JPS61502261A - Copolymers and polymer blends of polymers with π-conjugated systems - Google Patents
Copolymers and polymer blends of polymers with π-conjugated systemsInfo
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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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 「π共役系を持つポリマーのコポリマーおよびポリマーブレンド」 本発明は、π共役系を持つコポリマーおよびポリマーブレンド、それらの製法、 並びにそれらの応用に関するものである。[Detailed description of the invention] "Copolymers and polymer blends of polymers with π-conjugated systems" The present invention relates to copolymers and polymer blends having π-conjugated systems, methods for their production, and their applications.
ドーピング、すなわち酸化又は還元の後、導電性になるπ共役系を持つポリマー はまたレドックス活性ポリマーと見なすことができる。これらのものにおいて、 酸化又は還元は主鎖のπ電子系における電子の除去又は電子の賦与を意味する。Polymers with π-conjugated systems that become conductive after doping, i.e. oxidation or reduction can also be considered redox-active polymers. In these things, Oxidation or reduction means the removal of electrons or the donation of electrons in the π-electron system of the main chain.
それによって生じた電荷はπ共役の広い領域にわたって局在する。これらの電荷 は主鎖に沿っても主鎖の間にも移動し、すなわち跳び廻わることができ、従って 電界を印加したとき電荷輸送と伝導が生ずるように働く、電子的に云えば、ドー ピングされていないポリマーの半導体状態又は絶縁体状態のバンド構造が、フェ ルミ限界において拡張されバンドが一部満たされた金属のバンド構造に移る。構 造上で云えば、この場合整列して硬い微結晶領域を形成するが、このものはすべ ての人工樹脂に典型的な機械的性質および加工技術的性質に有害である。The resulting charge is localized over a wide region of π-conjugation. these charges can move, i.e. jump around, both along and between the main chains, and therefore Electronically speaking, it is a doping agent that acts to cause charge transport and conduction when an electric field is applied. The semiconductor or insulator band structure of the unpinned polymer is We move on to the band structure of the metal, which is expanded at the Lumi limit and the band is partially filled. Structure Structurally speaking, in this case they align to form hard microcrystalline regions; It is detrimental to the mechanical and processing properties typical of all artificial resins.
この種の真性導電性ポリマーは溶解も溶融もせず、ドーピング後にとる形のまま で応用される。従って。This type of intrinsically conductive polymer does not dissolve or melt, but remains in the form it assumes after doping. It is applied in Therefore.
機械的に有用な加工しうる導電性ポリマーを得るには、π共役系を持つポリマー を、可動な軟いセグメントを持つ普通の巨大分子で切断して、ブロックコポリマ ー又はグラフトコポリマー又はポリマーブレンドとしなければならない、良好な 機械的性質および加工性に組合わされた良好な導電性は、普通のポリマーの母体 の中に導電性成分をできる限り一様に分布させたとき、常に得られる。この種の ポリアセチレンのコポリマーおよびポリマーブレンドは既に知られている(Ca lvin and Wnek、 J、 ar Polym−Set、 、Pol ym。To obtain mechanically useful and processable conductive polymers, polymers with π-conjugated systems is cut with an ordinary macromolecule with movable soft segments to create a block copolymer. - or graft copolymers or polymer blends. Good electrical conductivity combined with mechanical properties and processability make common polymer matrix It is always obtained when the conductive component is distributed as uniformly as possible in the this kind of Copolymers and polymer blends of polyacetylene are already known (Ca lvin and Wnek, J, ar Polym-Set, Pol ym.
Chew、EC,21,2727(1983); Lee and Jopgo n、MakromCbem、 Rapid Commun、 4 、375(1 983)) 、これらのものでは僅かに5%の割合で、最大で純ポリアセチレン の導電率の1桁ないし2桁小さい値の導電率が得られる。しかしながら、酸化的 にドープされた導電性ポリアセチレンは、貯蔵と空気にさらすことにより再び分 解し、それによりその導電性を失う欠点を持つ。Chew, EC, 21, 2727 (1983); Lee and Jopgo n, MakromCbem, Rapid Commun, 4, 375 (1 983)), these contain only 5% of pure polyacetylene at most. A conductivity value that is one or two orders of magnitude smaller than that of . However, oxidative The conductive polyacetylene doped with It has the disadvantage of decomposing and thereby losing its conductivity.
本発明の基礎をなす課題は、安定でなるべく加工性の良い真性導電性ポリマーを 製造するにある。The problem underlying the present invention is to create an intrinsically conductive polymer that is stable and has as good processability as possible. In manufacturing.
この課題は本発明により、π共役系のないポリマー質成分(A)とπ共役系を含 むポリマー質成分(B)とから実質的に構成され、該成分Aが酸化された又は還 元された状態で、該成分Bの酸化又は還元に充分な活性電位を持つものであるこ とを特徴とするコポリマーおよびポリマーブレンドで解決される。This problem has been solved by the present invention, which includes a polymeric component (A) without a π-conjugated system and a π-conjugated system. consisting essentially of a polymeric component (B), in which component A is oxidized or reduced. It must have a sufficient activation potential for oxidation or reduction of component B in its original state. and copolymers and polymer blends.
