JPS6119631A - Electroconductive material and its production - Google Patents

Electroconductive material and its production

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JPS6119631A
JPS6119631A JP59140116A JP14011684A JPS6119631A JP S6119631 A JPS6119631 A JP S6119631A JP 59140116 A JP59140116 A JP 59140116A JP 14011684 A JP14011684 A JP 14011684A JP S6119631 A JPS6119631 A JP S6119631A
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aniline
polymer
oxidation
oxidized
sulfuric acid
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田村 正平
Sadamitsu Sasaki
佐々木 貞光
Jun Nakazawa
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Masao Abe
正男 阿部
Takashi Ichinose
一瀬 尚
Keiji Nakamoto
中本 啓次
Yoshimi Yumoto
湯本 恵視
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Abstract

PURPOSE:To obtain an electroconductive organic polymer which is stable and excellent in moldability, by baking a high-MW aniline oxidation polymer at a specified temperature in an inert atmosphere or in vacuum. CONSTITUTION:A high-MW aniline oxidation polymer is baked at a temperature >=700 deg.C in an inert atmosphere or in vacuum to produce an electroconductive material of an electric conductivity >=10<-1>S/cm. It is preferable that the high- MW aniline oxidation polymer has an electric conductivity >=10<-10>S/cm, particularly, >=10<-6>S/cm. Further, said high-MW aniline oxidation polymer may have such a high MW that it is insoluble in conc. sulfuric acid, but on the other hand, when it is soluble in conc. sulfuric acid, it is preferable that the polymer has a logarithmic viscosity >=0.1 when measured in a 0.5g/l solution in conc. sulfuric acid at 30 deg.C. Said electroconductive high-MW aniline oxidation polymer can be obtained by oxidatively polymerizing aniline in the presence of, preferably, a chemical oxidizing agent or polymerizing aniline by electrolytic oxidation.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は導電性材料及びその製造方法に関し、詳しくは
、アニリンの酸化重合体を焼成して得られる高導電性材
料及びその製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a conductive material and a method for producing the same, and more particularly to a highly conductive material obtained by firing an oxidized aniline polymer and a method for producing the same.

殆どの有機物質は電気的に絶縁性であるが、しかし、有
機半導体として知られる導電性を有する有機重合体の一
群が近年、注目を集めている。一般にそれ自体が導電性
である有機物質は3種類に分類される。第1はグラファ
イトである。グラファイトは厳密には有機物質とはみな
されていないが、有機共役系の極限構造を有するとみる
こともできる。このグラファイトはそれ自体で既にかな
り高い導電性を有するが、これに種々の化合物をインタ
ーカレートすることにより、一層高い導電性を有せしめ
ることができ、遂には超電導体となる。しかし、グラフ
ァイトは二次元性が強く、成形加工が困難であるので、
その応用面において障害となっている。
Most organic materials are electrically insulating, however, a group of organic polymers with electrical conductivity known as organic semiconductors have received attention in recent years. Organic materials that are themselves electrically conductive are generally classified into three types. The first is graphite. Although graphite is not strictly considered an organic material, it can be considered to have the ultimate structure of an organic conjugated system. Graphite itself already has fairly high conductivity, but by intercalating it with various compounds, it can be made to have even higher conductivity, eventually becoming a superconductor. However, graphite has strong two-dimensionality and is difficult to mold.
This poses an obstacle in its application.

第2は電荷移動錯体であって、例えば、テトラチアフル
バレンとテトラシアノキノジメタンをそれぞれ電子供与
体及び電子受容体として得られる結晶性物質は、室温で
400〜5003/cnという非常に大きい電導性を有
するが、このような電荷移動錯体は重合体でないために
、実用的な応用を図るにはグラファイトと同様に成形加
工性に難点がある二 第3はポリアセチレンによって代表されるように、ドー
ピングによって高導電性を有するに至るπ電子共役系有
機重合体である。ドーピング前のポリアセチレンの電導
度は、トランス型が1O−5S / cm、シス型が1
0−1S/cmであり、半導体乃至絶縁体に近い性質を
有している。しかし、、このようなポリアセチレンに五
フッ化ヒ素、ヨウ素、三酸化イオウ、塩化第二鉄等のよ
うな電子受容性化合物或いはアルカリ金属のような電子
供与性化合物をドーピングすることにより、それぞれp
型半導体及びn型半導体を形成させることができ、更に
は10”S/cmもの導体レベルの高い導電性を与える
こともできる。上記ポリアセチレンは理論的には興味深
い導電性有機重合体であるが、反面、ポリアセチレンは
極めて酸化を受けやすく、空気中で容易に酸化劣化して
性質が大幅に変化する。ドーピングされた状態ではで層
酸化に対して敏感であり、空気中の僅かな湿気によって
も電導度が急激に減少する。この傾向はn型半導体に特
に著しい。
The second type is a charge transfer complex, and for example, a crystalline substance obtained using tetrathiafulvalene and tetracyanoquinodimethane as an electron donor and an electron acceptor, respectively, has a very high conductivity of 400 to 5003/cn at room temperature. However, since such charge transfer complexes are not polymers, they have the same difficulty in moldability as graphite for practical application.Secondly, as typified by polyacetylene, doping It is a π-electron conjugated organic polymer that has high electrical conductivity. The conductivity of polyacetylene before doping is 1O-5S/cm for the trans type and 1 for the cis type.
0-1 S/cm, and has properties close to those of a semiconductor or an insulator. However, by doping such polyacetylene with an electron-accepting compound such as arsenic pentafluoride, iodine, sulfur trioxide, ferric chloride, etc. or an electron-donating compound such as an alkali metal, p
It is possible to form a type semiconductor and an n-type semiconductor, and it is also possible to provide high conductivity as high as 10"S/cm. Although polyacetylene is a theoretically interesting conductive organic polymer, On the other hand, polyacetylene is extremely susceptible to oxidation, and its properties change significantly due to oxidative deterioration in the air.In a doped state, it is sensitive to layer oxidation, and even a small amount of moisture in the air causes it to become conductive. This tendency is particularly remarkable for n-type semiconductors.

また、ポリ (p−フェニレン)やポリ (p−フェニ
レンサルファイド)もドーピング前はその電導度がそれ
ぞれ1O−9S/am及び10−” S/cmであるが
、例えば前記した五フッ化ヒ素をドーピングすることに
より、それぞれ電導度は500S/cm及びIS/cm
である導電性有機重合体とすることができる。これらの
ドーピングされた有機重合体の電気的性質も程度の差こ
そあれ、やはり不安定である。
Furthermore, poly(p-phenylene) and poly(p-phenylene sulfide) have electrical conductivities of 1O-9S/am and 10-''S/cm, respectively, before doping, but when doped with arsenic pentafluoride, for example, By doing so, the conductivity is 500S/cm and IS/cm, respectively.
It can be a conductive organic polymer. The electrical properties of these doped organic polymers are also unstable to varying degrees.

このようにドーピングされた従来の導電性有機重合体の
電気的性質が一般に環境に対して非常に不安定であるこ
とは、この種の導電性有機重合体に共通する現象であっ
て、これらの実用的な応用の障害となっている。また、
上記のような有機導電性物質は、一般に成形加工性に劣
ることからも、上記と同じく、実用的な応用が妨げられ
ている。
It is a common phenomenon among these types of conductive organic polymers that the electrical properties of conventional conductive organic polymers doped in this way are generally very unstable to the environment. This poses an obstacle to practical application. Also,
The organic conductive substances described above generally have poor moldability, which also hinders their practical application.

このため、他方において、ポリフェニレン、ポリフェニ
ルエーテル、ポリイミド等の芳香族系重合体のほか、ポ
リアクリロニトリル、ポリビニルアルコール等のビニル
系重合体、また、コールタールピッチ、テトラベンゾフ
ェナジン等の芳香族低分子量物を焼成して導電性材料を
得ることも既に古くより行われている。しかし、上記の
ような重合体や低分子量物は焼成の過程で相変化を伴う
ので、所定の形状に成形後に焼成して成形品を得ること
が困難であり、又は重合体や低分子量物は焼成の段階で
の分解を抑えるために、通常、予め空気中で予備焼成す
ることが必要であり、製造プロセスが煩瑣である。
For this reason, on the other hand, in addition to aromatic polymers such as polyphenylene, polyphenyl ether, and polyimide, vinyl polymers such as polyacrylonitrile and polyvinyl alcohol, and aromatic low molecular weight polymers such as coal tar pitch and tetrabenzophenazine, etc. Obtaining conductive materials by firing materials has also been practiced for a long time. However, since the above-mentioned polymers and low-molecular-weight materials undergo a phase change during the firing process, it is difficult to obtain a molded product by firing after molding them into a predetermined shape, or the polymers and low-molecular-weight materials are In order to suppress decomposition during the firing stage, it is usually necessary to perform preliminary firing in air, making the manufacturing process cumbersome.

