JPH10284350A - Solid electrolyte for solid state electrolytic capacitor, its manufacture and solid state electrolytic capacitor - Google Patents
Solid electrolyte for solid state electrolytic capacitor, its manufacture and solid state electrolytic capacitorInfo
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- JPH10284350A JPH10284350A JP8662197A JP8662197A JPH10284350A JP H10284350 A JPH10284350 A JP H10284350A JP 8662197 A JP8662197 A JP 8662197A JP 8662197 A JP8662197 A JP 8662197A JP H10284350 A JPH10284350 A JP H10284350A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ドーパントが共存
する状態(以下、ドープ状態という)で汎用有機溶剤お
よび/または水性溶剤に可溶なポリアニリンおよび/ま
たはその誘導体を含む導電性有機重合体組成物から得ら
れる導電性皮膜を用いた固体電解コンデンサに関する。
本発明に用いる有機重合体組成物は、ドープ状態で溶剤
または水に可溶であるため、該組成物の溶液を金属表面
に直接塗布、乾燥して、固体電解質を形成させることが
できる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a conductive organic polymer composition containing polyaniline and / or a derivative thereof soluble in a general-purpose organic solvent and / or an aqueous solvent in a state in which a dopant coexists (hereinafter referred to as a doped state). The present invention relates to a solid electrolytic capacitor using a conductive film obtained from a product.
Since the organic polymer composition used in the present invention is soluble in a solvent or water in a doped state, a solution of the composition can be directly applied to a metal surface and dried to form a solid electrolyte.
【0002】[0002]
【従来の技術】導電性高分子であるポリアニリンは、一
般に不融、不溶であるため、基材上にポリアニリンの皮
膜を形成する方法としては、電解重合する方法(J.Elec
tro-chem.Soc.,132,1022,(1988) )が提案されている
が、大面積の金属表面に適用するには困難があったた
め、ポリアニリンを可溶化する方法が切望されている。2. Description of the Related Art Since polyaniline, which is a conductive polymer, is generally infusible and insoluble, a method of forming a polyaniline film on a base material is a method of electrolytic polymerization (J. Elec.
tro-chem. Soc., 132, 1022, (1988)), but it has been difficult to apply it to a large-area metal surface, so that a method for solubilizing polyaniline has been desired.
【0003】また、脱ドープ状態のポリアニリンがある
種の極性有機溶剤に可溶なため、加工が可能となる方法
(特開平3−28229)が提案されているが、この方
法によれば、脱ドープ状態のポリアニリンを成型する工
程と、さらにプロトン酸によりドープする工程の2つの
工程が必要である問題点がある。Further, a method has been proposed in which undoped polyaniline can be processed because it is soluble in a certain kind of polar organic solvent (JP-A-3-28229). There is a problem that two steps of a step of molding a doped polyaniline and a step of doping with a protonic acid are required.
【0004】ドープ状態のポリアニリンを可溶化する方
法(WO92−22911)についても提案がなされて
いるが、有害な溶剤を使用する、過剰のプロトン酸ドー
パントを使用するなど、工業的にポリアニリンを利用す
るには多くの問題点がある。[0004] A method for solubilizing polyaniline in a doped state (WO92-22911) has also been proposed. However, polyaniline is industrially used, for example, by using a harmful solvent or by using an excess of a protonic acid dopant. Has many problems.
【0005】アンモニアもしくは揮発性のアミンを加え
た極性有機溶剤にドープ状態のポリアニリンを溶解させ
る方法(特開平3−285983)も提案されている
が、成型後、溶媒除去と同時に、有害なアンモニアもし
くはアミンのガスが発生する問題点がある。A method of dissolving doped polyaniline in a polar organic solvent to which ammonia or a volatile amine has been added (Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-285983) has been proposed. There is a problem that amine gas is generated.
【0006】ドーパントとなるスルホン酸基を重合体骨
格に直接結合させた自己ドーピング型の水溶性ポリアニ
リン(特開平5−178989)も提案されているが製
造工程が煩雑でコスト面に問題がある。A self-doping type water-soluble polyaniline in which a sulfonic acid group serving as a dopant is directly bonded to a polymer skeleton (Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-178889) has been proposed, but the production process is complicated and there is a problem in cost.
【0007】基材上にポリアニリンの被膜を形成させる
方法としては、目的基材の存在下で、アニリン又はその
誘導体を、化学酸化重合させる方法(特開平2−695
25)が提案されているが、工業的な大規模生産には不
適である。As a method for forming a polyaniline film on a substrate, a method is known in which aniline or a derivative thereof is chemically oxidatively polymerized in the presence of a target substrate (JP-A-2-695).
