JPH04234453A - 磁性粒子を有する電子伝導性材料およびその製造方法 - Google Patents
磁性粒子を有する電子伝導性材料およびその製造方法Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】本発明は、磁性をも有する電子伝導性材料
に関する。更に具体的には、本発明は、磁性粒子が均一
に分布された電子伝導性ポリマーによって構成される電
気伝導性材料に関する。
に関する。更に具体的には、本発明は、磁性粒子が均一
に分布された電子伝導性ポリマーによって構成される電
気伝導性材料に関する。
【0002】厚みを調節することができ且つ支持体上に
付着させることができまたはできない薄膜の形態で或い
は粉末の形態で製造されるこの種の材料は、それらの伝
導性および磁性の結果として多数の情報を保存すること
ができるので、情報保存素子の製造に極めて興味深いも
のである。
付着させることができまたはできない薄膜の形態で或い
は粉末の形態で製造されるこの種の材料は、それらの伝
導性および磁性の結果として多数の情報を保存すること
ができるので、情報保存素子の製造に極めて興味深いも
のである。
【0003】かかる材料を製造するためには、磁性粒子
を電子伝導性ポリマー中に均一に分散させることによっ
て固定し、分散される磁性粒子の量を所望な値に調節す
ることができるようにする必要がある。
を電子伝導性ポリマー中に均一に分散させることによっ
て固定し、分散される磁性粒子の量を所望な値に調節す
ることができるようにする必要がある。
【0004】ポリピロール、ポリチオフェンおよびポリ
アニリンのような電子伝導性ポリマーが知られている。 それらは、対応するモノマーであって、適当なイオン、
一般的にはアニオンによってドープされたポリマーに導
くものの化学的または電気化学的酸化によって製造する
ことができる。FR−A−2 625 598号明
細書に記載されているように、ヘテロポリアニオンのよ
うな特定のアニオンを用いて、これらのヘテロポリアニ
オンの触媒特性の効果を伝導性ポリマーに包接すること
によって改良することが可能である。
アニリンのような電子伝導性ポリマーが知られている。 それらは、対応するモノマーであって、適当なイオン、
一般的にはアニオンによってドープされたポリマーに導
くものの化学的または電気化学的酸化によって製造する
ことができる。FR−A−2 625 598号明
細書に記載されているように、ヘテロポリアニオンのよ
うな特定のアニオンを用いて、これらのヘテロポリアニ
オンの触媒特性の効果を伝導性ポリマーに包接すること
によって改良することが可能である。
【0005】後者の書類では、ヘテロポリアニオンを、
用いられるモノマーの溶液、例えばアセトニトリルの溶
液に加えることによって、電子伝導性ポリマーの合成の
際にこのヘテロポリアニオンによってドーピングを行う
のである。それ故、このドーピングは、ポリマー中に包
接されるドーパントの大きさが小さく(10オングオト
ローム)且つアニオン特性を有することから、合成中に
容易に行うことができる。
用いられるモノマーの溶液、例えばアセトニトリルの溶
液に加えることによって、電子伝導性ポリマーの合成の
際にこのヘテロポリアニオンによってドーピングを行う
のである。それ故、このドーピングは、ポリマー中に包
接されるドーパントの大きさが小さく(10オングオト
ローム)且つアニオン特性を有することから、合成中に
容易に行うことができる。
【0006】しかしながら、磁性粒子の場合には、ドー
パントは本来的にアニオン性ドーピング剤ではなく、粒
子は大きめの寸法(100オングストローム)を有する
。更に、ポリマー合成中にそれらの包接によって、ある
種の問題が起こるのである。
パントは本来的にアニオン性ドーピング剤ではなく、粒
子は大きめの寸法(100オングストローム)を有する
。更に、ポリマー合成中にそれらの包接によって、ある
種の問題が起こるのである。
【0007】ヨネヤマ(Yoneyama)らは、Ch
emistry Letters,1989,106
7−1070頁に、金属酸化物粒子を負に帯電させるこ
とによってこれらの酸化物粒子をポリピロールフィルム
中に配合して、ドーパント機能を満足させることができ
ることを記載している。この場合には、負に帯電する酸
化物粒子には、酸化物の等電点より大きく7未満である
適当なpHを有する水性溶液中でピロールの重合を行う
必要がある。したがって、最近に、J.Electro
chem.Soc.,1990,137巻、1793−
1796頁に記載されているように、このように高いp
H条件下で合成されるポリピロールはコンダクターとし
ては劣ることがありまたは絶縁体となり、フィルムの電
気化学的成長を阻害することさえある。
emistry Letters,1989,106
7−1070頁に、金属酸化物粒子を負に帯電させるこ
とによってこれらの酸化物粒子をポリピロールフィルム
中に配合して、ドーパント機能を満足させることができ
ることを記載している。この場合には、負に帯電する酸
化物粒子には、酸化物の等電点より大きく7未満である
適当なpHを有する水性溶液中でピロールの重合を行う
必要がある。したがって、最近に、J.Electro
chem.Soc.,1990,137巻、1793−
1796頁に記載されているように、このように高いp
H条件下で合成されるポリピロールはコンダクターとし
ては劣ることがありまたは絶縁体となり、フィルムの電
気化学的成長を阻害することさえある。
【0008】式Fe2 MO4 (式中、Mは2価の金
属原子である)を有する酸化物粒子のような磁性粒子を
水性溶液に分散させるときには、表面が帯電した粒子を
得ることが可能であるが、帯電の性状は酸媒質であるか
または塩基性媒質であるかによって変化する。例えば、
これらの粒子は酸媒質中ではカチオン性となり、塩基性
媒質中ではアニオン性であり、pHが約7.5では完全
に放電する。この粒子の電荷は、表面の鉄原子上での水
性溶液から生じるOH配位子の吸収によるものであり、
前記の配位子はアルカリ性媒質中では粒子に陰電荷を与
え、酸媒質中では陽電荷を与える。
属原子である)を有する酸化物粒子のような磁性粒子を
水性溶液に分散させるときには、表面が帯電した粒子を
得ることが可能であるが、帯電の性状は酸媒質であるか
または塩基性媒質であるかによって変化する。例えば、
これらの粒子は酸媒質中ではカチオン性となり、塩基性
媒質中ではアニオン性であり、pHが約7.5では完全
に放電する。この粒子の電荷は、表面の鉄原子上での水
性溶液から生じるOH配位子の吸収によるものであり、
前記の配位子はアルカリ性媒質中では粒子に陰電荷を与
え、酸媒質中では陽電荷を与える。
【0009】更に、粒子をその合成中にポリマーに均一
に分散させるためには、粒子を重合に用いられる媒質中
に懸濁したままにする必要があり、すなわち懸濁液の凝
集の可能性をなくしなければならない。
に分散させるためには、粒子を重合に用いられる媒質中
に懸濁したままにする必要があり、すなわち懸濁液の凝
集の可能性をなくしなければならない。
【0010】例えば、磁性粒子の場合には、極めて精確
な条件を考慮して、粒子が負に帯電して懸濁液のままで
あり、電子伝導性ポリマーの合成に用いられる条件とは
たまにしか適合しないようにする必要がある。
な条件を考慮して、粒子が負に帯電して懸濁液のままで
あり、電子伝導性ポリマーの合成に用いられる条件とは
たまにしか適合しないようにする必要がある。
【0011】本発明は、具体的には永久磁性粒子を、多
くの異なる媒質に適合する磁性粒子の懸濁液からこれら
の異なる媒質を用いることによって調製することができ
るものを分散させた電子伝導性ポリマーに関する。
くの異なる媒質に適合する磁性粒子の懸濁液からこれら
の異なる媒質を用いることによって調製することができ
るものを分散させた電子伝導性ポリマーに関する。
【0012】本発明によれば、磁性を有する電子伝導性
材料は、電子伝導性ポリマーであって、このポリマーに
化学的または物理化学的に結合した永久磁性粒子が均一
に分散しているものまたはポリマードーパントとして働
くものを含んで成る。
材料は、電子伝導性ポリマーであって、このポリマーに
化学的または物理化学的に結合した永久磁性粒子が均一
に分散しているものまたはポリマードーパントとして働
くものを含んで成る。
【0013】本発明に用いられる電子伝導性ポリマーは
、ポリピロール、ポリチオフェンおよびポリアニリンの
ような複合ポリマーであることができる。ポリアルカリ
チオフェン、特にポリ(C6 〜C12のアルキル)チ
オフェンのようなチオフェン、ピロールまたはアニリン
の置換誘導体のポリマーを用いることも可能である。
、ポリピロール、ポリチオフェンおよびポリアニリンの
ような複合ポリマーであることができる。ポリアルカリ
チオフェン、特にポリ(C6 〜C12のアルキル)チ
オフェンのようなチオフェン、ピロールまたはアニリン
の置換誘導体のポリマーを用いることも可能である。
【0014】例えば、ピロール、チオフェンおよびアニ
リンの置換誘導体は、式
リンの置換誘導体は、式
【化3】
および
【化4】
(式中、XはSまたはNR3 であり、R3 は水素原
子、アルキル基またはアリール基であり、R1 および
R2 は同一または異なるものであり、水素原子、直鎖
または分枝したアルキル基、例えば2〜20個の炭素原
子を有するアルキル基であり、窒素、硫黄または酸素原
子を有する基によって任意に置換されているもの、また
はアリール基、例えばフェニルまたはアルキルピリジン
を表わし、R1 およびR2 は負または正に帯電した
基、例えば酸または塩基性基を表わすこともできる)と
一致することができる。
子、アルキル基またはアリール基であり、R1 および
R2 は同一または異なるものであり、水素原子、直鎖
または分枝したアルキル基、例えば2〜20個の炭素原
子を有するアルキル基であり、窒素、硫黄または酸素原
子を有する基によって任意に置換されているもの、また
はアリール基、例えばフェニルまたはアルキルピリジン
を表わし、R1 およびR2 は負または正に帯電した
基、例えば酸または塩基性基を表わすこともできる)と
一致することができる。
【0015】本発明によれば、パラフェニレンジアミン
、アセチレン、ベンゼンおよびそれらの置換誘導体から
得られる複合ポリマーを用いることも可能である。可溶
性前駆体(ポリパラフェニレンビニレン)と共にまたは
ラテックスエマルジョン中で可溶性ポリマー(アルキル
チオフェンポリマー)を、特に化学合成に用いることも
できる。
、アセチレン、ベンゼンおよびそれらの置換誘導体から
得られる複合ポリマーを用いることも可能である。可溶
性前駆体(ポリパラフェニレンビニレン)と共にまたは
ラテックスエマルジョン中で可溶性ポリマー(アルキル
チオフェンポリマー)を、特に化学合成に用いることも
できる。
【0016】電子伝導性ポリマーに含まれる永久磁性粒
子は、好ましくは式Fe2 SO4 (式中、MはFe
、Co、Mn、CuおよびNiから選択される2価の金
属原子である)を有する酸化物粒子である。例えば、特
に酸化鉄γ−Fe2 O3 (マグヘマイト)を用いる
ことが可能である。これらの粒子は、一般的には5〜2
0nmの小さな粒度を有する。
子は、好ましくは式Fe2 SO4 (式中、MはFe
、Co、Mn、CuおよびNiから選択される2価の金
属原子である)を有する酸化物粒子である。例えば、特
に酸化鉄γ−Fe2 O3 (マグヘマイト)を用いる
ことが可能である。これらの粒子は、一般的には5〜2
0nmの小さな粒度を有する。
【0017】本発明による伝導性材料では、伝導性ポリ
マー中に含まれる磁性粒子の量は、得ようとする特性に
よって選択される。
マー中に含まれる磁性粒子の量は、得ようとする特性に
よって選択される。
【0018】本発明による材料は、含まれる磁性粒子の
