JP7083280B2 - How to manufacture electrolytic capacitors - Google Patents

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本発明は、耐熱性および耐湿性に優れた電解コンデンサを製造する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing an electrolytic capacitor having excellent heat resistance and moisture resistance.

導電性高分子は、その高い導電性により、例えば、アルミニウム電解コンデンサ、タンタル電解コンデンサ、ニオブ電解コンデンサなどの電解質(固体電解質)として用いられている。 Due to its high conductivity, the conductive polymer is used as an electrolyte (solid electrolyte) such as an aluminum electrolytic capacitor, a tantalum electrolytic capacitor, and a niobium electrolytic capacitor.

この用途における導電性高分子としては、例えば、ピロールやその誘導体、チオフェンやその誘導体などを化学酸化重合または電解酸化重合することによって得られたものが用いられている。 As the conductive polymer in this application, for example, one obtained by chemically oxidatively polymerizing or electrolytically oxidatively polymerizing pyrrole or a derivative thereof, thiophene or a derivative thereof, or the like is used.

導電性高分子を電解コンデンサの固体電解質として使用するに際しては、例えば、化学酸化重合や電解酸化重合により得られた粉末状の導電性高分子が溶剤中に分散している分散液を、コンデンサ素子の表面に塗布などによって付着させ、乾燥して固体電解質(導電性高分子)の層を形成する方法が一般に採用されている(特許文献1など)。 When using a conductive polymer as a solid electrolyte for an electrolytic capacitor, for example, a dispersion liquid in which a powdered conductive polymer obtained by chemical oxidative polymerization or electrolytic oxidative polymerization is dispersed in a solvent is used as a capacitor element. A method of adhering to the surface of a solid electrolyte (conductive polymer) by coating or the like and drying to form a layer of a solid electrolyte (conductive polymer) is generally adopted (Patent Document 1 and the like).

国際公開第2009/131012号International Publication No. 2009/1311024

ところで、最近では、高温環境下や高湿環境下に置かれる機器への電解コンデンサの適用が広がっており、これを受けて、電解コンデンサには、耐熱性や耐湿性をより高めることが求められている。 By the way, recently, the application of electrolytic capacitors to equipment placed in a high temperature environment or a high humidity environment is expanding, and in response to this, electrolytic capacitors are required to have higher heat resistance and moisture resistance. ing.

ところが、上記のように、分散液中に分散している粉末状の導電性高分子を用いて固体電解質層を形成した電解コンデンサでは、耐湿性の面で改善の余地がある。また、化学酸化重合による導電性高分子の合成としては、上記のように導電性高分子が分散した分散液としてだけでなく、例えばコンデンサ素子の表面で導電性高分子を層状に生成させることも可能であるが、これらのいずれの方法を採用した場合でも、電解コンデンサの耐湿性を高めることは困難である。 However, as described above, in the electrolytic capacitor in which the solid electrolyte layer is formed by using the powdery conductive polymer dispersed in the dispersion liquid, there is room for improvement in terms of moisture resistance. Further, in the synthesis of the conductive polymer by chemical oxidation polymerization, not only as a dispersion liquid in which the conductive polymer is dispersed as described above, but also, for example, the conductive polymer may be formed in a layer on the surface of a capacitor element. Although it is possible, it is difficult to improve the moisture resistance of the electrolytic capacitor regardless of which of these methods is adopted.

他方、コンデンサ素子への固体電解質層の形成には、コンデンサ素子の表面で導電性高分子を直接重合する方法もあり、この場合、電解コンデンサの耐湿性が向上する可能性がある。しかしながら、例えばピロールやその誘導体をモノマーに使用した場合、電解コンデンサの耐熱性が不十分となり、また、チオフェンやその誘導体をモノマーに使用した場合には、電解酸化重合法では導電性高分子の重合度が上がらず、良好な層形成が困難であるといった問題がある。 On the other hand, for forming the solid electrolyte layer on the capacitor element, there is also a method of directly polymerizing the conductive polymer on the surface of the capacitor element, and in this case, the moisture resistance of the electrolytic capacitor may be improved. However, for example, when pyrrole or a derivative thereof is used as a monomer, the heat resistance of the electrolytic capacitor becomes insufficient, and when thiophene or a derivative thereof is used as a monomer, the electrolytic oxidation polymerization method polymerizes a conductive polymer. There is a problem that the degree does not increase and it is difficult to form a good layer.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐熱性および耐湿性に優れた電解コンデンサを製造する方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electrolytic capacitor having excellent heat resistance and moisture resistance.

本発明の電解コンデンサの製造方法は、重合性モノマー、ポリマーアニオン、比誘電率が10~50の水溶性有機溶剤および水を含む電解重合液にコンデンサ素子を浸漬した状態で電解酸化重合を行うことにより、前記コンデンサ素子の表面の少なくとも一部に導電性高分子層を形成する工程を有し、前記重合性モノマーとして、チオフェンまたはその誘導体を使用し、前記ポリマーアニオンとして、スルホン化度が3~9%のスルホン化ポリエステルを使用し、水と前記水溶性有機溶剤との比率が、質量比で、40:60~90:10であることを特徴とする。 The method for producing an electrolytic capacitor of the present invention is to perform electrolytic oxidation polymerization in a state where the capacitor element is immersed in an electrolytic polymerization solution containing a polymerizable monomer, a polymer anion, a water-soluble organic solvent having a specific dielectric constant of 10 to 50, and water. A step of forming a conductive polymer layer on at least a part of the surface of the condenser element is provided, thiophene or a derivative thereof is used as the polymerizable monomer, and the degree of sulfonate is 3 to 3 as the polymer anion. It is characterized in that 9% sulfonated polymer is used and the ratio of water to the water-soluble organic solvent is 40:60 to 90:10 in terms of mass ratio.

本発明によれば、耐熱性および耐湿性に優れた電解コンデンサを製造する方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing an electrolytic capacitor having excellent heat resistance and moisture resistance.

上記の通り、チオフェンまたはその誘導体を化学酸化重合して得られた粉末状の導電性高分子が分散している分散液を用いて形成した導電性高分子層(固体電解質層)を有する電解コンデンサは、耐熱性に優れる一方で、耐湿性に劣る。これは、粉末状の導電性高分子を用いて得られる層が、その構造の面から耐湿性が低いことに加えて、チオフェンまたはその誘導体の化学酸化重合時に酸化剤として通常使用する有機スルホン酸の鉄塩由来の鉄成分が、導電性高分子中に残存し、これが導電性高分子層の耐湿性を低下させることによる。また、化学酸化重合でチオフェンまたはその誘導体の重合体を含む導電性高分子層をコンデンサ素子の表面に直接形成したときにも、酸化剤由来の鉄成分の影響によって、上記の場合と同様に導電性高分子層の耐湿性が低くなる。 As described above, an electrolytic capacitor having a conductive polymer layer (solid electrolyte layer) formed by using a dispersion liquid in which a powdery conductive polymer obtained by chemically oxidatively polymerizing thiophene or a derivative thereof is dispersed. Is excellent in heat resistance, but inferior in moisture resistance. This is because the layer obtained by using a powdery conductive polymer has low moisture resistance due to its structure, and is an organic sulfonic acid that is usually used as an oxidizing agent during chemical oxidative polymerization of thiophene or a derivative thereof. This is because the iron component derived from the iron salt remains in the conductive polymer, which lowers the moisture resistance of the conductive polymer layer. Further, even when a conductive polymer layer containing a polymer of thiophene or a derivative thereof is directly formed on the surface of the capacitor element by chemical oxidation polymerization, it is conductive as in the above case due to the influence of the iron component derived from the oxidizing agent. Moisture resistance of the polymer layer is lowered.

一方、電解酸化重合によって導電性高分子の合成と、それによるコンデンサ素子の表面での層形成とを同時に行う方法であれば、耐湿性に優れた層構造にでき、かつ上記のような鉄塩からなる酸化剤を使用する必要もないため、耐湿性に優れた電解コンデンサを製造できる可能性がある。しかしながら、チオフェンまたはその誘導体を用いて電解酸化重合を行った場合には、合成される導電性高分子の重合度を、層を良好に形成できる程度に高めることができない。 On the other hand, if a method of synthesizing a conductive polymer by electrolytic oxidation polymerization and forming a layer on the surface of a capacitor element at the same time, a layer structure having excellent moisture resistance can be obtained and an iron salt as described above can be obtained. Since it is not necessary to use an oxidizing agent made of the above material, there is a possibility that an electrolytic capacitor having excellent moisture resistance can be manufactured. However, when electrolytic oxidative polymerization is carried out using thiophene or a derivative thereof, the degree of polymerization of the synthesized conductive polymer cannot be increased to such an extent that a layer can be formed satisfactorily.

そこで、本発明の製造方法では、チオフェンまたはその誘導体を、特定のスルホン化度を有するスルホン化ポリエステルを含有し、かつ水溶性有機溶剤と水とを溶媒として併用した電解重合液中で電解酸化重合することとした。これにより、チオフェンまたはその誘導体の重合体の形成と、これを含む導電性高分子層(固体電解質層)のコンデンサ素子の表面での形成とを同時に進めることができ、耐熱性および耐湿性に優れた電解コンデンサの製造が可能となる。 Therefore, in the production method of the present invention, thiophene or a derivative thereof is electrolytically oxidatively polymerized in an electrolytic polymerization solution containing a sulfonated polyester having a specific degree of sulfonate and using a water-soluble organic solvent and water as a solvent. It was decided to. This makes it possible to simultaneously proceed with the formation of a polymer of thiophene or a derivative thereof and the formation of a conductive polymer layer (solid electrolyte layer) containing the polymer on the surface of the capacitor element, and is excellent in heat resistance and moisture resistance. It is possible to manufacture electrolytic capacitors.

本発明法においては、重合性モノマーとしてチオフェンまたはその誘導体を使用するが、チオフェンの誘導体としては、例えば、3,4-エチレンジオキシチオフェン、3-アルキルチオフェン、3-アルコキシチオフェン、3-アルキル-4-アルコキシチオフェン、3,4-アルキルチオフェン、3,4-アルコキシチオフェンや、上記の3,4-エチレンジオキシチオフェンをアルキル基で修飾したアルキル化エチレンジオキシチオフェンなどが挙げられ、そのアルキル基やアルコキシ基の炭素数としては、1以上であることが好ましく、また、16以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましく、4以下であることが更に好ましい。 In the method of the present invention, thiophene or a derivative thereof is used as the polymerizable monomer, and examples of the thiophene derivative include 3,4-ethylenedioxythiophene, 3-alkylthiophene, 3-alkoxythiophene, and 3-alkyl-. Examples thereof include 4-alkoxythiophene, 3,4-alkylthiophene, 3,4-alkoxythiophene, and alkylated ethylenedioxythiophene obtained by modifying the above 3,4-ethylenedioxythiophene with an alkyl group, and the alkyl group thereof. The number of carbon atoms of the alkoxy group is preferably 1 or more, preferably 16 or less, more preferably 10 or less, and further preferably 4 or less.

