WO2004014965A1

WO2004014965A1 - 自己組織性を有する両親媒性化合物をテンプレートとした分子配向性ポリマーゲル及び分子配向性ポリマーキャストフィルム、並びにそれらの製造方法

Info

Publication number: WO2004014965A1
Application number: PCT/JP2003/010068
Authority: WO
Inventors: Nobuo Kimizuka; Kazuhiro Kagawa; Takuya Nakashima
Original assignee: Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha
Priority date: 2002-08-08
Filing date: 2003-08-07
Publication date: 2004-02-19
Also published as: US20060102876A1; EP1553109A1; DE60317090D1; EP1553109B1; JP4257293B2; US7678880B2; DE60317090T2; EP1553109A4; JPWO2004014965A1; EP1553109B8; AU2003254862A1

Abstract

自己組織性を有する両親媒性化合物と、前記両親媒性化合物と相互作用を有するモノマーとを自己組織化させた後、前記モノマーを重合してなる分子配向性ポリマーゲル及び分子配向性キャストフィルム、並びにそれらの製造方法。

Description

明細書

自己組織性を有する両親媒性ィ匕合物をテンプレートとした分子配向性ポリマーゲル及ぴ分子配向性ポリマーキャストフイルム、並びにそれらの製造方法技術分野

本発明は、自己組織性を有する両親媒性化合物をテンプレートとして用いた分子配向性ポリマーゲル及び分子配向性ポリマーキャストフイルム、並びにそれらの製造方法に関し、特に優れた機械的強度及び分子配向性を有するとともに、高い電気伝導性を有する分子配向性ポリマーゲル及ぴ分子配向性ポリマーキャストフィルム、並びにそれらの製造方法に関する。背景技術

ポリマーゲルに代表されるソフトマテリアルは、独な電気特性、形状特性（相転移等)、及び柔軟性等を有する新規な材料として開発が進められ、中でも、電気化学的に駆動制御可能なゲルァクチユエータ用材料への応用が近年注目を集めている。このような観点から、ポリマーゲルに優れた導電性を付与することが望まれているが、従来のポリマーを用いる方法では導電性の向上に技術的に限界がある。そこでポリマーゲルの有する組織構造、すなわち分子配向性をナノレベル、特に分子レベルで制御することが要求される。

ポリマーに分子配向性を付与する方法として、特開平 7-105718号は、テンプレートとして機能する高分子電解質とモノマーとを結合させてテンプレート錯体を形成した後、オキシダントにより前記モノマーを酸化重合させて高分子電解質と伝導性ポリマーとからなる分子錯体を形成する方法を開示している。しかしながらこの方法では、ポリマーの分子配向はテンプレートとして機能する高分子電解質の構造によって決まるため、ポリマーの分子配向をナノレベル、特に分子レべノレでコント口一ノレできない。

一方、低分子化合物の自己組織ィ匕により分子レベルの自己組織体に配向性を付与する試みもなされている。この方法では、低分子化合物の分子構造や、低分子ィ匕合物が自己組織ィ匕する際の温度及び溶媒の種類等として最適なものを選択することにより、分子レベルの自己組織体の構造や物性をナノレベル、特に分子レべルで精密に制御できる可能性がある。

特開 2002-85957号は、カチオン性の両親媒性化合物と、それと相互作用するァ二オン性の化合物とを自己組織化させることにより、温度に応答して相転移を行う分子配向性ノヽイド口ゲルを形成する方法を開示している。しかしながら、この方法では、ハイドロゲルにおける各分子は重合していないため、十分な機械的強度を得ることができない。

また薄型表示素子用材料等への応用の観点から、上述した低分子化合物の自己組織化による分子配向性に優れたキャストポリマーフィルムの開発が進められている。特開平 2 -238029号は、ラジカル重合性モノマーと、二分子膜形成能を有する合成脂質とを混合した分散液を基板上にキャスティングし、乾燥させて積層フィルムを形成し、その積層フィルム中のモノマーを重合させた後、合成脂質を抽出することにより、優れた分子配向性及び機械的強度を有するキャストポリマ一フィルムを得る方法を開示している。

この合成脂質は、例えば下記式 (III)：

(III)

