JPS60105532A - 導電性高分子フイルム及びその製造方法 - Google Patents

導電性高分子フイルム及びその製造方法

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JPS60105532A
JPS60105532A JP58213201A JP21320183A JPS60105532A JP S60105532 A JPS60105532 A JP S60105532A JP 58213201 A JP58213201 A JP 58213201A JP 21320183 A JP21320183 A JP 21320183A JP S60105532 A JPS60105532 A JP S60105532A
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は改良された導電性高分子フィルムとその製造方
法に関する。
〔従来技術] ある棟の芳香族化合物ti電解質を添加した溶剤中に溶
解させ、電解酸化を行うことにより、導電性の高分子フ
ィルムを電極基板上に形成させることができる。このよ
うな芳香族化合物とシテハピロール類、チオフェン類等
の複素環式化合物、アズレン、ピレン、トリフエニVン
等の多環芳香族化合物が知られている〔例えばJ。
パーボン(J、Bargon )、S、モーマント(s
Mohmancl )、R,、T、ウォルト? ン(R
,J、 Waltman)、IBMジャーナル オブ 
リサーチ エンドデベロップメント(よりM Jour
nal of Regerchat Developm
ent )第27巻 第4号 第560頁(1983年
)参照]。
しかしながら、従来の電極基板上に直接電解酸化して形
成した導電性高分子フィルムは以下のような欠点があっ
た。
(1) フィルムの機械的な強度が弱いため、基板上で
も、また、フィルムとして単離した状態でも破れやすく
取扱いか困難でおった。
(2)電気伝導度を制御することが困難であった。
(3)基板との密着力が弱く、フィルム形成中あるいは
形成後の洗浄過程ではがれやすい。
(4) ネサガラスの様な電解溶液や形成される芳香族
系高分子フィルム、に比べて電気抵抗が同等あるいはそ
れ以下の電極基板を用いると、均一なフィルムを形成で
きず、膜厚に大きなバラツキがみられた。
〔発明の目的〕
本発明はこれらの欠点を除去するためになされたもので
あル、その目的は電気伝導度、機械的強度及び密着性に
優れた導電性高分子フィルム及びその製造方法を提供す
ることにおる。
〔発明の構成〕
本発明を概説すれば、本発明の第1の発明は導電性高分
子フィルムの発明であって、電極基板上に形成した熱可
塑性樹脂フィルムと、該基板上に電解酸化によシミ気化
学的に形成した芳香に高分子材料とから成ることを特徴
とする。
そして、本発明の第2の発明は導電性高分子フィルムの
製造方法の発明であって、電極基板上に熱可塑性樹脂フ
ィルムを作製する工程、及びその上に電解酸化によシ芳
香族系高分子材料を電気化学的に形成する工程の各工程
を包含することを特徴とする。
電解重合による導電性高分子フィルムは通常電極基板を
、アセトニトリル等の有機溶媒中に電解重合用上ツマ−
となる芳香族系化合物と通電させるための電解質とを溶
解させた溶液中に、対向電極と共に入れ、両電極間に通
電させることによシ形成される。この際、電極基板を絶
縁性の高分子フィルムでコーティングすれば、当然通電
できず導電性フィルムは全く形成されない。しかしなが
ら本発明者等は電極基板上に各種の熱可塑性樹脂フィル
ムを塗布し、これを溶解させることのない適当な電解反
応溶液を組合せることによシ、電解反応が通常の電極基
板上と同様に進行することを見出した。このようにして
得られたフィルムは熱可塑性樹脂フィルムと、電解酸化
による芳香族系高分子フィルムの混合物とな〕、その混
合状態は作製条件に依存し、また全体のフィルムの特性
が現れることになる。したがって熱可塑性樹脂フィルム
とじてフィルム強度の強い材料を選べばフィルム強度の
高い導電4′1−高分子フィルムを作製できる。また作
製g!f’lによって一体の混合フィルムになる場合と
、全く混合せず2Mに分離して形成できる場合もある。
このフィルムはいずれも重合時間にょシミ気伝導[ft
任、Vi′に制御でき、電気伝導度を10桁程度変える
ことができる。また、ネサガラス基板を用いても全く均
一に重合が進行し、フィルムの膜厚分布が著しく少ない
。これはネサガラス基板上に直接ポリピロールの様な高
導電性フィルムを作製するとリード線をとる部分に近い
方からポリマーが形成し、この電気伝導度が高いため集
中して重合が進行するためと推定される。他方、本発明
のフィルムで重合初期は電気伝導度が低く、徐々に高く
