JPH0687949A - 導電性複合物及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スルホン酸アニオン系ドーパント及びポリ
（アリーレンビニレン）系導電性高分子からなる導電性
複合物及びその製造法。 【効果】 本発明によればスルホン酸系ドーパントが導
電性高分子中に均一に混合された物理的、化学的安定性
あるいは加工性に優れた導電性複合物を製造することが
でき、また該導電性複合物が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は導電性複合物及びその製
造法に関し、詳しくはスルホン酸と導電性高分子の複合
による、熱安定性、加工性に優れた導電性複合物及びそ
の製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】導電性高分子は、その新規な物理特性、
電気化学特性により、導体、半導体、電池、表示素子、
光電変換素子、センサー、帯電防止剤等の新しい機能性
材料として注目を集めている。イオンドーピング法によ
りポリアセチレンの導電性が著しく上昇することが見出
されて以来（エー・ジェイ・ヒーガーら、フィジクス・
レビュー・レター、３９巻、１０９８頁、１９７７
年）、各種のイオンドーピング型導電性高分子が提案さ
れている。ドーピングには、電子受容体（酸化剤）添加
により、高分子内に正孔を多数発生させるＰ型ドーピン
グと、電子供与体（還元剤）添加により、高分子内に自
由電子を多数発生させるＮ型ドーピングがある。Ｐ型ド
ーピングのドーパントとしては、ハロゲンイオンのよう
な小さなものから、巨大環状分子、更には高分子電解質
まで可能であり、これら各種ドーパントのドーピング方
法及び得られた導電性高分子の特性と用途開発が新技術
として注目されている。

【０００３】上記ドーパントとしてフッ化物イオンのよ
うな無機アニオンがひろく使用されるが、これらの無機
低分子ドーパントは多量にドープされ得るものの、導電
性高分子中で移動しやすく、また加熱により脱離しやす
い等、材料としての安定性に問題がある。また、この様
な無機低分子ドーパントでドープされた導電性高分子複
合物は一般的に自立性が悪く、脆いという欠点を有す
る。

【０００４】このことから、近年アニオン基を有する高
分子電解質をドーパントとする方法が提案されており、
例えば、特開昭５９−９８１６５号ではスルホネート、
カルボキシレートまたはホスフェートを有するポリマー
およびオリゴマーをドーパントとしたポリピロールまた
はポリアニリン系導電性高分子組成物が記載されてい
る。この組成物はドーパントとして、スルホン化ポリス
チレン、スルホン化ポリエピクロルヒドリン、ポリアク
リル酸、ポリマレイン酸、ホスホン化ポリマー等が挙げ
られている。同記載は従来の無機低分子アニオンをドー
パントとした導電性高分子に比較して化学的、物理的安
定性度の優れた導電性高分子組成物が得られることを示
しており注目される。しかしながら、これらのドーパン
トは高分子であるため、導電性高分子の内部まで均一に
ドーピングすることが困難である。そのため、同記載に
よれば、モノマーを電気化学的、化学的酸化重合する際
に高分子ドーパントをドーピングする手法がとられてい
る。しかしながら、このような手法で高分子化出来るモ
ノマーはピロールやアニリン等に限られており、また得
られた組成物は不溶不融となるため、加工上の問題もあ
る。

【０００５】導電性高分子を各種用途に応用する場合、
薄膜化等の加工性が求められている。しかし、導電性高
分子は不溶不融であるものが多く、加工性に乏しいとい
う欠点を有しており、従って気相重合、電解重合等によ
り重合時に直接薄膜化するという方法が主に行なわれて
きた。

【０００６】これらに対して、導電性高分子に加工性を
付与する方法として２つのアプローチが検討されてい
る。ひとつは、長鎖アルキル等の側鎖の導入や汎用ポリ
マーとの共重合により、導電性高分子自身を可溶性にす
る方法であるが、この方法では分子量低下や立体障害等
で導電性が低くなるという欠点を有する。もう一つは可
溶性の前駆体高分子を導電性高分子に変換する方法が挙
げられる。この方法の代表的な例として、例えば、米国
特許３７０６６７７号では、水溶性のスルホニウム塩型
前駆体高分子を熱処理することにより、ポリ（パラフェ
ニレンビニレン）系導電性高分子が得られることが報告
されている。この方法では機能性発現に不必要である置
換基等を導入する必要はなく、従って、高分子量で物理
的強度良好な導電性高分子が得られている。しかしなが
ら、この方法では導電性高分子に変換した後は、更に高
い導電性を付与するためには気相や溶液中で低分子ドー
パントをドーピングする以外に方法がなく、従ってドー
ピング状態での安定性としては上述したように問題が残
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、これ
らの問題点を解決して物理的あるいは化学的安定性、特
に熱安定性に優れた導電性複合物を提供することにあ
り、またその製造法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために鋭意検討を行なった結果、ドーパントと
して、イオン性が強く高分子化により固定化が可能なド
ーパントであるスルホン酸基を有する化合物を用い、導
電性高分子と複合することにより上記課題が解決される
ことを見出した。また、本発明者らは加熱により脱離が
容易なイオン性置換基を有する導電性高分子の前駆体高
分子とスルホン酸を混合後、あるいは所望によりそれら
と熱可塑性高分子を混合後、かかる混合物を熱処理する
ことにより、該前駆体高分子が導電性高分子に変わると
ともに、混合したスルホン酸のアニオンがドーパントと
して均一に該導電性高分子内に導入された導電性複合物
が得られることを見出した。また、本発明者らは該前駆
体高分子とスルホン酸との前記混合物の溶液を用いて前
記混合物を所望の形状に賦形した後、熱処理することに
より、所望の形状の導電性複合物が得られることを見出
した。

