JPH0493347A - ポリアリレンビニレン系高分子組成物の製造方法 - Google Patents
ポリアリレンビニレン系高分子組成物の製造方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
子系組成物の製造方法に関する。
いはポリ−2,5−チェニレンビニレンはそれぞれ特開
昭59−199746、特開昭60−11528や特公
平1−79222号公報に記載されているように直鎖状
共役高分子として知られている。
分子スルホニウム塩水溶液とポリ−2,5−チェニレン
ビニレンの前駆体である高分子スルホニウム塩水溶液を
混合し、フィルム等の形状に賦形後、熱処理して前者の
共役系高分子を75モル%以上含む高分子組成物を製造
すること、および該組成物をドーピングして導電性の組
成物が得られることも知られている〔シンセテイツク・
メタルズ(Synthetic Metals) 29
(1989) R53−60)。
、大気中で安定な導電性組成物を与えるドーピング試剤
ではビー1ングに長時間を要し、その電導度は必ずしも
高い値ではなかった。
定であり、比較的弱いドーピング試剤でも容易にドーピ
ングされ、安定な高導電性組成物が得られる。しかし、
ポリ−p−フェニレンビニレンと比較すると延伸温度で
軟化するために延伸が困難であるという問題がある。
た中間体高分子の薄膜では側鎖のアルコキシ基が単純な
熱処理では完全に脱離せず、酸存在下での熱処理が必要
であった。
は粘度が低く、ポリ−p−フェニレンビニレンと比較す
ると紡糸等の賦形が困難である。
2,5−チェニレンビニレンとの組成物においてはポリ
−2,5−チェニレンビニレン中間体における側鎖がス
ルホニウム塩の形であるため、安定性が悪く、また得ら
れるポリ−2,5−チェニレンビニレンは電導度が低い
組成物を与えるため、上記の問題点は満足すべき程度に
は必ずしも改善されなかった。さらに用いられるポリ−
ルーフユニレンビニレン中間体とポリ−2,5−チェニ
レンビニレン中間体はいずれも高分子電解質であり、高
濃度溶液では高粘度となり、取り扱いが困難であり、低
濃度では厚膜フィルムが得られないなど工業的利用に制
限があった。
い性、延伸性、紡糸性が改善され、良好なドーピング特
性を有するポリアリレンビニレン高分子組成物の製造方
法を提供することにある。
数1〜5のアルコキシ基、nは0〜2の整数、X、−は
対イオン、Gは 1〜10の炭化水素基、R1は炭素数2〜10の三官能
の炭化水素基を示す。) で表されるG+を側鎖としてもつ繰り返し単位を有する
ポリ−p−フェニレンビニレン系高分子中間体(A)溶
液と、一般式(n) R7 (式中、R6およびR,はそれぞれ独立に水素原子、炭
素数1〜5のアルキル基、または炭素数1〜5のアルコ
キシ基を示し、R7は炭素数1〜10のアルキル基を示
す。) で表される一OR,を側鎖としてもつ繰り返し単位を有
するポリ−2,5−チェニレンビニレン系高分子中間体
(B)溶液を(B)/(A)(繰り返し単位のモル比)
が50150〜9515の割合で混合して高分子中間体
の混合溶液とし、それを賦形後、該中間体の側鎖を脱離
処理することを特徴とする一般式(III)(式中、R
1およびnは前記と同じものを意味する。
ニレン系高分子と、一般式(IV)(式中、R6および
R6は前記と同じものを意味する。) で表される繰返し単位を有するポ!J−2.5−チェニ
レンビニレン系高分子からなるポリアリレンビニレン系
高分子組成物の製造方法を提供する。
混合物が良好な取扱い性、賦形性を有し、且つ、(B)
のアルコキシ基側鎖の脱離が(A)の側鎖の存在により
促進され、高導電性組成物を与える共役系高分子の組成
物が得られることを見出したものである。
ーフユニレンビニレン系高分子中間体の合成法としては
特に限定されないが、以下に示す合成方法が好ましい。
素基、R4は炭素数4〜IOの三官能の炭化水素基を示