コロイド懸濁液の存在下または不存在下にて適当なモノ
マーから直接重合法によって、帯電した磁性粒子によっ
て既に製造された電子伝導性ポリマー中に存在するドー
ピングイオンを交換することができるようにする方法に
よって製造することができる。
コロイド懸濁液の存在下または不存在下にて適当なモノ
マーから直接重合法によって、帯電した磁性粒子によっ
て既に製造された電子伝導性ポリマー中に存在するドー
ピングイオンを交換することができるようにする方法に
よって製造することができる。
【0019】直接重合法は、3種類の異なる方法で行う
ことができる。
ことができる。
【0020】例えば、本発明の方法の第一の態様によれ
ば、本発明の方法は電子伝導性ポリマーの前駆体モノマ
ーを、負に帯電した有機基が固定される磁性粒子のコロ
イド懸濁液を含んで成る媒質中で重合させることから成
る。したがって、この第一の態様では、表面に陰電荷を
有する磁性粒子のコロイド懸濁液を用いて、これらの粒
子をポリマーのドーパントイオンとして働かせるのであ
る。
ば、本発明の方法は電子伝導性ポリマーの前駆体モノマ
ーを、負に帯電した有機基が固定される磁性粒子のコロ
イド懸濁液を含んで成る媒質中で重合させることから成
る。したがって、この第一の態様では、表面に陰電荷を
有する磁性粒子のコロイド懸濁液を用いて、これらの粒
子をポリマーのドーパントイオンとして働かせるのであ
る。
【0021】これらの電荷は、磁性粒子の元素を錯体形
成することができ、一方遊離のアニリン性基、例えばC
OO− 、SO3 − 、OSO3 − またはPO4
2−のような酸基をも含む錯体形成剤から得ることが
できる。磁性粒子が鉄を含むときには、利用可能な酸基
をも有する鉄錯体形成剤を用いることができる。
成することができ、一方遊離のアニリン性基、例えばC
OO− 、SO3 − 、OSO3 − またはPO4
2−のような酸基をも含む錯体形成剤から得ることが
できる。磁性粒子が鉄を含むときには、利用可能な酸基
をも有する鉄錯体形成剤を用いることができる。
【0022】このような錯体形成剤の例は、ポリ酸、飽
和または不飽和脂肪族多価アルコールであってその1個
以上の炭素がカルボン酸官能基とアルコール官能基とを
有するもの、例えばクエン酸、酒石酸、メゾシュウ酸、
リンゴ酸およびグルタル酸である。
和または不飽和脂肪族多価アルコールであってその1個
以上の炭素がカルボン酸官能基とアルコール官能基とを
有するもの、例えばクエン酸、酒石酸、メゾシュウ酸、
リンゴ酸およびグルタル酸である。
【0023】これらの錯体形成剤は、非脂肪族性、特に
芳香族化合物であることもでき、この場合には、5−ス
ルホサリチル酸、カルコンカルボン酸、すなわち、式
芳香族化合物であることもでき、この場合には、5−ス
ルホサリチル酸、カルコンカルボン酸、すなわち、式
【
化5】 を有する3−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−4−
スルホ−1−ナフチルアゾ)−2−ナフタレンカルボン
酸、および式
化5】 を有する3−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−4−
スルホ−1−ナフチルアゾ)−2−ナフタレンカルボン
酸、および式
【化6】
を有するクロムアズロールSの場合のように、OH基は
カルボキシル基から更に離れていることができる。
カルボキシル基から更に離れていることができる。
【0024】複素環を有するある種の化合物、特にアス
コルビン酸も固定される。
コルビン酸も固定される。
【0025】これらの鉄錯体形成分子も、−OH基の代
わりに−SH基を有することができ、例えば2,3−ジ
メルカプトコハク酸であり、これは粒子上で錯体形成す
ることができる。
わりに−SH基を有することができ、例えば2,3−ジ
メルカプトコハク酸であり、これは粒子上で錯体形成す
ることができる。
【0026】錯体形成したときに、粒子を本発明にした
がって用いることができるようにする主な条件は錯体形
成分子が一旦固定されてしまっても少なくとも1個の負
に帯電することができるイオン化可能な官能基を有する
ことである。
がって用いることができるようにする主な条件は錯体形
成分子が一旦固定されてしまっても少なくとも1個の負
に帯電することができるイオン化可能な官能基を有する
ことである。
【0027】陰電荷を配合する改質された磁性粒子は、
適当な錯体形成剤で未改質磁性粒子の水性懸濁液、例え
ば、FR−A−2 461 521号明細書に記載
の磁性流体であって鉄(III)ポリオキソアニオンお
よび酸化度(II)を有する少なくとも1種類の金属で
あって会合カチオンを有するものの水性溶液であるもの
を処理することによって製造することができる。
適当な錯体形成剤で未改質磁性粒子の水性懸濁液、例え
ば、FR−A−2 461 521号明細書に記載
の磁性流体であって鉄(III)ポリオキソアニオンお
よび酸化度(II)を有する少なくとも1種類の金属で
あって会合カチオンを有するものの水性溶液であるもの
を処理することによって製造することができる。
【0028】例えば、MFe2 O4 粒子の硝酸懸濁
液にクエン酸を添加し、得られる沈澱を水に再分散し、
テトラメチルアンモニウムヒドロオキシドを添加するこ
とによってクエン酸アニオンが固定される磁性粒子を製
造することができる。
液にクエン酸を添加し、得られる沈澱を水に再分散し、
テトラメチルアンモニウムヒドロオキシドを添加するこ
とによってクエン酸アニオンが固定される磁性粒子を製
造することができる。
【0029】これによって、固定されたアニオンに配位
結合によって結合した磁性粒子であって、この電荷が溶
液中に存在するN+ CH3 )4 のような対イオン
によって補償されるものが生じる。固定されるアニオン
を選択することにより、粒子の安定な懸濁液であって、
選択された重合条件下で陰電荷を保持するものを得るこ
とができる。それ故、これらの改質粒子は出発ポリオキ
ソアニオンとは異なり、異なる倍しおよび異なる重合条
件であって未改質粒子では考えられないものを用いるこ
とができるようになる。
結合によって結合した磁性粒子であって、この電荷が溶
液中に存在するN+ CH3 )4 のような対イオン
によって補償されるものが生じる。固定されるアニオン
を選択することにより、粒子の安定な懸濁液であって、
選択された重合条件下で陰電荷を保持するものを得るこ
とができる。それ故、これらの改質粒子は出発ポリオキ
ソアニオンとは異なり、異なる倍しおよび異なる重合条
件であって未改質粒子では考えられないものを用いるこ
とができるようになる。
【0030】電気化学的に操作するときには、改質され
た磁性粒子のコロイド懸濁液は電解質として働くことが
できるが、重合媒質に過塩素酸塩、例えばリチウムまた
はテトラブチルアンモニウムペルクロレート、塩化物、
例えば塩化ナトリウム、スルホン酸塩、例えばポリスチ
レンスルホン酸ナトリウム、(C4 H9 )N+ C
F3 −SO3 −、Na+ CH3 −C6 H5
−SO3 −、(C2 H5 )4 N+ CF3 S
O3 −、および硫酸塩、例えばN+ CH3 (CH
2 )11−OSO3 −のような通常の電解質を加え
ることもできる。
た磁性粒子のコロイド懸濁液は電解質として働くことが
できるが、重合媒質に過塩素酸塩、例えばリチウムまた
はテトラブチルアンモニウムペルクロレート、塩化物、
例えば塩化ナトリウム、スルホン酸塩、例えばポリスチ
レンスルホン酸ナトリウム、(C4 H9 )N+ C
F3 −SO3 −、Na+ CH3 −C6 H5
−SO3 −、(C2 H5 )4 N+ CF3 S
O3 −、および硫酸塩、例えばN+ CH3 (CH
2 )11−OSO3 −のような通常の電解質を加え
ることもできる。
【0031】電気化学的にモノマーを酸化するためには
、磁性粒子のコロイド懸濁液を含むモノマーの溶液に浸
漬した2個の電極の間に電位差を加えるのであり、これ
により電極の一つで帯電した磁性粒子によってドープさ
れる電子伝導性ポリマーが直接形成される。
、磁性粒子のコロイド懸濁液を含むモノマーの溶液に浸
漬した2個の電極の間に電位差を加えるのであり、これ
により電極の一つで帯電した磁性粒子によってドープさ
れる電子伝導性ポリマーが直接形成される。
【0032】モノマーの電気化学的酸化による重合によ
って帯電したポリマーが生じるのであり、ピロールの場
合には下記の反応工程図に対応する。
って帯電したポリマーが生じるのであり、ピロールの場
合には下記の反応工程図に対応する。
【化7】
【0033】ポリマーの陽電荷は、ドーパントとして働
く電解質からのアニオンによって補償される。本発明で
は、これらのドーピングイオンは負に帯電した改質磁性
粒子であって伝導性ポリマーに均質に分布しているもの
によって構成される。
く電解質からのアニオンによって補償される。本発明で
は、これらのドーピングイオンは負に帯電した改質磁性
粒子であって伝導性ポリマーに均質に分布しているもの
によって構成される。
【0034】通常の電解質が改質された磁性粒子のコロ
イド懸濁液と会合するときには、磁性粒子とポリマーの
正に帯電した部位に対して加えられる電解質のアニオン
との間に競合が存在し、これにより2種類のドーピング
イオンを有するポリマーとなる。この方法で、ポリマー
型に存在する磁性粒子の量は添加される電解質の量を適
当に選択することによって調節することができる。伝導
性ポリマーをドーピングするのに用いられる電極は異な
る種類のものであることができる。それらは、例えば白
金、炭素、金またはスズとインジウム酸化物の混合物で
あることができる。
イド懸濁液と会合するときには、磁性粒子とポリマーの
正に帯電した部位に対して加えられる電解質のアニオン
との間に競合が存在し、これにより2種類のドーピング
イオンを有するポリマーとなる。この方法で、ポリマー
型に存在する磁性粒子の量は添加される電解質の量を適
当に選択することによって調節することができる。伝導
性ポリマーをドーピングするのに用いられる電極は異な
る種類のものであることができる。それらは、例えば白
金、炭素、金またはスズとインジウム酸化物の混合物で
あることができる。
【0035】本発明の第一の態様に用いられる式Fe2
MO4 の磁性酸化物粒子は、第二鉄塩と2価の金属
Mの塩との混合物のアルカリ媒質中での沈澱反応の後に
、得られた粒子を安定化処理し、負に帯電した有機基を
固定することによってその表面を改質することからなる
方法によって製造することができる。
MO4 の磁性酸化物粒子は、第二鉄塩と2価の金属
Mの塩との混合物のアルカリ媒質中での沈澱反応の後に
、得られた粒子を安定化処理し、負に帯電した有機基を
固定することによってその表面を改質することからなる
方法によって製造することができる。
【0036】本発明のこの第一の態様では、無機化合物
、例えば過硫酸塩または塩化第二鉄のような金属塩、ま
たは帯電したまたは帯電していない有機化合物、例えば
クロラニルおよびジクロロジシアノベンゾキノン(DD
Q)であることができる適当な酸化剤によって、モノマ
ーを化学的に重合させることもできる。
、例えば過硫酸塩または塩化第二鉄のような金属塩、ま
たは帯電したまたは帯電していない有機化合物、例えば
クロラニルおよびジクロロジシアノベンゾキノン(DD
Q)であることができる適当な酸化剤によって、モノマ
ーを化学的に重合させることもできる。
【0037】この場合には、前記のように改質された磁
性粒子、すなわち負に帯電した有機基を有する粒子のコ
ロイド懸濁液の存在下にて操作を行って、これらの粒子
によってポリマーもドープするのである。
性粒子、すなわち負に帯電した有機基を有する粒子のコ
ロイド懸濁液の存在下にて操作を行って、これらの粒子
によってポリマーもドープするのである。
【0038】重合反応は、電気化学的酸化による重合に
ついて前記したものと同一であり、媒質に他のドーピン
