JPS59197579A - 電導性ビニルカルバゾ−ル系重合体の製造法 - Google Patents

電導性ビニルカルバゾ−ル系重合体の製造法

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JPS59197579A
JPS59197579A JP58071763A JP7176383A JPS59197579A JP S59197579 A JPS59197579 A JP S59197579A JP 58071763 A JP58071763 A JP 58071763A JP 7176383 A JP7176383 A JP 7176383A JP S59197579 A JPS59197579 A JP S59197579A
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JP
Japan
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polymer
vinyl carbazole
vinylcarbazole
anode
carbazole polymer
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JP58071763A
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English (en)
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Fumiaki Kanega
金賀 文明
Rei Mikawa
三川 礼
Yasuhiko Shirota
靖彦 城田
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Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、主鎖に共役不飽和結合を有しない新規な電導
性ビニルカルバゾール系重合体の製造法に関する。
従来から、フィルム状のポリアセチレン、ポリピロール
等の主鎖に共役不飽和結合を有する重合体をドーピング
することによって電導性重合体を製造する方法が知られ
ている。しかし、電導性ポリアセチレンは、主鎖に共役
不飽和結合を多数有しているため、酸化安定性が悪く、
空気と長時間接触していると劣化し、電導性付与後、自
然に電導性が消失する。また、ポリアセチレン自体、溶
剤に不溶でらって熱溶融しないため成形加工が困難であ
るという欠点を有する。ポリピロールについても同様の
欠点がある。
本発明は、このような問題点を解決するものである。
すなわち9本発明は、ビニルカルバゾール系重合体を電
気化学的に酸化することを特徴とする電導性ビニルカル
バゾール系重合体の製造法に関する。
本発明のビニルカルバゾール系重合体は、一般式〇)(
ただしl R1およびR2は、水素、アルキル基、ハロ
ゲン、ニトロ基、アミン基、アルキルアミノ基、ンアル
キルアミン基、アルコキシ基、カルボキシル基、ホルミ
ル基、シアノ基、ベンゾイル基、taベンゾイル基等で
ある)で表わされる繰シ返し単位、一般式(II)(た
だし9式中、馬はアルキル基等であり、 &は一般式+
11のR1と同様のものである)で表わされる繰り返し
単位などを有するカルバゾール骨核を側鎖として有する
重合体である。本発明のビニルカルバゾール系重合体の
分子量については、特に制限はないが、好壕しくけ、数
平均分子量が約700v上が好ましい。分子量が小さす
ぎると製膜性が劣る。
本発明のビニルカルバゾール系重合体としては。
例えば、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポIJ −3
−アミノ−N−ビニルカルバゾール、ポリ−3−フルオ
ロ−N−ビニルカルバソール、ホIJ−3−クロローN
−ビニルカルバゾール、ポIJ −3−プロモーN−ビ
ニルカルバゾール、ポリ−3−シアノ−N−ビニルカル
バゾール、ポリ−3−アイオド−N−ビニルカルバゾー
ル、ポリ−3−ニトロ−N−ビニルカルバゾール、ポリ
−3−メチル−N−ビニルカルバゾール、ポリ−3−ジ
メチルアミノ−N−ビニルカルバゾール、ポリ−3−ペ
ンソイル−N−ビニルカルバゾール、ポ+)−3−アセ
トアミド−N−ビニルカルバゾール、ポリ−3−ホルミ
ル−N−ビニルカルバゾール、ポリ−3−アセチル−N
−ビニルカルバゾール、ポリ−3−カルボオキシリック
アシド−N−ビニルカルバゾール、ホ1J−3.6−シ
ニトローN−ビニルカルバソール、ポリ−3,6−ジフ
ロムーN−ビニルカルバゾール、ポリ−3,6−ジアイ
オド〜N−ビニルカルバソール、ポリ−3,6−シクロ
ローN−ビニルカルバゾール、ポリ−3,6−ジアセチ
ル−N−ビニルカルバゾール、ポリ−3,6−ジシアノ
−N−ビニルカルバゾール、ポリ−3,6−ジフトオキ
シ−N−ビニルカルバゾール、ポ!J −3,6−ジー
t−ブfルーN−ビニルカルバゾール、ポリ−3,6−
レアミツ−N−ビニルカルバゾール、ポI7−3.6−
ビス(ジメチルアミノ)−N−ビニルカルバゾール、ポ
リ−N−エチル−2−ビニルヵ/l/ハソール、 ホ!
