WO2005052058A1 - 導電性ポリアニリン組成物、その製造方法及びそれからなる成形体 - Google Patents

導電性ポリアニリン組成物、その製造方法及びそれからなる成形体 Download PDF

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WO2005052058A1
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hydrocarbon group
conductive
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Noriyuki Kuramoto
Mizutomo Takeuchi
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Idemitsu Kosan Co., Ltd.
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    • H01B1/124Intrinsically conductive polymers
    • H01B1/128Intrinsically conductive polymers comprising six-membered aromatic rings in the main chain, e.g. polyanilines, polyphenylenes

Definitions

  • the present invention relates to a conductive polyaniline composition, a method for producing the same, and a molded article comprising the same.
  • the present invention relates to a conductive polymer composition which can be easily produced and handled and can provide a molded article having extremely excellent electrical properties, and particularly a protonated polyarline having high conductivity.
  • the present invention relates to a base composition and a method for producing a soluble, protonated, polyaryne-based composite.
  • Polyarline is a well-known material as one of conductive polymers. In addition to its electrical properties, polyarline can be synthesized relatively easily from inexpensive arlin, and exhibits excellent stability to air, etc. while exhibiting electrical conductivity! And characteristics.
  • Known methods for producing polyarline include a method of electrolytically oxidizing and polymerizing arlin or an arrin derivative or a method of chemically oxidizing and polymerizing arin.
  • Electrolytic oxidation polymerization can provide films with excellent electrical properties, but is generally not suitable for mass production because of its higher production cost than chemical oxidation polymerization. Have difficulty.
  • a polymer obtained in a non-conductive base state is used.
  • a process is required in which phosphorus is doped with a dopant (doping agent) and protonated.
  • polyarline in a non-conductive base state is hardly soluble in most organic solvents and is not suitable for industrial production.
  • the conductive polyarline (so-called emeraldine salt state) generated after the protonation is substantially insoluble and infusible, and it is difficult to easily produce a conductive composite material and a molded article thereof.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-70312 describes a method of doping polyaline in a non-conductive base state, for example, using adamantanesulfonic acid as a dopant and dissolving the same in m-talesol. Have been.
  • J. Phys.: Condens. Matter, 10, 1998, pp. 8293-8303 states that, for example, in a special solvent such as 2,2-dichloromouth acetic acid (a strong acid of nodogen), A method is described in which polyacrylic acid in a non-conductive basic state is doped using acrylamide-2-methyl-propanesulfonic acid as a dopant.
  • a special solvent such as 2,2-dichloromouth acetic acid (a strong acid of nodogen)
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-183389 discloses that, for example, as in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-149724, di (2-ethylhexyl) of sulfosuccinic acid is prepared by using 2,2-dichloroacetic acid as a solvent. It describes a method of doping polyarline in a non-conductive base state using ester as a dopant.
  • the present invention provides a conductive polyaline composition that provides a conductive polyaniline molded article having high electric conductivity, and a conductive polyaniline formed without passing through a non-conductive base state of polyaline. It is an object of the present invention to provide a method for producing a functional polyaniline complex and a composition containing the complex.
  • the present inventors have conducted intensive studies and conducted a two-layer system of an organic solvent such as toluene and water in the presence of a protonic acid having a specific structure in the presence of a protonic acid having a specific structure. It has been found that by performing this, a complex (so-called emeraldine salt) of polyarline and the above-mentioned protonic acid is formed. This complex is soluble in the organic solvent, and the organic solvent phase It has been found that it can be uniformly applied to a substrate such as glass.
  • an organic solvent such as toluene and water
  • polymerization of arin is carried out in the presence of a propotonic acid having a specific structure, thereby obtaining polyarin and the above-described protocol.
  • a propotonic acid having a specific structure
  • the molecular weight of the polyarline can be changed as desired. Surprisingly, it has been found that the molecular weight of polyarline can be very high even though it is soluble in solvents such as toluene.
  • the present inventors have developed a composition obtained by adding a small amount of a compound having a phenolic hydroxyl group to a complex of polyarline and a protonic acid dissolved in the above-mentioned organic solvent, with a base such as glass. It has been found that a molded article of the conductive polyaniline composition obtained by applying the composition to a material has dramatically improved electrical properties such as electrical conductivity. Further, a composition to which a small amount of a compound having a phenolic hydroxyl group is added becomes a highly transparent conductive article due to its uniformity.
  • the compound having a phenolic hydroxyl group is a solvent and the solubility of the conductive polyarline is low, a compound having a large amount of the phenolic hydroxyl group is necessary for forming a conductive material.
  • Compounds having a phenolic hydroxyl group, such as m-cresol, have a high boiling point and require a great deal of energy for solidification and materialization.
  • the compound having a phenolic hydroxyl group is used only in a small amount, it is not difficult to remove most of the volatile solvents such as toluene.
  • conductive poly-phosphorus compositions (1) Contains (a) a protonated substituted or unsubstituted poly-arin complex, and (b) a compound having a phenolic hydroxyl group, which is dissolved in a substantially water-immiscible organic solvent.
  • An electrically conductive poly-phosphorus composition An electrically conductive poly-phosphorus composition.
  • the content of the substituted or unsubstituted polyaline in the protonated substituted or unsubstituted polyaniline complex is 20% by weight to 70% by weight.
  • the conductive polyaline composition according to any one of (4) to (4).
  • M is a hydrogen atom or an organic or inorganic free radical
  • X is an acidic group
  • A is a hydrocarbon group which may contain a substituent
  • R is independently R 1 —OR 1 , —COR 1 , CO (COR 1 ), —CO (COOR 1 ) [where R 1 is a hydrocarbon group, a silyl group, an alkylsilyl group, or-(R 20 ) xR 3 units,-(OSiR 3 ) x-OR 3 (R 2 is an alkyl
  • R 3 is a hydrocarbon group which may be the same or different, and X is an integer of 1 or more
  • n is an integer greater than or equal to 2]
  • m is the valence of M ⁇
  • the organic protonic acid represented by the formula (I) or a salt thereof has the following formula (II)
  • M is a hydrogen atom or an organic or inorganic free radical
  • X is an acidic group
  • R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a hydrocarbon group or an R 8 Si— group (where R 8
  • R 6 and R 7 are each independently a hydrocarbon group or-(R 90 ) -R 1G group (where R 9 is a hydrocarbon group or a silylene group, R 1C> is a hydrogen atom, Hydrogen group or R 11 Si-(R 11 is
  • a hydrocarbon group, three R 11 s may be the same or different), and q is an integer of 1 or more.
  • M is a hydrogen atom or an organic or inorganic free radical
  • R 12 and R 13 are each independently a hydrocarbon group or -R 14
  • R 15 is a hydrogen atom, a hydrocarbon group or R 16 Si
  • a 3-group (where R 16 is a hydrocarbon group, and three R 16 s may be the same or different), and r is an integer of 1 or more]
  • (7) is a sulfosuccinic acid derivative represented by the following formula (7):
  • M is a hydrogen atom or an organic or inorganic free radical
  • X is an acidic group
  • A is a hydrocarbon group which may contain a substituent
  • R is independently R 1 —OR 1 , —COR 1 , CO (COR 1 ), —CO (COOR 1 ) [where R 1 is a hydrocarbon group, a silyl group, an alkylsilyl group, or-(R 20 ) xR 3 units,-(OSiR 3 ) x-OR 3 (R 2 is an alkyl
  • R 3 is a hydrocarbon group which may be the same or different, X is an integer of 1 or more), and n is an integer of 2 or more.
  • a method for producing a phosphorus complex A method for producing a phosphorus complex.
  • M is a hydrogen atom or an organic or inorganic free radical
  • X is an acidic group
  • R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a hydrocarbon group or an R 8 Si— group (where R 8
  • R 6 and R 7 are each independently a hydrocarbon group or-(R 90 ) -R 1G group (where R 9 is a hydrocarbon group or a silylene group, R 1C> is a hydrogen atom, Hydrogen group or R 11 Si-(R 11 is
  • a hydrocarbon group, three R 11 s may be the same or different), and q is an integer of 1 or more. Is a number]
  • M is a hydrogen atom or an organic or inorganic free radical
  • R 12 and R 13 are each independently a hydrocarbon group or -R 14
  • R 15 is a hydrogen atom, a hydrocarbon group or an R 16 Si-group
  • R 16 is a hydrocarbon group, three R 16 s may be the same or different, and r is an integer of 1 or more.
  • M is a hydrogen atom or an organic or inorganic free radical
  • X is an acidic group
  • A is a hydrocarbon group which may contain a substituent
  • R is independently R 1 —OR 1 , —COR 1 , CO (COR 1 ), —CO (COOR 1 ) [where R 1 is a hydrocarbon group, a silyl group, an alkylsilyl group, or-(R 20 ) xR 3 units,-(OSiR 3 ) x-OR 3 (R 2 is an alkyl
  • R 3 is a hydrocarbon group which may be the same or different, and X is an integer of 1 or more
  • n is an integer greater than or equal to 2]
  • a substituted or unsubstituted aline is subjected to an oxidative polymerization to form a (a) protonated substituted or unsubstituted, soluble in an organic solvent.
  • a method for producing a conductive poly-arline composition comprising:
  • M is a hydrogen atom or an organic or inorganic free radical
  • X is an acidic group
  • R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a hydrocarbon group or an R 8 Si— group (where R 8
  • R 6 and R 7 are each independently a hydrocarbon group or-(R 90 ) -R 1G group [where R 9 is R 1C> is a hydrogen atom, a hydrocarbon group or R 11 Si ⁇ (R 11 is
  • a hydrocarbon group, three R 11 s may be the same or different), and q is an integer of 1 or more.
  • Specific surface resistance value is less than or equal to at least 10 5 Omega (20) surface conductivity article according.
  • (23) A surface conductivity comprising applying the conductive polyaniline composition according to any one of (1)-(9) and (13)-(15) to a substrate and molding the composition. Article manufacturing method.
  • the conductive polyarline composition of the present invention is obtained in a state of being dissolved in an organic solvent after polymerization of a phosphorus, and can be produced without passing through a non-conductive base state (so-called emeraldine base state). Therefore, the post-treatment after the polymerization can be simplified, and a complicated process such as doping that requires a long time is not required. Thus, a method for industrially extremely advantageously producing a conductive poly-phosphorus composition has been provided.
  • a conductive poly-phosphorus complex having an unusually high molecular weight and soluble in an organic solvent can be obtained.
  • the polyarline has a high molecular weight, it becomes a conductive article having high strength and stretchability when used as a conductive article.
  • the electric conductivity can be drastically improved by adding a compound having a phenolic hydroxyl group as the second dopant.
  • the conductive poly-arline composition of the present invention may be in a conductive state (protonated state). Since it is dissolved in an organic solvent, it can be easily formed into a film or film. Then, the film or film of the obtained molded article has excellent homogeneity and transparency, and does not undergo stretching or the like. ⁇ Indicates electrical conductivity.
  • the conductive poly-arin composition of the present invention can be easily and economically produced using inexpensive raw materials and ordinary equipment, and is industrially extremely useful.
  • FIG. 1 (b) is a wide-angle X-ray scattering spectrum of a molded product (thin film) produced from the composition of the present invention to which a phenolic compound is added.
  • FIG. 2 shows a wide-angle X-ray scattering spectrum of a molded product (thin film) produced from (a) a polyaniline composite dissolved in an organic solvent without adding a phenolic compound (b). is there.