グアニオンを添加することによって伝導性ポリマー中に
導入される磁性粒子の量を調節することもできる。この
操作を終了したならば、ドープした伝導性ポリマーを、
溶液から分離される沈澱の形態で回収する。
ついて前記したものと同一であり、媒質に他のドーピン
グアニオンを添加することによって伝導性ポリマー中に
導入される磁性粒子の量を調節することもできる。この
操作を終了したならば、ドープした伝導性ポリマーを、
溶液から分離される沈澱の形態で回収する。
【0039】別の態様によれば、添加剤を配合している
媒質中で化学的重合反応を行いポリマーラテックス、す
なわち直径が約100nmのポリマー粒子の懸濁液を形
成させ、粉末の形態でのポリマーの凝集を回避すること
ができる。これらの添加剤は、例えば加水分解されたポ
リビニルアセテート、およびドデシル硫酸ナトリウムの
ような界面活性剤である。かかる添加剤による伝導性ポ
リマーラテックスの入手については、例えばEP−A−
336 468号明細書(ソルヴェイ(Solvay
))に記載されている。
媒質中で化学的重合反応を行いポリマーラテックス、す
なわち直径が約100nmのポリマー粒子の懸濁液を形
成させ、粉末の形態でのポリマーの凝集を回避すること
ができる。これらの添加剤は、例えば加水分解されたポ
リビニルアセテート、およびドデシル硫酸ナトリウムの
ような界面活性剤である。かかる添加剤による伝導性ポ
リマーラテックスの入手については、例えばEP−A−
336 468号明細書(ソルヴェイ(Solvay
))に記載されている。
【0040】これらの添加剤の効果は、ポリマー例えば
ポリピロールの化学的製造の際にその粉末の凝集を防止
し、ラテックス、すなわち直径が約100nmのポリマ
ー粒子の懸濁液を形成させることである。本発明により
、これらの添加剤および磁性粒子のコロイド懸濁液の存
在下にてポリマーの化学的合成を行うことによって、ラ
テックス粒子中に磁性のコロイド粒子を包接させること
ができる。これは、大きなラテックス粒子(約100n
m)と磁性のコロイド粒子(約10nm)との間の粒度
の差が約1の次数であることにより可能である。
ポリピロールの化学的製造の際にその粉末の凝集を防止
し、ラテックス、すなわち直径が約100nmのポリマ
ー粒子の懸濁液を形成させることである。本発明により
、これらの添加剤および磁性粒子のコロイド懸濁液の存
在下にてポリマーの化学的合成を行うことによって、ラ
テックス粒子中に磁性のコロイド粒子を包接させること
ができる。これは、大きなラテックス粒子(約100n
m)と磁性のコロイド粒子(約10nm)との間の粒度
の差が約1の次数であることにより可能である。
【0041】媒質、すなわち前駆体モノマーの化学的ま
たは電気化学的重合のための本発明の第一の態様に用い
られる溶媒は異なる種類のものであることができ、詳細
にはモノマーおよび用いられる磁性粒子のコロイド懸濁
液の溶解度および安定性によって変わる。
たは電気化学的重合のための本発明の第一の態様に用い
られる溶媒は異なる種類のものであることができ、詳細
にはモノマーおよび用いられる磁性粒子のコロイド懸濁
液の溶解度および安定性によって変わる。
【0042】酸化物Fe2 MO4 (但し、Mは2価
の金属、例えばFe、CoまたはMnである)と、ピロ
ールまたはその置換誘導体の一つによって構成されるモ
ノマーとから形成される磁性粒子の場合には、アセトニ
トリル、エチルアルコール、エーテルのような有機溶媒
、水性溶媒または混合溶媒(水−アセトニトリル、水−
塩化メチレン)を用いることができる。モノマーがアニ
リンであるときには、酸媒質を用いる必要がある。モノ
マーがチオフェンであるときには、完全に無水の媒質が
好ましいが、水中チオフェンのエマルジョンを用いるこ
とも可能である。
の金属、例えばFe、CoまたはMnである)と、ピロ
ールまたはその置換誘導体の一つによって構成されるモ
ノマーとから形成される磁性粒子の場合には、アセトニ
トリル、エチルアルコール、エーテルのような有機溶媒
、水性溶媒または混合溶媒(水−アセトニトリル、水−
塩化メチレン)を用いることができる。モノマーがアニ
リンであるときには、酸媒質を用いる必要がある。モノ
マーがチオフェンであるときには、完全に無水の媒質が
好ましいが、水中チオフェンのエマルジョンを用いるこ
とも可能である。
【0043】したがって、本発明の方法の第一の態様は
、磁性粒子に固定される負に帯電した基の性状を適当に
選択することによって、用いられる磁性粒子のコロイド
懸濁液に就いて安定性および適合性の問題を生じること
なく、溶媒中でモノマーの重合を行い、最も適当な条件
を有するようにすることができるので、極めて有利であ
る。
、磁性粒子に固定される負に帯電した基の性状を適当に
選択することによって、用いられる磁性粒子のコロイド
懸濁液に就いて安定性および適合性の問題を生じること
なく、溶媒中でモノマーの重合を行い、最も適当な条件
を有するようにすることができるので、極めて有利であ
る。
【0044】更に、この方法では、ポリマーの合成中に
、磁性粒子とたの通常のドーピングアニオンとの間の競
合を用いて伝導性ポリマー中に導入される磁性粒子の量
を精確にチェックすることができる。
、磁性粒子とたの通常のドーピングアニオンとの間の競
合を用いて伝導性ポリマー中に導入される磁性粒子の量
を精確にチェックすることができる。
【0045】したがって、本発明の第一の態様によれば
、支持体(電極)上に付着することができまたはできな
いフィルムまたは磁性粒子によってドープされる伝導性
ポリマーの粉末を得ることができる。一般的には、粉末
またはフィルムを洗浄した後、真空中で適当な温度で乾
燥するのであり、これは詳細には洗浄に用いられる溶媒
および形成されるポリマーの安定性によって変わる。
、支持体(電極)上に付着することができまたはできな
いフィルムまたは磁性粒子によってドープされる伝導性
ポリマーの粉末を得ることができる。一般的には、粉末
またはフィルムを洗浄した後、真空中で適当な温度で乾
燥するのであり、これは詳細には洗浄に用いられる溶媒
および形成されるポリマーの安定性によって変わる。
【0046】粉末はそのまま用いることができ、または
ペレット状に圧縮することができ、或いは様々な添加剤
と共にフリット化することができる。これらの粉末をゲ
ルに分散させることもできる。
ペレット状に圧縮することができ、或いは様々な添加剤
と共にフリット化することができる。これらの粉末をゲ
ルに分散させることもできる。
【0047】ポリマーを電気化学的に製造するときには
、電極状に付着したまたは前記の電極から分離したフィ
ルムを直接用いて、磁性粒子によってドープされた伝導
性ポリマーのみを回収することができる。後者の場合に
は、フィルムをそのまままたは適当に粉砕した後に用い
ることができる。
、電極状に付着したまたは前記の電極から分離したフィ
ルムを直接用いて、磁性粒子によってドープされた伝導
性ポリマーのみを回収することができる。後者の場合に
は、フィルムをそのまままたは適当に粉砕した後に用い
ることができる。
【0048】本発明の方法の第二の態様によれば、後者
は、正に帯電した有機基が固定される磁性粒子のコロイ
ド懸濁液を配合している媒質中で電子伝導性ポリマーの
前駆体モノマーを重合することからなっている。
は、正に帯電した有機基が固定される磁性粒子のコロイ
ド懸濁液を配合している媒質中で電子伝導性ポリマーの
前駆体モノマーを重合することからなっている。
【0049】この第二の態様は、負に帯電した置換基が
モノマー上に存在するため、モノマーの化学的または電
気化学的重合によって形成されるポリマーの全電荷が負
である場合に適している。
モノマー上に存在するため、モノマーの化学的または電
気化学的重合によって形成されるポリマーの全電荷が負
である場合に適している。
【0050】この場合には、ポリマーの陰電極は、重合
媒質中に存在する改質された磁性粒子の陽電荷によって
補償される。
媒質中に存在する改質された磁性粒子の陽電荷によって
補償される。
【0051】本発明の方法の第一の態様と同様に、重合
は通常の電解質の存在または不存在下において化学的ま
たは電気化学的に行うことができる。通常の電解質を用
いるときには、ポリマー中に分散される磁性粒子の量も
添加される電解質の量を適当に選択することによって調
節することができる。
は通常の電解質の存在または不存在下において化学的ま
たは電気化学的に行うことができる。通常の電解質を用
いるときには、ポリマー中に分散される磁性粒子の量も
添加される電解質の量を適当に選択することによって調
節することができる。
【0052】正に帯電した有機基を有する改質された磁
性粒子は、適当な錯体形成剤を用いて、FR−A−2
461 521号明細書に記載の磁性流体のような
未改質粒子の水性懸濁液を処理することによって製造す
ることができる。
性粒子は、適当な錯体形成剤を用いて、FR−A−2
461 521号明細書に記載の磁性流体のような
未改質粒子の水性懸濁液を処理することによって製造す
ることができる。
【0053】用いられる錯体形成剤は、粒子に一旦固定
されたときにも、粒子上で陽電荷を保持することができ
る少なくとも1個のイオン化可能な官能基、例えば第四
級ホスホニウムまたはアンモニウム官能基を有する錯体
形成分子である。本発明の方法のこの第二の態様では、
磁性粒子はポリマーの正のドーピングを中和するものと
比較して陰電荷過剰量を補償する。
されたときにも、粒子上で陽電荷を保持することができ
る少なくとも1個のイオン化可能な官能基、例えば第四
級ホスホニウムまたはアンモニウム官能基を有する錯体
形成分子である。本発明の方法のこの第二の態様では、
磁性粒子はポリマーの正のドーピングを中和するものと
比較して陰電荷過剰量を補償する。
【0054】これらの条件下で得られるポリマーの例は
、式
、式
【化8】
m=2〜20
を有するポリピロールである。
【0055】本発明の方法の第三の態様によれば、磁性
粒子を配合する伝導性ポリマーは、磁性粒子に化学的に
結合した前駆体モノマーの重合によって製造される。前
記と同様に、重合は化学的または電気化学的酸化によっ
て行うことができる。
粒子を配合する伝導性ポリマーは、磁性粒子に化学的に
結合した前駆体モノマーの重合によって製造される。前
記と同様に、重合は化学的または電気化学的酸化によっ
て行うことができる。
【0056】例えば、本発明による方法の第三の態様で
は、磁性粒子に化学的に結合した前駆体モノマーを用い
て、粒子が重合中に伝導性ポリマー中に直接包含される
ようにするのである。磁性粒子は、共有結合、イオン結
合または錯体形成結合によって、任意にはスペーシング
アームを介してモノマーに結合することができる。
は、磁性粒子に化学的に結合した前駆体モノマーを用い
て、粒子が重合中に伝導性ポリマー中に直接包含される
ようにするのである。磁性粒子は、共有結合、イオン結
合または錯体形成結合によって、任意にはスペーシング
アームを介してモノマーに結合することができる。
【0057】例えば、第一にこれは前駆体モノマーを、
末端の一方を粒子の錯体形成金属原子によってまたはこ
れらの粒子の表面電荷を補償することによって磁性粒子
の表面に固定することができるものによって置換する問
題である。このモノマーの置換は、脂肪族、芳香族また
は混合鎖を介して行うことができる。
末端の一方を粒子の錯体形成金属原子によってまたはこ
れらの粒子の表面電荷を補償することによって磁性粒子
の表面に固定することができるものによって置換する問
題である。このモノマーの置換は、脂肪族、芳香族また
は混合鎖を介して行うことができる。
【0058】出発モノマーが式
【化9】
(式中、X、R1 およびR2 は前記の意味を有する
)を有するときには、前記の置換はR1 およびR2
上で起こる。XがNR3 であるときには、置換はR3
上で行われやすい。