により表される構造を有する。この合成脂質を含むキャストポリマーフィルムは多層二分子膜ラメラ構造を有する力その層間に進入したラジカル重合性モノマ一（例えば、 CH₂=CRCOO(CH₂CH₂0)_nCOC=CRH₂ (n=2〜20) により表される。）が酸ィ匕還元活性を示す π共役構造を有していないため、優れた電気伝導性を発揮しないと考えられる。発明の目的

従って本発明の目的は、優れた機械的強度及ぴ分子配向性を有するとともに、高い電気伝導性を有する分子配向性ポリマーゲル及び分子配向性ポリマーキャストフイルム、並びにそれらの製造方法を提供することである。発明の開示

上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、疎水部と親水部とを含む両親媒性ィ匕合物は自己組織ィ匕することによりフアイバー構造に成長してゲル状の分子レベルの自己組織体を形成することに着目し、両親媒'生化合物及びそれと相互作用するモノマーから分子レベルの自己組織体を形成した後、前記モノマーを重合すると、優れた分子配向性及び機械的強度を有するとともに高い電気伝導性を有するポリマーゲル及びキャストポリマーフィルムが得られることを発見し、本発明に想到した。

すなわち、本発明の分子配向性ポリマーゲルは、自己組織性を有する両親媒性化合物と、前記両親媒性化合物と相互作用するモノマーとを自己組織化させた後、モノマーを重合してなることを特徴とする。

本発明の第一の態様による分子配向性ポリマーキャストフイルムは、自己組織性を有する両親媒性ィヒ合物と、前記両親媒性化合物と相互作用するモノマーとの溶液をキャスティングした後、前記モノマーを重合してなることを特徴とする。また本発明の第二の態様による分子配向性ポリマーキャストフイルムは、両親媒性化合物の溶液を電極上にキャスティングした後、チォフェン及び/又はチォフェン誘導体であるモノマーの溶液中で前記電極に通電することにより、前記モノマーを電解重合してなることを特徴とする。

上記分子配向性ポリマーゲル及ぴキャストポリマーフィルムにおいて、両親媒性ィ匕合物は炭素数 20以下の直鎖又は分岐型アルキル基を有するカチオンであるのが好ましい。また前記カチオンは、下記一般式（I ) :

(ただし、及ぴ R₂は炭素数 20以下の直鎖型又は分岐型アルキル基を示し、同一でも異なっていても良い。）により表されるものカ下記一般式 (II) : (π)

(ただし、 ¾及び R₄は炭素数 20以下の直鎖型又は分岐型アルキル基を示し、同一でも異なっていても良く、 nは 2〜 12の整数を示す。）により表されるものであるのがより好ましい。特に前記モノマーがスルホン酸基含有モノマーのようなァニオン性モノマーの場合、前記両親媒性化合物の直鎖型又は分岐型アルキル基の炭素数は 10以下であるのが好ましい。

上記モノマーとして、チォフェン及び/又はチォフェン誘導体、ピロール及びノ又はピ口ール誘導体、又は前記チオフェン誘導体及ぴ前記ピ口ール誘導体以外のァニオン性モノマーが好ましい。チォフェン誘導体としては、 3-チォフェン力ルボン酸、 3-チォフェン酢酸、 3-チォフェンエタノール、 3，4-エチレンジォキシチォフェン及ぴビスチォフェンからなる群から選ばれた少なくとも 1種であるのが好ましい。ピロール誘導体としては 3-ピ口一ルカルポン酸、 3-ピ口ール酢酸等が好ましレ、。またァェオン性モノマーとしては、スルホン酸基を有するモノマー（例えば、 2-アクリルアミド -2-メチルプロパンスルホン酸) や、 3-チォフェンカルボン酸、 3-チォフェン酢酸等が好ましい。以上の通り、 3-チォフェンカルボン酸はチォフエン誘導体でありながらァニォン性モノマーとしても使用可能である。本発明の分子配向性ポリマーゲルの製造方法は、自己組織性を有する両親媒性化合物と、前記両親媒性化合物と相互作用するモノマーとを混合し、両親媒性化合物及ぴモノマーを自己組織化させた後、モノマーを重合することを特徴とする。本発明の第一の態様による分子配向性ポリマーキャストフィルムの製造方法は、自己組織性を有する両親媒性化合物と、前記両親媒性化合物と相互作用するモノマーとの溶液を調製し、前記溶液をキャスティングした後、モノマーを重合することを特徴とする。