このようなコポリブーおよびポリマーブレンドを製造する本発明の方法において は、重合可能な置換基を持つレドックス活性化合物を、それ自体としては知られ た方法で単独重合又は共重合させる、あるいはπ共役系を持たないポリマーに化 学反応により結合させる。このようにして得られたポリで−買成分Aを、それ自 体としては知られたポリマー質成分Bと又は成分Bを形成するモノマーと混合し 、化学的に又は電気化学的に酸化し又は還元する。従属請求の範囲第14ないし 24項にこの方法の好適な変法が記載されている。In the inventive method of producing such copolybodies and polymer blends, refers to redox-active compounds with polymerizable substituents, which are not known per se. be homopolymerized or copolymerized by a method that They are combined by a chemical reaction. With the poly thus obtained, the component A is itself or with the monomers forming component B. , chemically or electrochemically oxidize or reduce. Dependent claims No. 14 to Section 24 describes a preferred variant of this method.
本発明のコポリマーおよびポリマーブレンドは、特に導体又は半導体として、太 陽電池中に、人工樹脂の帯電防止仕上げに、容量性走査に適する表面抵抗の小さ い材質として、電磁じゃへいの材料として、電池の電極として、電極材料として 、および電気化学電池および燃料電池用の膜として用いることができる。The copolymers and polymer blends of the invention can be used in particular as conductors or semiconductors. In photovoltaic cells, the antistatic finish of artificial resins has a low surface resistance suitable for capacitive scanning. As an electromagnetic barrier material, as a battery electrode, as an electrode material. , and as membranes for electrochemical and fuel cells.
本発明により、特にポリピロール、ポリチオフェンおよび置換ポリピロール、置 換ポリチオフェンの如きそれらの誘導体、芳香環とピロール構造単位および又は チオフェン構造単位とからつくられたポリマー、並びにアニリンの酸化的重合に よって得られたポリアニリンを、広い範囲の非導電性ポリマー(σ≦I O−8 8ac薦)と、コポリマー又はポリマーブレンドに加工することがでSる。殆ど すべての普通のポリマー、特にたわみ性で高度に運動性のある鎖構造のポリマー を、ポリピロールとのコポリマーとして導電性人工樹脂に加工することができる 。これに対する前提条件は、レドックス活性基の存在であり、この活性基は側鎖 置換基として結合したものであってもよく、あるいはそれ自体が二官能性上ツマ −として重合して主鎖に組込まれたものであってもよい、レドックス活性基とし ては、高度の可逆性を以って酸化され、再び還元され、その酸化電位がπ共役系 を持ったポリマーの酸化電位の僅かに上にあるものが特に対象になる。ポリピロ ール、ポリアニリンおよび交互に位置する芳香環とピロール環より構成されたポ リマーにとっては、この条件はジシクロペンタジェニル鉄、すなわちフェロセン 錯体ニよって満たされる。フェロセン錯体はSCHに対し約手0.4〜0.5V で可逆的に酸化され、その形で7エリセニウム塩として前記のπ共役系を持った ポリマーを酸化し導電性にすることができる。According to the invention, polypyrroles, polythiophenes and substituted polypyrroles, substituted derivatives thereof such as substituted polythiophenes, aromatic rings and pyrrole structural units and or For polymers made from thiophene structural units and oxidative polymerization of aniline. The polyaniline thus obtained can be mixed with a wide range of non-conductive polymers (σ≦I O-8 8ac) and can be processed into copolymers or polymer blends. Almost All common polymers, especially those with flexible and highly mobile chain structures can be processed into conductive artificial resin as a copolymer with polypyrrole. . A prerequisite for this is the presence of a redox-active group, which has a side chain It may be attached as a substituent, or it may itself be difunctional. - may be polymerized and incorporated into the main chain as a redox-active group. is oxidized and reduced again with a high degree of reversibility, and its oxidation potential is that of a π-conjugated system. Of particular interest are those that are slightly above the oxidation potential of polymers with . polypyro polyaniline, and polymers composed of alternating aromatic and pyrrole rings. For Rimmer, this condition means dicyclopentadienyliron, or ferrocene. It is satisfied by the complex. The ferrocene complex has a voltage of about 0.4 to 0.5 V with respect to SCH. is reversibly oxidized and in that form has the aforementioned π-conjugated system as a 7-erithenium salt. Polymers can be oxidized to make them conductive.
例えばポリピロールはSCEに対し一〇。2vの酸化電位を持ち、ポリアニリン は十〇、IVの酸化電位を持つ、ポリマーと結合されたフェリセニウム塩との反 応では、電子はフェロセンに、アニオンはπ共役系を含むポリマーに移動する。For example, polypyrrole has a score of 10 for SCE. Polyaniline with an oxidation potential of 2v is 100, the reaction with a ferricenium salt bound to a polymer has an oxidation potential of IV. In the reaction, electrons are transferred to ferrocene and anions are transferred to the polymer containing the π-conjugated system.
