TW201825504A - 導電性高分子用摻雜劑、利用它的導電性高分子、以及導電性高分子的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種導電性高分子用摻雜劑，通過該導電性高分子用摻雜劑可以得到向有機溶劑的分散性優異的電性高分子。
根據本發明，提供一種高分子用摻雜劑，其重均分子量為500以上，具有矽酮骨架且至少具有1個以上取代基的化合物，所述取代基為磺酸基或磷酸基或者它們的鹽中的任一者。

Description

導電性高分子用摻雜劑、利用它的導電性高分子、 以及導電性高分子的製造方法
本發明涉及導電性高分子用摻雜劑、利用其的導電性高分子的製造方法、以及導電性高分子。
作為已往的導電性高分子，作為代表可列舉將聚苯乙烯磺酸(PSS)摻雜於聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)的PEDOT-PSS，在工業上被利用。(例如專利文獻1)然而，該PEDOT-PSS藉由未作為PSS的摻雜所使用的磺酸基，以在水中的分散穩定作為特徵，因此有諸如具有因高酸性度的金屬腐蝕性的課題或者無法穩定地分散於有機溶劑的課題。並且，有諸如將各種材料進行混合，作為塗料配合時，粘合劑以及各種添加劑限定於水系的課題。
對於這些課題，進行著將實質上不溶於溶劑的聚苯胺研磨微粉化至奈米級別，在聚苯胺和溶劑中使用親和性高的對甲苯磺酸或(專利文獻2)、十二烷基苯磺酸(專利文獻3)等磺酸陰離子乳化劑作為分散劑並分散於溶劑，關於奈米級別的微分散體溶液的提供的研究，或者使用了空間位阻性高的支鏈烷基的二(2-乙基己基)磺基琥珀酸的研究(專利文獻4)。並且， 以向溶劑的溶解性作為目的，進行著關於將含磺酸基聚(甲基)丙烯酸酯摻雜的導電性高分子的研究(專利文獻5)。
【先行技術文獻】
【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開平7-90060號公報
【專利文獻2】日本特表2007-518859號公報
【專利文獻3】日本特開2014-075415號公報
【專利文獻4】日本專利第4137583號
【專利文獻5】日本專利第5435436號
然而，在專利文獻2、3的研究中，由於作為分子大小的小的摻雜劑或與各種有機溶劑的親和性上有限制，因此有π共軛系部分之間的堆疊抑制効果較小，無法充分地賦予溶劑分散性的課題。
專利文獻4的研究中，分散性還不夠充分，難易分散於廣範圍的極性的溶劑。
並且，專利文獻5的研究中，有雖然能夠得到一定程度的溶劑分散性， 但由於高分子摻雜劑上不均勻地生成π共軛，因此作為不溶部位的π共軛部分成為在分子內和分子間容易取凝聚狀態的結構，很多時候導電性高分子的粒徑變大，難易保證分散穩定狀態的課題。
本發明是鑒於這樣的情況而完成的，提供一種導電性高分子用摻雜劑，通過該導電性高分子用摻雜劑可以得到向有機溶劑的分散性優異的電性高分子。
根據本發明，提供一種導電性高分子用摻雜劑，其特徵在於，重均分子量為500以上，具有矽酮骨架且至少具有1個以上取代基的化合物，所述取代基為磺酸基或磷酸基或者它們的鹽中的任一個。
本發明的發明人等，為了提高導電性高分子的溶劑分散性，進行了認真研究發現，導電性高分子用摻雜劑的重均分子量500以上，具有矽酮骨架，且具有1個以上的磺酸或磷酸或者它們的鹽的化合物時，導電性高分子的溶劑分散性優異，從而完成了本發明。
以下，例示本發明的各種實施方式。以下示出的實施方式可以互相組合。
在所述導電性高分子用摻雜劑中，優選所述取代基與矽酮骨架的單末 端或兩末端鍵合。
在所述導電性高分子用摻雜劑中，所述矽酮骨架為具有以下述通式(1)表示的結構單元的化合物。