25) has been proposed, but is not suitable for industrial large-scale production.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、ドープ
状態で汎用有機溶剤および/または水性溶剤に可溶で安
価な導電性ポリアニリンを開発すべく鋭意研究した結
果、特定のドーパントがポリアニリンまたはその誘導体
をドープ状態で溶剤可溶性とすることができることを見
出した。この可溶性ポリアニリンを用いて簡便に塗布、
被覆可能な優れたコンデンサ用固体電解質を開発すべく
鋭意研究した結果、本発明に至った。SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors have made intensive studies to develop inexpensive conductive polyaniline which is soluble in a general-purpose organic solvent and / or aqueous solvent in a doped state, and as a result, a specific dopant is polyaniline or polyaniline. It has been found that the derivative can be made solvent-soluble in a doped state. Simple application using this soluble polyaniline,
As a result of intensive studies to develop an excellent solid electrolyte for a capacitor that can be coated, the present invention has been achieved.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】即ち本発明は、ポリアニ
リンおよび/またはその誘導体(A)およびプロトン酸
ドーパント(B)が少なくとも含まれてなり、導電率が
10-9S/cm以上であり、かつドープ状態において可溶
である導電性有機重合体組成物であって、該プロトン酸
ドーパント(B)における(ドーパントの分子量)/
(1分子中の酸解離定数pKaが4.0以下のプロトン
酸基の数)の値が350〜2000である導電性有機重
合体組成物を用いたことを特徴とする固体電解コンデン
サ用固体電解質である。また、該導電性有機重合体組成
物において用いられる好ましいドーパントが下記式
(I)もしくは式(II)から選ばれる少なくとも1種で
あることを特徴とする導電性有機重合体組成物を用いた
固体電解コンデンサに関するものであり、さらには該好
ましいドーパントを用いた導電性有機重合体組成物の少
なくとも1種あるいは混合物の分散液または溶液を酸化
皮膜形成金属上に塗布し、乾燥させることを特徴とする
固体電解コンデンサ用固体電解質の製造方法に関するも
のである。That is, the present invention comprises at least polyaniline and / or a derivative thereof (A) and a protonic acid dopant (B), and has a conductivity of 10 -9 S / cm or more; And a conductive organic polymer composition which is soluble in a doped state, wherein (proton molecular weight) / (dopant molecular weight) /
A solid electrolyte for a solid electrolytic capacitor, wherein a conductive organic polymer composition having a value of (the number of proton acid groups having an acid dissociation constant pKa of 4.0 or less in one molecule) of 350 to 2,000 is used. It is. Further, a preferable dopant used in the conductive organic polymer composition is at least one selected from the following formulas (I) and (II). The present invention relates to an electrolytic capacitor, and is further characterized in that a dispersion or solution of at least one or a mixture of conductive organic polymer compositions using the preferred dopant is applied on an oxide film-forming metal and dried. The present invention relates to a method for producing a solid electrolyte for a solid electrolytic capacitor.
【0010】[0010]
【化3】 式中、R1 は水素、あるいは炭素数が1〜15、好まし
くは2〜12のアルキル基、アルケニル基、アルキルチ
オアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アリ
ールアルキル基、アルコキシアルキル基、アリールオキ
シアルキル基を示し、複数存在する場合は同じであって
も異なってもよい。R1'は水素、アルキル基、アルケニ
ル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルチオア
ルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アリール
アルキル基、アルキルスルフィニル基、アルコキシアル
キル基、アリールオキシアルキル基、アルキルスルホニ
ル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ニト
リル基、ヒドロキシ基、ニトロ基またはハロゲンを示
し,複数存在する場合は同じであっても異なっていても
よい。Embedded image In the formula, R 1 is hydrogen or an alkyl group, alkenyl group, alkylthioalkyl group, aryl group, alkylaryl group, arylalkyl group, alkoxyalkyl group, aryloxyalkyl having 1 to 15, preferably 2 to 12 carbon atoms. Represents a group, and when a plurality of groups are present, they may be the same or different. R 1 ′ is hydrogen, alkyl, alkenyl, alkoxy, alkylthio, alkylthioalkyl, aryl, alkylaryl, arylalkyl, alkylsulfinyl, alkoxyalkyl, aryloxyalkyl, alkylsulfonyl, It represents an alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, a nitrile group, a hydroxy group, a nitro group or a halogen. When a plurality of groups are present, they may be the same or different.
【0011】好ましいR1'としては、水素、アルキル
基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルチオアル
キル基、アリール基、アルキルスルフィニル基、アルコ
キシアルキル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシ
ル基、ニトリル基、ヒドロキシ基であり、さらに好まし
くは水素、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルチ
オアルキル基、アルキルスルフィニル基、アルコキシア
ルキル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、
ニトリル基、ヒドロキシ基である。kは1〜5整数を示
し、好ましくは2〜4の整数である。k’は0〜4の整
数を示し、k+k’=5である。Preferred R 1 'is hydrogen, an alkyl group, an alkoxy group, an alkylthio group, an alkylthioalkyl group, an aryl group, an alkylsulfinyl group, an alkoxyalkyl group, an alkoxycarbonyl group, a carboxyl group, a nitrile group, or a hydroxy group. More preferably hydrogen, alkoxy group, alkylthio group, alkylthioalkyl group, alkylsulfinyl group, alkoxyalkyl group, alkoxycarbonyl group, carboxyl group,
They are a nitrile group and a hydroxy group. k represents an integer of 1 to 5 and preferably an integer of 2 to 4. k ′ represents an integer of 0 to 4, and k + k ′ = 5.
