JPH0663196B2 - 機能性複合体の製造方法 - Google Patents

機能性複合体の製造方法

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JPH0663196B2
JPH0663196B2 JP3657091A JP3657091A JPH0663196B2 JP H0663196 B2 JPH0663196 B2 JP H0663196B2 JP 3657091 A JP3657091 A JP 3657091A JP 3657091 A JP3657091 A JP 3657091A JP H0663196 B2 JPH0663196 B2 JP H0663196B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主鎖に共役系が発達し
た導電性高分子化合物と紙とからなる機能性複合体の製
造方法に関する。更に詳しくは、共役系導電性高分子化
合物本来の性質を損ねることなく、加工性、機械的強
度、安定性を向上させた共役系導電性高分子化合物と紙
とからなる機能性複合体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】高分子化合物の主鎖に共役系が発達した
導電性高分子化合物は、電子供与体又は電子受容体であ
るドーパントをドーピングすることにより、絶縁体−金
属転移を生じ、その導電率を任意に制御できる。さら
に、この転移に伴い光学的、磁気的性質が大きく変化す
る。これらのことから、これを利用する様々な機能応用
が可能な、機能性素材として注目されている。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】近年、各種の導電性
高分子化合物の開発と平行して、電池用電極、電気化学
的センサー、エレクトロクロミック素子などへの共役系
導電性高分子化合物の利用に期待が高まっている。
【0004】しかしながら、一般に共役系導電性高分子
化合物はほとんどの溶剤に不溶であり、また加熱によっ
ても溶融しないため、加工性に乏しいという欠点を有し
ていた。最近では溶剤に溶解する可溶性導電性高分子
や、加熱によって溶融成形可能な可溶融性導電性高分子
が開発されている。しかし、これら共役系導電性高分子
化合物は、いまだ十分な加工性を有しておらず、また加
工性を付与したが故に本来の特性を損ねているのが現状
である。
【0005】また、共役系化合物を電解重合したり、共
役系導電性高分子の前駆体高分子をキャストし加熱処理
すれば、共役系導電性高分子化合物をフィルム状で得ら
れる場合もあるが、ほとんどの場合十分な可撓性を有す
るフィルムを得ることができなかった。また、電解重合
や化学重合を応用した汎用ポリマーフィイムとの複合化
も試みられているが、可能のものが限られていた。
【0006】本発明は、前駆体高分子を利用すること
で、共役系導電性高分子化合物本来の特性を損なうこと
なく、加工性や可撓性を向上させた、紙と共役系導電性
高分子化合物との複合体を得ることを目的とするもので
ある。
【0007】
【問題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
を解決するため鋭意検討した結果、可溶性の前駆体高分
子を利用することで、共役系導電性高分子化合物本来の
特性を損なうことなく、加工性及び可撓性、安定性の向
上した、紙と共役系導電性高分子化合物とからなる機能
性複合体の製造方法を見いだした。
【0008】本発明は、共役系導電性高分子化合物の前
駆体高分子溶液を紙に含浸させたのち加熱処理し、紙の
繊維間もしくは繊維の表面に共役系導電性高分子化合物
を生成させることを特徴とする機能性複合体の製造方法
である。
【0009】本発明に用いられる紙としては可溶性前駆
体高分子溶液の含浸時及び加熱処理時の環境下で十分に
耐え得るものなら特に限定されるものではなく、例えば
塗工を施こしてない印刷用紙、感熱原紙、複写原紙、包
装用紙、電気絶縁紙のほか合成紙、合成繊維紙、プラス
チック・フォーム・ペーパー等があげられる。また、織
物、不織布等を用いてもよい。