[式中，n表示2~200的整數，各R獨立地表示碳原子數為3以下的烷基或未經取代或經取代的苯基]
在所述導電性高分子用摻雜劑中，優選所述重均分子量為500~20000。
根據本發明，提供一種導電性高分子，其包含所述導電性高分子用摻雜劑、以及π共軛系高分子。
在所述導電性高分子中，優選為所述π共軛系高分子是將選自噻吩、苯胺、吡咯以及它們的衍生物誘導體中的至少1個單體進行聚合而構成的。
根據本發明，提供一種導電性高分子的分散液，其是使所述的導電性高分子分散於有機溶劑而得。
根據本發明，提供一種導電性高分子的製造方法，具備：準備請求項1~請求項4中任一項所述的所述導電性高分子用摻雜劑的步驟；準備包含所述導電性高分子用摻雜劑和π共軛系高分子的單體的混合物的步驟；將所述混合物進行聚合的步驟。
以下，對本發明的實施方式進行說明。以下示出的實施方式中例示的各種特徵事項可以互相組合。並且，各特徵事項獨立地使發明成立。
<1．導電性高分子用摻雜劑A>
本發明的導電性高分子用摻雜劑是重均分子量500以上，具有矽酮骨架，並至少具有一個以上的磺酸基或磷酸基或者它們的鹽、即取代基的化合物(以下，稱為導電性高分子用摻雜劑A)。即，通過上述構成，能夠得到向有機溶劑的溶解性。並且，導電性高分子用摻雜劑A在化合物中具有親水性基團的部位和疏水性基團的部位，但通過上述構成，無論是極性溶劑、非極性溶劑，能夠得到向廣泛種類的溶劑的溶解性。
<1．1 重均分子量>
本發明的導電性高分子用摻雜劑A的重均分子量為500以上，優選為1000以上，更優選為2000以上。此時，摻雜劑A本身的溶劑溶解性變的良 好，且提高利用該摻雜劑A製作的導電性高分子的向有機溶劑的分散性。摻雜劑A的重均分子量優選為20000以下，更優選為15000以下，進一步優選為10000以下。此時，可以得到導電性高分子的合成時的向聚合領域(水溶性)的溶解性以及導電性高分子的溶劑分散性。摻雜劑A的重均分子量，具體而言例如為500、1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、5500、6000、7000、8000、9000、10000、12000、14000、16000、18000、20000，也可以在上述任意2個數值之間的範圍內。
導電性高分子用摻雜劑的重均分子量例如利用GPC(凝膠滲透色譜)來測定。
<1．2 矽酮骨架>
導電性高分子用摻雜劑A若是在主鏈具有矽酮骨架，則沒有特別限定，例如可列舉具有由下述的通式(1)表示的結構單元的化合物等。
[式中，這裏n表示2~200的整數，各R獨立地表示碳原子數為3以下的烷基或未經取代或者經取代的苯基。]
這裏，烷基優選為甲基，更優選為通過使各R皆為甲基，可以抑制導電性高分子的凝聚，確保更優異的溶劑分散性的方面，因而優選。n值為2~200，優選為2~120，更優選為2~60。
<1．3 取代基>
導電性高分子用摻雜劑A，作為取代基，若至少具有1個以上的磺酸基或磷酸基或者他們的鹽，則沒有特別限定。即，導電性高分子用摻雜劑通過具有上述取代基，可得到水溶性，使在水中的導電性高分子的聚合進行，且同時能夠進行摻雜。這裡，取代基更優選為磺酸基。
作為上述磺酸鹽或磷酸鹽，例如可列舉磺酸鈉、磺酸鉀等磺酸金屬鹽或磺酸氨鹽、磺酸吡啶鹽等或磷酸鈉、磷酸鉀等磷酸金屬鹽或磷酸氨鹽等。
導電性高分子用摻雜劑A優選為取代基數為1個或2個。更優選所述取代基鍵合於矽酮骨架的單末端或兩末端。即，若為這樣的化合物，則作為導電性高分子用摻雜劑摻雜時能夠抑制得到的導電性高分子的凝聚，並抑制導電性高分子的粒徑變大，能夠得到對於有機溶劑的高分散性。為了得到更優異的溶劑分散性，優選所述取代基鍵合於矽酮骨架的單末端。
