JPH08311173A - ポリアセン系骨格構造を有する不溶不融性基体の製造法 - Google Patents

ポリアセン系骨格構造を有する不溶不融性基体の製造法

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JPH08311173A
JPH08311173A JP7141156A JP14115695A JPH08311173A JP H08311173 A JPH08311173 A JP H08311173A JP 7141156 A JP7141156 A JP 7141156A JP 14115695 A JP14115695 A JP 14115695A JP H08311173 A JPH08311173 A JP H08311173A
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JP7141156A
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Yukinori Hadou
之規 羽藤
Shinta Sasaki
信太 笹木
Masatoshi Komori
正敏 小森
Shigeru Okuma
茂 大隈
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Kanebo Ltd
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Kanebo Ltd
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  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、ポリアセン系骨格構造を有する不溶
不融性基体であり、BET法による比表面積値1800
2 /g以上であり、ドーパントを大量にそして迅速に
ドーピングできる電気伝導性有機高分子系基体を提供す
ることを目的とする。 【構成】炭素、水素、酸素および無機塩からなる芳香族
系ポリマーを非酸化性雰囲気中で、400〜800℃の
温度まで加熱し、熱処理して、水素原子/炭素原子の原
子比が0.05〜0.50の基体を形成するポリアセン
系骨格構造を有する不溶不融性基体の製造法において、
非酸化性雰囲気中で、室温から450℃までの温度範囲
において、無機塩の飛散が40%未満となるよう芳香族
系ポリマーを熱分解せしめることを特徴とするポリアセ
ン系骨格構造を有する不溶不融性基体の製造法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気伝導性有機高分子
材料の製造法に関する。更に詳しくは、工業的規模で、
BET法による比表面積値が大きく、且つ均一なポリア
セン系骨格構造を有する不溶不融性基体の製造法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】高分子材料は成型性、軽量性および量産
性に優れている。そのため高分子材料のこれらの特性を
生かして、電気的に半導性を有する有機高分子材料がエ
レクロロニクス産業を始めとして多くの産業分野におい
て希求されている。初期の有機半導体はフイルム状ある
いは板状体等に成型することが困難であり、又n型ある
いはp型の不純物半導体としての性質を有していなかっ
たため、用途的にも限定されていた。近年、比較的成形
性に優れた有機半導体が得られるようになり、しかもこ
れらの半導体に電子供与性ドーパントあるいは電子受容
性ドーパントをドーピングすることによってn型あるい
はp型の有機半導体とすることが可能となった。そのよ
うな有機半導体の代表例として、ポリアセチレンがあ
る。ところがポリアセチレンは酸素によって酸化され易
い欠点がある。このため空気中で取り扱うことが困難で
あり、工業材料としては実用性に欠ける。本願の出願人
にかかる、特開昭60−170163号公報には、炭
素、水素および酸素から成る芳香族系ポリマーの熱処理
物であって、水素原子/炭素原子の原子比が0.05〜
0.50、BET法による比表面積が600m2 /g以
上であるポリアセン系骨格構造を有する不溶不融性基体
を正極及び/又は負極に用いる有機電解質電池が提案さ
れている。該不溶不融性基体は、空気中で安定であり、
工業材料として実用的である。しかしながら、この先願
においても、ポリアセン系骨格構造を有する不溶不融性
基体からなる有機高分子系材料を工業規模で安定的にし
かも均一な基体は得られにくいという問題があり、細孔
を有するポリアセン構造を発現させることが難しかっ
た。高性能、特にドーパントを大量にそして迅速にドー
ピングでき、さらに成形性に優れたポリアセン系骨格構
造を含有する不溶不融性基体を製造する方法は未だ開発
されていない。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】本発明者らは、ポリ
アセン系骨格構造を含有する不溶不融性基体を工業的規
模で安定的にしかも均一な構造とするべく製造法を見い
だし、上述の問題点が解決されるに至ったものである。
本発明の目的は、ポリアセン系骨格構造を有する不溶不
融性基体であり、BET法による比表面積値1800m
2 /g以上であり、ドーパントを大量にそして迅速にド
ーピングできる電気伝導性有機高分子系基体を提供する
ことにある。更に他の目的および効果は、以下の説明か