す。) で表されるスルホニウム塩モノマーをアルカリで縮合重
合させることにより一般式(I)G″′ x − (X、−は対イオンを示し、R1、n、R=、R2、G
、R1は前記と同じものを意味する。) で表される繰返し単位を有する高分子中間体を得ること
ができる。
(VI) (式中、R,、R,は水素原子、炭素数1〜5のアルキ
ル基、または炭素数1〜5のアルコキシ基、x3″は対
イオン、Kは と同様な基を示し、RアとR8は炭素数1〜10の炭化
水素基、Riは炭素数4〜10の三官能の炭化水素基を
示す。) で表されるスルホニウム塩モノマーをアルコール類を含
むアルカリで縮合重合させた後、該重合体とアルコール
(R70H: Rtは炭素数1〜lOの炭化水素基)と
を反応せしめることにより一般式(n)(Rs、 Rs
およびR7は前記と同じものを意味する。)で示される
側鎖にアルコキシ基を有する高分子中量体を繰返し単位
として有する有機溶媒可溶な高分子中間体を得ることが
できる。
合成に用いるモノマーは、上記の一般式(V)において
R3、R8は炭素数1〜10の炭化水素基、例えばメチ
ル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、2
−エチルヘキシル、フェニル、シクロヘキシノベベンジ
ル基等があげられるが、炭素数1〜6の炭化水素基、特
にメーチル、エチル基が好ましい。R4は炭素数4〜I
Oの三官能の炭化水素基、例えばテトラメチレン、ペン
タメチレン、ヘキサメチレン基等があげられるが、炭素
数4〜6のアルキレン基、特にテトラメチレン、ヘキサ
メチレン基が好ましい。
を用いることができる0例えば、ハロゲン、水酸基、4
弗化ホウ素、過塩素酸、カルボン酸、スルホン酸イオン
等を使用することができ、なかでも塩素、臭素、ヨウ素
などのハロゲンイオンが好ましい。
ニウム塩の対イオンX1は一般式(V)中のX2と同じ
ものでもよいが、用いる溶媒に可溶な対イオンに常法に
従い交換することが好ましい。有機溶媒に可溶な中間体
を与える対イオンとしては4弗化ホウ素、過塩素酸、カ
ルボン酸、トルエンスルホン酸イオン等が例示されるが
、4弗化ホウ素、p−トルエンスルホン酸イオンが好ま
しい。
一般式(VI)に用いられるR5、R6は、水素原子ま
たは炭素数1〜5のアルキル基、または炭素数1〜5の
アルコキシ基、例えば水素、メチル、エチル、プロピル
、イソプロピル、n−ブチル、メトキシ、エトキシ、ブ
トキシ基等があげられるが、特に水素が好ましい。Rs
、 R9は炭素数1〜10の炭化水素基、例えばメチル
、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、2−
エチルヘキシル、フェニル、シクロヘキシル、ベンジル
基等があげられるが、炭素数1〜6の炭化水素基、特に
メチル、エチル基が好ましい。Rtoは炭素数4〜10
の三官能の炭化水素基、例えばテトラメチレン、ペンタ
メチレン、ヘキサメチレン基等があげられるが、炭素数
4〜6の炭化水素基、特にテトラメチレン、ヘキサメチ
レン基が好ましい。
を用いることができる。例えば、ハロゲン、水酸基、4
弗化ホウ素、過塩素酸、カルボン酸、スルホン酸イオン
等を使用することができ、なかでも塩素、臭素、ヨウ素
などのハロゲンイオンが好ましい。
は炭素数1−10の炭化水素基、例えばメチル、エチル
、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、2−エチルヘ
キシル、フェニル、シクロヘキシル、ベンジル基等があ
げられるが、炭素数1〜6の炭化水素基、特にメチル、
エチル基が好ましい。
に示したビススルホニウム塩を水単独で、もしくは水に
可溶な有機溶媒、例えばアルコール類との混合溶媒中で
、アルカリを用いて縮合重合して得ることができる。好
ましくは、スルホニウム塩の対イオンが塩素、臭素等の
ハロゲンイオンのものを用い、水単独で、もしくは水と