<1．4 導電性高分子用摻雜劑A的合成>
導電性高分子用摻雜劑A的合成路線沒有特別限定，能夠向導電性高分子用摻雜劑中的一部分被有機基改質的化合物引入磺酸基或其鹽、或者 磷酸基或其鹽即可。例如可列舉，向矽酮化合物的一部分被環氧基、甲醇基、二醇基、甲基丙烯酸基、羧基、聚醚基、胺基、巰基、苯酚、矽烷醇基、丙烯酸基等改質的化合物引入磺酸基或磷酸基或者它們的鹽的合成路線等。
導電性高分子用摻雜劑A例如可以如下合成。即，重均分子量500以上，將具有矽酮骨架的化合物(例如，單末端環氧基有機矽氧烷(信越化學工業製造的X-22-173BX))、2-巰基乙磺酸鈉、異丙醇、三乙胺進行混合，在加熱回流下進行規定時間(例如為15小時)的反應，在反應物加水，並通過減壓蒸餾來去除異丙醇，從而利用磺酸化合物的乳化液得到導電性高分子用摻雜劑A。這裏，有機取代基的鍵合位置不限於單末端，也可以在兩末端鍵合。
<2．導電性高分子>
本發明的導電性高分子包含導電性高分子用摻雜劑A、以及π共軛系高分子。該導電性高分子具有溶劑分散性。這裏，關於導電性高分子用摻雜劑，若在本發明的摻雜劑A的構成的範圍內，則可以進行適當變更。
並且，所述高分子用摻雜劑A以外，在導電性高分子的領域，可以將通常使用的摻雜劑並用。
在導電性高分子的領域，通常使用的摻雜劑一般為電子接受性的物 質，例如可利用鹵素、路易士酸、質子酸、過渡金屬鹵化物等。除所述導電性高分子用摻雜劑A之外，將上述的通常的摻雜劑作為導電性高分子用摻雜劑B並用時，摻雜劑A和摻雜劑B可以以任意比例並用，根據目的進行適當的選擇。
所述π共軛系高分子是指，通過π共軛系高分子的單體的聚合而得到的高分子，具體而言可列舉聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯、聚3,4-亞乙基二氧噻吩、聚3-甲氧基噻吩、聚3,4-二甲氧基噻吩、聚3-己基噻吩、聚3-甲基吡咯、聚3-甲基噻吩、聚鄰甲苯胺、聚鄰茴香胺、聚鄰-乙基苯胺、聚仲丁基苯胺等。
並且，π共軛系高分子的數平均分子量通常為1000~300000。若在該範圍內，則不限定用途而作為導電性高分子來利用，因而優選。該數平均分子量是，使摻雜成分脫離後，利用π共軛系高分子骨架可溶的溶劑，以GPC測定的值，也包括在摻雜脫離行程(鹼處理或電解等)時點的π共軛系高分子的分解等的參考值。
本發明的導電性高分子具有在聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯等π共軛系高分子進行摻雜而得到的導電性高分子所具有的導電率(10-6[S/cm]以上)和同等以上的導電率，可適用於要求導電性的部分，不特別限定用途。導電性高分子的導電率具體而言例如呈現在10-6~10-1[S/cm]的範圍內的導電率即可，也可以呈現比該範圍的導電率更高的導電率。並且，導電性高分子 的導電率也可以在選自10-6、10-5、10-4、10-3、10-2、10-1[S/cm]的數值中的任意2個之間的範圍內。其中，實用上，從呈現穩定性能的觀點考慮，優選呈現10-3[S/cm]以上的導電率。
並且，本發明的導電性高分子可以和本發明的導電性高分子以外的高分子並用。這裏，作為高分子沒有特別限定，可適用公知的高分子，例如可列舉丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、聚酯樹脂、環氧樹脂等各種樹脂。
<3．導電性高分子的分散液>
本發明的導電性高分子可以穩定地分散於甲基乙基酮、甲基異丁基酮、丙酮等的酮系溶劑、乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯系溶劑、甲苯等芳香族系溶劑、四氫呋喃等醚系溶劑等。這裏，從將本發明的導電性高分子更穩定地分散，且可作為各種溶劑系樹脂通用溶劑使用的觀點考慮，優選分散於甲基乙基酮、乙酸乙酯。