【０００９】すなわち本発明は、スルホン酸アニオン系
ドーパント及びポリ（アリーレンビニレン）系導電性高
分子からなる導電性複合物に関するものであり、またそ
の製造法に関する。更に詳しくは、スルホン酸アニオン
系ドーパント及び［−Ａｒ−ＣＨ＝ＣＨ−］（式中、Ａ
ｒは不飽和環状化合物または不飽和ヘテロ環状化合物の
二価基を表す）を繰り返し単位として含むポリ（アリー
レンビニレン）系導電性高分子からなる導電性複合物及
びその製造法に関する。

【００１０】また、本発明は、スルホン酸アニオン系ド
ーパント、［−Ａｒ−ＣＨ＝ＣＨ−］（式中、Ａｒは不
飽和環状化合物または不飽和ヘテロ環状化合物の二価基
を表す）を繰り返し単位として含むポリ（アリーレンビ
ニレン）系導電性高分子及び熱可塑性高分子からなる導
電性複合物及びその製造法に関する。

【００１１】また、本発明は、前記スルホン酸アニオン
が、ポリ（スチレンスルホン酸）、ポリ（ビニルスルホ
ン酸）、ナフチルスルホン酸のホルマリン縮合物及び一
般式（Ｉ）で表されるアルキルまたはオキシアルキルス
ルホン酸（式中、ｍは４以上の整数、Ｒ³ は炭素数１〜
２０のアルキル、アルケニル、アルコキシまたはアリー
ル基、Ｒ⁴ はアルキレンまたはオキシアルキレン基）か
らなる群から選ばれた少なくとも一種のスルホン酸のア
ニオンである前記導電性複合物及びその製造法に関す
る。 Ｒ³ −（Ｒ⁴ ）_m −ＯＳＯ₃ Ｈ （Ｉ）

【００１２】更に、本発明は、ポリ（アリーレンビニレ
ン）系導電性高分子の前駆体高分子である一般式（II）
で表されるポリ（アリーレンエチレンスルホニウム塩）
及びスルホン酸を混合後、あるいは所望によりそれらと
熱可塑性高分子を混合後、かかる混合物を１００℃以上
３５０℃以下の範囲の温度で熱処理することを特徴とす
る前記導電性複合物の製造法に関する。

【化２】 （式中、Ａｒは不飽和環状化合物または不飽和ヘテロ環
状化合物の二価基、Ｒ¹、Ｒ² は炭素数１〜１０のアル
キル基（環状も含む）、Ｘ^- はハロゲンのイオン、ｎは
３以上の整数を表す。）

【００１３】更に、本発明は、前記スルホン酸がスチレ
ンスルホン酸、ビニルスルホン酸、ポリ（スチレンスル
ホン酸）、ポリ（ビニルスルホン酸）、ナフチルスルホ
ン酸のホルマリン縮合物及び前記一般式（Ｉ）で表され
るアルキルまたはオキシアルキルスルホン酸（式中、ｍ
は４以上の整数、Ｒ³ は炭素数１〜２０のアルキル、ア
ルケニル、アルコキシまたはアリール基、Ｒ⁴ はアルキ
レンまたはオキシアルキレン基）からなる群から選ばれ
た少なくとも一種のスルホン酸である前記製造法に関す
る。

【００１４】本発明によれば、高分子ドーパントと導電
性高分子あるいは導電性高分子の前駆体高分子を各々溶
液同志で混合が可能なため、従来の導電性組成物に比べ
てドーパントが均一に多量に含まれる導電性複合物が得
られ、従って従来の導電性組成物と比較して高導電率で
安定な複合物が提供される。

【００１５】以下、本発明を更に詳細に説明する。本発
明において、ポリ（アリーレンビニレン）系導電性高分
子の前駆体高分子である一般式（II）で表されるポリ
（アリーレンエチレンスルホニウム塩）は高温で処理す
ることによりスルフィドとハロゲン化水素が脱離し、導
電性高分子であるポリ（アリーレンビニレン）系に変換
する。このようにスルホニウム塩型前駆体高分子を高温
で処理することにより得られるポリ（アリーレンビニレ
ン）系導電性高分子の例としては、ポリ（パラフェニレ
ンビニレン）やポリ（ジメトキシフェニレンビニレン）
等のポリ（フェニレンビニレン）類、ポリ（チエニレン
ビニレン）やポリ（３−アルキル−チエニレンビニレ
ン）等のポリ（チエニレンビニレン）類、ポリ（ピロリ
レンビニレン）類、ポリ（１，４−ナフタレンジイルビ
ニレン）やポリ（２、６−ナフタレンジイルビニレン）
等のポリ（ナフタレンジイルビニレン）類、ポリ（ビフ
ェニレンビニレン）類、ポリ（フリレンビニレン）類、
ポリ（アントラセンジイルビニレン）類、ポリ（２，５
−ピリジンジイルビニレン）類、ポリ（インドリレンビ
ニレン）類等が挙げられる。

【００１６】前記一般式（II）で表されるこれらのスル
ホニウム塩型前駆体高分子の合成は、例えば米国特許３
７０６６７７号の方法を用いることができる。即ち、不
飽和環状化合物のビスハロゲン化メチル体とスルフィド
を反応させ、不飽和環状化合物のビススルホニウム塩を
得、次いで、このスルホニウム塩を塩基により重合させ
ることによりスルホニウム塩型前駆体高分子が得られ
る。

【００１７】ここで、前駆体高分子のスルホニウム塩基
のアルキル基Ｒ¹ 及びＲ² は、ビスハロゲン化メチル体
に反応させるスルフィドの種類を変えることにより炭素
数１〜１０の所望のアルキル基あるいは環状アルキレン
基等の環状基とすることができる。これらのスルフィド
の例としては、ジメチルスルフィド、メチルエチルスル
フィド、ジエチルスルフィド、ジプロピルスルフィド、
テトラヒドロチオフェン等が挙げられる。得られる前駆
体高分子のスルホニウム塩基のアルキル基は、一般的に
炭素数が多いほど水溶性が低くなるため、該前駆体とス
ルホン酸の混合を水溶液系で行って本発明の導電性複合
体を得る場合には、好ましいアルキル基の炭素数として
は１〜１０であり、１〜５が特に好ましい。また、Ｘ^-
は塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲンのイオンを表す。