同様に、レドックス活性基としてのフェロセンは、ポリフェニレンピロールとポ リナフタリンピロールよりなるポリマーブレンド中で同じく非導電性部分への電 子移動とイオン移動を可能とし、導電性成分の自由に近づきうる部分に結合され ていない共役ポリマーを速やかに一様にドーピングするように働く。Similarly, ferrocene as a redox-active group In a polymer blend consisting of lineaphthalene pyrrole, electricity is also applied to a non-conductive part. It allows for molecular and ionic movement and is bonded to freely accessible parts of the conductive component. It works to quickly and uniformly dope uncontained conjugated polymers.
本発明にとっては、フェロセンが普通のポリマーの側鎖に5M置換基経て又は置 換基としてのシクロペンタジェニル環に直接に結合していることが重要である。For the present invention, ferrocene is added to the side chain of a common polymer via or by a 5M substituent. It is important that it is directly bonded to the cyclopentadienyl ring as a substituent.
あるいは、二置換されたフェロセンモノマーが重縮合、重付加反応により、又は シクロペンタジェニル環における芳香族置換により主鎖中に結合されたポリマー であることが重要である。側鎖置換基としての結合は1例えばポリ塩化ビニル、 ポリブタジェン、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、無水マ レイン酸とスチレンのコポリマー、ブタジェンとスチレンのコポリマー、クロロ メチル化ポリスチレンその他と、AfLCl。および未置換フェロセンを反応さ せることにより可能である。フェロセンの割合、A20文。添加量、温度、反応 処理法に従って、低い程度に置換された非架橋ポリマーあるいは高度に置換され た架橋ポリマーが得られる。フェロセンの結合は、ポリマーp−アミノスチレン をジアゾ化し、その後7エロセン又はフェリセニウム塩と反応させルコトによっ ても、例えばポリビニルアルコールおよび部分的に加水分解されたポリ酢酸ビニ ルのようなコポリマー又はポリビニルブチラール、更にはポリ(l−ヒドロキシ プロペン−(2))、ポリアクリル酸ヒドロキシエチル又ポリアクリル酸ヒドロ キシプロピル又はそれらに相当するポリメタクリル酸エステルおよびそれらのコ ポリマー、ポリ(l−アミノ−プロペン−(2))、ポリ(α−7ミノスチレン )、ポリ(p−アミノ−スチレン)、ポリ(p−アミノ−α−メチルスチレン) 、ポリビニルアミンおよびそれらのコポリマー、並びにアミノプロピル−トリエ トキシシランとシクロヘキサン0オリゴマーの如き−NH2又は−OH官能性ポ リマーとフェロセンカルボン酸塩化物の反応によっても、同じく可能である。Alternatively, disubstituted ferrocene monomers can be synthesized by polycondensation, polyaddition reactions, or Polymers attached in the main chain by aromatic substitution on the cyclopentadienyl ring It is important that The bond as a side chain substituent is 1, for example, polyvinyl chloride, Polybutadiene, polyacrylic ester, polymethacrylic ester, anhydrous polymer Leic acid and styrene copolymer, butadiene and styrene copolymer, chloro Methylated polystyrene, etc., and AfLCl. and unsubstituted ferrocene were reacted. This is possible by setting Percentage of ferrocene, A20 sentence. Addition amount, temperature, reaction Depending on the processing method, a lightly substituted non-crosslinked polymer or a highly substituted A crosslinked polymer is obtained. The ferrocene bond is attached to the polymer p-aminostyrene. was diazotized and then reacted with 7-erocene or ferricenium salt to produce For example, polyvinyl alcohol and partially hydrolyzed polyvinyl acetate or polyvinyl butyral, as well as poly(l-hydroxy Propene-(2)), polyhydroxyethyl acrylate or polyacrylic acid hydro Xypropyl or equivalent polymethacrylic acid esters and their co-products Polymer, poly(l-amino-propene-(2)), poly(α-7 minostyrene ), poly(p-amino-styrene), poly(p-amino-α-methylstyrene) , polyvinylamine and their copolymers, and aminopropyl-triethyl -NH2 or -OH functional polymers such as toxysilane and cyclohexane O oligomers. This is also possible by reaction of a reamer with a ferrocene carboxylic acid chloride.
カルボン酸塩化物、スルホン酸塩化物又は無水物である置換基を持つコポリマー にヒドロキシアルキルフェロセンを結合することも、アクリル酸のコポリマーの ヒドロキシアルキルフェロセンによるエステル化によっても同じく可能である。Copolymers with substituents that are carboxylic acid chlorides, sulfonic acid chlorides or anhydrides It is also possible to combine hydroxyalkylferrocenes into copolymers of acrylic acid. Esterification with hydroxyalkylferrocenes is also possible.