【0010】本発明に用いられる共役系導電性高分子化
合物の前駆体高分子としては、例えば下記の化合物があ
げられる。 (1)一般式I
【化1】 (式中R1 は低級アルキル基または低級アルコキシ基、
2 及びR3 は水素原子、アルキル基、置換アルキル
基、アルコキシ基、アリール基またはハロゲン原子を示
し、nは8以上の整数を示す)で表されるポリ(5,6
−ヒドロキシシクロヘキセン)の誘導体。式Iの化合物
は、5,6−ジヒドロキシシクロヘキサ−1,3−ジエ
ンの誘導体(式II)をラジカル重合することにより得ら
れる。
【化2】 (式中R1 ,R2 ,R3 は前記の意味を有する)
【0011】(2)一般式III 及びIV
【化3】
【化4】 (式中R4 ,R5 は同一でも異っていてもよいアルキル
基,R6 は低級アルキル基、Xはハロゲン原子またはB
4 等のハロゲン化合物、Arは置換基を有していても
よいp−フエニレン基、1,4−ナフチレン基、2,5
−チエニレン基または2,5−フリレン基を示し、nは
8以上の整数を示す)で表される化合物。
【0012】式III 及び式IVの化合物のArの置換基と
しては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、
ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノ
ニル基、デシル基、ドデシル基、ドコシル基等のアルキ
ル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等のアル
コキシ基、アルケニル基、アミノ基、アリール基、ハロ
ゲン原子、シアノ基等があげられる。
【0013】式(III)のスルホニウム塩高分子は、一般
式(V)
【化5】 (式中R4 、R5 、Ar、Xは前記と同意義を有する)
で表される化合物の水溶液に、例えば塩基性水酸化物水
溶液を加えて重合させることにより得られる。式(IV)
のアルコキシ誘導体高分子は、式(III)の化合物をアル
コール〔R6 (OH)〕で加溶媒分解することにより得
られる。
【0014】式I、III 、IVの前駆体高分子の溶媒と
しては、水、メタノールやエタノール等のアルコール系
溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、N,N
−ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒、その他の極
性溶媒、またはそれらの混合溶媒が用いられる。
【0015】前駆体高分子溶液を紙に含浸させる方法と
しては、含浸機での浸漬法による含浸、湿式抄紙機によ
るオンマシンでの含浸、塗工機によるオフマシンでの塗
工等のいずれの方法でもよい。加熱処理は、不活性気体
例えば窒素ガス、アルゴンガス中または減圧下で行われ
る。加熱温度は100〜500℃が好ましい。加熱時間
は通常10分間ないし24時間である。
【0016】上記加熱処理によって生成される共役系導
電性高分子化合物は、一般式(I)で示される前駆体高
分子からは、ポリ−p−フェニレン及びその誘導体であ
り、一般式(III)及び(IV)で示される前駆体高分子か
らは、ポリアリレンビニレン及びその誘導体である。
【0017】
【実施例】
実施例1 5,6−ジヒドロキシシクロヘキサ−1,3−ジエンの
メチル炭酸エステル(R1 がメトキシ基,R2 およびR
3 が水素原子である式IIの化合物)2gを2,2′−ア
ゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリ
ル)をラジカル重合開始剤として50℃で3時間バルク
重合しn≒700の前駆体高分子を得た。これをトルエ
ンに溶解し、この溶液に厚さ60μmの印刷用紙を浸漬
し、一般式(I)で示される前駆体高分子を十分に含浸
させ、減圧下200℃で3時間熱処理を行い淡黄色の機
能性複合体を得た。該複合体はドーピング可能であり、
ヨウ素蒸気にさらすことで黒色に変化し、導電率は0.
5s/cmであった。またこの複合体の引っ張り強度は1
30MPaで紙よりも強度が増した。更に、この複合体
は電気化学的ドーピングが可能で、LiAsF6 の0.