  • FIG. 3 (b) is a UV-vis (ultraviolet-visible) spectrum of a molded article (thin film) produced from the composition of the present invention to which a phenolic conjugate was added.
  • FIG. 4 (b) UV-vis of a molded article (thin film) produced from a polyaniline composite by adding a phenolic compound and dissolving in an organic solvent. It is a (ultraviolet-visible) spectrum.
  • the conductive poly-phosphorus composition of the present invention (hereinafter referred to as the composition of the present invention) is dissolved in an organic solvent which is substantially immiscible with water, and is dissolved in an organic solvent.
  • (A) Protonated substitution or It is characterized by including an unsubstituted polyaline complex and (b) a compound having a phenolic hydroxyl group.
  • M is a hydrogen atom or an organic or inorganic free radical
  • X is an acidic group
  • A is a hydrocarbon group which may contain a substituent
  • R is independently R 1 —OR 1 , —COR 1 , CO (COR 1 ), —CO (COOR 1 ) [where R 1 is a hydrocarbon group, a silyl group, an alkylsilyl group, or a group of-(R 20 ) xR 3 , which may contain a substituent having at least carbon atoms,-(OSiR 3 ) x-OR 3 (R 2 is archi
  • R 3 is a hydrocarbon group which may be the same or different, and X is an integer of 1 or more
  • n is an integer greater than or equal to 2]
  • a substituted or unsubstituted aline is subjected to an oxidative polymerization to form a (a) protonated substituted or unsubstituted organic solvent.
  • composition by a method for producing a conductive poly-arline composition characterized by including the following.
  • the compound (b) having a phenolic hydroxyl group (hereinafter, referred to as (b) phenolic compound) used in the composition of the present invention is not particularly limited, and may be represented by the general formula ArOH (here, Ar Is an aryl group or a substituted aryl group).
  • Substituted phenols such as phenol, salicylic acid, hydroxybenzoic acid, and hydroxynaphthalene; multivalent phenol compounds such as catechol and resorcinol; Molecular compounds and the like can be exemplified.
  • the phenolic conjugate is present as a dopant that is not a solvent.
  • the fact that the phenolic compound is a dopant means that the molded article which also produced the composition of the present invention to which the (1 Kb) phenolic compound was added had a higher electric power than the molded article without the addition. Very high conductivity (see Examples and Comparative Examples); and (2) the present invention containing (b) phenolic conjugates after removing the organic solvent, as shown in FIGS.
  • this is supported by showing different UV-vis (ultraviolet-visible) spectra, and it is clear that (b) the phenolic compound remains in the molded article after removing the organic solvent. That is, if the phenolic compound (b) is a mere solvent, it is easily volatilized and removed by applying heat when forming a molded article.
  • it is present as a dopant it is charged when it exists as a dopant, so that it requires a large amount of energy to remove it from the polyaline and cannot be removed by heating to the degree of volatilization!
  • the added amount of (b) the phenolic conjugate is usually 0.01% with respect to (a) the protonated substituted or unsubstituted polyaline complex. - 1000 wt%, preferably in the range of 0.5 5 500 mass 0/0.
  • the molar concentration of the compound (b) having a phenolic hydroxyl group is preferably in the range of 0.1 OlmolZL to 5 molZL. If the amount of the compound is too small, the effect of improving the electrical conductivity may not be obtained. In addition, when the amount is too large, the uniformity of the composition is impaired, and a great deal of heat and time is required for volatilization and removal, resulting in a material having impaired transparency and electrical properties. There is a risk.
  • the above-mentioned (a) the protonated substituted or unsubstituted polyaline complex (hereinafter referred to as (a) polyaline complex) used in the composition of the present invention includes a substituted or unsubstituted polyaline complex.
  • Lin hereinafter simply referred to as polyaniline
  • an organic protonic acid (I) or a salt thereof Protonated with an organic protonic acid (I) or a salt thereof is preferable.
  • Examples of the substituent of the substituted polyaline include straight-chain or branched hydrocarbon groups such as a methyl group, an ethyl group, a hexyl group, and an octyl group; alkoxyl groups such as a methoxy group and a phenoxy group; And a halogen-containing hydrocarbon group such as an aryloxy group and a CF group.
  • the weight average molecular weight of the substituted or unsubstituted polyarline is preferably a high molecular weight substance of 100, OOOg Zmol or more.
  • the strength and stretchability of the conductive article obtained from the composition can be improved.
  • the molecular weight of polyaline was measured by gel permeation chromatography (GPC). The details of the measurement method will be described in Examples described later.
  • M is a hydrogen atom or an organic or inorganic free radical.
  • the organic free group include a pyridium group, an imidazolium group, and an allium group.
  • examples of the inorganic free group include sodium, lithium, potassium, cerium, and ammonium. No.
  • X is an acidic group, for example, a —SO— group, a —PO 2 group, a —PO (OH) — group, a —OPO 2 group
  • A is a hydrocarbon group which may contain a substituent, for example, a linear or branched alkylalkyl group having 1 to 24 carbon atoms, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, A cycloalkyl group which may contain a substituent such as menthyl, a dicycloalkyl group which may be condensed such as bicyclohexyl, norvol, adamantyl or a polycycloalkyl group, phenyl, tosyl, thiophen- Aryl group containing an aromatic ring which may contain a substituent such as phenyl, pyrrolyl, pyridyl or fuller, naphthyl, anthracel, fluorene, 1,2,3,4-tetrahydronaphthyl And an optionally condensed diaryl group, a polyaryl group, an alkylaryl group, and the like
  • R is independently R 1 —OR 1 , —COR 1 , CO (COR 1 ) and —CO (COOR 1 ).
  • R 1 is a hydrocarbon group, a silyl group, an alkylsilyl group, or-(R 20 ) xR 3 group, (OSiR 3 ) x-OR 3 (R 2 Haa
  • a alkylene group and R 3 are hydrocarbon groups which may be the same or different, and X is an integer of 1 or more).
  • R 1 is a hydrocarbon group include linear or branched butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nor, decyl, dodecyl, pentadecyl And eicosal groups.
  • n is an integer greater than or equal to 2
  • m is the valence of M.
  • dialkylbenzenesulfonic acid dialkylnaphthalenesulfonic acid, sulfophthalic acid ester, and a compound represented by the following formula (II) are preferable, and those for IJ are preferred.
  • M XCR 4 (CR 5 COOR 6 ) COOR 7 ) (II)
  • M is a hydrogen atom or an organic or inorganic free radical as in the case of the formula (I).
  • the organic free radical include a pyridium group, an imidazolium group, an aryl group, and the like.
  • the inorganic free radical include sodium, lithium, potassium, cerium, and ammonia. And the like.
  • X is an acidic group, for example, a —SO— group, a —PO 2 group, a —PO (OH) — group, a —OPO 2 group
  • R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a hydrocarbon group, or an R 8 Si— group (where R 8
  • R 8 may be the same or different.
  • examples of the hydrocarbon group include a linear or branched alkyl group having 124 carbon atoms, an aryl group containing an aromatic ring, and an alkyl aryl group.
  • R 8 is a hydrocarbon group, the hydrocarbon group is the same as in R 4 and R 5 .
  • R 6 and R 7 are each independently a hydrocarbon group or a — (R 90 ) —R 1C) group [where R 9 is a hydrocarbon group or a silylene group, and R 1C> Hydrogen atom, hydrocarbon group or R 11 Si-(R 11
  • R 6 and R 7 are a hydrocarbon group
  • examples of the hydrocarbon group include a linear or branched alkyl group having 124, preferably 4 or more carbon atoms, an aryl group containing an aromatic ring, and an alkyl group.
  • specific examples of the hydrocarbon group include, for example, a linear or branched butyl group, a pentyl group, a hexyl group, and octyl. Group, decyl group and the like.
  • R 9 in R 6 and R 7 is a hydrocarbon group
  • examples of the hydrocarbon group include a linear or branched alkylene group having 124 carbon atoms, an arylene group containing an aromatic ring, and an alkyl arylene And arylalkylene groups.
  • R 1G and R 11 are hydrocarbon groups
  • the hydrocarbon group is the same as in the case of R 4 and R 5 , and q may be 1 to 10. preferable.
  • R 6 and R 7 are - as a specific example of a case where (R 9 0) -R 1C) radical is, for example,
  • p is the valence of M.
  • the organic protonic acid ( ⁇ ) or a salt thereof is more preferably a sulfosuccinic acid derivative represented by the following formula (III) (hereinafter, a sulfosuccinic acid derivative (III) t).
  • R 12 and R 13 are each independently a hydrocarbon group or - R 14
  • R 15 is a hydrogen atom, a hydrocarbon group or R 16 Si
  • R 16 is a hydrocarbon group, and three R 16 s may be the same or different, and r is an integer of 1 or more.
  • R 12 and R 13 are hydrocarbon groups
  • the hydrocarbon group is the same as R 6 and R 7 .
  • examples of the hydrocarbon group when R 15 and R 16 is a hydrocarbon group are the same as above R 4 and R 5.
  • r is preferably 1 to 10.
  • R 12 and R 13 are-(R 140 ) -R 15 groups, specific examples of R 6 and R 7 -(R 9 0) n -R 1C> .
  • R 12 and R 13 is a hydrocarbon group
  • the above-mentioned organic protonic acid (I) or a salt thereof has a function of protonating polyarline, and (a) is present as a dopant (counter-on) in the polyarline complex. ing. That is, in the composition of the present invention, two kinds of compounds, the above-mentioned organic protonic acid (I) or a salt thereof, and the above-mentioned (b) phenol conjugate, function as dopants. It is considered that the organic protonic acid (I) or a salt thereof exists as a cation in the composition of the present invention.
  • the yarn composition ratio of the polyaline to the organic protonic acid (I) or a salt thereof is not particularly limited, but the monomer unit Z of the polyaline and the organic protonic acid
  • the molar ratio of (I) or a salt thereof is usually 0.1-2, preferably 0.1-0.5.
  • the proportion of the organic protonic acid (I) or a salt thereof is too small, the electric conductivity does not increase. Also, when the amount is too large, the proportion of polyarin which controls the electrical properties of the molded article decreases, and the electrical conductivity decreases.
  • the weight composition ratio changes depending on the molecular weight of the protonic acid.
  • the substituted or unsubstituted polyaline complex containing protonated contains 20% to 70% by weight of substituted or unsubstituted polyaline. A composite is preferable because it exhibits high electric characteristics.
  • the organic protonic acid (I) or a salt thereof used in the present invention can be produced by a known method.
  • a corresponding sulfophthalic acid ester derivative or succinic acid ester derivative can be obtained by reacting a sulfophthalic acid derivative or a sulfosuccinic acid derivative with a desired alcohol.
  • a corresponding sulfosuccinate derivative can be obtained by hydrosulfating a maleic ester with sodium hydrogen sulfite or the like.
  • organic protonic acid (I) or a salt thereof a commercially available product can be used.
  • examples of commercially available products include, for example, Aerosol OT (Diisooctyl Sodium Sulfosuccinate; Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and Lipard 870P (Lion Corporation). Some commercially available products have different purities. You can use it for IJ.
  • the organic solvent that is substantially immiscible with water (hereinafter referred to as a water-immiscible organic solvent) used in the composition of the present invention includes, for example, hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, and tetralin.
  • Hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, and tetralin.
  • Halogen-containing solvents such as methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, dichloroethane, trichloroethane, and tetrachloroethane
  • ester solvents such as ethyl acetate; toluene, xylene, Form, trichloroethane, ethyl acetate and the like are preferred.
  • the production of the (a) polyarline complex used in the present invention is preferably performed using a chemical oxidation polymerization method.
  • an acidic aqueous solution or a mixed solvent of a hydrophilic organic solvent and an acidic aqueous solution is generally used.
  • A In the production of the polyaline composite, a mixed solvent system of a water-immiscible organic solvent and an acidic aqueous solution can be used, and such a mixed solvent system is preferably used.
  • the organic protonic acid (I) or a salt thereof may be present in the mixed solvent during polymerization of arin.
  • the (a) polyarline complex produced by the polymerization reaction is obtained in a state of being dissolved in a water-immiscible organic solvent phase. By separating the aqueous phase, it can be immediately dissolved in a water-immiscible organic solvent to obtain a polya-phosphorus complex.
  • the acid (I) or a salt thereof also functions as a surfactant.
  • Organic protonic acid (I) or salt thereof Z The molar ratio of the charged a-line or substituted a-line to be polymerized is usually 0.05-1, preferably 0.1-0.5. . If the molar ratio of the organic protonic acid (I) or a salt thereof is less than 0.05, the progress of polymerization becomes slow, and as a result, a molded article having a high electric conductivity cannot be obtained. On the other hand, when the molar ratio is larger than 1, it becomes difficult to separate the aqueous phase from the aqueous phase after the polymerization, and as a result, a molded article having a high electric conductivity cannot be obtained.
  • the initiator of the chemical oxidation polymerization is not particularly limited, but may be ammonium persulfate, persulfate, or the like.
  • Sodium persulfate such as sodium and potassium persulfate; ammonium dichromate, ammonium perchlorate, potassium iron sulfate (111), trichloride iron (111), diacid chloride
  • Inorganic compounds such as manganese, iodic acid and potassium permanganate can be used, and compounds having oxidizing ability at room temperature or lower are preferable.
  • a water-soluble initiator in order to prevent unreacted initiator from mixing into the organic phase.
  • preferred initiators include, for example, ammonium persulfate, sodium persulfate, potassium persulfate, ammonium perchlorate, and the like, with ammonium persulfate being particularly preferred.
  • the polymerization conditions are not particularly limited, but the temperature at the time of polymerization is in the range of -20 to 30 ° C, preferably 5 ° C or less.
  • the polya-phosphorus complex is produced by chemical oxidative polymerization in a water-immiscible organic solvent
  • the resulting (a) polya-phosphorus complex is subjected to polymerization.
  • the (b) phenolic conjugate may be added as it is dissolved in the organic solvent used! /, Or it may be dissolved in the organic solvent. May be removed to obtain a solid (a) polya-phosphorus complex, which may be dissolved again in a water-immiscible organic solvent, followed by adding (b) a phenolic compound.
  • the water-immiscible organic solvent used for polymerization and the water-immiscible organic solvent used for re-dissolving may be the same, or different! /, Even! /, .
  • the polya-phosphorus complex (a) used in the present invention can also be produced by chemical oxidation polymerization in an acidic aqueous solution without using a mixed solvent of a water-immiscible organic solvent and water. .
  • Such a method is generally widely known, but in this case, the polyarline or the polyarlin complex is obtained in a state where the aqueous solution is precipitated, and unreacted arin monomers and oligomers, and other polymerization initiations. It will contain a lot of impurities such as agents. For this reason, it is necessary to reduce the precipitated polyaline or polyaline complex with a base such as ammonia or hydrazine to purify it as an emeraldine salt state.
  • a base such as ammonia or hydrazine
  • a general electrolytic polymerization method can be used to produce the (a) polyarline complex by a method other than chemical oxidation polymerization.
  • the proportion of (a) the polyarline complex in the water-immiscible organic solvent depends on the type of the water-immiscible organic solvent, but is usually 900 gZL or less, and is preferably Is 0.01-The range is 300gZL or less.
  • composition of the present invention containing (a) a polya-phosphorus complex and (b) a phenolic compound.
  • a composition of the present invention conductive poly-phosphorus composition
  • a phenolic compound containing (a) a polya-phosphorus complex and (b) a phenolic compound.
  • the phenol compound (b) may be added in a solid state or a liquid state, or may be added or dissolved in or suspended in a water-immiscible solvent.
  • an appropriate solvent addition method is selected so as to be in a dissolved state even after addition.
  • a conductive molded article of the present invention (hereinafter, referred to as a molded article of the present invention) is characterized by being formed by molding the composition of the present invention (conductive poly-phosphorus composition). I do.
  • composition of the present invention may be added with other resin materials; other compounding agents such as an inorganic material, a curing agent, and a plasticizer according to the purpose.
  • resin materials are added for the purpose of, for example, a binder substrate, a plasticizer, a matrix substrate, and the like. Specific examples thereof include, for example, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyethylene terephthalate, polycarbonate, and polyethylene glycol. , Polyethylene oxide, polyacrylic acid, polyacrylate, polymethacrylate, polyvinyl alcohol and the like. When the composition of the present invention contains another resin material, the composition of the present invention becomes a conductive composite material.
  • the inorganic material is added, for example, for the purpose of improving strength, surface hardness, dimensional stability, and other mechanical properties, and specific examples thereof include, for example, silica (silicon dioxide), titania (oxidation), and the like. Titanium), alumina (Silicon Aluminum) and the like.
  • the curing agent is added for the purpose of, for example, improving the strength, surface hardness, dimensional stability, and other mechanical properties.
  • a thermosetting agent such as phenolic resin
  • an accelerator examples thereof include a photocuring agent using a related monomer and a photopolymerizable initiator.
  • the plasticizer is added for the purpose of, for example, improving mechanical properties such as tensile strength and bending strength.
  • Specific examples thereof include, for example, phthalates and phosphates.
  • the surface-transparent conductive article of the present invention comprises (a) a polyarline complex, and (b) phenols, which are dissolved in the water-immiscible organic solvent obtained as described above.
  • the composition of the present invention containing a compound can be produced by applying the composition to a substrate having a desired shape, such as a glass resin film or sheet, and removing a water-immiscible organic solvent.
  • the method of applying the composition of the present invention to a substrate includes known methods such as a casting method, a spray method, a dip coating method, a doctor blade method, a bar code method, a spin coating method, a screen printing method, and a gravure printing method. General method can be used.
  • the organic solvent may be volatilized by heating.
  • a method for volatilizing the water-immiscible organic solvent for example, heating at a temperature of 250 ° C or less, preferably 50 to 200 ° C in an air stream, and further, if necessary, heating under reduced pressure .
  • the heating temperature and the heating time are not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the material to be used.
  • the molded article of the present invention is a thin film obtained by applying the composition of the present invention to a substrate and removing the water-immiscible organic solvent. It can also be a molded article. In the case of a self-supporting molded article, a molded article having a desired mechanical strength can be obtained by adding the above-mentioned other resin material other than polyarline to the composition of the present invention. Monkey
  • the thickness thereof is usually 1 mm or less, preferably lOnm-50 ⁇ m.
  • the intrinsic conductivity of the molded article of the present invention exhibits an extremely high value of lOSZcm or more, preferably 50SZcm or more.
  • the intrinsic conductivity is measured by developing the composition of the present invention on a glass substrate and using a method such as a two-terminal method, a four-terminal method, a four-point probe method, and a van der Pol method. be able to.
  • the intrinsic conductivity in this specification is a value measured using a commercially available resistivity meter Loresta GP (manufactured by Mitsubishi Idani Gakusha; by the four probe method).
  • the surface transparent conductive article of the present invention has an intrinsic surface resistance of at least 10 5 ⁇ / cm2. The following is preferred.
  • the light transmittance at 450 nm is preferably 70% or more.
  • a composition containing a small amount of a compound having a phenolic hydroxyl group is added, and a highly transparent conductive article can be obtained because of its uniformity.
  • the measurement of the molecular weight of polyaline was determined by gel permeation chromatography (GPC). Specifically, the measurement was performed using TOSOH TSK-GEL GMHHR-H as a column, using a 0.01 M LiBrZN-methylpyrrolidone solution at 60 ° C and a flow rate of 0.35 mlZ min. As a sample, 100 L of a 0.2 g / L solution was injected, and UV was detected at 260 nm. As a standard, the average molecular weight was calculated by the PS conversion method.
  • the polymerization reaction was carried out while cooling the flask in an ice water bath, and the stirring was stopped after 18 hours.
  • the reaction solution was transferred to a separating funnel, the aqueous phase was discarded from the reaction solution separated into two layers, and the toluene organic phase was washed twice with ion-exchanged water and twice with a 1N hydrochloric acid solution. Volatiles (organic solvent) were distilled off from the toluene solution containing the target substance under reduced pressure to obtain a protonated solid polyaniline complex.
  • the polyaline complex obtained in the above (1) was dissolved again in toluene to prepare a toluene solution containing the polyaline complex at a rate of 50 g / L.
  • a non-conductive polyarline so-called emeraldine base state
  • This non-conductive poly-Arin is filtered and dried, and NM
  • the weight-average molecular weight in terms of PS was 614, OOOgZmol.
  • the polyaline complex obtained in the above (1) was dissolved again in toluene, and 0.2 ml of m-talesol was added to 1 mL of a toluene solution containing the polyaline complex at a rate of 50 g / L.
  • a conductive polyaline composition having a concentration of m-talesol of about 0.2 mol ZL was obtained.
  • the conductive poly-acrylic composition obtained in (3) above on a glass substrate in the range of 14 mm ⁇ 52 mm, dry it at 80 ° C for 30 minutes in an air stream, and apply a 15 m thick conductive coating.
  • the membrane was prepared, and the intrinsic conductivity was measured using Loresta GP (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation; resistivity meter by four-probe method).
  • the intrinsic conductivity of the obtained coating film was 59 SZcm.
  • Example 1 (3) above the same procedure as in Example 1 was carried out except that the composition of m-talesole was 1 mmol and the concentration of m-talesole was about 0.9 mol ZL. Thus, a conductive coating film was obtained. The obtained coating film was separated on a glass substrate to form a self-supporting film. The intrinsic conductivity of the obtained self-supporting film was 318 SZcm.
  • Example 1 (3) above the same as Example 1 except that instead of m-talesol, a composition having a phenol concentration of about 0.9 mol ZL by adding phenol of 1 mmol was used. Thus, a conductive coating film was obtained. The intrinsic conductivity of the obtained coating film was 171 SZcm.
  • a coated film was obtained in the same manner as in Example 1 (3) except that m-tarezol was not added. Specific conductivity of the resulting coating film, been filed with 3. 51 X 10- 3 SZcm.
  • a solid-state polyaline composite was obtained in the same manner as in Example 1 (1) except that xylene was used instead of toluene.
  • the polyaline complex obtained in the above (1) is dissolved in a black hole form, and the polyaline complex is dissolved.
  • a roloform solution was obtained.
  • a conductive polyaline having a concentration of about 0.9 mol / L of m-taresol is prepared by adding lmmol of m-tarezol to lmL of a formaldehyde solution containing 50g / L of a polyaline complex. A composition was obtained.
  • a conductive coating film was obtained in the same manner as in Example 4, except that l-mmol of o-talesol was added instead of m-talesol.