J  N−エチル−3−ビニルカルバゾール等がアシ、
これらを単独で又は2種以上併用して使用される。
ビニルカルバゾール系重合体の電気化学的な酸化は、ビ
ニルカルバゾール系重合体を陽極表面に製膜するか、電
解質溶液に溶解して電解質溶液に陽極および陰極を接触
させ9両極間に電圧を加えて行なわれるが、酸化は陽極
表面にて行なわれる。
ここで、電解質としてはr Na CZO4+ L 1
CZO4+等のアルカリ金属の過塩素酸塩、 (C2H
s)4NCAO+。
(C4H9)4 NCt04等の第4級アンモニウムの
過塩葉酸塩、NaBF4等のアルカリ金属の四弗化ホウ
素酸塩、  (C2H6)4NBF4. (C4H9)
4NBF4等の第4級アンモニウムの四弗化ホウ素酸塩
、 KCt、 LiC1゜KI等のハロゲン化金属、 
NH4C4(C4Hs)4NBr等のハロゲン化アンモ
ニウム、NaNO3,KNOs等のアルカリ金属の硝酸
塩、硝酸アンモニウム等があシ。
これらは、アセトニトリル、塩化メチレン、エーテル、
環状エーテル、ヘキサメチルホスホアミド。
炭酸プロピレン、酢酸メチル、ジオキサン等の電極反応
を起こさず、上記電解質をとかす溶媒に溶解して電解質
溶液として使用される。電解質の濃度は、約0.01〜
2モル/lが好ましく、特に0.1〜1モル/lが好ま
しい。電解質の濃度が小さすぎると電極反応が起こらず
、大きすぎると電解質イオンの移動が起とシにくくなる
電解質としては、ヨウ化リチウム等のアルカリ金属ハロ
ゲン化物質の固体電解質を使用してもよい。この場合、
ビニルカルバゾール系重合体は陽極表面に製膜され、固
体電解質に接触させられる。
ビニルカルバゾール系重合体を陽極に製膜するには、該
重合体の有機溶剤溶液(重合体の濃度は0.35〜5重
量%が好ましい)を使用し。
(al  該溶液に浸漬し、引出す方法。
(b)  (alの方法で引出すときに、電極を製膜目
的面を水平にして回転(例えば400〜50 or、p
、m )させつつ、電極を上げるか溶液を下げるかして
引出す方法(なお、引出したのち、数分解回転させるの
が好ましい)。
(C)該溶液を電極表面に塗布する方法。
(d)  電極を水平に保つため、P紙等を介してまた
は介さずに水銀上にのせ、このうえに該溶液を滴下する
方法。
(e)  塗布目的面を水平にした状態で電極を回転さ
せ、これに該溶液を滴下する方法。
等により行なわれる。膜厚は0.01μm〜0.5 f
f1iにされるのが好捷しく、このために、上記溶液の
濃度および製膜方法が適宜選択される。
膜厚が小さすぎると実用に供しがたく、膜厚が大きすき
゛ると電気化学的な酸化が不均一になりやすい。
また、ビニルカルバゾール系重合体を電解質に溶解する
と@は2重合体製度がくり返し単位基準で10−6〜3
モル/lが好ましく、特に、10−2〜10−4モル/
lが好ましい。濃度が小さすぎると電気化学的酸化が困
難になり、大きすぎると電解質イオンの移動が妨げられ
、やはり電気化学的酸化が困難になる。ビニルカルバゾ
ール系重合体を電解質に溶解した場合、陽極表面に電導
性ビニルカルバゾール系重合体が生成する。
電極としては、従来公知のものが使用できる。
例えば、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウA、金
、イリジウム、アルミニウム等の金属電極。
グラファイト、グラジ−カーボン、バイロリテインクグ
ラファイト等の炭素電極、酸化インジウム。
酸化スズ等をガラス、ポリマーフィルムに蒸着した透明
電極等を使用することができる。
