JPH11193359A - 導電性ポリマー被覆物 - Google Patents
導電性ポリマー被覆物Info
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- JPH11193359A JPH11193359A JP10282687A JP28268798A JPH11193359A JP H11193359 A JPH11193359 A JP H11193359A JP 10282687 A JP10282687 A JP 10282687A JP 28268798 A JP28268798 A JP 28268798A JP H11193359 A JPH11193359 A JP H11193359A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 導電率の制御が可能で、再現性があり、かつ
安定した導電率を持つ導電性重合体の被覆組成物を提供
する。 【解決手段】 酸化されたオリゴマー塩、電荷移動成
分、及びポリマー結合材から成る導電性被覆である。
安定した導電率を持つ導電性重合体の被覆組成物を提供
する。 【解決手段】 酸化されたオリゴマー塩、電荷移動成
分、及びポリマー結合材から成る導電性被覆である。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は導電率の制御が可能
で、再現性があり、且つ、安定した導電率、例えば、約
1.0から約10-12S/cm、又は(Ω−cm)-1を
持つ導電性重合体の被覆組成物に関する。10-8から1
0-10S/cmの範囲の導電率を持つ本発明の被覆組成
物は、有用な帯電防止物質、又は電荷緩和(charg
e relaxation materials)物質
であり、これらの物質は、湿式画像現像システム(li
quid image development sy
stems)、又は不要物除去無用システム(scav
engeless systems)、並びに湿乾式混
成(hybrid)不要物除去無用の現像システムの様
な電子写真の画像現像システムに応用される。不要物除
去無用の現像システムは、既に調色された画像を除去し
たり、既に調色された画像と相互作用しないため、画質
に悪い影響を与えることがなく、三段階の光彩のある天
然色電子写真に重要である。例えば、米国特許第4,0
78,929号参照のこと。
で、再現性があり、且つ、安定した導電率、例えば、約
1.0から約10-12S/cm、又は(Ω−cm)-1を
持つ導電性重合体の被覆組成物に関する。10-8から1
0-10S/cmの範囲の導電率を持つ本発明の被覆組成
物は、有用な帯電防止物質、又は電荷緩和(charg
e relaxation materials)物質
であり、これらの物質は、湿式画像現像システム(li
quid image development sy
stems)、又は不要物除去無用システム(scav
engeless systems)、並びに湿乾式混
成(hybrid)不要物除去無用の現像システムの様
な電子写真の画像現像システムに応用される。不要物除
去無用の現像システムは、既に調色された画像を除去し
たり、既に調色された画像と相互作用しないため、画質
に悪い影響を与えることがなく、三段階の光彩のある天
然色電子写真に重要である。例えば、米国特許第4,0
78,929号参照のこと。
【0002】
【従来の技術】二相の導電性組成物は周知のものであ
り、例えば、カーボンブラック又は黒鉛の様な導電性粒
子の分散物を、絶縁性重合体のマトリックス(matr
ix、母体)、例えばフェノール性樹脂、又はフッ素重
合体の様な誘電性結合材中に含有したものがある。その
導電性色素の充填濃度は浸透しきい値濃度に近い。浸透
限度における、又はそれに近い導電性粒子の濃度レベル
において導電性粒子の接触が認められ、その結果、導電
率の突発的な増大を招く。例えば、Brewingto
nらに対する共有の譲渡された米国特許第4,505,
573号参照のこと。導電性の被覆膜、又は保護膜の誘
電率は、一般的には約3から約5で、又、望ましくは約
3である。望ましい導電率は、上記の導電性粒子の充填
量を制御することによって得られる。
り、例えば、カーボンブラック又は黒鉛の様な導電性粒
子の分散物を、絶縁性重合体のマトリックス(matr
ix、母体)、例えばフェノール性樹脂、又はフッ素重
合体の様な誘電性結合材中に含有したものがある。その
導電性色素の充填濃度は浸透しきい値濃度に近い。浸透
限度における、又はそれに近い導電性粒子の濃度レベル
において導電性粒子の接触が認められ、その結果、導電
率の突発的な増大を招く。例えば、Brewingto
nらに対する共有の譲渡された米国特許第4,505,
573号参照のこと。導電性の被覆膜、又は保護膜の誘
電率は、一般的には約3から約5で、又、望ましくは約
3である。望ましい導電率は、上記の導電性粒子の充填
量を制御することによって得られる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、電子写真画像
の現像システムに対して低導電率が要求されているこ
と、並びにカーボンブラックが本来的に大きな導電率を
有するために、予測可能で再現性のある導電率を有する
被覆を得ることは極めて困難である。浸透しきい値の近
傍における導電性粒子の充填量の極微少な変化でも上記
被覆の導電率に劇的な変化をもたらす。更に、粒子の大
きさ及び形の差異によって、たとえ一定重量の充填量で
あっても導電率に広範な変化を引き起こす。更に、導電
性被覆の獲得に浸透しきい値を利用する解決法は、比較
的高濃度の導電性粒子を必要とする。この様な濃度にお
いては、被覆は一般的に脆くなり、又、被覆の機械的特
性は重合体のマトリックスよりもむしろカーボンブラッ
クによって支配される。
の現像システムに対して低導電率が要求されているこ
と、並びにカーボンブラックが本来的に大きな導電率を
有するために、予測可能で再現性のある導電率を有する
被覆を得ることは極めて困難である。浸透しきい値の近
傍における導電性粒子の充填量の極微少な変化でも上記
被覆の導電率に劇的な変化をもたらす。更に、粒子の大
きさ及び形の差異によって、たとえ一定重量の充填量で
あっても導電率に広範な変化を引き起こす。更に、導電
性被覆の獲得に浸透しきい値を利用する解決法は、比較
的高濃度の導電性粒子を必要とする。この様な濃度にお
いては、被覆は一般的に脆くなり、又、被覆の機械的特
性は重合体のマトリックスよりもむしろカーボンブラッ
クによって支配される。
【0004】
【課題を解決するための手段】重合体のマトリックスに
中性の電荷移動分子及びその基(ラジカル)である陽イ
オン又は陰イオンの混合物を分子的にドープする。「分
子的ドープ」とは、上記重合体のマトリックスの導電率
を増大させるために、上述のカーボンブラック分散物の
高充填濃度と比較して相対的に少量のドーパント(do
pant)を加えることをいう。その結果生じる分子的
にドープされた混合物は、本質的に固溶体である。上記
ドーパントと上記電荷移動分子の間には、新物質又は新
混合物を生成する様な、化学結合は何ら生じない。ドー
プされた重合体は、酸化剤の様なドーパントによる分子
的ドープから生じる安定で、且つ制御された導電率を提
供する。酸化的なドーパントの存在の下、電荷移動重合
体中の部分的に酸化された電荷移動部分は、正孔担体部
位(hole carrier sites)として作
用し、未酸化の電荷移動分子を通じて正荷電、即ち「正
孔」を移動する。例えば、Mortら、J. Elec
tronic Materials、9:41(198
0)は、ポリカーボネートを同一分子、トリ−p−トリ
ルアミン(tri−p−tolylamine)のそれ
ぞれ中性型、並びに酸化型、即ち、TTA及びTTA+
(TTA+はTTAの陽イオンラジカル(基)塩を表
す)を用いて、共ドープすることよって暗(dark)
導電率を化学的に制御する可能性を開示している。Li
mburgらは、米国特許第4,338,222号にお
いて、ポリマーマトリックス、正孔移動の有機化合物、
特にテトラアリールジアミン類、及び同じ分子の酸化
型、から成る導電性の三成分組成物を開示しており、こ
の組成物は、上記の正孔移動化合物と上記の正孔移動化
合物から1個の電子を受け取る能力のある酸化剤との反
応生成物である。Haysらの米国特許第5,300,
339号及び第5,448,342号は、少なくとも三
つの構成成分、電荷移動化合物、例えばアリールジアミ
ン、ポリマーである結合材、特にポリカーボネート又は
ポリエーテルカーボネート、及び酸化剤から成る保護膜
を開示している。Haysらの米国特許第5,386,
277は、更に、二構成成分、即ち、その主鎖にテトラ
アリールジアミン単位を持つ電荷移動ポリマー及び酸化
剤から成る保護膜を開示している。