【００１８】また、前記一般式（II）で表されるこれら
のスルホニウム塩型前駆体高分子及び［−Ａｒ−ＣＨ＝
ＣＨ−］を繰り返し単位として含むポリ（アリーレンビ
ニレン）系導電性高分子において、Ａｒは、不飽和環状
化合物または不飽和ヘテロ環状化合物の二価基であり、
例えば、フェニレン、ピロリレン、チエニレン、フリレ
ン、ナフタレンジイル、アントラセンジイル、ビフェニ
レン、ピリジンジイル、インドリレン等の環式または複
素環式化合物の二価基が挙げられる。

【００１９】本発明において用いられるスルホニウム塩
型前駆体高分子の分子量は特に限定されないが、大きい
ほど得られる導電性複合物の物理的強度、安定性は増す
が、大きすぎるとスルホニウム塩型前駆体高分子の水溶
性が小さくなりスルホン酸との混合が困難になる。ま
た、繰り返し単位数が２以下では十分な導電性が得られ
ない。従って好ましいｎの値としては３以上１０００以
下であり、１０以上５００以下が特に好ましい。

【００２０】本発明に用いるスルホン酸としては、ポリ
（スチレンスルホン酸）、ポリ（ビニルスルホン酸）及
びナフチルスルホン酸のホルマリン縮合物等のポリスル
ホン酸が挙げられる。これらの分子量は高いほど安定性
は良好であるが、分子量が高過ぎると混合溶液でのポリ
イオンコンプレックスが溶液中に析出し易くなり、成膜
等の加工性という点で問題が生じる。従って、複合させ
る導電性高分子によっても異なるが、スルホン酸の分子
量としては３００から５０万程度が適当であり、好まし
くは、１０００以上１万以下である。

【００２１】本発明の他のスルホン酸としては、前記一
般式（Ｉ）で表されるアルキルまたはオキシアルキルス
ルホン酸が挙げられる。かかるアルキルまたはオキシア
ルキルスルホン酸においても分子量は高いほど安定性は
良好であるが、分子量が高過ぎると混合溶液でのポリイ
オンコンプレックスが溶液中に析出しやすくなり、成膜
等の加工性という点で問題が生じる。また、分子量が高
過ぎるとドーパントとして有効なスルホン酸基の導入量
が実質的に小さくなり、ドーピングレベルで不利とな
る。従って、適当なｍの値としては４以上５０以下であ
り、好ましくは５以上２０以下である。

【００２２】本発明のスルホン酸として混合後に加熱等
で高分子化するスルホン酸モノマーも利用できる。この
様な低分子体を混合後に重合できれば、成膜等の加工性
で利点が大きい。この様な混合後重合可能な低分子体の
例としては、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸及
びその誘導体が挙げられる。これらの中でパラスチレン
スルホン酸が反応性、安定性等の点で優れており、特に
好ましい。

【００２３】本発明による導電性複合物において、ポリ
（アリーレンビニレン）系導電性高分子とスルホン酸ア
ニオン系ドーパントはスルホン酸基対アリーレンビニレ
ン繰り返し単位のモル比が０．０１以上１０以下で用い
ることが好ましく、更に好ましくは０．１以上２以下で
ある。モル比が０．０１以下の場合、ドープ量が小さく
電気伝導度向上に効果がない。また１０以上の場合、複
合物中のスルホン酸の量が多過ぎるため、導電性高分子
の電気伝導性を阻害することになり好ましくない。

【００２４】本発明による導電性複合物は、前記一般式
（II）で表される前駆体高分子とスルホン酸を適当な溶
媒に溶解して混合して両者の混合物溶液とし、その混合
物を熱処理することを特徴とする方法により製造でき
る。前記前駆体高分子及びスルホン酸がともに水溶性の
場合には、溶媒は水を用いることが出来、また、前記前
駆体高分子及びスルホン酸がともに有機溶媒に可溶性の
場合には、有機溶媒を用いることが出来る。有機溶媒と
しては、例えば、ｍ−クレゾール、ベンジルアルコール
等の芳香族アルコール類やクロロホルム、テトラクロロ
エタン等のハロゲン系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジ
メチルスルホキシド、Ｎ−メチルピロリドン等の極性有
機溶媒等が挙げられる。また、スルホン酸が混合後重合
可能な低分子体である場合には、該スルホン酸と前記前
駆体高分子の混合物は水に可溶である場合が多く、かか
る混合物を水溶液とすることが出来る。また、前記両者
がともに水溶性であるにもかかわらずその混合物が水に
難溶性もしくは不溶性の場合において、水系で混合後沈
殿した混合物が有機溶媒に溶解する場合にはその溶液か
ら本発明の導電性複合物を得ることができる。更にま
た、前記前駆体高分子及びスルホン酸は水と混ざり得る
有機溶媒と水の混合物を溶媒とすることが出来る。

【００２５】また、本発明による導電性複合物は、前記
一般式（II）で表される前駆体高分子、スルホン酸及び
所望により熱可塑性高分子を混合後、その混合物を熱処
理することを特徴とする方法により製造できる。熱可塑
性高分子としては、例えば、ポリアクリレート、ポリメ
タクリレート、ポリカーボネート、ポリオレフィン等が
挙げられる。