  • the intrinsic conductivity of the obtained coating film was as high as 355 SZcm.
  • a conductive coating film was obtained in the same manner as in Example 4, except that l-mmol of p-talesol was added instead of m-talesol.
  • the intrinsic conductivity of the obtained coating film showed an extremely high value of 277 SZcm.
  • a coating film was obtained in the same manner as in Example 4 (2) except that m-taresol was not added and the force was applied.
  • the intrinsic conductivity of the obtained coating film was 0.02 SZcm.
  • Figure 2 shows the wide-angle X-ray scattering spectrum of the self-supporting film in which the coating film was peeled off on a glass substrate.
  • FIG. 3 shows the UV-vis (ultraviolet-visible) spectrum of the coating film on the glass substrate. From this spectrum, it can be seen that the light transmittance at 450 nm is 76%. In addition, the surface resistance of the coating film was measured using Lorester GP described above.
  • a coated glass substrate was prepared in the same manner as in Example 7, except that a composition solution obtained by diluting the composition used in Comparative Example 1 without adding m-talesole with toluene and adding toluene was used. Produced.
  • the thickness of the coating film (molded product) on the obtained coated glass substrate was 48 nm.
  • the surface resistance of the coating film of this coated glass substrate is as high as 78. ⁇ , indicating that the electric conductivity is low.
  • FIG. 4 shows the UV-vis spectrum of the coating film on the glass substrate.
  • the temperature inside the flask was maintained at 0 ° C, and a solution of 5.36 g of ammonium persulfate dissolved in 100 mL of 1N hydrochloric acid was added dropwise from the above-mentioned dropping funnel to initiate polymerization of a-line. .
  • a solution of 5.36 g of ammonium persulfate dissolved in 100 mL of 1N hydrochloric acid was added dropwise from the above-mentioned dropping funnel to initiate polymerization of a-line. .
  • Keep the flask at 0 ° C The polymerization reaction was carried out while cooling, and the stirring was stopped after 20 hours.
  • the reaction solution was transferred to a separating funnel, the aqueous phase was discarded from the reaction solution separated into two layers, and the toluene organic phase was washed twice with ion-exchanged water and twice with a 1N hydrochloric acid solution.
  • Volatile components (organic solvent) were distilled off from the toluene solution containing the target substance under reduced pressure to obtain a protonated solid polyaline complex.
  • the solid poly-phosphorus complex was dissolved again in toluene, and a small amount of the insoluble portion was removed with a 250-m diameter filter to obtain a toluene solution containing no insoluble matter.
  • Toluene was distilled off from the solution of the polyaline complex on the filtrate side to obtain a protonated solid polyaline complex.
  • the polya-phosphorus complex obtained in the above (1) was dissolved again in toluene to prepare a toluene solution containing the polya-phosphorus complex at a rate of 50 gZL.
  • a non-conductive polyarline so-called emeraldine base state
  • the insoluble portion was collected by filtration using a filter to give 54.9 mg. Therefore, it was concluded that the polyarline content in this complex was 22% by weight.
  • the polya-phosphorus complex obtained in the above (1) was dissolved again in toluene, and 5 ml of a toluene solution containing the polya-phosphorus complex at a rate of 50 g / L was added with 5 mmol of m-tarezol, and m was added.
  • a conductive poly-arline composition having a tarezol concentration of about 0.9 mol ZL was obtained.
  • the polymerization was carried out in the same manner as in Example 8, except that the polymerization reaction was carried out while always cooling the inside temperature of the flask to 5 ° C., to obtain a protonated solid polyaline composite.
  • the polya-phosphorus complex obtained in the above (1) was dissolved again in toluene to prepare a toluene solution containing the polya-phosphorus complex at a rate of 50 gZL.
  • a toluene solution containing the polya-phosphorus complex was prepared at a rate of 50 gZL.
  • the precipitated non-conductive polyarline (so-called ehmeraldine base state) was collected by filtration to obtain 75.3 mg. Therefore, Polya in the complex - the phosphorus content was found to be 30 weight 0/0.
  • GPC measurement of this polyarline using an NMP solvent revealed that the weight average molecular weight in terms of PS was 306,300 gZmol, which was a very high molecular weight component.
  • a toluene solution containing 50 g ZL of the polyarline complex obtained by this manufacturing method was spread on a glass substrate in a range of 14 mm ⁇ 51 mm, and dried at 80 ° C. for 120 minutes in an air stream.
  • a conductive coating film having a thickness of 26 m was prepared, and the intrinsic conductivity was measured using Loresta GP (manufactured by Mitsubishi Iridaku Co., Ltd .; resistivity meter using a four-point probe method).
  • the intrinsic conductivity of the obtained coating film was 29 SZcm, which was an extremely high value for a polyaline composite.
  • the polyaline complex obtained in the above (1) was dissolved again in toluene, and 4 mmol of m-talesol was added to 4 mL of a toluene solution containing the polyaline complex at a rate of 50 g / L, and m was added.
  • a conductive poly-arline composition having a tarezol concentration of about 0.9 mol ZL was obtained.
  • the conductive polyamide composition obtained in (3) above is spread on a glass substrate in a range of 15 mm ⁇ 51 mm, dried at 80 ° C. for 120 minutes in an air stream, and has a conductive thickness of 19.5 m.
  • a coating film was prepared, and the intrinsic conductivity was measured using Loresta GP (manufactured by Mitsubishi Iridaku Co., Ltd .; resistivity meter using a four probe method).
  • the intrinsic conductivity of the obtained coating film was 326 SZcm.
  • Example 9 (3) the same procedure as in Example 9 (3) was carried out except that the composition was used in which the addition amount of m-talesole was 2 mmol and the concentration of m-talesole was about 0.5 mol ZL.
  • a conductive coating film was obtained.
  • the thickness of the conductive coating film was 24.
  • the intrinsic conductivity was 178 SZcm using Loresta GP (manufactured by Mitsubishi Ikeda Corporation; resistivity meter using a four-point probe method).
  • Example 9 (3) except that the composition of Example 9 (3) was used except that the addition amount of m-talesole was 1 mmol and the concentration of m-talesole was about 0.24 mol ZL.
  • a conductive coating film was obtained.
  • the thickness of the conductive coating film was 37 m, and the intrinsic conductivity was 108 SZcm using a Loresta GP (manufactured by Mitsubishi Idani Kagaku Co., Ltd .; resistivity meter using a four probe method).
  • the internal temperature of the flask was maintained at 15 ° C, and a solution of 7.30 g of ammonium persulfate dissolved in 100 mL of 1N hydrochloric acid was dropped from the dropping funnel to initiate polymerization of the phosphorus.
  • the polymerization reaction was carried out while the flask was constantly cooled to 15 ° C., and the stirring was stopped after 10 hours.
  • the reaction solution was transferred to a separating port, the aqueous phase was discarded from the reaction solution separated into two layers, and the toluene organic phase was washed twice with ion-exchanged water and twice with a 1N hydrochloric acid solution.
  • the volatile components (organic solvent) of the toluene solution containing the target substance were distilled off under reduced pressure to obtain a protonated solid polyaline complex.
  • This solid poly-phosphorus complex was dissolved again in toluene, and a small amount of the insoluble portion was removed by a 250 / zm diameter filter to obtain a toluene solution containing no insoluble matter.
  • Toluene was distilled off from the polyamine complex solution on the filtrate side to obtain a soluble protonated solid polyaniline complex.
  • the polyaline complex obtained in the above (1) is dissolved again in toluene, and the polyaline complex is dissolved.
  • a toluene solution containing 50 gZL was prepared.
  • a non-conductive polyarline (so-called emeraldine base state) insoluble in both solutions is precipitated.
  • the insoluble portion was collected by filtration using a filter, 104.lmg was obtained.
  • the polyarline content in this complex was 42% by weight.
  • the polya-phosphorus complex obtained in the above (1) was dissolved again in toluene, and 5 ml of a toluene solution containing the polya-phosphorus complex at a rate of 50 g / L was added with 5 mmol of m-tarezol, and m was added.
  • a conductive poly-arline composition having a tarezol concentration of about 0.9 mol ZL was obtained.
  • Example 12 (3) In Example 12 (3) above, l-mole of m-taresol was added to 4 mL of a toluene solution containing the polyarline complex at a rate of 50 g / L, and the concentration of m-taresol was reduced to about 0.
  • a conductive coating film was obtained in the same manner as in Example 12 (3) except that the composition of 24 mol ZL was used.
  • the thickness of the conductive coating film was 33 ⁇ m, and the intrinsic conductivity was 156 SZcm using a Loresta GP (manufactured by Mitsubishi Iridaku Co., Ltd .; resistance meter using a four-point probe method).
  • the temperature inside the flask was maintained at 5 ° C, and a solution of 9.13 g of ammonium persulfate dissolved in 100 mL of 1N hydrochloric acid was dropped from the dropping funnel described above to initiate polymerization of the phosphorus. .
  • Keep flask at 5 ° C After 10 hours, the stirring was stopped.
  • the reaction solution was transferred to a separating funnel, the aqueous phase was discarded from the reaction solution separated into two layers, and the toluene organic phase was washed twice with ion-exchanged water and twice with a 1N hydrochloric acid solution.
  • Volatiles organic solvent
  • Volatiles organic solvent
  • This solid poly-arin complex was dissolved again in toluene, and a small amount of the insoluble portion was removed with a 250-m diameter filter to obtain a toluene solution containing no insoluble matter.
  • Toluene was distilled off from the polyaline complex solution on the filtrate side to obtain a soluble protonated solid polyaline complex.
  • the polya-phosphorus complex obtained in the above (1) was dissolved again in toluene to prepare a toluene solution containing the polya-phosphorus complex at a rate of 50 gZL.
  • a non-conductive polyarline (so-called emeraldine base state) insoluble in both solutions is precipitated.
  • the insoluble portion was collected by filtration using a filter to give 150.2 mg. Therefore, it was conferred that the polyarline content in this composite was 60% by weight.
  • GPC measurement of this polyarline using an NMP solvent showed that the weight-average molecular weight in terms of PS was 26,300 gZmol.
  • the polya-phosphorus complex obtained in the above (1) was dissolved again in toluene, and 4 ml of a toluene solution containing the polya-phosphorus complex at a rate of 50 g / L was added with l-mmol of m-talesol, and m was added.
  • -A conductive poly-arline composition having a tarezol concentration of about 0.24 mol ZL was obtained.
  • the conductive polyol composition obtained in (3) above is spread on a glass substrate in a range of 15 mm ⁇ 50 mm, and dried at 80 ° C. for 120 minutes in an air stream to obtain a conductive film having a thickness of 10.5 m.
  • a water-soluble coating film was prepared, and the intrinsic conductivity was measured using Loresta GP (manufactured by Mitsubishi Idani Gakusha; resistivity meter using a four-point probe method).
  • the intrinsic conductivity of the obtained coating film was 251 SZcm.
  • the temperature in the flask was maintained at 0 ° C, and a solution of 5.36 g of ammonium persulfate dissolved in 100 mL of 1N hydrochloric acid was dropped from the dropping funnel to start polymerization of the phosphorus. .
  • the polymerization reaction was carried out while the flask was constantly cooled to 0 ° C., and the stirring was stopped after 6 hours.