中性の電荷移動分子及びその基(ラジカル)である陽イ
オン又は陰イオンの混合物を分子的にドープする。「分
子的ドープ」とは、上記重合体のマトリックスの導電率
を増大させるために、上述のカーボンブラック分散物の
高充填濃度と比較して相対的に少量のドーパント(do
pant)を加えることをいう。その結果生じる分子的
にドープされた混合物は、本質的に固溶体である。上記
ドーパントと上記電荷移動分子の間には、新物質又は新
混合物を生成する様な、化学結合は何ら生じない。ドー
プされた重合体は、酸化剤の様なドーパントによる分子
的ドープから生じる安定で、且つ制御された導電率を提
供する。酸化的なドーパントの存在の下、電荷移動重合
体中の部分的に酸化された電荷移動部分は、正孔担体部
位(hole carrier sites)として作
用し、未酸化の電荷移動分子を通じて正荷電、即ち「正
孔」を移動する。例えば、Mortら、J. Elec
tronic Materials、9:41(198
0)は、ポリカーボネートを同一分子、トリ−p−トリ
ルアミン(tri−p−tolylamine)のそれ
ぞれ中性型、並びに酸化型、即ち、TTA及びTTA+
(TTA+はTTAの陽イオンラジカル(基)塩を表
す)を用いて、共ドープすることよって暗(dark)
導電率を化学的に制御する可能性を開示している。Li
mburgらは、米国特許第4,338,222号にお
いて、ポリマーマトリックス、正孔移動の有機化合物、
特にテトラアリールジアミン類、及び同じ分子の酸化
型、から成る導電性の三成分組成物を開示しており、こ
の組成物は、上記の正孔移動化合物と上記の正孔移動化
合物から1個の電子を受け取る能力のある酸化剤との反
応生成物である。Haysらの米国特許第5,300,
339号及び第5,448,342号は、少なくとも三
つの構成成分、電荷移動化合物、例えばアリールジアミ
ン、ポリマーである結合材、特にポリカーボネート又は
ポリエーテルカーボネート、及び酸化剤から成る保護膜
を開示している。Haysらの米国特許第5,386,
277は、更に、二構成成分、即ち、その主鎖にテトラ
アリールジアミン単位を持つ電荷移動ポリマー及び酸化
剤から成る保護膜を開示している。
【0005】本発明の被覆組成物は、約1.0から約1
0-10S/cmの範囲の導電率を持ち、種々の応用、例
えば、薄膜トランジスタ装置に、(Dodabalap
urら、米国特許第5,574,291号、及びTsu
mura,A.ら、米国特許第5,500,537号参
照)電子発光装置に、(欧州特許第686662−A2
号、米国特許第5,514,878号及び第5,60
9,970号、並びに、A.J.Heeger著、「導
電性ポリアニリンの自己集合ネットワーク (”Sel
f−assembled Networks of C
onducting polyaniline”)」、
Trends in Polymer Scienc
e、3,39−47(1995)参照)液晶ディスプレ
イ表示に、(米国特許第5,619,357号及び第
5,498,762号参照)電気発色装置(elect
rochromic devices)に、(米国特許
第5,500,759号及び第5413,739号参
照)光互変性装置に、(米国特許第5,604,626
号参照)再充電可能電池に、(米国特許第4,987,
042号及び第4,959,430号参照)二次電池
に、(米国特許第5,462,566号及び第5,46
0,905号参照)電気化学蓄電器に、(米国特許第
5,527,640号、第4,910,645号、第
5,442,197号及び第5,626,729号参
照)光電池に、(米国特許第5,482,570号参
照)光検出器に、(米国特許第5,523,555号参
照)感光性画像処理要素(photosensitiv
e imaging member)に、(米国特許第
5,616,440号及び第5,389,477号参
照)写真被覆に、(米国特許第5,443,944号参
照)導電性ポリマー紋様(polymer patte
rn)に、(米国特許第5,561,030号参照)電
気メッキに、(米国特許第5,415,762号、第
5,575,898号及び第5,403,467号参
照)レーザーへの応用に、(Katulin,V.A.
ら、Sov.J.Quantum Electro
n.,14,74−77(1984)、Hideら、S
cience 273,1833(1996)、及びT
esslerら、 Nature 382,695(1
996)参照)ポリマー格子トリオードに、(米国特許
第5,563,424号参照)防錆被覆剤に、(米国特
許第5,532,025号及び第5,441,772号
参照)鉄磁性又は高磁性スピン被覆(high mag
netic spin coatings)に、(Sh
iomiら、Synthetic Metals、8
5,1721−1722(1997)及び同報文に引用
の文献参照)有用である。
0-10S/cmの範囲の導電率を持ち、種々の応用、例
えば、薄膜トランジスタ装置に、(Dodabalap
urら、米国特許第5,574,291号、及びTsu
mura,A.ら、米国特許第5,500,537号参
照)電子発光装置に、(欧州特許第686662−A2
号、米国特許第5,514,878号及び第5,60
9,970号、並びに、A.J.Heeger著、「導
電性ポリアニリンの自己集合ネットワーク (”Sel
f−assembled Networks of C
onducting polyaniline”)」、
Trends in Polymer Scienc
e、3,39−47(1995)参照)液晶ディスプレ
イ表示に、(米国特許第5,619,357号及び第
5,498,762号参照)電気発色装置(elect
rochromic devices)に、(米国特許
第5,500,759号及び第5413,739号参
照)光互変性装置に、(米国特許第5,604,626
号参照)再充電可能電池に、(米国特許第4,987,
042号及び第4,959,430号参照)二次電池
に、(米国特許第5,462,566号及び第5,46
0,905号参照)電気化学蓄電器に、(米国特許第
5,527,640号、第4,910,645号、第
5,442,197号及び第5,626,729号参
照)光電池に、(米国特許第5,482,570号参
照)光検出器に、(米国特許第5,523,555号参
照)感光性画像処理要素(photosensitiv
e imaging member)に、(米国特許第
5,616,440号及び第5,389,477号参
照)写真被覆に、(米国特許第5,443,944号参
照)導電性ポリマー紋様(polymer patte
rn)に、(米国特許第5,561,030号参照)電
気メッキに、(米国特許第5,415,762号、第
5,575,898号及び第5,403,467号参
照)レーザーへの応用に、(Katulin,V.A.
ら、Sov.J.Quantum Electro
n.,14,74−77(1984)、Hideら、S
cience 273,1833(1996)、及びT
esslerら、 Nature 382,695(1
996)参照)ポリマー格子トリオードに、(米国特許
第5,563,424号参照)防錆被覆剤に、(米国特
許第5,532,025号及び第5,441,772号
参照)鉄磁性又は高磁性スピン被覆(high mag
netic spin coatings)に、(Sh
iomiら、Synthetic Metals、8
5,1721−1722(1997)及び同報文に引用
の文献参照)有用である。
【0006】
【発明の実施の形態】実施の形態において、本発明は酸
化されたオリゴマーの塩、電荷移動分子、及びポリマー
結合材を含む導電性被覆剤として使用される組成物を提
供する。上記の酸化オリゴマー塩は、例えば、酸化オリ
ゴ−ジアリールアミン塩、酸化オリゴ−チオフェン塩、
酸化オリゴ−アニリン塩、酸化ポルフィリン塩、酸化テ
トラチオテトラセン塩、酸化テトラセレノテトラセン
塩、酸化モノ−、及びオリゴ−テトラチアフルバレン
塩、及びオリゴーテトラセレナフルバレン塩、酸化オリ
ゴ−メタロセン塩、並びにそれらの類似化合物、及びそ
れらの混合物であってもよい。望ましい酸化オリゴマー
塩は、例えば、アリールアミン電荷移動単位を含有する
電荷移動分子を酸化しないそれらの化合物である。しか
しながら、アリールアミン電荷移動分子、又は単位を酸
化し得る酸化オリゴマーも、本発明の請求の範囲内にあ
る。実施の形態において、上記の導電性被覆の導電率
は、例えば、約10-12から約100.0 S/cmで
あり、又、上記の被覆組成物の上記酸化オリゴマー塩、
及び電荷移動分子を含む上記電荷移動単位によって制御
され得る。
化されたオリゴマーの塩、電荷移動分子、及びポリマー
結合材を含む導電性被覆剤として使用される組成物を提
供する。上記の酸化オリゴマー塩は、例えば、酸化オリ