【0012】[0012]
【化4】 Embedded image
【0013】式中、R2 は炭素数5〜20のアルキル
基、アルケニル基、アルキルチオアルキル基、アリール
基、アルキルアリール基、アリールアルキル基、アルコ
キシアルキル基、アリールオキシアルキル基を示し、好
ましくは炭素数7〜20のアルキル基、アルキルチオア
ルキル基、アルコキシアルキル基、アリールオキシアル
キル基を示す。pは1〜5の整数、好ましくは2〜5の
整数を示す。In the formula, R 2 represents an alkyl group having 5 to 20 carbon atoms, an alkenyl group, an alkylthioalkyl group, an aryl group, an alkylaryl group, an arylalkyl group, an alkoxyalkyl group, or an aryloxyalkyl group. It represents an alkyl group, an alkylthioalkyl group, an alkoxyalkyl group, and an aryloxyalkyl group represented by Formulas 7 to 20. p represents an integer of 1 to 5, preferably an integer of 2 to 5.
【0014】ドープ状態においてポリアニリンを可溶化
させるには、プロトン酸ドーパントの選択が重要であ
る。好適なドーパントは、プロトン酸基のほかにある程
度の空間的広がりを有する溶剤親和性の高い部分構造を
有する必要がある。ドーパントによって、プロトン付加
されるときのポリアニリン1単位の式量は181であ
る。溶解性の低いポリアニリン主鎖をドーピングによっ
て溶解させるには、ドーパントの1プロトン酸基あたり
の式量は181以上が必要と推測される。In order to solubilize polyaniline in a doped state, it is important to select a proton acid dopant. Suitable dopants must have a high solvent affinity partial structure that has some spatial extent in addition to the protonic acid groups. The formula weight of one unit of polyaniline when protonated by the dopant is 181. In order to dissolve the polyaniline main chain having low solubility by doping, it is estimated that the formula weight per proton acid group of the dopant is required to be 181 or more.
【0015】本発明者らはかかる課題に鑑み、ドーパン
トについて鋭意研究した結果、(ドーパントの分子量)
/(1分子中の酸解離定数pKaが4.0以下のプロト
ン酸基の数)の値が350〜2000であるドーパント
が好適であることを見出した。350という値は、ポリ
アニリンの181のおよそ2倍である。また、この値が
2000以上になると、ドーパントによる立体障害のた
めにポリアニリンの主鎖間の電子伝導が妨げられ、導電
率が低下する。酸解離定数pKaが4.0を超えるプロ
トン酸基はポリアニリンへのプロトン付加が不充分で、
得られる組成物の導電率が低い。In view of the above problems, the present inventors have conducted intensive studies on dopants and found that the molecular weight of the dopant was as follows.
It has been found that a dopant having a value of / (the number of protonic acid groups having an acid dissociation constant pKa of 4.0 or less in one molecule) of 350 to 2,000 is suitable. The value of 350 is approximately twice that of 181 for polyaniline. On the other hand, when the value is 2,000 or more, electron conduction between the main chains of polyaniline is hindered due to steric hindrance caused by the dopant, and the conductivity is reduced. Proton acid groups having an acid dissociation constant pKa exceeding 4.0 have insufficient protonation to polyaniline,
The conductivity of the resulting composition is low.
【0016】(ドーパントの分子量)/(1分子中の酸
解離定数pKaが4.0以下のプロトン酸基の数)の値
は好ましくは400〜2000であり、さらに好ましく
は460〜2000であり、さらに好ましくは520〜
2000であって、この順にドープ状態のポリアニリン
が溶剤に分散あるいは溶解しやすくなる。The value of (the molecular weight of the dopant) / (the number of proton acid groups having an acid dissociation constant pKa of 4.0 or less in one molecule) is preferably from 400 to 2,000, more preferably from 460 to 2,000, More preferably 520 to
2000, the polyaniline in the doped state is easily dispersed or dissolved in the solvent in this order.
【0017】好適なドーパントの具体例としては、前記
式(I)もしくは式(II)で示されるプロトン酸化合物
が挙げられる。これらはすべて分子量が数百程度の有機
スルホン酸である。式(I)で示されるドーパントは、
R1 が比較的極性の低い有機基であって、ポリアニリン
を主に汎用有機溶剤に溶解させるのに有用である。式
(II)のドーパントは親水性基のスルホン酸塩部分を有
し、主に水性溶剤に溶解させるのに有用である。Specific examples of suitable dopants include protonic acid compounds represented by the above formula (I) or (II). These are all organic sulfonic acids having a molecular weight of several hundreds. The dopant represented by the formula (I) is
R 1 is an organic group having a relatively low polarity, and is useful for dissolving polyaniline mainly in a general-purpose organic solvent. The dopants of formula (II) have a sulfonate moiety of a hydrophilic group and are useful mainly for dissolving in aqueous solvents.
【0018】酸化重合時に用いるアニリンもしくはその
誘導体は1種類あるいは2種類以上でもよいが、下記式
(III)に示される構造を有する。The aniline or its derivative used in the oxidative polymerization may be one kind or two or more kinds, and has a structure represented by the following formula (III).
