JPS6310621A - 高導電性物質の製造方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は高導電性物質の製造方法に関する。

（従来の技術） 近年、発達した共役系構造を有する高導電性有機高分子
物質が注目を集めている。このような高導電性物質は、
銅やアルミニウムに比べて極めて軽量であると共に、耐
腐食性や耐熱性にもすぐれるので、輸送機器や電気機器
等における導線として、或いはケーブル等の導体として
の使用が期待され、研究が進められている。

しかし、従来より知られている導電性高分子物質のうち
、共役系が分子の鎖状構造に沿って成長している鎖状の
導電性高分子物質の殆どは、その−次元的構造のために
半導体の特性を有し、金属に代替し得る高導体としての
使用は不可能である。

他方、隣接する高分子鎖が強く相互作用し、又は共役系
が面状に成長している導電性高分子物質も、例えば、グ
ラファイトに代表されるように従来からよく知られてお
り、金属的な導電性を示す。このような金属的な導電性
を有する物質を樹脂の熱処理によって得ることも試みら
れているが（Ｋ。

Ｔａｎａｋａ　ｅｔ　ａｌ、、　５ｙｎｔｈｅｔｉｃ　
Ｍｅｔａｌｓ、　９．４１（１９８’４））通常、この
ような方法によっては、得られる物質の化学組成が不均
質であり、また、多くの不純物を含むので、高導電性を
有する物質を得ることは困難であるうえに、得られる物
質が機械的強度に劣ることが多い。

（発明の目的） 本発明は、高導電性物質の製造における上記した問題を
解決するためになされたものであって、高導電性高安定
性を有する物質を製造する方法を提供することを目的と
する。

（発明の構成） 本発明による高導電性物質の製造方法は、導電性重合体
を熱処理することを特徴とする。

本発明の方法においては、高導電性物質の前駆体として
、従来より導電性重合体として知られている任意の導電
性重合体を用いることができるが、特に好ましい具体例
として、例えば、それぞれの重合性単量体の重合によっ
て得られるポリバラフェニレン、ポリナフチレン、ポリ
アズレン、ポリアントラセン等を挙げることができる。

上述したような導電性重合体は、既に知られているが、
例えば、ポリバラフェニレン及びポリナフチレンは、例
えば、それぞれベンゼン又はビフェニルのようなベンゼ
ン誘導体や、ナフタレンを電解酸化重合することによっ
て得ることができる（金藤、吉野、「機械材料」第４巻
第４号第８頁（１９８４）　）。−例を挙げれば、例え
ば、ベンゼンやビフェニルを適宜の電解質、例えば、Ｌ
ｔＡｓＦｂやＣｕＣｌ□と共にニトロベンゼン等のよう
な適宜の有＠溶剤に溶解させ、これを電解液とし、この
電解液中に一対の電極を必要に応じて参照電極と共に挿
入し、電極間に電圧を印加することによって、電極上に
導電性重合体としてのポリバラフェニレンのフィルムを
得ることができる。

尚、本発明において前駆体として用いる前記導電性重合
体は、それぞれ置換基を有する重合性単量体、例えば、
ベンゼン、ビフェニル、ナフタレン、アズレン、アント
ラセン等を電解酸化重合して得られる誘導体をも含むも
のとする。

このような重合性単量体の電解酸化重合法によって、対
応する導電性重合体を得るときは、重合に際して、通電
量と通電時間とを調整することによって、導電性高分子
重合体の任意の厚さのフィルムを得ることができ（Ｓａ
ｔｏｈ、Ｋａｎｅｔｏ、　Ｙｏｓｈｉｎｏ。

Ｊ、　Ｃｈｅｍ、Ｓｏｃ、　Ｃｈｅｗ、　Ｃｏｍｎ＋ｕ
ｎ、、　１６２９　（１９８５）や、５ａｔｏｈ、　Ｌ
ｌｅｚａｋｉ、　ＸａｎｅＬｏ、　Ｙｏｓｈｉｎｏ、　
Ｊ、　Ｃｈｅｌｌｌ、　Ｓｏｃ。

Ｃｈｅｗ、　Ｃｏｍｍｕｎ、、　１１　（１９８６））
　、従って、本発明の方法によって、このようなフィル
ムを熱処理することによって、任意の厚さの高導電性物
質を得ることができるので、本発明においては、特に、
電解酸化重合による導電性高分子重合体を前駆体として
好ましく用いることができる。

本発明においては、このように電解酸化重合によって得
られたフィルムをそのまま熱処理して、高導電性物質と
することもできるが、また、得られたフィルムを脱ドー
プして後に熱処理してもよい。即ち、電解酸化重合によ
って得られる導電性重合体のフィルムには、前述した例
の場合には、ＡｓＦ、−をドーパントとして含んでいる
ので、フィルムに電解酸化重合時とは逆極性の電圧を印
加し、又はフィルムにアンモニア等による化学処理を行
なうことによって、Ａｓｈ、−をフィルムから除去して
後に熱処理する。

電極上に形成された導電性重合体のフィルムは、そのま
ま電極上で熱処理してもよく、又は電極から剥がして熱
処理してもよい。フィルムの熱処理は、好ましくは、不
活性ガス、例えば、窒素やアルゴン中で行なう。加熱温
度は、前駆体として用いる導電性重合体の製造方法にも
よるが、通常は５００℃以上であり、好ましくは８００
℃以上である。このような熱処理によって、フィルムの
導電率は、例えば、１Ｏ−１°〜１Ｏ−９Ｓ／ｃｍから
１０’〜１０２Ｓ／ｃｍ程度まで著しく高められる。