本発明の第二の態様による分子配向性ポリマーキャストフイルムの製造方法は、両親媒性化合物の溶液を電極上にキャスティングした後乾燥してフィルムとし、前記電極上のフィルムをモノマー溶液に浸漬し、前記電極に通電することにより、前記モノマーを電解重合することを特徴とする。

いずれの場合も、モノマーの重合反応は、両親媒性化合物とモノマーとの分子レベルの自己組織体の相転移温度未満の温度で行うのが好ましい。図面の簡単な説明

図 1は実施例 1の分子レベルの自己組織体の iH-NMRスぺクトルを示すグラフであり、

図 2は実施例 1の分子レベルの自己組織体の透過型電子顕微鏡写真であり、図 3は実施例 1の分子配向性ポリマーゲルの iH-NMRスぺクトルを示すダラフであり、

図 4は実施例 1の分子配向性ポリマーゲルの透過型電子顕微鏡写真であり、図 5は実施例 2の分子配向性ポリマーキャストフィルム断面の走查型電子顕微鏡写真であり、

図 6は実施例 3のキャストポリマーフィルムの走查型電子顕微鏡写真であり、図 7は実施例 3のキャストポリマーフィルムの走査型電子顕微鏡写真であり、図 8は ITO膜上に形成した実施例 3のキャストポリマーフィルムのサイクリツクボルタンメトリー (CV) 曲線を示すグラフであり、

図 9は実施例 4の分子配向性ポリマーキャストフィルムの走查型電子顕微鏡写真であり、

図 10は ITO膜上に形成した実施例 4の分子配向性ポリマーキャストフイルムの CV曲線を示すグラフである。発明を実施するための最良の形態

[1] 分子配向性ポリマーゲル

(1)組成

(A) 両親媒性化合物

本発明に用いる両親媒性ィ匕合物は疎水部と親水部とからなる。両親媒性化合物は、疎水部に炭素数 20以下の直鎖型又は分岐型アルキル基を有するカチオンであるのが好ましく、下記一般式 (I)により表されるものがより好ましい。

カチオン性の両親媒性化合物の好ましい具体例として、下記式 (IV)〜(VI)に示すものが挙げられるが、本発明に用いるカチオン性の両親媒性化合物はこれらに限定されるものではない。

本発明に用いる両親媒性ィヒ合物は下記一般式 (Π)

(ただし、 R₃及ぴ R₄は炭素数 20以下の直鎖型又は分岐型アルキル基を示し、同一でも異なっていても良く、 nは 2〜12の整数を示す。）により表されるものであつても良い。下記一般式 (II)において、 nは 4〜10程度であるのがより好ましい。 (B) モノマー

上記両親媒性化合物と相互作用して分子レベルの自己組織体を形成するモノマ一は、その重合により得られる分子配向性ポリマーがファイバー構造を有する（沈殿しない）ものでなければならない。そのため、上記モノマーとして、チォフエン及び/又はチオフェン誘導体、又は前記チオフェン誘導体以外のァニオン性モノマーを使用するのが好ましい。

(1) ァニオン性モノマー

本発明に使用するァ-オン性モノマーとしてはスルホン酸基を有するァ-オン性モノマーが好ましく、特に 2-アクリルアミド -2-メチルプロパンスルホン酸がより好ましい。その他に、 3-チォフェンカルボン酸、 3-チォフェン酢酸等もァニォン性モノマーとして使用可能である。

(ii) チォフェン及ぴその誘導体

本発明に使用するチォフェン及ぴその誘導体としては、チォフェン、 3-チォフエンカルボン酸、 3-チォフェン酢酸、 3-チォフェンエタノール、 3,4-エチレンジォキシチォフエン及びビスチォフェン等が挙げられる。これらのチォフエン及びその誘導体は単独で用いても数種類併用しても良い。チォフェン及び/又はチォフエン誘導体を用いると、得られる分子配向性ポリマーゲルは優れた電気伝導性を有する。上記の通り、 3-チォフェンカルボン酸はァニオン性モノマーとしても使用可能である。

