JPH0149727B2 - - Google Patents

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JPH0149727B2
JPH0149727B2 JP55080290A JP8029080A JPH0149727B2 JP H0149727 B2 JPH0149727 B2 JP H0149727B2 JP 55080290 A JP55080290 A JP 55080290A JP 8029080 A JP8029080 A JP 8029080A JP H0149727 B2 JPH0149727 B2 JP H0149727B2
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JP
Japan
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acetylene
high polymer
reactor
halide
polymerization
Prior art date
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JP55080290A
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English (en)
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JPS575707A (en
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Kazuo Soga
Masao Kobayashi
Sakuji Ikeda
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Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
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Publication date
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Publication of JPS575707A publication Critical patent/JPS575707A/ja
Publication of JPH0149727B2 publication Critical patent/JPH0149727B2/ja
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  • Polymerization Catalysts (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は有機半導体として有用なアセチレン系
化合物の高重合体の製造方法に係り、さらに詳し
くはアセチレン系化合物をB、As及びSbから選
ばれた少なくとも一種の元素のハロゲン化物また
は該ハロゲン化物とアセチレン系化合物との反応
生成物の存在下で重合させることを特徴とするア
セチレン系化合物の高重合体の製造方法に関する
ものである。
アセチレン系化合物を重合して得られる不飽和
度の高い高重合体はその電気伝導度が半導体領域
にあることにより、有用な有機半導体として既に
知られている。特に最近チーグラー・ナツタ触媒
でアセチレンを重合して得られる高重合体にCl2
Br2、I2、ICl、IBr、SbF5、AsF5、SiF4、PF5
パーオキシジスルフリルジクロライド等の電子受
容性化合物、又はNa、K、Li等の電子供与性化
合物をドープすることによつて高い電気伝導度を
有するP型又はn型の半導体となることも見い出
され、アセチレン系化合物の高重合体は工業的に
有用な新しい有機半導体として注目を集めている
〔J.C.S、Chem、Comm.、578(1977)、Phys.Rev.
Lett.、39、1098(1977)、J.Am.Chem.Soc.、1
0、1013(1978)、J.Chem.Phys.、69、5098
(1978)〕。
アセチレン系化合物を熱、他の形態の輻射エネ
ルギーまたは触媒を用いて重合して高重合体を製
造することは既に知られている。〔J.ニウランド、
R.フオグト共著、辻雄次訳「アセチレンの化
学」、198頁〜239頁、北隆館(1950年)、J.
Polym.Sci.、55、137(1961)、J.Polym.Sci.
Polim.Chem.Ed.、12、11(1974)他〕。
しかしながら、チーグラー・ナツタ触媒を用い
てアセチレン系化合物を重合する場合を除いて
は、100℃以上の高温で重合したり、光又はγ−
線等の高エネルギー粒子を照射したりする等苛酷
な条件が必要である為、製造プロセスが複雑にな
つたり安全性が低下したりするばかりか、得られ
る高重合体の不飽和度は低く、その電気伝導度も
絶縁体に近い為、有機半導体としての利用価値は
低かつた。
また、一方、チーグラー・ナツタ触媒を用いて
アセチレン系化合物を重合した場合、不飽和度の
高い直鎖状の高重合体が得られるが、触媒成分が
固体か高沸点の液体である為、生成高重合体から
残存触媒を取り除く為に、多量の溶媒で生成高重
合体を洗滌する等、触媒除去工程に多大の労力が
必要であつた。
本発明者等は上記の点に鑑みて、温和な条件で
