JPS60149628A - 電解酸化重合方法 - Google Patents

電解酸化重合方法

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JPS60149628A
JPS60149628A JP59004726A JP472684A JPS60149628A JP S60149628 A JPS60149628 A JP S60149628A JP 59004726 A JP59004726 A JP 59004726A JP 472684 A JP472684 A JP 472684A JP S60149628 A JPS60149628 A JP S60149628A
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JP
Japan
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electrolytic oxidation
electrode
electrolytic
oxidation polymerization
polymerization
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JP59004726A
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English (en)
Inventor
Osamu Iida
飯田 収
Kenichi Morita
健一 森田
Noboru Koyama
昇 小山
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (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】 [技術分野] 本発明は、改良された電解酸化重合方法に関する。
[従来技術とその問題点] 酸性水溶液中での電解酸化重合方法によって、アニリン
、P−1ルイジン、p−アニシジン、n−メチルアニリ
ン、などが重合体を与えることが知られている。
これらの重合体は、電気伝導性、エレクトロクロミズム
なとの電気活性が認められ高分子被覆゛電極として電池
あるいは表示素子などとして実用化が検討されている。
しかし、これらの重合体は、水溶液中より析出して来る
性質上、重合体表面が非常に乱れており、均一性に欠け
ているものである。
この様な状態では安定した性能が得られず、再現性が悪
いため実用化に際し大きな障害となる。
また、電極表面と重合体との密着性が必ずしも充分でな
く、特に酸性水溶液中に投入すると剥#トシ易い欠点も
ある。
本発明者らは、これらの問題点を解決するために研究し
た結果本発明に到達した。
[発明の構成1 本発明は、 (1)電解酸化重合に際し、 イ、鎖状脂肪族アミン、 口、複素環式アミンおよび ハ、アンモニウムイオン形成S ’R の内から選ばれた一種または二種以上の共存下に、酸性
水溶液中でアニリン、アニリン誘導体、ピロールまfは
ピロール誘導体−を反応せしめることを特徴とする改良
された電解醇化重合方法である。
電解酸化重合は一般に第1図に示すような三電極式セル
を用いて行なわれる。
図中、lは動作電極、2は対極、3は基準電極、4はガ
ラスフィルタアーである。
セル中に、電解酸化重合液を注入し動作電極、対極、基
準電極を設置する。動作電極と対極に規定の電圧をかけ
ることによって、重合反応が開始され、生成した重合体
が動作電極に析出し、薄11ジを生ずる。
セ1V膜の厚さく重合体の蚤)は通電した電気量で調節
する。
重合反応終了のち重合体の付着した電極を電解酸化重合
液から引上げ、必要に応じて洗浄乾燥する。
高分子被覆電極のように電極と重合体を一体として使用
する場合においては、重合体の付着した電極をそのまま
使用すれば良いし、重合体L′p独で使用したい場合に
は、重合体を電極から機械的に分離したり、重合体の溶
媒で溶解し分離する。
重合体が電解酸化重合液に可溶性の場合には、動作電極
に電着せずに重合体の溶液が得らるので、再沈澱その他
で分離する必要がある。電解酸化重合の反応槽は、必ず