)を有するときには、前記の置換はR1 およびR2
上で起こる。XがNR3 であるときには、置換はR3
上で行われやすい。
【0059】このようにして改質された前駆体モノマー
の重合中に、通常のドーピングアニオンがポリマーに包
含され、その伝導性をポリマーに与える。
の重合中に、通常のドーピングアニオンがポリマーに包
含され、その伝導性をポリマーに与える。
【0060】本発明の方法のこの第三の態様では、磁性
粒子に結合しない前駆体モノマーを用いて、磁性粒子に
化学的に結合した前駆体モノマーの共重合を行うことに
よって、伝導性ポリマーに存在する磁性粒子の量をチェ
ックすることができる。例えば、重合媒質中における未
結合モノマーの量を調節することによって、伝導性ポリ
マーに分散された磁性粒子の量を抑制することができる
。
粒子に結合しない前駆体モノマーを用いて、磁性粒子に
化学的に結合した前駆体モノマーの共重合を行うことに
よって、伝導性ポリマーに存在する磁性粒子の量をチェ
ックすることができる。例えば、重合媒質中における未
結合モノマーの量を調節することによって、伝導性ポリ
マーに分散された磁性粒子の量を抑制することができる
。
【0061】本発明の方法の第三の態様に用いられる磁
性粒子に結合するモノマーは、有利末端に鉄錯体形成基
を有する脂肪族または芳香族鎖、例えばカルボン酸官能
基とアルコール官能基とを有する炭素によって前駆体モ
ノマーを置換することによって製造することができる。
性粒子に結合するモノマーは、有利末端に鉄錯体形成基
を有する脂肪族または芳香族鎖、例えばカルボン酸官能
基とアルコール官能基とを有する炭素によって前駆体モ
ノマーを置換することによって製造することができる。
【0062】このような置換モノマーの例は、下記の式
【化10】
を有するものである。
【0063】これらの改質ピロールまたはチオフェンは
、例えばチオフェンの場合には下記の反応を行うことに
よって対応するアルコールから得ることができる。
、例えばチオフェンの場合には下記の反応を行うことに
よって対応するアルコールから得ることができる。
【化11】
出発アルコールは、バイダン(Bidan)ら、Syn
th.Met.,15,1986,49に記載の方法に
よって製造することができ、これらのあるものは市販品
である。
th.Met.,15,1986,49に記載の方法に
よって製造することができ、これらのあるものは市販品
である。
【0064】本発明による方法の第三の態様では、帯電
した磁性粒子の表面電荷を補償することができる帯電し
たイオン化可能な基を鎖の末端に有する脂肪族または芳
香族鎖によって前駆体モノマーを置換することもできる
。
した磁性粒子の表面電荷を補償することができる帯電し
たイオン化可能な基を鎖の末端に有する脂肪族または芳
香族鎖によって前駆体モノマーを置換することもできる
。
【0065】このような置換モノマーの例は、式
【化1
2】 を有するものである。
2】 を有するものである。
【0066】重合媒質中で磁性粒子に結合していないモ
ノマーを用いるときには、それらは結合したモノマーと
同じ種類のものであることもでき、または異なるモノマ
ーであって結合したモノマーと適合し且つ重合可能なも
のであることもできる。例えば、ピロールまたは2,2
′−ビオチオフェンを結合した置換チオフェン股結合し
た置換ピロールと共に用いることができる。
ノマーを用いるときには、それらは結合したモノマーと
同じ種類のものであることもでき、または異なるモノマ
ーであって結合したモノマーと適合し且つ重合可能なも
のであることもできる。例えば、ピロールまたは2,2
′−ビオチオフェンを結合した置換チオフェン股結合し
た置換ピロールと共に用いることができる。
【0067】結合したモノマーは、磁性粒子の懸濁液と
、錯体形成剤または懸濁した粒子の電荷を補償すること
ができるイオン化可能な基によって置換されるモノマー
の溶液とを接触させることによって製造することができ
る。
、錯体形成剤または懸濁した粒子の電荷を補償すること
ができるイオン化可能な基によって置換されるモノマー
の溶液とを接触させることによって製造することができ
る。
【0068】本発明の方法のこの第三の態様では、重合
は、最初の2つの態様と同じ媒質、同じ条件および同じ
操作法を用いることによって化学的または電気化学的に
行うことができる。しかしながら、この場合には、粒子
はドーピングイオンの機能を満足しないので、化学量論
および電気重合条件は異なることがある。
は、最初の2つの態様と同じ媒質、同じ条件および同じ
操作法を用いることによって化学的または電気化学的に
行うことができる。しかしながら、この場合には、粒子
はドーピングイオンの機能を満足しないので、化学量論
および電気重合条件は異なることがある。
【0069】本発明による方法の第四の態様によれば、
後者は界面活性剤によって改質された磁性粒子のコロイ
ド懸濁液を配合している媒質中で電子伝導性ポリマーの
前駆体モノマーを化学的に重合することから成る。磁性
粒子上に界面活性剤が存在すると、疎水性となり、前駆
体モノマーの疎水性鎖によって疎水性−疎水性の型の物
理化学的結合を作ることができる。
後者は界面活性剤によって改質された磁性粒子のコロイ
ド懸濁液を配合している媒質中で電子伝導性ポリマーの
前駆体モノマーを化学的に重合することから成る。磁性
粒子上に界面活性剤が存在すると、疎水性となり、前駆
体モノマーの疎水性鎖によって疎水性−疎水性の型の物
理化学的結合を作ることができる。
【0070】したがって、界面活性剤の極性の頭は磁性
粒子上に配置され、界面活性剤の疎水性鎖は粒子から離
れるので、前駆体モノマーの疎水性鎖と結合することが
できる。例えば、前駆体モノマーはオクチルチオフェン
のようなアルキルチオフェンであることができ、界面活
性剤はリン酸エステルのトリエタノールアミン塩である
ことができる。
粒子上に配置され、界面活性剤の疎水性鎖は粒子から離
れるので、前駆体モノマーの疎水性鎖と結合することが
できる。例えば、前駆体モノマーはオクチルチオフェン
のようなアルキルチオフェンであることができ、界面活
性剤はリン酸エステルのトリエタノールアミン塩である
ことができる。
【0071】本発明による方法のこの態様はEP−A−
385 523号明細書に記載の方法によるポリ(オ
クチルチオフェン)の化学的合成に特に好適であり、そ
の合成中にポリマー中に磁性粒子を均一に分散させるこ
とができる。
385 523号明細書に記載の方法によるポリ(オ
クチルチオフェン)の化学的合成に特に好適であり、そ
の合成中にポリマー中に磁性粒子を均一に分散させるこ
とができる。
【0072】本発明による方法の第四の態様によれば、
最初にイオンドープされた電子伝導性ポリマーが通常の
方法で製造され、次いでドーピングイオンの少なくとも
一部が伝導性ポリマーとドーピングイオンと同じ電荷を
有する帯電した磁性粒子の懸濁液とを接触させることに
よって交換する。したがって、懸濁液の磁性粒子は、ポ
リマーが全体として負に帯電しているときには陽電荷を
有し、ポリマーがアニオンによってドープされていると
きには陰電荷を有する。
最初にイオンドープされた電子伝導性ポリマーが通常の
方法で製造され、次いでドーピングイオンの少なくとも
一部が伝導性ポリマーとドーピングイオンと同じ電荷を
有する帯電した磁性粒子の懸濁液とを接触させることに
よって交換する。したがって、懸濁液の磁性粒子は、ポ
リマーが全体として負に帯電しているときには陽電荷を
有し、ポリマーがアニオンによってドープされていると
きには陰電荷を有する。
【0073】この場合には、懸濁液の磁性粒子濃度およ
び伝導性粒子と懸濁液を接触させる時間を適当に調節す
ることによって伝導性ポリマーに包含される磁性粒子の
量を調節することができる。
び伝導性粒子と懸濁液を接触させる時間を適当に調節す
ることによって伝導性ポリマーに包含される磁性粒子の
量を調節することができる。
【0074】本発明の方法の第四の態様に用いられる磁
性粒子は、表面にイオン化可能な基であって負または正
に帯電することができるものを有する錯体形成剤を固定
した磁性粒子であることもできる。したがって、本発明
の方法の第一および第二の態様と同じ改質された磁性粒
子を用いることができる。
性粒子は、表面にイオン化可能な基であって負または正
に帯電することができるものを有する錯体形成剤を固定
した磁性粒子であることもできる。したがって、本発明
の方法の第一および第二の態様と同じ改質された磁性粒
子を用いることができる。
【0075】本発明による方法の別の態様は、それらが
伝導性ポリマー鎖にそって磁性粒子が配置され、化学的
結合によって前記鎖に固定し、これらの粒子の固有の磁
性を保持し、分散粒子の量を抑制し、フィルム、支持体
に付着したコーティングまたは粉末の形態で磁性粒子を
有する伝導性ポリマーを得ることができるので、極めて
有利である。
伝導性ポリマー鎖にそって磁性粒子が配置され、化学的
結合によって前記鎖に固定し、これらの粒子の固有の磁
性を保持し、分散粒子の量を抑制し、フィルム、支持体
に付着したコーティングまたは粉末の形態で磁性粒子を
有する伝導性ポリマーを得ることができるので、極めて
有利である。
【0076】本発明の他の特徴および利点は添付の図面
に関する下記の例示のためのおよび非限定的例を検討す
ることによって集めることができる。
に関する下記の例示のためのおよび非限定的例を検討す
ることによって集めることができる。
【0077】例1: γ−Fe2 O3 によってド
ープされたポリピロールの電気化学的調製 この例では、表面をクエン酸基によって改質したγ−F
e2 O3の懸濁液の存在下にてピロールを重合するこ
とによって、本発明による方法の第一の態様を用いて、
負に帯電させる。帯電した磁性粒子の前記のコロイド懸
濁液は、下記のようにして調製する。フランス国特許第
2 461 521号明細書によって合成される硝
酸フェロ流体は、出発生成物を構成し、Fe2 O3
ガンマーマグヘマイト粒子を基剤とし、金属原子(Fe
)の濃度=1モル/リットル、全酸度(HNO3 )=
0.04モル/リットル、平均粒径=9nmおよび表面
電荷密度=0.2C/m2 である。これは吸着された
プロトンによって提供されるので、(H+ 吸着)/(
Fe)=1.8・10−2である。クエン酸溶液(20
ml、0.1モル/リットル)を、このフェロ流体に加
える。沈澱を生成し、これを洗浄し、水(50ml)に
再懸濁し、テトラメチルアンモニウムヒドロオキシド(
4ml、1モル/リットル)を添加することによってコ
ロイド化する。溶液のpHは7付近である。この帯電粒
子の懸濁液を次にアセトニトリル−水(80:20、容
量比)混合物に導入し、鉄濃度が約0.1モル/リット
ルの溶液を得るようにする。この溶液を、直径が2mm
の白金ディスクによって構成される作業電極と、補助白
金電極と、Ag/Ag+ 対照電極を有する3つの電極
を配置した10cm3 のセルに導入する。溶液にピロ
ール340μlを加えて、ピロール濃度0.5モル/リ
ットルを保持する。溶液にアルゴンを通じることによっ
て脱泡した後、作業電極の電位を0.80Vに上げて、
回路に6mCが通じるようにする。1mCが回路を通過
する度毎に電圧をプロットする。50mV/sのスキャ
ンで得られた結果を図1に示すが、この図は電極の反復
ボルタンメトリー曲線を示すものである。これらの条件
下で、磁性粒子によってドープされたポリピロール付着
物が作業電極上に形成される。次いで、電極をアセトニ
トリルと水(80:20、容量比)の混合物で洗浄し、
次いで電極の挙動を繰り返しボルタンペリメトリーによ
つて過塩素酸リチウム0.1モル/リットルを含むアセ
トニトリルと水(90:10、容量比)の混合物によっ
て構成される溶液中で50mV/s電極スキャンで検討
する。図2は得られる繰り返し電圧電流曲線であり、ポ
リピロールが伝導性ポリマーの挙動を示すことを示して