上記の3,4-エチレンジオキシチオフェンをアルキル基で修飾したアルキル化エチレンジオキシチオフェンについて詳しく説明すると、上記3,4-エチレンジオキシチオフェンやアルキル化エチレンジオキシチオフェンは、下記の一般式(1)で表される化合物に該当する。 The alkylated ethylenedioxythiophene obtained by modifying the above 3,4-ethylenedioxythiophene with an alkyl group will be described in detail. The above-mentioned 3,4-ethylenedioxythiophene and the alkylated ethylenedioxythiophene have the following general formulas ( It corresponds to the compound represented by 1).

一般式(1):

Figure 0007083280000001
General formula (1):
Figure 0007083280000001

一般式(1)中、Rは水素または炭素数1~10のアルキル基である。 In the general formula (1), R 1 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.

そして、上記一般式(1)中のRが水素の化合物が3,4-エチレンジオキシチオフェンであり、これをIUPAC名称で表示すると、「2,3-ジヒドロ-チエノ〔3,4-b〕〔1,4〕ジオキシン(2,3-Dihydro-thieno〔3,4-b〕〔1,4〕dioxine)」であるが、この化合物は、IUPAC名称で表示されるよりも、一般名称の「3,4-エチレンジオキシチオフェン」で表示されることが多いので、本明細書では、この「2,3-ジヒドロ-チエノ〔3,4-b〕〔1,4〕ジオキシン」を「3,4-エチレンジオキシチオフェン」と表示している。そして、上記一般式(1)中のRがアルキル基の場合、このアルキル基としては、炭素数が1~10のものが好ましく、特に炭素数が1~4のものが好ましい。つまり、アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が特に好ましく、それらを具体的に例示すると、一般式(1)中のRがメチル基の化合物は、IUPAC名称で表示すると、「2-メチル-2,3-ジヒドロ-チエノ〔3,4-b〕〔1,4〕ジオキシン(2-Methyl-2,3-dihydro-thieno〔3,4-b〕〔1,4〕dioxine)」であるが、本明細書では、以下、これを簡略化して「メチル化エチレンジオキシチオフェン」と表示する。一般式(1)の中のRがエチル基の化合物は、IUPAC名称で表示すると、「2-エチル-2,3-ジヒドロ-チエノ〔3,4-b〕〔1,4〕ジオキシン(2-Ethyl-2,3-dihydro-thieno〔3,4-b〕〔1,4〕dioxine)」であるが、本明細書では、これを簡略化して「エチル化エチレンジオキシチオフェン」と表示する。 The compound in which R1 is hydrogen in the general formula (1) is 3,4-ethylenedioxythiophene, and when this is represented by the IUPAC name, "2,3-dihydro-thieno [3,4-b] ] [1,4] dioxin (2,3-Dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxin) ", but this compound is more generic than it appears in the IUPAC name. Since it is often displayed as "3,4-ethylenedioxythiophene", in the present specification, this "2,3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxin" is referred to as "3". , 4-Ethylenedioxythiophene ”. When R 1 in the general formula (1) is an alkyl group, the alkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 4 carbon atoms. That is, as the alkyl group, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group are particularly preferable, and when these are specifically exemplified, the compound in which R 1 is a methyl group in the general formula (1) is represented by the IUPAC name. Then, "2-methyl-2,3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxin (2-Methyl-2,3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] ] Dioxine) ”, but in the present specification, this is abbreviated as“ methylated ethylenedioxythiophene ”. The compound in which R 1 is an ethyl group in the general formula (1) is represented by the IUPAC name as "2-ethyl-2,3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxin (2). -Ethyl-2,3-dihydro-thiono [3,4-b] [1,4] dioxin) ”, but in the present specification, this is abbreviated as“ ethylated ethylenedioxythiophene ”. ..

一般式(1)の中のRがプロピル基の化合物は、IUPAC名称で表示すると、「2-プロピル-2,3-ジヒドロ-チエノ〔3,4-b〕〔1,4〕ジオキシン(2-Propyl-2,3-dihydro-thieno〔3,4-b〕〔1,4〕dioxine)」であるが、本明細書では、これを簡略化して「プロピル化エチレンジオキシチオフェン」と表示する。そして、一般式(1)の中のRがブチル基の化合物は、IUPAC名称で表示すると、「2-ブチル-2,3-ジヒドロ-チエノ〔3,4-b〕〔1,4〕ジオキシン(2-Butyl-2,3-dihydro-thieno〔3,4-b〕〔1,4〕dioxine)」であるが、本明細書では、これを簡略化して「ブチル化エチレンジオキシチオフェン」と表示する。また、「2-アルキル-2,3-ジヒドロ-チエノ〔3,4-b〕〔1,4〕ジオキシン」を、本明細書では、簡略化して「アルキル化エチレンジオキシチオフェン」と表示する。そして、それらのアルキル化エチレンジオキシチオフェンの中でも、メチル化エチレンジオキシチオフェン、エチル化エチレンジオキシチオフェン、プロピル化エチレンジオキシチオフェン、ブチル化エチレンジオキシチオフェンが好ましい。 The compound in which R 1 is a propyl group in the general formula (1) is represented by the IUPAC name as "2-propyl-2,3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxin (2). -Propyl-2,3-dihydro-thiono [3,4-b] [1,4] dioxin) ”, but in the present specification, this is abbreviated as“ propylated ethylenedioxythiophene ”. .. The compound in which R 1 is a butyl group in the general formula (1) is represented by the IUPAC name as "2-butyl-2,3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxin. (2-Butyl-2,3-dihydro-thiono [3,4-b] [1,4] dioxin) ”, but in the present specification, this is abbreviated as“ butylated ethylenedioxythiophene ”. indicate. Further, "2-alkyl-2,3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxine" is abbreviated as "alkylated ethylenedioxythiophene" in the present specification. Among those alkylated ethylenedioxythiophenes, methylated ethylenedioxythiophene, ethylated ethylenedioxythiophene, propylated ethylenedioxythiophene, and butylated ethylenedioxythiophene are preferable.

そして、3,4-エチレンジオキシチオフェン(すなわち、2,3-ジヒドロ-チエノ〔3,4-b〕〔1,4〕ジオキシン)とアルキル化エチレンジオキシチオフェン(すなわち、2-アルキル-2,3-ジヒドロ-チエノ〔3,4-b〕〔1,4〕ジオキシン)とは混合して用いることが好ましく、その混合比は、モル比で0.05:1~1:0.1であることが好ましく、0.1:1~1:0.1であることがより好ましく、0.2:1~1:0.2であることが更に好ましく、0.3:1~1:0.3であることが特に好ましい。 Then, 3,4-ethylenedioxythiophene (ie, 2,3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxine) and alkylated ethylenedioxythiophene (ie, 2-alkyl-2, It is preferable to use it in combination with 3-dihydro-thieno [3,4-b] [1,4] dioxin), and the mixing ratio thereof is 0.05: 1 to 1: 0.1 in terms of molar ratio. It is preferably 0.1: 1 to 1: 0.1, more preferably 0.2: 1 to 1: 0.2, and even more preferably 0.3: 1 to 1: 0. 3 is particularly preferable.

本発明法において、チオフェンまたはその誘導体の電解酸化重合は、スルホン化度が3%以上9%以下のスルホン化ポリエステルの共存下で実施する。上記スルホン化ポリエステルはポリマーアニオンであり、電解酸化重合によって得られるチオフェンまたはその誘導体の重合体内に取り込まれて、ドーパントとして機能する。 In the method of the present invention, the electrolytic oxidative polymerization of thiophene or a derivative thereof is carried out in the coexistence of a sulfonated polyester having a sulfonate degree of 3% or more and 9% or less. The sulfonated polyester is a polymer anion, and is incorporated into the polymer of thiophene or a derivative thereof obtained by electrolytic oxidation polymerization and functions as a dopant.

チオフェンまたはその誘導体などを重合して得られる導電性高分子においては、p-トルエンスルホン酸などの低分子量のスルホン酸や、ポリスチレンスルホン酸(およびその塩)などが、ドーパントとして使用されているが、このようなドーパントとなる材料の共存下でチオフェンまたはその誘導体を電解酸化重合しても、良好な性状の層を、例えばコンデンサ素子の表面に直接形成可能な程度に高分子量化することはできない。 In the conductive polymer obtained by polymerizing thiophene or a derivative thereof, low molecular weight sulfonic acid such as p-toluenesulfonic acid, polystyrene sulfonic acid (and its salt) and the like are used as dopants. Even if thiophene or a derivative thereof is electrolytically oxidatively polymerized in the coexistence of such a dopant material, it is not possible to increase the molecular weight of a layer having good properties to such an extent that it can be directly formed on the surface of a capacitor element, for example. ..

ところが、スルホン化度が3%以上9%以下のスルホン化ポリエステルの共存下でチオフェンまたはその誘導体を電解酸化重合した場合には、良好に高分子量化するため、その重合と同時に、コンデンサ素子表面での導電性高分子層の形成を進めることができる。よって、本発明法によれば、耐熱性および耐湿性に優れた電解コンデンサの製造が可能となる。 However, when thiophene or a derivative thereof is electrolytically oxidatively polymerized in the coexistence of a sulfonated polyester having a degree of sulfonate of 3% or more and 9% or less, the polymer is satisfactorily polymerized. The formation of the conductive polymer layer can be promoted. Therefore, according to the method of the present invention, it is possible to manufacture an electrolytic capacitor having excellent heat resistance and moisture resistance.

本明細書でいうスルホン化ポリエステルのスルホン化度は、エプトン法の一種であるメチレンブルーを指示薬、クロロホルムを溶媒として、酸性下にてスルホン化ポリエステル水溶液をカチオン界面活性剤標準液で滴定し、スルホン化ポリエステル水溶液中に存在するスルホン酸含有率を算出し、スルホン化度と表記したものである。具体的には、精秤したスルホン化ポリエステル水溶液を水で希釈し、クロロホルムと30ppmメチレンブルー溶液とを加え、2mM濃度の塩化ベンザルコニウム液(カチオン界面活性剤標準液)で滴定し、水層とクロロホルム層との両層が同一の青色を呈した点を終点とする。そして、スルホン化ポリエステルの重量と滴定量とスルホン酸の分子量(=80)とから、下記式に従ってスルホン化度を算出する。 The degree of sulfonated sulfonated polyester as used herein is sulfonated by titrating an aqueous solution of sulfonated polyester with a standard solution of cationic surfactant under acidic conditions using methylene blue, which is a kind of Epton method, as an indicator and chloroform as a solvent. The content of sulfonic acid present in the aqueous polyester solution is calculated and expressed as the degree of sulfonate. Specifically, the finely weighed sulfonated polyester aqueous solution is diluted with water, chloroform and 30 ppm methylene blue solution are added, and titrated with a 2 mM concentration benzalkonium chloride solution (cationic surfactant standard solution) to form an aqueous layer. The point at which both layers of the chloroform layer and the chloroform layer exhibit the same blue color is defined as the end point. Then, the degree of sulfonate is calculated according to the following formula from the weight of the sulfonated polyester, the titration amount, and the molecular weight of the sulfonic acid (= 80).