1M炭酸プロピレン溶液中でAsF6 - をドープするこ
とで、青色に変化した。また、リチウムとLiAsF6
の0.1M炭酸プロピレン溶液と組み合わせて電池を形
成した。開放端電圧は4.1Vでありエネルギー密度は
75wh/kgであった。
【0018】実施例2 前駆体高分子を得るために1,4−ビス(クロロメチ
ル)ベンゼンとジメチルスルフィドから得たp−キシレ
ンビス(ジメチルスルホニウムクロライド)の0.2m
o1/1の水溶液に等量の水酸化ナトリウム水溶液を加
え、窒素気流下0℃で1時間反応させたのち、得られた
反応生成物を分画分子量8000の透析膜中で3日間、
蒸留水にたいして透析を行い、低分子量部分を除去した
式(III)の前駆体高分子水溶液を得た。この水溶液に厚
さ60μmの印刷用紙を浸漬して、前駆体高分子を充分
に含浸させた後、減圧下、200℃で約3時間熱処理を
行い、淡黄色の機能性複合体を得た。
【0019】該複合体はドーピング可能であり、ヨウ素
蒸気にさらすことで黒色に変化し、導電率は10-5s/
cm(4端子法で測定)であった。またこの複合体の引っ
張り強度は120MPaで紙よりも強度が増した。更
に、この複合体は電気化学的ドーピングが可能で、過塩
素酸テトラーn−ブチルアンモニウムの0.1Mアセト
ニトリル溶液中で過塩素酸イオンをドープすることで、
青色に変化した。また、リチウムと過塩素酸リチウム
0.1M炭酸プロピレン溶液と組み合わせて電池を形成
した。開放端電圧は3.6Vでありエネルギー密度は5
5wh/kgであった。
【0020】実施例3 実施例2で使用した1,4−ビス(クロロメチル)ベン
ゼンの代わりに1,4−ビス(クロロメチル)−2,5
−ジメトキシベンゼンを用いた以外は実施例2と同様の
操作を行い、赤色の機能性複合体を得た。該複合体はヨ
ウ素ドープによって色が黒色になり、導電率は1s/cm
であった。また、この複合体の引っ張り強度は110M
Paで紙より強度が増した。更に、該複合体は電気化学
的ドーピングが可能で、過塩素酸テトラ−n−ブチルア
ンモニウムの0.1Mアセトニトリル溶液中で過塩素酸
イオンをドープすることで、青色に変化した。また、リ
チウムと過塩素酸リチウム0.1M炭酸プロピレン溶液
と組み合わせて電池を形成した。開放端電圧は3.5V
でありエネルギー密度は60wh/kgであった。
【0021】実施例4 実施例2で使用した1,4−ビス(クロロメチル)ベン
ゼンの代わりに1,4−ビス(クロロメチル)−2,5
−ジエトキシベンゼンを用いた以外は実施例2と同様の
操作を行い、赤色の機能性複合体を得た。該複合体はヨ
ウ素ドープによって色が黒色になり、導電率は3s/cm
であった。また、この複合体の引っ張り強度は110M
Paで紙より強度が増した。更に、該複合体は電気化学
的ドーピングが可能で、過塩素酸テトラ−n−ブチルア
ンモニウムの0.1Mアセトニトリル溶液中で過塩素酸
イオンをドープすることで、青色に変化した。また、リ
チウムと過塩素酸リチウム0.1M炭酸プロピレン溶液
と組み合わせて電池を形成した。開放端電圧は3.5V
でありエネルギー密度は65wh/kgであった。
【0022】実施例5 実施例2で使用した1,4−ビス(クロロメチル)ベン
ゼンの代わりに2,5−ビス(クロロメチル)チオフェ
ンを、また溶媒として水とメタノール混合溶媒を用いた
以外は実施例2と同様の複合化を行った結果、式(IV)
の前駆体高分子を含浸させた赤色の機能性複合体が得ら
れた。得られた該複合体はヨウ素ドープによって色が黒
色になり、導電率は1.5s/cmであった。また、この
複合体の引っ張り強度は120MPaで紙より強度が増
した。更に、該複合体は電気化学的ドーピングが可能
で、過塩素酸テトラ−n−ブチルアンモニウムの0.1
Mアセトニトリル溶液中で過塩素酸イオンをドープする
ことで、青色に変化した。また、リチウムと過塩素酸リ
チウム0.1M炭酸プロピレン溶液と組み合わせて電池
を形成した。開放端電圧は3.0Vでありエネルギー密
度は50wh/kgであった。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、共役系導電性高分子化
合物本来の特性を損なうことなく、加工性や可撓性を向
上させた、紙と共役系導電性高分子化合物とからなる機
能性複合体を得ることができる。本発明は基材となる紙
の形態・形状を適宜選択することにより、例えば、一
次、二次電池の電極、帯電防止能を有する包装紙、電磁
波シールド材、色可変紙等広範な用途に応用できる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 共役系導電性高分子化合物の前駆体高分
    子溶液を紙に含浸させたのち加熱処理し、紙の繊維間も
    しくは繊維の表面に共役系導電性高分子化合物を生成さ
    せることを特徴とする機能性複合体の製造方法。
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