JPH0778131B2 - 導電性樹脂組成物成形物の製造方法 - Google Patents

導電性樹脂組成物成形物の製造方法

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JPH0778131B2
JPH0778131B2 JP9727187A JP9727187A JPH0778131B2 JP H0778131 B2 JPH0778131 B2 JP H0778131B2 JP 9727187 A JP9727187 A JP 9727187A JP 9727187 A JP9727187 A JP 9727187A JP H0778131 B2 JPH0778131 B2 JP H0778131B2
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隆一 杉本
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は導電性樹脂組成物成形物の製造方法に関するも
のである。さらに詳しくは熱可塑性樹脂と特定の構造を
有する導電性の複素5員環式化合物重合体よりなる導電
性樹脂組成物成形物の製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
静電気帯電防止、易めっき性の付与、或は電磁波シール
ド性の付与を目的として導電性の樹脂組成物の開発が行
われている。この目的のために従来、アルミニウム、ス
テンレス鋼などの金属の粉末、または繊維、或は炭素の
粉末や炭素繊維などを添加混合して導電性の樹脂組成物
とすることが行われている。
一方、主鎖に複素5員環式化合物が連なった構造を有す
るポリピロール、ポリフラン、ポリチオフェン、ポリセ
レノフェン等の重合体はヨウ素や五フッ化ヒ素等のドー
パントをドープすることにより、絶縁体から導電体に変
化するなど、優れた性質を有することが知られており、
導電性材料として使用されている。
例えば、ポリチオフェンはチオフェンを化学的重合方
法、または電気化学的酸化重合方法により重合して得ら
れるポリマーであるが、ヨウ素などのドーパントをドー
ピングしたものは高い導電性を有することが知られてい
る。さらにポリピロール、ポリフラン、ポリセレノフェ
ン、ポリテルロフェン等の複素5員環式化合物重合体に
ついても同様に導電性高分子化合物として知られてお
り、これらの導電性高分子化合物を添加混合して導電性
の樹脂組成物とすることも検討されている。
〔発明が解決すべき問題点〕
上述の従来の導電性組成物を成形する方法は実質的に固
体を樹脂中に練り込む方法であり、添加物を大量に使用
することにより導電性を付与するという目的はある程度
達成されるものの、金属の粉末または繊維を添加する方
法では、添加物が高価である上に混合及び得られた組成
物を成形するのが困難でありまた、組成物の比重がかな
り大きくなるなどの問題があった。また一方、炭素の粉
末を添加する方法は、添加物が比較的安価であるが、導
電性を付与するためには、比較的多量の炭素を添加する
ことが必要であり、樹脂との均一分散混合が困難であっ
た。導電性高分子化合物の添加も導電性高分子化合物自
体が不融性、不溶性の重合体であるため、炭素の添加と
同様な問題がある。すなわち、いずれの方法でも成形加
工が難しく、樹脂の物性が低下するなどの問題があっ
た。
〔発明の目的〕
本発明の目的は溶融性、且つ導電性に優れた複素5員環
式化合物重合体と熱可塑性樹脂の混合組成物をつくり、
これより容易に導電性成形物を得る方法を提供する事に
ある。
〔問題点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に鋭意探索した
結果、特定の構造単位を有する複素5員環式化合物重合
体が樹脂との分散性が良く、軟化点を有するため、これ
らの複素5員環式化合物重合体および熱可塑性樹脂の軟
化点以上の温度で成形加工することが可能である事を見
い出して本発明を完成させた。
すなわち、本発明は熱可塑性樹脂と、一般式(I) 〔式(I)中、Rは炭素数8個以上のアルキル基、Xは