ポリマーの側鎖へのフェロセン分子の導入は、重合可能な置換基を結合含有する モノマーの単独重合又は共重合によっても成功する。これに用いられるものは、 例えばビニルフェロセン、ジビニルフェロセン、メタクリル酸フェロセニルメチ ル、アクリル酸フェロセニルメチル、フェロセニルメチルアクリルアミド、エチ ニルフェロセン、p−フェロセニルスチレン、p−7エロセニルフエニルアセチ レン等である。Introduction of ferrocene molecules into the side chains of polymers containing bound polymerizable substituents Homopolymerization or copolymerization of the monomers is also successful. What is used for this is For example, vinylferrocene, divinylferrocene, ferrocenylmethacrylate ferrocenyl methyl acrylate, ferrocenyl methyl acrylamide, ethyl Nylferrocene, p-ferrocenylstyrene, p-7 erocenylphenylacetylene Ren et al.
フェロセンの主鎖中への結合は、例えばそれに適する置換体の重縮合又は重付加 反応によって起りうる。The attachment of ferrocene into the main chain can be achieved, for example, by polycondensation or polyaddition of suitable substituents. It can be caused by a reaction.
例えば、末端がジアミノ基又はジヒドロキシ基で置換されたモノマー又はプレポ リマーと、フェロセンジカルボン酸、フェロセンジカルボン酸エステル、フェロ センジカルボン酸塩化物、フェロセンジインシアナート、又はフェロセンジアル キルオキシランとの反応によって可能である。For example, monomers or prepolymer terminals substituted with diamino or dihydroxy groups. Limer, ferrocene dicarboxylic acid, ferrocene dicarboxylic acid ester, ferrocene dicarboxylic acid, ferrocene dicarboxylic acid ester, ferrocene dicarboxylic acid, Sendicarboxylic acid chloride, ferrocene diincyanate, or ferrocendial Possible by reaction with kyloxirane.
反対に、ジヒドロキシアルキルフェロセンを、ジカルボン酸であるモノマー又は ジイソシアナートであるオリゴマー又はエポキシ樹脂であるプレポリマーと反応 させて、主鎖中にフェロセン錯体を持ったポリマーとする。On the contrary, dihydroxyalkylferrocene can be combined with monomers that are dicarboxylic acids or Reacts with oligomers that are diisocyanates or prepolymers that are epoxy resins This creates a polymer with a ferrocene complex in its main chain.
フェロセンと同じく、配位子を経てポリマー釦に結合し可逆的なレドックス挙動 を示す1例えばFem/■、Co■/■、およびRu■/■の如き遷移金属錯体 を本発明に用いることができる。Like ferrocene, it binds to the polymer button via a ligand and exhibits reversible redox behavior. transition metal complexes such as Fem/■, Co■/■, and Ru■/■ can be used in the present invention.
これには、例えばポリ(4)−(又は−2−)−ビニルピリジン又はポリビニル ビピリジンで錯化された鉄塩、コバルト塩、ルテニウム塩がある。ポリマーに結 合されたサリチル酸金属塩、金属サリチルアルデヒド錯体、金属サリチルアルデ ヒドイミン錯体、アミノ酸により錯化されたプファイファー錯体等も本発明に従 って好適に用いうる。ポリマーに結合された金属オキシン酸塩、グリオキシム酸 金属塩、ポルフィリン金属錯体、金属フタロシアニン錯体は好適に用いられる。This includes, for example, poly(4)-(or -2-)-vinylpyridine or polyvinylpyridine. There are iron salts, cobalt salts, and ruthenium salts complexed with bipyridine. binds to the polymer combined salicylic acid metal salts, metal salicylaldehyde complexes, metal salicylaldehyde Hydroimine complexes, Pfeiffer complexes complexed with amino acids, etc. are also used according to the present invention. It can be suitably used. Polymer-bound metal oxinate, glyoximic acid Metal salts, porphyrin metal complexes, and metal phthalocyanine complexes are preferably used.
これに関連して、ビロールのアノード重合生成物およびテトラスルホン化された フタロシアニン鉄錯体が知られている(R,A、 Bull、 F、 A、 F an、 A、 J、 Bard、J、 Elactrochem、 Sac、 ABG 1838.1983)、Lかしながら、これらの錯体では、レドックス 活性錯体は直線ポリピロール中に組込まれ結合されたちの↑、別の普通のポリマ ーと結合したものではない。In this context, anodic polymerization products of virol and tetrasulfonated Phthalocyanine iron complexes are known (R, A, Bull, F, A, F an, A, J, Bard, J, Electrochem, Sac, ABG 1838.1983), but in these complexes, the redox The active complex is incorporated into a linear polypyrrole and attached to another ordinary polymer. It is not combined with -.