ら明らかにされよう。
【0004】
【問題点を解決するための手段】本発明によれば、本発
明の上記目的および利点は、炭素、水素、酸素及び無機
塩からなる芳香族系ポリマーを、非酸化性雰囲気中で4
00〜800℃の温度まで加熱処理して、水素原子/炭
素原子の原子比が0.05〜0.50の基体を形成する
ポリアセン系骨格構造を有する不溶不融性基体の製造法
において、非酸化性雰囲気中で、室温から450℃まで
の温度範囲において、無機塩を飛散させないよう芳香族
ポリマーを熱分解せしめることを特徴とするポリアセン
系骨格構造を有する不溶不融性基体の製造法によって達
成される。
【0005】上記本発明方法によれば、炭素、水素、酸
素および無機塩からなる芳香族系ポリマ−を非酸化性雰
囲気中で、室温から450℃の温度まで加熱する。
【0006】使用する芳香族系ポリマーは、(a)フェ
ノール・ホルムアルデヒド樹脂の如き、フェノール性水
酸基を有する芳香族系炭化水素化合物とアルデヒド類の
縮合物、(b)キシレン変性フェノール、ホルムアルデ
ド樹脂(フェノールの一部をキシレンで置換したもの)
の如き、フェノール性水酸基を有する芳香族系炭化水素
化合物、フェノール性水酸基を有さない芳香族系炭化水
素化合物およびアルデヒドの縮合物及び、(c)フラン
樹脂、の如き芳香族系ポリマーの熱処理物が使用出来
る。
【0007】前記した芳香族系ポリマーに無機塩を予め
含有することにより、不溶不融性基体に多孔性を付与す
ることができる。無機塩として塩化亜鉛、リン酸ナトリ
ウム等が挙げられるが、塩化亜鉛を用いる場合、ポリマ
−中に含有せしめる塩化亜鉛は、ポリマ−にたいして
0.5〜10重量倍が使用され、好ましくは3〜7重量
部含有せしめられた状態で加熱処理せしめられる。加熱
処理は、非酸化性雰囲気炉にて実施され、非酸化性雰囲
気炉は、たとえばマッフル炉を用いることができ、非酸
化性のガスは、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、二
酸化炭素等を使用し、窒素が好ましく用いられる。上記
発明方法によれば、室温から450℃までの温度範囲に
おいて、室温から300℃までは、50〜100℃/時
間の昇温スピ−ドにて、急速に加熱し、300℃から4
50℃までの温度範囲において、4℃/時間以下の昇温
スピ−ドにて加熱分解せしめる。熱分解温度は、内部温
度が室温から300℃までは、急激に昇温せしめ、30
0℃から450℃迄は上述のごとく4℃/時間以下で加
熱する。昇温スピードが4℃を越えると、炉温度分布が
大きくなり不均一となって、分解ガスが急激に発生し、
ポリマ−中に含有した塩化亜鉛の飛散が大きくなるため
均一な細孔を有する構造のものが得られにくくなり、好
ましくない。
【0008】450℃から600℃の温度範囲におい
て、昇温スピード20〜50℃/時間で加熱せしめられ
た後、600〜800℃に3〜7時間保持せしめられ
る。450℃以上の加熱領域において、例えば窒素ガス
をする場合、雰囲気炉中でのガス線スピ−ドを好ましく
は2〜8cm/min、更に好ましくは4〜6cm/m
inに調整し、昇温スピ−ド20〜50℃/時間で加熱
処理せしめられる。前述のガス線スピ−ドであっても、
昇温スピ−ドが20℃を下回ると熱分解物が収縮する傾
向がある。50℃を越えると、内部温度が不均一とな
り、熱分解物の収縮性が異なり、均一な構造を維持する
ことが難しい。ガス線スピ−ドと昇温スピ−ドをコント
ロ−ルすることによって、炉内熱分解物を均一にでき、
多孔性の不溶不融性基体を得ることが出来る。
【0009】温度領域450℃迄は、芳香族ポリマー
は、主に脱水素脱水反応が起こり、芳香環の縮合反応に
よってポリアセン系骨格構造が形成される。ポリアセン
系骨格構造の形成とともに無機塩の昇華が促進されるた
め、その飛散量が、好ましくは30%、さらに好ましく
は20%以下になるように無機塩の昇華を防止しなが
ら、加熱処理することが重要である。この反応は熱縮合
重合の一種であり、反応度は最終生成物の水素原子/炭
素原子(以下H/Cと云う)で表わされる原子数比によ
って表される。不溶不融性基体のH/Cの値は0.05
〜0.50、好ましくは、0.25〜0.45である。
不溶不融性基体のH/Cの値が0.5より大きい場合
は、ポリアセン系骨格構造が未発達なため電気伝導度が
低く好ましくない。一方、H/Cの値が0.05より小
さい場合、ドーピングできるドーパント量が少なく又ド
−パントのド−ピングによる構造の不安定化が生じ好ま
しくない。得られた熱処理物を水あるいは希塩酸等で十
分に洗浄することによって、熱処理物中に含まれている
無機塩を除去する。その後、これを乾燥することによっ
て、不溶不融性基体を得る。かくして本発明によれば、
無機塩の飛散を好ましくは30%以下、さらに好ましく
は20%以下に調整することによって、均質な反応が促
進され、工業的規模で、BET法による比表面積値18
00m2 /以上であるポリアセン系骨格構造を有する不
溶不融性基体を製造することができる。
【0010】
【発明の効果】本発明によって得られる細孔の高度に発
達したポリアセン系骨格構造を有する不溶不融性基体
は、これを粉砕して板状に成形された2次電池におい
て、ドーパントを大量にそして迅速にドーピングできる
ため、電極用有機高分子系材料として使用できる。
【0011】
【実施例】
実施例1 水溶性レゾール(約75%濃度)/塩化亜鉛/水を重量
比で10/25/4の割合で混合した水溶液を200m