Figure 0007083280000002
Figure 0007083280000002

上記式中、A:2mM濃度のカチオン界面活性剤標準液の使用量(ml)、f:2mM濃度のカチオン界面活性剤標準液のファクター、C:スルホン化ポリエステル水溶液の濃度(質量%)、である。 In the above formula, A: the amount of the cationic surfactant standard solution having a concentration of 2 mM (ml), f: the factor of the cationic surfactant standard solution having a concentration of 2 mM, and C: the concentration (% by mass) of the sulfonated polyester aqueous solution. be.

ポリマーアニオンとして使用するスルホン化ポリエステルの分子量は、合成や入手が容易であることから、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)にて、ポリビニルアルコールを充填剤とするカラム(昭和電工社製Asahipak GF-7M HQ)を用い、溶媒に0.1M硝酸ナトリウム水溶液を使用して測定される重量平均分子量が、5,000以上であることが好ましく、10,000以上であることがより好ましく、また、40,000以下であることが好ましく、30,000以下であることがより好ましい。 Since the molecular weight of the sulfonated polyester used as the polymer anion is easy to synthesize and obtain, a column containing polyvinyl alcohol as a filler by gel permeation chromatography (GPC) (Asahipak GF-7M HQ manufactured by Showa Denko Co., Ltd.) ), And the weight average molecular weight measured by using a 0.1 M sodium nitrate aqueous solution as a solvent is preferably 5,000 or more, more preferably 10,000 or more, and 40,000. It is preferably less than or equal to, and more preferably 30,000 or less.

上記のスルホン化度を有するスルホン化ポリエステルは、例えば、ポリエステルを公知の方法で重合する際に、共重合成分としてスルホン酸基またはスルホン酸基の塩を有するモノマーを使用することで、合成することができる。 The sulfonated polyester having the above-mentioned degree of sulfonate is synthesized, for example, by using a monomer having a sulfonic acid group or a salt of a sulfonic acid group as a copolymerization component when polymerizing the polyester by a known method. Can be done.

より具体的には、例えば、ジカルボン酸ジエステルとジオールとを使用し、常法に従ってエステル交換反応を経てポリエステルを合成するに際し、スルホン酸基(またはその塩)を有するジカルボン酸ジエステルを併用することで、スルホン化ポリエステルを合成することができる。 More specifically, for example, when a dicarboxylic acid diester and a diol are used and a polyester is synthesized through an ester exchange reaction according to a conventional method, a dicarboxylic acid diester having a sulfonic acid group (or a salt thereof) is used in combination. , Sulfonated polyester can be synthesized.

また、スルホン化ポリエステルには市販品もあり〔例えば、高松油脂社製のスルホン化ポリエステル(製品名:ペスレジン)、互応化学社製のスルホン化ポリエステル(製品名:プラスコート)〕、このような市販品の中から上記のスルホン化度を有するものを選択して使用してもよい。 There are also commercially available sulfonated polyesters [for example, sulfonated polyester manufactured by Takamatsu Oil & Fat Co., Ltd. (product name: pesresin), sulfonated polyester manufactured by Reciprocal Chemical Co., Ltd. (product name: Plus Coat)], such commercially available products. From the products, those having the above-mentioned degree of sulfonate may be selected and used.

本発明法において、電解酸化重合を行う電解重合液は、水溶性有機溶剤と水とを溶媒として含有する。上記のスルホン化度を有するスルホン化ポリエステルは水溶性である一方で、重合性モノマーであるチオフェンまたはその誘導体は水に溶解し難い。よって、水と共に水溶性有機溶剤を使用して、チオフェンまたはその誘導体を電解重合液中に良好に溶解できるようにする。 In the method of the present invention, the electrolytic polymerization solution for performing electrolytic oxidative polymerization contains a water-soluble organic solvent and water as solvents. While the sulfonated polyester having the above-mentioned degree of sulfonate is water-soluble, the polymerizable monomer thiophene or a derivative thereof is difficult to dissolve in water. Therefore, a water-soluble organic solvent is used together with water so that thiophene or a derivative thereof can be well dissolved in the electrolytic polymerization solution.

水溶性有機溶剤には、チオフェンまたはその誘導体の溶解性が良好であることから、比誘電率が10以上のもの、好ましくは30以上のものを使用する。ただし、比誘電率が高すぎる水溶性有機溶剤を使用した場合、電解酸化重合によってコンデンサ素子表面に層状に形成された導電性高分子の一部が電解重合液中に溶解する虞がある。よって、これを抑制する観点から、水溶性有機溶剤には、比誘電率が50以下のものを使用する。 As the water-soluble organic solvent, one having a relative permittivity of 10 or more, preferably 30 or more, is used because the solubility of thiophene or a derivative thereof is good. However, when a water-soluble organic solvent having an excessively high relative permittivity is used, a part of the conductive polymer formed in layers on the surface of the capacitor element by electrolytic oxidation polymerization may be dissolved in the electrolytic polymerization solution. Therefore, from the viewpoint of suppressing this, a water-soluble organic solvent having a relative permittivity of 50 or less is used.

上記の比誘電率を満たす水溶性有機溶剤の具体例としては、アセトニトリル(比誘電率:38)、N-メチルピロリドン(比誘電率:32)、ジメチルスルホキシド(比誘電率:47)、スルホラン(比誘電率:44)、エチレングリコール(比誘電率:38)、プロピレングリコール(比誘電率:32)、γ-ブチロラクトン(比誘電率:42)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(比誘電率:12)などが挙げられる。電解重合液の溶媒には、これらの水溶性有機溶剤のうちの1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Specific examples of the water-soluble organic solvent satisfying the above relative permittivity include acetonitrile (relative permittivity: 38), N-methylpyrrolidone (relative permittivity: 32), dimethylsulfoxide (relative permittivity: 47), and sulfolane (relative permittivity: 47). Relative permittivity: 44), ethylene glycol (relative permittivity: 38), propylene glycol (relative permittivity: 32), γ-butyrolactone (relative permittivity: 42), propylene glycol monomethyl ether (relative permittivity: 12), etc. Can be mentioned. As the solvent of the electrolytic polymerization solution, only one of these water-soluble organic solvents may be used, or two or more of them may be used in combination.

電解重合液において、水と水溶性有機溶剤との比率は、質量比で、40:60~90:10であり、60:40~90:10であることが好ましい。水と水溶性有機溶剤とを上記のような比率で使用することで、チオフェンまたはその誘導体やポリマーアニオンを電解重合液中により良好に溶解できると共に、コンデンサ素子表面に層状に形成された導電性高分子の部分的な電解重合液への溶出をより良好に抑制することが可能となる。 In the electrolytic polymerization solution, the ratio of water to the water-soluble organic solvent is preferably 40:60 to 90:10 and preferably 60:40 to 90:10 in terms of mass ratio. By using water and a water-soluble organic solvent in the above ratio, thiophene or a derivative thereof or a polymer anion can be better dissolved in the electrolytic polymerization solution, and the highly conductive layer formed on the surface of the capacitor element. It is possible to better suppress the elution of the molecule into the electrolytic polymer solution.

電解重合液において、チオフェンまたはその誘導体の濃度は、0.5~5.0質量%であることが好ましい。また、電解重合液中のスルホン化ポリエステルの濃度は、0.5~5.0質量%であることが好ましい。 In the electrolytic polymerization solution, the concentration of thiophene or a derivative thereof is preferably 0.5 to 5.0% by mass. The concentration of the sulfonated polyester in the electrolytic polymerization solution is preferably 0.5 to 5.0% by mass.

電解重合液は、重合性モノマーであるチオフェンまたはその誘導体と、ポリマーアニオンである上記スルホン化度を満たすスルホン化ポリエステルと、水溶性有機溶剤および水とを含有していればよいが、必要に応じて、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤などを含有していてもよい。 The electrolytic polymerization solution may contain thiophene, which is a polymerizable monomer, or a derivative thereof, a sulfonated polyester which is a polymer anion satisfying the above-mentioned degree of sulfonate, and a water-soluble organic solvent and water, if necessary. It may also contain a cationic surfactant, a nonionic surfactant, an anionic surfactant and the like.

電解酸化重合は、コンデンサ素子を陽極として上記電解重合液中に浸漬した状態で行う。 Electrolytic oxidative polymerization is carried out in a state where the capacitor element is used as an anode and immersed in the electrolytic polymerization solution.

本発明法により製造される電解コンデンサには、アルミニウム電解コンデンサ、タンタル電解コンデンサ、ニオブ電解コンデンサなどが含まれる。これらの電解コンデンサには、アルミニウム、タンタル、ニオブなどの弁金属の多孔体からなる陽極と、それらの弁金属の酸化被膜からなる誘電体層を有するコンデンサ素子が使用される。 The electrolytic capacitor manufactured by the method of the present invention includes an aluminum electrolytic capacitor, a tantalum electrolytic capacitor, a niobular electrolytic capacitor and the like. For these electrolytic capacitors, a capacitor element having an anode made of a porous body of a valve metal such as aluminum, tantalum, and niobium and a dielectric layer made of an oxide film of those valve metals is used.

よって、本発明法によって電解重合を行うに際しては上記のようなコンデンサ素子を陽極とし、その誘電体層の表面に導電性高分子層を形成すればよい。ただし、これらのコンデンサ素子は、上記の通り、表面に酸化皮膜からなる誘電体層を有しているが、この誘電体層は導電性に劣るため、この表面での電解重合を可能とするために、コンデンサ素子の誘電体層上に導電性を有するプレコート層を形成する必要がある。 Therefore, when performing electrolytic polymerization by the method of the present invention, the above-mentioned capacitor element may be used as an anode, and a conductive polymer layer may be formed on the surface of the dielectric layer thereof. However, as described above, these capacitor elements have a dielectric layer made of an oxide film on the surface, but since this dielectric layer is inferior in conductivity, electrolytic polymerization is possible on this surface. In addition, it is necessary to form a conductive precoat layer on the dielectric layer of the capacitor element.

上記のプレコート層については特に制限はないが、化学酸化重合によってチオフェンまたはその誘導体の重合体を合成して、上記プレコート層を形成することが好ましい。上記プレコート層は、例えば、公知の有機スルホン酸第二鉄塩などの酸化剤兼ドーパントを含有する分散液(エタノールなどのアルコールを溶媒とする分散液)をコンデンサ素子表面に塗布などによって付着させて乾燥した後に、これをチオフェンまたはその誘導体(本発明法で重合性モノマーとして用い得るものとして先に例示したもの)中に浸漬して、20~50℃で、30~240分化学酸化重合する方法によって形成することができる。このような手法によって、コンデンサ素子の誘電体層表面に、厚みが数μm程度のプレコート層を形成することができる。 The precoat layer is not particularly limited, but it is preferable to synthesize a polymer of thiophene or a derivative thereof by chemical oxidative polymerization to form the precoat layer. For the precoat layer, for example, a dispersion liquid containing an oxidizing agent and a dopant such as a known organic sulfonic acid ferrous salt (a dispersion liquid using an alcohol such as ethanol as a solvent) is adhered to the surface of the capacitor element by coating or the like. After drying, a method of immersing this in thiophene or a derivative thereof (previously exemplified as one that can be used as a polymerizable monomer in the method of the present invention) and chemically oxidatively polymerizing it at 20 to 50 ° C. for 30 to 240 minutes. Can be formed by. By such a method, a precoat layer having a thickness of about several μm can be formed on the surface of the dielectric layer of the capacitor element.