導電性高分子的分散液例如可以如下進行準備。在投入有上述的溶劑等的容器，利用分散機進行剪斷並投入本發明的導電性高分子，從而製備分散液。這裏，導電性高分子的投入可以一次性進行，也可以分為多次來投入。一次性投入能使分散時間縮短，因而優選。並且，也可以同時將溶劑和導電性高分子投入來製備分散液。作為分散劑，可使用高速攪拌機、高壓均質機、超聲波均質機等。
在通過上述過程得到的導電性高分子的分散液中，可使用促進高導電化的助劑或用於提高分散穩定性的分散劑、除此之外，均化劑、增塑劑、潤濕劑、增稠劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、填充劑、防銹劑、顏料等各種通用添加劑。
<4．導電性高分子的方法>
本發明的導電性高分子的製造方法具備：準備所述導電性高分子用摻雜劑AA的步驟；準備包含所述導電性高分子用摻雜劑AA和π共軛系高分子的單體的混合物的步驟；將所述混合物進行聚合的步驟。即，本發明的導電性高分子可以在π共軛系高分子的單體聚合時，摻雜所述導電性高分子用摻雜劑A而得到。結果，可以抑制導電性高分子的凝聚，可得到向有機溶劑(例如無論極性、非極性，乙酸乙酯、甲基乙基酮、甲苯等)的穩定的分散性。
本發明的導電性高分子例如可以如下進行合成。即，將所述π共軛系高分子的單體(例如噻吩)、導電性高分子用摻雜劑A、濃鹽酸、硫酸鐵進行混合，控制為保持規定溫度(例如30℃)並攪拌規定時間之後，將過硫酸銨等氧化劑歷經規定時間(例如1小時)進行滴下，進行數個小時(例如5小時)的氧化聚合，得到聚合物。接著，利用規定方法將反應液進行固液分離，得到導電性高分子的濕料品。接著，將導電性高分子的濕料品在規定時間、規定溫度的條件下進行凍結乾燥，可得到導電性高分子。
本發明的導電性高分子的製造方法中，對於導電性高分子用摻雜劑A，可以按照上述的方法來進行準備。
接著，通過在所述導電性高分子用摻雜劑A包含π共軛系高分子的單體，能夠得到用於聚合導電性高分子的混合物。並且，也可以將所述高分子用摻雜劑A以外的摻雜劑並用。
所述π共軛系高分子的單體是指可通過聚合而得到如下高分子的單體，即，能夠形成π電子可共軛的結構、或者單鍵與多鍵交替連接的結構的高分子。例如可列舉噻吩、苯胺、吡咯、以及它們的衍生物等單體。並且，從溶劑溶解性的觀點考慮，上述單體優選具有碳原子數1~4的烷基取代基(例如甲基、乙基、丙基、丁基)以及烷氧基取代基(例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基)中的至少一方的取代基。
應予說明，作為所述π共軛系高分子的單體的聚合引發劑，例如可使用過硫酸銨、過氧化氫溶液或過氧化苯甲醯等過氧化物、氯苯醌等苯醌、三氯化鐵等化學氧化劑。
本發明的導電性高分子對於上述的所述導電性高分子用摻雜劑A和π共軛系高分子的單體的混合物包含規定的氧化劑等添加劑，通過進行聚合反應而得到。
這裏，所述π共軛系高分子的單體與所述導電性高分子用摻雜劑A的摩爾混合比優選為在π共軛系高分子的單體/導電性高分子用摻雜劑A=100/1~100/70的範圍內，更優選為在π共軛系高分子的單體/導電性高分子用摻雜劑A=100/5~100/50的範圍內。即，通過在π共軛系高分子的單體/導電性高分子用摻雜劑A=100/5~100/50的範圍內，由於摻雜劑的空間位阻，π共軛高分子骨架彼此的堆積被抑制，向溶劑的穩定分散成為可能的同時，通過加熱乾燥使溶劑揮發時，π共軛高分子骨架彼此通過堆積來呈現高導電性，因而優選。