高導電性物質は、熱処理温度が高いほど、高い導電率を
有する。更に、このようにして高温で熱処理して得られ
た高導電性物質は、その導電率が殆ど温度依存性を示さ
ない。

（発明の効果） 以上のように、本発明の方法によって得られる高導電性
物質は、有機質材料から得られる物質としては、異例に
高い導電率を有し、しかも、用いる前駆体が実質的に炭
素と水素とのみからなるので、化学的に純度が高い。

特に、本発明において、前駆体として電解酸化重合によ
って得られる導電性高分子重合体のフィルムを用いるこ
とによって、容易に任意の厚さのフィルム状の高導電性
物質を得ることができる。

（実施例） 以下に実施例を挙げて本発明を説明する。

実施例１ ベンゼン（１，２ｍｏｌｅ／１）と共に、ＬｉＡｓＰｂ
（０，１ｍｏｌｅ／１）とＣｕＣ１ｇ　（０，１ｓ＋ｏ
ｌｅ／１）とをニトロベンゼンに溶解させて電解液とし
、この溶液中に陽極としてのネサガラス板と陰極として
のリチウム電極を挿入し、３０Ｖを印加した。約５分後
に陽極上に厚さ１μｍのポリバラフェニレンフィルムが
成長した。この重合体フィルムをアンモニア処理して、
完全に脱ドープした後、電極から剥がした。

このポリパラフェニレンのフィルムをアルゴン（１気圧
）気流中、所定温度で１時間加熱した。

この熱処理後のフィルムの導電率を四端子法で測定した
結果を第１図に示す。本発明の方法によれば、ポリパラ
フェニレンの導電性が著しく高められることが明らかで
ある。尚、このようにして得られた高導電性物質は、室
温で空気中に２か月間放置した後も、その導電率には変
化が認められなかった。

また、第２図に所定の温度（Ｔｐ）でポリパラフェニレ
ンを熱処理して得られた高導電性物質の導電率の温度依
存性を示す。

実施例２ ナフタレン（１，Ｏｍｏｌｅ／ｌ）と共に、ＬｉＡｓＦ
ｂ　（０゜１　ｍｏｌｅ／１）とＣｕＣ１ｚ　（０，１
ｍｏｌｅ／１）とをニトロベンゼンに溶解させて電解液
とし、実施例１と同様にして、電極上に厚さ１μｍのポ
リナフチレンフィルムを得た。このフィルムをアンモニ
ア処理して、完全に脱ドープした後、電極から剥がした
。

このフィルムを実施例１と同様にして熱処理して８、本
発明による高導電性物質を得た。加熱温度と導電率との
関係を第３図に示す。本発明の方法によれば、ポリナフ
チレンの導電性が著しく高められることが明らかである
。尚、この導電性物質も、空気中に２か月間放置後も、
その導電率には変化が認められなかった。

また、第４図にこの高導電性物質の導電率の温度依存性
を示す。

更に、上記熱処理したフィルムを窒素中でそれぞれ最初
に熱処理を行なった温度以下の範囲まで加熱した後、冷
却して、その導電率を測定したが、導電率には変化が認
められず、従って、本発明による導電性物質は耐熱性に
すぐれることが明らかである。

実施例３ ベンゾニトリル中にＬｉＣｌ０４（１ｍｏｌｅ／１）と
アズレン（０，０１ｍｏｌｅ／ｌ）とを溶解させて電解
液とし、この溶液中に陽極としてのネサガラス板と陰極
としてのニッケル板を挿入した。ニッケル電極に対して
＋３．５ｖの電圧をネサガラス板に印加したところ、約
０．３μｍ／分の速度でネサガラス板上にポリアズレン
フィルムが成長した。この重合体フィルムをネサガラス
板から剥離し、アンモニア処理し、真空乾燥した。この
重合体フィルムの導電率は１０−’Ｓ／ｃｍであった。

このポリアズレンフィルムをアルゴン気流中で１０００
℃の温度で１時間加熱して、本発明による高導電性物質
を得た。この高導電性物質の導電率は６００　Ｓ　／　
ｃｍであった０本発明の方法によれば、ポリアズレンの
導電性が著しく高められることが明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ポリパラフェニレンフィルムを熱処理したと
きの加熱温度と導電率との関係を示すグラフ、第２図は
熱処理後のポリパラフェニレンフィルムの導電率の温度
依存性を示すグラフ、第３図は、ポリナフチレンフィル
ムを熱処理したときの加熱温度と導電率との関係を示す
グラフ、第４図は熱処理後のポリナフチレンフィルムの
導電率の温度依存性を示すグラフである。 特許出願人　吉　　野　　勝　　美 第１図 疲継温匙（°Ｃ） 第２図 １０００／７　　（Ｋ−’） 第３図 迎弦シ９度（°Ｃ）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性重合体を熱処理することを特徴とする高導
   電性物質の製造方法。
2. （２）導電性重合体が対応する重合性単量体の電解酸化
   重合による重合体であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の高導電性物質の製造方法。
3. （３）導電性重合体がフィルム状であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の高導電性物質
   の製造方法。
4. （４）熱処理温度が５００℃以上であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の高導電性物質の製造方法
   。
5. （５）熱処理雰囲気が不活性ガスであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項又は第４項記載の高導電性物質
   の製造方法。
6. （６）導電性重合体がポリパラフェニレンであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項いずれかに
   記載の高導電性物質の製造方法。
7. （７）導電性重合体がポリナフチレンであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項乃至第３項いずれかに記載
   の高導電性物質の製造方法。
8. （８）導電性重合体がポリアズレンであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項乃至第３項いずれかに記載の
   高導電性物質の製造方法。
9. （９）導電性重合体がポリアントラセンであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項いずれかに記
   載の高導電性物質の製造方法。