いる。
ープされたポリピロールの電気化学的調製 この例では、表面をクエン酸基によって改質したγ−F
e2 O3の懸濁液の存在下にてピロールを重合するこ
とによって、本発明による方法の第一の態様を用いて、
負に帯電させる。帯電した磁性粒子の前記のコロイド懸
濁液は、下記のようにして調製する。フランス国特許第
2 461 521号明細書によって合成される硝
酸フェロ流体は、出発生成物を構成し、Fe2 O3
ガンマーマグヘマイト粒子を基剤とし、金属原子(Fe
)の濃度=1モル/リットル、全酸度(HNO3 )=
0.04モル/リットル、平均粒径=9nmおよび表面
電荷密度=0.2C/m2 である。これは吸着された
プロトンによって提供されるので、(H+ 吸着)/(
Fe)=1.8・10−2である。クエン酸溶液(20
ml、0.1モル/リットル)を、このフェロ流体に加
える。沈澱を生成し、これを洗浄し、水(50ml)に
再懸濁し、テトラメチルアンモニウムヒドロオキシド(
4ml、1モル/リットル)を添加することによってコ
ロイド化する。溶液のpHは7付近である。この帯電粒
子の懸濁液を次にアセトニトリル−水(80:20、容
量比)混合物に導入し、鉄濃度が約0.1モル/リット
ルの溶液を得るようにする。この溶液を、直径が2mm
の白金ディスクによって構成される作業電極と、補助白
金電極と、Ag/Ag+ 対照電極を有する3つの電極
を配置した10cm3 のセルに導入する。溶液にピロ
ール340μlを加えて、ピロール濃度0.5モル/リ
ットルを保持する。溶液にアルゴンを通じることによっ
て脱泡した後、作業電極の電位を0.80Vに上げて、
回路に6mCが通じるようにする。1mCが回路を通過
する度毎に電圧をプロットする。50mV/sのスキャ
ンで得られた結果を図1に示すが、この図は電極の反復
ボルタンメトリー曲線を示すものである。これらの条件
下で、磁性粒子によってドープされたポリピロール付着
物が作業電極上に形成される。次いで、電極をアセトニ
トリルと水(80:20、容量比)の混合物で洗浄し、
次いで電極の挙動を繰り返しボルタンペリメトリーによ
つて過塩素酸リチウム0.1モル/リットルを含むアセ
トニトリルと水(90:10、容量比)の混合物によっ
て構成される溶液中で50mV/s電極スキャンで検討
する。図2は得られる繰り返し電圧電流曲線であり、ポ
リピロールが伝導性ポリマーの挙動を示すことを示して
いる。
【0078】例2: γ−Fe2 O3 によってド
ープされたポリピロールの電気化学的調製 例1と同様な帯電磁性粒子の懸濁液を用いて、水中に導
入し、鉄濃度を約0.1モル/リットルとする。溶液を
次に10cm3 のセルに導入し、これにマグネティッ
クスターラー攪拌下にて、若干のアルゴンを通じること
によって脱泡する。次に、ピロールを0.5モル/リッ
トルの速度で加える。次に、インジウムおよびスズ酸化
物の混合物の6cm2 作業電極と、同じ表面を有する
ステンレススチール補助電極と、ポテンシオスタットに
接続したAg/Ag+ 対照電極を有する3つの電極を
配置したものを用いて電気化学的重合を行う。0.5m
A/cm2 の電流を作業電極に加えて、10.5Cが
回路中を流れるようにする。これらの条件下で、磁性粒
子によってドープされ且つ厚みが7μmのポリピロール
付着物が作業電極状に形成する。次に、電極を水および
アセトニトリルで3回連続して洗浄した後、フィルムを
電極から分離し、真空中で約60℃で乾燥する。フィル
ムの電気伝導度を4点法によって測定すると、伝導度は
3.4・10−3S/cmである。フィルムの磁性を、
SQUID(Superconducting Qu
antum Interference Devi
ce)測定によって検討する。この測定に基づいて、材
料の磁化率を温度の関数として検討し、ドープされたポ
リマーに鉄を定量的に投与することができる。この場合
には、磁性マクロイオンに属する4個の陰電荷がポリピ
ロールの材料に属する4個の陽電荷と関連していること
が判る。この材料の磁化率は温度(2〜260K)によ
って一定であり、約0.06mμ/鉄1gである。この
材料の電子常磁性共鳴(EPR)ではgが3に中心のあ
る2個のシグナルを与え、その線幅は900G(Fe)
および3G(ポリピロール)である。
ープされたポリピロールの電気化学的調製 例1と同様な帯電磁性粒子の懸濁液を用いて、水中に導
入し、鉄濃度を約0.1モル/リットルとする。溶液を
次に10cm3 のセルに導入し、これにマグネティッ
クスターラー攪拌下にて、若干のアルゴンを通じること
によって脱泡する。次に、ピロールを0.5モル/リッ
トルの速度で加える。次に、インジウムおよびスズ酸化
物の混合物の6cm2 作業電極と、同じ表面を有する
ステンレススチール補助電極と、ポテンシオスタットに
接続したAg/Ag+ 対照電極を有する3つの電極を
配置したものを用いて電気化学的重合を行う。0.5m
A/cm2 の電流を作業電極に加えて、10.5Cが
回路中を流れるようにする。これらの条件下で、磁性粒
子によってドープされ且つ厚みが7μmのポリピロール
付着物が作業電極状に形成する。次に、電極を水および
アセトニトリルで3回連続して洗浄した後、フィルムを
電極から分離し、真空中で約60℃で乾燥する。フィル
ムの電気伝導度を4点法によって測定すると、伝導度は
3.4・10−3S/cmである。フィルムの磁性を、
SQUID(Superconducting Qu
antum Interference Devi
ce)測定によって検討する。この測定に基づいて、材
料の磁化率を温度の関数として検討し、ドープされたポ
リマーに鉄を定量的に投与することができる。この場合
には、磁性マクロイオンに属する4個の陰電荷がポリピ
ロールの材料に属する4個の陽電荷と関連していること
が判る。この材料の磁化率は温度(2〜260K)によ
って一定であり、約0.06mμ/鉄1gである。この
材料の電子常磁性共鳴(EPR)ではgが3に中心のあ
る2個のシグナルを与え、その線幅は900G(Fe)
および3G(ポリピロール)である。
【0079】例3: カルコンカルボン酸(PPyF
FCC)によって改質されたγ−Fe2 O3 によっ
てドープされたポリピロールの電気化学的調製この例で
は本発明による方法の第一の態様を用い、γ−Fe2
O3 粒子の懸濁液を用いるのであり、その表面をカル
コンカルボン酸によって改質して負に帯電するようにす
る。カルコンカルボン酸は、式
FCC)によって改質されたγ−Fe2 O3 によっ
てドープされたポリピロールの電気化学的調製この例で
は本発明による方法の第一の態様を用い、γ−Fe2
O3 粒子の懸濁液を用いるのであり、その表面をカル
コンカルボン酸によって改質して負に帯電するようにす
る。カルコンカルボン酸は、式
【化13】
を有する。例1と同じフェロ流体を用いて、帯電粒子の
コロイド懸濁液を次のようにして調製する。70℃で、
攪拌を行いながら、硝酸フェロ流体(2.59モル/リ
ットル)50mlをNaOH(10モル/リットル)に
よって中和した0.1モル/リットルカルコンカルボン
酸溶液100mlに加え、攪拌および70℃での加熱を
90℃保持する。アセトンおよびエーテルで数回洗浄し
た後、透明で安定なフェロ流体が得られるが、これは磁
場の存在下では沈澱しない。一晩安定化した後、鉄濃度
を流量計で測定したところ、0.8モル/リットルであ
ることが判る。この新規なフェロ流体は図3および4に
それぞれ示される磁化曲線およびプロトメトリー曲線を
特徴としており、磁化はFONERによって測定した。 次に、このフェロ流体を水性溶液で希釈して、約0.1
モル/リットルの鉄濃度を得る。次に、インジウムおよ
びスズ酸化物の混合物の6cm2 作業電極と、同じ表
面を有するステンレススチール補助電極と、ポテンシオ
スタットに接続したAg/Ag+ 対照電極を有する3
つの電極を配置したものを用いて電気化学的重合を行う
。ピロールを溶液に加えて、ピロール濃度を0.5モル
/リットルにする。アルゴンを通じて溶液を脱泡した後
、作業電極の電位を図5のクロノアンペロメトリー曲線
に基づいて選択した0.70Vに上げる。これらの曲線
を、ピロール濃度が0.5モル/リットルおよび第二鉄
濃度が0.4モル/リットルの水性溶液でプロットした
。適当な電気量を通じて約23μmの付着物を形成させ
た後、磁性粒子が均一に分散したポリピロールフィルム
を回収し、フィルムの電気伝導度をそのまま、800M
Pa(8t/cm2 )で圧縮することによって得られ
るペレットの形態の材料の伝導度と共に測定する。伝導
度を4点ヘッド法によって測定する。得られる結果を下
記の表1に示す。
コロイド懸濁液を次のようにして調製する。70℃で、
攪拌を行いながら、硝酸フェロ流体(2.59モル/リ
ットル)50mlをNaOH(10モル/リットル)に
よって中和した0.1モル/リットルカルコンカルボン
酸溶液100mlに加え、攪拌および70℃での加熱を
90℃保持する。アセトンおよびエーテルで数回洗浄し
た後、透明で安定なフェロ流体が得られるが、これは磁
場の存在下では沈澱しない。一晩安定化した後、鉄濃度
を流量計で測定したところ、0.8モル/リットルであ
ることが判る。この新規なフェロ流体は図3および4に
それぞれ示される磁化曲線およびプロトメトリー曲線を
特徴としており、磁化はFONERによって測定した。 次に、このフェロ流体を水性溶液で希釈して、約0.1
モル/リットルの鉄濃度を得る。次に、インジウムおよ
びスズ酸化物の混合物の6cm2 作業電極と、同じ表
面を有するステンレススチール補助電極と、ポテンシオ
スタットに接続したAg/Ag+ 対照電極を有する3
つの電極を配置したものを用いて電気化学的重合を行う
。ピロールを溶液に加えて、ピロール濃度を0.5モル
/リットルにする。アルゴンを通じて溶液を脱泡した後
、作業電極の電位を図5のクロノアンペロメトリー曲線
に基づいて選択した0.70Vに上げる。これらの曲線
を、ピロール濃度が0.5モル/リットルおよび第二鉄
濃度が0.4モル/リットルの水性溶液でプロットした
。適当な電気量を通じて約23μmの付着物を形成させ
た後、磁性粒子が均一に分散したポリピロールフィルム
を回収し、フィルムの電気伝導度をそのまま、800M
Pa(8t/cm2 )で圧縮することによって得られ
るペレットの形態の材料の伝導度と共に測定する。伝導
度を4点ヘッド法によって測定する。得られる結果を下
記の表1に示す。
【0080】例4: クロムアズロールS(PPy−
FFAZ)によって改質されたγ−Fe2 O3 によ
ってドープされたポリピロールの電気化学的調製この例
でも、式
FFAZ)によって改質されたγ−Fe2 O3 によ
ってドープされたポリピロールの電気化学的調製この例
でも、式
【化14】
を有するクロムアズロールSによって表面が改質される
γ−Fe2 O3 粒子の懸濁液を用いる本発明による
方法の第一の態様を用いる。例1および3と同じフェロ
流体を用い、帯電粒子コロイド懸濁液を下記の方法で調
製する。2.59モル/リットルの硝酸フェロ流体25
mlに1モル/リットルNaOH溶液によってpH7に
中和したクロムアズロールSの0.1モル/リットル溶
液100mlを加え、70℃で攪拌しながら操作する。 この方法で、過剰のクロムアズロールSは約20%であ
る。攪拌および加熱を90分間継続した後、沈澱を数回
洗浄し、沈澱操作は例1と同じである。これにより流量
計によって測定した鉄濃度が0.8モル/リットルのフ
ェロ流体を生じる。このフェロ流体の磁化曲線を図6に
示す。次に、ポリマーの電気化学的合成を例3に示した
のと同じ条件下で、すなわちピロール濃度が0.5モル
/リットル、鉄濃度が0.1モル/リットル、水を溶媒
として、対象電極として10−2モル/リットルAg/
Ag+ 電極および図5と同じ条件下でプロット下図7
のクロノアンペロメトリー曲線に基づいて選択した0.