ゴ−ジアリールアミン塩、酸化オリゴ−チオフェン塩、
酸化オリゴ−アニリン塩、酸化ポルフィリン塩、酸化テ
トラチオテトラセン塩、酸化テトラセレノテトラセン
塩、酸化モノ−、及びオリゴ−テトラチアフルバレン
塩、及びオリゴーテトラセレナフルバレン塩、酸化オリ
ゴ−メタロセン塩、並びにそれらの類似化合物、及びそ
れらの混合物であってもよい。望ましい酸化オリゴマー
塩は、例えば、アリールアミン電荷移動単位を含有する
電荷移動分子を酸化しないそれらの化合物である。しか
しながら、アリールアミン電荷移動分子、又は単位を酸
化し得る酸化オリゴマーも、本発明の請求の範囲内にあ
る。実施の形態において、上記の導電性被覆の導電率
は、例えば、約10-12から約100.0 S/cmで
あり、又、上記の被覆組成物の上記酸化オリゴマー塩、
及び電荷移動分子を含む上記電荷移動単位によって制御
され得る。
【0007】実施の形態において、上記のオリゴ−ジア
リールアミン塩は、以下の構造式のもの、並びにそれら
の混合物であり、
リールアミン塩は、以下の構造式のもの、並びにそれら
の混合物であり、
【化3】 ここで、Gは6から約100個の炭素原子を持つ芳香族
の基であり、Ar並びにAr’は6から約18個の炭素
原子を持つ置換された、又は非置換の芳香族の基であ
り、nは2から約36の整数であり、又、実施の形態に
おいて好適には2から12の整数であり、mはnと同等
か、それより小さい整数であり、X-は、BF4 -、PF6
-、AsF6 -、SbF6 -、ClO4 -、AuCl4 -、
C60 -、I-、Br3 -、I3 -、FeCl4 -、SnCl5 -、
PO3 -、(CF3SO3)4Al-、(CF3SO3)4G
a-、(CF3SO3)4Ta-、(CF3SO3)4B-、ト
リフルオロアセテート、ベンゾエート、ニトロベンゾエ
ート、トルエンスルフォネート、p−ブロモベンゼンス
ルフォネート、p−ニトロベンゼンスルフォネート、ト
リフルオロメタンスルフォネート、ノナフルオロブタン
スルフォネート、2,2,2−トリフルオロエタンスル
フォネート、テトラフェニルボレート、陰イオン性テト
ラシアノキノジメタン、ビス(トリフルオロメタンスル
フォニル)イミド、及びそれらの混合物の様な一価の対
向陰イオンであり、Y2-は、SiF6 2-、GeF6 2-、T
iF6 2-、TaF7 2-、NbF7 2-、RuCl6 2-、OsC
l6 2-、IrCl6 2-、PdCl4 2-、PdCl6 2-、Pd
I4 2-、PtCl4 2-、PtCl6 2-、PtBr6 2-、Ir
Cl6 2-、ZrF6 2-、ベンゼンジスルフォネート、B12
H12 2-、C60 2-、フラーレン類、及びそれらの類似化合
物並びにそれらの混合物から成るグループから選択され
た二価の対向陰イオンであり、又、例えば、N.G.C
onneley、及びW.E.Geiger、”Che
mical RedoxAgents for Org
anometallic Chemistry”、Ch
emical Reviews、1996年,96巻,
877−910頁、参照のこと、その開示は、全面的に
本明細書に引用して組み込まれている。
の基であり、Ar並びにAr’は6から約18個の炭素
原子を持つ置換された、又は非置換の芳香族の基であ
り、nは2から約36の整数であり、又、実施の形態に
おいて好適には2から12の整数であり、mはnと同等
か、それより小さい整数であり、X-は、BF4 -、PF6
-、AsF6 -、SbF6 -、ClO4 -、AuCl4 -、
C60 -、I-、Br3 -、I3 -、FeCl4 -、SnCl5 -、
PO3 -、(CF3SO3)4Al-、(CF3SO3)4G
a-、(CF3SO3)4Ta-、(CF3SO3)4B-、ト
リフルオロアセテート、ベンゾエート、ニトロベンゾエ
ート、トルエンスルフォネート、p−ブロモベンゼンス
ルフォネート、p−ニトロベンゼンスルフォネート、ト
リフルオロメタンスルフォネート、ノナフルオロブタン
スルフォネート、2,2,2−トリフルオロエタンスル
フォネート、テトラフェニルボレート、陰イオン性テト
ラシアノキノジメタン、ビス(トリフルオロメタンスル
フォニル)イミド、及びそれらの混合物の様な一価の対
向陰イオンであり、Y2-は、SiF6 2-、GeF6 2-、T
iF6 2-、TaF7 2-、NbF7 2-、RuCl6 2-、OsC
l6 2-、IrCl6 2-、PdCl4 2-、PdCl6 2-、Pd
I4 2-、PtCl4 2-、PtCl6 2-、PtBr6 2-、Ir
Cl6 2-、ZrF6 2-、ベンゼンジスルフォネート、B12
H12 2-、C60 2-、フラーレン類、及びそれらの類似化合
物並びにそれらの混合物から成るグループから選択され
た二価の対向陰イオンであり、又、例えば、N.G.C
onneley、及びW.E.Geiger、”Che
mical RedoxAgents for Org
anometallic Chemistry”、Ch
emical Reviews、1996年,96巻,
877−910頁、参照のこと、その開示は、全面的に
本明細書に引用して組み込まれている。
【0008】実施の形態において、上記の酸化オリゴジ
アリールアミン塩は、以下の構造式のジアミン塩であっ
てもよく、
アリールアミン塩は、以下の構造式のジアミン塩であっ
てもよく、
【化4】 ここで、Ar及びAr’は、6から18個の炭素原子を
持つ非置換の、又は置換された芳香族の基であり、例え
ば、フェニル、3−メチルフェニル、4−メチルフェニ
ル、3,4−ジメチルフェニル、4−エチルフェニル、
4−t−ブチルフェニル、4−メトオキシフェニル、4
−ブロモフェニル、4−クロロフェニル、3−ヨードフ
ェニル、4−フルオロフェニル、4−フェニルフェニ
ル、2−ナフチル、1−ナフチルであり、R、R1、
R2、R3、R1’、R2’、及びR3’は、水素、臭素、
塩素、フッ素、1から約24個の炭素原子を含むアルキ
ル基、及び1から24個の炭素原子を含むアルコキシ基
から個別に選ばれ、X-は、前に示した様な一価の対向
陰イオンであり、Y2-は前に示した様な二価の対向陰イ
オンであり、Zは、O、S、Se、及びメチレン−CH
2−から選ばれ、nは1から4の整数であり、Gは1か
ら約12個の炭素原子を持つアルキレン基、又は以下の
構造式を持つ基であり、
持つ非置換の、又は置換された芳香族の基であり、例え
ば、フェニル、3−メチルフェニル、4−メチルフェニ
ル、3,4−ジメチルフェニル、4−エチルフェニル、
4−t−ブチルフェニル、4−メトオキシフェニル、4
−ブロモフェニル、4−クロロフェニル、3−ヨードフ
ェニル、4−フルオロフェニル、4−フェニルフェニ
ル、2−ナフチル、1−ナフチルであり、R、R1、
R2、R3、R1’、R2’、及びR3’は、水素、臭素、
塩素、フッ素、1から約24個の炭素原子を含むアルキ
ル基、及び1から24個の炭素原子を含むアルコキシ基
から個別に選ばれ、X-は、前に示した様な一価の対向
陰イオンであり、Y2-は前に示した様な二価の対向陰イ
オンであり、Zは、O、S、Se、及びメチレン−CH
2−から選ばれ、nは1から4の整数であり、Gは1か
ら約12個の炭素原子を持つアルキレン基、又は以下の
構造式を持つ基であり、
【化5】 ここで、n’は1から約12の整数であり、ここで、R
及びR’は1から約12個の炭素原子を持つアルキル基
である。
及びR’は1から約12個の炭素原子を持つアルキル基
である。
【0009】実施の形態において、上記の酸化オリゴ−
ジアリールアミン塩は、以下の構造式を持つものであ
り、
ジアリールアミン塩は、以下の構造式を持つものであ
り、
【化6】 ここで、R1、R2、R3、R1’、R2’、及びR3’は、
水素、臭素、塩素、フッ素、1から約24個の炭素原子
を含むアルキル基、置換された、及び非置換の芳香族の
基、並びに1から約12個の炭素原子を持つアルコキシ
基から独立的に選ばれ、又、X-は一価の対向陰イオン
である。特に、望ましい酸化オリゴジアリールアミン塩
は、以下の構造式を持つテトラトリルジアミン塩であ
り、
水素、臭素、塩素、フッ素、1から約24個の炭素原子
を含むアルキル基、置換された、及び非置換の芳香族の
基、並びに1から約12個の炭素原子を持つアルコキシ
基から独立的に選ばれ、又、X-は一価の対向陰イオン
である。特に、望ましい酸化オリゴジアリールアミン塩
は、以下の構造式を持つテトラトリルジアミン塩であ
り、
【化7】 ここで、X-は一価の対向陰イオンであり、例えば、S
bF6 -、BF4 -、PF6 -、AsF6 -、ClO4 -、AuC
l4 -、C60 -、I-、Br3 -、I3 -、FeCl4 -、SnC
l5 -、トリフルオロアセテート、ベンゾエート、ニトロ
ベンゾエート、トルエンスルフォネート、p−ブロモベ
ンゼンスルフォネート、p−ニトロベンゼンスルフォネ