【0019】[0019]
【化5】 Embedded image
【0020】式中、rは0〜5までの整数を示す。R3
は各々同じであっても異なっていてもよく、水素アルキ
ル基、アルケニル基 アルコキシ基 アルカノイル基、
アルキルチオ基 アリールオキシ基、アルキルチオアル
キル基、アリール基、アルキルアリール基、アリールア
ルキル基、アルキルスルフィニル基、アルコキシアルキ
ル基、アルキルスルホニル基、アルコキシカルボニル
基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ
基、アリールチオ基、アリールスルフィニル基、アリー
ルスルホニル基、カルボキシル基、ハロゲン基、シアノ
基、ハロアルキル基、ニトロアルキル基、シアノアルキ
ル基の中から選ばれる。In the formula, r represents an integer from 0 to 5. R 3
May be the same or different, and each represents a hydrogen alkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an alkanoyl group,
Alkylthio group aryloxy group, alkylthioalkyl group, aryl group, alkylaryl group, arylalkyl group, alkylsulfinyl group, alkoxyalkyl group, alkylsulfonyl group, alkoxycarbonyl group, amino group, alkylamino group, dialkylamino group, arylthio group , Arylsulfinyl, arylsulfonyl, carboxyl, halogen, cyano, haloalkyl, nitroalkyl, and cyanoalkyl groups.
【0021】具体例としては例えば、アニリン、o−ト
ルイジン、m−トルイジン、o−エチルアニリン、m−
エチルアニリン,o−エトキシアニリン,m−ブチルア
ニリン、m−ヘキシルアニリン、m−オクチルアニリ
ン、2,3−ジメチルアニリン、2,5−ジメチルアニ
リン、2,5−ジメトキシアニリン、o−シアノアニリ
ン、2,5−ジクロロアニリン、2−ブロモアニリン、
5−クロロ−2−メトキシアニリン、3−フェノキシア
ニリンなどである。Specific examples include aniline, o-toluidine, m-toluidine, o-ethylaniline, m-toluidine,
Ethylaniline, o-ethoxyaniline, m-butylaniline, m-hexylaniline, m-octylaniline, 2,3-dimethylaniline, 2,5-dimethylaniline, 2,5-dimethoxyaniline, o-cyanoaniline, , 5-dichloroaniline, 2-bromoaniline,
5-chloro-2-methoxyaniline, 3-phenoxyaniline and the like.
【0022】酸化剤としては、ペルオキソ二硫酸アンモ
ニウム、過酸化水素、第二塩化鉄等が用いられ、好まし
くはペルオキソ二硫酸アンモニウムが用いられるが、特
にこれらに限定されるものではない。As the oxidizing agent, ammonium peroxodisulfate, hydrogen peroxide, ferric chloride and the like are used, and preferably, ammonium peroxodisulfate is used, but it is not particularly limited thereto.
【0023】本発明のポリアニリンを得る方法として
は、アニリンあるいはアニリン誘導体とプロトン酸の溶
液または懸濁液に,酸化剤及びプロトン酸の溶液又は酸
化剤の溶液を添加する方法が挙げられる。重合には、通
常行われる重合条件が適用される。例えば、反応温度は
−10℃から40℃の間で、反応時間は30分から48
時間の範囲内で、常圧下、反応混合物を攪拌させて行
う。The method for obtaining the polyaniline of the present invention includes a method in which an oxidizing agent and a solution of a protonic acid or a solution of an oxidizing agent are added to a solution or suspension of aniline or an aniline derivative and a protonic acid. For polymerization, polymerization conditions usually performed are applied. For example, the reaction temperature is between -10 ° C and 40 ° C, and the reaction time is between 30 minutes and 48 ° C.
The reaction mixture is stirred under normal pressure for a period of time.
【0024】酸化重合時に添加されるプロトン酸は酸解
離定数pKaの値が4.0以下であれば限定されるもの
ではなく、例えば塩酸、硫酸、硝酸、過塩素酸等の無機
酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、m
−ニトロ安息香酸、トリクロロ酢酸等の有機酸さらにポ
リスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリビ
ニル硫酸等のポリマー酸等を挙げることができる。The protonic acid added during the oxidative polymerization is not limited as long as the acid dissociation constant pKa is 4.0 or less. For example, inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid and perchloric acid, and benzene sulfone Acid, p-toluenesulfonic acid, m
Organic acids such as nitrobenzoic acid and trichloroacetic acid; and polymer acids such as polystyrene sulfonic acid, polyvinyl sulfonic acid and polyvinyl sulfuric acid.
【0025】得られたポリアニリンはアンモニア水等の
塩基で処理することにより、脱ドープされて、脱ドープ
ポリアニリンとなるが,再び所望のプロトン酸で処理し
てドープポリアニリンとすることができる。酸化重合時
に、所望のプロトン酸を添加してドープしてもよく、脱
ドープポリアニリンに添加してドープポリアニリンとし
てもよい。The resulting polyaniline is de-doped into a undoped polyaniline by treating it with a base such as aqueous ammonia, but can be treated again with a desired protonic acid to obtain a doped polyaniline. At the time of oxidative polymerization, doping may be performed by adding a desired protonic acid, or may be added to undoped polyaniline to obtain doped polyaniline.