しかし、近年、ピロール、チオフェン等に代表される複
素環化合物を電解酸化することによって、導電性有機重
合体をフィルムとして得ることができ(K、、Kana
zawa et al−+ SynthlMet、 1
+ 329(1980); G、Tourillon 
et al、+ 、r、 Electroanal。
However, in recent years, conductive organic polymers can be obtained as films by electrolytically oxidizing heterocyclic compounds such as pyrrole and thiophene (K, Kana et al.
zawa et al-+ SynthlMet, 1
+ 329 (1980); Tourillon, G.
et al, +, r, Electroanal.

CheIll、、 135.173 (1982)) 
、特に、かかる重合体は、電解酸化の段階でドーピング
されるために、空気中でも安定であることが報告されて
いる。
CheIll., 135.173 (1982))
In particular, such polymers are reported to be stable even in air because they are doped during the electrolytic oxidation step.

また、アニリンの酸化重合体、例えば、酸化染料として
のアニリンの酸化重合体も2、アニリンブラックに関連
して古くより知られている。特に、アニリンブラック生
成の中間体として、式(I)で表わされるアニリンの8
量体が工、メラルデイン(emeraldine)とし
て確認されており (^、G。
Oxidized polymers of aniline, for example oxidized polymers of aniline as oxidized dyes 2, have also been known for a long time in connection with aniline black. In particular, aniline 8 of formula (I) is used as an intermediate for the production of aniline black.
The substance has been confirmed as emeraldine (^, G.

Green et al、、 J、 Chem、 So
c、+97.2388 (1910);旦1 、111
7 (1912))、これは80%酢酸、冷ピリジン及
びN、N−ジメチル某ルムアミドに可溶性である。また
、このエメラルデインはアンモニア性媒体中で酸化され
て、式(n)で表わされるニグラニリン(nigran
iline )を生成し、これもエメラルデインと類似
した溶解特性を有することが知られている。
Green et al., J. Chem. So.
c, +97.2388 (1910); Dan 1, 111
7 (1912)), which is soluble in 80% acetic acid, cold pyridine and N,N-dimethylceramamide. In addition, this emeraldine is oxidized in an ammoniacal medium to produce nigraniline (nigraniline) represented by formula (n).
iline), which is also known to have similar solubility properties to emeraldine.

更に、近年になって、R,Buvetらによってこのエ
メラルデインの硫酸塩が高い導電性を有することが見い
出されている (J、 Polymer Sci、+ 
C,16+2931 ; 2943(1967)  ;
η、 1187 (1969))。
Furthermore, in recent years, it has been discovered by R. Buvet et al. that this sulfate of emeraldine has high conductivity (J, Polymer Sci, +
C, 16+2931; 2943 (1967);
η, 1187 (1969)).

また、既にアニリンの電解酸化によりエメラルデイン類
似の有機物質を得ることができることも知られている(
D、 M、 Mobilner et al、、 J、
八mer。
It is also already known that an organic substance similar to emeraldine can be obtained by electrolytic oxidation of aniline (
D., M., Mobilner et al., J.
8mer.

Chem、 Soc、+ 84.3618 (19’6
2) ) 、即ち、これによれば、アニリンの硫酸水溶
液を白金電極を用い、水の電気分解を避けるために、標
準カロメル電極(以下、SCEという。)に対して+〇
、8■の酸化電位にて電解酸化重合し、80%酢酸、ピ
リジン及びN、N−ジメチルホルムアミドに可溶性であ
る物質が得られる。
Chem, Soc, +84.3618 (19'6
2) ), that is, according to this, an aqueous sulfuric acid solution of aniline is oxidized by +〇, 8■ with respect to a standard calomel electrode (hereinafter referred to as SCE) in order to avoid electrolysis of water using a platinum electrode. Electrolytic oxidative polymerization at potential yields a material that is 80% soluble in acetic acid, pyridine and N,N-dimethylformamide.

そのほか% Diazら(J、Electroanal
、Chem、+ ill+(1980) ) 、小山ら
(高分子学会予稿集、並、(7)。
Others % Diaz et al. (J, Electroanal
, Chem, +ill+ (1980)), Koyama et al. (Proceedings of the Society of Polymer Science and Technology, in Japanese, (7).

1524 (1981) )もアニリンの電解重合を試
みているが、いずれも高分子被覆化学修飾電極を狙った
ものであり、電解はSCEに対して1■以下の電位で行
なっている。
1524 (1981)) also attempted electrolytic polymerization of aniline, but both aimed at polymer-coated chemically modified electrodes, and the electrolysis was performed at a potential of 1 or less with respect to SCE.

本発明者らは、安定であり、更に、成形性にすぐれる高
導電性材料、特に、導電性有機重合体を得るために、ア
ニリンの酸化重合に関する研究を鋭意重ねた結果、既に
、アニリン又はアニリン水溶性塩をプロトン酸含有反応
媒体中で化学酸化剤により酸化重合させることにより、
特に、プロトン酸/重クロム酸カリウムモル比を1.2
以上とすることにより、上記エメラルディンよりも高分
子量であって、且つ、既にその酸化重合段階で用いたプ
ロトン酸によりドーピングされているために、新たなド
ーピング操作を要せずして安定である高導電性アニリン
酸化重合体を得ることができ、この重合体が水及び殆ど
の有機溶剤に不溶性であって、且つ、電導度が通常10
”1S/cm以上であることを見出した(特願昭5s−
z1228o号)。
The present inventors have conducted intensive research on the oxidative polymerization of aniline in order to obtain highly conductive materials that are stable and have excellent moldability, especially conductive organic polymers. By oxidative polymerization of the aniline water-soluble salt with a chemical oxidizing agent in a protic acid-containing reaction medium,
In particular, the protonic acid/potassium dichromate molar ratio is 1.2.
By doing so, it has a higher molecular weight than the above-mentioned emeraldine, and is stable without requiring a new doping operation because it has already been doped with the protonic acid used in the oxidative polymerization step. Highly conductive aniline oxidized polymers can be obtained which are insoluble in water and most organic solvents and have a conductivity of typically 10.
``We found that it is more than 1S/cm (patent application 1973-
z1228o).

また、アニリンに対して当量以上のプロトン酸を含有す
るアニリン溶液を標準カロメル電極に対して+1■より
も高い電解電位にて所定の電流密度でアニリンを電解酸
化重合することによっても、上記化学酸化剤によると同
様に、高分子量であり、且つ、用いた支持電解質によっ
てドーピングされた高導電性のアニリン酸化重合体を得
ることができることを見出した(特願昭58−.212
281号)。
In addition, the above chemical oxidation and polymerization can also be carried out by electrolytically oxidizing and polymerizing aniline at a predetermined current density at an electrolytic potential higher than +1■ with respect to a standard calomel electrode with an aniline solution containing an equivalent amount or more of protonic acid to aniline. We have found that it is possible to obtain a highly conductive aniline oxidized polymer having a high molecular weight and doped with the supporting electrolyte used (Japanese Patent Application No. 58-212).
No. 281).

本発明者らは、上記したアニリン酸化重合体について、
その後、更に鋭意研究を続けた結果、上記重合体を含む
アニリン酸化重合体を焼成することにより、一層高い導
電性を有し、所要の場合には成形品として高い導電性を
有する材料を得ることができることを見出して、本発明
に至ったものである。
The present inventors have discovered that the above-mentioned aniline oxidized polymer
After that, as a result of further intensive research, it was discovered that by firing the aniline oxidized polymer containing the above polymer, it was possible to obtain a material with even higher conductivity and, if necessary, as a molded product. The present invention was achieved by discovering that this can be done.

本発明による導電性材料は、高分子量アニリン酸化重合
体の焼成物からなり、電導度が10−1S/ 0m以上
であることを特徴とし、かかる導電性材料は、本発明に
従って、高分子量アニリン酸化重合体を不活性雰囲気又
は真空下に700℃以上の温度で焼成することによって
得られる。
The electrically conductive material according to the present invention is composed of a fired product of a high molecular weight aniline oxidized polymer, and is characterized by having an electrical conductivity of 10-1 S/0 m or more; It is obtained by calcining the polymer at a temperature of 700° C. or higher in an inert atmosphere or under vacuum.