  • the reaction solution was transferred to a separating funnel, the aqueous phase was discarded from the reaction solution separated into two layers, and the toluene organic phase was washed twice with ion-exchanged water and twice with a 1N hydrochloric acid solution.
  • Volatile components (organic solvent) were distilled off from the toluene solution containing the target substance under reduced pressure to obtain a protonated solid polyaline complex.
  • the solid poly-phosphorus complex was dissolved again in toluene, and a small amount of the insoluble portion was removed with a 250-m diameter filter to obtain a toluene solution containing no insoluble matter.
  • Toluene was distilled off from the polyaline complex solution on the filtrate side to obtain a soluble protonated solid polyaline complex.
  • the polya-phosphorus complex obtained in the above (1) was dissolved again in toluene to prepare a toluene solution containing the polya-phosphorus complex at a rate of 50 gZL.
  • a non-conductive polyarline so-called emeraldine base state
  • the insoluble portion was collected by filtration using a filter to give 37.6 mg.
  • GPC measurement of the polyarine using an NMP solvent showed that the weight-average molecular weight in terms of PS was 91,200 gZmol.
  • the polya-phosphorus complex obtained in the above (1) was dissolved again in toluene, and 2 ml of a toluene solution containing the polya-phosphorus complex at a rate of 50 g / L was added with 2 mmol of m-talesole, and m was added.
  • a conductive poly-arline composition having a tarezol concentration of about 0.9 mol ZL was obtained.
  • the conductive polyamide composition obtained in the above (3) is spread on a glass substrate in a range of 14 mm ⁇ 50 mm, dried at 80 ° C. for 120 minutes under an air stream, and slightly viscous to a thickness of 35 m. Some guidance An electrically-coated film was obtained.
  • the intrinsic conductivity was measured using Loresta GP (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation; resistivity meter by four-probe method).
  • the intrinsic conductivity of the obtained coating film was 38 SZcm.o
  • the temperature inside the flask was kept at 5 ° C., and a solution of 7.30 g of ammonium persulfate dissolved in 100 mL of 1N hydrochloric acid was dropped from the dropping funnel to start polymerization of arin.
  • the polymerization reaction was performed while the flask was constantly cooled to 5 ° C., and the stirring was stopped after 10 hours.
  • the reaction solution was transferred to a separating funnel, the aqueous phase was discarded from the reaction solution separated into two layers, and the toluene organic phase was washed twice with ion-exchanged water and twice with a 1N hydrochloric acid solution.
  • Volatile components (organic solvent) were distilled off from the toluene solution containing the target substance under reduced pressure to obtain a protonated solid poly-arin complex.
  • the solid poly-phosphorus complex was dissolved again in toluene, and the insoluble portion was removed with a 250-m diameter filter to obtain a toluene solution containing no insoluble matter.
  • Toluene was distilled off from the polyaline complex solution on the filtrate side to obtain 4.47 g of a soluble protonated polyaline complex.
  • the temperature in the flask was maintained at 5 ° C, and a solution of 7.30 g of ammonium persulfate dissolved in 10 OmL of 1N hydrochloric acid was dropped from the dropping funnel to initiate polymerization of arin. .
  • the polymerization reaction was performed while the flask was constantly cooled to 5 ° C., and the stirring was stopped after 10 hours. A large amount of precipitate generated in the reaction solution is filtered off, and the reaction solution is transferred to a separating funnel.
  • the aqueous phase was discarded from the reaction solution separated into two layers, and the toluene organic phase was washed twice with ion-exchanged water and twice with a 1N hydrochloric acid solution.
  • the volatile components (organic solvent) were distilled off under reduced pressure from the toluene solution, but no toluene-soluble components were obtained.
  • the conductive poly-phosphorus composition of the present invention can form a molded article having excellent electric properties, it is particularly useful in the field of power electronics and optoelectronics, in the fields of electrostatic 'antistatic materials, electromagnetic shielding films' and materials. , Transparent electrodes and conductive films' materials, electorum luminescence element materials, circuit materials, capacitor dielectrics' electrolytes' cathodes
  • Electrode materials for solar cells and secondary batteries such as electrode materials for solar cells and secondary batteries, fuel cell separators, electrolyte membrane materials, and thermoelectric conversion materials.

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Abstract

 高い電気伝導率を有する導電性ポリアニリン成形体を与える導電性ポリアニリン組成物及びポリアニリンの非導電性塩基状態を経ずに導電性ポリアニリン組成物を製造する方法。  実質的に水と混和しない有機溶剤に溶解している、(a)プロトネーションされた置換又は未置換ポリアニリン複合体、及び(b)フェノール性水酸基を有する化合物を含む導電性ポリアニリン組成物;その製造方法;及びそれからなる成形体。

Description

明 細 書
導電性ポリア二リン組成物、その製造方法及びそれからなる成形体 技術分野
[0001] 本発明は、製造及び取り扱いが容易で、且つ極めて優れた電気的特性を有する成 形体を与えることができる導電性重合体組成物、特に、導電性の高いプロトネーショ ンされたポリア-リンベースの組成物及び、可溶性のプロトネーシヨンされたポリア-リ ンベースの複合体の製造方法に関する。
背景技術
[0002] ポリア-リンは、導電性高分子の 1つとして周知の材料である。ポリア-リンは、その 電気的な特性に加え、安価なァ-リンから比較的簡便に合成でき、且つ導電性を示 す状態で、空気などに対して優れた安定性を示すと!ヽぅ利点及び特性を有する。
[0003] ポリア-リンの製造方法としては、ァ-リン又はァ-リン誘導体を電解酸化重合する 方法又は化学酸化重合する方法が知られて ヽる。
[0004] 電解酸ィ匕重合については、電極上にポリア-リン重合体を得る方法が、特開昭 62 —230825号公報や特開昭 62-149724号公報に記載されている。電解酸化重合 では、電気的特性等に優れたフィルムが得られるが、一般に、化学酸化重合に比べ て製造コストが高ぐ大量生産には適しておらず、複雑な形状の成形体を得ることも 困難である。