ート、トリフルオロメタンスルフォネート、ノナフルオ
ロブタンスルフォネート、2,2,2−トリフルオロエ
タン−スルフォネート、これらの混合物等である。
bF6 -、BF4 -、PF6 -、AsF6 -、ClO4 -、AuC
l4 -、C60 -、I-、Br3 -、I3 -、FeCl4 -、SnC
l5 -、トリフルオロアセテート、ベンゾエート、ニトロ
ベンゾエート、トルエンスルフォネート、p−ブロモベ
ンゼンスルフォネート、p−ニトロベンゼンスルフォネ
ート、トリフルオロメタンスルフォネート、ノナフルオ
ロブタンスルフォネート、2,2,2−トリフルオロエ
タン−スルフォネート、これらの混合物等である。
【0010】実施の形態において、上記の酸化オリゴ−
ジアリールアミン塩は、以下の構造式を持つ様なトリア
ミン塩であってもよく、
ジアリールアミン塩は、以下の構造式を持つ様なトリア
ミン塩であってもよく、
【化8】 ここで、Ar及びAr’は、置換された、並びに非置換
の芳香族の基から独立的に選択され、nは1、2、又は
3であり、X-は一価の陰イオンである。
の芳香族の基から独立的に選択され、nは1、2、又は
3であり、X-は一価の陰イオンである。
【0011】実施の形態において、上記のオリゴ−ジア
リールアミン塩は以下の構造式を持つテトラ−アミン塩
であってもよく、
リールアミン塩は以下の構造式を持つテトラ−アミン塩
であってもよく、
【化9】 ここで、Ar、Ar’、及びAr’’は置換された、並
びに非置換の芳香族基であり、p−Ar、及びp−A
r’はパラ位−置換のフェニル基であり、nは1から4
であり、X-は前に示した様な一価の陰イオンであり、
Gは以下の構造式を持つ基であり、
びに非置換の芳香族基であり、p−Ar、及びp−A
r’はパラ位−置換のフェニル基であり、nは1から4
であり、X-は前に示した様な一価の陰イオンであり、
Gは以下の構造式を持つ基であり、
【化10】 ここで、n’は1から約12の整数であり、m及びo
は、0から約12の整数であり、R並びにR’は1から
約12個の炭素原子を持つアルキル基である。
は、0から約12の整数であり、R並びにR’は1から
約12個の炭素原子を持つアルキル基である。
【0012】他の実施の形態において、上記の酸化オリ
ゴ−ジアリールアミン塩は、以下の構造式を持つペンタ
−アミン塩であってもよく、
ゴ−ジアリールアミン塩は、以下の構造式を持つペンタ
−アミン塩であってもよく、
【化11】 ここで、Ar、Ar’、Ar’’、及びAr’’’は置
換された、並びに非置換の芳香族基であり、nは1から
5の整数であり、又、X-は一価の陰イオンである。
換された、並びに非置換の芳香族基であり、nは1から
5の整数であり、又、X-は一価の陰イオンである。
【0013】又は、実施の形態において、上記のオリゴ
−ジアリールアミン塩は、例えば、以下の構造式を持つ
ヘキサ−アミン塩であってもよく、
−ジアリールアミン塩は、例えば、以下の構造式を持つ
ヘキサ−アミン塩であってもよく、
【化12】 ここで、Ar及びAr’は、6から約25個の炭素原子
を持ち、アルキル、アリール、アルコキシ、水素、並び
に上述のハロゲン化物を含む置換基を持つ置換された及
び非置換の芳香族基であり、p−Ar及びp−Ar’は
パラ位−置換のフェニル基であり、nは1から6の整数
で、X-は前述の様な一価の陰イオンであり、Gは以下
の構造式を持つていてもよく、
を持ち、アルキル、アリール、アルコキシ、水素、並び
に上述のハロゲン化物を含む置換基を持つ置換された及
び非置換の芳香族基であり、p−Ar及びp−Ar’は
パラ位−置換のフェニル基であり、nは1から6の整数
で、X-は前述の様な一価の陰イオンであり、Gは以下
の構造式を持つていてもよく、
【化13】 ここで、mは0から約12の整数である。
【0014】上記の酸化オリゴマー塩は、実施の形態に
おいて、例えば、以下の構造式のオリゴ−チオフェン塩
であってもよく、
おいて、例えば、以下の構造式のオリゴ−チオフェン塩
であってもよく、
【化14】 又、ここで、R、R1及びR2は、水素、1から約12個
の炭素原子を含むアルキル、アルコキシ、アルキルチオ
基から独立的に選択され、nは2から約12の整数であ
り、mはn以下の整数であり、Xは前述の様な一価の陰
イオンであり、Y及びY’は、O並びにSから独立的に
選ばれ、Gは1から約24個の炭素原子を含む置換され
た、又は非置換のアルキレン基である。
の炭素原子を含むアルキル、アルコキシ、アルキルチオ
基から独立的に選択され、nは2から約12の整数であ
り、mはn以下の整数であり、Xは前述の様な一価の陰
イオンであり、Y及びY’は、O並びにSから独立的に
選ばれ、Gは1から約24個の炭素原子を含む置換され
た、又は非置換のアルキレン基である。
【0015】実施の形態において、酸化オリゴマー塩と
して適当なオリゴ−アニリン塩は、以下の構造式を持つ
ものであってもよく、
して適当なオリゴ−アニリン塩は、以下の構造式を持つ
ものであってもよく、
【化15】 ここで、nは1から約12の整数であり、mはn+1よ
り小さいか、又はそれと同等の整数であり,又、X-は
一価の陰イオンである。
り小さいか、又はそれと同等の整数であり,又、X-は
一価の陰イオンである。
【0016】実施の形態において、酸化オリゴマー塩
は、例えば、以下の構造式を持つ酸化ポルフィリン塩で
あってもよく、
は、例えば、以下の構造式を持つ酸化ポルフィリン塩で
あってもよく、
【化16】 ここで、R及びR’は、独立の水素、1から20個の炭
素原子を含むアルキル基、及び6から約24個の炭素原
子を持つ芳香族基、並びに5から約24個の炭素原子を
持つヘテロ(異項環)アリール基であり、Mは、Cu
2+ 、Zn2+、Fe2+、Co2+の様な二価の金属イオン
であり、又、X-は前述の様に一価の陰イオンである。
素原子を含むアルキル基、及び6から約24個の炭素原
子を持つ芳香族基、並びに5から約24個の炭素原子を
持つヘテロ(異項環)アリール基であり、Mは、Cu
2+ 、Zn2+、Fe2+、Co2+の様な二価の金属イオン
であり、又、X-は前述の様に一価の陰イオンである。
【0017】上記の酸化されたオリゴマー性塩は、実施
の形態において、例えば、以下の構造式を持つラジカル
性陽イオンである酸化されたテトラチオテトラセン塩、
及び酸化されたテトラセレノテトラセン塩であってもよ
く、
の形態において、例えば、以下の構造式を持つラジカル
性陽イオンである酸化されたテトラチオテトラセン塩、
及び酸化されたテトラセレノテトラセン塩であってもよ
く、
【化17】 又、ここで、X-は一価の陰イオンであり、又は、それ
ぞれ、例えば、以下の構造式を持つオリゴテトラチアフ
ルバレン塩、及び酸化オリゴテトラセレナフルバレン塩
であってもよく、
ぞれ、例えば、以下の構造式を持つオリゴテトラチアフ
ルバレン塩、及び酸化オリゴテトラセレナフルバレン塩
であってもよく、
【化18】 ここで、Gは、すべての上記フルバレン単位を結合する
0、又はn価の芳香族基であり、YはS又はSeであ
り、Zは、0、又は二価の不飽和基、nは1から6の整
数、mはn以下の整数であり、m’は、n+2より小さ
いか、これと同等の整数であり、R1及びR2は、水素、
6から約24個の炭素原子を持つアリール基、1から1
2個の炭素原子を持つアルキル、アルコキシ、又はアル
キルチオ基から独立的に選択され、又、X-は、上述の
様な一価の陰イオンであり、及び、以下の構造式を持つ
酸化されたオリゴメタロセンであってもよく、
0、又はn価の芳香族基であり、YはS又はSeであ
り、Zは、0、又は二価の不飽和基、nは1から6の整
数、mはn以下の整数であり、m’は、n+2より小さ
いか、これと同等の整数であり、R1及びR2は、水素、
6から約24個の炭素原子を持つアリール基、1から1
2個の炭素原子を持つアルキル、アルコキシ、又はアル
キルチオ基から独立的に選択され、又、X-は、上述の
様な一価の陰イオンであり、及び、以下の構造式を持つ
酸化されたオリゴメタロセンであってもよく、
【化19】 ここで、Mは、Fe2+、及びCo2+の様な二価の金属で
あり、Zは、例えば、0、メチレン、エチレン、Si
(CH3)2、Si(CH3)2、Ge(CH3)2、又はフ
ェニレンであり、nは1から約12の整数であり、mは
n+2より小さいか又はそれと同等の整数であり、X-
は上述の様な一価の陰イオンである。
あり、Zは、例えば、0、メチレン、エチレン、Si
(CH3)2、Si(CH3)2、Ge(CH3)2、又はフ
ェニレンであり、nは1から約12の整数であり、mは
n+2より小さいか又はそれと同等の整数であり、X-
は上述の様な一価の陰イオンである。
【0018】実施の形態において、上記の電荷移動成分
は、例えば、N,N,N−トリアリールアミン含有化合
物、カルバゾール化合物、オリゴチオフェン化合物、C
60化合物、及び関連するフラーレン化合物、並びにそ