7V電解電位を用いて行う。約3μmの厚みのポリピロ
ール付着物に対応する電気量を通じた後、フィルムを得
て、その電気伝導度を測定する。800MPa(8t/
cm2 )で圧縮することによって得られるペレットの
形態の材料の電気伝導度を測定する。得られる結果を下
記の表1に示す。
γ−Fe2 O3 粒子の懸濁液を用いる本発明による
方法の第一の態様を用いる。例1および3と同じフェロ
流体を用い、帯電粒子コロイド懸濁液を下記の方法で調
製する。2.59モル/リットルの硝酸フェロ流体25
mlに1モル/リットルNaOH溶液によってpH7に
中和したクロムアズロールSの0.1モル/リットル溶
液100mlを加え、70℃で攪拌しながら操作する。 この方法で、過剰のクロムアズロールSは約20%であ
る。攪拌および加熱を90分間継続した後、沈澱を数回
洗浄し、沈澱操作は例1と同じである。これにより流量
計によって測定した鉄濃度が0.8モル/リットルのフ
ェロ流体を生じる。このフェロ流体の磁化曲線を図6に
示す。次に、ポリマーの電気化学的合成を例3に示した
のと同じ条件下で、すなわちピロール濃度が0.5モル
/リットル、鉄濃度が0.1モル/リットル、水を溶媒
として、対象電極として10−2モル/リットルAg/
Ag+ 電極および図5と同じ条件下でプロット下図7
のクロノアンペロメトリー曲線に基づいて選択した0.
7V電解電位を用いて行う。約3μmの厚みのポリピロ
ール付着物に対応する電気量を通じた後、フィルムを得
て、その電気伝導度を測定する。800MPa(8t/
cm2 )で圧縮することによって得られるペレットの
形態の材料の電気伝導度を測定する。得られる結果を下
記の表1に示す。
【0081】例5: クエン酸(PPy−FFCit
)によって改質されたγ−Fe2 O3 によってドー
プされたポリピロールの電気化学的調製 例3および4と同じ操作法を用いて、例1と同様な方法
で調製したクエン酸によって改質された帯電磁性粒子の
コロイド懸濁液からの磁性粒子を有するポリピロールフ
ィルムを調製し、且つ電気化学的重合については水中で
0.5モル/リットルのピロール濃度、0.1モル/リ
ットルの第二鉄濃度を用い、且つ同じ条件下でフィルム
およびペレットの電気伝導度を測定する。得られる結果
を表1に示す。これらの結果に基づいて、例3および4
のフィルムの電気伝導度はそれぞれ例5のフィルムの電
気伝導度より大きさが約2および3の次数だけ高いこと
が明らかである。図8および9は、例3の材料PPy−
FFClの繰り返しボルタンメトリー曲線(図8)およ
び例4の材料PPy−FFAZ(図9)を示す。これら
の曲線は、水性0.1モル/リットルのNaClO4
溶液中で50mV/sのスキャンニング速度で得られた
。 これらの繰り返しボルタンメトリー曲線を例1の曲線(
図2)と比較すると、例3および4の複合材料の電気活
性は例1の複合材料の活性特に電気化学的サイクリング
の安定性よりも一層良好に定義されていることが判る。 これにより、材料のドーピング水準を一層良好にチェッ
クすることができ、したがってこれらの複合対の電子伝
導度を調節することができる。 例6: γ−Fe2 O3 粒子によってドープされ
たポリピロールの化学的調製 例1と同じ帯電磁性粒子のコロイド懸濁液を用いて、こ
れを過硫酸アンモニウムと共に水中に導入して、鉄濃度
を0.04モル/リットルおよび過硫酸塩濃度を0.3
モル/リットルとする。この混合物を空気と共にマグネ
ティックスターラーで攪拌し、ピロールをこれに加えて
ピロールの過硫酸塩に対する濃度の比率を1:2.4と
する。攪拌を2.5時間継続した後、混合物をフリット
で濾過する。沈澱を水およびアセトニトリルで数回洗浄
して、オリゴマーを除去し、これを真空中で乾燥する。 次に、沈澱の特性を、フーリエ変換赤外分光分析法およ
び電子常磁性共鳴によって検討する。EPRでは、幅広
い線(約800g)があり、これは鉄に特徴的である。 粉末は磁石によって引き付けられる。赤外分光分析法で
は、918および1040cm−1にポリピロールの2
つの特徴的なバンドがある。同じ結果は、ピロールおよ
び磁性粒子懸濁液の混合物に過硫酸塩を加えることによ
って重合を行うことによって得ることができる。
)によって改質されたγ−Fe2 O3 によってドー
プされたポリピロールの電気化学的調製 例3および4と同じ操作法を用いて、例1と同様な方法
で調製したクエン酸によって改質された帯電磁性粒子の
コロイド懸濁液からの磁性粒子を有するポリピロールフ
ィルムを調製し、且つ電気化学的重合については水中で
0.5モル/リットルのピロール濃度、0.1モル/リ
ットルの第二鉄濃度を用い、且つ同じ条件下でフィルム
およびペレットの電気伝導度を測定する。得られる結果
を表1に示す。これらの結果に基づいて、例3および4
のフィルムの電気伝導度はそれぞれ例5のフィルムの電
気伝導度より大きさが約2および3の次数だけ高いこと
が明らかである。図8および9は、例3の材料PPy−
FFClの繰り返しボルタンメトリー曲線(図8)およ
び例4の材料PPy−FFAZ(図9)を示す。これら
の曲線は、水性0.1モル/リットルのNaClO4
溶液中で50mV/sのスキャンニング速度で得られた
。 これらの繰り返しボルタンメトリー曲線を例1の曲線(
図2)と比較すると、例3および4の複合材料の電気活
性は例1の複合材料の活性特に電気化学的サイクリング
の安定性よりも一層良好に定義されていることが判る。 これにより、材料のドーピング水準を一層良好にチェッ
クすることができ、したがってこれらの複合対の電子伝
導度を調節することができる。 例6: γ−Fe2 O3 粒子によってドープされ
たポリピロールの化学的調製 例1と同じ帯電磁性粒子のコロイド懸濁液を用いて、こ
れを過硫酸アンモニウムと共に水中に導入して、鉄濃度
を0.04モル/リットルおよび過硫酸塩濃度を0.3
モル/リットルとする。この混合物を空気と共にマグネ
ティックスターラーで攪拌し、ピロールをこれに加えて
ピロールの過硫酸塩に対する濃度の比率を1:2.4と
する。攪拌を2.5時間継続した後、混合物をフリット
で濾過する。沈澱を水およびアセトニトリルで数回洗浄
して、オリゴマーを除去し、これを真空中で乾燥する。 次に、沈澱の特性を、フーリエ変換赤外分光分析法およ
び電子常磁性共鳴によって検討する。EPRでは、幅広
い線(約800g)があり、これは鉄に特徴的である。 粉末は磁石によって引き付けられる。赤外分光分析法で
は、918および1040cm−1にポリピロールの2
つの特徴的なバンドがある。同じ結果は、ピロールおよ
び磁性粒子懸濁液の混合物に過硫酸塩を加えることによ
って重合を行うことによって得ることができる。
【0082】例7: γ−Fe2 O3 粒子によっ
てドープされたポリピロールの化学的調製 この例では、例1と同じ帯電磁性粒子の懸濁液を用い、
これを水と混合して鉄濃度が約0.2モル/リットルと
する。この溶液(1ミリモル)5mlにジクロロジシア
ノベンゾキノン(DDQ)を加えるが、これは不溶性で
あり、溶液を周囲温度で空気中でマグネティックスター
ラーによって攪拌した後、必要なピロール量、すなわち
1ミリモルをそれに加える。黒色沈澱がただちに生成し
、12時間接触した後、沈澱を遠心分離し、次にソック
スレー装置を用いて水およびエチルアルコールで洗浄す
る。乾燥後、磁石を近付けると反応する得られた粉末を
ペレット化し、その伝導度を測定する。0.35mmの
厚みのペレットについての伝導度は1.7・10−2S
/cmである。赤外スペクトルは伝導性ポリピロールに
特徴的である。
てドープされたポリピロールの化学的調製 この例では、例1と同じ帯電磁性粒子の懸濁液を用い、
これを水と混合して鉄濃度が約0.2モル/リットルと
する。この溶液(1ミリモル)5mlにジクロロジシア
ノベンゾキノン(DDQ)を加えるが、これは不溶性で
あり、溶液を周囲温度で空気中でマグネティックスター
ラーによって攪拌した後、必要なピロール量、すなわち
1ミリモルをそれに加える。黒色沈澱がただちに生成し
、12時間接触した後、沈澱を遠心分離し、次にソック
スレー装置を用いて水およびエチルアルコールで洗浄す
る。乾燥後、磁石を近付けると反応する得られた粉末を
ペレット化し、その伝導度を測定する。0.35mmの
厚みのペレットについての伝導度は1.7・10−2S
/cmである。赤外スペクトルは伝導性ポリピロールに
特徴的である。
【0083】例8: γ−Fe2 O3 粒子(PP
y−FFCitラテックス)によってドープされたポリ
ピロールラテックスの化学的調製 この合成では、例5と同じコロイド懸濁液、すなわちク
エン酸によって改質されたγ−Fe2 O3 粒子を用
いて、下記の方法を用いてドープされたポリマーラテッ
クスを得る。100ml三角フラスコ中で、10mlの
水中で88%加水分解下ポリビニルアセテート溶液(分
子量120,000)であって3.4・10−3ミリモ
ルのアセテートに対応するものを調製する。この溶液に
0.4モル/リットルのドデシル硫酸ナトリウム溶液5
mlを加えた後、6H2 OFeCl3 塩化第二鉄溶
液を加え、2.2モル/リットルの濃度を得る。このマ
グネティックスターラーで攪拌した溶液、ピロール0.
31mlおよび水5ml中で濃度が1モル/リットルの
例5のコロイド懸濁液0.6mlの混合物を10分間で
滴下して加え、攪拌を20℃で1時間行う。得られたラ
テックスを3200rpmで遠心分離し、上澄液が無色
になるまで水で洗浄する。次に、ラテックスをガラス板
に付着させ、スパーテルで塗布する。フィルムを空気中
および周囲温度で14時間乾燥する。これにより、黒色
の硬質で分離可能なフィルムであって光沢のある外観を
有し比較的脆いものが得られる。フィルム(KBr)の
赤外スペクトル分析では、1160〜1170および1
030〜1040cm−1にポリピロールマトリックス
の特徴的に吸収帯を示す。 このフィルムの厚みも厚みコンパレーターで測定し、そ
の伝導度を4点法によって測定する。得られた結果を表
2に示す。
y−FFCitラテックス)によってドープされたポリ
ピロールラテックスの化学的調製 この合成では、例5と同じコロイド懸濁液、すなわちク
エン酸によって改質されたγ−Fe2 O3 粒子を用
いて、下記の方法を用いてドープされたポリマーラテッ
クスを得る。100ml三角フラスコ中で、10mlの
水中で88%加水分解下ポリビニルアセテート溶液(分
子量120,000)であって3.4・10−3ミリモ
ルのアセテートに対応するものを調製する。この溶液に
0.4モル/リットルのドデシル硫酸ナトリウム溶液5
mlを加えた後、6H2 OFeCl3 塩化第二鉄溶
液を加え、2.2モル/リットルの濃度を得る。このマ
グネティックスターラーで攪拌した溶液、ピロール0.