本発明に従えば、可逆的に酸化および還元できる有機基を持ったポリマーもコポ リマー又はポリマーブレンドの製造に用いることができる9例えば、ヘキサメチ レンジアミンと反応してベンゾキノン主鎖ポリマー、特都H61−502261 (5) に転化する、又はポリ−p−7ミノスチレンと反応シてベンゾキノン側鎖ポリマ ーに転化するポリベンゾキノンテトラカルポン酸無水物の如き、主鎖又は側鎖に キメイド系を備えたポリマーが特に用いられる。According to the invention, polymers with organic groups that can be reversibly oxidized and reduced can also be copolymerized. 9 which can be used to make remers or polymer blends, e.g. hexamethylene Reacted with diamine to produce benzoquinone main chain polymer, Tokuto H61-502261 (5) or react with poly-p-7 minostyrene to form a benzoquinone side chain polymer. in the main chain or side chain, such as polybenzoquinone tetracarboxylic anhydride, which is converted into Polymers with chimade systems are particularly used.
前記レドックス活性ポリマーをπ共役電子系を持つポリマーと組合わせるには、 酸化電位および還元電位の調整が重要である。To combine the redox-active polymer with a polymer having a π-conjugated electron system, Adjustment of oxidation potential and reduction potential is important.
孤立したレドックス活性基を持つポリマーの電気活性状態は、π共役系を持った ポリマーの酸化電位がコポリマーのそれより低い場合、あるいはその還元電位が コポリマーのそれより高い場合にのみ利用される。The electroactive state of polymers with isolated redox-active groups is If the oxidation potential of the polymer is lower than that of the copolymer, or if its reduction potential is It is only used if it is higher than that of copolymers.
レドックス活性基を持ったポリマーは、その酸化された状態では共役ポリマーを 酸化し、従って電子導電性にできなければならないが、その還元された状態では π共役系を持ったポリマーを還元できるものでなければならない。Polymers with redox-active groups can form conjugated polymers in their oxidized state. It must be able to oxidize and therefore become electronically conductive, but in its reduced state It must be able to reduce polymers with π-conjugated systems.
それ故、ポリマーに結合されたフェロセンは、ポリピロールを重合させないで酸 化し導電性にすることができるポリピロール用コポリマー又はポリマーブレンド として理想的に使用できる。この種のポリピロール・ポリマーブレンドの調製は 1本発明では、溶解した又は膨潤したフェロセンポリマーのどロールドノ一様な 混合物を7ノードで又は化学的に酸化することによって起こる。電気化学的には 、最初にSCHに対し+4〜0.6Vの電位で7工ロセン構造単位が正の電荷を 持ったフェリセン構造単位へ酸化される。これに対し、0.9〜1.I Vでは ビロールの重合が起こる。ポリピロールがある一定の共役系の長さに到達すると 直ちに、フェリセンによって電子とイオンの移動の下に導電性の形に酸化される 。普通のポリマーの基質中にフェロセンが一様に分布していることが、ポリピロ ールの同じく一様な分布の前提条件である。約4〜8モル%のポリピロールの一 様分布によって10−2ないしl s/c腸の導電率をうるには、約5重量%す なわち1〜2モル%の7エロセン含量で充分である。Therefore, ferrocene bound to a polymer can be Copolymers or polymer blends for polypyrrole that can be made electrically conductive It can be ideally used as The preparation of this kind of polypyrrole polymer blend is 1 In the present invention, the dissolved or swollen ferrocene polymer throat roll is uniformly This occurs by 7-node or chemical oxidation of the mixture. Electrochemically , first, the heptadrocene structural unit receives a positive charge at a potential of +4 to 0.6 V with respect to SCH. It is oxidized to the ferricene structural unit. On the other hand, 0.9 to 1. In IV Polymerization of virol occurs. When polypyrrole reaches a certain conjugated length, Immediately oxidized by ferricene to conductive form under electron and ion transfer . The uniform distribution of ferrocene in the matrix of common polymers This is also a precondition for a uniform distribution of rules. About 4 to 8 mol% of polypyrrole To obtain an intestinal conductivity of 10-2 to 1 s/c with a similar distribution, about 5% by weight A 7-erocene content of 1 to 2 mol % is thus sufficient.
本発明においては、レドックス活性成分の含量と導電性ポリマーの部分は約1〜 9モル%の広い限度内で変化しうる。電気化学的製造には、水溶性テトラアルキ ルアンモニウム又はリチウム塩を含む少量の水を伴ったアセトニトリル、プロピ レンカルボナート、ニトロメタン、ジオキサン、1.?−ジメトキシエタン、N −メチルピロリドン、EMPTその他の如き溶媒が適する。酸性水溶液からもビ ロールの重合およびポリマーブレンドの生成をうろことができる。アニオンは酸 化に安定なものでなければならない、一定の大きさより小さいことは許されない 、用いうるものは。In the present invention, the content of redox active ingredient and portion of conductive polymer ranges from about 1 to It can vary within wide limits of 9 mol%. For electrochemical production, water-soluble tetraalkyl Acetonitrile, propylene with a small amount of water containing ammonium or lithium salts Ren carbonate, nitromethane, dioxane, 1. ? -dimethoxyethane, N -Solvents such as methylpyrrolidone, EMPT and others are suitable. Even from acidic aqueous solutions, Roll polymerization and polymer blend production can be carried out. anion is acid It must be stable under natural conditions, and cannot be smaller than a certain size. , what can be used.