本發明的導電性高分子在聚合時，也可以將非π共軛系高分子的單體或由這些衍生的高分子、導電劑等根據需要進行適當混合。
本發明中，非π共軛系高分子是指，像所述π共軛系高分子這樣，單鍵與多鍵交互連接的高分子以外的高分子。
作為所述非π共軛系高分子，例如可列舉丙烯酸系高分子、甲基丙烯酸系高分子、聚氨酯系高分子、橡膠系高分子等熱塑性樹脂、苯酚系高分子等熱固性樹脂、熱塑性彈性體等。這可以單獨使用，也可以將2種並用。
【實施例】
接著，關於實施例，以下與比較例一併進行說明。
<矽酮化合物的合成>
合成例1：矽酮化合物1的合成
將30g的單末端環氧基有機矽氧烷(信越化學工業製 X-22-173BX)、1．98g的2-巰基磺酸鈉、23g的異丙醇、0．3g的三乙胺進行混合，使其反應加熱回流下15小時。在反應物中加水，並通過減壓蒸餾來去除異丙醇，得到了矽酮化合物1的乳化液(不會發分量12．6%)。利用GPC測定化合物1的重均分子量，結果為3500。
合成例2：矽酮化合物2的合成
使單末端環氧基有機矽氧烷(信越化學工業製 X-22-173DX)和2-巰基磺酸鈉以與合成例1同樣的順序反應，得到了矽酮化合物2的乳化液。利用GPC測定化合物2的重均分子量，結果為5400。
合成例3：矽酮化合物3的合成
將單末端甲基丙烯醯基有機矽氧烷(信越化學工業製 X-22-2426)15g、2-巰基磺酸鈉2．08g、異丙醇48g進行混合，在氮氣環境下，以加熱回流下攪拌30分鐘。接著，加入過氧化苯甲醯1．55g，使其反應15小時。在反應物加水並通過減壓蒸餾來去除異丙醇，得到矽酮化合物3的乳化液。利用GPC測定化合物3的重均分子量，結果為16300。
合成例4：矽酮化合物4的合成
單末端甲基丙烯醯基有機矽氧烷(信越化學工業製 X-22-2404)15g、2-巰基磺酸鈉5．93g、異丙醇66g進行混合，在氮氣環境下，以加熱回流下攪拌30分鐘。接著，加入過氧化苯甲醯4．12g，使其反應7小時。在反應物加水，並通過減壓蒸餾來去除異丙醇，得到矽酮化合物4的乳化液。利用GPC測定化合物4的重均分子量，結果為750。
合成例5：矽酮化合物5的合成
使兩末端羧甲基矽氧烷(信越化學工業製 X-22-162C)30g、亞硫醯氯20g，在氮氣環境下，在室溫反應5小時，接著通過減壓蒸餾來去除未反應的亞硫醯氯，使官能基變換為羧酸醯氯。使得到的羧酸醯氯物與羥乙基磺酸鈉3．68g，在60℃下反應5小時，得到了矽酮化合物5的乳化液。利用GPC測定化合物5的重均分子量，結果為5600。
合成例6：矽酮化合物6的合成
兩末端硫醇有機矽氧烷(信越化學工業製 X-22-167B)30g和磷酸2-(甲基丙烯醯氧基)乙基3．70g、異丙醇66g進行混合，在氮氣環境下，以加熱回流下攪拌30分鐘。接著，加入過氧化苯甲醯4．27g，使其反應7小時。在反應物中加水，通過減壓蒸餾來去除異丙醇，另外，利用炭酸水素鈉中和，得到了矽酮化合物6的乳化液。利用GPC測定化合物6的重均分子量，結果為4100。
合成例7：矽酮化合物7的合成
丙烯酸三異丙基矽烷基酯15g、甲基丙烯酸3-磺丙酯鉀16．2g、異丙醇66g進行混合，在氮氣環境下，以加熱回流下攪拌30分鐘。接著，加入過氧化苯甲醯16．2g，使其反應7小時。在反應物中加水，通過減壓蒸餾來去除異丙醇，得到了矽酮化合物7的乳化液。利用GPC測定化合物7的重均分子量，結果為340。
在上述合成例1~7中得到的矽酮化合物1~7、作為比較物件而使用的其他化合物A~C、以及它們的結構(分子量、主鏈的結構、取代基等)的一覽示於表1。
化合物A：多環苯基醚的聚環氧乙烷末端磺酸系乳化劑(日本乳化劑製造的Newcol 723-SF分子量1100)