電解酸化重合は、定電流でも定電圧でも行い得るが、例えば、定電流で電解酸化重合を行う場合、電流値としては0.05mA/cm~10mA/cmが好ましく、0.2mA/cm~4mA/cmがより好ましく、定電圧で電解酸化重合を行う場合は、電圧としては0.5V~10Vが好ましく、1.5V~5Vがより好ましい。電解酸化重合時の温度としては、5℃~95℃が好ましく、特に10℃~30℃が好ましい。また、重合時間としては、1時間~72時間が好ましく、8時間~24時間がより好ましい。 The electrolytic oxidative polymerization can be performed with a constant current or a constant voltage. For example, when the electrolytic oxidative polymerization is performed with a constant current, the current value is preferably 0.05 mA / cm 2 to 10 mA / cm 2 and 0.2 mA / cm. 2 to 4 mA / cm 2 is more preferable, and when electrolytic oxidative polymerization is performed at a constant voltage, the voltage is preferably 0.5 V to 10 V, more preferably 1.5 V to 5 V. The temperature at the time of electrolytic oxidation polymerization is preferably 5 ° C to 95 ° C, and particularly preferably 10 ° C to 30 ° C. The polymerization time is preferably 1 hour to 72 hours, more preferably 8 hours to 24 hours.

電解酸化重合を行う際には、コンデンサ素子表面での導電性高分子層の形成をより良好にするために、電解重合液を攪拌しないか、または、導電性高分子がコンデンサ素子表面から剥離しない程度の条件で攪拌することが好ましく、電解重合液を攪拌しないことがより好ましい。なお、電解重合液を攪拌しつつ電解酸化重合を行う場合の攪拌条件は、電解酸化重合を行う槽のサイズや形状などによって変動するため、一義的に決定されるものではなく、例えば予備実験を行い、コンデンサ素子から導電性高分子が剥離しない程度の条件を確認してから、その知見に基づいて実際の電解酸化重合を実施すればよい。 When performing electrolytic oxidation polymerization, in order to improve the formation of the conductive polymer layer on the surface of the capacitor element, the electrolytic polymer solution is not stirred or the conductive polymer does not peel off from the surface of the capacitor element. It is preferable to stir under such conditions, and it is more preferable not to stir the electrolytic polymer solution. The stirring conditions for performing electrolytic oxidation polymerization while stirring the electrolytic polymerization solution are not uniquely determined because they vary depending on the size and shape of the tank for performing electrolytic oxidation polymerization. For example, a preliminary experiment is conducted. After confirming the conditions under which the conductive polymer does not peel off from the capacitor element, the actual electrolytic oxidation polymerization may be carried out based on the knowledge.

電解酸化重合によって表面に導電性高分子層を形成したコンデンサ素子は、洗浄した後、乾燥する。そして、乾燥後のコンデンサ素子にカーボンペースト、銀ペーストを付け、乾燥した後、外装することによって、積層型もしくは平板型の電解コンデンサ(アルミニウム電解コンデンサ、タンタル電解コンデンサ、ニオブ電解コンデンサなど)が製造される。 A capacitor element having a conductive polymer layer formed on its surface by electrolytic oxidation polymerization is washed and then dried. Then, by applying carbon paste and silver paste to the dried capacitor element, drying it, and then exteriorizing it, a laminated or flat plate type electrolytic capacitor (aluminum electrolytic capacitor, tantalum electrolytic capacitor, niobium electrolytic capacitor, etc.) is manufactured. To.

また、コンデンサ素子の導電性高分子層に、沸点が150℃以上の高沸点有機溶剤または沸点が150℃以上の高沸点有機溶剤とヒドロキシル基またはカルボキシル基を少なくとも1つ有する芳香族系化合物とを含む導電性補助液を含ませて、電解コンデンサを構成してもよい。 Further, a high boiling point organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher, a high boiling point organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher, and an aromatic compound having at least one hydroxyl group or carboxyl group are formed on the conductive polymer layer of the condenser element. An electrolytic capacitor may be configured by impregnating the containing conductive auxiliary liquid.

上記導電性補助液に使用可能な沸点が150℃以上の高沸点有機溶剤としては、例えば、γ-ブチロラクトン(沸点:203℃)、ブタンジオール(沸点:230℃)、ジメチルスルホキシド(沸点:189℃)、スルホラン(沸点:285℃)、N-メチルピロリドン(沸点:202℃)、ジメチルスルホラン(沸点:233℃)、エチレングリコール(沸点:198℃)、ジエチレングリコール(沸点:244℃)、リン酸トリエチル(沸点:215℃)、リン酸トリブチル(289℃)、リン酸トリエチルヘキシル〔215℃(4 mmHg)〕、ポリエチレングリコールなどが挙げられる。 Examples of the high boiling point organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher that can be used in the conductive auxiliary liquid include γ-butyrolactone (boiling point: 203 ° C.), butanediol (boiling point: 230 ° C.), and dimethylsulfoxide (boiling point: 189 ° C.). ), Sulfolane (boiling point: 285 ° C.), N-methylpyrrolidone (boiling point: 202 ° C.), dimethylsulfolane (boiling point: 233 ° C.), ethylene glycol (boiling point: 198 ° C.), diethylene glycol (boiling point: 244 ° C.), triethyl phosphate. (Boiling point: 215 ° C.), tributyl phosphate (289 ° C.), triethylhexyl phosphate [215 ° C. (4 mmHg)], polyethylene glycol and the like can be mentioned.

また、上記の、ヒドロキシル基(芳香環の構成炭素に結合するヒドロキシル基をいい、カルボキシル基中などの-OH部分を意味するものではない)またはカルボキシル基を少なくとも1つ有する芳香族系化合物としては、ベンゼン系のもの、ナフタレン系のもの、アントラセン系のもののいずれも用いることができ、その具体例としては、例えば、ヒドロキシベンゼンカルボン酸、ニトロフェノール、ジニトロフェノール、トリニトロフェノール、アミノニトロフェノール、ヒドロキシアニソール、ヒドロキシジニトロベンゼン、ジヒドロキシジニトロベンゼン、アルキルヒドロキシアニソール、ヒドロキシニトロアニソール、ヒドロキシニトロベンゼンカルボン酸(つまり、ヒドロキシニトロ安息香酸)、ジヒドロキシニトロベンゼンカルボン酸(つまり、ジヒドロキシニトロ安息香酸)、フェノール、ジヒドロキシベンゼン、トリヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシベンゼンカルボン酸、トリヒドロキシベンゼンカルボン酸、ヒドロキシベンゼンジカルボン酸、ジヒドロキシベンゼンジカルボン酸、ヒドロキシトルエンカルボン酸、ニトロナフトール、アミノナフトール、ジニトロナフトール、ヒドロキシナフタレンカルボン酸、ジヒドロキシナフタレンカルボン酸、トリヒドロキシナフタレンカルボン酸、ヒドロキシナフタレンジカルボン酸、ジヒドロキシナフタレンジカルボン酸、ヒドロキシアントラセン、ジヒドロキシアントラセン、トリヒドロキシアントラセン、テトラヒドロキシアントラセン、ヒドロキシアントラセンカルボン酸、ヒドロキシアントラセンジカルボン酸、ジヒドロキシアントラセンジカルボン酸、テトラヒドロキシアントラセンジオン、ベンゼンカルボン酸、ベンゼンジカルボン酸、ナフタレンカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸などが挙げられる。 Further, as the above-mentioned aromatic compound having at least one hydroxyl group (refers to a hydroxyl group bonded to the constituent carbon of the aromatic ring and does not mean an −OH moiety such as in a carboxyl group) or a carboxyl group. , Benzene-based, naphthalene-based, and anthracene-based ones can be used, and specific examples thereof include hydroxybenzenecarboxylic acid, nitrophenol, dinitrophenol, trinitrophenol, aminonitrophenol, and hydroxy. Anisol, hydroxydinitrobenzene, dihydroxydinitrobenzene, alkylhydroxyanisole, hydroxynitroanisole, hydroxynitrobenzenecarboxylic acid (ie, hydroxynitrobenzoic acid), dihydroxynitrobenzenecarboxylic acid (ie, dihydroxynitrobenzoic acid), phenol, dihydroxybenzene, tri Hydroxybenzene, dihydroxybenzenecarboxylic acid, trihydroxybenzenecarboxylic acid, hydroxybenzenedicarboxylic acid, dihydroxybenzenedicarboxylic acid, hydroxytoluenecarboxylic acid, nitronaphthol, aminonaphthol, dinitronaphthol, hydroxynaphthalenecarboxylic acid, dihydroxynaphthalenecarboxylic acid, trihydroxy Naphthalene carboxylic acid, hydroxynaphthalenedicarboxylic acid, dihydroxynaphthalenedicarboxylic acid, hydroxyanthracen, dihydroxyanthracene, trihydroxyanthracene, tetrahydroxyanthracene, hydroxyanthracene carboxylic acid, hydroxyanthracen dicarboxylic acid, dihydroxyanthracenedicarboxylic acid, tetrahydroxyanthracendione, benzenecarboxylic Acids, benzenedicarboxylic acids, naphthalenecarboxylic acids, naphthalenedicarboxylic acids and the like can be mentioned.

また、上記沸点が150℃以上の高沸点有機溶剤または導電性補助液にエポキシ化合物またはその加水分解物、シラン化合物またはその加水分解物およびポリアルコールよりなる群から選ばれる少なくとも1種の結合剤を含有させることもできる。 Further, at least one binder selected from the group consisting of an epoxy compound or a hydrolyzate thereof, a silane compound or a hydrolyzate thereof, and polyalcohol is added to a high boiling point organic solvent or a conductive auxiliary liquid having a boiling point of 150 ° C. or higher. It can also be contained.

本発明法によって製造される電解コンデンサは、耐熱性および耐湿性に優れていることから、このような特性が要求される用途(例えば、車載用途)に好適に用い得るほか、従来から電解コンデンサが用いられている用途と同じ用途にも適用することができる。 Since the electrolytic capacitor manufactured by the method of the present invention is excellent in heat resistance and moisture resistance, it can be suitably used for applications requiring such characteristics (for example, in-vehicle applications), and electrolytic capacitors have been conventionally used. It can also be applied to the same applications as those used.

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は、本発明を制限するものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. However, the following examples do not limit the present invention.