れらの混合物であってもよい。望ましいN,N,N−ト
リアリールアミン含有化合物は、以下の構造式からな
り、
は、例えば、N,N,N−トリアリールアミン含有化合
物、カルバゾール化合物、オリゴチオフェン化合物、C
60化合物、及び関連するフラーレン化合物、並びにそ
れらの混合物であってもよい。望ましいN,N,N−ト
リアリールアミン含有化合物は、以下の構造式からな
り、
【化20】 ここで、R1、R2、R3、R1’、R2’、R3’は、独立
的に、水素、臭素、塩素、フッ素、1から約24個の炭
素原子を含むアルキル基、置換、及び非置換の芳香族
基、並びに1から約12個の炭素原子を持つアルコキシ
基である。
的に、水素、臭素、塩素、フッ素、1から約24個の炭
素原子を含むアルキル基、置換、及び非置換の芳香族
基、並びに1から約12個の炭素原子を持つアルコキシ
基である。
【0019】上記のポリマーの結合体には、例えば、ポ
リビニルカルバゾール類、ポリチオフェン類、ポリシラ
ン類、ポリアニリン類、ポリ(フェニレンビニレン)、
ポリフェニレン、ポリ(フェニレン スルフィド)、ポ
リアニリン類、ポリ(フェニレン スルフィド フェニ
レンアミン)、及び以下の構造式に図示されている様な
トリアリールアミン電荷移動単位を含有するポリマー類
が含まれてもよいが、これらに限定されるものではな
い。
リビニルカルバゾール類、ポリチオフェン類、ポリシラ
ン類、ポリアニリン類、ポリ(フェニレンビニレン)、
ポリフェニレン、ポリ(フェニレン スルフィド)、ポ
リアニリン類、ポリ(フェニレン スルフィド フェニ
レンアミン)、及び以下の構造式に図示されている様な
トリアリールアミン電荷移動単位を含有するポリマー類
が含まれてもよいが、これらに限定されるものではな
い。
【0020】
【化21】 ここで、R1、R2及びR3は、独立的に(他とは無関係
に)、水素、臭素、塩素、フッ素、1から約24個の炭
素原子を含むアルキル基、置換、及び非置換の芳香族
基、並びに1から約24個の炭素原子を含むアルコキシ
基であり、Gは1から約12個の炭素原子を持ち、以下
の構造式のアルキレン基から選択され、
に)、水素、臭素、塩素、フッ素、1から約24個の炭
素原子を含むアルキル基、置換、及び非置換の芳香族
基、並びに1から約24個の炭素原子を含むアルコキシ
基であり、Gは1から約12個の炭素原子を持ち、以下
の構造式のアルキレン基から選択され、
【化22】 ここで、n’は1から約12の整数であり、R及びR’
は1から約12個の炭素原子を持つアルキル基である。
は1から約12個の炭素原子を持つアルキル基である。
【0021】上記のポリマーの結合体は、実施の形態に
おいて、例えば、溶媒処理可能で、且つ溶融処理可能な
熱可塑性合成樹脂、及び常温でゴム弾性を持つエラスト
マーの様な樹脂であってもよい。ポリマー性結合体とし
て適当な不活性のポリマーには、ポリスチレン、ポリカ
ーボネート、ポリエステル、ポリイミド、ポリウレタ
ン、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエ
ーテルケトン、ポリアミド及び類似の物質、並びに、こ
れらの共重合体、並びに混和物の様な熱可塑性合成樹
脂、並びにエラストマーが含まれてもよいが、これらに
限定されるものではない。
おいて、例えば、溶媒処理可能で、且つ溶融処理可能な
熱可塑性合成樹脂、及び常温でゴム弾性を持つエラスト
マーの様な樹脂であってもよい。ポリマー性結合体とし
て適当な不活性のポリマーには、ポリスチレン、ポリカ
ーボネート、ポリエステル、ポリイミド、ポリウレタ
ン、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエ
ーテルケトン、ポリアミド及び類似の物質、並びに、こ
れらの共重合体、並びに混和物の様な熱可塑性合成樹
脂、並びにエラストマーが含まれてもよいが、これらに
限定されるものではない。
【0022】実施の形態において、上記の酸化オリゴマ
ー塩の上記の電荷移動化合物に対する重量パーセント比
は、約0.01:99.99から約99.99:0.0
1であり、又、上記の酸化オリゴマーと上記の電荷移動
化合物を合わせたものの上記のポリマー結合体に対する
重量パーセント比は、約10:90から90:10であ
る。
ー塩の上記の電荷移動化合物に対する重量パーセント比
は、約0.01:99.99から約99.99:0.0
1であり、又、上記の酸化オリゴマーと上記の電荷移動
化合物を合わせたものの上記のポリマー結合体に対する
重量パーセント比は、約10:90から90:10であ
る。
【0023】実施の形態において、本発明の上記導電性
ポリマー組成物は、例えば、約10-12から1.0 S
/cmの導電率の導電性を持つ被覆を有することがで
き、又、ここで、導電率は、上記の電荷移動化合物及び
上記の酸化オリゴマー塩の充填量に依存する。例えば、
実施例、特に実施例Vを参照のこと。
ポリマー組成物は、例えば、約10-12から1.0 S
/cmの導電率の導電性を持つ被覆を有することがで
き、又、ここで、導電率は、上記の電荷移動化合物及び
上記の酸化オリゴマー塩の充填量に依存する。例えば、
実施例、特に実施例Vを参照のこと。
【0024】実施の形態において、本発明は、酸化オリ
ゴマー塩を調製し、上記酸化オリゴマー塩を溶媒中で電
荷移動分子及びポリマー結合材と混和して被覆溶液を生
成し、及び、上記被覆溶液から導電性被覆を基板上に沈
積することから成る導電性ポリマー被覆を構成する工程
を提供する。
ゴマー塩を調製し、上記酸化オリゴマー塩を溶媒中で電
荷移動分子及びポリマー結合材と混和して被覆溶液を生
成し、及び、上記被覆溶液から導電性被覆を基板上に沈
積することから成る導電性ポリマー被覆を構成する工程
を提供する。
【0025】上記の基板は、約50μmから約1,00
0μmの厚さを持つことが出来、又、ここで、上記の導
電性被覆層は、0.1から約5.0μmの厚さを有す
る。上記被覆溶液の固体の濃度は、約0.1から約50
重量パーセントの濃度であってもよい。上記の被覆は、
上記の基板上に、従来の手段、例えば、スピン塗装(s
pin coating)、噴霧塗装、浸積塗装、及び
流動塗装によって、有機溶媒に溶解された酸化オリゴ−
アリールアミン塩、電荷移動分子、及びポリマー結合材
の溶液から沈積することが出来る。
0μmの厚さを持つことが出来、又、ここで、上記の導
電性被覆層は、0.1から約5.0μmの厚さを有す
る。上記被覆溶液の固体の濃度は、約0.1から約50
重量パーセントの濃度であってもよい。上記の被覆は、
上記の基板上に、従来の手段、例えば、スピン塗装(s
pin coating)、噴霧塗装、浸積塗装、及び
流動塗装によって、有機溶媒に溶解された酸化オリゴ−
アリールアミン塩、電荷移動分子、及びポリマー結合材
の溶液から沈積することが出来る。
【0026】上記のオリゴマー塩は、オリゴマーの酸化
剤を用いる化学的酸化、又は電気化学的酸化によって調
製することが出来る、例えば、本明細書の実施例IIと
IIIを参照のこと。実施の形態において、上記オリゴ
マー塩の化学的酸化に用いられる酸化剤は、イオン性の
塩、ブレンステッド(Brensted)酸、及びルイ
ス(Lewis)酸である。イオン性の塩には、AgS
bF6、AgAsF6、AgPF6、AgBF4、AgB
r、AgI、AgF、AgCl、O2SbF6、O2As
F6、NOSbF6、NOAsF6、(CH3CH2)O
+(CF3SO3)Al-、(CH3CH2)O+(CF3SO
3)Ga-、(CH3CH2)O+(CF3SO3)B-、CH
3(C=O)+(CF3SO3)Al-、及び類似の化合物
が含まれる。ブレンステッド酸には、スルフォン酸、リ
ン酸、カルボン酸、及び類似の化合物が含まれる。ルイ
ス酸には、AlCl3、GaCl3、SnCl4、BF3、
FeCl3、AsF3、SnCl4、ZrCl4、ZnCl
2、TiCl4、AuCl3、CuCl2、VCl3、In
Cl3、TaCl5、SbF5、及び類似化合物が含まれ
る。
剤を用いる化学的酸化、又は電気化学的酸化によって調
製することが出来る、例えば、本明細書の実施例IIと
IIIを参照のこと。実施の形態において、上記オリゴ
マー塩の化学的酸化に用いられる酸化剤は、イオン性の
塩、ブレンステッド(Brensted)酸、及びルイ
ス(Lewis)酸である。イオン性の塩には、AgS
bF6、AgAsF6、AgPF6、AgBF4、AgB
r、AgI、AgF、AgCl、O2SbF6、O2As
F6、NOSbF6、NOAsF6、(CH3CH2)O
+(CF3SO3)Al-、(CH3CH2)O+(CF3SO
3)Ga-、(CH3CH2)O+(CF3SO3)B-、CH
3(C=O)+(CF3SO3)Al-、及び類似の化合物
が含まれる。ブレンステッド酸には、スルフォン酸、リ
ン酸、カルボン酸、及び類似の化合物が含まれる。ルイ