[0005] 一方、化学酸ィヒ重合によって導電性のァ-リン又はァ-リン誘導体の重合体を得る ためには、一般に、非導電性塩基状態 (いわゆるェメラルディン塩基状態)で得られ るポリア-リンにドーパント(ドーピング剤)をカ卩えてプロトネーシヨンする工程を必要と する。し力しながら、非導電性塩基状態のポリア-リンは大部分の有機溶剤に殆ど溶 解しないため、工業的な製造に適するものではない。さらに、プロトネーシヨン後に生 成する導電性のポリア-リン (いわゆるェメラルディン塩状態)は、実質的に不溶不融 であり、導電性の複合材料及びその成形体を簡便に製造することは難しい。
[0006] 非導電性塩基状態のポリア-リンのドーピング、及びドーピング後の導電性ポリア- リンの有機溶剤に対する親和性を改善する方法として幾つかの提案がなされている [0007] Synthetic metals, 48, 1992, 91- 97頁では、例えば、ドデシノレベンゼンスノレフォン 酸や、ショウノウスルフォン酸 (CSA)等の有機溶剤に親和性のあるプロトン酸がドー パントとして使用されており、優れた電気的特性を示すことが記載されている。
[0008] 特開平 7— 70312号公報には、非導電性塩基状態のポリア-リンを、例えば、ァダ マンタンスルフォン酸をドーパントとし、これを m—タレゾールに溶解してドーピングす る方法が記載されている。
[0009] J. Phys. : Condens. Matter, 10, 1998, 8293- 8303頁には、例えば、 2, 2—ジクロ口酢 酸のような特殊な溶媒 (ノヽロゲン系の強酸)中で、 2—アクリルアミドー 2—メチループロパ ンスルフォン酸をドーパントとして、非導電性塩基状態のポリア-リンをドーピングする 方法が記載されている。
[0010] 特開 2003— 183389号公報には、例えば、特開昭 62—149724号公報と同様に、 溶媒として 2, 2—ジクロ口酢酸を用い、スルホコハク酸のジ(2—ェチルへキシル)エス テルをドーパントとして、非導電性塩基状態のポリア-リンをドーピングする方法が記 載されている。
[0011] 上記の文献に記載の方法は、いずれも非導電性塩基状態のポリア-リンをドーピン グする工程を含むことから、導電性ポリア-リンの簡便な製造方法とは言えない。また 、これらの方法で得られた導電性ポリア二リンからなる成形体は、電気伝導率などの 電気的特性が必ずしも優れて ヽるとは言えな ヽ。
[0012] 本発明は、上記現状に鑑み、高い電気伝導率を有する導電性ポリア二リン成形体 を与える導電性ポリア-リン組成物及び、ポリア-リンの非導電性塩基状態を経ずに 導電性ポリア二リン複合体並びに、その複合体を含む組成物を製造する方法を提供 することを目的とする。
発明の開示
[0013] 上記目的を達成するため、本発明者らは鋭意研究を重ね、トルエン等の有機溶剤 と水との二層系で、特定構造を有するプロトン酸の存在下でァ-リンの重合を行うこと により、ポリア-リンと上記プロトン酸との複合体 (いわゆるェメラルディン塩)が形成さ れることを見出した。この複合体は、上記有機溶剤に可溶であり、上記有機溶剤相を ガラス等の基材に均一に塗布することが可能であることを見出した。
また、上記のようなトルエン等の有機溶剤と水との二層系で、特定構造を有するプ 口トン酸の存在下でァ-リンの重合を行うことにより、得られるポリア-リンと上記プロト ン酸との複合体 (いわゆるェメラルディン塩)では、そのポリア-リンの分子量を所望 により変化させることができる。驚くべきことに、トルエン等の溶剤に可溶であるのもか 力わらず、ポリア-リンの分子量は非常に高分子量体とすることも可能であることを見 出した。
[0014] さらに、本発明者らは、上記有機溶剤に溶解しているポリア-リンとプロトン酸との複 合体に、少量のフエノール性水酸基を有する化合物を添加した組成物を、ガラス等 の基材に塗布して得られる導電性ポリア二リン組成物の成形体は、電気伝導率等の 電気的特性が飛躍的に向上していることを見出している。また、少量のフエノール性 水酸基を有する化合物を添加した組成物は、その均一性故に、非常に透明性の高 い導電性物品となる。
上記 Synthetic metals, 48, 1992, 91-97頁では、非導電性ポリア-リン(所謂、ェメ ラルデイン塩基)にフエノール性水酸基を有する化合物、特に m— Cresolを溶剤とし て使用し、ドデシルベンゼンスルフォン酸や、ショウノウスルフォン酸(CSA)等をドー ビングした時に生成する導電性ポリア-リン (所謂、ェメラルディン塩) 1S 高い導電性 を示すことは知られている。しかし、この場合、フエノール性水酸基を有する化合物は 溶剤であり、導電性ポリア-リンの溶解度も低いことから、導電性材料とするためには 、多量のフエノール性水酸基を有する化合物が必要である。 m— Cresol等のフエノー ル性水酸基を有する化合物は、高沸点であるため、固体化、材料化には多大なエネ ルギーを要する。本発明の組成物では、フエノール性水酸基を有する化合物は、少 量使用するだけである為、大部分のトルエン等の揮発性溶剤を除くのは、難しくない また、本発明の組成物では、過剰量のフエノール性水酸基を有する化合物を使用 した場合、溶解度が低くなり均一な溶液とはならず、結果、電気伝導率も低下すると いう知見を得、適切な濃度調整が必要であることを見出し、本発明を完成させた。
[0015] 本発明によれば、以下に示す導電性ポリア-リン組成物等が提供される。 (1)実質的に水と混和しない有機溶剤に溶解している、(a)プロトネーシヨンされた置 換又は未置換ポリア-リン複合体、及び (b)フエノール性水酸基を有する化合物を含 む導電性ポリア-リン組成物。
[0016] (2)置換又は未置換ポリア二リンの重量平均分子量が 100, OOOgZmol以上の高分 子量体である、 (1)に記載の導電性ポリア-リン組成物。
(3)組成物の溶液全体に占める(b)フエノール性水酸基を有する化合物のモル数濃 度が、 0. OlmolZL— 5molZLの範囲である、(1)又は(2)に記載の導電性ポリア 二リン組成物。
(4)実質的に水と混和しな ヽ有機溶剤に溶解して ヽる、 (a)プロトネーシヨンされた置 換又は未置換ポリア-リン複合体の有機溶剤に対する濃度が、 0. 01— 300gZLの 範囲である、(1)一 (3)のいずれかに記載の導電性ポリア-リン組成物。
(5) (a)プロトネーシヨンされた置換又は未置換ポリア二リン複合体に占める、置換又 は未置換ポリア-リンの含有率が、 20重量%—70重量%であることを特徴とする、 ( 1)一(4)の 、ずれかに記載の導電性ポリア-リン組成物。
[0017] (6) a)プロトネーシヨンされた置換又は未置換ポリア-リン複合体は、置換又は未置 換ポリア-リンが、下記式 (I)
M (XARn) m (I)
{式中、
Mは、水素原子又は有機若しくは無機遊離基であり、
Xは、酸性基であり、
Aは、置換基を含んでもよい炭化水素基であり、
Rは、それぞれ独立して、 R1 — OR1,—COR1,
Figure imgf000005_0001
CO (COR1)、—CO (COOR1) [ここで、 R1は炭素数力 以上の置換基を含んでもよい炭化水素基、シリ ル基、アルキルシリル基、または- (R20) x-R3基、 - (OSiR3 ) x-OR3 (R2はアルキ
2
レン基、 R3はそれぞれ同一でも異なってもいてもよい炭化水素基であり、 Xは 1以上 の整数である)であり、
nは 2以上の整数である]であり、
mは、 Mの価数である } で示される有機プロトン酸又はその塩によってプロトネーシヨンされてなる(1)一 (5) の!、ずれかに記載の導電性ポリア-リン組成物。
[0018] (7)式 (I)で示される有機プロトン酸又はその塩力 下記式 (II)
M (XCR4 (CR5 COOR6) COOR7) (II)
2 P
{式中、
Mは、水素原子又は有機若しくは無機遊離基であり、
Xは、酸性基であり、
R4及び R5は、それぞれ独立して水素原子、炭化水素基又は R8 Si—基 (ここで、 R8
3
は、炭化水素基であり、 3つの R8は同一又は異なっていてもよい)であり、
R6及び R7は、それぞれ独立して炭化水素基又は - (R90) - R1G基 [ここで、 R9は炭 化水素基又はシリレン基であり、 R1C>は水素原子、炭化水素基又は R11 Si - (R11は、
3
炭化水素基であり、 3つの R11は同一又は異なっていてもよい)であり、 qは 1以上の整 数である]であり、
pは、 Mの価数である }
である(6)に記載の導電性ポリア-リン組成物。
[0019] (8)式 (II)で示される有機プロトン酸又はその塩力 下記式 (III)
M (0 SCH (CH COOR12) COOR13) (III)
3 2 m
{式中、
Mは、水素原子又は有機若しくは無機遊離基であり、
R12及び R13は、それぞれ独立して炭化水素基又は- R14
Figure imgf000006_0001
は炭化水素基又はシリレン基であり、 R15は水素原子、炭化水素基又は R16 Si
3 -基( ここで、 R16は炭化水素基であり、 3つの R16は同一又は異なっていてもよい)であり、 r は 1以上の整数である]であり、
mは、 Mの価数である }
で示されるスルホコハク酸誘導体である(7)に記載の導電性ポリア-リン組成物。
[0020] (9) (a)プロトネーシヨンされた置換又は未置換ポリア二リン複合体力 式 (I)一(III)で 示されるプロトン酸又はその塩を含む、置換又は未置換ァ-リンをィ匕学酸ィ匕重合する ことにより製造されたものである(6)— (8)のいずれか〖こ記載の導電性ポリア-リン組 成物。
[0021] (10)置換又は未置換ァ-リンをィ匕学酸ィ匕重合にて置換又は未置換ポリア-リンを製 造する方法であって、上記一般式 (I)
M (XARn) m (I)
{式中、
Mは、水素原子又は有機若しくは無機遊離基であり、
Xは、酸性基であり、
Aは、置換基を含んでもよい炭化水素基であり、
Rは、それぞれ独立して、 R1 — OR1,—COR1,
Figure imgf000007_0001
CO (COR1)、—CO (COOR1) [ここで、 R1は炭素数力 以上の置換基を含んでもよい炭化水素基、シリ ル基、アルキルシリル基、または- (R20) x-R3基、 - (OSiR3 ) x-OR3 (R2はアルキ
2
レン基、 R3はそれぞれ同一でも異なってもいてもよい炭化水素基であり、 Xは 1以上 の整数である)であり、 nは 2以上の整数である]であり、
mは、 Mの価数である }
で示される有機プロトン酸又はその塩
で示される化合物を含む、実質的に水と混和しな ヽ有機溶剤と水溶液の二相系で、 実質的に水と混和しない有機溶剤に可溶なプロトネーシヨンされた置換又は未置換 ポリア二リン複合体を製造する方法。
[0022] (11)式 (I)で示される有機プロトン酸又はその塩力 下記式 (II)
M (XCR4 (CR5 COOR6) COOR7) (II)
2 P
{式中、
Mは、水素原子又は有機若しくは無機遊離基であり、
Xは、酸性基であり、
R4及び R5は、それぞれ独立して水素原子、炭化水素基又は R8 Si—基 (ここで、 R8
3
は、炭化水素基であり、 3つの R8は同一又は異なっていてもよい)であり、
R6及び R7は、それぞれ独立して炭化水素基又は - (R90) - R1G基 [ここで、 R9は炭 化水素基又はシリレン基であり、 R1C>は水素原子、炭化水素基又は R11 Si - (R11は、
3
炭化水素基であり、 3つの R11は同一又は異なっていてもよい)であり、 qは 1以上の整 数である]であり、
pは、 Mの価数である }
である、 (10)に記載の有機溶剤に可溶なプロトネーシヨンされた置換又は未置換ポ リア二リン複合体を製造する方法。
[0023] (12)式 (II)で示される有機プロトン酸又はその塩力 下記式 (III)
M (0 SCH (CH COOR12) COOR13) (III)
3 2 m
{式中、
Mは、水素原子又は有機若しくは無機遊離基であり、
R12及び R13は、それぞれ独立して炭化水素基又は- R14
Figure imgf000008_0001
は炭化水素基又はシリレン基であり、 R15は水素原子、炭化水素基又は R16 Si -基(
3 ここで、 R16は炭化水素基であり、 3つの R16は同一又は異なっていてもよい)であり、 r は 1以上の整数である]であり、
mは、 Mの価数である }
で示されるスルホコハク酸誘導体である、 (11)に記載の有機溶剤に可溶なプロトネ ーシヨンされた置換又は未置換ポリア-リン複合体を製造する方法。
[0024] (13) (a)プロトネーシヨンされた置換又は未置換ポリア二リン複合体力 (10)—(12) のいずれかに記載の方法により製造された複合体である(1)一 (5)のいずれかに記 載の導電性ポリア-リン組成物。