例えばBF、C文0.AsF−5SbF、、PF−1Sb(4、No−1ReO −1T a F e、H5O,、同じくベンゼンスルホン酸アニオン又はアルカ ンスルホン酸アニオンである0本発明によれば、フェロセンポリマーとポリピロ ールのポリマーブレンドは又化学的酸化により製造される。化学的酸化は純粋の 有機質溶液又は分散液、あるいは水性−有機質溶液又は分散液中で起こる。この 目的には、FeC1又はFe(C1O) −9H20が適するが、重クロム酸塩 又はH2O2溶液の如き他の酸化剤も適する。For example, BF, C sentence 0. AsF-5SbF, PF-1Sb(4, No-1ReO -1T a F e, H5O, also benzenesulfonic acid anion or alkali According to the present invention, the ferrocene polymer and the polypyrochloride anion are Polymer blends of polymers are also produced by chemical oxidation. Chemical oxidation is pure Occurs in organic solutions or dispersions, or in aqueous-organic solutions or dispersions. this FeC1 or Fe(C1O)-9H20 is suitable for this purpose, but dichromate Or other oxidizing agents such as H2O2 solutions are also suitable.
フェロセンポリマーピロル混合物の化学反応は、アセトニトリル中又は塩化メチ レン−水二相系中で有利に進行する。The chemical reaction of the ferrocene polymer pyrrole mixture is carried out in acetonitrile or in methyl chloride. Preferably it proceeds in a two-phase ren-water system.
本発明の特別の変法は、酸化の際に酸化されたフェロセンの電荷とポリピロール の電荷がポリマーの酸のアニオンによって相殺されることができるフェロセニル 置換基とカルボン酸置換基又はスルホン酸置換基とを持つコポリマーを用いるに ある0本発明によれば、この相殺はアセチルアセトン鉄(I[I)による酸化又 は電気化学的酸化によって達成される。その場合、それぞれプロトンおよび電子 がポリマーから引出される。A particular variant of the invention is that during the oxidation, the charge of the oxidized ferrocene and the polypyrrole The charge of ferrocenyl can be offset by the acid anion of the polymer When using a copolymer having a substituent and a carboxylic acid substituent or a sulfonic acid substituent, According to the present invention, this offset is achieved by oxidation with iron acetylacetone (I[I) or is achieved by electrochemical oxidation. In that case, proton and electron respectively is extracted from the polymer.
ポリで−に結合されたフェロセンはポリピロールおよびポリアニリンに対しては 充分に高い酸化電位を持つが、ポリチオフェンに対してはより高い電気化学的電 位の鉄(III)錯体、コバル) (III) M体又はルテニウム(m)錯体 が必要である。同じ<、N−置換ビロールはこれらの錯体により初めて満足にコ ポリマー又はポリマーブレンドに仕上げられる。処理方法については、この場合 もポリピロールと7エロセンポリマーのポリマーブレンドの製造の場合と同じで ある0本発明のコポリマーおよびポリマーブレンドは良好な機械的性質および応 用的性質を持つ。それらは、溶液から製造する際に加工することもでき、又熱可 塑性により種々の形にもたらすこともできる。コポリマーとフェロセン含量を適 当に選ぶことにより、滑らかな高度に導電性の表面を持った成形体に加工するこ とができる。従って、本発明による成形体は、電気的に、光学的に、又は電気容 量的に表面構造物を走査する用途に用いることができる。加うるに、カーボンブ ラック又は金属を充填材とした人工樹脂に被覆される。Poly-bonded ferrocene is for polypyrrole and polyaniline has a sufficiently high oxidation potential, but has a higher electrochemical potential for polythiophenes. iron (III) complex, cobal) (III) M form or ruthenium (m) complex is necessary. The same <, N-substituted virols can be satisfactorily co-coated for the first time with these complexes. Finished as a polymer or polymer blend. For processing method, in this case The same is true for the production of polymer blends of polypyrrole and 7-erocene polymers. The copolymers and polymer blends of the present invention have good mechanical properties and It has a practical nature. They can also be processed when produced from solution or thermoplastic. It can also be shaped into various shapes by plasticity. Adjust the copolymer and ferrocene content. With proper selection, it is possible to produce molded bodies with smooth, highly conductive surfaces. I can do it. Therefore, the molded article according to the present invention can be used electrically, optically, or electrically It can be used for quantitatively scanning surface structures. In addition, carbon fiber Covered with artificial resin filled with rack or metal.
他の重要な用途は、本発明によるコポリマーを電池又は燃料電池の電極として使 用することである。これらのことは、高度に可逆性のレドックス系と導電性ポリ マーの組合せによって得られるものである。レドックス活性成分の酸化サイクル および還元サイクルは電気化学的記憶装置の目的に理想的に用いることができる 。電気化学的触媒作用は燃料電池に利用できるが、他方活性の遷番金属中心を持 つ化学的触媒としての使用の可能性も成立つ、他の可能な用途は、密度の小さい 電気導体又は半導体、電磁しやへいの材料、太陽電池2人工樹脂の帯電防止仕上 げである。Another important application is the use of copolymers according to the invention as electrodes in batteries or fuel cells. It is to use it. These are highly reversible redox systems and conductive polyesters. It is obtained by combining mer. Oxidation cycle of redox active ingredients and reduction cycles can be ideally used for electrochemical storage purposes. . Electrochemical catalysis can be used in fuel cells, but on the other hand, it is The possibility of use as a chemical catalyst also holds true; other possible applications include Antistatic finishing of electrical conductors or semiconductors, electromagnetic shielding materials, solar cells 2 and artificial resins It is ge.