酸素、硫黄、セレン、テルル又は−NR′で表わされるア
ミノ基、ただし、ここでR′は水素、アルキル基、アリ
ール基を示す〕で表わされる単量体単位を繰り返し単位
とする複素5員環式化合物重合体の混合物を該熱可塑性
樹脂及び該複素5員環式化合物重合体の軟化点以上の温
度に加熱して、所望の形状に成形する方法であって、少
なくとも該複素5員環式化合物重合体は予め及び/又は
成形後、ドーパントでドープ処理されることを特徴とす
る導電性樹脂組成物成形物の製造方法である。
上記した本発明で使用される複素5員環式化合物重合体
は高分子鎖の複素5員環核上にアルキル基を有してお
り、上式のうち、Rで示される炭素数8個以上のアルキ
ル基としては、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシ
ル、ドデシル等の直鎖アルキル基のほかに、シクロオク
チル基のような環状アルキル基、或は分枝構造を有する
アルキル基などが挙げられる。これらのアルキル基はハ
ロゲン、ニトロ、シアノ、アルコキシ、アリール、アル
ケニルなどの基を有していてもよい。また、窒素、酸
素、硫黄などのヘテロ原子を含んでいてもよい。
一般的に重合体の置換基のアルキル鎖が長いほど重合体
の軟化点は低くなる傾向にあり、逆にアルキル鎖が短け
れば重合体の軟化転は高くなる傾向にある。例えば炭素
数8個のオクチル基がついている場合には重合体の軟化
点は156℃であったがそれ以下の長さの置換基の場合に
は重合体は軟化点を有せず不融性であった。
本発明で使用される複素5員環式化合物重合体は、通
常、前記の一般式(I)で表される、複素5員環式化合
物の酸化的カップリング反応によって製造される。
また2,5−ジハロゲン化した複素5員環式化合物をマグ
ネシウムと反応させてジグリニャール化した後、ニッケ
ル触媒によりカップリングして重合体を製造する方法に
よっても合成することができる。
本発明で使用される複素5員環式化合物重合体は、一般
式(I)の化合物単位が2、5位または2、4位で繰り
返し結合している重合体であり、あるいは一部架橋構造
を有した重合体であっても構わない。
複素5員環式化合物の酸化的カップリング反応による具
体的な重合方法としては、酸化剤触媒を用いて重合する
方法、電気化学的に重合する方法等が挙げられ、中でも
酸化剤触媒を用いて重合する方法が重合体を安価に容易
に得る手段として好ましい。
これらの重合用触媒としては塩化アルミニウム、塩化
鉄、塩化モリブデン、塩化タングステン、塩化錫、塩化
アンチモン、五フッ化ヒ素等のルイス酸として知られて
いる化合物が挙げられる。これらのうち、塩化アルミニ
ウムのように酸化力を持たないものや酸化力の弱いもの
は、塩化第二銅や二酸化マンガン、酸素などのような酸
化剤を併用することも好ましい。
これらの酸化剤触媒を、上記アルキル置換複素5員環式
化合物中に添加することにより室温下で容易に本発明で
使用される複素5員環式化合物重合体を製造することが
できる。又必要に応じて、この反応系中に不活性溶媒を
加えることも反応の制御などが容易に行えるようになる
ので好ましい方法である。
本発明では複素5員環式化合物重合体と熱可塑性樹脂の
混合物を熱可塑性樹脂及び複素5員環式化合物重合体の
軟化点以上の温度で成形加工することにより導電性樹脂
組成物成形物を製造することができる。ここで熱可塑性
樹脂としては特に制限はなくポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリ
デン、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポ
リフェニレンオキサイド、ポリビニルアルコール、ポリ
エーテル、ポリエステル、セルロース系樹脂、ポリアク
リルアミド、ポリアミド、熱可塑性ポリイミド又はポリ
アミック酸、ポリスルホンなど工業入手可能の熱可塑性
樹脂なら、あらゆる種類の樹脂を用いることができる。
本発明では複素5員環式化合物重合体と熱可塑性樹脂の
混合比は必要に応じて任意の量比を取ることができる。