【００２６】本発明による導電性複合物の製造法におい
ては、前駆体高分子及びスルホン酸あるいは所望により
それらと熱可塑性高分子の混合方法や溶液の濃度は特に
限定されない。例えば、通常は１０℃から５０℃で、
０．１ｗｔ％から１０ｗｔ％の濃度で１０分から１時間
程度撹拌混合する。混合時に高温にすると前駆体高分子
の置換基が脱離する可能性があり、また低温では溶解
性、粘度の点で好ましくない。

【００２７】本法において、前記前駆体高分子及びスル
ホン酸の混合物あるいは所望により熱可塑性高分子を含
む混合物は、熱処理を施す前に、混合物溶液を用いてス
ピンコート法により基板上に成膜する等の加工をして所
望の形状に加工することが出来るため、その後の熱処理
により所望の形状に加工された導電性複合物に変換する
ことができる。

【００２８】本発明による導電性複合物の製造法におい
て、熱処理の温度は、前記一般式（II）で表される前駆
体高分子性やスルホン酸によって異なるが、通常１００
℃以上３５０℃以下で行なわれ、好ましい範囲としては
１５０℃から３００℃の範囲である。この場合の熱処理
時間は前駆体高分子やスルホン酸及び温度によって異な
るが、通常０．５時間以上の時間を要する。また、熱処
理の雰囲気としては、減圧下や不活性雰囲気下等の酸素
を排した状態が好ましい。また、本発明では熱処理効果
を高めるために、塩化水素等、他の触媒作用を有する気
体を併用しても一向に差し支えない。

【００２９】前述したように、スルホニウム塩型前駆体
高分子は高温で処理することによりスルフィドとハロゲ
ン化水素が脱離し、ポリ（アリーレンビニレン）系導電
性高分子に変換する。この場合の脱離の割合は熱処理の
温度、時間等で変化するが、脱離の割合が前駆体高分子
の繰り返し単位に対するモル比で１に近いほど得られた
複合物の電気伝導性としては高くなり、好ましいが、通
常０．６以上であれば導電性複合物として適用可能であ
る。

【００３０】本発明の導電性複合物は良好な電気伝導性
を示すが、本発明の導電性複合物は更に他の方法で酸化
させることにより電気伝導性を向上させた複合物を包含
する。酸化方法として特に制限はないが、酸化剤に例え
ば硫酸、五弗化ヒ素、ヨウ素、過硫酸塩、過マンガン酸
塩、ベンゾイルパーオキサイド、ＤＤＱ等を用いた化学
的手法や、電気化学的手法が挙げられる。

【００３１】

【実施例】以下に実施例を示して、本発明を更に詳細に
説明する。 実施例１ １，４−ビスクロロキシレン５ｇをメタノール−水
（４：１）混合溶媒１００ｃｃに溶解し、次いでジメチ
ルスルフィド１０ｍｌを加え、５０℃で２０時間反応さ
せた。反応終了後、溶液を濃縮しアセトンで結晶化さ
せ、パラキシレンビスジメチルスルホニウムクロライド
７ｇを得た。上記生成物を２５０ｃｃの水に溶解し、こ
れに水酸化ナトリウム０．９４ｇを水２５０ｃｃに溶解
した水溶液を窒素雰囲気中、０℃で添加した。約５時間
反応後、塩酸で中和し、室温に戻した後、水中で約２０
時間透析を行なった。この溶液を濃縮することにより、
ポリ（パラフェニレンビニレン）の前駆体高分子である
ポリ（パラキシリレンジメチルスルホニウムクロライ
ド）の１．０ｗｔ％水溶液を得た。この溶液の回転粘度
計から求めた粘度は８０ｃｐｓであった。また、この前
駆体高分子のＧＰＣから求めた重量平均分子量は約１０
⁵ （繰り返し単位数ｎは約５００）であった。得られた
前駆体高分子の熱重量／質量分析を行ったところ、約１
００℃から１７０℃の範囲でスルフィドと塩化水素が脱
離していることを確認できた。また、得られた前駆体高
分子のみをガラス基板上に塗布し、窒素雰囲気中、２０
０℃で８時間焼成したところ黄色膜が得られた。この膜
の赤外スペクトル、紫外可視吸収スペクトルは文献（斎
藤ら、ポリマー、３１巻、１１３７頁（１９９０年））
に記載されているポリ（パラフェニレンビニレン）のス
ペクトルと一致した。またＣ、Ｈ、Ｓ、Ｃｌの元素分析
を行ったところ、前駆体高分子の繰り返し単位１モルに
対して、０．０２モルのスルホニウム塩しか残存してお
らず、前駆体高分子がほとんどポリ（パラフェニレンビ
ニレン）に変換していることが確認された。

【００３２】上記により得られた前駆体高分子の水溶液
を室温で撹拌しながら、Ｈ型ポリ（スチレンスルホン
酸）（分子量１万）の１．０ｗｔ％水溶液を等重量添加
した。この混合溶液をガラス基板上に塗布し、窒素雰囲
気中、２００℃で８時間焼成し、黄褐色のポリ（パラフ
ェニレンビニレン）／ポリ（スチレンスルホン酸）から
なる導電性複合物膜を得た。この複合物膜のＣ、Ｈ、
Ｓ、Ｃｌの元素分析を行ったところ、混合したポリ（ス
チレンスルホン酸）の大部分が膜中に残存していること
を確認できた。この複合物膜の表面抵抗（２５℃）は１
０⁷ Ω／□であった。また、この複合物膜を基板から剥
離することにより自立フィルムが得られた。このフィル
ムの電気伝導度（２５℃、４端子法）は１０^-3Ｓ／ｃｍ
であった。

【００３３】実施例２ 実施例１と同様の方法で得た複合物膜の自立フィルム
を、硫酸、窒素雰囲気下に約８時間（２５℃）さらした
後、電気伝導度（２５℃、４端子法）を測定したとこ
ろ、その値は１０² Ｓ／ｃｍであった。また、更に窒素
雰囲気下、２００℃で８時間処理した後、電気伝導度
（２５℃、４端子法）を測定したところ、その値は１０
² Ｓ／ｃｍであり、高温で安定な高電気伝導性フィルム
であることが確認できた。

