高分子の水溶液を調製し、必要に応じて超音波を照射することで懸濁液を得た。得られた懸濁液を、あらかじめ表面処理した基板Sに塗布し、厚みが約100μmである導電性高分子の膜を基板S上に形成した。基板Sはステンレス基板であり、懸濁液を塗布する前にあらかじめ、窒素/水素混合ガスによる大気圧プラズマ処理を行った。この処理後のXPS分析から、窒素原子と酸素原子の存在比率がプラズマ処理前よりも上昇していることから、プラズマ処理によって基板Sの表面には水酸基及びアミノ基が形成されていることが示唆された。 Next, an aqueous solution of the conductive polymer was prepared so that the concentration of the second polymer compound was 90 mM, and a suspension was obtained by irradiating ultrasonic waves as needed. The obtained suspension was applied to a substrate S surface-treated in advance, and a film of a conductive polymer having a thickness of about 100 μm was formed on the substrate S. The substrate S is a stainless steel substrate, and atmospheric pressure plasma treatment with a nitrogen / hydrogen mixed gas was performed in advance before applying the suspension. From the XPS analysis after this treatment, the abundance ratio of nitrogen atoms and oxygen atoms is higher than that before the plasma treatment, suggesting that hydroxyl groups and amino groups are formed on the surface of the substrate S by the plasma treatment. Was done.

(実施例5−2)
第1の高分子化合物として式(4−2)で表されるポリマーであるβCD/Ad/PEDOT(2,2)を、第2の高分子化合物として公知の方法で製造したPSSNaとを準備した。
(Example 5-2)
As the first polymer compound, βCD / Ad / PEDOT (2,2), which is a polymer represented by the formula (4-2), was prepared as the second polymer compound with PSSNa produced by a known method. ..

次いで、第1の高分子化合物と第2の高分子化合物とを、SSNa単量体単位とEDOT単量体単位とのモル比が0.5:1の割合となるように混合した水溶液を調製した。この水溶液は、βCD/Ad/PEDOT(2,2)の濃度が90mMとなるように調製した。次いで、必要に応じて超音波を照射し、懸濁液を得た。得られた懸濁液を、あらかじめ表面処理した基板Sに塗布し、厚みが約100μmである導電性高分子の膜を基板S上に形成した。基板Sはステンレス基板であり、懸濁液を塗布する前にあらかじめ、窒素/水素混合ガスによる大気圧プラズマ処理を行った。この処理後のXPS分析から、窒素原子と酸素原子の存在比率がプラズマ処理前よりも上昇していることから、プラズマ処理によって基板Sの表面には水酸基及びアミノ基が形成されていることが示唆された。 Next, an aqueous solution was prepared in which the first polymer compound and the second polymer compound were mixed so that the molar ratio of the SSNa monomer unit and the EDOT monomer unit was 0.5: 1. bottom. This aqueous solution was prepared so that the concentration of βCD / Ad / PEDOT (2,2) was 90 mM. Then, if necessary, ultrasonic waves were applied to obtain a suspension. The obtained suspension was applied to a substrate S surface-treated in advance, and a film of a conductive polymer having a thickness of about 100 μm was formed on the substrate S. The substrate S is a stainless steel substrate, and atmospheric pressure plasma treatment with a nitrogen / hydrogen mixed gas was performed in advance before applying the suspension. From the XPS analysis after this treatment, the abundance ratio of nitrogen atoms and oxygen atoms is higher than that before the plasma treatment, suggesting that hydroxyl groups and amino groups are formed on the surface of the substrate S by the plasma treatment. Was done.

(実施例5−3)
公知の方法で製造したPSSNa(第2の高分子化合物)を準備し、このPSSNaが40mMである水溶液中にて、EDOTと、式(4−1)で表されるThio−βCDと、式(2−1)で表されるThio−Adと、TDCAとの総濃度が40mMとなるように溶解した。そこへ過硫酸アンモニウムを80mMの濃度となるように添加し、室温(25℃)にて24時間撹拌することで、第1の高分子化合物を生成させ、第1の高分子化合物と第2の高分子化合物とを含む高分子材料を得た。得られた第1の高分子化合物は、下記式(5−3)
(Example 5-3)
PSSNa (second polymer compound) produced by a known method is prepared, and in an aqueous solution in which PSSNa is 40 mM, EDOT, Thio-βCD represented by the formula (4-1), and the formula ( The total concentration of Thio-Ad represented by 2-1) and TDCA was dissolved so as to be 40 mM. Ammonium persulfate is added thereto to a concentration of 80 mM, and the mixture is stirred at room temperature (25 ° C.) for 24 hours to produce a first polymer compound, and the first polymer compound and the second high molecular compound are produced. A polymer material containing a molecular compound was obtained. The obtained first polymer compound has the following formula (5-3).