化合物B：十二烷基苯磺酸鈉(分子量348)
化合物C：兩末端羧甲基矽氧烷(信越化學工業製 X-22-162C，分子量4600)
利用GPC(HLC-8120GPC：Tosho製造)以以下的條件測定導電性高分子用摻雜劑的重均分子量。應予說明，在測定時，進行離子交換，溶解於四氫呋喃，在如下的條件下，通過標準聚環氧乙烷換算而求得。
<測定條件>
GPC柱構成：以下的5連柱
(i)TSK-GEL HXL-H(保護柱、Tosho製造)
(ii)TSK-GEL 7000HXL(Tosho製造)
(iii)TSK-GEL GMHXL(Tosho製造)
(iv)TSK-GEL GMHXL(Tosho製造)
(v)TSK-GEL G2500HXL(Tosho製造)
樣品濃度：用四氫呋喃為1．0mg/cm3
移動相溶媒：四氫呋喃
流速：1．0cm3/min．
柱溫度：40℃
<導電性高分子的合成>
將表1所示的矽酮化合物和其他的化合物A~C作為摻雜劑使用，進行了導電性高分子的合成。
合成例8：導電性高分子的合成
分別將在合成例1中得到的酸改質矽酮化合物1的乳化液142．5g、濃鹽酸1．6g、作為π共軛系高分子的單體的乙烯二氧噻吩(EDOT)3．2g、硫 酸鉄0．09g進行混合，在30℃下攪拌30分鐘。接著，在上述混合物中，歷經1小時滴入將過硫酸銨5．9g溶解於離子交換水50g的水溶液。接著，保持30℃的狀態，使其反應5小時。將得到的反應液進行固液分離，從而得到了導電性高分子1的濕料品。在0℃下凍結乾燥該濕料品24小時，得到了導電性高分子1的乾燥粉末。
合成例9~19：導電性高分子的合成
利用表2所示的摻雜劑和π共軛系高分子的單體，與合成例8同樣的順序合成導電性高分子2~12，得到了各導電性高分子的乾燥粉末。(導電性高分子12的聚合沒有進行而無法得到)這裏，任一合成例中，π共軛系高分子的單體/摻雜劑的摩爾比為100/23，為相同。將這個示於以下的表2。
實施例1~8、比較例1~4
利用以上述的順序合成的各導電性高分子1~11，對於溶劑分散性和導電性如下進行了評價。將其結果示於以下的表3。
<溶劑分散性的評價>
將各導電性高分子1~11相對於乙酸乙酯、甲基乙基酮、甲苯的非揮發成分為1．5%的比率混合，用探頭型超聲波均質機進行處理，製備了各導電性高分子1~11的有機溶劑分散液。對於各有機溶劑分散液，以肉眼確認從超聲波處理經過1小時後的沉澱物的方法進行評價。這裏，從分散處理1小時後，用定性濾紙(No.2)過濾時，使無法確認凝聚物的為○、確認凝聚物的為△、超聲波處理之後緊接著發生凝聚物而成為非均質液的為×。
<導電性的評價>
在溶劑分散性的評價中製作的各導電性高分子1~11的乙酸乙酯分散液滴到經清洗的玻璃基板上使乾燥膜厚為2μm之後，在90℃下加熱乾燥5分鐘，從而製作了導電率測定樣品。對於製作的樣品，利用電阻率儀(三菱化學Analytech製造，Loresta GP)測定了導電率(S/cm)。
【表3】
如實施例1~8可知，導電性高分子1~8呈現向從極性溶劑到非極性溶劑的廣範圍的一定以上的有機溶劑的分散性和導電性。其中，實施例1、2中，對於作為優選溶劑種類的乙酸乙酯、甲基乙基酮呈現了優異的分散性的同時，呈現了高導電率。並且，摻雜劑A的重均分子量大的實施例3中，導電率下降，但呈現優異的溶劑分散性，重均分子量小的實施例4中溶劑分散性下降，但呈現了更高的導電率。在實施例5，6中，由於兩末端具有官能基，相較於實施例1、2，溶劑分散性較差，但相較於比較例，呈現了足夠高的溶劑分散性和導電率。實施例7、8中，即使改變π共軛系高分子的單體，也呈現了具有高溶劑分散性。