m×6mmの型に流し込み、その上にガラス板を被せ、
水分が蒸発しない様にした後、約100℃の温度で1時
間加熱して硬化させた。該フェノール樹脂(20Kg)
をマッフル炉に入れ、窒素気流下で室温から300℃ま
で70℃/時間で昇温し、窒素流量を線スピ−ド5cm
/minにて300℃から450℃まで3℃/時間に
て、内部温度を昇温した。引き続き、450℃から55
0℃まで、昇温スピ−ド30℃/時間で急速に内部温度
を上げ、その後550℃で5時間熱処理を行った。放冷
後、該熱処理物を取り出し、希塩酸で洗った後水洗し、
乾燥することによってポリアセン骨格構造を有する不溶
不融性基体Aを得た。熱処理工程における塩化亜鉛の飛
散量を下式により算出した所、10%以下であり、無機
塩を含有した状態を保った状態で加熱処理したことを確
認した。
【0012】塩化亜鉛飛散量(%)={(W1 −W2
/W0 }×100 W0 :投入塩化亜鉛量(g) W1 :マッフル炉取出し直後の該熱処理物の重量(g) W2 :水洗・乾燥後の不溶不融性基体の重量(g) 該不溶不融性基体の元素分析を行ったところ水素原子/
炭素原子の原子数比は平均0.25であり、多孔性の尺
度であるBET法による比表面積は平均2010m2
gときわめて大きな値であった。電気炉内での分布を調
べるため、電気炉内を10分割して、該不溶不融性基体
の比表面積を調べた結果、最大2100、最低1930
2 /gであり、炉内での反応均一性は良好であった。
【0013】該不溶不融性基体Aを用い下記の方法にて
圧縮成形物を作成した。 (1)該不溶不融性基体を、本願の出願人の出願にかか
る、特開平2−214762号に記載のボールミルで平
均粒径0.5μmの不溶不融性基体粉末が得られるよう
粉砕した。 (2)上記(1)の該粉末100部に対し、PTFE系
結合剤20部(固形分)と水150部とを加え、ステン
レスビーカーにて混合した後、ダルトン(株)製品川ミ
キサーにて造粒した。該混合物を150℃にて乾燥して
顆粒状基体Aを得た。この時の平均粒径は、0.2mm
であった。 (3)上記(2)の顆粒状基体A100部に対し、あら
かじめメチルセルロース1部を水150部に溶解してお
いたメチルセルロース水溶液とを加え造粒し、乾燥して
得られた顆粒状基体Bは、平均粒径0.3mmであっ
た。 (4)上記(3)の顆粒状不溶不融性基体Aを圧縮成型
機にて厚さ1mm、直径15mmφの円板状に圧縮成型
を行った。圧縮成型時の、ホッパーから臼部への落下流
動性を測定したところ750cc/minの降下速度を
示し、圧縮成型物の厚みは、平均値が1.02mm、標
準偏差が0.013mmであった。 該圧縮成形物のド−パント吸液特性を調べるため、電解
液(1Mのテトラフルオロホウ酸テトラエチルアンモニ
ウムのプロピレンカ−ボネ−ト液)100mgを滴下し
たところ20分で完全に吸液された。
【0014】実施例2 実施例で用いたのと同じ該フェノール樹脂をマッフル炉
に入れ、窒素気流下で窒素流量を線スピ−ド5cm/m
inにて、450℃まで30℃/時間の速度で昇温し
た。引き続き、550℃まで昇温し、550℃で5時間
加熱処理を行った。熱処理物を取出し、希塩酸で洗った
後水洗し乾燥することによってポリアセン骨格構造を有
する不溶不融性基体を得た。
【0015】塩化亜鉛飛散量(実施例参照)は40%と
大きく、多量の塩化亜鉛が飛散し、消失していることを
確認した。該不溶不融性基体の元素分析を行ったところ
水素原子/炭素原子の原子数比は平均0.26であり、
BET法による比表面積は平均1700m2 /gであっ
た。実施例1と同様にして、炉内の分布を調べた結果、
比表面積は最大1800m2 /g、最小1520m2
gであり、炉内での均一性は不良であった。該不溶不融
性基体を、実施例1と同様にして得られた圧縮成形物の
吸液特性を調べた結果、電解液の吸液時間は40分以上
であった。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭素、水素、酸素および無機塩からなる
    芳香族系ポリマーを非酸化性雰囲気中で、400〜80
    0℃の温度まで加熱し、熱処理して、水素原子/炭素原
    子の原子比が0.05〜0.50の基体を形成するポリ
    アセン系骨格構造を有する不溶不融性基体の製造法にお
    いて、非酸化性雰囲気中で、室温から450℃までの温
    度範囲において、無機塩の飛散が40%未満となるよう
    芳香族ポリマーを熱分解せしめることを特徴とするポリ
    アセン系骨格構造を有する不溶不融性基体の製造法。
JP7141156A 1995-05-15 1995-05-15 ポリアセン系骨格構造を有する不溶不融性基体の製造法 Pending JPH08311173A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008066110A (ja) * 2006-09-07 2008-03-21 Toyota Motor Corp 燃料電池用電解質および燃料電池

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JP2008066110A (ja) * 2006-09-07 2008-03-21 Toyota Motor Corp 燃料電池用電解質および燃料電池

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