なっていくため、均一に膜が形成できる。また基板との
密着力の良好な熱可塑性樹脂フィルムを用いると形成し
た導電性高分子フィルムの密着力を向上することができ
る。
このようにして均一で良質の導電性高分子フィルムが得
られる原因は、熱可塑性の高分子フィルムが電解溶液で
ある程度膨潤し、モノマー分子が架橋フィルム内に拡散
でき、電極表面で電解酸化反応が進行するためと推定さ
れる。したがって熱可塑性樹脂フィルム内にモノマーが
拡散できる様な電解反応溶液組成を選択することによシ
均一な導電性高分子フィルムが得られる。
したがって高分子フィルムは熱可塑性樹脂であればいず
れのものでも良く種類には限定されない。
電解液としては次の条件を満していればよい。
(1) 熱可塑性樹脂フィルムを溶かさないこと(2)
 電解塩と電解重合用上ツマ−を溶かすことができるこ
と (3)熱可塑性樹脂フィルム中に電解重合用上ツマ−を
拡散させることができること 〔実施例〕 以下、本発明を実施例によシ更に具体的に説明するが、
本発明はこれらに限定されない。
なお、第1図はポリピロールの重合時間(横軸)c分)
と混合フィルムの電気伝導度(縦軸)(σ)との関係を
示したグラフである。
実施例1 ネサガラス基板上にスピンコード法によジクロロメチル
化ポリスチレン(以下CMSと略記する)(分子量30
万)を1μm厚に塗布した。
このフィルムをコーティングした基板を正極とし負極に
網目状の白金電極を用いて電解溶液に浸し、1lL9〜
tSVの定電圧でビロールの電解重合を行った。電解溶
液としてはアセトニ計りルー水−エチレングリコール(
90:5:5)にピロールIM、電解塩としてテトラエ
テルアンモニウムテトラフルオロボレートαrsu’k
f?4解させたものを用いた。電解時間は5〜60分間
変化させると、ネサガラス基板上は絶縁性のフィルムに
覆われているにもかかわらず、電解をかけると黒色のポ
リピロールが基板上に析出し、膜厚が増加していった。
第1図に重合時間と得られたフィルムの電気伝導度の関
係をグラフで示した。重合時間を変化させることによシ
フイルムの電気伝導度を約9桁変化させることができ、
所望の電気伝導度のフィルムを作製できることが明らか
になった。
実施例2 ネサガラス基板上にポリ塩化ビニル(分子量70万)フ
ィルムをスピンコード法で約1μmに塗布する。この基
板をアセトニトリル−水−エチレングリコール(98:
1:1)溶剤にピロールIM、テトラエテルアンモニウ
ムテトラフルオロボレート0.3Mを溶解させた溶液に
浸し、1,3vで20分間電解重合を行った。実施例1
と同様に黒色のポリピロールフィルムカ析出した。この
ポリピロールはネサガラス基板とポリ塩化ビニルの間に
積層される形で形成された。このフィルムはネサガラス
基板から容易にひきはがすことができ、表面が滑らかで
非常に機械的強度の高いフィルムが得られ、約1.5倍
に延伸することができた。電気伝導度はポリピロール面
で約80/Ω・錦であった。
実施例3 実施例2と同様にポリ塩化ビニルをネサガラス基板上に
111m の厚さにスピンコーティングし、これをア七
トニトリルーメチルエチルケトシー水−エチレングリコ
ール(58:40:1:1)の混合溶媒にビロール5M
、テトラエテルアンモニウムテトラフルオロボV−トα
3Mを溶解嘔せた溶液中で20分間1.2vで電解酸化
2行った。実施例2と同様にポリピロールが析出してき
たが実施例2と異なり得られたフィルムは積層構造でな
く一層の構造のフィルムであシ、その?1を気体導度は
実施例1と同程度の五5/Ω・dでめった。
比較例1 実施例2.5と同じフィルムをアセトニトリル−水(9
:1)中で電解重合を行っても全くポリピロールは析出
しなかった。
以上実施例2,5、比較例1から明らかなように、均一
なフィルムを作製するには各樹脂について電解重合溶W
、を最適化する必要がある。
すなわち、モノマーが十分に熱可塑性樹脂フィルムの中
を拡散し、電極表面に到達できることが必要である。こ
の比較例1では、拡散できなかったものと推定式れる。
なお前記各実施例の場合、熱可塑性樹脂フィルム中に十
分な空間があれば電解酸化されたポリピロールがフィル
ム内に成長し、実施例1.3の様な複合フィルムとして
得られ、ポリピロールフィルム内に入シ込めない場合は
2層構造の膜となると推定式れる。
実施例4〜44 下記表1に示した熱可塑性樹脂フィルムをそれぞれ約1
μmの厚さにネサガラス基板上にスピンコード法するい
けキャスティング法k 用いて塗布した。この基板を表
1に示した溶媒に1Mのビロールと0.3Mのテトラエ
テルアンモニウムテトラフルオロボレートを溶解させ、
1,2Vで20分間電解重合を行った。いずれの系でも
黒色のポリピロールが析出し、実施例1と同様の均一な