重合可能かつ触媒除去が容易であり、さらに生成
高重合体の不飽和度の高いアセチレン系化合物の
高重合体の製造方法について種々検討した結果本
発明に到達した。
即ち、本発明は、一般式(1) X−C≡C−Y (1) 〔式中、X、Yは水素原子、ハロゲン原子、炭素
数が10個以下のアルキル基またはハロゲン置換炭
化水素基、シアノ基、−COOR(但し、Rは炭素数
が10個以下のアルキル基を示す。)、またはトリメ
チルシリル基を示す。〕 または一般式(2) (式中、Zは水素原子、ハロゲン原子、炭素数が
10個以下のアルキル基、アリール基、アラルキル
基、アルコキシ基またはアリールオキシ基を示
す。) で表わされるアセチレン系化合物をB、As及び
Sbから選ばれた少なくとも一種の元素のハロゲ
ン化物または該ハロゲン化物と前記アセチレン系
化合物との反応生成物の存在下で重合させること
を特徴とするアセチレン系化合物の高重合体の製
造方法に関するものである。
本発明の方法によれば、温和な条件で、アセチ
レン系化合物の重合が可能であるので製造プロセ
ス上その危険が少く、かつ、本発明で用いられる
元素のハロゲン化物は沸点が150℃以下で、室温
では気体又は液体である為、真空脱気等の方法に
より容易に生成高重合体から除去できるから触媒
除去工程が大幅に簡略化されるばかりか生成高重
合体の不飽和度も著しく高いから生成高重合体は
有機半導体として非常に有用である。
本発明において用いられるアセチレン系化合物
は、下記の一般式(1)または(2)で示されるものであ
る。
X−C≡C−Y (1) 〔式中、X、Yは水素原子、ハロゲン原子、炭素
数が10個以下のアルキル基またはハロゲン置換炭
化水素基、シアノ基、−COOR(但し、Rは炭素数
が10個以下のアルキル基を示す。)、またはトリメ
チルシリル基を示す。〕 (式中、Zは水素原子、ハロゲン原子、炭素数が
10個以下のアルキル基、アリール基、アラルキル
基、アルコキシ基またはアリールオキシ基を示
す。) これらのアセチレン系化合物の代表例としては
アセチレン、メチルアセチレン、フエニルアセチ
レン、プロピオール酸メチル、シアノアセチレ
ン、モルフルオロアセチレン、パーフルオロアセ
チレンを挙げることができるが、必ずしもこれ等
に限定されるものではない。
また、本発明は上記モノマーの2種以上の混合
物を重合して共重合体を製造することも可能であ
り、その混合比率は特に制限はない。
本発明で用いられる元素のハロゲン化物は、
B、As及びSbであり、好ましくはAsである。
またハロゲンとしてはフツ素、臭素、塩素及び
ヨウ素を挙げることができるがフツ素及び塩素が
好ましく、フツ素が特に好ましい。
本発明において用いられる元素のハロゲン化物
の代表例としてAsF5、AsF3、BF3、SbF5等を挙
げることができる。これらの元素のハロゲン化物
は一種類のみを用いて重合を行うことは勿論可能
であるが、二種類以上のハロゲン化物を混合して
用いても一向に差し支えない。
本発明において用いられる元素のハロゲン化物
の量は特に制限はないが、通常はモノマー1モル
に対して0.0001〜10モルである。モノマー1モル
に対して10モル以上の元素のハロゲン化物を用い
ても未反応の元素のハロゲン化物が多量に残り特
に有利なことはない。また、モノマー1モルに対
して0.0001モル以下のハロゲン化物では未反応モ
ノマーが多量に残り特に有利なことはない。
本発明においては重合温度に特に制限はない
が、通常は50℃以下、好ましくは30℃以下、特に
好ましくは0℃以下である。
重合温度の下限は特に制限はないが、液体窒素
温度さらに低い温度で重合することは冷却コスト
が大幅に上昇する為、経済的に好ましくない。
また、アセチレン系化合物の凝固点以下で重合
する場合は当然固相状態での重合となるが、本発
明の方法では固相重合も可能である。
本発明において元素のハロゲン化物とアセチレ
ン系化合物の接触方法については特に制限はない
が例えば(1)元素のハロゲン化物とアセチレン系化
合物を予め反応させて電荷移動錯体を形成させ、
次いで多量のアセチレン系化合物をこの電荷移動
錯体に接触させてアセチレン高重合体を生成せし
める方法、(2)元素のハロゲン化物又は元素のハロ
ゲン化物とアセチレン系化合物の電荷移動錯体を
予め固体表面に塗布又は付着させておき、次いで
アセチレン系化合物を導入して固体表面にアセチ
レン系化合物の高重合体を生成せしめる方法、(3)
元素のハロゲン化物とアセチレン系化合物を気相
で混合し、その混合ガスをアセチレン系化合物の
液化温度又は固化温度以下に冷却した固体表面に
接触させることによつて、固体表面に高重合体を
生成せしめる方法、(4)元素のハロゲン化物に直接
アセチレン系化合物を接触させる方法等を挙げる
ことができる。
本発明において、重合時のアセチレン系化合物
の圧力は特に制限はないが、通常は10Kg/cm2以下
で行うことが好ましい。
本発明の方法によつて得られるアセチレン系化
合物の高重合体は、赤外吸収スペクトル及び元素
分析より、高度の不飽和二重結合を含有するもの
であり、その電気抵抗も半導体領域にあり、工業
的に有用な有機半導体として極めて有望である。
以下に実施例をもつてさらにその詳細について
説明するが、本発明は以下の実施例に限定される
ものではない。
実施例 1 真空脱気した硝子製反応器を液体窒素で冷却し
て五フツ化ヒ素2.3gr(13.5ミリモル)を仕込
み、液体窒素で冷却したままアセチレン18gr.