【0026】ドーパントはポリアニリンに対して1当量
が好ましい。過剰のドーパントは基材の腐食を誘起する
恐れがあるので望ましくない。The dopant is preferably one equivalent to polyaniline. Excessive dopants are undesirable because they can induce corrosion of the substrate.
【0027】本発明のポリアニリン組成物が溶解しうる
有機溶剤とは、一般に汎用溶剤として使用されているも
のであれば特に制限なく使用できる。例えばテトラヒド
ロフラン、ジオキサン等のエーテル類、メタノール、エ
タノール、イソプロピルアルコール、2−n−ブトキシ
エタノール等のアルコール類、アセトニトリル等のニト
リル類、アセトン等のケトン類、ギ酸、酢酸、プロピオ
ン酸等のカルボン酸類、キシレン、トルエン等の芳香族
炭化水素類,クロロホルム等のハロゲン化炭化水素類、
N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチ
ルスルホキシド等の極性溶剤類を用いることができる。The organic solvent in which the polyaniline composition of the present invention can be dissolved can be used without any particular limitation as long as it is generally used as a general-purpose solvent. For example, tetrahydrofuran, ethers such as dioxane, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, alcohols such as 2-n-butoxyethanol, nitriles such as acetonitrile, ketones such as acetone, carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, and propionic acid; Aromatic hydrocarbons such as xylene and toluene, halogenated hydrocarbons such as chloroform,
Polar solvents such as N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylsulfoxide and the like can be used.
【0028】さらに、本発明のポリアニリン組成物が溶
解しうる水性溶剤とは、水あるいは水と混和する有機溶
剤との混合溶剤を意味する。水と有機溶剤の比率は特に
限定されない。上記有機溶剤としては、例えばテトラヒ
ドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、メタノール、
エタノール、イソプロピルアルコール、2−n−ブトキ
シエタノール等のアルコール類、アセトニトリル等のニ
トリル類、アセトン等のケトン類、ギ酸、酢酸、プロピ
オン酸等のカルボン酸類、N−メチルピロリドン、ジメ
チルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の極性溶剤
類を用いることができる。いずれの場合においても、腐
食性、毒性の低いものが好ましい。Further, the aqueous solvent in which the polyaniline composition of the present invention can be dissolved means water or a mixed solvent with water and an organic solvent miscible with water. The ratio between water and the organic solvent is not particularly limited. As the organic solvent, for example, tetrahydrofuran, ethers such as dioxane, methanol,
Alcohols such as ethanol, isopropyl alcohol and 2-n-butoxyethanol, nitriles such as acetonitrile, ketones such as acetone, carboxylic acids such as formic acid, acetic acid and propionic acid, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide and the like Polar solvents can be used. In any case, those having low corrosiveness and toxicity are preferable.
【0029】金属表面上に被膜を形成させるには特に限
定された方法はなく、ポリアニリンの溶液で、浸漬、刷
毛塗、スプレーコート、ローラーコート等の方法で塗布
し、乾燥させることで容易に可能であり,大面積の金属
表面でも適用できる。There is no particular limitation on the method of forming a film on the metal surface, and it is easily possible by applying a method of dipping, brushing, spray coating, roller coating, etc. with a polyaniline solution and drying. And can be applied to large-area metal surfaces.
【0030】[0030]
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではな
い。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples.
The present invention is not limited by these examples.
【0031】<合成例1>アニリン15gと蒸留水27
0gと濃塩酸36gを加え、温度0℃に保ちながら、過
硫酸アンモニウム24.5gを蒸留水70gに溶解した
溶液を1時間で滴下した後、さらに4時間攪拌した。ろ
別し、水洗、メタノール及びエーテル洗浄を行った後、
真空乾燥してポリアニリン12.4gを得た。得られた
ポリアニリンのうち10gを3%アンモニア水1000
gに加え室温で2時間攪拌した後、ろ別し、水洗、メタ
ノール洗浄及びエーテル洗浄を行った。真空乾燥して、
6.5gの脱ドープポリアニリン(エメラルジンベー
ス)を得た。N−メチルピロリドンに溶解させ、GPC
を測定すると、ポリスチレン換算で数平均分子量270
00、重量平均分子量は99000であった。<Synthesis Example 1> 15 g of aniline and 27 of distilled water
0 g and 36 g of concentrated hydrochloric acid were added, and a solution of 24.5 g of ammonium persulfate dissolved in 70 g of distilled water was added dropwise over 1 hour while maintaining the temperature at 0 ° C., and the mixture was further stirred for 4 hours. After filtration, washing with water, washing with methanol and ether,
Vacuum drying yielded 12.4 g of polyaniline. 10 g of the obtained polyaniline is 3% aqueous ammonia 1000
g, followed by stirring at room temperature for 2 hours, followed by filtration, washing with water, washing with methanol and washing with ether. Vacuum drying,
6.5 g of undoped polyaniline (emeraldine base) were obtained. GPC is dissolved in N-methylpyrrolidone
Is measured, the number average molecular weight is 270 in terms of polystyrene.