両極間に加えられる電圧は、 Ag7kg” (0,0
1M)を参照電極として0〜2vの範囲内の電圧にされ
るのが好ましく、ビニルカルバゾール系重合体の種類に
応じ、該重合体が絶縁破壊しない範囲で適宜の電圧に決
定される。
以上のようにして行なわれる電気化学的な酸化により、
下記に示すように、ビニルカルバゾール系重合体中に、
カチオンラジカルが生成し、電導性が現われる。
上記式において逆方向の反応、すなわち、電気化学的な
還元を行なわせることができる。
本発明により得られる電導性ビニルカルバゾール系重合
体は、約10 Ω−1・(7+1−’〜1o−5Ω・o
n−1の電導率を有するものを、電圧、給電時間等にょ
シ、適宜調整できる。
また9本発明により得られる電導性ビニルカルバゾール
系重合体は、電流−電圧曲線(サイクルポルタムグラフ
)において、良好な可逆性を示し。
電気的に安定なものである。すなわち、絶縁体と良導体
の領域間を繰り返し変更できる。このように、電導性ビ
ニルカルバゾール系重合体を還元したのち、酸化して電
導性ビニルカルバゾール系重合体を再生する場合も本発
明に含まれる。また。
これに伴い重合体は青緑色(良導体)と無色(絶縁体)
の間を繰シ返し変更できる。さらに、酸化安定性が良好
である。
本発明の電導性ビニルカルバゾール系重合体は。
電気抵抗素子、感熱素子、感光素子等の電気機器部品と
して有用な高分子半導体、p/nへテロ接合素子、ショ
ットキー接合素子に利用できる。また1種々のダイオー
ド等の表示素子としても有用である。
次に本発明の実施例を示す。
実施例1 ポIJ−N−ビニルカルバゾール(重量平均分子量(M
w) s s万、数平均分子it (Mn )23.2
万、MW/Mn=3.58 )をテトラヒドロ7ランに
溶解し、メタノール沈殿させる操作を4回縁シ返し、n
袈した後、精製ポリ−N−ビニルカルバゾールの3重量
%テトラヒドロフラン溶液を調整した。ついで。
表面抵抗が35Ωである酸化インジウムを蒸着したガラ
ス板(2cm X 2 cm ) K該溶液を塗布し。
10−2Torrの真空下で1時間乾燥して、20μm
の重合体膜を作成した。このガラス板を陽極とし。
白金電極を陰極として、電解質溶液(テトラ−n−ブチ
ルアンモニウムバークロレート10−1モル/lテトラ
ヒドロフラン溶液)に浸漬し、Ag/Ag”(0,01
N )を参照電極として5両極間[1,2Vの電圧を3
0分間加えた。時間の経過と共に、陽極表面の重合体膜
は1着色度を強め、青緑色になった。
これによシ得られた電導性ビニルカルバゾール系重合体
の電気伝導度は7. I X 10  Ω ・mでらっ
た。
なお、!気伝導度は、上記電導性ビニルカルバゾール系
重合体をはぎとシ、アセトニトリルで洗浄t7+ 10
−2Torrの減圧下に乾燥後2錠剤成形機でベレット
とし、これを用いて、2点法でmG定した(以下、同様
)。
実施例2 ポリ−へ6−ジプロモーN−ビニルカルノくソ゛−ル(
数平均分子量(Mn)798)をテトラヒドロフランに
溶解し、メタノールに沈殿させる操作を4回縁シ返し精
製した後、精製ポリ−3,6−ジフ゛ロモ−N−ビニル
カルノ(ゾールの0.5重量%テトラヒドロフラン溶液
を調整した。この溶液に電極面積1c!rI2の白金電
極を15分間浸漬した。。この後。
該電極を500回転/分で回転させながら、電極を溶液
から引き上げ、さらに3分間回転を続けた。
この後、 10−2Torrの減圧下に1時間乾燥して
電極表面に式0.5 μmの重合体膜を作成した。
重合体膜を表面に作成された白金電極を陽極として5重