Figure 0006953362
Figure 0006953362

で示されるものであり、PEDOT(y,y,z)と表記した(以降も同様である)。PEDOT(y,y,z)における括弧内のy、y,zは順にホスト基を有する重合性単量体、ゲスト基を有する重合性単量体及びアンカー含有単量体単位のモル比を示し、ここではy=2、y=2,z=5、すなわち、PEDOT(2,2,5)であった。 It is indicated by, and is expressed as PEDOT (y, y, z) (the same applies hereinafter). Y, y, z in parentheses in PEDOT (y, y, z) indicate the molar ratio of the polymerizable monomer having a host group, the polymerizable monomer having a guest group, and the anchor-containing monomer unit in this order. Here, y = 2, y = 2, z = 5, that is, PEDOT (2,2,5).

次いで、PEDOT(2,2,5)の濃度が90mMとなるように第1の高分子化合物及び第2の高分子化合物を含む水溶液を調製し、必要に応じて超音波を照射することで懸濁液を得た。得られた懸濁液を、あらかじめ表面処理した基板Sに塗布し、厚みが約100μmである導電性高分子の膜を基板S上に形成した。基板Sはステンレス基板であり、懸濁液を塗布する前にあらかじめ、窒素/水素混合ガスによる大気圧プラズマ処理を行った。この処理後のXPS分析から、窒素原子と酸素原子の存在比率がプラズマ処理前よりも上昇していることから、プラズマ処理によって基板Sの表面には水酸基及びアミノ基が形成されていることが示唆された。 Next, an aqueous solution containing the first polymer compound and the second polymer compound is prepared so that the concentration of PEDOT (2, 2, 5) is 90 mM, and if necessary, ultrasonic waves are applied to the suspension. A turbid liquid was obtained. The obtained suspension was applied to a substrate S surface-treated in advance, and a film of a conductive polymer having a thickness of about 100 μm was formed on the substrate S. The substrate S is a stainless steel substrate, and atmospheric pressure plasma treatment with a nitrogen / hydrogen mixed gas was performed in advance before applying the suspension. From the XPS analysis after this treatment, the abundance ratio of nitrogen atoms and oxygen atoms is higher than that before the plasma treatment, suggesting that hydroxyl groups and amino groups are formed on the surface of the substrate S by the plasma treatment. Was done.

(実施例5−4)
製造例1で得られた式(1−1)式で表されるAAm−βCD/PSSNa(2,0)(第2の高分子化合物)と、式(2−2)で表されるThio−Ad/PEDOT(0,2)(第1の高分子化合物)とを、SSNa単量体単位とEDOT単量体単位とのモル比が0.5:1の割合となるように混合した水溶液を調製した。この水溶液は、PEDOT(0,2,0)の濃度が90mMとなるように調製した。次いで、必要に応じて超音波を照射し、懸濁液を得た。得られた懸濁液を、あらかじめ表面処理した基板Sに塗布し、厚みが約100μmである導電性高分子の膜を基板S上に形成した。基板Sはステンレス基板であり、懸濁液を塗布する前にあらかじめ、窒素/水素混合ガスによる大気圧プラズマ処理を行った。この処理後のXPS分析から、窒素原子と酸素原子の存在比率がプラズマ処理前よりも上昇していることから、プラズマ処理によって基板Sの表面には水酸基及びアミノ基が形成されていることが示唆された。
(Example 5-4)
AAm-βCD / PSSNa (2,0) (second polymer compound) represented by the formula (1-1) obtained in Production Example 1 and Ratio- represented by the formula (2-2). An aqueous solution prepared by mixing Ad / PEDOT (0,2) (first polymer compound) so that the molar ratio of SSNa monomer unit and PEDOT monomer unit is 0.5: 1. Prepared. This aqueous solution was prepared so that the concentration of PEDOT (0,2,0) was 90 mM. Then, if necessary, ultrasonic waves were applied to obtain a suspension. The obtained suspension was applied to a substrate S surface-treated in advance, and a film of a conductive polymer having a thickness of about 100 μm was formed on the substrate S. The substrate S is a stainless steel substrate, and atmospheric pressure plasma treatment with a nitrogen / hydrogen mixed gas was performed in advance before applying the suspension. From the XPS analysis after this treatment, the abundance ratio of nitrogen atoms and oxygen atoms is higher than that before the plasma treatment, suggesting that hydroxyl groups and amino groups are formed on the surface of the substrate S by the plasma treatment. Was done.

(実施例5−5)
製造例1で得られた式(1−1)式で表されるAAm−βCD/PSSNa(2,0)(第2の高分子化合物)が40mMである水溶液中にて、EDOTと、式(2−1)で表されるThio−Adと、TDCAとの総濃度が40mMとなるように溶解した。そこへ過硫酸アンモニウムを80mMの濃度となるように添加し、室温(25℃)にて24時間撹拌撹拌することで、第1の高分子化合物を生成させ、第1の高分子化合物と第2の高分子化合物とを含む高分子材料を得た。得られた第1の高分子化合物は、PEDOT(y,y,z)と表記した。PEDOT(y,y,z)における括弧内のy、y,zは順にホスト基を有する重合性単量体、ゲスト基を有する重合性単量体及びアンカー含有単量体単位のモル比を示し、ここではy=0、y=2,z=5、すなわち、PEDOT(0,2,5)であった。
(Example 5-5)
In an aqueous solution containing 40 mM of AAm-βCD / PSSNa (2,0) (second polymer compound) represented by the formula (1-1) obtained in Production Example 1, the EDOT and the formula (1) The total concentration of Thio-Ad represented by 2-1) and TDCA was dissolved so as to be 40 mM. Ammonium persulfate is added thereto to a concentration of 80 mM, and the mixture is stirred and stirred at room temperature (25 ° C.) for 24 hours to generate a first polymer compound, and the first polymer compound and the second polymer compound are produced. A polymer material containing a polymer compound was obtained. The obtained first polymer compound was designated as PEDOT (y, y, z). Y, y, z in parentheses in PEDOT (y, y, z) indicate the molar ratio of the polymerizable monomer having a host group, the polymerizable monomer having a guest group, and the anchor-containing monomer unit in this order. Here, y = 0, y = 2, z = 5, that is, PEDOT (0,2,5).