(2)分子配向性ポリマーゲルの特性

本発明の分子配向性ポリマーゲルは、自己組織性を有する両親媒性ィ匕合物と、前記両親媒性化合物と相互作用するモノマーとを自己組織ィ匕させた後、モノマーを重合することにより得ることができる。本発明の好ましい両親媒性化合物は、少なくとも 2本の疎水性基を有するため、分子間に疎水性相互作用が働き、分子全体で配向性をもって集合しやすくなるとともに、 3つのアミド基を有するため、ァミド基間の水素結合を介して両親媒性ィ匕合物の会合体が互いに相互作用して網目構造を形成しやすい。また本発明の好ましい両親媒性化合物はカチオンであり、好ましいモノマーはァニオンであるため、両者の間に静電的引力が働き、モノマ一は両親媒性化合物と相互作用することにより配向性をもって集合する。この状態でモノマーを重合することにより、従来分子配向性を持たない又は分子配向性が著しく低いポリマーにも、分子配向性を付与することが可能となる。

本発明の分子配向性ポリマーゲルは、モノマーが重合しているため、高い機械的強度を有する。また分子配向性ポリマーゲルは、両親媒性化合物とモノマーとの分子レベルの自己組織体の相転移温度において、可逆なゲル一ゾル相転移を行う。よって本発明のポリマーゲルは、構成分子の化学構造（分子配向性）やポリマーゲルの形状特性（相転移等）を通じて、その構造や物性をナノレベル、特に分子レベルで制御することが可能となる。

モノマーとしてチォフェン及び/又はチォフェン誘導体を用いると、チォフエン及び/又はチォフエン誘導体の優れた酸化還元活性のために、得られる分子配向性ポリマーゲルも優れた電気伝導性を有する。

モノマーとしてスルホン酸基含有モノマーを用いる場合、両親媒性化合物の直鎖型又は分岐型アルキル基の炭素数が 10超であると、両親媒性化合物とスルホン酸基含有モノマーとの自己組織ィ匕の際にフアイパー構造を有する分子レベルの自己組織体とはならず、凝集及び沈殿するおそれがある。そのため、スルホン酸基含有モノマーは炭素数が 10以下の直鎖型又は分岐型アルキル基を有する両親媒性化合物と組合せるのが好ましい。これに対して、モノマーとしてチォフェン及び/又はその誘導体を用いる場合、両親媒性ィヒ合物の直鎖型又は分岐型アルキル基の炭素数は 20以下であればよく、 10以下に限定されない。

[2] 分子配向性ポリマーキャストフィルム

分子配向性ポリマーキャストフィルムは、両親媒性化合物及びそれと相互作用するモノマーの溶液をキャスティングする以外、分子配向性ポリマーゲルと同じである。キャストポリマーフィルムの厚さは特に限定されないが、例えば電導性ァクチユエータの用途では 100〜： Ι ΟΟ μιηであるのが好ましレ、。

[3] 分子配向性ポリマーゲルの製造方法

自己組織性を有する両親媒性化合物と、それと相互作用するモノマーとを水又は有機溶媒中で混合し、両親媒性化合物及びモノマーを自己組織ィ匕させた後、モノマーを重合する。有機溶媒としてはクロ口ホルム、トルエン、シクロへキサン、クロロシクロへキサン、ァセトニトリル等が好ましい。モノマーを重合する方法は特に制限なく、開始剤を使用する重合方法、紫外線等を照射する方法等、通常のポリマー合成に用いる方法を使用することができる。

両親媒性化合物とモノマーとの溶液における両親媒性ィ匕合物の濃度は、 5〜50 mMであるのが好ましく、特に 10〜20 mMであるのが好ましい。またモノマーの濃度は、両親媒性化合物 l molに対して、 0.5〜50 molであるのが好ましく、例えば l molであるのが好ましい。

モノマーの重合反応は、両親媒性化合物とモノマーとの分子レベルの自己組織体の相転移温度未満の温度で行うのが好ましく、通常 50〜80°C程度でよい。例えば、両親媒性化合物として式（IV) の化合物と、モノマーとして 2-ァクリルアミド -2-メチルプロパンスルホン酸とを用いる場合、重合温度は 63.5°C未満であるのが好ましレ、。重合温度が分子レベルの自己組織体の相転移温度以上となると、分子レベルの自己組織体の凝集及ぴ沈殿が起こり、フアイバー構造を有する分子配向性ポリマーゲルを得ることができない。