ス酸には、AlCl3、GaCl3、SnCl4、BF3、
FeCl3、AsF3、SnCl4、ZrCl4、ZnCl
2、TiCl4、AuCl3、CuCl2、VCl3、In
Cl3、TaCl5、SbF5、及び類似化合物が含まれ
る。
【0027】
【実施例】実施例I N,N,N’,N’−テトラ−p−トリル−ビフェニルジ
アミン(TM−TPD)の調製: (1) 4’−メチルアセトアニリドの合成:機械式撹
拌機、冷却器、滴下漏斗を備えた5lの三口丸底フラス
コにp−トルイジン995g(9.3モル)とヘキサン
1.6Lを添加した。無水酢酸960ml(10.2モ
ル)を還流を起こすのに十分な程度に2時間にわたって
滴下して加えた。次に更に1時間還流し、室温に冷却
し、褐色固体を得た。この固体を吸引濾過して集め、ビ
ーカーに移し、水2Lで30分間洗浄した。上記の濾過
と洗浄の手順を繰り返した。湿った白色結晶を7日間空
気乾燥し、N−(4−メチルフェニル)アセトアミド
(1,343g、収率97%)を得た。融点は150〜
152℃(文献メルクインデックス(Merck in
dex 11,67)によれば153℃)である。
アミン(TM−TPD)の調製: (1) 4’−メチルアセトアニリドの合成:機械式撹
拌機、冷却器、滴下漏斗を備えた5lの三口丸底フラス
コにp−トルイジン995g(9.3モル)とヘキサン
1.6Lを添加した。無水酢酸960ml(10.2モ
ル)を還流を起こすのに十分な程度に2時間にわたって
滴下して加えた。次に更に1時間還流し、室温に冷却
し、褐色固体を得た。この固体を吸引濾過して集め、ビ
ーカーに移し、水2Lで30分間洗浄した。上記の濾過
と洗浄の手順を繰り返した。湿った白色結晶を7日間空
気乾燥し、N−(4−メチルフェニル)アセトアミド
(1,343g、収率97%)を得た。融点は150〜
152℃(文献メルクインデックス(Merck in
dex 11,67)によれば153℃)である。
【0028】(2) N,N−p−p’−トリルアミン
の合成:デーンスターク(DeanStark)トラッ
プ冷却器、機械式撹拌機、温度計付アルゴン出口を備え
た3lの丸底フラスコに、4’−メチルアセトアニリド
448g(3.0モル)、4−ヨードトルエン746g
(3.4モル、アルドリッチ(Aldrich)から入
手)、炭酸カリウム830g(6.0モル)、硫酸銅2
0g、トルエン50mlを添加した。反応混合物を21
0℃で24時間油浴で加熱した。得られた溶液を5lの
丸底フラスコに傾注して、残余の固体を熱エタノール
(500mlで3回)で洗浄した。上記の混合物を合わ
せ、水酸化カリウム340gと水400mlを加え、そ
の後24時間還流した。得られた溶液に濃塩酸400m
lを滴下し、その後トルエン1,000mlを加えた。
混合物を10分間還流した。高温の有機層(上層)を分
離して熱湯(500mlで2回)で洗浄し、減圧濃縮し
た。生じた固体を、トルエン100mlとヘキサン70
0mlの混合液から再結晶させた。得られた湿った結晶
は、乳鉢と乳棒で細かく砕き、ヘキサン100mlで濾
過、洗浄し、24時間空気乾燥し、褐色結晶360g
(6モル)を得た。この濾液を減圧下に濃縮し、トルエ
ン20mlとヘキサン150mlの混合液から再結晶さ
せ、褐色固体120g(第二製品)を得た。2つの結晶
を合わせた固体を165℃、133.3Pa(1Tor
r)で蒸留し、白色固体445gを得た。初留の最初の
部分(15g,65〜80℃、133.3Paで留出
分)は廃棄した。得られた白色固体をヘキサン(500
ml)から再結晶し、白色固体422g(収率71%)
を得た。この融点は80〜82℃(TClカタログでは
79℃)であり、1H−NMR(CDCl3)は7.04
(d,4H),6.93(d,4H),5.45(s,b
r,1H),2.33(s,6H)ppmであった。。オ
ークウッドプロダクツ社(Oakwood Produ
ct Inc.)またはチャーキットケミカル社(Ch
arkit Chemical Inc.)製造のヨー
ドトルエンを使用した場合は、上記反応は極めて遅かっ
たことを記しておく。CuSO450gを3部に分けて
10時間毎に添加し、反応を40時間で完結した(4’
−メチルアセトアニリドの転化率は95%以上)。加水
分解後の仕上げの際に、銅分残渣を除去するのに吸引濾
過を行う必要があった。
の合成:デーンスターク(DeanStark)トラッ
プ冷却器、機械式撹拌機、温度計付アルゴン出口を備え
た3lの丸底フラスコに、4’−メチルアセトアニリド
448g(3.0モル)、4−ヨードトルエン746g
(3.4モル、アルドリッチ(Aldrich)から入
手)、炭酸カリウム830g(6.0モル)、硫酸銅2
0g、トルエン50mlを添加した。反応混合物を21
0℃で24時間油浴で加熱した。得られた溶液を5lの
丸底フラスコに傾注して、残余の固体を熱エタノール
(500mlで3回)で洗浄した。上記の混合物を合わ
せ、水酸化カリウム340gと水400mlを加え、そ
の後24時間還流した。得られた溶液に濃塩酸400m
lを滴下し、その後トルエン1,000mlを加えた。
混合物を10分間還流した。高温の有機層(上層)を分
離して熱湯(500mlで2回)で洗浄し、減圧濃縮し
た。生じた固体を、トルエン100mlとヘキサン70
0mlの混合液から再結晶させた。得られた湿った結晶
は、乳鉢と乳棒で細かく砕き、ヘキサン100mlで濾
過、洗浄し、24時間空気乾燥し、褐色結晶360g
(6モル)を得た。この濾液を減圧下に濃縮し、トルエ
ン20mlとヘキサン150mlの混合液から再結晶さ
せ、褐色固体120g(第二製品)を得た。2つの結晶
を合わせた固体を165℃、133.3Pa(1Tor
r)で蒸留し、白色固体445gを得た。初留の最初の
部分(15g,65〜80℃、133.3Paで留出
分)は廃棄した。得られた白色固体をヘキサン(500
ml)から再結晶し、白色固体422g(収率71%)
を得た。この融点は80〜82℃(TClカタログでは
79℃)であり、1H−NMR(CDCl3)は7.04
(d,4H),6.93(d,4H),5.45(s,b
r,1H),2.33(s,6H)ppmであった。。オ
ークウッドプロダクツ社(Oakwood Produ
ct Inc.)またはチャーキットケミカル社(Ch
arkit Chemical Inc.)製造のヨー
ドトルエンを使用した場合は、上記反応は極めて遅かっ
たことを記しておく。CuSO450gを3部に分けて
10時間毎に添加し、反応を40時間で完結した(4’
−メチルアセトアニリドの転化率は95%以上)。加水
分解後の仕上げの際に、銅分残渣を除去するのに吸引濾
過を行う必要があった。
【0029】(3) N,N,N’,N’−テトラ−p−
トリル−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン
(TM−TPD)の合成:デーンスタークトラップ冷却
器、機械式撹拌機、温度計付アルゴン出口を備えた5l
の丸底フラスコに、4,4’−ジヨードビフェニル(D
IB)406g(1.0モル)、N,N−ジ−p−トリ
ルアミン417g(2.1モル)、水酸化カリウム44
8g(8.0モル)、トルエン300mlを添加した。
1,10−フェナントロリン9.0gとCuCl1.5
gとを130℃で添加した後、この混合物を137℃で
激しく還流した。更にCuCl3.5gを添加すると、
強発熱の反応が起こった。反応混合物を130℃で更に
4時間加熱した。この反応混合物に、水400ml、ト
ルエン400ml、酢酸400mlを加えた。得られた
溶液を、水2Lで6L分離漏斗中で緩やかに回転させな
がら洗浄し、上層を分離し、集めた。水層を吸引濾過
し、残渣をトルエン300mlで洗浄し、上層を分離し
た。有機層を一緒にした後、上記洗浄工程をもう一度繰
り返した。黒色溶液を、減圧下で濃縮し、生じた溶液を
1時間フリーザーで冷やし、褐色固体を生じさせた。濾
過後、褐色固体をアセトン(400mlで3回)で洗浄
し、45℃、1333Pa(10トル)でオーブン中で
乾燥した。冷却器、機械式撹拌機、温度計付アルゴン出
口、マントルヒータを備えた2lの丸底フラスコに、上
記粗生成物350gと中性アルミナ200gとトルエン
1Lとを装入した。混合物を90℃で2.5時間加熱し
た。得られた黄色溶液を、予熱されたブフナー漏斗を通
して濾過した。アルミナに吸着している残渣は、熱トル
エン(350mlで2回)で抽出し、有機層と一緒にし
た。合せた黄色溶液を真空中で濃縮した後に得られた淡
黄色の固体350gとアセトン400gとを、60℃で
加熱し、アルゴン雰囲気で23℃で15時間撹拌し、淡
黄色固体を得た。濾過後、アセトン(200ml、3
回)で洗浄し、減圧下で16時間乾燥し、純粋なTM−
TPD306g(収率56%)を得た。融点:217〜
219℃で、1H−NMR(CDCl3)は7.39
(d,4H),7.07〜7.00(m,20H),2.