另一方面，比較例1中，摻雜劑A的重均分子量小於500，在比較例2中，由於不具有矽酮骨架，因此向溶劑的分散性非常差，因而膜質也差，導電率低或者無法測定導電率。比較例3中，分子量小於500，由於不具有矽酮骨架，因此沒有溶劑分散性，因而無法進行製膜而進行導電率的評價。比較例4中，由於摻雜劑A無水溶性，因此無法適當地進行導電性高分子 的聚合而無法進行評價。

Claims (8)

  1. 一種導電性高分子用摻雜劑，其是重均分子量為500以上、具有矽酮骨架且至少具有1個以上取代基的化合物，所述取代基為磺酸基或磷酸基或者它們的鹽中的任一者。
  2. 根據請求項1所述的導電性高分子用摻雜劑，其中，所述取代基與所述矽酮骨架的單末端或兩末端鍵合。
  3. 根據請求項1或2所述的導電性高分子用摻雜劑，其中，所述矽酮骨架為具有以下述通式(1)表示的結構單元的化合物， 式中，n表示2~200的整數，各R獨立地表示碳原子數為3以下的烷基，或者未經取代或經取代的苯基。
  4. 根據請求項1或2所述的導電性高分子用摻雜劑，其中，所述重均分子量為500~20000。
  5. 一種導電性高分子，其包含如請求項1~4中任一項所述的所述導電性高分子用摻雜劑、以及π共軛系高分子。
  6. 根據請求項5所述的導電性高分子，其中，所述π共軛系高分子是將選自噻吩、苯胺、吡咯以及它們的衍生物的至少1 個單體進行聚合而構成的。
  7. 一種導電性高分子的分散液，其是使如請求項5或6所述的導電性高分子分散於有機溶劑而得。
  8. 一種導電性高分子的製造方法，具備：準備如請求項1~4中任一項所述的所述導電性高分子用摻雜劑的步驟；準備包含所述導電性高分子用摻雜劑和π共軛系高分子的單體的混合物的步驟；以及將所述混合物進行聚合的步驟。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7442500B2 (ja) 2018-08-10 2024-03-04 キョーセラ・エイブイエックス・コンポーネンツ・コーポレーション 導電性ポリマー粒子から形成される固体電解キャパシタ
CN112889123A (zh) 2018-08-10 2021-06-01 阿维科斯公司 包含本征导电聚合物的固体电解电容器
WO2020033817A1 (en) 2018-08-10 2020-02-13 Avx Corporation Solid electrolytic capacitor containing polyaniline
CN118213199A (zh) 2018-12-11 2024-06-18 京瓷Avx元器件公司 含有本征导电聚合物的固体电解电容器
DE112020004416T5 (de) 2019-09-18 2022-06-15 KYOCERA AVX Components Corporation Festelektrolytkondensator zur Verwendung bei hohen Spannungen
DE112020006028T5 (de) 2019-12-10 2022-10-06 KYOCERA AVX Components Corporation Festelektrolytkondensator, der eine Vorbeschichtung und ein intrinsisch leitfähiges Polymer enthält
US11776759B2 (en) 2019-12-10 2023-10-03 KYOCER AVX Components Corporation Tantalum capacitor with increased stability