次いで、PEDOT(0,2,5)の濃度が90mMとなるように90mMとなるように第1の高分子化合物及び第2の高分子化合物を含む水溶液を調製し、必要に応じて超音波を照射することで懸濁液を得た。得られた懸濁液を、あらかじめ表面処理した基板Sに塗布し、厚みが約100μmである導電性高分子の膜を基板S上に形成した。基板Sはステンレス基板であり、懸濁液を塗布する前にあらかじめ、窒素/水素混合ガスによる大気圧プラズマ処理を行った。この処理後のXPS分析から、窒素原子と酸素原子の存在比率がプラズマ処理前よりも上昇していることから、プラズマ処理によって基板Sの表面には水酸基及びアミノ基が形成されていることが示唆された。 Next, an aqueous solution containing the first polymer compound and the second polymer compound was prepared so that the concentration of PEDOT (0, 2, 5) was 90 mM, and ultrasonic waves were applied as needed. A suspension was obtained by irradiation. The obtained suspension was applied to a substrate S surface-treated in advance, and a film of a conductive polymer having a thickness of about 100 μm was formed on the substrate S. The substrate S is a stainless steel substrate, and atmospheric pressure plasma treatment with a nitrogen / hydrogen mixed gas was performed in advance before applying the suspension. From the XPS analysis after this treatment, the abundance ratio of nitrogen atoms and oxygen atoms is higher than that before the plasma treatment, suggesting that hydroxyl groups and amino groups are formed on the surface of the substrate S by the plasma treatment. Was done.

(実施例5−6)
製造例3で得られた式(3−1)式で表されるβCD/Ad/PSSNa(2,2)(第2の高分子化合物)と、公知の方法で製造したPEDOT(第1の高分子化合物)とを、SSNa単量体単位とEDOT単量体単位とのモル比が0.5:1の割合となるように混合した水溶液を調製した。この水溶液は、PEDOTの濃度が90mMとなるように調製した。次いで、必要に応じて超音波を照射し、懸濁液を得た。得られた懸濁液を、あらかじめ表面処理した基板Sに塗布し、厚みが約100μmである導電性高分子の膜を基板S上に形成した。基板Sはステンレス基板であり、懸濁液を塗布する前にあらかじめ、窒素/水素混合ガスによる大気圧プラズマ処理を行った。この処理後のXPS分析から、窒素原子と酸素原子の存在比率がプラズマ処理前よりも上昇していることから、プラズマ処理によって基板Sの表面には水酸基及びアミノ基が形成されていることが示唆された。
(Example 5-6)
ΒCD / Ad / PSSNa (2,2) (second polymer compound) represented by the formula (3-1) obtained in Production Example 3 and PEDOT (first high molecular weight compound) produced by a known method. A molecular compound) was mixed so that the molar ratio of the SSNa monomer unit and the PEDOT monomer unit was 0.5: 1 was prepared. This aqueous solution was prepared so that the concentration of PEDOT was 90 mM. Then, if necessary, ultrasonic waves were applied to obtain a suspension. The obtained suspension was applied to a substrate S surface-treated in advance, and a film of a conductive polymer having a thickness of about 100 μm was formed on the substrate S. The substrate S is a stainless steel substrate, and atmospheric pressure plasma treatment with a nitrogen / hydrogen mixed gas was performed in advance before applying the suspension. From the XPS analysis after this treatment, the abundance ratio of nitrogen atoms and oxygen atoms is higher than that before the plasma treatment, suggesting that hydroxyl groups and amino groups are formed on the surface of the substrate S by the plasma treatment. Was done.

(実施例5−7)
製造例3で得られた式(3−1)式で表されるβCD/Ad/PSSNa(2,2)(第2の高分子化合物)が40mMである水溶液中にて、EDOTと、TDCAとの総濃度が40mMとなるように溶解した。なお、EDOTと、TDCAとのモル比は98:2とした。そこへ過硫酸アンモニウムを80mMの濃度となるように添加し、室温(25℃)にて24時間撹拌した。これにより第1の高分子化合物を生成させ、第1の高分子化合物と第2の高分子化合物とを含む導電性高分子を得た。
(Example 5-7)
In an aqueous solution containing 40 mM βCD / Ad / PSSNa (2,2) (second polymer compound) represented by the formula (3-1) obtained in Production Example 3, EDOT and TDCA Was dissolved so that the total concentration of was 40 mM. The molar ratio of EDOT to TDCA was 98: 2. Ammonium persulfate was added thereto to a concentration of 80 mM, and the mixture was stirred at room temperature (25 ° C.) for 24 hours. As a result, a first polymer compound was generated, and a conductive polymer containing the first polymer compound and the second polymer compound was obtained.