実施例1 a)フェロセニルブタジェンの調製 200m文のジクロロエタン中に8.5gのA立Cl 3を溶解し、次いでその 中に48.5gのフェロセンを入れ、200m、JLのジクロロエタン中に溶解 したLithenePM(metal1gesellschaft社製)54g を満額した。室温で2時間攪拌した後、反応混合物を)ICiメタノール溶液6 00mJl中に注入した。得られたポリマーをろ別し、洗い、乾燥した。最初に 粗製ポリマーをニトロメタン中でF e Cl 3により酸化し、洗い、その後 ブレンド製造に用いた。Example 1 a) Preparation of ferrocenyl butadiene Dissolve 8.5 g of ACl in 200 m of dichloroethane and then Put 48.5g of ferrocene into the container and dissolve in 200m, JL dichloroethane. 54 g of Lithene PM (manufactured by metallgesellschaft) paid in full. After stirring for 2 hours at room temperature, the reaction mixture was dissolved in )ICi methanol solution 6 Injected into 00 mJl. The obtained polymer was filtered, washed and dried. At first The crude polymer was oxidized with FeCl3 in nitromethane, washed and then Used for blend production.
b)ビロールとの反応 酸化型のフェロセニルブタジェンをビロールと共にジクロロエタン中で膨潤させ 、続いて過塩素酸鉄(m)水溶液の少量と二相反応により反応させた。得られた ポリマーブレンドをメタノールにより沈殿させ、洗い、乾燥した。生成物は熱可 塑性による成形適性と弾性挙動を示した。導電率: 10−2sac■a〕フエ ロセニルポリスチレンの調製 6gのポリ−p−アミノスチレンを100 m lの10%硫酸水溶液中に懸濁 し、4.2gの亜硝酸ナトリウムの水溶液と混合した。得られたジアンニウム塩 の赤褐色の水溶液を、9.3 gのフェロセンを含む20m1のat酸と150 m文の水の溶液中に撹拌しつつ満額した。続いて、室温で6時間攪拌し、吸引ろ 別し、洗い、乾燥した。収量: 9.1g b)ビロールとの反応 3gのフェロセニルポリスチレンを1.1gのビロールとアセトニトリル中で混 合し、17.2gの過塩素酸鉄(III)を25 m lのアセトニトリルに溶 かした溶液をこれに満額して酸化した。b) Reaction with virol Oxidized ferrocenyl butadiene was swollen with virol in dichloroethane. , followed by a two-phase reaction with a small amount of an aqueous solution of iron perchlorate (m). obtained The polymer blend was precipitated with methanol, washed and dried. The product is thermoplastic It showed moldability and elastic behavior due to plasticity. Electrical conductivity: 10-2sac■a] Hue Preparation of rosenyl polystyrene 6 g of poly-p-aminostyrene suspended in 100 ml of 10% sulfuric acid aqueous solution and mixed with 4.2 g of an aqueous solution of sodium nitrite. Obtained dianium salt A reddish brown aqueous solution of It was poured into a solution of 300ml of water while stirring. Next, stir at room temperature for 6 hours and filter with suction. Separated, washed and dried. Yield: 9.1g b) Reaction with virol 3 g of ferrocenyl polystyrene was mixed with 1.1 g of virol in acetonitrile. 17.2 g of iron (III) perchlorate was dissolved in 25 ml of acetonitrile. The oxidized solution was added to the full amount and oxidized.