(14) (b)フエノール性水酸基を有する化合物が、フエノール、 o—, m—若しくは p—ク レゾール、カテコール、レゾルシノール、クロ口フエノール、サリチル酸、ヒドロキシ安息 香酸、ヒドロキシナフタレン、フエノール榭脂、ポリフエノール及びポリ(ヒドロキシスチ レン)からなる群から選択される(1)一(9)、(13)のいずれかに記載の導電性ポリア 二リン組成物。
[0025] (15)実質的に水と混和しない有機溶剤力 ベンゼン、トルエン、キシレン、ェチルベ ンゼン、テトラリン等の炭化水素系溶剤;塩化メチレン、クロ口ホルム、四塩化炭素、ジ クロ口エタン、トリクロロェタン、テトラクロロェタン等の含ハロゲン系溶剤;及び酢酸ェ チル等のエステル系溶剤からなる群力も選択される(1)一(9)、(13)、(14)のいず れかに記載の導電性ポリア-リン組成物。 [0026] (16) (i)実質的に水と混和しない有機溶剤中、下記式 (I)
M (XARn) m (I)
{式中、
Mは、水素原子又は有機若しくは無機遊離基であり、
Xは、酸性基であり、
Aは、置換基を含んでもよい炭化水素基であり、
Rは、それぞれ独立して、 R1 — OR1,—COR1,
Figure imgf000009_0001
CO (COR1)、—CO (COOR1) [ここで、 R1は炭素数力 以上の置換基を含んでもよい炭化水素基、シリ ル基、アルキルシリル基、または- (R20) x-R3基、 - (OSiR3 ) x-OR3 (R2はアルキ
2
レン基、 R3はそれぞれ同一でも異なってもいてもよい炭化水素基であり、 Xは 1以上 の整数である)であり、
nは 2以上の整数である]であり、
mは、 Mの価数である }
で示される有機プロトン酸又はその塩の存在下で、置換又は未置換ァ-リンをィ匕学 酸ィ匕重合させて、有機溶剤に可溶の(a)プロトネーシヨンされた置換又は未置換ポリ ァ-リン複合体を得る工程、及び
(ii)実質的に水と混和しな 、有機溶剤に溶解して 、る、該 (a)プロトネーシヨンされた 置換又は未置換ポリア二リン複合体に、 (b)フエノール性水酸基を有する化合物を添 加する工程
を含むことを特徴とする導電性ポリア-リン組成物の製造方法。
[0027] (17)式 (I)で示される有機プロトン酸又はその塩力 下記式 (II)
M (XCR4 (CR5 COOR6) COOR7) (II)
2 P
{式中、
Mは、水素原子又は有機若しくは無機遊離基であり、
Xは、酸性基であり、
R4及び R5は、それぞれ独立して水素原子、炭化水素基又は R8 Si—基 (ここで、 R8
3
は、炭化水素基であり、 3つの R8は同一又は異なっていてもよい)であり、
R6及び R7は、それぞれ独立して炭化水素基又は - (R90) - R1G基 [ここで、 R9は炭 化水素基又はシリレン基であり、 R1C>は水素原子、炭化水素基又は R11 Si - (R11は、
3
炭化水素基であり、 3つの R11は同一又は異なっていてもよい)であり、 qは 1以上の整 数である]であり、
pは、 Mの価数である }
で示される有機プロトン酸又はその塩である、 (16)に記載の導電性ポリア-リン組成 物の製造方法。
[0028] (18)上記(1)一(9)、(13)—(15)のいずれかに記載の導電性ポリア二リン組成物 を成形してなる導電性成形体。
(19)固有伝導率が、少なくとも 50SZcm以上である(18)記載の導電性成形体。
(20)上記(1)一(9)、(13)—(15)のいずれかに記載の導電性ポリア二リン組成物 を、基材に塗布してなる表面導電性物品。
(21)固有表面抵抗値が、少なくとも 105Ω以下である(20)記載の表面導電性物品。
(22) 450nmの光線透過率が 70%以上である(21)記載の表面透明導電性物品。
(23)上記(1)一(9)、(13)—(15)のいずれかに記載の導電性ポリア二リン組成物 を、基材に塗布して成形することを特徴とする表面導電性物品の製造方法。
[0029] 本発明によって、電気的特性に優れ、且つ均質性、透明性に優れた導電性ポリア 二リン成形体を提供することが可能となった。
[0030] 本発明の導電性ポリア-リン組成物は、ァ-リン重合後から有機溶剤に溶解した状 態で得られ、非導電性塩基状態 (いわゆる、ェメラルディン塩基状態)を経ずに製造 できるため、重合後の後処理が簡略化でき、長時間を要するドーピング等の煩雑な 工程が不要となり、工業的に極めて有利に導電性ポリア-リン組成物を製造する方 法が提供された。
また、所望により、従来にない非常に高分子量でかつ有機溶剤に可溶な導電性ポ リア-リン複合体が得られる。ポリア-リンが高分子量である場合、導電性物品とした 場合に、強度や延伸性の高い導電性物品となる。
[0031] 本発明によれば、フエノール性水酸基を有する化合物を第 2のドーパントとして添 加することにより、電気伝導率を飛躍的に向上させることができる。
[0032] 本発明の導電性ポリア-リン組成物は、導電性状態で (プロトネーシヨンされた状態 で)有機溶剤に溶解しているため、容易に膜やフィルムに成形することができる。そし て、得られた成形体の膜やフィルムは、均質性、透明性に優れ、延伸等を施さない状
Figure imgf000011_0001
ヽ電気伝導率を示す。
[0033] 本発明の導電性ポリア-リン組成物は、安価な原料と通常の設備を用いて容易、 且つ経済的に製造することができ、工業的に極めて有用である。
図面の簡単な説明
[0034] [図 l] (b)フエノール類ィ匕合物を添加した本発明の組成物カゝら製造された成形体 (薄 膜)の広角 X線散乱スペクトルである。
[図 2] (b)フエノール類ィ匕合物を添加していない、有機溶剤に溶解している(a)ポリア 二リン複合体から製造された成形体 (薄膜)の広角 X線散乱スペクトルである。
[図 3] (b)フエノール類ィ匕合物を添加した本発明の組成物カゝら製造された成形体 (薄 膜)の UV— vis (紫外可視)スペクトルである。
[図 4] (b)フエノール類ィ匕合物を添加して 、な 、、有機溶剤に溶解して 、る (a)ポリア 二リン複合体から製造された成形体 (薄膜)の UV— vis (紫外可視)スペクトルである。 発明を実施するための最良の形態
[0035] 以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の導電性ポリア-リン組成物(以下、本発明の組成物という)は、実質的に水 と混和しな 、有機溶剤に溶解して 、る、 (a)プロトネーシヨンされた置換又は未置換 ポリア-リン複合体、及び (b)フエノール性水酸基を有する化合物を含むことを特徴と する。
[0036] 本発明の導電性ポリア-リン組成物は、
(i)実質的に水と混和しな 、有機溶剤中、下記式 (I)
M (XARn) m (I)
{式中、
Mは、水素原子又は有機若しくは無機遊離基であり、
Xは、酸性基であり、
Aは、置換基を含んでもよい炭化水素基であり、
Rは、それぞれ独立して、 R1 — OR1,—COR1,
Figure imgf000011_0002
CO (COR1)、—CO (COOR1) [ここで、 R1は炭素数力 以上の置換基を含んでもよい炭化水素基、シリ ル基、アルキルシリル基、または- (R20) x-R3基、 - (OSiR3 ) x-OR3 (R2はアルキ
2
レン基、 R3はそれぞれ同一でも異なってもいてもよい炭化水素基であり、 Xは 1以上 の整数である)であり、
nは 2以上の整数である]であり、
mは、 Mの価数である }
で示される有機プロトン酸又はその塩の存在下で、置換又は未置換ァ-リンをィ匕学 酸ィ匕重合させて、有機溶剤に可溶の(a)プロトネーシヨンされた置換又は未置換ポリ ァ-リン複合体を得る工程、及び
(ii)実質的に水と混和しな 、有機溶剤に溶解して 、る、該 (a)プロトネーシヨンされた 置換又は未置換ポリア二リン複合体に、 (b)フエノール性水酸基を有する化合物を添 加する工程
を含むことを特徴とする導電性ポリア-リン組成物の製造方法で製造することが好ま しい。
[0037] 本発明の組成物で用いる上記 (b)フ ノール性水酸基を有する化合物(以下、(b) フエノール類ィ匕合物という)は、特に限定されず、一般式 ArOH (ここで、 Arはァリー ル基又は置換ァリール基である)で示される化合物である。具体的には、フ ノール、 o—, m 若しくは p—クレゾール、 o—, m 若しくは p—ェチルフエノール、 o—, m—若し くは ρ プロピルフエノール、 o—, m 若しくは p—ブチルフエノール、 o—, m 若しくは p クロ口フエノール、サリチル酸、ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシナフタレン等の置換フ ェノール類;カテコール、レゾルシノール等の多価フエノール化合物;及びフエノール 榭脂、ポリフエノール、ポリ(ヒドロキシスチレン)等の高分子化合物等を例示すること ができる。
[0038] 本発明の組成物において、(b)フエノール類ィ匕合物は、溶媒ではなぐドーパントと して存在している。(b)フエノール類化合物がドーパントであることは、(1Kb)フエノー ル類ィ匕合物を添加した本発明の組成物力も製造した成形体は、これを添加しな 、成 形体に比べて電気伝導率が非常に高いこと (実施例及び比較例参照)、及び (2)図 1 及び 2に示すように、有機溶剤を除去した後の、(b)フエノール類ィ匕合物を含む本発 明の導電性ポリア-リン組成物カゝら得られる成形体 (実施例 7)と (b)フエノール類ィ匕 合物を含まないポリア-リン組成物から得られる成形体 (比較例 3)とが、異なる UV— vis (紫外可視)スペクトルを示すことによって裏付けられ、有機溶剤を除去した後の 成形体中に (b)フエノール類ィ匕合物が残存していることは明らかである。すなわち、( b)フエノール類ィ匕合物が単なる溶剤であれば、成形体を形成するときに、熱を加える ことによって容易に揮発して除去される。し力しながら、ドーパントとして存在している ときには帯電しており、そのためポリア-リンから除去するには、大きなエネルギーを 必要とし、揮発させる程度の加熱では除去されな!、のである。
[0039] 本発明の組成物における(b)フエノール類ィ匕合物の添カ卩量は、上記(a)プロトネー シヨンされた置換又は未置換ポリア-リン複合体に対して、通常 0. 01— 1000質量 %、好ましくは 0. 5— 500質量0 /0の範囲である。
また、組成物全体では (b)フ ノール性水酸基を有する化合物のモル数濃度が、 0 . OlmolZL— 5molZLの範囲であることが好ましい。この化合物の添加量が少な すぎると、電気伝導率の改善効果が得られないおそれがある。また、多すぎる場合に も、組成物の均一性が損なわれたり、揮発除去する際に多大な熱や時間等の労力を 必要とし、結果として、透明性や電気特性が損なわれた材料となるおそれがある。
[0040] 本発明の組成物で用いる上記(a)プロトネーシヨンされた置換又は未置換ポリア- リン複合体 (以下、(a)ポリア-リン複合体という)としては、置換又は未置換ポリア-リ ン(以下、単にポリア二リンという)が、下記式 (I)
M (XARn)m (I)
で示される有機プロトン酸又はその塩 (以下、有機プロトン酸 (I)又はその塩という)に よってプロトネーシヨンされてなるものが好まし 、。
[0041] 置換ポリア-リンの置換基としては、例えば、メチル基、ェチル基、へキシル基、オタ チル基等の直鎖又は分岐の炭化水素基、メトキシ基、フ ノキシ基等のアルコキシル 基、ァリーロキシ基、 CF基等の含ハロゲン炭化水素基等が挙げられる。
3
[0042] 本発明において、置換又は未置換ポリア-リンの重量平均分子量は、 100, OOOg Zmol以上の高分子量体であることが好まし 、。これにより組成物から得られる導電 性物品の強度や延伸性を向上することができる。 尚、ポリア-リンの分子量は、ゲルパーミエシヨンクロマトグラフィ(GPC)により測定 したものである。測定方法の詳細は、後述する実施例に記載する。
上記式 (I)において、 Mは、水素原子又は有機若しくは無機遊離基である。有機遊 離基としては、例えば、ピリジ-ゥム基、イミダゾリウム基、ァ-リュウム基等が挙げられ 、無機遊離基としては、例えば、ナトリウム、リチウム、カリウム、セリウム、アンモ-ゥム 等が挙げられる。
Xは、酸性基であり、例えば、—SO—基、 -PO 2基、 -PO (OH)—基、 -OPO 2
3 3 4 3
、 -OPO (OH)—基、 -COO—基等が挙げられ、 -SO—基が好ましい。
2 3