次いで、第2の高分子化合物の濃度が90mMとなるように導電性高分子の水溶液を調製し、必要に応じて超音波を照射することで懸濁液を得た。得られた懸濁液を、あらかじめ表面処理した基板Sに塗布し、厚みが約100μmである導電性高分子の膜を基板S上に形成した。基板Sはステンレス基板であり、懸濁液を塗布する前にあらかじめ、窒素/水素混合ガスによる大気圧プラズマ処理を行った。この処理後のXPS分析から、窒素原子と酸素原子の存在比率がプラズマ処理前よりも上昇していることから、プラズマ処理によって基板Sの表面には水酸基及びアミノ基が形成されていることが示唆された。 Next, an aqueous solution of the conductive polymer was prepared so that the concentration of the second polymer compound was 90 mM, and a suspension was obtained by irradiating ultrasonic waves as needed. The obtained suspension was applied to a substrate S surface-treated in advance, and a film of a conductive polymer having a thickness of about 100 μm was formed on the substrate S. The substrate S is a stainless steel substrate, and atmospheric pressure plasma treatment with a nitrogen / hydrogen mixed gas was performed in advance before applying the suspension. From the XPS analysis after this treatment, the abundance ratio of nitrogen atoms and oxygen atoms is higher than that before the plasma treatment, suggesting that hydroxyl groups and amino groups are formed on the surface of the substrate S by the plasma treatment. Was done.

(実施例5−8)
製造例3で得られた式(3−1)式で表されるβCD/Ad/PSSNa(2,2)(第2の高分子化合物)と、式(4−2)で表されるポリマーであるβCD/Ad/PEDOT(2,2)(第1の高分子化合物)とを、SSNa単量体単位とEDOT単量体単位とのモル比が0.5:1の割合となるように混合した水溶液を調製した。この水溶液は、βCD/Ad/PEDOT(2,2)の濃度が90mMとなるように調製した。次いで、必要に応じて超音波を照射し、懸濁液を得た。得られた懸濁液を、あらかじめ表面処理した基板Sに塗布し、厚みが約100μmである導電性高分子の膜を基板S上に形成した。基板Sはステンレス基板であり、懸濁液を塗布する前にあらかじめ、窒素/水素混合ガスによる大気圧プラズマ処理を行った。この処理後のXPS分析から、窒素原子と酸素原子の存在比率がプラズマ処理前よりも上昇していることから、プラズマ処理によって基板Sの表面には水酸基及びアミノ基が形成されていることが示唆された。
(Example 5-8)
ΒCD / Ad / PSSNa (2,2) (second polymer compound) represented by the formula (3-1) obtained in Production Example 3 and the polymer represented by the formula (4-2). A certain βCD / Ad / PEDOT (2,2) (first polymer compound) is mixed so that the molar ratio of the SSNa monomer unit and the EDOT monomer unit is 0.5: 1. The aqueous solution was prepared. This aqueous solution was prepared so that the concentration of βCD / Ad / PEDOT (2,2) was 90 mM. Then, if necessary, ultrasonic waves were applied to obtain a suspension. The obtained suspension was applied to a substrate S surface-treated in advance, and a film of a conductive polymer having a thickness of about 100 μm was formed on the substrate S. The substrate S is a stainless steel substrate, and atmospheric pressure plasma treatment with a nitrogen / hydrogen mixed gas was performed in advance before applying the suspension. From the XPS analysis after this treatment, the abundance ratio of nitrogen atoms and oxygen atoms is higher than that before the plasma treatment, suggesting that hydroxyl groups and amino groups are formed on the surface of the substrate S by the plasma treatment. Was done.

(実施例5−9)
製造例3で得られた式(3−1)式で表されるβCD/Ad/PSSNa(2,2)(第2の高分子化合物)が40mMである水溶液中にて、EDOTと、式(4−1)で表されるThio−βCDと、式(2−1)で表されるThio−Adと、TDCAとの総濃度が40mMとなるように溶解した。そこへ過硫酸アンモニウムを80mMの濃度となるように添加し、室温(25℃)にて24時間撹拌することで、第1の高分子化合物を生成させ、第1の高分子化合物と第2の高分子化合物とを含む高分子材料を得た。得られた第1の高分子化合物は、前記式(5−3)と同様であり、PEDOT(y,y,z)と表記した。PEDOT(y,y,z)における括弧内のy、y,zは順にホスト基を有する重合性単量体、ゲスト基を有する重合性単量体及びアンカー含有単量体単位のモル比を示し、ここではy=2、y=2,z=5、すなわち、PEDOT(2,2,5)であった。
(Example 5-9)
In an aqueous solution containing 40 mM βCD / Ad / PSSNa (2,2) (second polymer compound) represented by the formula (3-1) obtained in Production Example 3, the EDOT and the formula (2) The total concentration of Thio-βCD represented by 4-1), Thio-Ad represented by the formula (2-1), and TDCA was dissolved so as to be 40 mM. Ammonium persulfate is added thereto to a concentration of 80 mM, and the mixture is stirred at room temperature (25 ° C.) for 24 hours to produce a first polymer compound, and the first polymer compound and the second high molecular compound are produced. A polymer material containing a molecular compound was obtained. The obtained first polymer compound was the same as the above formula (5-3) and was designated as PEDOT (y, y, z). Y, y, z in parentheses in PEDOT (y, y, z) indicate the molar ratio of the polymerizable monomer having a host group, the polymerizable monomer having a guest group, and the anchor-containing monomer unit in this order. Here, y = 2, y = 2, z = 5, that is, PEDOT (2,2,5).