フィルムが得られた。
表1に、+j$ ’、>れfr、m合フィルムの膜厚と
電気伝導度の測′ii7値を示した。
表1において、基板としてはネサガラス基板、重合時間
は20分/室温とした。またMEKはメチルエテルケト
ン、KIJqエチレンクリコール、DMFけN、 N−
ジメチルホルムアミドを意味する。
以上の表1から明らかなように、いずれの系でも高い市
、気休導度を示すことがわかった。
このように、基板上に薄膜として塗布できる熱可塑性樹
脂フィルムはほとんどの材料が、電解取合溶液の組成を
適正に選択することによシー、導電性高分子フィルムに
変えることか可能である。したがって、本発明に使用で
きる熱可塑性樹脂フィルムは上記の実施例にとどまるこ
とはなく、広範囲な拐料が適用できる。
実施例45〜50 実jrh例1と同様にネサガラス基板上にOMBを約1
 ttro 厚にスピンコードした。この基板を正極と
し、3−メチルピロール(実施例45)、N−メチルビ
ロール(実施例46)、チオフェン(実M41やり47
)、アズレン(実hfM例48)、メチルアズレン(実
施例49)、ピレン(実施例50)を下記衣2に示した
各溶剤に溶解させ、溶液中に白金電極を対向電極として
電解重合を行った。20分間の電解重合でいずれも膜厚
増加と共に、フィルムの電気伝導度の向上がみられた。
結果は表2にまとめた。
表2において、基板としてはネサガラス基板、0MS膜
厚は約1μm1重合時間20分/室温とした。また、実
施例45〜48の電解質としては0.3Mのテトラエチ
ルアンモニウムテトラ7 ル、t Oボレートを用い*
実施例51.52 $施例1と同じOMsを約0.1μm厚の金を蒸着した
ガラス基板(実施例st)、n型シリコン基板(リンド
ーグ、抵抗15Ω・儒、実施9152 ) K約1μm
の厚さでスピンコーティングした。この基板をア七ト二
トリルにビロール3M、テトラエテルアンモニウムトル
エンスルホネート113M1加えた溶液中に対向電極と
共に浸漬し、1.2vで2θ分間電解重合を行っ札その
結果、金蒸着基板では1.8 pm厚、n型シリコン基
板でけ1,35μm厚のフィルムが得うれ、電気伝ノ!
9度はそれぞれ4,5/Ω・側、1.2/Ω・鍔であっ
た。このように金属基板でも半導体基板ても均一な導電
性高分子フィルムが得られた。
以上実施例fr、準げたが、本発明は従来にない新しい
原理による導電性高分子フィルムの作製法であり、上記
の実#1例のみに制限されるものでなく、広範囲な態勢
の組合せが可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明に従って、ビロール等の電
解酸化反応により導電性高分子材料を形成する芳香族系
化合物を、熱可塑性樹脂フィルムをコーティングした電
極基板上で電解酸化すると、熱可塑性樹脂フィルムと導
電性芳香族系高分子材料の複合フィルムが均一性よく得
られる。これらのフィルムは高い電気伝導度を示し、ま
た、重合時間によシ、任意に電気伝導、度を制御できる
利点がある。更に熱可塑性樹脂フィルムとして機械的強
度の高いものを用いることによシ、機械的強度の優れた
4電性病分子フィルムが得られ、また、基板密着力の強
い熱可塑性樹脂フィルムを用いると密着力の高い導電性
高分子フィルムが得られる等、格別顕著な効果が奏せら
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図はクロロメチル化ポリステVンを塗布したネサガ
ラス基板を用いた場合のポリピロールの重合時間と混合
フィルムの電気伝導度との関係を示したグラフである。 ロ墾匹医i【鮭1 手続補止書(自発補正) 昭4059年 2月8日 特許庁長官 若 杉 第11 夫 殿 1、事件の表示 11t(和58年特許願第21320
1号2、発明の名称 導電性高分子フィルム及びその製
造方法 &補正音する者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代1旧区内幸町1丁目1番6号名 称
 (422) 日本電信電話公社代表者 真 藤 恒 住 n[東京祁港区西新橋5丁目15番8号西M+橋中
央ビル302号電話(437) −34675、補正命
令の日付 自発補正 6、補正により増加する発明の数 1 Z補正の対象 (1) 明細書の特許請求の範囲の欄 (2) 明細書の発明の詳細な説明の欄a補正の内容 (1) 明細書の特許請求の範囲の欄を別紙のとおり補
正する。 (2) 明細書の発明の詳細な説明の欄を以下のとおり
補正する。 (イ)明細書第3貞下から5行の「とする。」の次に改
行して以下の文を加入する。 「 また、本発明の第2の発明は導電性高分子フィルム
の発明であって、熱可塑性樹脂フィルムと、電解酸化に
より電気化学的に形成した芳香族系高分子材料とから成