本発明において用いる高分子量アニリン酸化重合体は電
導度が10−” S/crn以上、特に1O−6S /
 0m以上であることが好ましく、更に、このような高
分子量アニリン酸化重合体は濃硫酸に溶解しない程度に
高分子量であってもいが、一方、濃硫酸、に溶解する場
合には、濃硫酸の0.5g/di溶液の対数粘度が30
℃において0.1以上であることが好ましい。
The high molecular weight aniline oxidized polymer used in the present invention has an electrical conductivity of 10-''S/crn or higher, particularly 1O-6S/crn.
The molecular weight of such a high molecular weight aniline oxidized polymer may be so high that it does not dissolve in concentrated sulfuric acid. Logarithmic viscosity of 0.5g/di solution is 30
It is preferably 0.1 or more at °C.

このような導電性高分子量アニリン酸化重合体は、前記
し、たように、好ましくは本発明に従って、アニリンを
化学酸化剤で酸化重合し、又はアニリンを所定の条件下
で電解酸化重合させることにより得ることができる。
Such conductive high molecular weight oxidized aniline polymers can be prepared by oxidative polymerization of aniline with a chemical oxidizing agent or by electrolytic oxidative polymerization of aniline under predetermined conditions, preferably according to the present invention, as described above. Obtainable.

本発明に従って、化学酸化剤によるアニリンの酸化によ
って導電性アニリン酸化重合体を得るには、アニリン水
溶性塩をプロトン酸と酸化剤とを含有する酸化剤水溶液
中で酸化重合させる。
According to the present invention, to obtain conductive oxidized aniline polymers by oxidation of aniline with a chemical oxidizing agent, a water-soluble salt of aniline is oxidatively polymerized in an aqueous oxidizing agent solution containing a protic acid and an oxidizing agent.

アニリン水溶性塩としては、通常、塩酸、硫酸等の鉱酸
塩が好適であるが、これらに限定されるものではない。
As the aniline water-soluble salt, mineral acid salts such as hydrochloric acid and sulfuric acid are usually suitable, but are not limited to these.

また、酸化剤も特に制限されるものではないが、酸化ク
ロム(IV)や、重クロム酸カリウム、重クロム酸ナト
リウム等の重クロム酸塩が好適であり、特に、重クロム
酸カリウムが最適である。しかし、クロム酸、クロム酸
塩、酢酸クロミル等のクロム系酸化剤や過マンガン酸カ
リウムのようなマンガン系酸化剤も必要に応じて用いる
ことができる。また、プロトン酸としては、硫酸、塩酸
、臭化水素酸、テトラフロオロホウ酸(1IBF4 )
、ヘキサフルオロリン酸(HPFb )等が用いられる
が、特に塩酸又は硫酸が好適である。
Further, the oxidizing agent is not particularly limited, but chromium (IV) oxide and dichromates such as potassium dichromate and sodium dichromate are suitable, and potassium dichromate is particularly optimal. be. However, chromium-based oxidizing agents such as chromic acid, chromate, and chromyl acetate, and manganese-based oxidizing agents such as potassium permanganate can also be used as necessary. In addition, as protonic acids, sulfuric acid, hydrochloric acid, hydrobromic acid, tetrafluoroboric acid (1IBF4)
, hexafluorophosphoric acid (HPFb), etc. are used, and hydrochloric acid or sulfuric acid is particularly preferred.

アニリン水溶性塩を形成するために鉱酸を用いるとき、
この鉱酸は上記プロトン酸と同じでも、異なってもよい
When using mineral acids to form aniline water-soluble salts,
This mineral acid may be the same as or different from the protic acid described above.

本発明において用いる導電性アニリン酸化重合体は、好
ましくは、アニリン水溶性塩をプロトン酸水溶液中で酸
化剤で酸化重合させる際に、゛上記酸化剤を含む水溶液
におけるプロトン酸/重クロム酸カリウムモル比を1.
2以上、好ましくは2以上とする。
The conductive aniline oxide polymer used in the present invention is preferably used when oxidatively polymerizing a water-soluble aniline salt with an oxidizing agent in an aqueous protonic acid solution. The ratio is 1.
2 or more, preferably 2 or more.

反応温度は常温又は用いる溶剤の沸点以下であれば特に
制限されないが、反応温度が高温になるほど、得られる
アニリン酸化重合体の導電性が小さくなる傾向があるの
で、高い導電性を有する酸化重合体を得る観点からは低
温乃至常温付近が好ましい。
The reaction temperature is not particularly limited as long as it is room temperature or below the boiling point of the solvent used, but the higher the reaction temperature, the lower the conductivity of the resulting aniline oxidized polymer tends to be. From the viewpoint of obtaining the desired temperature, the temperature is preferably from low temperature to around room temperature.

上記した方法においては、好ましくは、アニリン水溶性
塩の水溶液中に攪拌下にプロトン酸酸性の酸化剤水溶液
を滴下し、又は一括添加して反応゛を行なわせる。通常
、数分程度の誘導期間を経た後、直ちに重合体が析出す
る。このように反応は       。
In the above method, the reaction is preferably carried out by adding the protonic acidic oxidizing agent aqueous solution dropwise or all at once into the aqueous solution of the aniline water-soluble salt while stirring. Usually, the polymer precipitates immediately after an induction period of several minutes. The reaction is like this.

直ちに終了するが、通常、その後数分乃至数時間、熟成
のために攪拌する。次いで、反応混合物を大量の水中又
は有機溶剤中に投入し、重合体を濾別し、アセトン等の
有機溶剤にてこれが着色しなくなるまで洗滌し、真空乾
燥して、導電性高分子量アニリン酸化重合体を得ること
ができる。  □上記した方法において、得られる導電
性高分子量アニリン酸化重合体の導電性は、アニリンの
酸化重合が行なわれる反応系、即ち、酸化剤を含む水溶
液の組成に密接に関連しており、高導電性の酸化重合体
を得るためには、上記水溶液の組成を最適に選択するこ
とが必要であり、電導度が10−1S/c+n以上の高
導電性のアニリン酸化重合体を得るためには、前記した
ように、反応の行な、ねれる酸化剤水溶液におけるプロ
トン酸/重クロム酸カリウムモル比を1.2、好ましく
は2以上とすることが必要である。通常、このような条
件下での酸化重合によって電導度が通常、10−1S/
G以上、多くの場合、10−3〜10 ’ S/eye
である導電性アニリン酸化重合体を得ることができる。
The process ends immediately, but is usually followed by stirring for several minutes to several hours for ripening. Next, the reaction mixture is poured into a large amount of water or an organic solvent, the polymer is filtered out, washed with an organic solvent such as acetone until it is no longer colored, and dried in vacuum to obtain a conductive polymer with aniline oxide. You can get a combination. □ In the above method, the conductivity of the conductive high molecular weight aniline oxidized polymer obtained is closely related to the reaction system in which the oxidative polymerization of aniline is carried out, that is, the composition of the aqueous solution containing the oxidizing agent, and it is highly conductive. In order to obtain a highly conductive aniline oxidized polymer, it is necessary to optimally select the composition of the aqueous solution. As mentioned above, it is necessary to carry out the reaction so that the molar ratio of protonic acid/potassium dichromate in the aqueous oxidizing agent solution is 1.2, preferably 2 or more. Oxidative polymerization under such conditions usually results in a conductivity of 10-1 S/
G or higher, often 10-3 to 10' S/eye
A conductive aniline oxidized polymer can be obtained.

尚、前記のように、アニリン水溶性塩の水溶液にプロト
ン酸酸性の酸化剤水溶液を添加して反応を行なわせる場
合、酸化剤水溶液におけるプロトン酸の濃度は特に制限
されるものではないが、通常、1〜IONの範囲である
As mentioned above, when a protonic acid aqueous oxidizing agent aqueous solution is added to an aqueous solution of an aniline water-soluble salt to cause a reaction, the concentration of protonic acid in the oxidizing agent aqueous solution is not particularly limited; , 1 to ION.

上記したアニリンの化学酸化剤によって得られるアニリ
ン酸化重合体は、水及び殆どの有m溶剤に不溶性である
が、通常、濃硫酸に僅かに溶解し、又は溶解する部分を
含む。濃硫酸への溶解性は、重合体を生成させるための
反応条件によっても異なるが、通常、0.2〜10重量
%の範囲であり、殆どの場合、0.25〜5重景%の範
囲である。但し、この溶解度は特に高分子量の重合体の
場合には、重合体が上記範囲の溶解度を有する部分を含
むことがあるとして理解されるべきである。
The oxidized aniline polymers obtained by the chemical oxidizing agents of aniline described above are insoluble in water and most solvents, but are usually slightly soluble or contain a portion that is soluble in concentrated sulfuric acid. The solubility in concentrated sulfuric acid varies depending on the reaction conditions for producing the polymer, but is usually in the range of 0.2 to 10% by weight, and in most cases in the range of 0.25 to 5% by weight. It is. However, it should be understood that this solubility, particularly in the case of high molecular weight polymers, may include portions of the polymer having a solubility in the above range.