[4] 分子配向性ポリマーキャストフィルムの製造方法

(1)第一の製造方法

自己組織性を有する両親媒性化合物と、それと相互作用するモノマーとを水又は有機溶媒中で混合し、得られた溶液をガラス板等の基板にキャスティングし、溶液を乾燥させた後、重合開始剤を含有する溶液に浸漬することによりモノマーを重合し、分子配向性ポリマーキャストフィルムを形成する。溶液中の分子レべルの自己組織体の自己組織性を維持するために、基板上にキャストした溶液を室温に放置するカ堇かに加熱することにより、溶媒を徐々に気ィ匕させるのが好ましい。モノマーの重合条件は、分子配向性ポリマーゲルの場合と同じでよい。

(2)第二の製造方法

自己組織性を有する両親媒性ィ匕合物の溶液を調製し、電極上にキャスティングし、乾燥させてキャストフィルムを形成する。両親媒性化合物溶液の濃度は 5〜 50 mMであるのが好ましく、 10〜20 mMであるのがより好ましい。キャストフィルムの膜厚は後述する通電工程において作用極になればよく、特に限定されないが、一般的には 50〜： LOOO nm程度である。チオフェン及び Z又はチオフェン誘導体であるモノマーの溶液を調製する。モノマー溶液の濃度は、両親媒性ィ匕合物 l molに対して 100〜2000 molであるのが好ましい。溶媒としてはァセトニトリル、水等が好ましい。モノマー溶液には、テトラブチルアンモユウムテトラフルォロボレート、テトラプチルアンモニゥムパーク口レイト等の支持電解質を溶解しておくのが好ましい。

電極上のキャストフイルムをモノマー溶液中に入れ、電極（キャストフイルム）が陽極となるように通電する。陰極としては白金電極、参照電極としては Ag/AgCl 等が好ましい。印加電圧は、モノマーの電解重合が起こる電位以上であればよい。また電解重合は、定電位電解、定電流電解、あるいは電位を変化させながらサイクリックポルタンメトリ一 (CV)測定と同時に行つても良い。定電位電角军の場合、印可電圧は約 +800 mV〜十 2000 mVが好ましい。サイクリックボルタンメトリ一の電位は、約一 1000 mV〜十 2000 mVの範囲とするのが好ましく、また掃印速度は約 10〜500 mV/秒が好ましい。電圧の印加により溶液中のモノマーはキヤストフィルム上及び/又はキャストフイルム中で電解重合し、分子配向性ポリマ一キャストフィルムが形成される。

本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はそれに限定されるものではない。実施例 1

20 mMの下記式 (IV)：

により表される化合物を含有する水溶液 2 mLと、 20 mMの 2-アクリルアミド -2- メチルプロパンスルホン酸ナトリゥムを含有する水溶液 2 mLとを混合し、分子レベルの自己組織体を形成した。得られた分子レベルの自己組織体を同定するために、 iH-NMRを測定した（分解能： 600 MHz、ィ匕合物：式 (IV)の両親媒性化合物及ぴ 2-ァクリルアミド -2-メチルプロパンスルホン酸ナトリウム、溶媒： d-メタノール、測定温度： 25°C)。結果を図 1に示す。また上記分子レベルの自己組織体の一部を採取し、 I mMに希釈した後、透過型電子顕微鏡で観察した。得られた透過型電子顕微写真を図 2に示す。

得られた分子レベルの自己組織体に、重合開始剤として 5 mMの過硫酸力リゥムを含有する水溶液を添加し、分子レベルの自己組織体の相転移温度 (63.5°C) 未満の 50°Cで 12時間放置した。得られた重合体を同定するために、 iH-NMRを測定した。結果を図 3に示す。 Ή-NMRの測定条件は重合前のものと同じである。また上記重合体の一部を採取し、 I mMに希釈した後、透過型電子顕微鏡で観察した。得られた透過型電子顕微鏡写真を図 4に示す。