【００３４】実施例３ 実施例１で得られたポリ（パラフェニレンビニレン）の
前駆体高分子の１ｗｔ％水溶液を室温で撹拌しながら、
Ｈ型ナフチルスルホン酸のホルマリン縮合物（３量体）
の１ｗｔ％水溶液を等重量添加した。この混合溶液をガ
ラス基板上に塗布し、窒素雰囲気中、２００℃で８時間
焼成し、黄褐色のポリ（パラフェニレンビニレン）／ナ
フチルスルホン酸３量体からなる導電性複合物膜を得
た。この複合物膜のＣ、Ｈ、Ｓ、Ｃｌの元素分析を行っ
たところ、混合したナフチルスルホン酸３量体の大部分
が膜中に残存していることを確認できた。この複合物膜
の表面抵抗（２５℃）は１０⁷ Ω／□であった。また、
この複合物膜を基板から剥離することにより自立フィル
ムが得られた。このフィルムの電気伝導度（２５℃、４
端子法）は１０^-3Ｓ／ｃｍであった。

【００３５】実施例４ 実施例３と同様の方法で得た複合物膜の自立フィルム
を、硫酸、窒素雰囲気下に約８時間（２５℃）さらした
後、電気伝導度（２５℃、４端子法）を測定したとこ
ろ、その値は１０² Ｓ／ｃｍであった。また、更に窒素
雰囲気下、２００℃で８時間処理した後、電気伝導度
（２５℃、４端子法）を測定したところ、その値は１０
² Ｓ／ｃｍであり、高温で安定な高電気伝導性フィルム
であることが確認できた。

【００３６】実施例５ 実施例１で得られたポリ（パラフェニレンビニレン）の
前駆体高分子の１ｗｔ％水溶液を室温で撹拌しながら、
Ｈ型スルホン化モノメチルポリエチレングリコール（分
子量約３５０）の１ｗｔ％水溶液を等重量添加後、この
混合溶液をガラス基板上に塗布し、窒素雰囲気中、２０
０℃で８時間焼成し、黄褐色のポリ（パラフェニレンビ
ニレン）／スルホン化モノメチルポリエチレングリコー
ルからなる導電性複合物膜を得た。この複合物膜のＣ、
Ｈ、Ｓ、Ｃｌの元素分析を行ったところ、混合したスル
ホン化モノメチルポリエチレングリコールの大部分が膜
中に残存していることを確認できた。この複合物膜の表
面抵抗（２５℃）は１０⁸Ω／□であった。また、この
複合物膜を基板から剥離することにより自立フィルムが
得られた。このフィルムの電気伝導度（２５℃、４端子
法）は１０^-4Ｓ／ｃｍであった。

【００３７】実施例６ 実施例５と同様の方法で得た複合物膜の自立フィルム
を、硫酸、窒素雰囲気下に約８時間（２５℃）さらした
後、電気伝導度（２５℃、４端子法）の測定値は１０Ｓ
／ｃｍであった。また、更に窒素雰囲気下、２００℃で
８時間処理した後、電気伝導度（２５℃、４端子法）を
測定したところ、その値は１０Ｓ／ｃｍであり、高温で
安定な高電気伝導性フィルムであることが確認できた。

【００３８】実施例７ 実施例１で得られたポリ（パラフェニレンビニレン）の
前駆体高分子の１ｗｔ％水溶液を室温で撹拌しながら、
スルホン化オリゴオキシエチレン（Ｃ₁₂Ｈ₂₅Ｏ（ＣＨ₂
ＣＨ₂ Ｏ）₈ ＳＯ₃ Ｈ）の１ｗｔ％水溶液を等重量添加
したところ、白色の固体が沈殿した。この固体のＣ、
Ｈ、Ｓ、Ｃｌの元素分析を行なったところ、前駆体高分
子の繰り返し単位１モルに対し１モルのスルホン酸が複
合していることがわかった。この前駆体高分子／スルホ
ン酸複合物をｍ−クレゾールに溶解し、１ｗｔ％溶液と
した。次いで、この溶液をガラス基板上に塗布し、窒素
雰囲気中、２００℃で８時間焼成し、黄褐色のポリ（パ
ラフェニレンビニレン）／スルホン化オリゴオキシエチ
レンからなる導電性複合物膜を得た。この複合物膜の
Ｃ、Ｈ、Ｓ、Ｃｌの元素分析を行ったところ、混合した
スルホン化オリゴオキシエチレンの大部分が膜中に残存
していることを確認できた。この複合物膜の表面抵抗
（２５℃）は１０⁸ Ω／□であった。また、この複合物
膜を基板から剥離することにより自立フィルムが得られ
た。このフィルムの電気伝導度（２５℃、４端子法）は
１０^-4Ｓ／ｃｍであった。

【００３９】実施例８ 実施例７と同様の方法で得た複合物膜の自立フィルム
を、硫酸、窒素雰囲気下に約８時間（２５℃）さらした
後、電気伝導度（２５℃、４端子法）の測定値は１０Ｓ
／ｃｍであった。また、更に窒素雰囲気下、２００℃で
８時間処理した後、電気伝導度（２５℃、４端子法）を
測定したところ、その値は１０Ｓ／ｃｍであり、高温で
安定な高電気伝導性フィルムであることが確認できた。