上記のようにして得られるアニリン酸化重合体は、通常
、濃硫酸の0.5g/di溶液が30℃において0.1
〜1.0の範囲の対数粘度を有し、殆どの場合、0.4
〜0.6である。この場合においても、特に高分子量の
重合体の場合には、濃硫酸に可溶性の部分が上記範囲の
対数粘度を有するとして理解されるべきである。
The aniline oxidized polymer obtained as described above is usually obtained by adding 0.1 g/di solution of concentrated sulfuric acid to 0.1 g/di at 30°C.
It has a logarithmic viscosity in the range of ~1.0, in most cases 0.4
~0.6. In this case too, it is to be understood that, especially in the case of polymers of high molecular weight, the portion soluble in concentrated sulfuric acid has a logarithmic viscosity in the above range.

また、このアニリン酸化重合体は、前記したように、エ
メラルデインが、80%酢酸、冷ピリジン及びN、N〜
ジメチルホルムアミドに可溶性であるのと著しい対照を
なし、また、本発明によ4重合体の濃硫酸溶液の粘度も
同じ条件下にエメラルデインやアニリンブラックに比べ
て非常妃大きい値を示し、これらによって上記アニリン
酸化重合体が高分子量重合体であることが示される。更
に水差熱分析によっても、上記アニリン酸化重合体が高
分子量重合体であることが示される。
In addition, as described above, this aniline oxidized polymer contains emeraldine, 80% acetic acid, cold pyridine and N,N-
In sharp contrast to its solubility in dimethylformamide, the viscosity of a concentrated sulfuric acid solution of the tetrapolymer of the present invention was also much higher than that of emeraldine or aniline black under the same conditions; It is shown that the aniline oxidized polymer is a high molecular weight polymer. Furthermore, hydrothermal analysis also shows that the aniline oxidized polymer is a high molecular weight polymer.

また、本発明の方法において好ましく用いることができ
る導電性アニリン酸化重合体は、アニリンとアニリンに
対して当量以上のプロトン酸を含有するアニリン溶液を
標準カロメル電極に対して+1■よりも高い電解電位に
て電流密度0.01mA/c11乃至LA/cdで電解
酸化重合して得られる。
In addition, the conductive aniline oxidized polymer that can be preferably used in the method of the present invention has an electrolytic potential higher than +1■ with respect to a standard calomel electrode when an aniline solution containing aniline and a protonic acid in an amount equivalent to or more than aniline is applied. It is obtained by electrolytic oxidation polymerization at a current density of 0.01 mA/c11 to LA/cd.

このアニリンの電解酸化重合において用いるプロトン酸
は、酸化電位が本発明における酸化電位よりも高いプロ
トン酸であることが好ましく、従つて、アニリンの化学
酸化剤による酸化重合について説明したと同じプロトン
酸を用いることができる。
The protonic acid used in this electrolytic oxidative polymerization of aniline is preferably a protonic acid whose oxidation potential is higher than the oxidation potential in the present invention. Can be used.

このアニリンの電解酸化重合によって、1O−6S/c
m以上の高電導度を有する導電性アニリン酸化重合体を
得るためには、上記のプロトン酸はアニリンの当量以上
、通常、1〜50倍の範囲で用いると共に、アニリン溶
液を標準カロメル電極に対して羊l■よりも高い電解電
位にて電解酸化重合させることが必要である。酸化電解
電位が+1V以下であるとき、又は電流密度が上記範囲
外にあるとき、得られる重合体が低分子量であって、且
つ、導電性も低いからである。
By this electrolytic oxidative polymerization of aniline, 1O-6S/c
In order to obtain a conductive aniline oxidized polymer having a high electrical conductivity of m or more, the above protonic acid is used in an amount equal to or more than the equivalent of aniline, usually in the range of 1 to 50 times, and the aniline solution is mixed with a standard calomel electrode. It is necessary to perform electrolytic oxidative polymerization at a higher electrolytic potential than that of sheep. This is because when the oxidation electrolytic potential is below +1 V or when the current density is outside the above range, the resulting polymer has a low molecular weight and low conductivity.

また、アニリン溶液におけるアニリン濃度は1重量%以
上であることが望ましい。アニリン濃度が1重量%より
も小さいときも、得られる重合体は低分子量であって、
導電性も低い。但し、アニリン濃度の上限は特に制限さ
れないが、通常は50重量%までが適当である。
Further, it is desirable that the aniline concentration in the aniline solution is 1% by weight or more. Even when the aniline concentration is less than 1% by weight, the resulting polymer has a low molecular weight,
It also has low conductivity. However, the upper limit of the aniline concentration is not particularly limited, but is usually up to 50% by weight.

溶剤としては、上記プロトン酸及びアニリンを共に溶解
し得ると共に、その分解電位がアニリンの電解酸化重合
時の酸化電位において安定である溶剤が好ましく、従っ
て、具体的には、メタノール、エタノール等の脂肪族低
級アルコール、アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニ
トリル類、メチルエチルケトン等のケトン類、N、N−
ジメチルホルムアミド等のアミド類が好適に用いられる
The solvent is preferably a solvent that can dissolve both the protonic acid and aniline and whose decomposition potential is stable at the oxidation potential during electrolytic oxidative polymerization of aniline. Group lower alcohols, nitriles such as acetonitrile and benzonitrile, ketones such as methyl ethyl ketone, N, N-
Amides such as dimethylformamide are preferably used.

水はその分解電位が1.23 Vであり、場合によって
は、本発明における電解酸化電位よりも高いが、本発明
においては、水を溶剤として用いるときも、アニリンの
酸化電解電位を+l■よりも高くすることにより、高分
子量で高導電性のアニリン酸化重合体を得ることができ
る。
The decomposition potential of water is 1.23 V, which is higher than the electrolytic oxidation potential in the present invention in some cases, but in the present invention, even when water is used as a solvent, the oxidation electrolytic potential of aniline is lower than +l■. By increasing the oxidation value, it is possible to obtain a high molecular weight and highly conductive aniline oxidized polymer.

即ち、アニリンの酸化電位は、一定速度で電位を走査し
、各電位における電流値をプロットした所謂サイクリッ
ク・ポルタモグラムにより知ることができるが、第8図
に示すように、SCEに対する酸化電位は約1■近傍、
約2v及び約3■に認められる。これらの酸化電位は化
学酸化剤における酸化力に相当し、各酸化電位ではその
酸化電位での重合体が優先的に生成し、各酸化電位の中
間ではその各酸化電位での重合体が競争的に生成する。
That is, the oxidation potential of aniline can be determined by a so-called cyclic portammogram in which the potential is scanned at a constant speed and the current value at each potential is plotted, but as shown in Figure 8, the oxidation potential for SCE is approximately 1■ Nearby,
Approximately 2v and approximately 3cm are observed. These oxidation potentials correspond to the oxidizing power of chemical oxidants; at each oxidation potential, polymers at that oxidation potential are preferentially produced, and in the middle of each oxidation potential, polymers at each oxidation potential are competitively produced. to be generated.

先に説明したように、Mohilnerらは水の電気分
解を避けるために、SCHに対して+〇、 8 Vの酸
化電位でアニリンの電解酸化を行なっているが、本発明
によれば、+IVよりも高い電解電位、好ましくは2〜
10■の電解電位にて電解酸化を行なうことにより、エ
メラルディンよりも蟲かに高分子量で高導電性のアニリ
ン酸化重合体を得ることができる。
As explained earlier, Mohilner et al. performed electrolytic oxidation of aniline at an oxidation potential of +8 V relative to SCH in order to avoid electrolysis of water, but according to the present invention, the oxidation potential of +IV also has a high electrolytic potential, preferably 2~
By carrying out electrolytic oxidation at an electrolytic potential of 10 μm, it is possible to obtain an aniline oxidized polymer which has a molecular weight significantly higher than that of emeraldine and has high conductivity.