図 1及ぴ 3の iH-NMRのチヤ一トより、重合開始剤添加前の分子レベルの自己組織体にみられた 2-アクリルアミド -2-メチルプロパンスルホン酸のビュルプロトン由来のピーク（5.5〜6.5 ppm) 重合開始剤添加後にはほぼ消失していることが確認できた。また図 2及ぴ 4の透過型電子顕微鏡写真より、重合開始剤添加前と同様に、重合開始剤添加後も直径 10〜45 nmのファイバー状会合体が束なつて網目構造を有していることが分かった。これらの結果から、重合体は高い分子配向性を有するポリマーゲルであることが確認できた。実施例 2

20 mMの下記式 (VI)：

により表される化合物と、 20 mMの 3-チォフェン酢酸とをクロ口ホルムに溶解し、得られた溶液をガラス基板にキャスティングした後、室温で乾燥して白色のキヤストフィルムを作製した。この白色フィルムを、重合開始剤として 50 mMの FeCl₃ を含むジェチルエーテル溶液に約 1時間浸漬して、 3-チォフェン酢酸を重合させ、黒色のフィルムを得た。この黒色フィルムをイオン交換水で洗浄すると、茶褐色のキャストポリマーフイノレムになった。茶揭色のキャストポリマーフィ /レムの一部を採取し、その断面を走査型電子顕微鏡で観察した。走查型電子顕微鏡写真を図 5に示す。図 5より、キャストポリマーフィルムの断面は層状構造であることが確認された。実施例 3

式 (VI)の化合物と、 3-チオフェン酢酸とをそれぞれァセトニトリルに溶解して濃度 20 mMの溶液とし、各溶液を 0.25 mLずつ採取して混合し、加熱することにより分子レベルの自己組織体溶液を調製した。この分子レベルの自己組織体溶液を 1.0 cm X 3.0 cmのガラス基板上の ITO膜（表面抵抗： 60 Ω) 上にキャステイングしたところ、ゲルが生成した。このゲルが付着した基板をシャーレ中に静置し、 FeClaのァセトニトリノレ溶液（100 mM) 5 mLをシャーレに入れてゲルを浸した。 FeCl₃のァセトニトリル溶液に浸漬したゲル中で、 3-チォフェン酢酸が重合するとともに、ゲル中の化合物 (VI)及び未反応モノマーは溶液中に溶出した。その結果、基板上のゲルは赤色のポリ 3-チォフェン酢酸からなるキャストポリマ一フィルムになった。

ガラス基板の ITO膜上のキャストポリマーフィルムを減圧乾燥した。得られた試料に白金を蒸着した後、その断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、図 6 及ぴ図 7に示すように無定形でフィルム状のポリ 3-チオフヱン酢酸のキャストポリマーゲルが付着していることが分かった。

ITO膜を陽極とし、白金電極を陰極とし、 Ag/AgClを参照電極として、テトラプチルアンモニゥムテトラフルォロボレート（濃度 0.1 M) を含むァセトニトリル溶液中で、キャストポリマーフィルムの酸化還元特性をサイクリックポルタンメトリー（CV)測定（印加電圧： +1800 mV〜一 1000 mV、掃引速度： 100 mV/s、 5サイクル）により調べた。得られた C-V曲線を図 8に示す。ポリ 3-チォフェン酢酸に由来する可逆的な酸化還元波が観測された（還元波：一 340 mV,一 740 mV、酸化波： +1300 mV, +1700 mV)₀. この結果力ら、本実施例のポリ 3-チォフエンからなる分子配向性キャストポリマーフィルムは、良好な酸化還元特性を有することが分かった。実施例 4

下記式 (VII)：

により表される化合物の 10 mM水溶液（0.5 mL) を 1.0 cm x 3.0 cmのガラス基板上の ITO膜（表面抵抗： 60 Ω) 上にキャスティングし、室温で乾燥してキヤストフィルムを作製した。