(692ミリモル)を反応器に導入し、次いで液体窒
素をドライアイスメタノールにかえて−78℃で冷
却したところ、黄色の液状の電荷移動錯体が生成
した。次いで冷却したまま20cmHgの圧力のアセ
チレンガスを反応器に導入したら瞬間的に黒色の
アセチレン高重合体が反応器の壁及び底に生成し
た。そのまま10分間重合を継続後、室温で未反応
のアセチレン及び五フツ化ヒ素を真空脱気して除
去して5.2grの高重合体を得た。得られた黒色
のアセチレン高重合体はトルエン、ベンゼン、
THF、DMSO、DMF等の有機溶媒に不溶であつ
た。また、生成アセチレン高重合体は不融で、窒
素ガス雰囲気下での分解の開始時間は390℃であ
つた。
生成高重合体は赤外吸収スペクトル(KBr錠
剤法)より、シス体のみの不飽和二重結合を高度
に含有するものであり、元素分析より、この高重
合体のH/Cのモル比は1.02であつた。また、生
成高重合体は電気伝導度(直流四端子法)が2.8
×10-3Ω-1・cm-1のP型半導体であつた。
実施例 2 真空脱気した硝子製反応器を液体窒素で冷却し
て五フツ化ヒ素1.8gr(10.6ミリモル)を仕込
み、次いで反応器をドライアイスメタノールで−
75℃に冷却し、その温度で30cmHgの圧力のアセ
チレンガスを反応器に導入したところ瞬間的に黒
色のアセチレン高重合体が生成した。そのまま15
分間重合を継続後室温で未反応のアセチレン及び
五フツ化ヒ素を真空脱気して除去し、4.4gの高
重合体を得た。得られたアセチレン高重合体はト
ルエン、ベンゼン、キシレン、THF、DMF、
DMSO等の有機溶媒に不溶であつた。
また、得られたアセチレン高重合体は不融であ
り、窒素ガス雰囲気での分解の開始温度は390℃
であつた。
得られたアセチレン高重合体は赤外吸収スペク
トルより、シス体のみの不飽和二重結合を高度に
含有するものであり、また、元素分析より生成高
重合体のH/Cモル比は1.03であつた。また、生
成高重合体は電気伝導度が2.1×10-4Ω-1・cm-1
P型半導体であつた。
実施例 3 真空脱気した硝子製反応器を液体窒素で冷却し
て五フツ化ヒ素1.9gr(11.8ミリモル)を仕込
み、液体窒素で冷却したままアセチレン1.3gr
(50ミリモル)を反応器に導入し、次いで液体窒
素をドライアイスメタノール冷媒にかえて−75℃
で冷却したところ、黄色の液状の電荷移動錯体が
生成した。次いで反応器を再び液体窒素で冷却し
13gr(500ミリモル)のアセチレンを反応器に導
入したところ瞬間的に黒色のアセチレン高重合体
が生成した。そのまま10分間重合を継続後、室温
で未反応のアセチレン及び五フツ化ヒ素を真空脱
気して除去して3.1grの高重合体を得た。
得られたアセチレン高重合体はトルエン、ベン
ゼン、キシレン、THF、エーテル、DMF、
DMSO等の有機溶媒に不溶であつた。
また、得られたアセチレン高重合体は不融であ
り、窒素ガス雰囲気での分解の開始温度は395℃
であつた。
実施例 4 実施例3で用いたアセチレンのかわりにメチル
アセチレンを当モル用いた以外は実施例3と全く
同様の方法で重合を行ない、黒褐色の高重合体
2.0grを得た。
実施例 5 真空脱気した硝子製反応器を液体窒素で冷却し
て五フツ化ヒ素0.9gr(5.30ミリモル)を仕込
み、次いで液体窒素で冷却したままフエニルアセ
チレン20gr(140ミリモル)を反応器に導入し、
次いで反応器を−40℃に昇温したところ黒色ポリ
マーが生成した。生成高重合体の収量は5.3gr
であつた。
実施例 6 真空脱気した硝子製反応器を液体窒素で冷却し
て五フツ化ヒ素2.2gr(12.9ミリモル)を仕込
み、次いで−75℃まで加温し、さらに−75℃に冷
却したままでアセチレンとメチルアセチレンの当
モルの混合ガスを圧力25cmHgで反応器に導入し
たところ瞬間的に黒色の高重合体が生成した。そ
のまま20分間重合を継続後、室温で未反応のモノ
マー及び五フツ化ヒ素を除去して5.4grの黒色
高重合体を得た。
得られた高重合体の赤外吸収スペクトル及び
NMRスペクトルより、生成高重合体はアセチレ
ンとメチルアセチレンの5:1モル比の共重合体
であつた。
実施例 7 真空脱気した硝子製反応器を液体窒素で冷却し