電解酸化における電流密度も重要である。電流密度が0
.01mA/c+flよりも小さいときは、得られる重
合体が濃硫酸に溶解することがら、低分子量の重合体で
あるとみられ、また、かがる重合体はその導電性も小さ
い。
Current density in electrolytic oxidation is also important. Current density is 0
.. When it is less than 01 mA/c+fl, the obtained polymer is dissolved in concentrated sulfuric acid, so it is considered to be a low molecular weight polymer, and the conductivity of the drooping polymer is also low.

上記アニリンの電解酸化重合においては、アニリン溶液
は上記したプロドシ酸以外の支持電解質を含有していて
もよい。具体例としては例えば過塩素酸リチウム、過塩
素酸ナトリウム等の過塩素酸金属塩や、過塩素酸テトラ
ブチルアンモニウム等の有機塩を挙げることができる。
In the electrolytic oxidative polymerization of aniline, the aniline solution may contain a supporting electrolyte other than the above-mentioned prodocic acid. Specific examples include perchlorate metal salts such as lithium perchlorate and sodium perchlorate, and organic salts such as tetrabutylammonium perchlorate.

また、上記以外にも例えば硝酸塩、硫酸塩、塩酸塩、テ
トラフルオロホウ酸塩、ヘキサフルオロリン酸塩等のよ
うな塩類も支持電解質として使用することもできる。
In addition to the above, salts such as nitrates, sulfates, hydrochlorides, tetrafluoroborates, hexafluorophosphates, etc. can also be used as supporting electrolytes.

このようにして、アニリンの電解酸化重合によって得ら
れるアニリン酸化重合体は、通常、1O−6S/cm以
上、多くの場合、10−”〜10−1S / cmの電
導度を有する。このようにして得られるアニリン酸化重
合体は、特に電導度が1O−3S/ cm以上であると
きは、水及び殆どの有機溶剤に不溶性であり、特に、濃
硫酸及びN、N−ジメチルホルムアミドにも実質的に不
溶性である。このようなアニリン酸化重合体もまた、前
記したように、エメラルデインが80%酢酸、冷ピリジ
ン及びN、N−ジメチルホルムアミドに可溶性であるの
と著しい対照をなし、高分子量重合体であることが示さ
れる。更に、濃硫酸に不溶性である重合体は、示差熱分
析結果からも高分子量重合体であることが示される。
In this way, the aniline oxidized polymer obtained by electrolytic oxidative polymerization of aniline usually has an electrical conductivity of 10-6 S/cm or more, often 10-'' to 10-1 S/cm. The aniline oxidation polymer obtained by Such aniline oxidized polymers are also insoluble in high molecular weight polymers, in sharp contrast to emeraldine, which is soluble in 80% acetic acid, cold pyridine, and N,N-dimethylformamide, as noted above. Furthermore, the differential thermal analysis results also indicate that the polymer insoluble in concentrated sulfuric acid is a high molecular weight polymer.

以上に説明したように、アニリンの化学酸化重合又は電
解酸化重合による導電性高分子量アニリン酸化重合体は
、いずれも乾燥した粉末として得ることができ、通常、
緑色乃至黒縁色を呈し、一般に導電性が高いほど、鮮や
かな緑色を呈している。しかし、加圧成形した成形物は
、通常、光沢のある青色を示す。
As explained above, conductive high molecular weight aniline oxidized polymers produced by chemical oxidative polymerization or electrolytic oxidative polymerization of aniline can be obtained as dry powders, and usually,
It exhibits a green to black edge color, and generally the higher the conductivity, the brighter the green color. However, pressure-molded products usually exhibit a shiny blue color.

以上に説明したアニリンの化学酸化又は電解酸化による
導電性高分子量アニリン酸化重合体の構造は未だ確定さ
れていないが、赤外線吸収スペクトルはエメラルデイン
のそれに類似する一方、高分子量であると共に高導電性
を有するので、アニリンが頭尾結合で連続して重合体鎖
を形成する次式のような実質的に線状のπ電子共役系重
合体であるとみられる。
Although the structure of the conductive high molecular weight aniline oxidized polymer produced by chemical oxidation or electrolytic oxidation of aniline explained above has not yet been determined, its infrared absorption spectrum is similar to that of emeraldine, while it has a high molecular weight and high conductivity. Therefore, it appears to be a substantially linear π-electron conjugated polymer as shown in the following formula, in which aniline continuously forms a polymer chain through head-to-tail bonds.

(III) また、かかるアニリン酸化重合体はいずれも高導電性を
有するが、アンモニアで補償することによって導電性が
大幅に減少し、再度硫酸でドーピングすることにより当
初の高導電性を回復することから、既にその酸化重合の
段階でプロトン酸によりドーピングされていることが確
認される。また、重合体をアンモニアで補償した後、再
度硫酸でドーピングした重合体の赤外線吸収スペクトル
は、アンモニア補償前の重合体のそれと完全に一致する
ことからも、上記アニリン酸化重合体がプロトン酸によ
りドーピングされていることが確認される。更に、この
ように重合体がアンモニアで補償される事実及び熱起電
力の符号から、この重合体はp型である。
(III) All of these aniline oxidized polymers have high electrical conductivity, but the electrical conductivity is significantly reduced by compensating with ammonia, and the original high electrical conductivity can be restored by doping again with sulfuric acid. From this, it is confirmed that doping with protonic acid has already occurred at the stage of oxidative polymerization. In addition, the infrared absorption spectrum of the polymer that was compensated with ammonia and then doped again with sulfuric acid completely matched that of the polymer before compensation with ammonia. It is confirmed that Furthermore, due to the fact that the polymer is compensated with ammonia and the sign of the thermoelectromotive force, this polymer is p-type.

以上のように、本発明に従って、アニリンの化学酸化重
合又は電解酸化重合によって得られる導電性高分子量ア
ニリン酸化重合体は、その重合段階で既にプロトン酸に
よってドーピングされて5いるために、新たなドーピン
グ処理を要せずして高導電性を有し、しかも、長期間に
わたって空気中に放置しても、その導電性は何ら変化せ
ず、従来より知られているドーピングした導電性有機重
合体に比較して、特異的に高い安定性を有している。
As described above, the conductive high molecular weight aniline oxidized polymer obtained by chemical oxidative polymerization or electrolytic oxidative polymerization of aniline according to the present invention has already been doped with a protonic acid at the polymerization stage, so that new doping is required. It has high conductivity without the need for treatment, and even if left in the air for a long period of time, its conductivity does not change at all. In comparison, it has a uniquely high stability.

次に、以上に説明した導電性アニリン酸化重合体を原料
とする導電性材料の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing a conductive material using the conductive aniline oxidized polymer described above as a raw material will be described.

本発明によれば、このようなアニリン酸化重合体を焼成
することにより、一層高導電性の材料を得ることができ
る。
According to the present invention, by firing such an aniline oxidized polymer, a material with even higher conductivity can be obtained.

本発明による導電性材料は、アニリン酸化重合体を不活
性雰囲気中又は真空下に700℃以上の温度で焼成する
ことにより得られ、通常、10−1〜103S/amの
範囲の電導度を有する。
The conductive material according to the present invention is obtained by calcining an aniline oxidized polymer at a temperature of 700°C or higher in an inert atmosphere or under vacuum, and usually has a conductivity in the range of 10-1 to 103 S/am. .

本発明の方法においては、約400℃までの焼成段階で
は、アニリン酸化重合体から水や水素が脱離すると共に
、ドーピング成分が脱離し、約400℃の温度において
、その電導度は大幅に低下する。この後に不活性雰囲気
又は真空下で700℃以上の温度で焼成することによっ
て、重合体はその芳香環が相互に縮合結合し、所謂黒鉛
前駆体を形成して導電性が増し、高い導電性を有する本
発明による導電性材料を得ることができる。従って、約
400℃までの温度の焼成は、必ずしも不活性雰囲気や
真空下に行なう必要はなく、酸化性雰囲気、例えば空気
中で行なってもよい。
In the method of the present invention, water and hydrogen are desorbed from the aniline oxidized polymer as well as doping components in the calcination step up to about 400°C, and at a temperature of about 400°C, its electrical conductivity is significantly reduced. do. By subsequently firing the polymer at a temperature of 700°C or higher in an inert atmosphere or under vacuum, the aromatic rings of the polymer are condensed and bonded to each other, forming a so-called graphite precursor, which increases its electrical conductivity. It is possible to obtain a conductive material according to the present invention having: Therefore, calcination at temperatures up to about 400° C. does not necessarily have to be carried out in an inert atmosphere or under vacuum, but may also be carried out in an oxidizing atmosphere, for example in air.