しも王室に分離されている必要はなく一種でもさしつか
えない。特に、大容量の反応槽には一種式が実用的であ
る。
動作電極は使用(」的により種々“″の形状、材質の導
電体を用いることができるが、炭素、白金、ステンレス
、ネサガラスなどを用いることができる。
他力、対極は不活性である方がりfましく、白金、ステ
ンレスなどを用いることができる。
マタ、基iti i sは、塩化カリウム飽和カロメル
電極、あるいは水素電極など基準電位が得られるもので
あれば得に制限されない。
本発明に用いる電解酸化重合液は支持電解質、pH調整
剤、ヂ合単量体、アミンまたはアンモニウムイオジ形成
物質を0〜4−0重(龜パーセントの有機溶媒を含有す
る水に溶解し、調整される。
支持電解質は溶媒に可溶性の塩であり重合反応時変化し
ないものであれば、特に制限されるものではなく、塩化
すトリウム、硫酸すI・リウム、過塩素酸ナトリウム、
硝酸カリウム、酢酸カリウム、テトラエチルアンモニウ
ム、テトラエチルアンモニウムバークロレート、テトラ
ブチルアンモニウムテトラフルオロボレー1・などを用
いることができる。また、それらの添加都−Li0.0
5〜0.3モル/〕が望ましい。
pH調整剤は、プロトン酸を用いる。
具体的には、硫酸、過塩素酸、テトラフルオロホウ酩、
トリフルオロ酢酸、トリフル才ロメタンスルホン酸など
を用いることができる。
水に難溶性または不溶性の単量体を用いる場合には、重
合反応に不活性な有機溶媒を加えて溶解することができ
る。有機溶媒の具体的な例としては、アセトン、アセト
ニトリルなどがある。
本発明で言う酩性水溶腋とは、ガラス′電極を有するp
H計で測定した心、p H= 3.0以下の値を示す電
解醇化重合液を言う。
本発明における望ましい電解酸化重合液のpH値は0〜
2.0.より望ましくは0.3〜1.5である。
本発明に用いることのできるアニリン誘導体は溶液に可
溶性であって重合可能な物質であれば得に制限されるも
のではない。
具体的例としてはo−トルイジン、m、−hルイジン、
0−クロルアニリン、m−クロルアニル リン、2,5−ジクナフニリン、0−アニシジン、m−
アニシジン、0−ニトロアニリン、m−二トロアニリン
、p″−二トロアニリン、p−7ミノ安−9香m 、O
−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、0−
アミノヘンセンチオール、N−エチルアニリン、N、N
−ジエチルアニリン、等がある。
また、ビロール誘導体の具体例としては3−メチルピロ
ーノヘN−メチルピロール、2−7セチルピロ一ル等カ
℃ある。
本発明者らの研究によれば、アンモニウムイオン形成物
質またはアミンの共存下に、アニリンまたはアニリン誘
導体およびピロールまたはビロール誘導体を電解酸化重
合を行なった場合、アンモニアまたはアミンの共存しな
い場合に比較し、表面平滑性が改善されるばかりでなく
、電極と重合体の密着性が向上したり、重合反応の反応
速度が増加するなどの改善効果が認められた。
アンモニウムイオン形成物質または、アミンの作用機能
は明らかでないが、pi(の緩衝作用や、重合反応機構
への直゛接作用があるものと考えられる。
本発明に用いる鎖状脂肪族アミンの具体例としではエチ
ルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリエ
タノールアミン、エチレンジアミン、トリブチルアミン
、ジメチルベンジルアミン、シクロヘキシルアミン、ア
リールアミン、ジエチルアリールアミンなどかある。
また、複素環式アミンの具体例としてはピペラジン、モ
ルホリン、1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]オク
タン、ピリジン、キノリン、ピラジンなどがある。
さらに、アンモニウムイオン形成物質の具体例としては
アンモニ乙テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイ
ド、テトラブチルアンモニウムハイドロオキサイド、テ
トラプロピルアンモニウムハイトロオキサイドなどがあ
る。