たとえば、導電性の良好な樹脂組成物が必要なときは複
素5員環式化合物重合体の量比を大きくすればよく、混
合比に制限はないが、一般に複素5員環式化合物重合体
と熱可塑性樹脂の混合比は1:99〜99:1(重量比)くらい
である。
本発明の成形方法では熱可塑性樹脂及び複素5員環式化
合物重合体混合物の軟化点以上の温度で成形加工するこ
とにより導電性樹脂組成物成形物を製造することができ
る。
このような方法としては具体的には、いわゆる熱可塑性
樹脂の一般的な成形加工方法が利用可能であり、例え
ば、押出成形、射出成形、インフレーション成形、ロー
ル加工やカレンダー加工などが挙げられる。
本発明では、このようにして成形加工した重合体に適当
なドーパントをドープする工程により導電性の製品を製
造することができる。
ここで使用されるドーパントとしては特に制限はなく、
導電性の複素5員環式化合物重合体を形成するためにド
ープする際に使用されるドーパントとして公知の化合物
が使用可能である。このようなドーパントとしてはヨウ
素、臭素、塩素、三塩化ヨウ素などのハロゲン化合物、
硫酸、硝酸、過塩素酸、ほうフッ化水素酸等のプロトン
酸、三塩化アルミニウム、三塩化鉄、塩化モリブデン、
塩化タングステン、塩化アンチモン、五フッ化ヒ素、三
酸化イオウなどのルイス酸、ヘキサフルオロアンチモン
酸ニトロシル(NOSbF6)、ヘキサフルオロヒ酸ニトロシ
ル(NOAsF6)、トリフルオロメタンスルホン酸ニトロシ
ル(NOCF3SO3)、ヘキサフルオロアンチモン酸ニトロイ
ル(NO2SbF6)、トリフルオロメタンスルホン酸ニトロ
イル(NO2CF3SO3)などの酸化剤、リチウム(Li)、ナ
トリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、
セシウム(Cs)などのアルカリ金属、R4NA(ここで、R
はアルキル基、Aは陰イオン基を示す)で表されるテト
ラアルキルアンモニウム塩など各種のドーパント物質が
使用可能である。
これらのドーパントを成形物にドープする方法について
は特に制限はなく、一般的には成形物とドーパント物質
とを接触させればよく、気相、あるいは液相中で行われ
ることが多い。
あるいは、過塩素酸リチウム(LiClO4)、テトラフルオ
ロホウ酸リチウム(LiBF4)、ヘキサフルオロヒ酸リチ
ウム(LiAsF6)、テトラフルオロホウ酸テトラブチルア
ンモニウム(Bu4NBF4)、過塩素酸テトラブチルアンモ
ニウム(Bu4NClO4)などの電解質塩を含む電解溶液中で
電気化学的にドープする方法も採用できる。また、上述
の成形加工時にドーパントを添加しても良い。
本発明の他の実施態様としては、熱可塑性樹脂とあらか
じめドープ処理をしてドーパントを含有する、複素5員
環式化合物重合体の混合物を用いることによっても同様
に成形することが可能であり、具体的な成形方法として
は前述の方法と同様である。
この場合も又、必要によって、上記成形後、更にドーパ
ントでドープ処理してもよい。
〔実施例〕
以下に合成例及び実施例により更に詳しく本発明を説明
する。
合成例1 3−オクチルチオフェンの合成例 3−ブロモチオフェン81.5g(0.5mol)とジフェニルホ
スフィノペンタンニッケルジクロライド1gを含む無水エ
ーテル300ml中に、オクチルマグネシウムブロマイド10
8.5g(0.5mol)を含むエーテル250mlを0℃で滴下し、
滴下終了後5時間環流してから、水を加えて加水分解し
た。次いで、有機層をエーテル抽出した後、得られたエ
ーテル溶液を減圧蒸留して、3−オクチルチオフェンを
75%の収率(理論)で得た。
同様にして、種々のグリニャール試薬を用いることによ
り、3−ドデシルチオフェン、3−ヘキサデシルチオフ
ェンおよび3−ドコシルチオフェンを得た。
注)ニッケル触媒の存在下、カップリング反応でもモノ
マーが得られる。
合成例2 複素5員環式化合物重合体の合成例 クロロホルム3,000ml中に無水塩化第二鉄240gを入れた
のち、さらに3−オクチルチオフェン60gを加えて室温
で24時間かきまぜた。
反応混合物をメタノール10,000ml中に加えて良くかきま