焼成温度の上限は3000℃である。これよりも高い温
度で焼成しても、特に導電性の向上が認められない。通
常、焼成は2000℃までの温度で行なわれる。不活性
雰囲気としてはアルゴン、ヘリウム、ネオン、窒素等の
雰囲気を用いることができる。また、焼成を真空下で行
なう場合は、雰囲気は上記した不活性雰囲気であること
が望ましいが、しかし、空気であってもよい。
The upper limit of the firing temperature is 3000°C. Even if it is fired at a temperature higher than this, no particular improvement in conductivity is observed. Firing is usually carried out at temperatures up to 2000°C. As the inert atmosphere, an atmosphere of argon, helium, neon, nitrogen, etc. can be used. Further, when firing is performed under vacuum, the atmosphere is preferably the above-mentioned inert atmosphere, but air may be used.

本発明においては、前記したアニリン酸化重合体が粉末
で得られるので、この粉末を所定の形状に加圧成形して
焼成することによって、成形品として導電性材料を得る
ことができる。このような成形は、通常、重合体粉末を
4500〜6000kg/cJaの圧力で所定形状、例
えばシートに成形する。前記したように、本発明によれ
ば、重合体は焼成の過程で相変化を起こさないので、成
形物の形状の変化なしに導電性材料を得ることができる
In the present invention, since the aniline oxidation polymer described above is obtained in the form of a powder, a conductive material can be obtained as a molded article by press-molding this powder into a predetermined shape and firing it. In such molding, the polymer powder is usually molded into a predetermined shape, for example, a sheet, under a pressure of 4,500 to 6,000 kg/cJa. As described above, according to the present invention, since the polymer does not undergo phase change during the firing process, a conductive material can be obtained without changing the shape of the molded product.

また、本発明においては、上記のように、アニリン酸化
重合体を焼成して導電性材料を得る場合、この重合体が
濃硫酸に溶解するとき、又は濃硫酸に溶解する部分を含
むときは、得られたアニリン酸化重合体を予め濃硫酸よ
り再沈殿させて精製し、これを焼成して、本発明による
導電性材料を得ることが好ましい。前記したアニリン化
学酸化重合又は電解酸化重合によって得られる導電性ア
ニリン酸化重合体は、その熱重量分析及び示差熱分析の
結果、低分子量物を含むことがあるので、アニリン酸化
重合体を一旦濃硫酸に溶解させ、この溶液を沈殿剤、即
ち、重合体の貧溶剤中に加えて重合体を再沈殿させるこ
とにより、これら低分子量物を除去した後に、本発明に
従って焼成するのである。
Furthermore, in the present invention, as described above, when an electrically conductive material is obtained by firing an aniline oxidized polymer, when this polymer dissolves in concentrated sulfuric acid, or contains a portion that dissolves in concentrated sulfuric acid, It is preferable that the obtained aniline oxidized polymer is purified by reprecipitating in advance from concentrated sulfuric acid, and then calcined to obtain the conductive material according to the present invention. The conductive aniline oxidation polymer obtained by the above-mentioned aniline chemical oxidation polymerization or electrolytic oxidation polymerization may contain low molecular weight substances as a result of thermogravimetric analysis and differential thermal analysis. This solution is added to a precipitant, that is, a poor solvent for the polymer to reprecipitate the polymer, thereby removing these low molecular weight substances, and then calcining according to the present invention.

このように、アニリン酸化重合体の焼成に先立って、濃
硫酸を用いる再沈殿法によって重合体を精製し、こ才S
を所定の形状に加圧成形して焼成すると、表面が平滑で
光沢を有する導電性材料の成形物を得ることができ、更
に、この材料の電導環は、重合体粉末を精製しない場合
に比べてより高い。このような精製処理を施すことなく
、重合体粉末を成形し、焼成するときは、得られる導電
性成形物の表面が光沢がなく、また、凹凸がみられる。
In this way, prior to calcination of the aniline oxidized polymer, the polymer was purified by a reprecipitation method using concentrated sulfuric acid, and
By press-molding it into a predetermined shape and firing it, it is possible to obtain a molded article of conductive material with a smooth and glossy surface.Furthermore, the conductive ring of this material is higher than that of the case where the polymer powder is not purified. It's more expensive. When a polymer powder is molded and fired without performing such a purification treatment, the surface of the resulting conductive molded product is dull and uneven.

前記したように、アニリンを化学酸化して得られる導電
性アニリン酸化重合体は、通常、濃硫酸に僅かではある
が溶解し、多くの場合、約1%程度溶解するので、その
再沈殿法による精製においても、濃硫酸に約1%程度溶
解させるのが好ましい。但し、例えば、電解酸化重合に
よってアニリンの酸化重合体を得るとき、条件によって
は濃硫酸により高濃度に溶解する重合体をも得ることが
できるので、このような重合体の場合は、濃硫酸に1%
以上の量で溶解させてもよい。重合体を再沈殿させるた
めの沈殿剤としては、硫酸と混和するものであれば、特
に制限されることなく任意のものを用いることができる
が、後処理の容易性を考慮すれば、比較的低沸点の溶剤
を用いるのが好ましく、従って、例えば、水、アセトン
、アルコール等が好ましく用いられる。かかる沈殿剤は
重合体の硫酸溶液の5倍量以上用いるのが好ましい。
As mentioned above, the conductive oxidized aniline polymer obtained by chemically oxidizing aniline usually dissolves in concentrated sulfuric acid, albeit slightly, and in most cases, it dissolves at about 1%, so it can be easily dissolved by the reprecipitation method. Also in purification, it is preferable to dissolve about 1% in concentrated sulfuric acid. However, for example, when obtaining an oxidized polymer of aniline by electrolytic oxidation polymerization, it is possible to obtain a polymer that dissolves in concentrated sulfuric acid at a high concentration depending on the conditions. 1%
It may be dissolved in the above amount. As a precipitating agent for reprecipitating the polymer, any precipitating agent can be used without particular restriction as long as it is miscible with sulfuric acid, but considering the ease of post-treatment, relatively It is preferable to use a solvent with a low boiling point, and therefore, for example, water, acetone, alcohol, etc. are preferably used. It is preferable to use such a precipitant in an amount of 5 times or more the amount of the sulfuric acid solution of the polymer.

再沈殿した重合体は、濾別し、水洗し、溶剤で洗滌し、
乾燥すればよい。
The reprecipitated polymer is separated by filtration, washed with water, and washed with a solvent.
Just dry it.

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。
The present invention will be explained below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples in any way.

実施例1 (11化学酸化によるアニリン酸化重合体の調製300
m1容量のフラスコ中に水45gを入れ、濃塩酸4ml
を加え、更にアニリン5g(0,0537モル)を溶解
させ、アニリン塩酸塩水溶液を調製した。
Example 1 (11 Preparation of aniline oxidized polymer by chemical oxidation 300
Put 45g of water in a ml flask and add 4ml of concentrated hydrochloric acid.
was added, and 5 g (0,0537 mol) of aniline was further dissolved to prepare an aqueous aniline hydrochloride solution.

別に、水28.8 gに濃硫酸4.61 g (0,(
1’4’ 7モル)を加え、更に重クロム酸カリウム1
.84g(0,00625モル)を溶解させた酸化剤水
溶液(プロトン酸/重クロム酸カリウムモル比7.5)
を調製し、これを上記アニリンの塩酸塩水溶液中に攪拌
下、室温で滴下ろうとから30分間を要して滴下した。
Separately, 4.61 g of concentrated sulfuric acid (0,(
1'4' 7 mol) and further potassium dichromate 1
.. Oxidizing agent aqueous solution in which 84g (0,00625 mol) was dissolved (protonic acid/potassium dichromate molar ratio 7.5)
was prepared and added dropwise to the aqueous aniline hydrochloride solution with stirring at room temperature over a period of 30 minutes.

滴下開始後、最初の2〜3分間は溶液が黄色に着色した
のみであったが、その後、速やかに緑色固体が析出し、
反応液は黒縁色を呈した。
After the start of dropping, the solution was only colored yellow for the first 2 to 3 minutes, but after that, a green solid precipitated out immediately.
The reaction solution had a black border color.