次いで、PEDOT(2,2,5)の濃度が90mMとなるように第1の高分子化合物及び第2の高分子化合物を含む水溶液を調製し、必要に応じて超音波を照射することで懸濁液を得た。得られた懸濁液を、あらかじめ表面処理した基板Sに塗布し、厚みが約100μmである導電性高分子の膜を基板S上に形成した。基板Sはステンレス基板であり、懸濁液を塗布する前にあらかじめ、窒素/水素混合ガスによる大気圧プラズマ処理を行った。この処理後のXPS分析から、窒素原子と酸素原子の存在比率がプラズマ処理前よりも上昇していることから、プラズマ処理によって基板Sの表面には水酸基及びアミノ基が形成されていることが示唆された。 Next, an aqueous solution containing the first polymer compound and the second polymer compound is prepared so that the concentration of PEDOT (2, 2, 5) is 90 mM, and if necessary, ultrasonic waves are applied to the suspension. A turbid liquid was obtained. The obtained suspension was applied to a substrate S surface-treated in advance, and a film of a conductive polymer having a thickness of about 100 μm was formed on the substrate S. The substrate S is a stainless steel substrate, and atmospheric pressure plasma treatment with a nitrogen / hydrogen mixed gas was performed in advance before applying the suspension. From the XPS analysis after this treatment, the abundance ratio of nitrogen atoms and oxygen atoms is higher than that before the plasma treatment, suggesting that hydroxyl groups and amino groups are formed on the surface of the substrate S by the plasma treatment. Was done.

表2には、実施例5−1〜5−9の導電率、自己修復率及び密着力を測定した。導電率、自己修復率は、実施例1−1等と同様の方法で測定した。 In Table 2, the conductivity, self-repairing rate and adhesion of Examples 5-1 to 5-9 were measured. The conductivity and self-repairing rate were measured by the same method as in Example 1-1 and the like.

なお、密着力はスクラッチ試験にて評価した。圧子の先端に曲率半径15μmのダイヤモンドを取り付け、励振振幅100μm、スクラッチ速度10μm/S、荷重印加速度300mN/minにて、垂直方向の圧力センサーの感知する圧力を測定し、導電性高分子の膜と基板との剥離エネルギーを「密着力」とした。測定には、レスカ社の「CSR−5000」を使用した。 The adhesion was evaluated by a scratch test. A diamond with a radius of curvature of 15 μm is attached to the tip of the indenter, and the pressure sensed by the vertical pressure sensor is measured at an excitation amplitude of 100 μm, a scratch speed of 10 μm / S, and a load application speed of 300 mN / min. The peeling energy between the surface and the substrate was defined as "adhesion force". For the measurement, "CSR-5000" manufactured by Resca was used.

Figure 0006953362
Figure 0006953362

(実施例6−1)
第1の高分子化合物として式(4−2)で表されるポリマーであるβCD/Ad/PEDOT(2,2)を、βCD/Ad/PEDOT(5,5)に変更したこと以外は実施例5−2と同様の方法で導電性高分子の膜を基板S上に形成した。
(Example 6-1)
Examples except that βCD / Ad / PEDOT (2,2), which is a polymer represented by the formula (4-2), was changed to βCD / Ad / PEDOT (5,5) as the first polymer compound. A film of the conductive polymer was formed on the substrate S in the same manner as in 5-2.

(実施例6−2)
第1の高分子化合物としてPEDOT(2,2,5)の代わりにPEDOT(5,5,5)を製造したこと以外は実施例5−3と同様の方法で導電性高分子の膜を基板S上に形成した。
(Example 6-2)
A conductive polymer film was used as a substrate in the same manner as in Example 5-3 except that PEDOT (5, 5, 5) was produced instead of PEDOT (2, 2, 5) as the first polymer compound. Formed on S.

(実施例6−3)
製造例1で得られた式(1−1)式で表されるAAm−βCD/PSSNa(2,0)をAAm−βCD/PSSNa(5,0)(第2の高分子化合物)に、PEDOT(0,2,0)をPEDOT(0,5,0)(第1の高分子化合物)に変更したこと以外は実施例5−4と同様の方法で導電性高分子の膜を基板S上に形成した。
(Example 6-3)
AAm-βCD / PSSNa (2,0) represented by the formula (1-1) obtained in Production Example 1 was added to AAm-βCD / PSSNa (5,0) (second polymer compound) in PEDOT. A conductive polymer film was placed on the substrate S in the same manner as in Example 5-4 except that (0,2,0) was changed to PEDOT (0,5,0) (first polymer compound). Formed in.