合体膜が表面に作成されていない白金電極を陰極として
電解質溶液(テトラ−n−〕゛チチルアンモニウムーク
ロレート10−1モル/lテトラヒドロフラン溶液)に
浸漬し、 Ag/Ag” (0,01M )を参照電極
として両極間に電圧を加えた。ファンクションジェネレ
ーター(北斗電工■製HB−104)およびポテンショ
スタット(北斗電工■製HA−501)を用いて、−0
,5〜2.OVの電位範囲を200 mV/ Sの電位
走査速度で掃引し、サイクリックポルタムグラムを得た
。これを第1図に示す。
第1図より、還元ピーク電流(ipc)/酸化ピーク電
流(1PA)は、0.99となシ、良好な可逆性を示し
た。また、酸化電圧(酸化ピーク電圧/2)は0.48
Vであった。
また、実施例1と同様にして、酸化インジウムを蒸着し
たガラス板上に上記ポリ−3,6−ジブロモ−N−ビニ
ルカルバゾール重合体の膜を作成し。
青緑色の電導性ビニルカルノくゾール系重合体を得た。
ただし9両極間に加えた電圧は0.94 Vとした。上
記重合体膜の電気伝導度は、5.8X10−’Ω−1・
crn””であった。
” オ* ipc/ iPA l”l:ニコルノン法に
より実測値より次式により求めたもので必る。
ただし+  (jpc)o、 (ipa)。および(l
ps )oは、各々、第1図から求めた。還元ピーク電
流、酸化ピーク電流および酸化曲線と還元曲線の接点の
電流(高電位側)の実測値である。
実施例3 ポリ−N−ビニルカルバゾールを1o−3モル、/1(
N−ビニルカルバゾール換算)およびテトラ−n−ブチ
ルアンモニウムバークロレート10モル/lの濃度で溶
解してなるジクロロメタン溶液に電極面M1cm2の白
金電極を浸漬し、実施例2と同様にして、サイクリック
ポルタムグラムを得た。これを第2図に示す。
酸化電流の増加に伴い陽極表面に青緑色に着色した電導
性ポリ−N−ビニルカルバゾールが生成した。つづいて
、電位を還元方向に掃引すると退色した。なお、 ip
c/jpaは0.773であった。また、酸化電圧は0
.85 Vであった。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例2で得たサイクルポルタムグラムであり
、第2図は実施例3で得たサイクルポルタムグラムであ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 ビニルカルバゾール系重合体を電気化学的に酸化
    することを特徴とする電導性ビニルカルバゾール系重合
    体の製造法。 2 電気化学的酸化を、陰極および表面にビニルカルバ
    ゾール系重合体が製膜された陽極を電解質溶液に浸漬し
    た状態で両極間に電圧を加えることによって行なう特許
    請求の範囲第1項記載の電導性ビニルカルバゾール系重
    合体の製造法。 3、電気化学的酸化を、陰極および陽極をビニルカルバ
    ゾール系重合体を溶解した電解質溶液に浸漬させた状態
    で両極間に電圧を加え、陽極表面に酸化されたビニルカ
    ルバゾール系重合体を生成させることによって行なう特
    許請求の範囲第1項記載の電導性ビニルカルバゾール系
    重合体の製造法。
JP58071763A 1983-04-22 1983-04-22 電導性ビニルカルバゾ−ル系重合体の製造法 Pending JPS59197579A (ja)

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