【００４０】実施例９ 実施例１で得られたポリ（パラフェニレンビニレン）の
前駆体高分子の１ｗｔ％水溶液を室温で撹拌しながら、
ラウリル硫酸の０．５ｗｔ％水溶液を等重量添加したと
ころ、白色の固体が沈殿した。この固体のＣ、Ｈ、Ｓ、
Ｃｌの元素分析を行なったところ、前駆体高分子の繰り
返し単位１モルに対し１モルのラウリル硫酸が複合して
いることがわかった。この前駆体高分子／ラウリル硫酸
複合物をｍ−クレゾールに溶解し、１ｗｔ％溶液とし
た。次いで、この溶液をガラス基板上に塗布し、窒素雰
囲気中、２００℃で８時間焼成し、黄褐色のポリ（パラ
フェニレンビニレン）／ラウリル硫酸からなる導電性複
合物膜を得た。この複合物膜のＣ、Ｈ、Ｓ、Ｃｌの元素
分析を行ったところ、混合したラウリル硫酸の大部分が
膜中に残存していることを確認できた。この複合物膜の
表面抵抗（２５℃）は１０⁸ Ω／□であった。また、こ
の複合物膜を基板から剥離することにより自立フィルム
が得られた。このフィルムの電気伝導度（２５℃、４端
子法）は１０^-4Ｓ／ｃｍであった。

【００４１】実施例１０ 実施例９と同様の方法で得た複合物膜の自立フィルム
を、硫酸、窒素雰囲気下に約８時間（２５℃）さらした
後、電気伝導度（２５℃、４端子法）の測定値は１０²
Ｓ／ｃｍであった。また、更に窒素雰囲気下、２００℃
で８時間処理した後、電気伝導度（２５℃、４端子法）
を測定したところ、その値は１０² Ｓ／ｃｍであり、高
温で安定な高電気伝導性フィルムであることが確認でき
た。

【００４２】実施例１１ 実施例７で得られたポリ（パラフェニレンビニレン）の
前駆体高分子／スルホン化オリゴオキシエチレン複合物
の１ｗｔ％ｍ−クレゾール溶液を市販のポリカーボネー
トの１ｗｔ％クロロホルム溶液と重量比で２：１に混合
し、次いで、この混合溶液をガラス基板上に塗布し、窒
素雰囲気中、１５０℃で１２時間焼成し、黄褐色のポリ
（パラフェニレンビニレン）／スルホン化オリゴオキシ
エチレン／ポリカーボネートからなる導電性複合物膜を
得た。この複合物膜を基板から剥離することにより自立
フィルムが得られた。このフィルムの電気伝導度（２５
℃、２端子法）は１０^-5Ｓ／ｃｍであった。また、この
フィルムは熱可塑性があり、約１００℃で種々の金属電
極への熱圧着が可能であった。

【００４３】実施例１２ 実施例７で得られたポリ（パラフェニレンビニレン）の
前駆体高分子／スルホン化オリゴオキシエチレン複合物
の１ｗｔ％ｍ−クレゾール溶液を市販のポリメタクリレ
ートの１ｗｔ％クロロホルム溶液と重量比で２：１に混
合し、次いで、この混合溶液をガラス基板上に塗布し、
窒素雰囲気中、１３０℃で１２時間焼成し、黄褐色のポ
リ（パラフェニレンビニレン）／スルホン化オリゴオキ
シエチレン／ポリメタクリレートからなる導電性複合物
膜を得た。この複合物膜を基板から剥離することにより
自立フィルムが得られた。このフィルムの電気伝導度
（２５℃、２端子法）は１０^-5Ｓ／ｃｍであった。ま
た、このフィルムは熱可塑性があり、約１００℃で種々
の金属電極への熱圧着が可能であった。

【００４４】比較例１ 実施例１で得られたポリ（パラフェニレンビニレン）の
前駆体高分子の１ｗｔ％水溶液をそのままガラス基板上
に塗布し、窒素雰囲気中、２００℃で８時間焼成し、ポ
リ（パラフェニレン）膜を得た。この表面抵抗（２５
℃）は１０¹²Ω／□以上であった。また、この膜を基板
から剥離することにより自立フィルムが得られた。この
フィルムの電気伝導度（２５℃、２端子法）は１０^-7Ｓ
／ｃｍ以下であった。

【００４５】比較例２ 比較例１と同様の方法で得た自立フィルムを、硫酸、窒
素雰囲気下に約８時間（２５℃）さらした後、電気伝導
度（２５℃、４端子法）を測定したところ、その値は１
０² Ｓ／ｃｍであった。また、更に窒素雰囲気下、２０
０℃で８時間処理した後、電気伝導度（２５℃、２端子
法）を測定したところ、１０^-7Ｓ／ｃｍ以下に低下して
いた。

【００４６】比較例３ 実施例１で得られたポリ（パラフェニレンビニレン）の
前駆体高分子の１ｗｔ％水溶液にパラトルエンスルホン
酸の１ｗｔ％水溶液を等量添加後、この混合溶液をガラ
ス基板上に塗布し、窒素雰囲気中、２００℃で８時間焼
成し、ポリ（パラフェニレン）／パラトルエンスルホン
酸からなる複合膜を得た。この複合膜の表面抵抗（２５
℃）は１０¹²Ω／□以上であった。また、この膜を基板
から剥離することにより自立フィルムが得られた。この
フィルムの電気伝導度（２５℃、２端子法）は１０^-7Ｓ
／ｃｍであった。