ぜたのち、不溶物をろ過により集め、メタノール、希塩
酸、水、アンモニア水で洗浄してから減圧下、80℃で10
時間乾燥した。
暗緑色のポリマーが51g得られた。
このポリマーの軟化点を測定したところ156℃であっ
た。
又、このポリマーの分子量(MW)をテトラヒドロフラン
溶媒によるゲルパーミエィションクロマトグラフィーに
より、ポリスチレン換算値で求めたところ、146,000で
あった。
同様にして、ポリ−3−ドデシルチオフェン(MW:109,0
00)、ポリ−3−ヘキサデシルチオフェン、ポリ−3−
ドコシルチオフェン(MW:135,000)などの3位にアルキ
ル基を有するポリチオフェンが得られた。
実施例1 ポリ−3−ドデシルチオフェンの粉末とポリ塩化ビニル
の粉末とフタル酸ジオクチルを重量比で1:3:2の割合で
ヘンシェルミキサー中で混合した後、押出機(BT−25、
プラスチック工学研究所(株)製)を用いて造粒し、得
られた組成物を0.1mmの空隙を有する二枚の鉄板の間に
はさんで、180℃で5分間ホットプレスしたところ、厚
さ0.1mmのフィルム状成形物が得られた。
このフィルムは暗赤色の均一フィルムで、室温で飽和蒸
気圧のヨウ素ガスに24時間接触させたところ、0.13S/cm
の電気伝導度を示した。
実施例2 ポリ−3−オクチルチオフェンの粉末とポリスチレンの
粉末を重量比で1:5の割合でヘンシェルミキサー中で混
合した後、押出機(BT−25、プラスチック工学研究所
(株)製)を用いて造粒し、得られた組成物を0.1mmの
空隙を有する二枚の鉄板の間にはさんで、240℃で5分
間ホットプレスしたところ、厚さ0.1mmのフィルム状成
形物が得られた。
このフィルムは赤色で透明性の良好な均一フィルムで、
室温で飽和蒸気圧のヨウ素ガスに24時間接触させたとこ
ろ、0.15S/cmの電気伝導度を示した。
実施例3 ポリ−3−オクチルチオフェンの粉末とポリプロピレン
の粉末を重量比で3:5の割合でヘンシェルミキサー中で
混合した後、押出機(BT−25、プラスチック工学研究所
(株)製)を用いて造粒し、得られた組成物を0.1mmの
空隙を有する二枚の鉄板の間にはさんで240℃で5分間
ホットプレスしたところ、厚さ0.1mmのフィルム状成形
物が得られた。
このフィルムは暗赤色の均一フィルムで、室温で飽和蒸
気圧のヨウ素ガスに24時間接触させたところ、5S/cmの
電気伝導度を示した。
実施例4 実施例2においてポリ−3−オクチルチオフェンの代わ
りにヨウ素をドープしたポリ−3−オクチルチオフェン
をもちいて実施例3と同様にしてホットプレスしたとこ
ろ、厚さ0.1mmのシート状の成形物が得られた。このシ
ートの電気伝導度を測定したところ1.2×10-2S/cmであ
った。
〔発明の効果〕
本発明の方法を実施することにより、従来、困難であっ
たで導電性樹脂組成物成形が容易に行え、導電性樹脂組
成物成形物を安価に製造することが可能となり、工業上
極めて価値がある。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱可塑性樹脂と、一般式(I) 〔式(I)中、Rは炭素数8個以上のアルキル基、Xは
    酸素、硫黄、セレン、テルル又は−NR′で表わされるア
    ミノ基、ただし、ここでR′は水素、アルキル基、アリ
    ール基を示す〕で表わされる単量体単位を繰り返し単位
    とする複素5員環式化合物重合体の混合物を該熱可塑性
    樹脂及び該複素5員環式化合物重合体の軟化点以上の温
    度に加熱して、所望の形状に成形する方法であって、少
    くとも該複素5員環式化合物重合体は予め及び/又は成
    形後、ドーパントでドープ処理されることを特徴とする
    導電性樹脂組成物成形物の製造方法。
JP9727187A 1987-04-22 1987-04-22 導電性樹脂組成物成形物の製造方法 Expired - Fee Related JPH0778131B2 (ja)

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