ITO膜を陽極とし、白金電極を陰極とし、 Ag/AgClを参照電極として、モノマ一として 3,4-エチレンジォキシチォフェン（濃度 20 M)、及ぴ支持電解質としてテトラプチルアンモニゥムテトラフルォロボレート（濃度 0.1 M) を含むァセト二トリル溶液中で、サイクリックポルタンメ卜リー (CV) 測定（印加電圧： + 1600 mV〜一 900 mV、掃引速度： 100 mV/s、 3サイクル)を行った。その結果、 3,4-エチレンジォキシチォフェンの電解重合が進行し、図 9に示すように、実施例 2と同様の黒色の分子配向性ポリマーキャストフイルムが形成された。得られた C-V曲線を図 10に示す。図 10から電解重合に伴うポリマーの酸化ピーク（+ 200 mV) 及び還元ピーク（一 570 mV) の増加が観察され、本実施例の分子配向性ポリマーキャストフィルムは良好な酸化還元特性を有することが分かつた。比較例 1

10 mMの下記式 (III) . . . (HI)

により表される化合物を含有する水溶液 1.5 mLと、 10 mMのポリ（2·アクリルァミド -2-メチルプロパンスルホン酸ナトリウム）（Sigma- Aldrich Company製）を含有する水溶液 1.5 mLとを 25°Cで混合すると、直ちに凝集及ぴ沈殿が起こった。産業上の利用の可能性

上記の通り、本発明の分子配向性ポリマーゲル及び分子配向性ポリマーキャストフイルムは優れた機械的強度とともに、優れた分子配向性、高い電気伝導度及ぴ良好な酸ィ匕還元特性を有する。そのため、本発明の分子配向性ポリマーゲルは、ァクチユエータ等への応用が期待できる。また本発明の分子配向性ポリマーキヤストフィルムは電極上に形成することにより薄型表示素子等への応用が期待できる。

Claims

請求の範囲

1. 自己組織性を有する両親媒性化合物と、前記両親媒性化合物と相互作用するモノマーとを自己組織ィ匕させた後、前記モノマーを重合してなることを特徴とする分子配向性ポリマーゲル。

2. 請求項 1に記載の分子配向性ポリマーゲルにおいて、前記両親媒性化合物が炭素数 20以下の直鎖型又は分岐型アルキル基を有する力チオンであることを特徴とする分子配向性ポリマーゲル。

3. 請求項 2に記載の分子配向性ポリマーゲルにおいて、前記カチオンは下記一般式 (I)：

(ただし、及び R₂は炭素数 20以下の直鎖型又は分岐型アルキル基を示し、同一でも異なっていても良い。）により表されることを特徴とする分子配向性ポリマーゲル。

4. 請求項 1〜3のいずれかに記載の分子配向性ポリマーゲルにおいて、前記モノマーがァニオン性モノマーであることを特徴とする分子配向性ポリマーゲル。

5. 請求項 4に記載の分子配向性ポリマーゲルにおいて、前記ァニオン性モノマーがスルホン酸基を有することを特徴とする分子配向性ポリマーゲル。

6. 請求項 5に記載の分子配向性ポリマーゲルにおいて、前記ァニオン性モノマーが 2-アクリルアミド -2-メチルプロパンスルホン酸であることを特徴とする分子配向性ポリマーゲル。

7. 請求項 2〜 6のいずれかに記載の分子配向性ポリマーゲルにおいて、前記両親媒性ィ匕合物の直鎖型又は分岐型アルキル基の炭素数が 10以下であることを特徴とする分子配向性ポリマーゲル。

8. 請求項 1〜3のいずれかに記載の分子配向性ポリマーゲルにおいて、前記モノマーがチォフエン及ぴ z又はチオフェン誘導体、あるいはピロ一ル及ぴ z 又はピロール誘導体であることを特^ 5:とする分子配向性ポリマーゲル。

9. 請求項 8に記載の分子配向性ポリマーゲルにおいて、前記チオフヱン誘導体が 3-チォフェンカルボン酸、 3-チォフェン酢酸、 3-チォフェンエタノール、 3,4-ェチレンジォキシチオフヱン及ぴビスチオフヱンからなる群から選ばれた少なくとも 1種であり、前記ピロール誘導体が 3-ピロ一ルカルボン酸又は 3-ピロ一ル酢酸であることを特徴とする分子配向性ポリマーゲル。

10. 自己組織性を有する両親媒性化合物と、前記両親媒性化合物と相互作用するモノマーとの溶液をキヤスティングした後、前記モノマーを重合してなることを特徴とする分子配向性ポリマーキャストフイルム。