31(s,12H)ppmであった。
トリル−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン
(TM−TPD)の合成:デーンスタークトラップ冷却
器、機械式撹拌機、温度計付アルゴン出口を備えた5l
の丸底フラスコに、4,4’−ジヨードビフェニル(D
IB)406g(1.0モル)、N,N−ジ−p−トリ
ルアミン417g(2.1モル)、水酸化カリウム44
8g(8.0モル)、トルエン300mlを添加した。
1,10−フェナントロリン9.0gとCuCl1.5
gとを130℃で添加した後、この混合物を137℃で
激しく還流した。更にCuCl3.5gを添加すると、
強発熱の反応が起こった。反応混合物を130℃で更に
4時間加熱した。この反応混合物に、水400ml、ト
ルエン400ml、酢酸400mlを加えた。得られた
溶液を、水2Lで6L分離漏斗中で緩やかに回転させな
がら洗浄し、上層を分離し、集めた。水層を吸引濾過
し、残渣をトルエン300mlで洗浄し、上層を分離し
た。有機層を一緒にした後、上記洗浄工程をもう一度繰
り返した。黒色溶液を、減圧下で濃縮し、生じた溶液を
1時間フリーザーで冷やし、褐色固体を生じさせた。濾
過後、褐色固体をアセトン(400mlで3回)で洗浄
し、45℃、1333Pa(10トル)でオーブン中で
乾燥した。冷却器、機械式撹拌機、温度計付アルゴン出
口、マントルヒータを備えた2lの丸底フラスコに、上
記粗生成物350gと中性アルミナ200gとトルエン
1Lとを装入した。混合物を90℃で2.5時間加熱し
た。得られた黄色溶液を、予熱されたブフナー漏斗を通
して濾過した。アルミナに吸着している残渣は、熱トル
エン(350mlで2回)で抽出し、有機層と一緒にし
た。合せた黄色溶液を真空中で濃縮した後に得られた淡
黄色の固体350gとアセトン400gとを、60℃で
加熱し、アルゴン雰囲気で23℃で15時間撹拌し、淡
黄色固体を得た。濾過後、アセトン(200ml、3
回)で洗浄し、減圧下で16時間乾燥し、純粋なTM−
TPD306g(収率56%)を得た。融点:217〜
219℃で、1H−NMR(CDCl3)は7.39
(d,4H),7.07〜7.00(m,20H),2.
31(s,12H)ppmであった。
【0030】実施例II 酸化されたN,N,N’,N’−テトラ−p−トリル−
4,4’−ビフェニルジアミン(TM−TPD)塩の調
製 (1) SbF6塩の合成 機械式攪拌機を備えた1
lの一口フラスコに、TM−TPD60.0g(0.1
1モル)及びジクロロメタン250mlを加えた。この
溶液に、AgSbF634.4g(0.10mol)の
ジクロロメタン(250ml)溶液を2時間かけて滴下
して加え、TM−TPD、AgSbF6、及びジクロロ
メタンを装填した以外は前述の実施例Iにおけるのと同
一の反応によって、二陽イオン性複合体を含む粗生成物
を得た。この結果得られた褐色の溶液を濾過し、銀の残
さをジクロロメタン50mlで洗浄した。合せたジクロ
ロメタン溶液に、ヘキサン1500mlを徐々に1時間
にわたって添加して青色の固体を得た(ジクロロメタン
溶液にヘキサンを急速に加えると、TM−TPDを含む
不純な生成物が生じることに留意のこと)。濾過して4
0°C、1999.5Pa(15トル)で一日乾燥後、
青色の固体76.8g(収率98.5%)を得た。UV
吸収スペクトラム、281、362、491nm、マス
スペクトルム(ESI/MS)、M/Z 544.4+
であった。
4,4’−ビフェニルジアミン(TM−TPD)塩の調
製 (1) SbF6塩の合成 機械式攪拌機を備えた1
lの一口フラスコに、TM−TPD60.0g(0.1
1モル)及びジクロロメタン250mlを加えた。この
溶液に、AgSbF634.4g(0.10mol)の
ジクロロメタン(250ml)溶液を2時間かけて滴下
して加え、TM−TPD、AgSbF6、及びジクロロ
メタンを装填した以外は前述の実施例Iにおけるのと同
一の反応によって、二陽イオン性複合体を含む粗生成物
を得た。この結果得られた褐色の溶液を濾過し、銀の残
さをジクロロメタン50mlで洗浄した。合せたジクロ
ロメタン溶液に、ヘキサン1500mlを徐々に1時間
にわたって添加して青色の固体を得た(ジクロロメタン
溶液にヘキサンを急速に加えると、TM−TPDを含む
不純な生成物が生じることに留意のこと)。濾過して4
0°C、1999.5Pa(15トル)で一日乾燥後、
青色の固体76.8g(収率98.5%)を得た。UV
吸収スペクトラム、281、362、491nm、マス
スペクトルム(ESI/MS)、M/Z 544.4+
であった。
【0031】(2) AsF6塩の合成 機械式攪拌
機、添加用濾斗、及びアルゴン出口を装備した1lの三
口フラスコにTM−TPD11.44g(0.021モ
ル)及びジクロロメタン50mlを加えた。AgAsF
65.94gの塩化メチレン(50ml)溶液を5分間
撹拌し、次いで濾過して清澄な溶液を得た。この溶液を
添加用濾斗に移して、上記TM−TPD溶液に10分間
にわたって滴下して加えた。その結果得られた褐色の溶
液を濾過し、銀の残さをジクロロメタン50mlで洗浄
した。合せたジクロロメタン溶液に、ヘキサン300m
lを30分間にわたって徐々に加えて青色の固体を得た
(ジクロロメタン溶液にヘキサンを急速に加えるとTM
−TPDを含む粗生成物が得られた)。10分間撹拌
後、暗青色の沈殿を吸引濾過して集め、2日間空気乾乾
して青色の固体13.3g(収率90%)を得た。
機、添加用濾斗、及びアルゴン出口を装備した1lの三
口フラスコにTM−TPD11.44g(0.021モ
ル)及びジクロロメタン50mlを加えた。AgAsF
65.94gの塩化メチレン(50ml)溶液を5分間
撹拌し、次いで濾過して清澄な溶液を得た。この溶液を
添加用濾斗に移して、上記TM−TPD溶液に10分間
にわたって滴下して加えた。その結果得られた褐色の溶
液を濾過し、銀の残さをジクロロメタン50mlで洗浄
した。合せたジクロロメタン溶液に、ヘキサン300m
lを30分間にわたって徐々に加えて青色の固体を得た
(ジクロロメタン溶液にヘキサンを急速に加えるとTM
−TPDを含む粗生成物が得られた)。10分間撹拌
後、暗青色の沈殿を吸引濾過して集め、2日間空気乾乾
して青色の固体13.3g(収率90%)を得た。
【0032】(3) AuCl4塩の合成 機械式攪
拌機を備えた250mlの三口フラスコに、TM−TP
D4.9g(0.009モル)、AuCl33.64g
(0.012モル)及びジクロロメタン85mlを加え
た。上記の反応混合物を18時間撹拌した。暗色の溶液
を濾過し、残滓を塩化メチレン(100ml、4回)で
抽出した。この溶液を約200mlに濃縮し、濾紙を通
して撹拌中のヘキサン200mlに加えて黄金色の固体
を得て空気乾燥した(3.2g)。上記の固体を集めて
塩化メチレン100mlに溶解し、次いで、撹拌中のヘ
キサン200mlに注入した。沈殿を吸引濾過により集
めて空気乾燥し、暗黄金色の固体、2.9gを77%の
収率で得た。
拌機を備えた250mlの三口フラスコに、TM−TP
D4.9g(0.009モル)、AuCl33.64g
(0.012モル)及びジクロロメタン85mlを加え
た。上記の反応混合物を18時間撹拌した。暗色の溶液
を濾過し、残滓を塩化メチレン(100ml、4回)で
抽出した。この溶液を約200mlに濃縮し、濾紙を通
して撹拌中のヘキサン200mlに加えて黄金色の固体
を得て空気乾燥した(3.2g)。上記の固体を集めて
塩化メチレン100mlに溶解し、次いで、撹拌中のヘ
キサン200mlに注入した。沈殿を吸引濾過により集
めて空気乾燥し、暗黄金色の固体、2.9gを77%の
収率で得た。
【0033】(4) CF3COO塩の合成 機械式
攪拌機を備えた250mlの単口フラスコに、TM−T
PD5.40g(0.01モル)及びジクロロメタン2
5mlを加えた。この溶液に、CF3COOAg2.2
gのジクロロメタン(50ml)溶液を滴下して加え
た。その結果得られた溶液を30分間撹拌して濾過し
た。上記濾液を濃縮し、その残さを減圧乾燥して暗青色
の固体(3.4g)を得た。
攪拌機を備えた250mlの単口フラスコに、TM−T
PD5.40g(0.01モル)及びジクロロメタン2
5mlを加えた。この溶液に、CF3COOAg2.2
gのジクロロメタン(50ml)溶液を滴下して加え
た。その結果得られた溶液を30分間撹拌して濾過し
た。上記濾液を濃縮し、その残さを減圧乾燥して暗青色
の固体(3.4g)を得た。
【0034】実施例III 本実施例は、本発明の導電性被覆の典型的な製作工程を
説明する。約0.02〜0.03μm(200〜300
オングストローム)のチタン被覆を持つマイラー(登録
商標)(75μm)基板はICI社より購入した。基板
はアミノイソプロピルトリエトキシルシランから誘導さ
れた厚さ0.02〜0.05μm(200から500オ
ングストローム)のシランブロック層を被覆し、次いで
49Kポリエステル(デュポンより購入)の接着層によ
って保護被覆した。その結果得られた基板を、蓋付のプ