また、これらの化合物の添加が、は好ましくは0、O1
〜1.0モルμ、さらに好ましくは、0.2〜0.5モ
ル〃である。
[発明の効果] 本発明の重合方法によって得られる重合体は、表面子7
11性が改善される。 電極と重合体との密着性に優れ
た高分子被覆電極が得られ、また重合反応の速度が向上
する。
以下、実施例をあげて本発明をさらに、具体的に説明す
る。
実施例1.5 第1図に宗すような三電極式゛セルを用いて、アニリン
の電解醇化重合を行なった。
動作電極には醇化インジウム/スズ、ネサガラス板(表
面抵抗10Ω/口7面積4.5cm’)を用い、対極に
は白金板(面積4.5cm”)を、また基壁電極として
は塩化カリウム飽和カロメル電極を用いた。
電解酸化重合液はアニリン0.932 g (0,1モ
ル/))、硫酸ナトリウム2.84g (0,2モル/
J) 、 98%硫酸4.110g (0,5モル/、
l)および、トリエタノールアミン4.47g (0,
3モル//)をイオン交換樹脂で処理した水に溶解し、
全体を100dとした。
電解酸化重合液中に窒素カスを30分通気したのち、重
合セル中に入れ、それぞれの電極を取付け、0.7V(
対基準電極)で30分電解酸化重合を行なった。この間
に流れを電気量は0.81クローン(0,20c/cm
2)であった。
電解酸化重合においては一定時間内に流れる電流量また
は電気量(電流X時間)を比較する時、その値が大きい
ほど重合速度が大きい。
したがって、比較例より0.25クーロンだけ多く、ト
リエタノールアミンの添加によって重合速度が増加して
いることがわかる。
重合反応終了のち、重合体の伺着した電極を電解腋より
取り出し、イオン交換水中に投入、洗浄し、24時間室
温で乾燥した。
電極に伺着している重合体膜の厚さと表面凸起の高さを
薄11り段差測定器(小板研究所、ET−10型)を用
い倍率20000倍(1’cm = 0.5k)でJJ
6定したところ、膜の厚さ0.4 pL平均表面凸起0
.15μであった。
・11均表面凸起の測定は労力を要し、精度も悲いため
、表面突起の高さを、A(0,03ル以下)。
B (0,03〜0.2弘)、C(0,2〜0,8川)
、D (0,8川を起える)の4段階に分類して評価し
た。木実流側での表面突起はBに分類された。 □次に
、重合体の付着した電極を23〜26°Cの硫酪でp’
H=4.0に調整した水中に50時間投入、静置し、重
合体の電極からの剥離状況を調べたところ、剥離は全く
認められなかった。
なお、剥離′の状態を ′ +:剥敲が全く認められない。
±:部分的に剥離が認められる。゛ −二完全に剥離する。
に分類し、表示した。
実施例2〜16 トリエタノールアミンのかわりに、アンモニアまたは別
のアミンを0.15〜0.5モルμの濃度で添加した以
外は実施例1と同様に行なった。
その結果を表1にまとめた。
いずれもアンモニアまたはアミンを添加しない場合に比
べ、表面平滑性、電着性に優れていることがわかる。
また、多くの例において、重合速度か向りし −でいる
ことがわかる。
比較例1 トリエタノールアミンを添加しない以外は実施例1と同
様に重合を行なったところ、30分間での重合電気量は
0.66クーロン(0,18C/cm”)であった。重
合体の膜の厚さは0.2 ミクロンで4あり、表面凸起
はDに分類された。
また、重合体を電極との密着性を調べたところ完全に剥
離してしまった。
実施例17〜19 アニリンのかわりに、0−トルイジンを用いアミン類に
ピリジン(実施例17)、ジエチルアミン(実施例18
)、)リエタノールアミン(実施例19)を用いること
とし、■「合電圧1.2v重合時間15分とした以外は
、実施例1と同様に行なった。
その結果を表2にまとめた。
比較例2 ピリジンを添加しなかった以外は実施例・17と同様に
行なった。
その結果を実施例17〜19と同時に表2に示した。
実施例20 アニリンのかわりに0−アニシジンを、トリエタノール
アミンのかわりにピリジンを用い重合゛市川を0.95
Vとして、電気量が0.875クーロン(0,15クー
ロン/CII+2)の時点で重合反応終了とした以外は
実施例1と同様に実施した。
そのJ、Ii JJIを表2に示した6本実施例におい