滴下終了後、更に30分間攪拌し、この後、反応混合物
をアセトン400m1中に投じ、2時間攪拌し、次いで
、重合体を濾別した。得られた重合体を蒸留水中で攪拌
洗滌し、濾別し、このようにして濾液が中性になるまで
洗滌を繰り返した。次いで、濾別した重合体をアセトン
により濾液が着色しなくなるまで洗滌を繰り返した。濾
別した重合体を五酸化リン上、室温で10時間真空乾燥
し、導電性アニリン酸化重合体を緑色粉末として得た。
After the addition was completed, the mixture was stirred for an additional 30 minutes, and then the reaction mixture was poured into 400 ml of acetone, stirred for 2 hours, and then the polymer was filtered off. The resulting polymer was washed with stirring in distilled water, filtered off, and washing was repeated in this manner until the filtrate became neutral. Next, the filtered polymer was washed repeatedly with acetone until the filtrate was no longer colored. The filtered polymer was vacuum dried over phosphorus pentoxide at room temperature for 10 hours to obtain a conductive aniline oxidized polymer as a green powder.

(2)アニリン酸化重合体の物性の評価上で得た重合体
の赤外線吸収スペクトルを第1図に示す。比較のために
、エメラルデイン及び市販ダイヤモンド・ブラックの赤
外線吸収スペクトルをそれぞれ第2図及び第3図に示す
。尚、エメラルデインは ^、 G、 Green ら
の方法によって調製した(A、 G、 Green e
t at、、 J、’ Chew、 Soc、97+2
38B (1910)  )  。
(2) Figure 1 shows the infrared absorption spectrum of the polymer obtained in the evaluation of the physical properties of the aniline oxidized polymer. For comparison, the infrared absorption spectra of Emeraldine and commercially available Diamond Black are shown in Figures 2 and 3, respectively. In addition, emeraldine was prepared by the method of A, G, Green et al.
t at,, J,' Chew, Soc, 97+2
38B (1910)).

この重合体を室温において濃度97%の濃硫酸に加え、
攪拌して、その溶解度を調べたところ、溶解量は1.2
重量%であった。また、濃度0.5g/diとしたこの
重合体め97%濃硫酸溶液の温度30℃における対数粘
度は0.46であった。比較 ゛のために、エメラルデ
イン及びダイヤモンド・ブラックの同じ条件下での粘度
はそれぞれ0.02及び0. O05であった。
This polymer was added to 97% concentrated sulfuric acid at room temperature,
When I stirred it and checked its solubility, the amount dissolved was 1.2.
% by weight. Further, the logarithmic viscosity of a 97% concentrated sulfuric acid solution of this polymer at a concentration of 0.5 g/di at a temperature of 30° C. was 0.46. For comparison, the viscosities of Emeraldine and Diamond Black under the same conditions are 0.02 and 0.02, respectively. It was O05.

更に、上記重合体及びエメラルデインについての空気中
における熱重量分析の結果を第4図に示す。昇温速度は
10℃/分である。
Furthermore, the results of thermogravimetric analysis in air of the above polymer and emeraldine are shown in FIG. The temperature increase rate is 10°C/min.

次に、上で得た重合体粉末約120■をgI瑞調製乳鉢
粉砕した後、赤外分光光度針用錠剤成形器にて圧力60
00 kg/c+aで直径130のディスクに加圧成形
した。幅約1ml1の銅箔4本を銀ペースト又はグラフ
ァイトペーストtディスクの四隅に接着し、空気中でフ
ァン・デル・ポウ法に従って測定した結果、電導度は0
.4O3/e11であった。       ′10−2
Torrの真空中で測定しても、はぼ同じ電導度を示し
た。このディスクを4か月間空気中に放置したが、電導
度は実質的に変化しなかった。
Next, about 120 μg of the polymer powder obtained above was crushed in a gIzui preparation mortar, and then used in an infrared spectrophotometer tablet molding machine under a pressure of 60 μm.
00 kg/c+a to form a disk with a diameter of 130 mm. Four pieces of copper foil with a width of about 1ml1 were glued to the four corners of a silver paste or graphite paste T disk, and the conductivity was measured according to the van der Pouw method in air, and the conductivity was 0.
.. It was 4O3/e11. '10-2
Even when measured in a vacuum of Torr, they showed almost the same conductivity. This disk was left in air for 4 months with virtually no change in conductivity.

また、上記重合体をアンモニア補償したときの赤外線吸
収スペクトルを第5図(B)に示し、これを5N硫酸で
再びドーピングした後の赤外線吸収スペクトルを第5図
(C)に示す。この再ドーピング後のスペクトルは第5
図(A)に示す当初のそれと全く同じであり、更に、電
導度もアンモニア補償前と同じである。従って、本発明
による重合体は、その酸化重合の段階で用いたプロトン
酸によって既にドーピングされていることが示される。
Further, FIG. 5(B) shows an infrared absorption spectrum when the above polymer is compensated with ammonia, and FIG. 5(C) shows an infrared absorption spectrum after doping the polymer again with 5N sulfuric acid. The spectrum after this redoping is the fifth
It is exactly the same as the original shown in Figure (A), and furthermore, the conductivity is also the same as before the ammonia compensation. This shows that the polymer according to the invention is already doped by the protic acid used in its oxidative polymerization stage.

(3)焼成による導電性材料の調製(実験番号1)上で
得たアニリン酸化重合体を圧力6000kg/−で直径
13簡に加圧成形し、窒素気流下に90θ℃で15分間
焼成した。得られた導電性材料の電導度は0.40S/
Calであった。
(3) Preparation of conductive material by firing (Experiment No. 1) The aniline oxidized polymer obtained above was pressure-molded into a diameter of 13 pieces at a pressure of 6000 kg/- and fired at 90θ°C for 15 minutes under a nitrogen stream. The conductivity of the obtained conductive material is 0.40S/
It was Cal.

同様にして、表に示す種々の条件で焼成して導電性材料
を得た。その電導度を表に示す。尚、実験番号9は、焼
成容器内にあるアルゴンガスを導入した後に所定の圧力
比減圧して焼成したものである。また、電導度の測定は
前記と同様である。
Similarly, conductive materials were obtained by firing under various conditions shown in the table. The electrical conductivity is shown in the table. In Experiment No. 9, argon gas was introduced into the firing container, and then firing was performed by reducing the pressure to a predetermined pressure ratio. Further, the measurement of electrical conductivity is the same as described above.

(注)(1)  空気中で予め300℃で1時間焼成し
た。
(Note) (1) It was baked in advance at 300°C for 1 hour in air.

(2)  アルゴン雰囲気を10−’Torrに減圧し
た。
(2) The argon atmosphere was reduced to 10-'Torr.

実施例2 実施例1で調製したアニリン酸化重合体の熱重量分析曲
線(T G A)及び示差熱分析曲線(DTA)を第6
図に示す。425℃及び539℃に大きいピークがみら
れる。
Example 2 The thermogravimetric analysis curve (TGA) and differential thermal analysis curve (DTA) of the aniline oxidized polymer prepared in Example 1 were
As shown in the figure. Large peaks are seen at 425°C and 539°C.

この重合体を濃硫酸に溶解し、0.8重量%溶液とした
後、これを大量のアセトン中に加え、重合体を再沈殿さ
せた。重合体をガラスフィルターで濾別した後、実施例
1と同様にして水、次いでアセトンで洗滌し、真空乾燥
して、精製重合体粉末を得た。この酸化重合体のTGA
及びDTAを第7図に示す。上記のピークは認められず
、低分子量物が除去されている。これを実施例1と同様
にしてディスクに成形し、電導環を測定したところ、4
.7 X 10−”S/amであった。
This polymer was dissolved in concentrated sulfuric acid to form a 0.8% by weight solution, which was then added to a large amount of acetone to reprecipitate the polymer. After the polymer was filtered through a glass filter, it was washed with water and then with acetone in the same manner as in Example 1, and vacuum dried to obtain a purified polymer powder. TGA of this oxidized polymer
and DTA are shown in FIG. The above peak was not observed, and low molecular weight substances were removed. This was molded into a disk in the same manner as in Example 1, and the conductive ring was measured.
.. It was 7×10-”S/am.

未精製重合体と上記精製重合体とをそれぞれ同時に電気
炉中で窒素気流下に900℃で15分間焼成した。得ら
れた導電性材料は、精製重合体を用いた場合、表面は完
全に平滑であって、その電導環は60S/cmであった
が、未精製の重合体粉末の場合は、表面に多数の凹凸が
認められ、また、その電導環は24S/a++であった
。゛また、上記精製重合体をアルゴン気流下に1400
℃で15分間焼成した。得られた導電性材料の電導環は
135S/amであった。
The unpurified polymer and the purified polymer were fired simultaneously in an electric furnace at 900° C. for 15 minutes under a nitrogen stream. When the purified polymer was used, the conductive material obtained had a completely smooth surface with a conductive ring of 60 S/cm, but when the unpurified polymer powder was used, there were many conductive rings on the surface. Asperities were observed, and the conductive ring was 24S/a++.゛Also, the purified polymer was heated for 1400 min under an argon stream.
C. for 15 minutes. The conductive ring of the obtained conductive material was 135 S/am.