(実施例6−4)
製造例1で得られた式(1−1)式で表されるAAm−βCD/PSSNa(2,0)をAAm−βCD/PSSNa(5,0)(第2の高分子化合物)に変更し、また、PEDOT(0,2,5)の代わりにPEDOT(0,5,5)(第1の高分子化合物)を生成させることに変更したこと以外は実施例5−5と同様の方法で導電性高分子の膜を基板S上に形成した。
(Example 6-4)
AAm-βCD / PSSNa (2,0) represented by the formula (1-1) obtained in Production Example 1 was changed to AAm-βCD / PSSNa (5,0) (second polymer compound). In the same manner as in Example 5-5, except that PEDOT (0,5,5) (first polymer compound) was produced instead of PEDOT (0,2,5). A film of a conductive polymer was formed on the substrate S.

(実施例6−5)
製造例3で得られた式(3−1)式で表されるβCD/Ad/PSSNa(2,2)をβCD/Ad/PSSNa(5,5)(第2の高分子化合物)に変更したこと以外は実施例5−6と同様の方法で導電性高分子の膜を基板S上に形成した。
(Example 6-5)
The βCD / Ad / PSSNa (2,2) represented by the formula (3-1) obtained in Production Example 3 was changed to βCD / Ad / PSSNa (5,5) (second polymer compound). A film of the conductive polymer was formed on the substrate S in the same manner as in Example 5-6 except for the above.

(実施例6−6)
製造例3で得られた式(3−1)式で表されるβCD/Ad/PSSNa(2,2)をβCD/Ad/PSSNa(5,5)(第2の高分子化合物)に変更し、また、EDOTと、TDCAとのモル比は95:5となるように第1の高分子化合物を生成したこと以外は実施例5−7と同様の方法で導電性高分子の膜を基板S上に形成した。
(Example 6-6)
The βCD / Ad / PSSNa (2,2) represented by the formula (3-1) obtained in Production Example 3 was changed to βCD / Ad / PSSNa (5,5) (second polymer compound). Further, the conductive polymer film was formed on the substrate S in the same manner as in Example 5-7 except that the first polymer compound was produced so that the molar ratio of EDOT and TDCA was 95: 5. Formed on top.

(実施例6−7)
製造例3で得られた式(3−1)式で表されるβCD/Ad/PSSNa(2,2)をβCD/Ad/PSSNa(5,5)(第2の高分子化合物)に変更し、また、式(4−2)で表されるポリマーであるβCD/Ad/PEDOT(2,2)をβCD/Ad/PEDOT(5,5)(第1の高分子化合物)に変更したこと以外は実施例5−8と同様の方法で導電性高分子の膜を基板S上に形成した。
(Example 6-7)
The βCD / Ad / PSSNa (2,2) represented by the formula (3-1) obtained in Production Example 3 was changed to βCD / Ad / PSSNa (5,5) (second polymer compound). Also, except that βCD / Ad / PEDOT (2,2), which is a polymer represented by the formula (4-2), is changed to βCD / Ad / PEDOT (5,5) (first polymer compound). Formed a film of a conductive polymer on the substrate S in the same manner as in Example 5-8.

(実施例6−8)
製造例3で得られた式(3−1)式で表されるβCD/Ad/PSSNa(2,2)をβCD/Ad/PSSNa(5,5)(第2の高分子化合物)に変更し、PEDOT(2,2,5)の代わりにPEDOT(5,5,5)を生成させることに変更したこと以外は実施例5−9と同様の方法で導電性高分子の膜を基板S上に形成した。
(Example 6-8)
The βCD / Ad / PSSNa (2,2) represented by the formula (3-1) obtained in Production Example 3 was changed to βCD / Ad / PSSNa (5,5) (second polymer compound). , A conductive polymer film was formed on the substrate S in the same manner as in Example 5-9, except that PEDOT (5, 5, 5) was generated instead of PEDOT (2, 2, 5). Formed in.

表3には、実施例6−1〜6−8の抵抗値、自己修復率及び密着力を測定した。自己修復率及び密着力は、実施例5−1等と同様の方法で測定した。 In Table 3, the resistance value, self-repair rate and adhesion of Examples 6-1 to 6-8 were measured. The self-repair rate and the adhesion were measured by the same method as in Example 5-1 and the like.

なお、抵抗値はCUSTOM社「デジタルマルチメータCDM−11D」を用いて測定した。測定サンプル(導電性高分子の膜)は、膜厚を3〜5μm、幅1.5mm、長さ8mmとした。 The resistance value was measured using a "digital multimeter CDM-11D" manufactured by CUSTOM. The measurement sample (conductive polymer film) had a film thickness of 3 to 5 μm, a width of 1.5 mm, and a length of 8 mm.