【００４７】実施例１３ パラスチレンスルホン酸の１ｗｔ％水溶液をガラス基板
上に塗布し、窒素雰囲気中、１５０℃で３時間焼成した
ところ、淡褐色の膜が得られた。この膜は水に溶解し、
強酸性を示した。この膜の水溶液中のＧＰＣを測定した
ところ、その分子量は約２０００であり（ポリ（スチレ
ンスルホン酸）換算）、パラスチレンスルホン酸が、加
熱により重合していることが確認された。そこで、実施
例１で得られたポリ（パラフェニレンビニレン）の前駆
体高分子の１ｗｔ％水溶液にパラスチレンスルホン酸の
１ｗｔ％水溶液を等量添加後、この混合溶液をガラス基
板上に塗布し、窒素雰囲気中、１５０℃で３時間焼成
後、２００℃で８時間焼成し、黄褐色のポリ（パラフェ
ニレンビニレン）／ポリ（パラスチレンスルホン酸）か
らなる複合物膜を得た。この複合物膜のＣ、Ｈ、Ｓ、Ｃ
ｌの元素分析を行ったところ、混合したパラスチレンス
ルホン酸の大部分が膜中に残存していることを確認でき
た。この複合物膜の表面抵抗（２５℃）は１０⁷ Ω／□
であった。また、この複合物膜を基板から剥離すること
により自立フィルムが得られた。このフィルムの電気伝
導度（２５℃、４端子法）は１０^-2Ｓ／ｃｍであった。

【００４８】実施例１４ 実施例１３と同様の方法で得た複合物膜の自立フィルム
を、硫酸、窒素雰囲気下に約８時間（２５℃）さらした
後、電気伝導度（２５℃、４端子法）を測定したとこ
ろ、その値は１０² Ｓ／ｃｍであった。また、更に窒素
雰囲気下、２００℃で８時間処理した後、電気伝導度
（２５℃、４端子法）を測定したところ、その値は１０
² Ｓ／ｃｍであり、高温で安定な高電気伝導性フィルム
であることが確認できた。

【００４９】実施例１５ １，４−ビスクロロメチルナフタレン２ｇをメタノール
−水−アセトン（２：１：２）混合溶媒５０ｃｃに溶解
し、次いでジメチルスルフィド２．６ｍｌを加え、５０
℃で２０時間反応させた。反応終了後、溶液を濃縮しア
セトンで結晶化させ、１，４−ナフタレンジイルエチレ
ンビス（メチレンジメチルスルホニウムクロライド）
２．５ｇを得た。上記生成物１．７ｇを５０ｃｃの水に
溶解し、これに水酸化ナトリウム０．２ｇを水５０ｃｃ
に溶解した水溶液を窒素雰囲気中、０℃で添加した。約
５時間反応後、塩酸で中和し、室温に戻した後、水中で
約２０時間透析を行なった。この溶液を濃縮することに
より、ポリ（１，４−ナフタレンジイルビニレン）の前
駆体高分子であるポリ（１，４−ナフタレンジイルエチ
レンジメチルスルホニウムクロライド）の０．５ｗｔ％
水溶液を得た。この溶液の回転粘度計から求めた粘度は
５ｃｐｓであった。また、この前駆体高分子のＧＰＣか
ら求めた重量平均分子量は約１０⁴ （繰り返し単位数ｎ
は約５０）であった。得られた前駆体高分子の熱重量／
マス分析を行ったところ、約１００℃から１７０℃の範
囲でスルフィドと塩化水素が脱離していることを確認で
きた。また、得られた前駆体高分子のみをガラス基板上
に塗布し、窒素雰囲気中、２００℃で８時間焼成したと
ころ赤色膜が得られた。この膜のＣ、Ｈ、Ｓ、Ｃｌの元
素分析を行ったところ、前駆体高分子の繰り返し単位１
モルに対して、０．０１モルのスルホニウム塩しか残存
しておらず、前駆体高分子がほとんどポリ（１，４−ナ
フタレンジイルビニレン）に変換していることが確認さ
れた。

【００５０】上記により得られた前駆体高分子の水溶液
を室温で撹拌しながら、Ｈ型ポリ（スチレンスルホン
酸）（分子量１万）の０．５ｗｔ％水溶液を等重量添加
した。次いで、この混合溶液をガラス基板上に塗布し、
窒素雰囲気中、２００℃で８時間焼成し、赤褐色のポリ
（１，４−ナフタレンジイルビニレン）／ポリ（スチレ
ンスルホン酸）からなる複合物膜を得た。この複合物膜
のＣ、Ｈ、Ｓ、Ｃｌの元素分析を行ったところ、混合し
たポリ（スチレンスルホン酸）の大部分が膜中に残存し
ていることを確認できた。この複合物膜の表面抵抗（２
５℃）は１０⁸ Ω／□であった。また、この複合物膜を
基板から剥離することにより自立フィルムが得られた。
このフィルムの電気伝導度（２５℃、４端子法）は１０
^-4Ｓ／ｃｍであった。

【００５１】実施例１６ 実施例１５と同様の方法で得た複合物膜の自立フィルム
を、硫酸、窒素雰囲気下に約８時間（２５℃）さらした
後、電気伝導度（２５℃、４端子法）を測定したとこ
ろ、その値は１０^-1Ｓ／ｃｍであった。また、更に窒素
雰囲気下、２００℃で８時間処理した後、電気伝導度
（２５℃、４端子法）を測定したところ、その値は１０
^-1Ｓ／ｃｍであり、高温で安定な高電気伝導性フィルム
であることが確認できた。

【００５２】実施例１７ 実施例１５により得られた前駆体高分子の水溶液を室温
で撹拌しながら、スルホン化オリゴオキシエチレン（Ｃ
₁₂Ｈ₂₅Ｏ（ＣＨ₂ ＣＨ₂ Ｏ）₈ ＳＯ₃ Ｈ）０．５ｗｔ％
水溶液を等重量添加したところ、白色の固体が沈殿し
た。この固体のＣ、Ｈ、Ｓ、Ｃｌの元素分析を行なった
ところ、前駆体高分子の繰り返し単位１モルに対し１モ
ルのスルホン酸が複合していることがわかった。この前
駆体高分子／スルホン酸複合物をｍ−クレゾールに溶解
し、１ｗｔ％溶液とした。次いで、この溶液をガラス基
板上に塗布し、窒素雰囲気中、２００℃で８時間焼成
し、赤褐色のポリ（１，４−ナフタレンジイルビニレ
ン）／スルホン酸からなる導電性複合物膜を得た。この
複合物膜のＣ、Ｈ、Ｓ、Ｃｌの元素分析を行ったとこ
ろ、混合したスルホン化オリゴオキシエチレンの大部分
が膜中に残存していることを確認できた。この複合物膜
の表面抵抗（２５℃）は１０⁸ Ω／□であった。また、
この複合物膜を基板から剥離することにより自立フィル
ムが得られた。このフィルムの電気伝導度（２５℃、２
端子法）は１０^-5Ｓ／ｃｍであった。