〔スルホン化ポリエステルの合成〕
(合成例1)
ジメチルテレフタル酸:116.5g、5-スルホイソフタル酸ジメチルナトリウム:29.6g、エチレングリコール:86.9g、ポリエチレングリコール400(400は分子量を意味している):40.0g、酢酸マンガン四水和物:0.2g、およびテトラブチルチタネート:0.1gを1Lのフラスコに仕込み、200℃下でエステル交換反応を行った。エステル交換反応後の上記フラスコにトリメチルホスフェート:0.1gを加え、200℃下10hPaの減圧下で重縮合反応を1時間行って、スルホン化ポリエステルを合成した。得られたスルホン化ポリエステルは、スルホン化度が6%であり、重量平均分子量が5000であった。
[Synthesis of sulfonated polyester]
(Synthesis Example 1)
Dimethyl terephthalic acid: 116.5 g, dimethyl sodium 5-sulfoisophthalate: 29.6 g, ethylene glycol: 86.9 g, polyethylene glycol 400 (400 means molecular weight): 40.0 g, manganese acetate tetrahydrate A product: 0.2 g and tetrabutyl titanate: 0.1 g were placed in a 1 L flask, and a transesterification reaction was carried out at 200 ° C. After the transesterification reaction, 0.1 g of trimethyl phosphate was added to the flask, and the polycondensation reaction was carried out at 200 ° C. under a reduced pressure of 10 hPa for 1 hour to synthesize a sulfonated polyester. The obtained sulfonated polyester had a degree of sulfonate of 6% and a weight average molecular weight of 5000.

上記スルホン化ポリエステル200gを水800gに入れ、攪拌することによって、20質量%濃度のスルホン化ポリエステル溶液1を調製した。 200 g of the sulfonated polyester was placed in 800 g of water and stirred to prepare a sulfonated polyester solution 1 having a concentration of 20% by mass.

(合成例2)
ジメチルテレフタル酸:116.5g、5-スルホイソフタル酸ジメチルナトリウム:29.6g、エチレングリコール:86.9g、酢酸マンガン四水和物:0.2g、およびテトラブチルチタネート:0.1gを1Lのフラスコに仕込み、200℃下でエステル交換反応を行った。エステル交換反応後の上記フラスコにトリメチルホスフェート:0.1gを加え、200℃下10hPaの減圧下で重縮合反応を1時間行って、スルホン化ポリエステルを合成した。得られたスルホン化ポリエステルは、スルホン化度が6%であり、重量平均分子量が15000であった。
(Synthesis Example 2)
1 L flask containing 116.5 g of dimethyl terephthalic acid, 29.6 g of dimethyl sodium 5-sulfoisophthalate, 86.9 g of ethylene glycol, 0.2 g of manganese acetate tetrahydrate, and 0.1 g of tetrabutyl titanate. The ester exchange reaction was carried out at 200 ° C. After the transesterification reaction, 0.1 g of trimethyl phosphate was added to the flask, and the polycondensation reaction was carried out at 200 ° C. under a reduced pressure of 10 hPa for 1 hour to synthesize a sulfonated polyester. The obtained sulfonated polyester had a degree of sulfonate of 6% and a weight average molecular weight of 15,000.

上記スルホン化ポリエステル200gを水800gに入れ、攪拌することによって、20質量%濃度のスルホン化ポリエステル溶液2を調製した。 200 g of the sulfonated polyester was placed in 800 g of water and stirred to prepare a sulfonated polyester solution 2 having a concentration of 20% by mass.

(合成例3)
ジメチルテレフタル酸:116.5g、5-スルホイソフタル酸ジメチルナトリウム:29.6g、ジエチレングリコール:148.6g、酢酸マンガン四水和物:0.2g、およびテトラブチルチタネート:0.1gを1Lのフラスコに仕込み、200℃下でエステル交換反応を行った。エステル交換反応後の上記フラスコにトリメチルホスフェート:0.5gを加え、200℃下10hPaの減圧下で重縮合反応を1時間行って、スルホン化ポリエステルを合成した。得られたスルホン化ポリエステルは、スルホン化度が6%であり、重量平均分子量が40000であった。
(Synthesis Example 3)
Dimethyl terephthalic acid: 116.5 g, dimethyl sodium 5-sulfoisophthalate: 29.6 g, diethylene glycol: 148.6 g, manganese acetate tetrahydrate: 0.2 g, and tetrabutyl titanate: 0.1 g in a 1 L flask. The mixture was charged and a transesterification reaction was carried out at 200 ° C. After the transesterification reaction, 0.5 g of trimethyl phosphate was added to the flask, and the polycondensation reaction was carried out at 200 ° C. under a reduced pressure of 10 hPa for 1 hour to synthesize a sulfonated polyester. The obtained sulfonated polyester had a degree of sulfonate of 6% and a weight average molecular weight of 40,000.

上記スルホン化ポリエステル200gを水800gに入れ、攪拌することによって、20質量%濃度のスルホン化ポリエステル溶液3を調製した。 200 g of the sulfonated polyester was placed in 800 g of water and stirred to prepare a sulfonated polyester solution 3 having a concentration of 20% by mass.

(合成例4)
ジメチルテレフタル酸:116.5g、5-スルホイソフタル酸ジメチルナトリウム:59.2g、エチレングリコール:86.9g、酢酸マンガン四水和物:0.2g、およびテトラブチルチタネート:0.1gを1Lのフラスコに仕込み、200℃下でエステル交換反応を行った。エステル交換反応後の上記フラスコにトリメチルホスフェート:0.1gを加え、200℃下10hPaの減圧下で重縮合反応を1時間行って、スルホン化ポリエステルを合成した。得られたスルホン化ポリエステルは、スルホン化度が9%であり、重量平均分子量が15000であった。
(Synthesis Example 4)
1 L flask containing 116.5 g of dimethyl terephthalic acid, 59.2 g of dimethyl sodium 5-sulfoisophthalate, 86.9 g of ethylene glycol, 0.2 g of manganese acetate tetrahydrate, and 0.1 g of tetrabutyl titanate. The ester exchange reaction was carried out at 200 ° C. After the transesterification reaction, 0.1 g of trimethyl phosphate was added to the flask, and the polycondensation reaction was carried out at 200 ° C. under a reduced pressure of 10 hPa for 1 hour to synthesize a sulfonated polyester. The obtained sulfonated polyester had a degree of sulfonate of 9% and a weight average molecular weight of 15,000.

上記スルホン化ポリエステル200gを水800gに入れ、攪拌することによって、20質量%濃度のスルホン化ポリエステル溶液4を調製した。 200 g of the sulfonated polyester was placed in 800 g of water and stirred to prepare a sulfonated polyester solution 4 having a concentration of 20% by mass.

(合成例5)
ジメチルテレフタル酸:116.5g、5-スルホイソフタル酸ジメチルナトリウム:88.9g、ジエチレングリコール:191.0g、酢酸マンガン四水和物:0.2g、およびテトラブチルチタネート:0.1gを1Lのフラスコに仕込み、200℃下でエステル交換反応を行った。エステル交換反応後の上記フラスコにトリメチルホスフェート:0.1gを加え、200℃下10hPaの減圧下で重縮合反応を1時間行って、スルホン化ポリエステルを合成した。得られたスルホン化ポリエステルは、スルホン化度が10%であり、重量平均分子量が40000であった。
(Synthesis Example 5)
Dimethylterephthalic acid: 116.5 g, dimethylsodium 5-sulfoisophthalate: 88.9 g, diethylene glycol: 191.0 g, manganese acetate tetrahydrate: 0.2 g, and tetrabutyl titanate: 0.1 g in a 1 L flask. The mixture was charged and a transesterification reaction was carried out at 200 ° C. After the transesterification reaction, 0.1 g of trimethyl phosphate was added to the flask, and the polycondensation reaction was carried out at 200 ° C. under a reduced pressure of 10 hPa for 1 hour to synthesize a sulfonated polyester. The obtained sulfonated polyester had a degree of sulfonate of 10% and a weight average molecular weight of 40,000.

上記スルホン化ポリエステル200gを水800gに入れ、攪拌することによって、20質量%濃度のスルホン化ポリエステル溶液5を調製した。 200 g of the sulfonated polyester was placed in 800 g of water and stirred to prepare a sulfonated polyester solution 5 having a concentration of 20% by mass.

(合成例6)
ジメチルテレフタル酸:135.9g、5-スルホイソフタル酸ジメチルナトリウム:14.8g、エチレングリコール:86.9g、ポリエチレングリコール300(300は分子量を意味している):30g、酢酸マンガン四水和物:0.2g、およびテトラブチルチタネート:0.1gを1Lのフラスコに仕込み、200℃下でエステル交換反応を行った。エステル交換反応後の上記フラスコにトリメチルホスフェート:0.1gを加え、200℃下10hPaの減圧下で重縮合反応を1時間行って、スルホン化ポリエステルを合成した。得られたスルホン化ポリエステルは、スルホン化度が2%であり、重量平均分子量が5000であった。
(Synthesis Example 6)
Dimethyl terephthalic acid: 135.9 g, 5-Sodium 5-sulfoisophthalate: 14.8 g, Ethylene glycol: 86.9 g, Polyethylene glycol 300 (300 means molecular weight): 30 g, Manganese acetate tetrahydrate: 0.2 g and 0.1 g of tetrabutyl titanate were charged in a 1 L flask, and a transesterification reaction was carried out at 200 ° C. After the transesterification reaction, 0.1 g of trimethyl phosphate was added to the flask, and the polycondensation reaction was carried out at 200 ° C. under a reduced pressure of 10 hPa for 1 hour to synthesize a sulfonated polyester. The obtained sulfonated polyester had a degree of sulfonate of 2% and a weight average molecular weight of 5000.

上記スルホン化ポリエステル200gを水800gに入れ、攪拌することによって、20質量%濃度のスルホン化ポリエステル溶液6を調製した。 200 g of the sulfonated polyester was placed in 800 g of water and stirred to prepare a sulfonated polyester solution 6 having a concentration of 20% by mass.

〔電解重合液の調製〕
(調製例1)
合成例1で調製したスルホン化ポリエステル溶液1:25g、水:765g、γ-ブチロラクトン(GBL):197g、および3,4-エチレンジオキシチオフェン(EDOT):10gを合わせて攪拌し、二層に分離していないことを目視で確認して、電解重合液1を調製した。得られた電解重合液1は、スルホン化ポリエステルの濃度が0.5質量%、EDOTの濃度が1.0質量%であり、溶媒の比率(質量比)は水:GBL=80:20であった。
[Preparation of electrolytic polymer solution]
(Preparation Example 1)
1:25 g of the sulfonated polyester solution prepared in Synthesis Example 1, 765 g of water, 197 g of γ-butyrolactone (GBL), and 10 g of 3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT) were combined and stirred to form two layers. The electrolytic polymerization solution 1 was prepared by visually confirming that it was not separated. The obtained electrolytic polymerization solution 1 had a sulfonated polyester concentration of 0.5% by mass and an EDOT concentration of 1.0% by mass, and the solvent ratio (mass ratio) was water: GBL = 80: 20. rice field.