て三フツ化ホウ素1.5gr(22.1ミリモル)を仕込
み、次いで反応器を−115℃にまで加温し、その
温度で圧力30cmHgのアセチレンガスを反応器に
導入したところ瞬間的に黒色の高重合体が生成し
た。そのまま15分間重合を継続後、室温で真空脱
気して未反応のモノマー及び三フツ化ホウ素を除
去して2.1grの黒色高重合体を得た。
実施例 8 真空脱気した硝子製反応器を−78℃に冷却して
五フツ化アンチモン2.2gr(25ミリモル)を仕込
み、次いで−78℃に冷却したまま圧力30cmHgの
アセチレンガスを反応器に導入したところ瞬間的
に黒色の重合体が生成した。そのまま15分間重合
を継続後、室温で真空脱気して未反応のモノマー
及び五フツ化アンチモンを除去して2.2grの黒
色の高重合体を得た。
実施例 9 五フツ化ヒ素19gr(118ミリモル)とアセチレ
ン13gr(500ミリモル)の混合ガスを予め真空脱
気して−78℃に冷却した硝子製反応器に導入した
ところ反応器の内壁に黒色の高重合体が瞬間的に
生成した。そのまま15分間重合を継続後、室温で
未反応のアセチレン及び五フツ化ヒ素を真空脱気
して除去した。反応器の内壁には膜厚25μmの高
重合体2.2grが生成していた。
実施例 10 実施例9で反応器を液体窒素で冷却した以外は
実施例9と全く同様に反応を行い、反応器の内壁
に膜厚18μmの高重合体1.2grを得た。
実施例 11 実施例5で用いたフエニルアセチレンのかわり
にシアノアセチレンを当モル用いた以外は実施例
5と全く同様に重合反応を行ない、3.3grの高
重合体を得た。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一般式(1) X−C≡C−Y (1) 〔式中、X、Yは水素原子、ハロゲン原子、炭素
    数が10個以下のアルキル基またはハロゲン置換炭
    化水素基、シアノ基、−COOR(但し、Rは炭素数
    が10個以下のアルキル基を示す。)、またはトリメ
    チルシリル基を示す。〕 または一般式(2) (式中、Zは水素原子、ハロゲン原子、炭素数が
    10個以下のアルキル基、アリール基、アラルキル
    基、アルコキシ基またはアリールオキシ基を示
    す。) で表わされるアセチレン系化合物をB、As及
    びSbから選ばれた少なくとも一種の元素のハロ
    ゲン化物または該ハロゲン化物と前記アセチレン
    系化合物との反応生成物の存在下で重合させるこ
    とを特徴とするアセチレン系化合物の高重合体の
    製造方法。
JP8029080A 1980-06-16 1980-06-16 Production of high polymer of acetylenic compound Granted JPS575707A (en)

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JP8029080A JPS575707A (en) 1980-06-16 1980-06-16 Production of high polymer of acetylenic compound

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JPS575707A JPS575707A (en) 1982-01-12
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JPS5927906A (ja) * 1982-08-07 1984-02-14 Agency Of Ind Science & Technol 導電性重合体の製造法
JPS59215303A (ja) * 1983-05-20 1984-12-05 Showa Denko Kk 二置換アセチレン高重合体の製造方法

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JPS575707A (en) 1982-01-12

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