31mlおよび水5ml中で濃度が1モル/リットルの
例5のコロイド懸濁液0.6mlの混合物を10分間で
滴下して加え、攪拌を20℃で1時間行う。得られたラ
テックスを3200rpmで遠心分離し、上澄液が無色
になるまで水で洗浄する。次に、ラテックスをガラス板
に付着させ、スパーテルで塗布する。フィルムを空気中
および周囲温度で14時間乾燥する。これにより、黒色
の硬質で分離可能なフィルムであって光沢のある外観を
有し比較的脆いものが得られる。フィルム(KBr)の
赤外スペクトル分析では、1160〜1170および1
030〜1040cm−1にポリピロールマトリックス
の特徴的に吸収帯を示す。 このフィルムの厚みも厚みコンパレーターで測定し、そ
の伝導度を4点法によって測定する。得られた結果を表
2に示す。
【0084】例9: γ−Fe2 O3 粒子(PP
y−ラテックス−FFCC)によってドープされたポリ
ピロールラテックスの化学的調製 例3のコロイド懸濁液をフェロ流体として用いることを
除いて、例8と同じ操作法を用いる。得られた結果を表
2に示す。
y−ラテックス−FFCC)によってドープされたポリ
ピロールラテックスの化学的調製 例3のコロイド懸濁液をフェロ流体として用いることを
除いて、例8と同じ操作法を用いる。得られた結果を表
2に示す。
【0085】例10: γ−Fe2 O3 粒子(P
Py−ラテックス−FFAZ)によってドープされたポ
リピロールラテックスの化学的調製 例4のコロイド懸濁液をフェロ流体として用いることを
除いて、例8と同じ操作法を用いる。得られた結果を表
2に示す。
Py−ラテックス−FFAZ)によってドープされたポ
リピロールラテックスの化学的調製 例4のコロイド懸濁液をフェロ流体として用いることを
除いて、例8と同じ操作法を用いる。得られた結果を表
2に示す。
【0086】比較例
重合をフェロ流体を加えることなく行うこと以外は、例
8と同じ操作法を用いる。得られた結果を同様に表2に
示す。これらの結果により、ポリピロールラテックスに
磁性粒子が存在すると、粒子がクエン酸塩によって改質
される場合には伝導度が著しく減少することが判る(例
8)。この有意な伝導度の損失は、この現象が電気化学
的に得られるポリマーによって既に観察されているので
、クエン酸塩ドーピング剤によるものと考えられる。 しかしながら、カルコンカルボン酸またはクロムアズロ
ールSによって改質された磁性粒子が存在すると、ポリ
マーの伝導度はフェロ流体を含まないポリピロールラテ
ックスの伝導度に類似しており、電気化学的に得られた
材料の伝導度の10倍を上回るので、ポリマーの伝導度
をごく僅かしか改質しない(例3および4)。得られた
フィルムの磁性は良好であり、磁石によって引き付けら
れる。 例11: 界面活性剤によって改質されたγ−Fe2
O3粒子を含むポリ(オクチルチオフェン)の電気化
学的調製 この例では、本発明の方法の第四の態様を用いるのであ
り、すなわち界面活性剤または両親媒性分子による磁性
粒子の改質によって粒子に疎水性鎖に対する親和性を与
えることができる。例えば、例1の硝酸フェロ流体を用
いるのであり、これを極性の頭と疎水性の尾を有しリン
酸エステルのトリエタノールアミン塩によって構成され
る界面活性剤で処理して、それぞれのγ−Fe2 O3
粒子を前記の両親媒性分子(界面活性剤)でコーティ
ングするのである。このようにして処理されたフェロ流
体は、オクチルチオフェン重合に用いられる媒質である
CHCl3 に可溶性である。改質されたフェロ流体を
調製するためには、例1で用いられた硝酸フェロ流体か
ら得られる沈澱を水に溶解し、これに20モル%界面活
性剤過剰量を用いてリン酸エステルのトリエタノールア
ミン塩によって構成されるアニオン性界面活性剤を加え
る。 混合物を10分間熱時攪拌する。アセトンを用いて沈澱
させ、磁性沈澱を行った後、沈澱をメタノール3回洗浄
し、次いでCHClとメタノール(3:1、容量比)の
混合物に溶解させ、メタノールを加熱によって徐々に除
去する。5℃に冷却し、2個の追加フラスコ、温度計お
よびアルゴン取り入れ口を備えた4つ口反応装置に、ア
ルゴンを通じて脱酸素しておいたCHCl3 85ml
を導入した後、マグネティックスターラーで攪拌しなが
ら無水FeCl3 9.4gを加え、次いで混合物を再
度10分間脱気する。それぞれのフラスコに、それぞれ
脱気した蒸溜水2ml、濃度が1モル/リットルの改質
したフェロ流体1ml、3−オクチルチオフェン1.1
mlおよびCHCl3 15mlを、それぞれアルゴン
で置換しながら入れる。同時に、2個のフラスコの内容
物を数分間で導入し、攪拌を5℃で90分間行う。この
混合物にアセトニトリル15mlを15分間を要して滴
下して加える。反応の生成物をフリットNo.4で濾過
した後、濾液が無色になるまでアセトニトリルで3回洗
浄する。沈澱を真空で5時間乾燥し、この方法で沈澱9
00mgを得る。フリット化したところ、伝導度が1.
74S・cm−1であり、磁石によって引き付けられる
ペレットが得られる。
8と同じ操作法を用いる。得られた結果を同様に表2に
示す。これらの結果により、ポリピロールラテックスに
磁性粒子が存在すると、粒子がクエン酸塩によって改質
される場合には伝導度が著しく減少することが判る(例
8)。この有意な伝導度の損失は、この現象が電気化学
的に得られるポリマーによって既に観察されているので
、クエン酸塩ドーピング剤によるものと考えられる。 しかしながら、カルコンカルボン酸またはクロムアズロ
ールSによって改質された磁性粒子が存在すると、ポリ
マーの伝導度はフェロ流体を含まないポリピロールラテ
ックスの伝導度に類似しており、電気化学的に得られた
材料の伝導度の10倍を上回るので、ポリマーの伝導度
をごく僅かしか改質しない(例3および4)。得られた
フィルムの磁性は良好であり、磁石によって引き付けら
れる。 例11: 界面活性剤によって改質されたγ−Fe2
O3粒子を含むポリ(オクチルチオフェン)の電気化
学的調製 この例では、本発明の方法の第四の態様を用いるのであ
り、すなわち界面活性剤または両親媒性分子による磁性
粒子の改質によって粒子に疎水性鎖に対する親和性を与
えることができる。例えば、例1の硝酸フェロ流体を用
いるのであり、これを極性の頭と疎水性の尾を有しリン
酸エステルのトリエタノールアミン塩によって構成され
る界面活性剤で処理して、それぞれのγ−Fe2 O3
粒子を前記の両親媒性分子(界面活性剤)でコーティ
ングするのである。このようにして処理されたフェロ流
体は、オクチルチオフェン重合に用いられる媒質である
CHCl3 に可溶性である。改質されたフェロ流体を
調製するためには、例1で用いられた硝酸フェロ流体か
ら得られる沈澱を水に溶解し、これに20モル%界面活
性剤過剰量を用いてリン酸エステルのトリエタノールア
ミン塩によって構成されるアニオン性界面活性剤を加え
る。 混合物を10分間熱時攪拌する。アセトンを用いて沈澱
させ、磁性沈澱を行った後、沈澱をメタノール3回洗浄
し、次いでCHClとメタノール(3:1、容量比)の
混合物に溶解させ、メタノールを加熱によって徐々に除
去する。5℃に冷却し、2個の追加フラスコ、温度計お
よびアルゴン取り入れ口を備えた4つ口反応装置に、ア
ルゴンを通じて脱酸素しておいたCHCl3 85ml
を導入した後、マグネティックスターラーで攪拌しなが
ら無水FeCl3 9.4gを加え、次いで混合物を再
度10分間脱気する。それぞれのフラスコに、それぞれ
脱気した蒸溜水2ml、濃度が1モル/リットルの改質
したフェロ流体1ml、3−オクチルチオフェン1.1
mlおよびCHCl3 15mlを、それぞれアルゴン
で置換しながら入れる。同時に、2個のフラスコの内容
物を数分間で導入し、攪拌を5℃で90分間行う。この
混合物にアセトニトリル15mlを15分間を要して滴
下して加える。反応の生成物をフリットNo.4で濾過
した後、濾液が無色になるまでアセトニトリルで3回洗
浄する。沈澱を真空で5時間乾燥し、この方法で沈澱9
00mgを得る。フリット化したところ、伝導度が1.