ることを特徴とする。」 (ロ)同第5頁下から4行のr2 J’e r3 Jと
補正する。 (ハ) 同第9頁8行の「テトラフルオロボレート」ヲ
「バークロレート」と補正し、同頁16〜14行の「実
施例1・・・あった。」を「表向8/Ω・副、裏面50
/Ω・備であった。」と補正する。 に)同第10頁11行の「る。」の次に改行しで以下の
文奮加入する。 「 また、実施例1と2の中間の状態のフィルム、1な
わち、表面はポリ塩化ビニル)f5で全く絶縁性である
が、裏面はポリピロールがかなり混合されて高導電性全
示し、組成が膜厚方向に分布している形のものも14J
られた。」 09 同第13頁の表中、石榴上段の項目の箇所におり
る「Sλ”cn? ) J k 「(Ω−1−cn+’
)Jと補正する。 (へ) 同第14頁の表中、実施例番号41と42の4
1(k以、下のとおり補正する。 (ト] 同第14頁の表の外の末行に、以下の文を加入
する。 「414k 塩としてテトラエチルアンモニウムp−)
ルエンスルホネート(15M) 全使用 」 ■ 同第15頁9行の「できる。」の次に改行して以下
の文全加入する。 [実施例45〜69 下記表2に示した熱可塑性樹脂フィル ム全それぞれ約1μmの厚さにネサガラス基板上にスピ
ンコード法あるいはキャスティング法金用いて塗布した
。この基板を表2に示した溶媒に1Mのピロールと[1
3Mのテトラエチルアンモニウムノく一クロレート又は
テトラエチルアンモニ゛ウムp−トルエンスルホ、i−
)’を浴%すせ、1.2Vで20分間電解重合を行った
。 いずれの系でも黒色のポリピロールが析出し、実施例1
と同様の均一なフィルムが得られた。 表2に、得られた複合フィルムの膜厚 とtW気低伝導度測定値を示した。 表2において、基板としてはネサガラ ス基板、重合時間は20分/室温とした。 また溶媒の各略号は、表1と同義である。 (史 同第15頁10行の「45〜50」を「70〜7
5」に、同頁13行の「45」を「70」に、同頁14
行の「46」を「71」に、同頁15行の「47」を 「72」に、同「48」を「75」に、同頁16行の「
49」を「74」に、同頁17行の「50」を「75」
に、同「2」を「5」と各々補正する。 休2 同第16頁1行及び2行の「2」を「3」に、同
頁4行の「45〜48」全「70〜75」に各々補正す
る。 に)同第17頁の「表2」を「表3」に、実施例番号の
45S−50を70へ75に各々(’7) liJ第1
9頁)から6行の「られる。」の次に改行して、以下の
文を加入する。 [この導′亀性茜分子フィルムは、電磁干渉防止フィル
ム、静電気・帯電防止フィルム、感光体イメージセンサ
、太陽電池フィルム等に適用することができる。」[2
、特許請求の範囲 1.電極基板上に形成した熱可塑性樹脂フィルムと、該
基板上に電解酸化によシミ気化学的に形成した芳香族系
高分子材料とから成ることを特徴とする導電性高分子フ
ィルム。 ルム。 上電極基板上に熱可塑性樹脂フィルムを作製する工程、
及びその上に電解酸化により芳香族系高分子材料全電気
化学的に形成する工程の各工程全包含することを特徴と
する導電性高分子フィルムの製造方法。」 手続補正書(自発補正) 昭和59年4月a日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 1、事件の表示 昭和58年特許願第213201、発
明の名称 導電性高分子フィルム及びその製造方法 五補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号名 称 
(422) 日本電信電話公社代表者 真 藤 恒 (1) ’、’ &補正の対象 (1) 明細1の発明の詳細な説明の欄Z補正の内容 明細書の発明の詳細な説明の欄を以下のとおシ補正する
。 (1) 明細*第6’f4下から3行の「・・・できる
こと」の次に改行して以下の文を加入する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 電極基板」二に形成した熱可塑性樹脂フィルムと
    、該基板上に電1IIIf酸化によシミ気化学的に形成
    し、介−芳香族系高分子林料とから成ること’k /1
    2r徴とする導′([1性病分子フィルム。 2、 電極基板上1こ熱可塑性樹脂フィルムを作製する
    工程、及びその上に電解酸化によシ芳香族系高分子利料
    を電気化学的に形成する工程の各工程分包含することを
    特徴とする導n性高分子フィルムの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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