これに可溶なアルコールとの混合溶媒中で重合した後、
該重合体の対イオンを4弗化ホウ素、p−トルエンスル
ホン酸イオン等に交換するのが効果的である。
I)に示したビススルホニウム塩を水単独で、もしくは
水に可溶な有機溶媒、例えばアルコール類との混合溶媒
中で、好ましくは、水とこれに可溶なアルコールとの混
合溶媒中、もしくはアルコール単独溶媒中でアルカリを
用いて縮合重合し、該重合体とアルコール類とを反応せ
しめて得ることができる。
と反応しない有機溶媒、例えばアルコール類と水の混合
溶媒中でpH11以上の強い塩基性溶媒であることが好
ましく、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カ
ルシウム、第4級アンモニウム塩水酸化物、スルホニウ
ム塩水酸化物、強塩基性イオン交換樹脂(OH型)等を
用いることが出来るが、水酸化ナトリウム、水酸化カリ
ウムが好適に使用できる。
分大きいことが好ましく、少なくとも各高分子中間体の
重合度が5以上、好ましくはIO〜50000で、例え
ば分画分子量3500の透析膜による透析処理で透析さ
れない分子量を有するようなものが効果的に用いられる
。
、特に25°C以下の温度で反応を実施することが好ま
しい。反応時間は特に限定はしないが、通常1分〜10
0時間の範囲である。
ポリアリレンビニレン構造が剛直であり、不溶不融であ
ることが多く、そのままで混合することは困難であるの
で、一般式(I)に示した高分子中間体と、上記一般式
(II)に示した高分子中間体を溶液状態で混合するこ
とが必要である。
合割合としては、繰り返し単位のモル比で50150〜
9515、好ましくは60/40−〜9515である。
性が低下してしまい好ましくなく、一方少くな過ぎると
上記一般式(n)で示される側鎖にアルコキシ基を有す
る高分子中間体の側鎖脱離の促進効果が現れなく、延伸
性も改善されないので好ましくない。
ユニレンビニレン系高分子中間体、上記式(n)のポリ
チェニレンビニレン系高分子中間体の両者を溶解する溶
媒を用いる。この溶媒としては誘電率の高い溶媒が用い
られる。N、 N−ジメチルホルムアミド、N、N−ジ
メチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、クロロホ
ルム、テトラヒドロフラン等が例示され、N、N−ジメ
チルホルムアミドが好ましい。
ので賦形性の観点から好ましい。
の形状の成形物を作ることができることである。高分子
成形物を得るには任意の方法が用いられ、その形態に関
しては、例えばフィルム、繊維、塗布膜、その他任意の
成形物を得ることができる。特に高分子中間体の有機溶
媒の溶液を用いて、キャストによるフィルム化または溶
液紡糸による繊維化、基板への溶液塗布を行う方法が好
ましい。
は未反応物を除いた高分子中間体溶液を用いることが好
ましい。
側鎖の脱離処理を行う。この処理により、ポリ−ルーフ
ユニレンビニレン系高分子とポリ−2,5−チェニレン
ビニレン系高分子との組成物が製造できる。ここで、高
分子中間体の脱離処理は熱、光、紫外線、強い塩基また
は酸処理などの条件を適用することにより、スルホニウ
ム塩側鎖またはアルコキシ基等の求核置換基で置換され
た側鎖を脱離させ、共役構造とすることをいうが、特に
加熱処理が好ましい。また、高分子中間体の処理は不活
性雰囲気で行うことが好ましい。
変質を起こさない雰囲気をいい、一般には窒素、アルゴ
ン、ヘリウムなどの不活性ガスを用いて行われるが、真
空下あるいは不活性媒体中でこれを行っても良い。
での熱処理は生成する共役系高分子の分解をもたらし、
低温では生成反応が遅く実際的でないので、通常処理温
度は0°C〜350℃、好ましくは100°C〜300
°Cが適する。また、処理時間は処理温度とのかねあい
で適宜時間を選ぶことができるが、1分〜lO時間の範
囲が工業上実際的である。