生成物を500m1のメタノール中に導入し、吸引ろ別し、ろ液が無色になるま で洗った。The product was introduced into 500 ml of methanol and filtered off with suction until the filtrate became colorless. I washed it with
乾燥後の収量:4.4g、導電率:1s/cm実施例3 3gのポリ−(4−ビニルピリジン)塩化鉄([II)錯体を、1.28gの過 塩素酸リチウムおよび1.07gのどロールと共に、アセトニトリル中で混合し 、20mjLのアセトニトリル中に溶解した5、2gの塩化鉄(m)の満額によ り酸化し、沈殿したポリマー生成物を吸引ろ別し、アセトンとCHC2fL、で 洗い、乾燥した。収量3.85g、導電−@ : 8 X 10−”s/am実 施例4 1.2gの7エロセンを1g(1)AlCl2と共にジクロロエタン中に溶解し 、6gのポリメタクリル酸エチルエステルとジクロロエタン中で混合し、1時間 還流しつつ加熱した。冷却の後、氷水中に注ぎ入れ4希塩酸で酸性にし、分別ろ 斗で有機相を分離し、蒸発により濃縮した。メタノール中への注入によりポリマ ーを沈殿させ、メタノールで洗い、乾燥した。Yield after drying: 4.4 g, conductivity: 1 s/cm Example 3 3 g of poly-(4-vinylpyridine) iron chloride ([II) complex was added to 1.28 g of filtrate. Mix in acetonitrile with lithium chlorate and 1.07 g throat roll. , by the full amount of 5.2 g of iron chloride (m) dissolved in 20 mjL of acetonitrile. The precipitated polymer product was filtered off with suction and treated with acetone and 2fL of CHC. Washed and dried. Yield 3.85g, conductive @: 8 x 10-”s/am fruit Example 4 1.2 g of 7-erocene is dissolved in dichloroethane with 1 g (1) AlCl2. , mixed with 6 g of polymethacrylic acid ethyl ester in dichloroethane for 1 hour. Heated under reflux. After cooling, pour into ice water and acidify with 4 dilute hydrochloric acid, then separate and filter. The organic phase was separated with a funnel and concentrated by evaporation. Polymer by injection into methanol was precipitated, washed with methanol, and dried.
6gのフェロセニルメタグリル酸エチルを1gのビロールと共にアセトニトリル に溶解し、F e (Cl 04 )310%アセトニトリル溶液を満額し、目 視できる反応がなくなるまで混合した。メタノール中への注入によってポリマー 生成物を沈殿させ、洗い、乾燥した。6 g of ethyl ferrocenyl methacrylate with 1 g of virol in acetonitrile Dissolve in F e (Cl 04) 310% acetonitrile solution, and Mix until there is no visible reaction. Polymer by injection into methanol The product was precipitated, washed and dried.
収量ニア、2g、導電率: 0.2g/cm、この物質は弾性変形でき、熱可塑 性による加工ができた。Yield near, 2g, conductivity: 0.2g/cm, this material can be elastically deformed, thermoplastic Processing based on gender was possible.
及亙璽j 5%のビニルフェロセン、90%のアクリル酸エチルエステル、および5%のア クリル酸を、0.5%のAIBNで82℃で共重合させた。得られたポリマーを アセトニトリル中に溶解し、10重量%のビロールと混合し、過塩素酸鉄(m) のlO%アセト二トリル溶液で酸化した。生成物をメタノール中に注入すること により沈殿させた。水とエタノールで洗い、乾燥した。導電率: 0.2s/c m 実施例6 4gのポリビニルアルコルルービニルアセタール共重合体を、塩化メチレン40 m、 lと2gの無水ピリジンの混合液中に溶解した− CHCl 210 mλに溶解した2gのフェロセンカルボン酸塩化物を添加した後、1時間室温で 攪拌した。その後、混合物を水の中に導入し、塩化メチレンで抽出した。f!酸 ナナトリウム上乾燥し、ろ過し、溶媒を除くと2こはく色のポリマーへが与えら れた。and the seal 5% vinyl ferrocene, 90% acrylic acid ethyl ester, and 5% acetic acid. Acrylic acid was copolymerized with 0.5% AIBN at 82°C. The obtained polymer Iron perchlorate (m) dissolved in acetonitrile and mixed with 10% by weight of virol 10% acetonitrile solution. Injecting the product into methanol It was precipitated by Washed with water and ethanol and dried. Conductivity: 0.2s/c m Example 6 4 g of polyvinyl alcohol-vinyl acetal copolymer was added to 40 g of methylene chloride. -CHCl 210 dissolved in a mixture of m, l and 2 g of anhydrous pyridine After addition of 2 g of ferrocenecarboxylic acid chloride dissolved in mλ, at room temperature for 1 h. Stirred. The mixture was then introduced into water and extracted with methylene chloride. f! acid Dry over sodium chloride, filter and remove the solvent to give an amber polymer. It was.
このポリマーを塩化メチレン−アセトニトリル1:l混合液250mu中に溶解 し、攪拌しつつ最初は0゜5gのどロールと混合し1次いで10mJ1のアセト ニトリル中に溶解したF e (c x O4)38 gと混合した。This polymer was dissolved in 250 mu of methylene chloride-acetonitrile 1:1 mixture. While stirring, first mix with 0.5 g of throat roll, then add 10 mJ1 of acetate. Mixed with 38 g of Fe(cxO4) dissolved in nitrile.
黒色の溶液が得られ、そ、こから徐々にコポリマーが沈殿した。CHC12を除 き残渣を水中に注入すると沈殿は完了した。黒色のポリマ・−生成物を数回洗い 、乾燥I7た。生成物ポリマーは弾性を持ち、熱可塑性による成形および加工を することができた。A black solution was obtained from which the copolymer gradually precipitated. Excluding CHC12 The precipitation was completed when the residue was poured into water. Black polymer - wash the product several times , dried I7. The product polymer is elastic and can be molded and processed by thermoplastics. We were able to.
導電率:、0.85/C腸 国際調査報告Electrical conductivity:, 0.85/C international search report
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