US11631548B2 (en) 2020-06-08 2023-04-18 KYOCERA AVX Components Corporation Solid electrolytic capacitor containing a moisture barrier

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3870043A (en) 1974-03-28 1975-03-11 Allan R Dunn U-shaped intravenous needle structure
DE59010247D1 (de) 1990-02-08 1996-05-02 Bayer Ag Neue Polythiophen-Dispersionen, ihre Herstellung und ihre Verwendung
JPH06125519A (ja) * 1992-04-28 1994-05-06 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 耐摩耗性・耐スクラッチ性の導電性重合体組成物
JP2001247582A (ja) * 2000-03-08 2001-09-11 Nippon Unicar Co Ltd リン酸化ポリオルガノシロキサン、それを含有する組成物、及びその製造方法
FR2830535B1 (fr) 2001-10-10 2003-12-19 Commissariat Energie Atomique Utilisation d'acides sulfoniques, phosphoniques comme dopants de la polyaniline et de materiaux composites conducteurs a base de polyaniline
JP2003171467A (ja) * 2001-12-05 2003-06-20 Nippon Unicar Co Ltd リン酸化ポリオルガノシロキサン及びその製造方法、難燃剤並びに樹脂組成物
DE102004003784B4 (de) 2004-01-23 2011-01-13 Ormecon Gmbh Dispersion intrinsisch leitfähigen Polyanilins und deren Verwendung
JP2006249160A (ja) * 2005-03-09 2006-09-21 Konishi Kagaku Ind Co Ltd スルホン化ポリオルガノシルセスキオキサン及びその製造方法
KR101187041B1 (ko) * 2010-04-20 2012-09-28 한국과학기술연구원 술폰화된 폴리페닐실세스퀴옥산으로 도핑된 전도성 폴리아닐린 및 그의 제조 방법
JP5901776B2 (ja) * 2011-11-10 2016-04-13 ナンキン ユニバーシティー カルボニル官能基化ポリシリコーンをベースとする導電性ポリマー材料およびそれらの調製方法
KR101444927B1 (ko) 2012-12-11 2014-09-26 주식회사 펨스 슬롯 코터 및 그 슬롯 다이 노즐의 갭 제어 방법
JP5788127B1 (ja) * 2014-02-27 2015-09-30 テイカ株式会社 導電性高分子製造用酸化剤兼ドーパント、その溶液、それらのいずれかを用いて製造した導電性高分子およびその導電性高分子を電解質として用いた電解コンデンサ

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