レキシガラスのアクリル酸樹脂製の箱に収納されたガー
ドナー(Gardner)の駆動式フイルム塗布機を用
いて上記の導電性被覆を沈積するのに使用した。基板を
上記のガードナー塗布機の真空プレート上に置き、サイ
ズ0.004バード(Bird)のフイルムアプリケー
タを上記基板の上に設置して、以下の様にして調製した
溶液を用いて導電性ポリマー層で被覆した。以下、m−
TPDNと呼ばれるN,N’−ジフェニル−N,N’−
ジ(m−トリル)−[1,1−ビフェニル]−4,4’
−ジアミン4.0g、マクロロン(登録商標、MAKR
OLON)7.44g、TM−TPD・SbF60.0
8g及び塩化メチレン68gの混合物を褐色瓶に入れ、
上記の固体が完全に溶解して以下の固体重量パーセント
を持つ塗布溶液を得る迄、ロールミルにかけた。上記の
固体の重量パーセントは以下の通りである。マクロロン
(65%)、m−TPD(35%)、及びTM−TPD
・SbF6(m−TPDに関して2%)。その結果得ら
れた被覆を1時間空気乾燥し、次いで、強制空気オーブ
ン内で125°Cで30分間乾燥して約20〜25μm
厚の被覆を得た。この試料は表1の試料#4に該当す
る。エレクトロダグ(Electrodag)電極を上
記の試料上に電荷減退時間測定のために取付け、測定に
は電極間の上記試料にパルス電圧をかけた。電荷減衰時
定数は導電率に反比例することが知られている。表1
は、異なる組成を持つ一連の被覆と、それに対応する初
期電荷減衰時定数とを示す。すべての試料は、85%相
対湿度(RH)で50°Cの環境箱内でストレス試験さ
れた。上記試料の時定数は、異なった時間間隔で測定さ
れ、上記被覆の電気的安定性が決定された。表1に示さ
れる様に、単体のトリトリルアミン(TTA)塩を持つ
試料1〜3は、非常に不安定で、高いRH下では1週間
後に、同様に被覆された試料よりも5倍から10倍も絶
縁性となる。対照的に、二量体であるTM−TPD・S
bF6塩を持つ試料4、5及び6は、8週間以上もの間
極度に安定である。
説明する。約0.02〜0.03μm(200〜300
オングストローム)のチタン被覆を持つマイラー(登録
商標)(75μm)基板はICI社より購入した。基板
はアミノイソプロピルトリエトキシルシランから誘導さ
れた厚さ0.02〜0.05μm(200から500オ
ングストローム)のシランブロック層を被覆し、次いで
49Kポリエステル(デュポンより購入)の接着層によ
って保護被覆した。その結果得られた基板を、蓋付のプ
レキシガラスのアクリル酸樹脂製の箱に収納されたガー
ドナー(Gardner)の駆動式フイルム塗布機を用
いて上記の導電性被覆を沈積するのに使用した。基板を
上記のガードナー塗布機の真空プレート上に置き、サイ
ズ0.004バード(Bird)のフイルムアプリケー
タを上記基板の上に設置して、以下の様にして調製した
溶液を用いて導電性ポリマー層で被覆した。以下、m−
TPDNと呼ばれるN,N’−ジフェニル−N,N’−
ジ(m−トリル)−[1,1−ビフェニル]−4,4’
−ジアミン4.0g、マクロロン(登録商標、MAKR
OLON)7.44g、TM−TPD・SbF60.0
8g及び塩化メチレン68gの混合物を褐色瓶に入れ、
上記の固体が完全に溶解して以下の固体重量パーセント
を持つ塗布溶液を得る迄、ロールミルにかけた。上記の
固体の重量パーセントは以下の通りである。マクロロン
(65%)、m−TPD(35%)、及びTM−TPD
・SbF6(m−TPDに関して2%)。その結果得ら
れた被覆を1時間空気乾燥し、次いで、強制空気オーブ
ン内で125°Cで30分間乾燥して約20〜25μm
厚の被覆を得た。この試料は表1の試料#4に該当す
る。エレクトロダグ(Electrodag)電極を上
記の試料上に電荷減退時間測定のために取付け、測定に
は電極間の上記試料にパルス電圧をかけた。電荷減衰時
定数は導電率に反比例することが知られている。表1
は、異なる組成を持つ一連の被覆と、それに対応する初
期電荷減衰時定数とを示す。すべての試料は、85%相
対湿度(RH)で50°Cの環境箱内でストレス試験さ
れた。上記試料の時定数は、異なった時間間隔で測定さ
れ、上記被覆の電気的安定性が決定された。表1に示さ
れる様に、単体のトリトリルアミン(TTA)塩を持つ
試料1〜3は、非常に不安定で、高いRH下では1週間
後に、同様に被覆された試料よりも5倍から10倍も絶
縁性となる。対照的に、二量体であるTM−TPD・S
bF6塩を持つ試料4、5及び6は、8週間以上もの間
極度に安定である。
【0035】
【表1】 実施例IV 表2に示されている試料は、電荷移動化合物としてTM
−TPDを、酸化電荷移動塩としてTM−TPD・Sb
F6を、又、ポリマー結合材としてマクロロンを使用し
ている導電性被覆である。高度に安定な導電率を意味す
る高度に安定な電荷減衰時間がこれらの試料で観察され
る。
−TPDを、酸化電荷移動塩としてTM−TPD・Sb
F6を、又、ポリマー結合材としてマクロロンを使用し
ている導電性被覆である。高度に安定な導電率を意味す
る高度に安定な電荷減衰時間がこれらの試料で観察され
る。
【0036】
【表2】 実施例V 本実施例は、上記の酸化オリゴマー性の塩(TM−TP
D・SbF6、分子量780.48)及び上記の電荷移
動化合物(TM−TPD、分子量544.69)の充填
量を調整することによる導電性の制御を説明するもので
ある。表3と4から分かる様に、被覆の導電率は、TM
−TPD・SbF6のモルパーセントに関連してほぼ直
線的に増大し、次いで、TM−TPD・SbF6/TM
−TPDが50/50の時にプラトーに達する。表4
の、2.78M塗布の被覆の導電率は、表3の1.22
M塗布の被覆の導電率よりも約一桁高く、ここで、M
は、結合体であるポリマー1kg当たりのTM−TPD
・SbF6/TM−TPD+TM−TPDのモル数を表
す。
D・SbF6、分子量780.48)及び上記の電荷移
動化合物(TM−TPD、分子量544.69)の充填
量を調整することによる導電性の制御を説明するもので
ある。表3と4から分かる様に、被覆の導電率は、TM
−TPD・SbF6のモルパーセントに関連してほぼ直
線的に増大し、次いで、TM−TPD・SbF6/TM
−TPDが50/50の時にプラトーに達する。表4
の、2.78M塗布の被覆の導電率は、表3の1.22
M塗布の被覆の導電率よりも約一桁高く、ここで、M
は、結合体であるポリマー1kg当たりのTM−TPD
・SbF6/TM−TPD+TM−TPDのモル数を表
す。
【0037】
【表3】
【表4】
Claims (3)
- 【請求項1】 酸化されたオリゴマー塩、電荷移動成
分、及びポリマー結合材から成ることを特徴とする導電
性ポリマー被覆物。 - 【請求項2】 請求項1に記載の導電性ポリマー被覆物
であって、 前記酸化されたオリゴマー塩が、以下の構造式で示され
る 【化1】 並びにそれらの混合物から選ばれ、ここで、Gは6から
約24個の炭素原子を持つ芳香族基であり、ジアリール
アミン基のすべてに連結しており、 Ar及びAr’は6から約18個の炭素原子を持つ置換
された、又は非置換の芳香族基であり、nは2から約3
6の整数であり、mはn以下の整数であり、 X-は、BF4 -、PF6 -、AsF6 -、SbF6 -、ClO4
-、AuCl4 - 、C60 -、I-、Br3 -、I3 -、FeCl
4 -、SnCl5 -、PO3 -、(CF3SO3)4Al-、(C
F3SO3)4Ga-、(CF3SO3)4Ta-、(CF3S
O3)4B-、トリフルオロアセテート、ベンゾエート、
ニトロベンゾエート、トルエンスルフォネート、p−ブ
ロモベンゼンスルフォネート、p−ニトロベンゼンスル
フォネート、トリフルオロメタンスルフォネート、ノナ
フルオロブタンスルフォネート、2,2,2−トリフル
オロエタンスルフォネート、テトラフェニルボレート、
陰イオン性テトラシアノキノジメタン、ビス(トリフル
オロメタンスルフォニル)イミド、及びこれらの混合物
からなる群から選ばれた一価の対向陰イオンであり、 Y2-は、SiF6 2-、GeF6 2-、TiF6 2-、Ta
F7 2-、NbF7 2-、RuCl6 2-、OsCl6 2-、IrC
l6 2-、PdCl4 2-、PdCl6 2-、PdI4 2-、PtC
l4 2-、PtCl6 2-、PtBr6 2-、IrCl6 2-、Zr
F6 2-、ベンゼンジスルフォネート、B12H12 2-、C60
2-、及びこれらの混合物からなる群より選ばれた二価の
対向陰イオンであることを特徴とする請求項1に記載の
導電性ポリマー被覆物。 - 【請求項3】 以下の構造式で示される全重量の約0.
1から約20パーセントの量の酸化されたテトラトリル
ジアミン塩と、 【化2】 ここで、X-は、SbF6 -であり、 全重量の約20から約60パーセントの量のトリアリー
ルアミンを含む電荷移動成分と、 全重量の約80から99.9パーセントの量のビスフェ
ノールポリカーボネートを含むポリマー結合材と、 を含むことを特徴とする導電性被覆物。
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