74S・cm−1であり、磁石によって引き付けられる
ペレットが得られる。
【0087】例12: ポリマーの鎖と磁性粒子との
間に共有結合を有するポリピロール−フェロ流体複合材
料の調製 この例では、本発明の第三の態様、すなわち磁性粒子に
化学的に結合したピロールの重合を用いるのである。こ
の結合を得るためには、ピロールを改質して、これにS
H錯体形成基を固定するようにするのであり、この方法
で、式
間に共有結合を有するポリピロール−フェロ流体複合材
料の調製 この例では、本発明の第三の態様、すなわち磁性粒子に
化学的に結合したピロールの重合を用いるのである。こ
の結合を得るためには、ピロールを改質して、これにS
H錯体形成基を固定するようにするのであり、この方法
で、式
【化15】
を有するピロールが得られる。
1) 11−(ピロール−1−イル)ウンデカンチオ
ールの合成 a) 1−トシル−11−(ピロール−1−イル)ウ
ンデカンの合成 ヘキサン中n−ブチルリチウム1.6モル/リットル2
.24ml(3.6・10−3モル)を、テトラヒドロ
フラン10mlに溶解した11−(ピロール−1−イル
)ウンデカノール851mg(3.59・10−3モル
)にグローブボックス中で徐々に加える。次に、この溶
液をTHF10ml中塩化トシル溶液(684mg、3
.6・10−3モル)に加える。30分間攪拌した後、
混合物をグローブボックスから取り出し、蒸発乾固する
。次いで、これを50:50のエーテルとNa2 CO
3 飽和水混合物で処理する。有機相を回収し、水性相
をエチルエーテルで3回洗浄する。Na2 SO4 上
で乾燥した後、得られた油状生成物をエチルアルコール
/石油エーテル混合物から結晶させる。 b) 1−ヨード−11−(ピロール−1−イル)ウ
ンデカンの合成 a)で得られた生成物500mg(1.28・10−3
モル)およびNaI395mg(3.84・10−3モ
ル)をエチレングリコールジメチルエーテル20mlに
溶解し、マグネティックスターラーで攪拌しながら90
分間還流する。周囲温度に戻した後、トシル酸ナトリウ
ム沈澱を濾過し、クロロホルムで洗浄する。濾液にスプ
ーン2杯分の重亜硫酸ナトリウムを加えた後、フリット
状で再度濾過する。 c) 工程b)で得た生成物385mg(1.28・
10−3モル)をエチルアルコール20mlに溶解した
ものを、チオ尿素97mgを水5mlに溶解したものと
混合する。溶液を23時間還流した後、アルゴンを用い
て脱気し、NaOH52mgを水20mlに溶解したも
のを添加する。3時間還流した後、反応混合物を5℃に
した後、希H2 SO4 溶液を添加してpH2にする
。次に、生成物をクロロホルムで抽出し、水で洗浄する
。シリカでフリット上で迅速濾過すると、11−(ピロ
ール−1−イル)ウンデカンチオールを得る。 2. 磁性γ−Fe2 O3 粒子を含むポリピロー
ルの調製 最初に、前記で得た11−(ピロール−1−イル)ウン
デカンチオールによって改質された磁性粒子のコロイド
懸濁液を調製する。このために、例1の硝酸フェロ流体
に11−(ピロール−1−イル)ウンデカンチオールを
適量加えて、それぞれのFe2 O3 粒子を改質する
。これを、アセトンおよびエーテルを用いて数回の洗浄
および沈澱操作を行い、クロロホルム中で可溶化する。 次いで、重合を下記の方法で行う。前記に得られたピロ
ールによって改質したフェロ流体の0.1モル/リット
ル溶液100mlに0.1モル/リットルの未置換ピロ
ール溶液100mlを加えた後、2.3モル/リットル
FeCl3 溶液20mlを加える。沈澱を濾過し、水
およびアセトニトリルで洗浄する。粉末をフリット化し
たところ、伝導度が約10S・cm−1であるペレット
が得られる。
ールの合成 a) 1−トシル−11−(ピロール−1−イル)ウ
ンデカンの合成 ヘキサン中n−ブチルリチウム1.6モル/リットル2
.24ml(3.6・10−3モル)を、テトラヒドロ
フラン10mlに溶解した11−(ピロール−1−イル
)ウンデカノール851mg(3.59・10−3モル
)にグローブボックス中で徐々に加える。次に、この溶
液をTHF10ml中塩化トシル溶液(684mg、3
.6・10−3モル)に加える。30分間攪拌した後、
混合物をグローブボックスから取り出し、蒸発乾固する
。次いで、これを50:50のエーテルとNa2 CO
3 飽和水混合物で処理する。有機相を回収し、水性相
をエチルエーテルで3回洗浄する。Na2 SO4 上
で乾燥した後、得られた油状生成物をエチルアルコール
/石油エーテル混合物から結晶させる。 b) 1−ヨード−11−(ピロール−1−イル)ウ
ンデカンの合成 a)で得られた生成物500mg(1.28・10−3
モル)およびNaI395mg(3.84・10−3モ
ル)をエチレングリコールジメチルエーテル20mlに
溶解し、マグネティックスターラーで攪拌しながら90
分間還流する。周囲温度に戻した後、トシル酸ナトリウ
ム沈澱を濾過し、クロロホルムで洗浄する。濾液にスプ
ーン2杯分の重亜硫酸ナトリウムを加えた後、フリット
状で再度濾過する。 c) 工程b)で得た生成物385mg(1.28・
10−3モル)をエチルアルコール20mlに溶解した
ものを、チオ尿素97mgを水5mlに溶解したものと
混合する。溶液を23時間還流した後、アルゴンを用い
て脱気し、NaOH52mgを水20mlに溶解したも
のを添加する。3時間還流した後、反応混合物を5℃に
した後、希H2 SO4 溶液を添加してpH2にする
。次に、生成物をクロロホルムで抽出し、水で洗浄する
。シリカでフリット上で迅速濾過すると、11−(ピロ
ール−1−イル)ウンデカンチオールを得る。 2. 磁性γ−Fe2 O3 粒子を含むポリピロー
ルの調製 最初に、前記で得た11−(ピロール−1−イル)ウン
デカンチオールによって改質された磁性粒子のコロイド
懸濁液を調製する。このために、例1の硝酸フェロ流体
に11−(ピロール−1−イル)ウンデカンチオールを
適量加えて、それぞれのFe2 O3 粒子を改質する
。これを、アセトンおよびエーテルを用いて数回の洗浄
および沈澱操作を行い、クロロホルム中で可溶化する。 次いで、重合を下記の方法で行う。前記に得られたピロ
ールによって改質したフェロ流体の0.1モル/リット
ル溶液100mlに0.1モル/リットルの未置換ピロ
ール溶液100mlを加えた後、2.3モル/リットル
FeCl3 溶液20mlを加える。沈澱を濾過し、水
およびアセトニトリルで洗浄する。粉末をフリット化し
たところ、伝導度が約10S・cm−1であるペレット
が得られる。
【表1】
表1──────────────
────────────────────── 例
フィル
ム ペレット────
─────────────────────────
─────── フィルムの種類 厚み
電気伝導度 厚み 電
気伝導度 e
(μm)(S×cm−1) e(μm) (S
×cm−1)───────────────────
───────────────── 5 PP
y−FFCit 8 0
.6 ×10−3 17 0
.7 ×10−2 4 PPy−FFAZ
3 2.1
31 0.4 3
PPy−FFC 23
0.10 20
0.54 ────────────
────────────────────────
表1──────────────
────────────────────── 例
フィル
ム ペレット────
─────────────────────────
─────── フィルムの種類 厚み
電気伝導度 厚み 電
気伝導度 e
(μm)(S×cm−1) e(μm) (S
×cm−1)───────────────────
───────────────── 5 PP
y−FFCit 8 0
.6 ×10−3 17 0
.7 ×10−2 4 PPy−FFAZ
3 2.1
31 0.4 3
PPy−FFC 23
0.10 20
0.54 ────────────
────────────────────────
【
表2】
表2──────────────
────────────────────── 例
材料
厚み
電気伝導度
(μm) (S×cm−1)────────
─────────────────────────
─── 対照 PPy−ラテックス
34
13.3 8 PPy
−ラテックス−FFCit
31 2.0 ×10−2
9 PPy−ラテックス−FFCC
31
11.1 10 PPy−ラ
テックス−FFAZ
93 3.8 ────
─────────────────────────
───────
表2】
表2──────────────
────────────────────── 例
材料
厚み
電気伝導度
(μm) (S×cm−1)────────
─────────────────────────
─── 対照 PPy−ラテックス
34
13.3 8 PPy
−ラテックス−FFCit
31 2.0 ×10−2
9 PPy−ラテックス−FFCC
31
11.1 10 PPy−ラ
テックス−FFAZ
93 3.8 ────
─────────────────────────
───────
【図1】例1の材料を用いて得られる繰返ボルタンメト
リー曲線、
リー曲線、
【図2】例1の材料を用いて得られる繰返ボルタンメト
リー曲線、
リー曲線、
【図3】例3に用いられるフェロ流体の磁化曲線、
【図
4】例3に用いられるフェロ流体のプロトメトリー曲線
、
4】例3に用いられるフェロ流体のプロトメトリー曲線
、
【図5】例3のコロイド懸濁液を用いて得られるクロノ
アンペロメトリー曲線、
アンペロメトリー曲線、
【図6】例4のフェロ流体の磁化曲線、
【図7】例4の
コロイド懸濁液を用いて得られるクロノアンペロメトリ
ー曲線、
コロイド懸濁液を用いて得られるクロノアンペロメトリ
ー曲線、
【図8】例3の材料の繰返ボルタンメトリー曲線、
【図
9】例5の材料の繰返ボルタンメトリー曲線である。
9】例5の材料の繰返ボルタンメトリー曲線である。
Claims (22)
- 【請求項1】 電子伝導性ポリマーであって、このポ
リマーに化学的または物理化学的に結合したまたはポリ
マードーパントとして働く永久磁性粒子を均一に分散さ
せたものを含んで成る、磁性を有する電気伝導性材料。 - 【請求項2】 ポリマーが、ピロールのポリマー、チ
オフェンのポリマー、アニリンのポリマー、ピロールの
置換誘導体のポリマー、チオフェンの置換誘導体のポリ
マーおよびアニリンの置換誘導体のポリマーから成る群
から選択される、請求項1に記載の材料。 - 【請求項3】 磁性粒子が式Fe2 MO4 (式中
、MはFe、Co、Mn、CuおよびNiから選択され
る二価の金属原子である)で表わされる酸化物粒子であ
る、請求項1に記載の材料。 - 【請求項4】 磁性粒子が酸化鉄粒子γ−Fe2 O
3 である、請求項1に記載の材料。 - 【請求項5】 ポリマーがポリピロールまたはポリア
ルキルチオフェンである、請求項1に記載の材料。 - 【請求項6】 伝導性ポリマーがポリ(C6 〜C1
2位がアルキル)チオフェンである、請求項1に記載の
材料。 - 【請求項7】 ポリマーがポリピロールラテックスで
ある、請求項1に記載の材料。 - 【請求項8】 電子伝導性ポリマーの前駆体モノマー
を、負に帯電した有機性基を固定する磁性粒子のコロイ
ド懸濁液を配合している媒質中で重合させることから成
る、請求項1〜7のいずれか1項に記載の材料の製造方
法。 - 【請求項9】 電子伝導性ポリマーの前駆体モノマー
を、正に帯電した有機性基を固定する磁性粒子のコロイ
ド懸濁液を配合している媒質中で重合させることから成
る、請求項1〜7のいずれか1項に記載の材料の製造方
法。 - 【請求項10】 磁性粒子のコロイド懸濁液を電解質
として用いる電気化学的酸化によって重合を行う、請求
項8または9に記載の方法。 - 【請求項11】 化学的酸化によって重合を行う、請
求項8または9に記載の方法。 - 【請求項12】 媒質が、ポリマーラテックスを形成
することを可能にする添加剤をも含む、請求項11に記
載の方法。 - 【請求項13】 電解質を重合媒質に添加し且つ添加
する電解質の量を制御することによって、電子伝導性ポ
リマーに分散される磁性粒子の量を適当な値に調節する
、請求項10または11に記載の方法。 - 【請求項14】 負に帯電した基が鉄錯体形成剤から
得られ、鉄の錯体形成に関与しないCOO− 、SO3
− 、OSO3 − またはPO4 2−基をも有す
る、請求項8に記載の方法。 - 【請求項15】 錯体形成剤が、クエン酸および式【
化1】 または 【化2】 を有する化合物から選択される、請求項14に記載の方
法。 - 【請求項16】 磁性粒子に化学的に結合した電子伝
導性ポリマーの前駆体モノマーを電気化学的酸化によっ
て重合することから成る、請求項1〜7のいずれか1項
に記載の材料の製造方法。 - 【請求項17】 前駆体モノマーと磁性粒子との間の
化学結合が共有結合、イオン結合または錯体形成結合で
ある。請求項16に記載の方法。 - 【請求項18】 磁性粒子と化学的に結合するのに適
当な基を鎖の末端に有する脂肪族、芳香族または脂肪族
芳香族鎖によって、磁性粒子が前駆体モノマーに結合し
ている、請求項16に記載の方法。 - 【請求項19】 磁性粒子に結合しないモノマーの存
在下で重合を行い、形成されるポリマーに分散される磁
性粒子の量を媒質中に存在する未結合モノマーの量を適
当に選択することによって抑制する、請求項16〜18
のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項20】 電子伝導性ポリマーの前駆体モノマ
ーを、界面活性剤によって改質した磁性粒子のコロイド
懸濁液を配合している媒質中で化学的に重合することか
ら成る、請求項1、5および6のいずれか1項に記載の
材料の製造方法。 - 【請求項21】 前駆体モノマーがオクチルチオフェ
ンであり、界面活性剤がリン酸エステルのトリエタノー
ルアミン塩である、請求項20に記載の方法。 - 【請求項22】 イオンによってドープした伝導性ポ
リマーを帯電した磁性粒子の懸濁液と接触させ、伝導性
ポリマーをドープするイオンの少なくとも一部をこの懸
濁液の帯電した磁性粒子により交換するようにする、請
求項1〜4のいずれか1項に記載の材料の製造方法。
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