00, and the weight average molecular weight was 99000.
【0032】<合成例2>撹拌器、留去物抜き出し管お
よび温度計を備えた3つ口フラスコ(300ml)に5−
スルホナトリウムイソフタル酸ジメチル27.8g、ジ
エチレングリコール−モノ−n−ブチルエーテル20
7.8gおよびエステル化触媒として、酢酸亜鉛0.0
67gを加えて、210℃で8時間反応した。反応進行
に連れて、白色懸濁液から透明均一液体となり、計算量
のメタノールが留出した。更に220℃、70mmHgで未
反応のジエチレングリコール−モノ−n−ブチルエーテ
ルを2時間で留出した。<Synthesis Example 2> A 5-necked flask (300 ml) equipped with a stirrer, a distillate extraction tube and a thermometer was charged with 5-
27.8 g of dimethyl sulfosodium isophthalate, diethylene glycol-mono-n-butyl ether 20
7.8 g and 0.02 zinc acetate as the esterification catalyst.
67 g was added and reacted at 210 ° C. for 8 hours. As the reaction progressed, the white suspension became a transparent homogeneous liquid, and the calculated amount of methanol was distilled off. Further, unreacted diethylene glycol mono-n-butyl ether was distilled off at 220 ° C. and 70 mmHg in 2 hours.
【0033】<合成例3>合成例2で得たジエステル化
合物1gのTHF溶液30mlにイオン交換樹脂(オルガ
ノ社製,アンバーリスト15)20gを加えて、室温で
15分間撹拌した。ガラスフィルターで瀘別後、イオン
交換樹脂を再びTHF30mlで洗浄し、瀘液とあわせ
た.0.02規定の水酸化ナトリウム水溶液で滴定し、
定量的にスルホナトリウム基がスルホン酸基に変換され
ていることを確かめた。THFを留去し、残さを乾燥し
て、1H−NMR、IRで式(IV)の構造を確認した。<Synthesis Example 3> To 30 ml of a THF solution of 1 g of the diester compound obtained in Synthesis Example 2 was added 20 g of an ion-exchange resin (Amberlyst 15, manufactured by Organo), and the mixture was stirred at room temperature for 15 minutes. After filtration through a glass filter, the ion exchange resin was washed again with 30 ml of THF and combined with the filtrate. Titrate with 0.02N aqueous sodium hydroxide solution,
It was confirmed quantitatively that the sulfo sodium group was converted to a sulfonic acid group. THF was distilled off, the residue was dried, and the structure of formula (IV) was confirmed by 1H-NMR and IR.
【0034】[0034]
【化6】 Embedded image
【0035】合成例1で得られた脱ドープポリアニリン
0.10gと上記スルホン酸型ジエステル化合物(分子
量534)0.30gをTHF8mlに添加し、超音波照
射すると、3時間で均一な濃緑色の溶液が得られた。こ
の溶液をガラスフィルターで濾過すると、フィルター上
に残存した不溶物は極めて少量であった。このドープ状
態ポリアニリンTHF溶液をポリエチレンテレフタレー
トフィルム上に塗布し、120℃で1時間乾燥させ、膜
厚1mmの薄膜を得た。得られた薄膜について二端子法で
測定すると導電率σ=13(S/cm)であった。同様の
方法でドープ状態ポリアニリンを2−n−ブトキシエタ
ノールに溶解させ、薄膜を形成させた。導電率σ=9
(S/cm)であった。0.10 g of the undoped polyaniline obtained in Synthesis Example 1 and 0.30 g of the above sulfonic acid type diester compound (molecular weight: 534) were added to 8 ml of THF, and the mixture was irradiated with ultrasonic waves for 3 hours to give a uniform dark green solution. was gotten. When this solution was filtered through a glass filter, the amount of insolubles remaining on the filter was extremely small. This doped polyaniline THF solution was applied on a polyethylene terephthalate film and dried at 120 ° C. for 1 hour to obtain a thin film having a thickness of 1 mm. When the obtained thin film was measured by a two-terminal method, the conductivity σ was 13 (S / cm). In a similar manner, the doped polyaniline was dissolved in 2-n-butoxyethanol to form a thin film. Conductivity σ = 9
(S / cm).
【0036】<実施例1>合成例3で得られたドープ状
態ポリアニリンTHF溶液をアルミニウム陽極箔上に塗
布・乾燥することを繰り返して、膜厚15μmの薄膜を
得た。その後、陰極箔で挟みコンデンサを試作した。得
られたコンデンサの120Hzにおける静電容量は1.4
μFであった。<Example 1> The coating and drying of the doped polyaniline THF solution obtained in Synthesis Example 3 on an aluminum anode foil was repeated to obtain a thin film having a thickness of 15 µm. After that, a capacitor was prototyped between the cathode foils. The capacitance of the obtained capacitor at 120 Hz is 1.4.
μF.