Figure 0006953362
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表2及び表3に示すように、実施例5−6と実施例5−7との対比、実施例5−8と実施例5−9との対比、実施例6−5と実施例6−6との対比、実施例6−7と実施例6−8との対比から、導電性高分子にアンカー含有単量体単位が導入されることで、導電性高分子は基板Sにより高い密着力で成膜されることがわかった。この結果は、導電性高分子が基板Sと共有結合して成膜されていることを支持するものといえる。 As shown in Tables 2 and 3, a comparison between Examples 5-6 and 5-7, a comparison between Examples 5-8 and 5-9, Examples 6-5 and 6- From the comparison with 6 and the comparison between Examples 6-7 and 6-8, by introducing the anchor-containing monomer unit into the conductive polymer, the conductive polymer has higher adhesion to the substrate S. It was found that the film was formed in. This result can be said to support that the conductive polymer is covalently bonded to the substrate S to form a film.

図2に示すように、第1の高分子化合物が有するアンカー含有単量体単位中の共有結合を形成可能な官能基(酸無水物部位)と、基板S表面の官能基(水酸基又はアミノ基)とが反応して共有結合を形成していると推測される。なお、図2のように共有結合している状態では、アンカー含有単量体単位中の酸無水物部位が開環し、カルボキシ基とエステル(又はアミド)へと変化している。 As shown in FIG. 2, a functional group (acid anhydride moiety) capable of forming a covalent bond in the anchor-containing monomer unit of the first polymer compound and a functional group (hydroxyl group or amino group) on the surface of the substrate S. ) And react to form a covalent bond. In the covalent bond state as shown in FIG. 2, the acid anhydride moiety in the anchor-containing monomer unit is ring-opened and changed to a carboxy group and an ester (or amide).

Claims (12)