ては重合時間が短いほど重合速度が早い結果、となる。
ピリジンを添加することによって表面平滑性が向上して
いる。
比較例3 。
ピリジンd添加しなかった以−外は実施例20と同様に
実施した。
結果を表2に示した。
実施例21 ・p−ニトロアニリン1.38. (0,1モル/))
をアセトン20gに溶解した。
他方、硫酸すトリウム2.84g(0,2モルμ)、9
8%硫酸490 g (0,5モル〃)およびピリジン
2.37g (0,3モル/Jりをイオン交換樹脂で処
理した水60gに溶解した。
上記両液を合せ、水を加えて、全体を100m)として
、電解酸化重合液を調整した。
この電解酸化重合液を用い、重合電圧を1.10ボルト
とした以外は実施例20と同様に実施した。 その結果
を表2に示した。
ピリジンを添加することによって、表面平滑性か向」ニ
している。
比較例4 ピリジンを添加しなかった以外は実施例21と同様に実
施した。
その結果を表2に示した。
実施例22〜24 0−7ニシジンのかわりに、ピロールを用い、アミン類
として、ピリジン(実施例22)、ピペラジン(実施例
23)、)リエタノールアミン(実施例24)を用いた
以外は実施例20と同様に実施した。
実験結果を表2に示した。
アミン類を添加することによって表面平滑性や密着性が
向上し、重合速度が早められている。
比較例5 ピリジンを添加しなかった以外は実施例22と同様に行
なった。
結果を表2に示した。
実施例25 トリエタノールのかわりに、アリールアミン(CH=C
H−CH−NH2)を0.3モルμ2 添加した以外は実施例1と同様に行なった。
重合時の電気量は0.21ク一ロン/cm2、重合体の
膜の厚さは0.25ミクロン、重合体は緑色であった。
また重合体膜の表面平滑性はB1重合体膜の密着性はプ
ラス(+)であった。
実施例26 )・リエタノールアミン のかわりに、ジエチルアリー
ルアミン(CH2=CH−CH2−N−(CH3)2)
を0.3モル〃添加した以外は実施例1と同様に行なっ
た。
重合時の電気量は0.17ク一ロン/cm2.重合体の
膜の厚さは0.22 ミクロン、重合体は緑色であった
。 また、重合体膜の表面平滑性はB、重合体膜の密着
性はプラス(+)であった。
【図面の簡単な説明】
第1図は電解重合セルに電極を設置した状況を示すもの
であり、1は動作電極、2は対極3は標準電極、4はガ
ラスフィルターである。 特許出願人 東し株式会社

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電解醇化重合に際し、 イ、釦状脂肪族アミン、 口、複素環式アミンおよび ハ、アンモニウムイオン形成物質 の内から選ばれた一種または二種以上の共存下に、酸性
    水溶液中で、アニリン、アニリン誘導体、ピロール、ま
    たはピロール誘導体を反応せしめることを特徴とする電
    解酸化重合方法。
  2. (2)鎖状脂肪族アミンが、ジエチルアミン、トリエチ
    ルアミン、トリエタノールアミン、アリールアミン、ま
    たはジエチルアリールアミンである特許請求の範囲第(
    1)項記載の電解酸化重合方法。
  3. (3)複素環式アミンがピペラジン、1,4−ジアザビ
    シプロ[2,2,2]オクタン、モルホリン、ピリジン
    、キノリンまたはピラジンである特許請求の範囲第(1
    ’)項記載の電解酸化重合方法。
  4. (4)アンモニウムイオン形成物質がアンモニア、オキ テトラエチルアンモニウムハイ酩サイドまたはテトラブ
    チルアンモニウムハイドロオキサイドである特許請求の
    範囲第(1)項記載の電解酸化重合方法。
  5. (5)アニリン誘導体が0−)・ルイジン、m−トルイ
    ジン、0−アニシジン、m−アニシジン、o−クロルア
    ニン、2,5−ジクロロアニリン、0−二トロアニリン
    、m−二トロアニリン、p−ニトロアニリン、またはm
    −フェニレンジアミンである特許請求の範囲第(1)項
    記載の電解酸化重合方法。
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