【0037】<合成例4>合成例2で得たジエステル化
合物8.34gを脱イオン水80gに溶解し、硫酸2.
022gおよびアニリン1.863gを加え、0℃に冷
却した。ペルオキソ二硫酸アンモニウム4.564gを
脱イオン水20gに溶解した溶液をあらかじめ0℃に冷
却しておき、20分間で滴下した。反応混合物は、0℃
に保ち20時間攪拌した。生成したドープポリアニリン
は沈殿しており、G4ガラスフィルターで濾別後、水
洗、乾燥した。このドープ状態ポリアニリンをMEK/
トルエン(1:1(v/v) )溶液に溶解し、固形分濃度が
3.0%になるように調製した。<Synthesis Example 4> 8.34 g of the diester compound obtained in Synthesis Example 2 was dissolved in 80 g of deionized water.
022 g and 1.863 g of aniline were added, and the mixture was cooled to 0 ° C. A solution prepared by dissolving 4.564 g of ammonium peroxodisulfate in 20 g of deionized water was previously cooled to 0 ° C., and added dropwise over 20 minutes. The reaction mixture is at 0 ° C.
And stirred for 20 hours. The generated doped polyaniline was precipitated, and was filtered off with a G4 glass filter, washed with water and dried. This doped polyaniline was added to MEK /
It was dissolved in a toluene (1: 1 (v / v)) solution to prepare a solid concentration of 3.0%.
【0038】<実施例2>合成例4で得られたドープ状
態ポリアニリンMEK/TOL溶液をアルミニウム陽極
箔上に塗布・乾燥することを繰り返して、膜厚15μm
の薄膜を得た。その後、陰極箔で挟みコンデンサを試作
した。得られたコンデンサの120Hzにおける静電容量
は14.7μFであった。<Example 2> The coating and drying of the doped polyaniline MEK / TOL solution obtained in Synthesis Example 4 on an aluminum anode foil was repeated to give a film thickness of 15 μm.
Was obtained. After that, a capacitor was prototyped between the cathode foils. The capacitance at 120 Hz of the obtained capacitor was 14.7 μF.
【0039】<合成例5>式(V)の化合物の水溶液4
44.85gに脱イオン水1436gを加え、硫酸7.
22gおよびアニリン11。97gを加え、0℃に冷却
した。ペルオキソ二硫酸アンモニウム29.33gを脱
イオン水140gに溶解した溶液をあらかじめ0℃に冷
却しておき、2時間で滴下した。反応混合物は、0℃に
保ち、18時間攪拌した。生成したドープポリアニリン
は水に分散していた。8容量%のメタノールを加えて遠
心分離し、デカンテーションで上澄みを除いた後、脱イ
オン水を加え、超音波浴により再分散した。<Synthesis Example 5> Aqueous solution 4 of compound of formula (V)
1436 g of deionized water was added to 44.85 g, and sulfuric acid was added to the mixture.
22 g and 11.97 g of aniline were added and cooled to 0 ° C. A solution prepared by dissolving 29.33 g of ammonium peroxodisulfate in 140 g of deionized water was cooled to 0 ° C. in advance and added dropwise over 2 hours. The reaction mixture was kept at 0 ° C. and stirred for 18 hours. The resulting doped polyaniline was dispersed in water. After adding 8% by volume of methanol and centrifuging, the supernatant was removed by decantation, deionized water was added, and the mixture was redispersed in an ultrasonic bath.
【0040】[0040]
【化7】 Embedded image
【0041】<実施例3>合成例5で得られたドープ状
態ポリアニリン水分散液をアルミニウム陽極箔上に塗布
・乾燥することを繰り返して、膜厚13μmの薄膜を得
た。その後、陰極箔で挟み、コンデンサを試作した。得
られたコンデンサの120Hzにおける静電容量は6.2
μFであった。<Example 3> The coating and drying of the aqueous dispersion of doped polyaniline obtained in Synthesis Example 5 on an aluminum anode foil was repeated to obtain a thin film having a thickness of 13 µm. Thereafter, the capacitor was sandwiched between cathode foils to produce a prototype capacitor. The capacitance at 120 Hz of the obtained capacitor was 6.2.
μF.
【0042】[0042]
【発明の効果】本発明の固体電解コンデンサの特徴は、
ドープ状態で溶剤可溶性のポリアニリンを含有すること
にあり、塗布・乾燥によって金属表面に容易に被膜を形
成できることである。本発明のポリアニリンは、大面積
の金属材料でも容易に被覆可能である。The characteristics of the solid electrolytic capacitor of the present invention are as follows.