ポリ−2,5−チェニレンビニレン系高分子中間体のア
ルコキシ基側鎖の脱離が促進される効果がある。
子中間体の成形物を延伸配向させて熱処理することによ
り得ることもできる。これらの延伸配向処理は高分子中
間体の側鎖の脱離処理を行う前、もしくは同時に行うこ
とができる。配向は例えば高分子中間体溶液の高い剪断
力による押し出しなどでもできるが、高分子中間体溶液
からの高分子中間体成形物を延伸加熱処理することによ
り高い配向性を付与することができる。
受容体あるいは電子供与体(ドーパントと称す)を作用
させることにより高導電性組成物とすることができる。
例えばポリアセチレンなどのドーピング、あるいはグラ
ファイトの層間化合物の形成により導電性向上効果の見
出されている化合物が効果的に用いられる。
が、従来知られている化学ドーピング、電解ドーピング
、光ドーピング、イオンインプランテーション等の手法
によりドーピングすることが好ましい。
ヨウ素、三塩化 ヨウ素、臭化ヨウ素 ルイス酸類:五フッ化リン、五フッ化ひ素、五フッ化ア
ンチモン、三フッ化ホウ 素、三塩化ホウ素、三臭化ホウ素、 三酸化硫黄 プロトン酸類:フッ化水素、塩化水素、硝酸、硫酸、過
塩素酸、フッ化スルホ ン酸、塩化スルホン酸、三フッ 化メタンスルホン酸 遷移金属塩化物類二四塩化チタン、四塩化ジルコニウム
、四塩化ハフニラ ム、五塩化ニオブ、五塩化 タンタル、五塩化モリブデ ン、六塩化タングステン、 三塩化鉄 有機化合物類:テトラシアノエチレン、テトラシアノキ
ノジメタン、クロラニ ル、ジクロルジシアノペンゾキ ノン 電子供与体としては、 アルカリ金属類:リチウム、ナトリウム、カリウム、ル
ビジウム、セシウム 第四級アンモニウム塩類:テトラアルキルアンモニウム
イオン などが例示される。
類によって変わるが、一般にドーピングの条件、例えば
ドーピング時間、ドーピング試剤濃度などにより任意に
変えることができる。一般に好ましい含有量はポリアリ
レンビニレン繰り返し単位に対するドーパントのモル数
は0.01〜2.0モルであり、モル数が少ないと高導
電性とならず、またモル数が多いと電導度は飽和する傾
向があるので経済的でない。これらドーピング試剤のう
ち、生成する共役二重結合およびチェニレン環あるいは
ベンゼン環と反応しないドーパントは高導電性組成物を
与えるので好ましい。特に、大気中で安定な酸化力の弱
いドーパントとして知られるヨウ素が効果的なドーピン
グ試剤として挙げられる。
パントとしてヨウ素を用いるき、未配向成形組成物でも
1〜1008/cmあるいはそれ以上の導電性を与える
ことができ、高度に配向された成形体組成物では更に高
導電性を与えることかできる。
p−フェニレンビニレン系高分子とポリ−2,5−チェ
ニレンビニレン系高分子からなる高分子組成物を製造す
ることができ、この高分子組成物は種々のドーパントと
の高導電性組成物を与え、導電性を利用した電気・電子
材料への種々の応用が可能である。
、本発明はこれらにより限定されるものではない。
60gをイオン交換水650gに溶解させ、この溶液を
0−5℃に水冷した後、窒素バブリングにより系内を窒
素置換した。この溶液に、同じように冷却、窒素置換を
行った0、27規定の水酸化ナトリウム水溶液500g
を約60分かけて滴下した。
粘度の重合液が得られた。重合液を中和した後、分画分
子量io、 ooo〜20,000 (ユニオン・カー
バイド社製 セルロースチューブ36/32)の透析膜
を用いて透析処理し、精製された高分子中間体溶液を得
た。この中間体溶液にホウ弗化ナトリウム水溶液を加え
、室温で1時間撹伴し、対イオン交換を行った。
−ジメチルホルムアミド(DMF)に可溶であった。
ライド)14gをイオン交換水50g/メタノール15
0g混合溶媒に溶解した。この溶液を0−5°Cに氷冷
した後、窒素バブリングにより系内を窒素置換した。こ
の溶液に、同じように冷却、窒素置換を行った0、28