11. 自己組織性を有する両親媒性化合物の溶液を電極上にキャスティングした後、チォフェン及ぴ Z又はチォフェン誘導体であるモノマー、あるいはピロ一ル及ぴ /又はピ口ール誘導体であるモノマーを含む溶液中で前記電極に通電することにより、前記モノマーを電解重合してなることを特徴とする分子配向性ポリマーキャストフイノレム。

12. 請求項 10又は 11に記載の分子配向性ポリマーキャストフイルムにおいて、前記両親媒性化合物が炭素数 20以下の直鎖型又は分岐型アルキル基を有する力チオンであることを特徴とする分子配向性ポリマーキャストフイルム。

13. 請求項 12に記載の分子配向性ポリマーキャストフィルムにおいて、前記カチオンは下記一般式 (I)：

(ただし、 Ri及び R₂は炭素数 20以下の直鎖型又は分岐型アルキル基を示し、同- でも異なっていても良い。）により表されることを特徴とする分子配向性ポリマ、キャストフイノレム。

14. 請求項 12に記載の分子配向性ポリマーキャストフィルムにおいて、前記カチオンは下記一般式 (II)： · · ·（Π)

(ただし、 R₃及び R₄は炭素数 20以下の直鎖型又は分岐型アルキル基を示し、同一でも異なっていても良く、 nは 2〜 12の整数を示す。）により表されることを特徴とする分子配向性ポリマーキャストフイルム。

15. 請求項 10、 12〜： L4のいずれかに記載の分子配向性ポリマーキャストフィルムにおいて、前記モノマーがチォフェン及び/又はチォフェン誘導体、ピロ一ル及び/又はピ口ール誘導体、又は前記チオフェン誘導体及ぴ前記ピ口ール誘導体以外のァ-オン个生モノマーであることを特徴とする分子配向性ポリマーキャス

16. 請求項 15に記載の分子配向性ポリマーキャストフィルムにおいて、前記チォフェン誘導体以外の前記ァニオン性モノマーが 2-アクリルアミド -2-メチルプロパンスルホン酸であることを特徴とする分子配向性ポリマーキャストフィルム。

17. 請求項 15に記載の分子配向性ポリマーキャストフィルムにおいて、前記チォフェン誘導体が 3-チォフェンカルボン酸、 3-チォフェン酢酸、 3-チォフェンェタノール、 3,4-ェチレンジォキシチォフエン及ぴビスチオフェンからなる群から選ばれた少なくとも 1種であり、前記ピロール誘導体が 3-ピロ一ルカルボン酸又は 3-ピロール酢酸であることを特徴とする分子配向性ポリマーキャストフィルム。

18. 請求項 1〜 9のいずれかに記載の分子配向性ポリマーゲルを製造する方法であって、前記両親媒性化合物と前記モノマーとを混合して両者を自己組織ィ匕させた後、前記モノマーを重合することを特徴とする方法。

19. 請求項 18に記載の分子配向性ポリマーゲルの製造方法において、前記モノマーの重合反応を前記両親媒性化合物と前記モノマーとの分子レベルの自己組織体の相転移温度未満の温度で行うことを特徴とする方法。

20. 請求項 10〜： 17のいずれかに記載の分子配向性ポリマーキャストフイルムを製造する方法であって、前記両親媒性化合物と前記モノマーとの溶液を調製し、前記溶液をキヤスティングした後、前記モノマーを重合することを特徴とする方法。

21. 請求項 10〜： 17のいずれかに記載の分子配向性ポリマーキャストフィルムを製造する方法であって、前記両親媒性化合物の溶液を調製し、前記溶液を電極上にキャスティングし、乾燥して前記両親媒性化合物のフィルムとした後、前記モノマーを含有する溶液中に浸漬し、前記電極に通電することにより、前記モノマーを電解重合することを特徴とする方法。

22. 請求項 20又は 21に記載の分子配向性ポリマーキャストフィルムの製造方法において、前記モノマーの重合反応を前記両親媒性ィ匕合物と前記モノマーとの分子レベルの自己組織体の相転移温度未満の温度で行うことを特徴とする方法。