実施例3 (11電解酸化によるアニリン酸化重合体の製造アニリ
ン濃度が5重量%であり、硫酸をアニリンに対して8倍
当量含有する水溶液中に白金からなる陽極及び陰極を挿
入し、SCEに対する初期電解電位+2.0V、定電流
密度5 m A / ctlにて2時間通電して電解酸
化重合した。尚、電解重合をこのように定電流密度で行
なう場合、電解電位が漸次増大することはよく知られて
いるところであり、従って、電解電位は上記のように初
期電位で示されるのが普通である。
Example 3 (11 Production of aniline oxidized polymer by electrolytic oxidation) An anode and a cathode made of platinum were inserted into an aqueous solution in which the aniline concentration was 5% by weight and contained 8 times the equivalent of sulfuric acid to aniline. Electrolytic oxidation polymerization was carried out by applying current for 2 hours at an electrolytic potential of +2.0 V and a constant current density of 5 mA/ctl.In addition, when electrolytic polymerization is performed at a constant current density like this, it is common for the electrolytic potential to gradually increase. This is well known, and therefore, the electrolytic potential is usually expressed as the initial potential as described above.

上記の反応において陽極に生成したアニリン重合体を剥
離し、粉砕した後、蒸留水中で攪拌洗滌し、濾別し、次
いで、濾別した重合体をアセトンにより洗滌した。濾別
した重合体を五酸化リン上、室温で10時間真空乾燥し
、導電性アニリン酸化重合体を緑色粉末として得た。
The aniline polymer produced on the anode in the above reaction was peeled off and pulverized, washed with stirring in distilled water, filtered, and then the filtered polymer was washed with acetone. The filtered polymer was vacuum dried over phosphorus pentoxide at room temperature for 10 hours to obtain a conductive aniline oxidized polymer as a green powder.

尚、第8図にアニリンの電解酸化におけるサイクリック
・ボルタモダラムを示す。
Incidentally, FIG. 8 shows the cyclic voltamodalum in electrolytic oxidation of aniline.

(2)  アニリン酸化重合体の物性の評価上で得た重
合体は濃硫酸のほか、N−メチル−2−ピロリドンにも
不溶性であった。このアニリン酸化重合体の赤外線吸収
スペクトルを第9図に示す。
(2) Evaluation of physical properties of aniline oxidized polymer The obtained polymer was found to be insoluble not only in concentrated sulfuric acid but also in N-methyl-2-pyrrolidone. The infrared absorption spectrum of this aniline oxidized polymer is shown in FIG.

更に、上記重合体及びエメラルデインについての空気中
における熱重量分析の結果を第10図に示す。昇温速度
は10℃/分である。
Furthermore, the results of thermogravimetric analysis in air of the above polymer and emeraldine are shown in FIG. The temperature increase rate is 10°C/min.

次に、上で得た重合体粉末約120■を実施例1と同様
にして、圧力6000 kg/cdで直径131mのデ
ィスクに加圧成形し、空気中でファン・デル・ポウ法に
従って測定した結果、電導環は2.6S/cInであっ
た。10−”Torrの真空中で測定しても、はぼ同じ
電導環を示した。このディスクを4か月間空気中に放置
したが、電導環は実質的に変化しなかった。
Next, in the same manner as in Example 1, approximately 120 μm of the polymer powder obtained above was pressure-molded into a disk with a diameter of 131 m at a pressure of 6000 kg/cd, and the mass was measured in air according to the van der Pouw method. As a result, the conductive ring was 2.6 S/cIn. Measurements in a vacuum of 10-'' Torr showed nearly the same conductive ring. The disk was left in air for 4 months and the conductive ring remained essentially unchanged.

また、実施例1より得たアニリン酸化重合体と同様にし
て、アシモニア補償し、再び硫酸でドーピングし、各段
階での重合体の赤外線吸収スペクトルを調べた結果、こ
のアニリン酸化重合体も電解酸化の段階で硫酸によって
ドーピングされていることが確認された。
In addition, in the same manner as the aniline oxidation polymer obtained in Example 1, the aniline oxidation polymer was also subjected to electrolytic oxidation. It was confirmed that it was doped with sulfuric acid at the stage.

(3)  焼成による導電性材料の調製上で得たアニリ
ン酸化重合体粉末を実施例1と同様にして加圧成形し、
これを窒素気流下に900℃で15分間焼成した。得ら
れた導電性材料の電導環は41S/口であった。
(3) Pressure molding the aniline oxidized polymer powder obtained in the preparation of conductive material by firing in the same manner as in Example 1,
This was baked at 900° C. for 15 minutes under a nitrogen stream. The conductive ring of the obtained conductive material was 41S/port.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はアニリンを化学酸化して得たアニリン酸化重合
体の赤外線吸収スペクトル、第2図及び第3図はそれぞ
れエメラルデイン及びアニリン・ブラックの赤外線吸収
スペクトル、第4図は上記重合体及びエメラルデインの
加熱による重量残存率を示すグラフである。 第5図は上記重合体(A)、この重合体をアンモニア補
償して得られる重合体(B)、及び(B)の重合体を硫
酸で再ドーピングして得られる重合体(C)のそれぞれ
の赤外線吸収スペクトルである。 第6図は上記アニリン酸化重合体の熱重量分析曲線及び
示差熱分析曲線、第7図はこのアニリン酸化重合体を硫
酸による再沈殿精製した後の熱重量分析曲線及び示差熱
分析曲線である。 第8図はアニリンの電解酸化におけるサイクリック・ポ
ルタモグラム、第9図はアニリンの電解酸化によって得
られた酸化重合体の赤外線吸収スペクトル、第10図は
このアニリン酸化重合体及びエメラルデインの加熱によ
る重量残存率を示すグラフである。
Figure 1 shows the infrared absorption spectrum of the aniline oxidized polymer obtained by chemically oxidizing aniline, Figures 2 and 3 show the infrared absorption spectra of emeraldine and aniline black, respectively, and Figure 4 shows the infrared absorption spectra of the above polymer and emeral black. It is a graph showing the weight residual rate of Dein due to heating. Figure 5 shows the above polymer (A), a polymer (B) obtained by compensating this polymer with ammonia, and a polymer (C) obtained by redoping the polymer of (B) with sulfuric acid. This is the infrared absorption spectrum of FIG. 6 shows the thermogravimetric analysis curve and differential thermal analysis curve of the aniline oxidized polymer, and FIG. 7 shows the thermogravimetric analysis curve and differential thermal analysis curve after the aniline oxidized polymer was purified by reprecipitation with sulfuric acid. Figure 8 is a cyclic portammogram for electrolytic oxidation of aniline, Figure 9 is an infrared absorption spectrum of an oxidized polymer obtained by electrolytic oxidation of aniline, and Figure 10 is the weight of this aniline oxidized polymer and emeraldine after heating. It is a graph showing the residual rate.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)高分子量アニリン酸化重合体の焼成物からなり、
電導度が10^−^1S/cm以上であることを特徴と
する導電性材料。
(1) Consisting of a fired product of a high molecular weight aniline oxidized polymer,
An electrically conductive material having an electrical conductivity of 10^-^1 S/cm or more.
(2)高分子量アニリン酸化重合体を不活性雰囲気又は
真空下に700℃以上の温度で焼成して、電導度が10
^−^1S/cm以上の導電性材料を得ることを特徴と
する導電性材料の製造方法。
(2) A high molecular weight aniline oxidized polymer is fired at a temperature of 700°C or higher in an inert atmosphere or under vacuum to achieve an electrical conductivity of 10.
^-^ A method for producing a conductive material characterized by obtaining a conductive material of 1 S/cm or more.
(3)高分子量アニリン酸化重合体が電導度10^−^
1^0S/cm以上であることを特徴とする特許請求の
範囲第2項記載の導電性材料の製造方法。
(3) High molecular weight aniline oxidized polymer has electrical conductivity of 10^-^
3. The method for producing a conductive material according to claim 2, wherein the conductive material is 1^0 S/cm or more.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0451959A (en) * 1990-06-19 1992-02-20 Nippon Soda Co Ltd Treating agent for circulation type toilet
JPH06234852A (en) * 1992-09-11 1994-08-23 Nec Corp Production of polyaniline or its derivative and solution thereof, method for making polyaniline or its derivative highly conductive and production of solid electrolyte condenser

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