規定の水酸化ナトリウム水溶液140gを約30分かけ
て滴下した。滴下後〇−5℃で引き続き2.5時間重合
を行ったところ高粘度の重合液が得られた。重合液を中
和した後、参考例1で使用したのと同様な透析膜を用い
てメタノール/水混合溶媒中で透析処理し、精製された
高分子中間体溶液を得た。この中間体溶液にホウ弗化ナ
トリウム水溶液を加え、室温で1時間撹伴して対イオン
交換を行った。
−ジメチルホルムアミド(DMF)に可溶であった。
60gをイオン交換水650gに溶解した。
り系内を窒素置換した。この溶液に、同じように冷却、
窒素置換を行った0、27規定の水酸化ナトリウム水溶
液500gを約60分かけて滴下した。
粘度の重合液が得られた。重合液を中和した後、参考例
1で使用したのと同様な透析膜を用いて透析処理し、精
製された高分子中間体溶液を得た。この中間体溶液にp
−トルエンスルホン酸ナトリウム水溶液を加え、室温で
1時間撹伴し対イオン交換を行った。
−ジメチルホルムアミド(DMF)に可溶であった。
) 2.5−チェニレン−ビス(メチレンジメチルスルホニ
ウムプロミド)87gをイオン交換水とメタノール混合
溶媒(容量比1 : 1 )1800−に溶解した。
ングにより系内を窒素置換した。この溶液に、同じよう
に冷却、窒素置換を行ったl規定NaOH水溶液140
d/メタノール90〇−混合溶液を70分かけ滴下した
。滴下後−40〜−30℃で2時間撹拌を続けた。重合
液を中和した後、参考例1で使用したのと同様な透析膜
を用いて、水/メタノール混合溶媒中、水冷下、透析処
理したところ、淡黄色の沈澱物が得られた。この沈澱物
はN、 N−ジメチルホルムアミド(DMF)に可溶で
あった。
MF溶液(固形分1.1%) 10gに、参考例4で得
たポリ−2,5−チェニレンビニレン中間体DMF溶液
(固形分2.2%)5gを加えて、撹拌、混合した。こ
の溶液からキャストし、減圧乾燥することによりキャス
トフィルムを得た。このフィルムを窒素気流下、250
℃で2時間熱処理することにより、ポリ−p−フェニ
レンビニレンを約32%含むポリ−2,5−チェニレン
ビニレンフィルムを得た。このフィルムを電子受容体化
合物であるヨウ素を使用し、常法により室温で気相から
ドーピングを行ったところ、a、6s/cmの電導度を
示した。なお電導度の測定は四端子法で行った(以下の
例も同様)。
体DMF溶液(固形分2.2%)7gに、参考例2で得
たポリ−ルーフユニレンビニレン中量体DMF溶液(固
形分0.5%)3gを加えて撹拌、混合した。この溶液
からキャストし、減圧乾燥することによりキャストフィ
ルムを得た。このフィルムを窒素気流下、250℃で2
時間熱処理することにより、ポリ−ルーフユニレンビニ
レンを約5%含むポリ−2,5−チェニレンビニレンフ
ィルムを得た。このフィルムを電子受容体化合物である
ヨウ素を使用し、常法により室温で気相からドーピング
を行ったところ1.5 x102s/cmの電導度を示
した。
体DMF溶液(固形分2.2%)10gに、参考例2で
得たポリーp−フェニレンビニレン中間体DMF溶液(
固形分0.5%)14gを加えて撹拌、混合した。この
溶液からキャストし、減圧乾燥することによりキャスト
フィルムを得た。このフィルムを窒素流通下、250℃
で2時間熱処理することにより、ポリ−p−フェニレン
ビニレンを約12%含むポリ−2,5−チェニレンビニ
レンフィルムを得た。このフィルムを電子受容体化合物
であるヨウ素を使用し、常法により室温で気相からドー
ピングを行ったところ、888/amの電導度を示した
。
窒素流通下、250℃迄に加熱延伸処理を行い、4倍に
延伸されたポリ−2,5−チェニレンビニレン延伸フィ
ルムを得た。このフィルムは偏光赤外吸収スペクトル測
定により赤外二色性を示し、配向化していることが判っ
た。
、固形公約15%まで濃縮した。この溶液から湿式紡糸
し、次いで乾燥することにより繊維状高分子中間体を得