It contains a solvent-soluble polyaniline in a dope state, and can easily form a film on a metal surface by coating and drying. The polyaniline of the present invention can be easily coated even with a large-area metal material.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇野 敬一 滋賀県大津市堅田二丁目1番1号 東洋紡 績株式会社総合研究所内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Keiichi Uno 2-1-1 Katata, Otsu City, Shiga Prefecture Toyobo Co., Ltd. Research Laboratory
Claims (5)
(A)およびプロトン酸ドーパント(B)が少なくとも
含まれてなり、導電率が10-9S/cm以上であり、かつ
ドープ状態において可溶である導電性有機重合体組成物
であって、該プロトン酸ドーパント(B)における(ド
ーパントの分子量)/(1分子中の酸解離定数pKaが
4.0以下のプロトン酸基の数)の値が350〜200
0である導電性有機重合体組成物を用いたことを特徴と
する固体電解コンデンサ用固体電解質。1. A conductive material comprising at least polyaniline and / or a derivative thereof (A) and a protonic acid dopant (B), having a conductivity of at least 10 -9 S / cm and being soluble in a doped state. A functional organic polymer composition, wherein the proton acid dopant (B) has a value of (molecular weight of dopant) / (number of proton acid groups having an acid dissociation constant pKa of 4.0 or less per molecule) of 350 to 200
A solid electrolyte for a solid electrolytic capacitor, characterized by using a conductive organic polymer composition of 0.
項1記載の導電性有機重合体組成物を用いた固体電解コ
ンデンサ用固体電解質。 【化1】 式中、R1 は水素、あるいは炭素数が1〜15のアルキ
ル基、アルケニル基、アルキルチオアルキル基、アリー
ル基、アルキルアリール基、アリールアルキル基、アル
コキシアルキル基、アリールオキシアルキル基を示し、
複数存在する場合は同じであっても異なってもよい。R
1'は水素、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、
アルキルチオ基、アルキルチオアルキル基、アリール
基、アルキルアリール基、アリールアルキル基、アルキ
ルスルフィニル基、アルコキシアルキル基、アリールオ
キシアルキル基、アルキルスルホニル基、アルコキシカ
ルボニル基、カルボキシル基、ニトリル基、ヒドロキシ
基、ニトロ基またはハロゲンを示し、複数存在する場合
は同じであっても異なってもよい。kは1〜5の整数、
k’は0〜4の整数を示し、k+k’=5である。2. A solid electrolyte for a solid electrolytic capacitor using the conductive organic polymer composition according to claim 1, wherein the dopant is represented by the formula (I). Embedded image In the formula, R 1 represents hydrogen or an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, an alkenyl group, an alkylthioalkyl group, an aryl group, an alkylaryl group, an arylalkyl group, an alkoxyalkyl group, an aryloxyalkyl group,
When there are a plurality, they may be the same or different. R
1 'is hydrogen, an alkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group,
Alkylthio group, alkylthioalkyl group, aryl group, alkylaryl group, arylalkyl group, alkylsulfinyl group, alkoxyalkyl group, aryloxyalkyl group, alkylsulfonyl group, alkoxycarbonyl group, carboxyl group, nitrile group, hydroxy group, nitro group Or a halogen, and when two or more are present, they may be the same or different. k is an integer of 1 to 5,
k ′ represents an integer of 0 to 4, and k + k ′ = 5.
項1記載の導電性有機重合体組成物を用いる固体電解コ
ンデンサ用固体電解質。 【化2】 式中、R2 は炭素数5〜20のアルキル基、アルケニル
基、アルキルチオアルキル基、アリール基、アルキルア
リール基、アリールアルキル基、アルコキシアルキル
基、アリールオキシアルキル基を示し、pは1〜5の整
数を示す。3. A solid electrolyte for a solid electrolytic capacitor using the conductive organic polymer composition according to claim 1, wherein the dopant is represented by the formula (II). Embedded image In the formula, R 2 represents an alkyl group having 5 to 20 carbon atoms, an alkenyl group, an alkylthioalkyl group, an aryl group, an alkylaryl group, an arylalkyl group, an alkoxyalkyl group, an aryloxyalkyl group, and p represents 1 to 5 Indicates an integer.
有機重合体組成物の少なくとも1種類を含んだ溶液を、
誘電体酸化皮膜を形成した金属上に塗布し、乾燥させる
ことを特徴とする固体電解コンデンサ用固体電解質の製
造方法。4. A solution containing at least one kind of the conductive organic polymer composition according to claim 1,
A method for producing a solid electrolyte for a solid electrolytic capacitor, wherein the method is applied on a metal having a dielectric oxide film formed thereon and dried.
解コンデンサ用固体電解質を用いた固体電解コンデン
サ。5. A solid electrolytic capacitor using the solid electrolyte for a solid electrolytic capacitor according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8662197A JPH10284350A (en) | 1997-04-04 | 1997-04-04 | Solid electrolyte for solid state electrolytic capacitor, its manufacture and solid state electrolytic capacitor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8662197A JPH10284350A (en) | 1997-04-04 | 1997-04-04 | Solid electrolyte for solid state electrolytic capacitor, its manufacture and solid state electrolytic capacitor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10284350A true JPH10284350A (en) | 1998-10-23 |
Family
ID=13892105
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8662197A Pending JPH10284350A (en) | 1997-04-04 | 1997-04-04 | Solid electrolyte for solid state electrolytic capacitor, its manufacture and solid state electrolytic capacitor |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH10284350A (en) |
-
1997
- 1997-04-04 JP JP8662197A patent/JPH10284350A/en active Pending
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