【００５３】実施例１８ 実施例１７と同様の方法で得た複合物膜の自立フィルム
を、硫酸、窒素雰囲気下に約８時間（２５℃）さらした
後、電気伝導度（２５℃、４端子法）を測定したとこ
ろ、その値は１０^-1Ｓ／ｃｍであった。また、更に窒素
雰囲気下、２００℃で８時間処理した後、電気伝導度
（２５℃、４端子法）を測定したところ、その値は１０
^-1Ｓ／ｃｍであり、高温で安定な高電気伝導性フィルム
であることが確認できた。

【００５４】次いで、この混合溶液をガラス基板上に塗
布し、窒素雰囲気中、２００℃で８時間焼成し、赤褐色
のポリ（１，４−ナフタレンジイルビニレン）／ポリ
（スチレンスルホン酸）からなる複合物膜を得た。この
複合物膜のＣ、Ｈ、Ｓ、Ｃｌの元素分析を行ったとこ
ろ、混合したポリ（スチレンスルホン酸）の大部分が膜
中に残存していることを確認できた。この複合物膜の表
面抵抗（２５℃）は１０⁸Ω／□であった。また、この
複合物膜を基板から剥離することにより自立フィルムが
得られた。このフィルムの電気伝導度（２５℃、４端子
法）は１０^-4Ｓ／ｃｍであった。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、スルホン酸を均一に前
記前駆体高分子と混合した混合物溶液とすることが出来
るため、その後の熱処理により導電性複合物を所望の形
状で得ることが出来る等賦形性、加工性に優れた製造法
が提供される。また得られる導電性複合物は、安定なド
ーパントが均一に複合されているため、高電導性で物理
的あるいは化学的安定性、特に熱安定性に優れている。
また、本発明の導電性複合物は導電性材料としては良好
な膜強度を示し、容易に数十μｍ程度の均一な自立フィ
ルムとして得ることができ、また、それ以下の薄いもの
でも自立フィルムとして調製可能である。更にまた、本
発明によれば、所望により熱可塑性高分子を含む導電性
複合物が提供され、金属やセラミックスとの接着性や接
合性を改善出来、あるいはまた加熱接着性導電性テープ
等その応用範囲が更に広がる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市川 玲子 東京都大田区多摩川２丁目24番25号 昭和 電工株式会社総合技術研究所内 (72)発明者 加藤 順也 東京都大田区多摩川２丁目24番25号 昭和 電工株式会社総合技術研究所内 (72)発明者 植田 みゆき 東京都大田区多摩川２丁目24番25号 昭和 電工株式会社総合技術研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スルホン酸アニオン系ドーパント及び
   ［−Ａｒ−ＣＨ＝ＣＨ−］（式中、Ａｒは不飽和環状化
   合物または不飽和ヘテロ環状化合物の二価基を表す）を
   繰り返し単位として含むポリ（アリーレンビニレン）系
   導電性高分子からなる導電性複合物。
2. 【請求項２】 熱可塑性高分子を含む請求項１記載の導
   電性複合物。
3. 【請求項３】 スルホン酸アニオンが、ポリ（ビニルス
   ルホン酸）、ポリ（スチレンスルホン酸）、ナフチルス
   ルホン酸のホルマリン縮合物及び一般式（Ｉ）で表され
   るアルキルまたはオキシアルキルスルホン酸（式中、ｍ
   は４以上の整数、Ｒ³ は炭素数１〜２０のアルキル、ア
   ルケニル、アルコキシまたはアリール基、Ｒ⁴ はアルキ
   レンまたはオキシアルキレン基）からなる群から選ばれ
   た少なくとも一種のスルホン酸のアニオンである請求項
   １又は２記載の導電性複合物。 Ｒ³ −（Ｒ⁴ ）_m −ＯＳＯ₃ Ｈ （Ｉ）
4. 【請求項４】 一般式（II）で表されるポリ（アリーレ
   ンエチレンスルホニウム塩）及びスルホン酸を混合後、
   あるいは所望によりそれらと熱可塑性高分子を混合後、
   その混合物を１００℃以上３５０℃以下の範囲の温度で
   熱処理することを特徴とする請求項１乃至３記載の導電
   性複合物の製造法。 【化１】 （式中、Ａｒは不飽和環状化合物または不飽和ヘテロ環
   状化合物の二価基、Ｒ¹、Ｒ² は炭素数１〜１０のアル
   キル基（環状も含む）、Ｘ^- はハロゲンのイオン、ｎは
   ３以上の整数を表す。）
5. 【請求項５】 スルホン酸がスチレンスルホン酸、ビニ
   ルスルホン酸、ポリ（スチレンスルホン酸）、ポリ（ビ
   ニルスルホン酸）、ナフチルスルホン酸のホルマリン縮
   合物及び前記一般式（Ｉ）で表されるアルキルまたはオ
   キシアルキルスルホン酸（式中、ｍは４以上の整数、Ｒ
   ³ は炭素数１〜２０のアルキル、アルケニル、アルコキ
   シまたはアリール基、Ｒ⁴ はアルキレンまたはオキシア
   ルキレン基）からなる群から選ばれた少なくとも一種の
   スルホン酸である請求項４記載の製造法。