た。このものを窒素流通下、加熱延伸、250℃で2時
間熱処理することにより3倍に延伸されたポリ−ルーフ
ユニレンビニレンを約12%含むポリ−2,5−チェニ
レンビニレン繊維を得た。ヨウ素をドーピングしたとこ
ろ6X 102S/cI11の電導度を示した。
体DMF溶液(固形分2.2%)10gに、参考例2で
得たポリ−ルーフユニレンビニレン中量体DMF溶液(
固形分0.5%)14gを加えて撹拌、混合した。この
溶液を金蒸着膜(ガラス基板)上にスピンコードし、こ
れを窒素流通下、250 ’Cで2時間熱処理すること
により、ポリ−ルーフユニレンビニレン(PPV)を約
12%含むポリ−2,5−チェニレンビニレン(PTV
)薄膜(厚さ約20oO人)を得た。
(RASスペクトル)より推定したところ、側鎖は殆ど
残存していなかった。(1100/800cm−’吸光
度比−0,09) 比較例1 参考例1で得たポリ−ルーフユニレンビニレン中量体D
MF溶液(固形分1.4%)からキャストし、減圧乾燥
することによりキャストフィルムを得た。このフィルム
を窒素気流下、250°Cで2時間熱処理することによ
り、ポリ−ルーフユニレンビニレンフィルムを得た。こ
のフィルムを電子受容体化合物であるヨウ素を使用し、
常法により室温で気相からドーピングを行ったところ1
. I X 10−’S/amという電導度を示した。
体DMF溶液(固形分2.2%)から紡糸し、減圧乾燥
することにより中間体繊維を得た。この繊維を窒素流通
下、100℃で4倍まで延伸し、緊張下で250℃で2
時間熱処理した。延伸後の熱処理で繊維は緊張が緩んだ
がそのまま熱処理した。
受容体化合物であるヨウ素を使用し、常法により室温で
気相からドーピングを行ったところ3、 Ox 102
S / cmの電導度を示した。
体DMF溶液(固形分2.2%)を金蒸着膜(ガラス基
板)上にスピンコードし、これを窒素流通下、250℃
で2時間熱処理することにより、ポリ−2,5−チェニ
レンビニレン(PTV)薄膜(厚さ約2000人)を得
た。
Claims (1)
- (1)一般式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (式中、R_1は炭素数1〜5のアルキル基または炭素
数1〜5のアルコキシ基、nは0〜2の整数、X_1^
−は対イオン、Gは ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
表等があります▼を示す。R_2、R_3は炭素数1〜
10の炭化水素基、R_4は炭素数2〜10の二官能の
炭化水素基を示す。) で表されるG^+を側鎖としてもつ繰り返し単位を有す
るポリ−p−フェニレンビニレン系高分子中間体(A)
溶液と、一般式(II) ▲数式、化学式、表等があります▼(II) (式中、R_5およびR_6はそれぞれ独立に水素原子
、炭素数1〜5のアルキル基、または炭素数1〜5のア
ルコキシ基を示し、R_7は炭素数1〜10のアルキル
基を示す。) で表される−OR^7を側鎖としてもつ繰り返し単位を
有するポリ−2,5−チエニレンビニレン系高分子中間
体(B)溶液を(B)/(A)(繰り返し単位のモル比
)が50/50〜95/5の割合で混合して高分子中間
体の混合溶液とし、それを賦形後、該中間体の側鎖を脱
離処理することを特徴とする一般式(III)▲数式、化
学式、表等があります▼(III) (式中、R_1およびnは前記と同じものを意味する。 ) で表される繰返し単位を有するポリ−p−フェニレンビ
ニレン系高分子と、一般式(IV) ▲数式、化学式、表等があります▼(IV) (式中、R_5およびR_6は前記と同じものを意味す
る。) で表される繰返し単位を有するポリ−2,5−チエニレ
ンビニレン系高分子からなるポリアリレンビニレン系高
分子組成物の製造方法。
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