(調製例2)
スルホン化ポリエステル溶液1に代えて、合成例2で調製したスルホン化ポリエステル溶液2を用いた以外は、調製例1と同様にして電解重合液2を調製した。
(Preparation Example 2)
The electrolytic polymerization solution 2 was prepared in the same manner as in Preparation Example 1 except that the sulfonated polyester solution 2 prepared in Synthesis Example 2 was used instead of the sulfonated polyester solution 1.

(調製例3)
スルホン化ポリエステル溶液1に代えて、合成例3で調製したスルホン化ポリエステル溶液3を用いた以外は、調製例1と同様にして電解重合液3を調製した。
(Preparation Example 3)
The electrolytic polymerization solution 3 was prepared in the same manner as in Preparation Example 1 except that the sulfonated polyester solution 3 prepared in Synthesis Example 3 was used instead of the sulfonated polyester solution 1.

(調製例4)
スルホン化ポリエステル溶液1に代えて、合成例4で調製したスルホン化ポリエステル溶液4を用いた以外は、調製例1と同様にして電解重合液4を調製した。
(Preparation Example 4)
The electrolytic polymerization solution 4 was prepared in the same manner as in Preparation Example 1 except that the sulfonated polyester solution 4 prepared in Synthesis Example 4 was used instead of the sulfonated polyester solution 1.

(調製例5)
スルホン化ポリエステル溶液1に代えて、互応化学社製「プラスコートZ221(商品名。スルホン化度:5%、重量平均分子量:15000。)」を20質量%の濃度で水に溶解させた溶液を用いた以外は、調製例1と同様にして電解重合液5を調製した。
(Preparation Example 5)
Instead of the sulfonated polyester solution 1, a solution prepared by dissolving "Plus Coat Z221 (trade name. Sulfonization degree: 5%, weight average molecular weight: 15000)" manufactured by Mutual Chemicals Co., Ltd. in water at a concentration of 20% by mass was used. The electrolytic polymerization solution 5 was prepared in the same manner as in Preparation Example 1 except that it was used.

(調製例6)
スルホン化ポリエステル溶液1に代えて、互応化学社製「プラスコートZ561(商品名。スルホン化度:3%、重量平均分子量:25000。)」を25質量%の濃度で水に溶解させた溶液を用い、その添加量を20gとした以外は、調製例1と同様にして電解重合液6を調製した。
(Preparation Example 6)
Instead of the sulfonated polyester solution 1, a solution prepared by dissolving "Plus Coat Z561 (trade name. Sulfonization degree: 3%, weight average molecular weight: 25000)" manufactured by Mutual Chemicals Co., Ltd. in water at a concentration of 25% by mass was used. The electrolytic polymerization solution 6 was prepared in the same manner as in Preparation Example 1 except that the amount used was 20 g.

(調製例7)
スルホン化ポリエステル溶液1に代えて、互応化学社製「プラスコートZ446(商品名。スルホン化度:4%、重量平均分子量:15000。)」を25質量%の濃度で水に溶解させた溶液を用いてその添加量を20gとし、GBLに代えてアセトニトリルを用いた以外は、調製例1と同様にして電解重合液7を調製した。
(Preparation Example 7)
Instead of the sulfonated polyester solution 1, a solution prepared by dissolving "Plus Coat Z446 (trade name. Sulfonation degree: 4%, weight average molecular weight: 15000)" manufactured by Mutual Chemicals Co., Ltd. in water at a concentration of 25% by mass was used. The electrolytic polymer solution 7 was prepared in the same manner as in Preparation Example 1 except that the amount added was 20 g and acetonitrile was used instead of GBL.

(調製例8)
アセトニトリルに代えてジメチルスルホキシド(DMSO)を用いた以外は、調製例7と同様にして電解重合液8を調製した。
(Preparation Example 8)
The electrolytic polymerization solution 8 was prepared in the same manner as in Preparation Example 7 except that dimethyl sulfoxide (DMSO) was used instead of acetonitrile.

(調製例9)
アセトニトリルに代えてN-メチルピロリドン(NMP)を用いた以外は、調製例7と同様にして電解重合液9を調製した。
(Preparation Example 9)
An electrolytic polymerization solution 9 was prepared in the same manner as in Preparation Example 7 except that N-methylpyrrolidone (NMP) was used instead of acetonitrile.

(調製例10)
アセトニトリルに代えてスルホランを用いた以外は、調製例7と同様にして電解重合液10を調製した。
(Preparation Example 10)
The electrolytic polymerization solution 10 was prepared in the same manner as in Preparation Example 7 except that sulfolane was used instead of acetonitrile.

(調製例11)
アセトニトリルに代えてプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGMME)を用いた以外は、調製例7と同様にして電解重合液11を調製した。
(Preparation Example 11)
The electrolytic polymerization solution 11 was prepared in the same manner as in Preparation Example 7 except that propylene glycol monomethyl ether (PGMME) was used instead of acetonitrile.

(調製例12)
アセトニトリルに代えてエチレングリコール(EG)を用いた以外は、調製例7と同様にして電解重合液12を調製した。
(Preparation Example 12)
The electrolytic polymerization solution 12 was prepared in the same manner as in Preparation Example 7 except that ethylene glycol (EG) was used instead of acetonitrile.

(調製例13)
アセトニトリルに代えてプロピレングリコール(PG)を用いた以外は、調製例7と同様にして電解重合液13を調製した。
(Preparation Example 13)
The electrolytic polymerization solution 13 was prepared in the same manner as in Preparation Example 7 except that propylene glycol (PG) was used instead of acetonitrile.

(調製例14)
水およびGBLの添加量を、それぞれ872g、99g(質量比が水:GBL=90:10)に変更した以外は、調製例6と同様にして電解重合液14を調製した。
(Preparation Example 14)
The electrolytic polymerization solution 14 was prepared in the same manner as in Preparation Example 6 except that the addition amounts of water and GBL were changed to 872 g and 99 g (mass ratio: water: GBL = 90: 10), respectively.

(調製例15)
水およびGBLの添加量を、それぞれ379g、591g(質量比が水:GBL=40:60)に変更した以外は、調製例5と同様にして電解重合液15を調製した。
(Preparation Example 15)
The electrolytic polymerization solution 15 was prepared in the same manner as in Preparation Example 5 except that the addition amounts of water and GBL were changed to 379 g and 591 g (mass ratio: water: GBL = 40: 60), respectively.

(調製例16)
EDOTに代えてエチル化エチレンジオキシチオフェン(エチル化EDOT)を用い、アセトニトリルに代えてGBLを用いた以外は、調製例7と同様にして電解重合液16を調製した。
(Preparation Example 16)
The electrolytic polymerization solution 16 was prepared in the same manner as in Preparation Example 7 except that ethylated ethylenedioxythiophene (ethylized EDOT) was used instead of EDOT and GBL was used instead of acetonitrile.

(調製例17)
EDOTに代えて、エチル化EDOTとEDOTとの体積比1:1の混合物を用いた以外は、調製例14と同様にして電解重合液17を調製した。
(Preparation Example 17)
The electrolytic polymerization solution 17 was prepared in the same manner as in Preparation Example 14 except that a mixture of ethylened EDOT and EDOT having a volume ratio of 1: 1 was used instead of EDOT.

(調製例18)
ピロール:10g、40質量%濃度のブチルナフタレンスルホン酸ナトリウム水溶液:12.5g、および水:978gを合わせて攪拌し、電解重合液18を調製した。
(Preparation Example 18)
Pyrol: 10 g, 40% by mass concentration sodium butylnaphthalene sulfonate aqueous solution: 12.5 g, and water: 978 g were combined and stirred to prepare an electrolytic polymer solution 18.

(調製例19)
スルホン化ポリエステル溶液1に代えてトルエンスルホン酸ナトリウム:5gを20質量%の濃度で水に溶解させた溶液を用い、その添加量を25gとした以外は、調製例1と同様にして電解重合液19を調製した。
(Preparation Example 19)
Instead of the sulfonated polyester solution 1, a solution prepared by dissolving 5 g of sodium toluenesulfonate in water at a concentration of 20% by mass was used, and the electrolytic polymerization solution was the same as in Preparation Example 1 except that the addition amount was 25 g. 19 was prepared.

(調製例20)
スルホン化ポリエステル溶液1に代えてポリスチレンスルホン酸ナトリウム(スルホン化度:43%):5gを20質量%の濃度で水に溶解させた溶液を用い、その添加量を25gとした以外は、調製例1と同様にして電解重合液20を調製した。
(Preparation Example 20)
Preparation example except that a solution prepared by dissolving 5 g of sodium polystyrene sulfonate (degree of sulfonate: 43%) in water at a concentration of 20% by mass was used instead of the sulfonated polyester solution 1 and the addition amount was 25 g. The electrolytic polymerization solution 20 was prepared in the same manner as in 1.

(調製例21)
アセトニトリルを使用せずに水の添加量を965gに変更した以外は調製例7と同様にして、溶媒が水のみの電解重合液21の調製を試みたが、二層に分離したため、電解重合液21の調製はできなかった。
(Preparation Example 21)
An attempt was made to prepare the electrolytic polymerization solution 21 containing only water as the solvent in the same manner as in Preparation Example 7 except that the amount of water added was changed to 965 g without using acetonitrile. 21 could not be prepared.

(調製例22)
スルホン化ポリエステル溶液1に代えて、合成例5で調製したスルホン化ポリエステル溶液5を用いた以外は、調製例1と同様にして電解重合液の合成を試みたが、混和せず、電解重合液22の調製はできなかった。
(Preparation Example 22)
An attempt was made to synthesize an electrolytic polymerization solution in the same manner as in Preparation Example 1 except that the sulfonated polyester solution 5 prepared in Synthesis Example 5 was used instead of the sulfonated polyester solution 1, but the electrolytic polymerization solution was not mixed and was not mixed. 22 could not be prepared.

(調製例23)
スルホン化ポリエステル溶液1に代えて、合成例6で調製したスルホン化ポリエステル溶液5を用いた以外は、調製例1と同様にして電解重合液の合成を試みたが、混和せず、電解重合液23の調製はできなかった。
(Preparation Example 23)
An attempt was made to synthesize an electrolytic polymerization solution in the same manner as in Preparation Example 1 except that the sulfonated polyester solution 5 prepared in Synthesis Example 6 was used instead of the sulfonated polyester solution 1, but the electrolytic polymerization solution was not mixed and was not mixed. 23 could not be prepared.

(調製例24)
アセトニトリルに代えて酢酸エチル(比誘電率:6)を用いた以外は、調製例7と同様にして電解重合液24の調製を試みたが、二層に分離したため、電解重合液24の調製はできなかった。
(Preparation Example 24)
An attempt was made to prepare the electrolytic polymerization solution 24 in the same manner as in Preparation Example 7 except that ethyl acetate (relative permittivity: 6) was used instead of acetonitrile, but since the electrolytic polymerization solution 24 was separated into two layers, the electrolytic polymerization solution 24 was prepared. could not.