第1の高分子化合物と、第2の高分子化合物とを構成成分として含有する導電性高分子で形成され、前記導電性高分子は、高分子鎖どうしがホスト基とゲスト基とのホスト−ゲスト相互作用を形成し、
前記ホスト基がα−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン又はγ−シクロデキストリンから一つの水素原子又は水酸基が除された基であり、
前記ゲスト基が炭素数1〜30の直鎖状の炭化水素基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基及び有機金属錯体からなる群より選ばれる1種の基であり、
前記導電性高分子は、スチレンスルホン酸骨格を有する単量体単位、チオフェン骨格を有する単量体単位、アニリン骨格を有する単量体単位、フェニレンビニレン骨格を有する単量体単位及びアセチレン骨格を有する単量体単位からなる群より選ばれる少なくとも1種の単量体単位を含む、自己修復性導電性材料。
It is formed of a conductive polymer containing a first polymer compound and a second polymer compound as constituent components, and the conductive polymer has polymer chains hosting host groups and guest groups. Form guest interactions,
The host group is a group obtained by removing one hydrogen atom or a hydroxyl group from α-cyclodextrin, β-cyclodextrin or γ-cyclodextrin.
The guest group is one group selected from the group consisting of a linear hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, a cycloalkyl group, an aryl group, a heteroaryl group and an organic metal complex.
The conductive polymer has a monomer unit having a styrene sulfonic acid skeleton, a monomer unit having a thiophene skeleton, a monomer unit having an aniline skeleton, a monomer unit having a phenylene vinylene skeleton, and an acetylene skeleton. A self-healing conductive material containing at least one monomeric unit selected from the group consisting of monomeric units.
前記第1の高分子化合物及び前記第2の高分子化合物の一方は、前記ホスト基を有する単量体単位を有し、前記ゲスト基を有する単量体単位を有さず、他方は、前記ゲスト基を有する単量体単位を有し、前記ホスト基を有する単量体単位を有していない、請求項に記載の自己修復性導電性材料。 Wherein one of the first polymer compound and the second polymer compound has a monomer unit having the host group, without a monomer unit having an guest group, the other, the It has a monomer unit having a guest group does not have a monomer unit having the host group, self-healing conductive material according to claim 1. 前記第1の高分子化合物及び前記第2の高分子化合物のいずれか一方は、前記ホスト基を有する単量体単位及び前記ゲスト基を有する単量体単位の両方を有する、請求項に記載の自己修復性導電性材料。 Wherein one of the first polymer compound and the second polymer compound, having both of the monomer units having a monomer unit and the guest group having the host group, according to claim 1 Self-healing conductive material. 前記第1の高分子化合物及び前記第2の高分子化合物はいずれも、前記ホスト基を有する単量体単位及び前記ゲスト基を有する単量体単位の両方を有する、請求項に記載の自己修復性導電性材料。 Both the first polymer compound and the second polymer compound has both of the monomer units having a monomer unit and the guest group having the host group, self as claimed in claim 1 Restorative conductive material. 膜状に形成されている、請求項1〜のいずれか1項に記載の自己修復性導電性材料。 The self-healing conductive material according to any one of claims 1 to 3 , which is formed in a film shape. ホスト基を有する単量体単位及びゲスト基を有する単量体単位の一方又は両方と、チオフェン骨格を有する単量体単位とを有し、
前記ホスト基を有する単量体単位は、下記式(H1)
Figure 0006953362
(式(H1)中、CDはシクロデキストリンから一つの水素原子又は水酸基が除された基を示し、シクロデキストリンは、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン又はγ−シクロデキストリンである)
及び下記式(H2)
Figure 0006953362
(式(H2)中、CDは前記式(H1)のCDと同義である)
からなる群より選択される少なくとも1種の単量体単位であり、
前記ゲスト基を有する単量体単位は、下記式(G1)
Figure 0006953362
(式(G1)中、Rはゲスト基を示す)
及び下記式(G2)
Figure 0006953362
(式(G2)中、Rはゲスト基を示す)
からなる群より選択される少なくとも1種の単量体単位であり、
前記チオフェン骨格を有する単量体単位は、下記式(C1)
Figure 0006953362
で表される単量体単位であり、
前記ゲスト基が炭素数1〜30の直鎖状の炭化水素基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基及び有機金属錯体からなる群より選ばれる1種の基である、導電性高分子化合物。
It has one or both of a monomer unit having a host group and a monomer unit having a guest group, and a monomer unit having a thiophene skeleton.
The monomer unit having the host group has the following formula (H1).
Figure 0006953362
(In formula (H1), CD represents a group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from cyclodextrin, and cyclodextrin is α-cyclodextrin, β-cyclodextrin or γ-cyclodextrin).
And the following formula (H2)
Figure 0006953362
(In the formula (H2), CD is synonymous with the CD of the formula (H1))
It is at least one monomer unit selected from the group consisting of
The monomer unit having a guest group is represented by the following formula (G1).
Figure 0006953362
(In equation (G1), RG indicates a guest group)
And the following formula (G2)
Figure 0006953362
(In equation (G2), RG indicates a guest group)
It is at least one monomer unit selected from the group consisting of
The monomer unit having the thiophene skeleton has the following formula (C1).
Figure 0006953362
In Ri monomer units der represented,
The guest group is a straight chain hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, a cycloalkyl group, an aryl group, Ru one group Der selected from the group consisting of heteroaryl groups and organometallic complexes, conductive polymer Compound.
下記式(h1)
Figure 0006953362
(式(h1)中、CDはシクロデキストリンから一つの水素原子又は水酸基が除された基を示し、シクロデキストリンは、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン又はγ−シクロデキストリンである)
で表される、重合性単量体。
The following formula (h1)
Figure 0006953362
(In formula (h1), CD represents a group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from cyclodextrin, and cyclodextrin is α-cyclodextrin, β-cyclodextrin or γ-cyclodextrin).
A polymerizable monomer represented by.
下記式(h2)
Figure 0006953362
(式(h2)中、CDはシクロデキストリンから一つの水素原子又は水酸基が除された基を示し、シクロデキストリンは、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン又はγ−シクロデキストリンである)
で表される、重合性単量体。
The following formula (h2)
Figure 0006953362
(In formula (h2), CD represents a group obtained by removing one hydrogen atom or hydroxyl group from cyclodextrin, and cyclodextrin is α-cyclodextrin, β-cyclodextrin or γ-cyclodextrin).
A polymerizable monomer represented by.
下記式(g1)
Figure 0006953362
(式(g1)中、Rはゲスト基を示す)
で表され
前記ゲスト基が炭素数1〜30の直鎖状の炭化水素基(ただし、C 18 37 を除く)、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基及び有機金属錯体からなる群より選ばれる1種の基である、重合性単量体。
The following formula (g1)
Figure 0006953362
(In formula (g1), RG indicates a guest group)
In expressed,
The guest group is a straight chain hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms (excluding C 18 H 37), a cycloalkyl group, an aryl group, one selected from the group consisting of heteroaryl groups and organometallic complexes groups der of Ru, a polymerizable monomer.
下記式(g2)
Figure 0006953362
(式(g2)中、Rはゲスト基を示す)
で表され
前記ゲスト基が炭素数1〜30の直鎖状の炭化水素基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基及び有機金属錯体からなる群より選ばれる1種の基である、重合性単量体。
The following formula (g2)
Figure 0006953362
(In formula (g2), RG indicates a guest group)
In expressed,
The guest group is a straight chain hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, a cycloalkyl group, an aryl group, Ru one group Der selected from the group consisting of heteroaryl groups and organometallic complexes, polymerizable monomer body.
基板上に該基板と共有結合して成膜されている、請求項1〜のいずれか1項に記載の自己修復性導電性材料。 The self-healing conductive material according to any one of claims 1 to 4 , which is covalently bonded to the substrate and formed on the substrate. 前記第1の高分子化合物及び前記第2の高分子化合物の少なくともいずれか一方は、前記基板と前記共有結合を形成可能な官能基を有する単量体単位を含み、前記共有結合を形成可能な官能基と、基板表面の官能基とが共有結合を形成している、請求項11に記載の自己修復性導電性材料。 At least one of the first polymer compound and the second polymer compound contains a monomer unit having a functional group capable of forming the covalent bond with the substrate, and the covalent bond can be formed. The self-healing conductive material according to claim 11 , wherein the functional group and the functional group on the surface of the substrate form a covalent bond.
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