(調製例25)
アセトニトリルに代えてギ酸(比誘電率:59)を用いた以外は、調製例7と同様にして電解重合液25を調製した。
(Preparation Example 25)
The electrolytic polymerization solution 25 was prepared in the same manner as in Preparation Example 7 except that formic acid (relative permittivity: 59) was used instead of acetonitrile.

(調製例26)
水およびGBLの添加量を、それぞれ921g、49g(質量比が水:GBL=95:5)に変更した以外は、調製例6と同様にして調製を試みたが、二層に分離したため、電解重合液26の調製はできなかった。
(Preparation Example 26)
Preparation was attempted in the same manner as in Preparation Example 6 except that the addition amounts of water and GBL were changed to 921 g and 49 g (mass ratio: water: GBL = 95: 5), respectively, but electrolysis was performed because they were separated into two layers. The polymerization solution 26 could not be prepared.

(調製例27)
水およびGBLの添加量を、それぞれ280g、688g(質量比が水:GBL=30:70)に変更した以外は、調製例6と同様にして電解重合液27を調製した。
(Preparation Example 27)
The electrolytic polymerization solution 27 was prepared in the same manner as in Preparation Example 6 except that the addition amounts of water and GBL were changed to 280 g and 688 g (mass ratio: water: GBL = 30: 70), respectively.

調製例1~27で調製した電解重合液の組成を表1および表2に示す。なお、表1および表2の「溶媒」の欄の「比率」は、水と水溶性有機溶剤との比率(質量比)を意味している。 The compositions of the electrolytic polymerization solutions prepared in Preparation Examples 1 to 27 are shown in Tables 1 and 2. The "ratio" in the "solvent" column of Tables 1 and 2 means the ratio (mass ratio) of water to the water-soluble organic solvent.

Figure 0007083280000003
Figure 0007083280000003

Figure 0007083280000004
Figure 0007083280000004

〔電解コンデンサの作製〕
(実施例1)
タンタル焼結体を2質量%濃度のリン酸水溶液中に浸漬し、10Vの電圧を印加することで、タンタル焼結体の表面に誘電体層(誘電体酸化皮膜)を形成した。
[Manufacturing of electrolytic capacitors]
(Example 1)
A dielectric layer (dielectric oxide film) was formed on the surface of the tantalum sintered body by immersing the tantalum sintered body in a phosphoric acid aqueous solution having a concentration of 2% by mass and applying a voltage of 10 V.

そして、上記タンタル焼結体の誘電体層上に、電解重合を可能とするためにプレコート層を形成してコンデンサ素子を作製した。30質量%濃度のトルエンスルホン酸第二鉄エタノール溶液中に上記タンタル焼結体を浸漬してから取り出し、105℃で30分間乾燥させた。乾燥後の上記タンタル焼結体をEDOT中に浸漬し、温度25℃、相対湿度60%の雰囲気中で1時間化学酸化重合を行って、上記タンタル焼結体の誘電体層上に、EDOTの重合体で構成されたプレコート層を形成し、水で1時間洗浄してから105℃で乾燥させた。 Then, a precoat layer was formed on the dielectric layer of the tantalum sintered body to enable electrolytic polymerization, and a capacitor element was manufactured. The tantalum sintered body was immersed in a 30% by mass concentration of ferric toluenesulfonic acid ethanol solution, removed, and dried at 105 ° C. for 30 minutes. The dried tantalum sintered body is immersed in EDOT and chemically oxidatively polymerized for 1 hour in an atmosphere having a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 60%. A precoat layer composed of the polymer was formed, washed with water for 1 hour and then dried at 105 ° C.

次に、調製例1で得られた電解重合液1を用い、上記コンデンサ素子を陽極とし、SUS304板を陰極として、液温を20~30℃下で1mA/cmになるように定電流を印可し、電解重合を行って、コンデンサ素子のプレコート層上に、厚みが5~20μmの導電性高分子層を形成した。そして、コンデンサ素子の導電性高分子層をカーボンペーストおよび銀ペーストで覆った後に外装材で外装して、タンタル電解コンデンサを得た。 Next, using the electrolytic polymer solution 1 obtained in Preparation Example 1, the capacitor element is used as an anode, the SUS304 plate is used as a cathode, and a constant current is applied so that the liquid temperature becomes 1 mA / cm 2 at 20 to 30 ° C. Applying and electrolytic polymerization was carried out to form a conductive polymer layer having a thickness of 5 to 20 μm on the precoat layer of the capacitor element. Then, after covering the conductive polymer layer of the capacitor element with carbon paste and silver paste, the capacitor element was covered with an exterior material to obtain a tantalum electrolytic capacitor.

(実施例2~17および比較例1)
電解重合液1に代えて電解重合液2~18のいずれかを用いた以外は、実施例1と同様にしてタンタル電解コンデンサを作製した。
(Examples 2 to 17 and Comparative Example 1)
A tantalum electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 1 except that any of the electrolytic polymerization liquids 2 to 18 was used instead of the electrolytic polymerization liquid 1.

(比較例2、3)
電解重合液1に代えて電解重合液19または20を用いた以外は、実施例1と同様にしてタンタル電解コンデンサの作製を試みたが、コンデンサ素子の誘電体層上(プレコート層上)に導電性高分子層が良好に形成できなかった。
(Comparative Examples 2 and 3)
An attempt was made to prepare a tantalum electrolytic capacitor in the same manner as in Example 1 except that the electrolytic polymerization solution 19 or 20 was used instead of the electrolytic polymerization solution 1, but the capacitor element was conductive on the dielectric layer (precoat layer). The sex polymer layer could not be formed well.

比較例4
実施例1と同様にして作製したコンデンサ素子を、30質量%濃度のトルエンスルホン酸第二鉄エタノール溶液中に浸漬してから取り出し、105℃で30分間乾燥させた。乾燥後の上記タンタル焼結体をEDOT中に浸漬し、温度25℃、相対湿度60%の雰囲気中で2時間化学酸化重合を行ってコンデンサ素子に誘電体層上に導電性高分子層を形成した。続いて、上記コンデンサ素子を純水中に浸漬し、30分間放置した後に引き上げて、105℃で60分間乾燥させた。上記の化学酸化重合から乾燥までの工程を4回繰り返して、厚みが10μmの導電性高分子層を誘電体層上に有するコンデンサ素子を得た。
Comparative Example 4
The condenser element produced in the same manner as in Example 1 was immersed in a ferric ethanol solution of toluene sulfonate having a concentration of 30% by mass, taken out, and dried at 105 ° C. for 30 minutes. The dried tantalum sintered body is immersed in EDOT and chemically oxidatively polymerized for 2 hours in an atmosphere at a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 60% to form a conductive polymer layer on the dielectric layer in the capacitor element. did. Subsequently, the capacitor element was immersed in pure water, left for 30 minutes, pulled up, and dried at 105 ° C. for 60 minutes. The above steps from chemical oxidative polymerization to drying were repeated four times to obtain a capacitor element having a conductive polymer layer having a thickness of 10 μm on the dielectric layer.

そして、上記のコンデンサ素子を用いた以外は、実施例1と同様にしてタンタル電解コンデンサを作製した。 Then, a tantalum electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 1 except that the above-mentioned capacitor element was used.

比較例5
ポリスチレンスルホン酸(アルファエイサー社製、分子量75,000)の3%水溶液:200gを内容積1Lの容器に入れ、酸化剤として過硫酸アンモニウムを2g添加した後、攪拌機で攪拌して溶解した。次いで、硫酸第二鉄の40%水溶液を0.4g添加し、攪拌しながら、その中に3,4-エチレンジオキシチオフェン3mLをゆっくり滴下し、24時間かけて、3,4-エチレンジオキシチオフェンの重合を行った。その後、水で4倍に希釈した後、超音波ホモジナイザー〔日本精機社製、US-T300(商品名)〕で30分間分散処理を行った。その後、オルガノ社のカチオン交換樹脂アンバーライト120B(商品名)を100g添加して、1時間攪拌機で攪拌し、次いで、東洋濾紙社製の濾紙No.131で濾過し、このカチオン交換樹脂による処理と濾過を3回繰り返して、液中のカチオン成分をすべて除去した。上記処理後の液を孔径が1μmのフィルターに通し、その通過液を限外濾過装置〔ザルトリウス社製Vivaflow200(商品名)、分子量分画5万〕で処理して、液中の遊離の低分子成分を除去した。この処理後の液を水で希釈して濃度を3%に調整し、その3%液40gに対し、高沸点溶剤としてジメチルスルホキシドを4g添加し、攪拌して、導電性組成物の分散液を得た。
Comparative Example 5
A 3% aqueous solution of polystyrene sulfonic acid (manufactured by Alpha Acer, molecular weight 75,000): 200 g was placed in a container having an internal volume of 1 L, 2 g of ammonium persulfate was added as an oxidizing agent, and the mixture was stirred and dissolved with a stirrer. Next, 0.4 g of a 40% aqueous solution of ferric sulfate was added, and 3 mL of 3,4-ethylenedioxythiophene was slowly added dropwise into the mixture while stirring, and 3,4-ethylenedioxy was added over 24 hours. Thiophene was polymerized. Then, after diluting 4-fold with water, dispersion treatment was performed for 30 minutes with an ultrasonic homogenizer [US-T300 (trade name) manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.]. Then, 100 g of the cation exchange resin Amberlite 120B (trade name) manufactured by Organo Corporation was added and stirred with a stirrer for 1 hour, and then the filter paper No. 1 manufactured by Toyo Filter Paper Co., Ltd. was added. Filtration was carried out with 131, and the treatment with this cation exchange resin and filtration were repeated three times to remove all the cation components in the liquid. The liquid after the above treatment is passed through a filter having a pore size of 1 μm, and the passing liquid is treated with an ultrafiltration device [Vivaflow 200 (trade name) manufactured by Sartorius, molecular weight fraction 50,000] to release small molecules in the liquid. The component was removed. The liquid after this treatment is diluted with water to adjust the concentration to 3%, and 4 g of dimethyl sulfoxide as a high boiling point solvent is added to 40 g of the 3% liquid and stirred to obtain a dispersion liquid of the conductive composition. Obtained.

実施例1と同様にして作製したコンデンサ素子を、上記導電性高分子分散液中に15分間浸漬して引き出し、150℃で30分間乾燥させて、コンデンサ素子の誘電体層上に厚みが10μmの導電性高分子層を形成した。 The capacitor element produced in the same manner as in Example 1 is immersed in the conductive polymer dispersion for 15 minutes, pulled out, dried at 150 ° C. for 30 minutes, and has a thickness of 10 μm on the dielectric layer of the capacitor element. A conductive polymer layer was formed.

そして、上記のコンデンサ素子を用いた以外は、実施例1と同様にしてタンタル電解コンデンサを作製した。 Then, a tantalum electrolytic capacitor was produced in the same manner as in Example 1 except that the above-mentioned capacitor element was used.

(比較例6、7)
電解重合液1に代えて電解重合液25または27を用いた以外は、実施例1と同様にしてタンタル電解コンデンサの作製を試みたが、合成した導電性高分子が電解重合液中に溶出してしまい、コンデンサ素子の誘電体層上(プレコート層上)に導電性高分子層が良好に形成できなかった。
(Comparative Examples 6 and 7)
An attempt was made to prepare a tantalum electrolytic polymer in the same manner as in Example 1 except that the electrolytic polymerization solution 25 or 27 was used instead of the electrolytic polymerization solution 1, but the synthesized conductive polymer was eluted in the electrolytic polymerization solution. Therefore, the conductive polymer layer could not be formed well on the dielectric layer (on the precoat layer) of the capacitor element.

実施例1~17および比較例1、4、5のタンタル電解コンデンサについて、初期特性として、静電容量およびESRを、それぞれ下記の方法で測定した。 For the tantalum electrolytic capacitors of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1, 4 and 5, the capacitance and ESR were measured as initial characteristics by the following methods, respectively.

(静電容量)
HEWLETT PACKARD社製のLCRメーター(4284A)を用い、25℃の条件下で、120kHzで測定した。
(Capacitance)
It was measured at 120 kHz under the condition of 25 ° C. using an LCR meter (4284A) manufactured by HEWLETT PACKARD.

(ESR)
HEWLETT PACKARD社製のLCRメーター(4284A)を用い、25℃の条件下で、100kHzで測定した。
(ESR)
It was measured at 100 kHz under the condition of 25 ° C. using an LCR meter (4284A) manufactured by HEWLETT PACKARD.

上記の測定は、各試料とも10個ずつについて行った。これらの結果を表3および表4に示す。表3および表4では、静電容量およびESRに関しては、10個の測定値の小数点第1位で四捨五入した平均値を示している。なお、表3および表4における「電解重合液(ポリマー形成方法)」の欄には、上記の調製例で調製した電解重合液を使用して電解酸化重合を行って導電性高分子層を形成したものについては、その電解重合液の番号を記載し、電解酸化重合以外の方法で導電性高分子層を形成したものについては、その方法を記載する(後記の表5および表6においても、同様である)。 The above measurement was performed for 10 samples for each sample. These results are shown in Tables 3 and 4. Tables 3 and 4 show the average value of the 10 measured values rounded to the first decimal place for capacitance and ESR. In addition, in the column of "electrolytic polymerization solution (polymer formation method)" in Tables 3 and 4, electrolytic oxidation polymerization was performed using the electrolytic polymerization solution prepared in the above preparation example to form a conductive polymer layer. For those that have been formed, the number of the electrolytic polymerization solution is described, and for those in which the conductive polymer layer is formed by a method other than electrolytic oxidation polymerization, the method is described (also also in Tables 5 and 6 below). The same is true).

Figure 0007083280000005
Figure 0007083280000005

Figure 0007083280000006
Figure 0007083280000006

実施例および比較例で作製したタンタル電解コンデンサの初期特性は、静電容量が250μF以上、ESRが50mΩ以下で良品と評価でき、表3および表4に示す通り、実施例1~17および比較例1、4のタンタル電解コンデンサは初期特性が良好であるといえる。 The initial characteristics of the tantalum electrolytic capacitors produced in Examples and Comparative Examples can be evaluated as non-defective products with a capacitance of 250 μF or more and an ESR of 50 mΩ or less. As shown in Tables 3 and 4, Examples 1 to 17 and Comparative Examples It can be said that the tantalum electrolytic capacitors 1 and 4 have good initial characteristics.

これに対し、化学酸化重合により得られた導電性高分子の分散液を用いて形成した導電性高分子層を有するコンデンサ素子を使用した比較例5のタンタル電解コンデンサは、コンデンサ素子の空隙内部にまで導電性高分子を良好に充填し難いため、特に静電容量が低く、またESRが高かった。 On the other hand, the tantalum electrolytic capacitor of Comparative Example 5 using a capacitor element having a conductive polymer layer formed by using a dispersion liquid of a conductive polymer obtained by chemical oxidation polymerization is inside the void of the capacitor element. Since it is difficult to fill the conductive polymer well, the capacitance is particularly low and the ESR is high.

〔タンタル電解コンデンサの耐熱性評価〕
実施例1~17および比較例1、4、5のタンタル電解コンデンサ各10個を105℃で500時間貯蔵した後、前記と同じ方法で、ESRを測定した。これらの結果を表5に示す。表5には、耐熱性評価時のESRの測定値と共に、この耐熱性評価時の測定値を初期特性評価時の測定値で除して求めた変化率(倍)を記載する。
[Evaluation of heat resistance of tantalum electrolytic capacitors]
After storing 10 tantalum electrolytic capacitors of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1, 4 and 5 at 105 ° C. for 500 hours, the ESR was measured by the same method as described above. These results are shown in Table 5. Table 5 shows the measured value of ESR at the time of heat resistance evaluation and the rate of change (times) obtained by dividing the measured value at the time of heat resistance evaluation by the measured value at the time of initial characteristic evaluation.

Figure 0007083280000007
Figure 0007083280000007

表5に示す通り、実施例1~17のタンタル電解コンデンサは、高温貯蔵後のESRの上昇が抑えられており、良好な耐熱性を有していた。 As shown in Table 5, the tantalum electrolytic capacitors of Examples 1 to 17 had good heat resistance because the increase in ESR after high temperature storage was suppressed.

これに対し、ピロールの重合体を含有する導電性高分子層を有するコンデンサ素子を用いた比較例1のタンタル電解コンデンサは、高温貯蔵後のESRが大きく上昇しており、耐熱性が劣っていた。 On the other hand, the tantalum electrolytic capacitor of Comparative Example 1 using a capacitor element having a conductive polymer layer containing a pyrrole polymer had a significantly increased ESR after high-temperature storage and was inferior in heat resistance. ..

〔タンタル電解コンデンサの耐湿性評価〕
実施例1~17および比較例1、4、5のタンタル電解コンデンサ各10個を、60℃、相対湿度90%の環境下で100時間貯蔵した後、前記と同じ方法で、ESRを測定した。これらの結果を表6に示す。なお、表6には、耐湿性評価時のESRの測定値と共に、この耐湿性評価時の測定値を初期特性評価時の測定値で除して求めた変化率(倍)を記載する。
[Evaluation of moisture resistance of tantalum electrolytic capacitors]
Ten tantalum electrolytic capacitors of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1, 4 and 5 were stored for 100 hours in an environment of 60 ° C. and 90% relative humidity, and then the ESR was measured by the same method as described above. These results are shown in Table 6. In addition, Table 6 shows the measured value of ESR at the time of moisture resistance evaluation and the rate of change (times) obtained by dividing the measured value at the time of moisture resistance evaluation by the measured value at the time of initial characteristic evaluation.

Figure 0007083280000008
Figure 0007083280000008

表6に示す通り、実施例1~17のタンタル電解コンデンサは、高湿環境下での貯蔵後のESRの上昇が抑えられており、良好な耐湿性を有していた。 As shown in Table 6, the tantalum electrolytic capacitors of Examples 1 to 17 had good moisture resistance because the increase in ESR after storage in a high humidity environment was suppressed.

これに対し、EDOTの化学酸化重合で得られた重合体を含む導電性高分子層を有するコンデンサ素子を用いた比較例4、5のタンタル電解コンデンサは、高湿環境下での貯蔵後のESRが大きく上昇しており、耐湿性が劣っていた。上記の通り、化学酸化重合で得られた導電性高分子の層中には、洗浄を繰り返しても酸化剤由来の鉄成分(鉄イオン)が残存しているため、比較例4、5のタンタル電解コンデンサは、高湿環境下での貯蔵によってESRが上昇したと考えられる。 On the other hand, the tantalum electrolytic capacitors of Comparative Examples 4 and 5 using the capacitor element having the conductive polymer layer containing the polymer obtained by the chemical oxidative polymerization of EDOT are ESR after storage in a high humidity environment. Was greatly increased, and the moisture resistance was inferior. As described above, since the iron component (iron ion) derived from the oxidizing agent remains in the layer of the conductive polymer obtained by the chemical oxidation polymerization even after repeated washing, the tantalum of Comparative Examples 4 and 5 remains. It is considered that the ESR of the electrolytic capacitor was increased by storage in a high humidity environment.

Claims (4)

重合性モノマー、ポリマーアニオン、比誘電率が10~50の水溶性有機溶剤および水を含む電解重合液にコンデンサ素子を浸漬した状態で電解酸化重合を行うことにより、前記コンデンサ素子の表面の少なくとも一部に導電性高分子層を形成する工程を有し、
前記重合性モノマーとして、チオフェンまたはその誘導体を使用し、
前記ポリマーアニオンとして、スルホン化度が3~9%のスルホン化ポリエステルを使用し、
水と前記水溶性有機溶剤との比率が、質量比で、40:60~90:10であることを特徴とする電解コンデンサの製造方法。
By performing electrolytic oxidation polymerization in a state where the capacitor element is immersed in an electrolytic polymerization solution containing a polymerizable monomer, a polymer anion, a water-soluble organic solvent having a relative permittivity of 10 to 50, and water, at least one of the surfaces of the capacitor element. It has a step of forming a conductive polymer layer in the part,
Thiophene or a derivative thereof is used as the polymerizable monomer, and
As the polymer anion, a sulfonated polyester having a degree of sulfonate of 3 to 9% was used.
A method for manufacturing an electrolytic capacitor, wherein the ratio of water to the water-soluble organic solvent is 40:60 to 90:10 in terms of mass ratio.
前記重合性モノマーとして、エチレンジオキシチオフェンまたはアルキル化エチレンジオキシチオフェンを使用する請求項1に記載の電解コンデンサの製造方法。 The method for producing an electrolytic capacitor according to claim 1, wherein ethylene dioxythiophene or alkylated ethylene dioxythiophene is used as the polymerizable monomer. 前記ポリマーアニオンの重量平均分子量が、5,000~40,000である請求項1または2に記載の電解コンデンサの製造方法。 The method for manufacturing an electrolytic capacitor according to claim 1 or 2, wherein the polymer anion has a weight average molecular weight of 5,000 to 40,000. 前記水溶性有機溶剤として、アセトニトリル、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、エチレングリコール、プロピレングリコール、γ-ブチロラクトン、およびプロピレングリコールモノメチルエーテルよりなる群から選択される少なくとも1種の溶剤を使用する請求項1~3のいずれかに記載の電解コンデンサの製造方法。 Claimed to use at least one solvent selected from the group consisting of acetonitrile, N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide, sulfolane, ethylene glycol, propylene glycol, γ-butyrolactone, and propylene glycol monomethyl ether as the water-soluble organic solvent. Item 8. The method for manufacturing an electrolytic capacitor according to any one of Items 1 to 3.
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