Aは、置換基を含んでもよい炭化水素基であり、例えば、炭素数 1一 24の直鎖若し くは分岐状のアルキルゃァルケ-ル基、シクロペンチル、シクロへキシル、シクロヘプ チル、シクロォクチル、メンチル等の置換基を含んでいてもよいシクロアルキル基、ビ シクロへキシル、ノルボル-ル、ァダマンチル等の縮合してもよいジシクロアルキル基 若しくはポリシクロアルキル基、フエ-ル、トシル、チォフエ-ル、ピローリ-ル、ピリジ -ル、フラ-ル等の置換基を含んでいてもよい芳香環を含むァリール基、ナフチル、 アントラセ-ル、フルォレ -ル、 1, 2, 3, 4—テトラヒドロナフチル、インダニル、キノリ- ル、インド-ル等の縮合していてもよいジァリール基若しくはポリアリール基、アルキ ルァリール基等が挙げられる。
Rは、それぞれ独立して、 R1 — OR1,—COR1,
Figure imgf000014_0001
CO (COR1)、—CO (COOR1)である。ここで、 R1は炭素数力 以上の置換基を含んでもよい炭化水素基 、シリル基、アルキルシリル基、または- (R20) x-R3基、 (OSiR3 ) x-OR3 (R2はァ
2
ルキレン基、 R3はそれぞれ同一でも異なってもいてもよい炭化水素基であり、 Xは 1以 上の整数である)である。 R1が炭化水素基である場合の例としては、直鎖若しくは分 岐のブチル基、ペンチル基、へキシル基、ヘプチル基、ォクチル基、ノ-ル基、デシ ル基、ドデシル基、ペンタデシル基、エイコサ-ル基等が挙げられる。
nは 2以上の整数であるであり、 mは、 Mの価数である。
式(I)で示される化合物としては、ジアルキルベンゼンスルフォン酸、ジアルキルナ フタレンスルフォン酸、スルホフタール酸エステル、下式(II)で表される化合物が好ま しく禾 IJ用でさる。 M (XCR4 (CR5 COOR6) COOR7) (II)
2 P
上記式 (II)において、 Mは、式 (I)の場合と同様に水素原子又は有機若しくは無機 遊離基である。有機遊離基としては、例えば、ピリジ-ゥム基、イミダゾリウム基、ァ-リ -ゥム基等が挙げられ、無機遊離基としては、例えば、ナトリウム、リチウム、カリウム、 セリウム、アンモ-ゥム等が挙げられる。
[0044] Xは、酸性基であり、例えば、 -SO—基、 -PO 2基、 -PO (OH)—基、—OPO 2
3 3 4 3
、 -OPO (OH)—基、 -COO—基等が挙げられ、 -SO—基が好ましい。
2 3
[0045] R4及び R5は、それぞれ独立して水素原子、炭化水素基又は R8 Si—基 (ここで、 R8
3
は、炭化水素基であり、 3つの R8は同一又は異なっていてもよい)である。 R4及び R5 が炭化水素基である場合の炭化水素基としては、炭素数 1一 24の直鎖若しくは分岐 状のアルキル基、芳香環を含むァリール基、アルキルァリール基等が挙げられる。 R8 が炭化水素基である場合の炭化水素基としては、 R4及び R5の場合と同様である。
[0046] R6及び R7は、それぞれ独立して炭化水素基又は- (R90) -R1C)基 [ここで、 R9は炭 化水素基又はシリレン基であり、 R1C>は水素原子、炭化水素基又は R11 Si - (R11
3 は、 炭化水素基であり、 3つの R11は同一又は異なっていてもよい)であり、 qは 1以上の整 数である]である。 R6及び R7が炭化水素基である場合の炭化水素基としては、炭素 数 1一 24、好ましくは炭素数 4以上の直鎖若しくは分岐状のアルキル基、芳香環を含 むァリール基、アルキルァリール基等が挙げられ、 R6及び R7が炭化水素基である場 合の炭化水素基の具体例としては、例えば、直鎖又は分岐状のブチル基、ペンチル 基、へキシル基、ォクチル基、デシル基等が挙げられる。
[0047] R6及び R7における、 R9が炭化水素基である場合の炭化水素基としては、炭素数 1 一 24の直鎖若しくは分岐状のアルキレン基、芳香環を含むァリーレン基、アルキル ァリーレン基、ァリールアルキレン基等である。また、 R6及び R7における、 R1G及び R11 が炭化水素基である場合の炭化水素基としては、 R4及び R5の場合と同様であり、 q は、 1一 10であることが好ましい。
[0048] R6及び R7が- (R90) -R1C)基である場合の具体例としては、例えば、
[化 1]
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000016_0002
(式中、 Xは- SO基等である)で示される基が挙げられる。
3
[0049] pは、上記 Mの価数である。
[0050] 上記有機プロトン酸 (Π)又はその塩は、下記式 (III)で示されるスルホコハク酸誘導 体 (以下、スルホコハク酸誘導体 (III) t 、う)であることが更に好ま 、。
M (0 SCH (CH COOR12) COOR13) (III)
3 2 m
上記式 (III)において、 M及び mは、上記式 (I)と同様である。
[0051] R12及び R13は、それぞれ独立して炭化水素基又は- R14
Figure imgf000016_0003
は炭化水素基又はシリレン基であり、 R15は水素原子、炭化水素基又は R16 Si
3 -基( ここで、 R16は炭化水素基であり、 3つの R16は同一又は異なっていてもよい)であり、 r は 1以上の整数である]である。
[0052] R12及び R13が炭化水素基である場合の炭化水素基としては、 R6及び R7と同様であ る。
[0053] R12及び R13において、 R14が炭化水素基である場合の炭化水素基としては、上記 R
9と同様である。また、 R12及び R13において、 R15及び R16が炭化水素基である場合の 炭化水素基としては、上記 R4及び R5と同様である。
[0054] rは、 1一 10であることが好ましい。
[0055] R12及び R13が- (R140) -R15基である場合の具体例としては、 R6及び R7における - (R90) n-R1C>と同様である。
[0056] R12及び R13が炭化水素基である場合の炭化水素基としては、 R6及び R7と同様であ り、ブチル基、へキシル基、 2—ェチルへキシル基、デシル基等が好ましい。
[0057] 上記有機プロトン酸 (I)又はその塩は、ポリア-リンをプロトネーシヨンする機能を有 し、(a)ポリア-リン複合体中においては、ドーパント (カウンターァ-オン)として存在 している。すなわち、本発明の組成物においては、上記有機プロトン酸 (I)又はその 塩、及び上記 (b)フエノール類ィ匕合物の 2種類の化合物がドーパントとして機能する 。上記有機プロトン酸 (I)又はその塩は、本発明の組成物中では、陽イオンとして存 在していると考えられる。
[0058] (a)ポリア-リン複合体において、ポリア-リンと有機プロトン酸 (I)又はその塩との 糸且成比については特に限定されないが、ポリア-リンのモノマーユニット Z有機プロト ン酸 (I)又はその塩のモル比は、通常 0. 1— 2、好ましくは 0. 1-0. 5である。有機 プロトン酸 (I)又はその塩の割合が少なすぎると、電気伝導率が高くならない。また、 多すぎる場合にも、成形品の電気特性を支配するポリア-リンの割合が少なくなり電 気伝導率は低下する。プロトン酸の分子量により、重量組成比は変化する力 (a)プ ロトネーシヨンされた置換又は未置換ポリア-リン複合体中に、置換又は未置換ポリ ァ-リンを 20重量%—70重量%を含む複合体である場合に、高い電気特性を示す ので好ましい。
[0059] 本発明で用いる有機プロトン酸 (I)又はその塩は、公知の方法を用いて製造するこ とができる。例えば、スルホフタール酸誘導体又は、スルホコハク酸誘導体と、所望の アルコールとの反応により、対応するスルホフタール酸エステル誘導体又は、コハク 酸エステル誘導体を得ることができる。また、マレイン酸エステルを亜硫酸水素ナトリ ゥム等でヒドロスルホ-ル化することによつても、対応するスルホコハク酸エステル誘 導体を得ることも知られて 、る。
[0060] 有機プロトン酸 (I)又はその塩は、市販のものを用いることもできる。市販品の例とし ては、例えば、エーロゾル OT (ジイソォクチルスルホコハク酸ナトリウム(Diisooctyl Sodium Sulfosuccinate);和光純薬工業社製)、リパール 870P (ライオン株式会社製 )等が挙げられる。市販品では、純度の異なるものがあるが、必要に応じて選択して 禾 IJ用することがでさる。
[0061] 本発明の組成物で用いる実質的に水と混和しない有機溶剤(以下、水不混和性有 機溶剤という)としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、ェチルベンゼン、テト ラリン等の炭化水素系溶剤;塩化メチレン、クロ口ホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン 、トリクロロェタン、テトラクロロェタン等の含ハロゲン系溶剤;酢酸ェチル等のエステ ル系溶剤等が挙げられ、トルエン、キシレン、クロ口ホルム、トリクロロェタン、酢酸ェチ ル等が好ましい。
[0062] 本発明で用いる(a)ポリア-リン複合体の製造は、化学酸ィ匕重合法を用いて行うこ とが好ましい。
[0063] 化学酸ィ匕重合に用いる溶媒としては、一般に、酸性水溶液や、親水性有機溶剤と 酸性水溶液の混合溶媒が用いられる。(a)ポリア-リン複合体の製造においては、水 不混和性有機溶剤と酸性水溶液との混合溶媒系を利用することもでき、このような混 合溶媒系を用いることが好まし 、。
[0064] 水不混和性有機溶剤と水との混合溶媒を使用する場合、ァ-リンを重合させる際に 、上記混合溶媒中に上記有機プロトン酸 (I)又はその塩を存在させておけば、重合 反応によって生成した (a)ポリア-リン複合体は、水不混和性有機溶剤相に溶解した 状態で得られる。水相を分離することで、速やかに水不混和性有機溶剤に溶解して V、る (a)ポリア-リン複合体を得ることができる。
[0065] なお、水不混和性有機溶剤と水との混合溶媒を使用し、有機プロトン酸 (I)又はそ の塩の存在下に (a)ポリア-リン複合体を製造する場合、有機プロトン酸 (I)又はその 塩は界面活性剤としても機能する。
[0066] 有機プロトン酸 (I)又はその塩 Z重合されるァ-リン又は置換ァ-リンの仕込みモル 比率は、通常 0. 05— 1、好ましくは 0. 1-0. 5の範囲である。有機プロトン酸 (I)又 はその塩のモル比率が 0. 05より小さい場合は、重合の進行が遅くなり、結果的に電 気伝導率の高い成形体が得られない。また、このモル比率が 1より大きい場合は、重 合後に水相との分離が困難になり、結果的に電気伝導率の高い成形体が得られな い。
[0067] 化学酸ィ匕重合の開始剤としては、特に制限はないが、過硫酸アンモ-ゥム、過硫酸 ナトリウム、過硫酸カリウム等の過酸ィ匕物塩;ニクロム酸アンモ-ゥム、過塩素酸アン モ-ゥム、硫酸カリウム鉄(111)、三塩ィ匕鉄(111)、二酸ィ匕マンガン、ヨウ素酸、過マンガ ン酸カリウム等の無機化合物が利用でき、室温以下の温度で酸化能を有する化合物 が好ましい。また、水不混和性有機溶剤と水との混合溶媒を使用した場合には、未 反応の開始剤が有機相に混入するのを防止するため、水溶性の開始剤を使用する ことが好ましい。好ましい開始剤の具体例としては、例えば、過硫酸アンモ-ゥム、過 硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過塩素酸アンモニゥム等が挙げられ、過硫酸アンモ 二ゥムが特に好ましい。
[0068] 重合条件については特に制限はないが、重合する際の温度は、— 20— 30°Cの範 囲、好ましくは 5°C以下である。
[0069] なお、(a)ポリア-リン複合体を、水不混和性有機溶剤中での化学酸化重合によつ て製造した場合、得られた (a)ポリア-リン複合体は、重合に用いた有機溶剤に溶解 した状態のまま、 (b)フエノール類ィ匕合物を添加してもよ!/、し、有機溶剤に溶解して ヽ る(a)ポリア-リン複合体力も有機溶剤を除去して、固体状の(a)ポリア-リン複合体 とした後、再度、水不混和性有機溶剤に溶解した後、(b)フエノール類ィ匕合物を添カロ してもよい。この場合、重合に用いる水不混和性有機溶剤と、再度溶解するために用 V、る水不混和性有機溶剤は同一であってもよ 、し、異なって!/、てもよ!/、。
[0070] 水不混和性有機溶剤と水との混合溶媒を使用せずに、酸性水溶液中での化学酸 化重合によって、本発明で用いる(a)ポリア-リン複合体を製造することもできる。この ような方法は一般に広く知られているが、この場合、ポリア-リン又はポリア-リン複合 体は水溶液力も析出した状態で得られ、未反応のァ-リンモノマーやオリゴマー、そ の他重合開始剤等の不純物を多く含むことになる。このため、析出したポリア-リン又 はポリア-リン複合体を、アンモニアやヒドラジン等の塩基で還元し、ェメラルディン塩 基状態として精製する必要が有る。
[0071] また、化学酸ィ匕重合以外の方法で (a)ポリア-リン複合体を製造するには、一般的 な電解重合法が利用できる。
[0072] 本発明の組成物において、水不混和性有機溶剤中の(a)ポリア-リン複合体の割 合は、水不混和性有機溶剤の種類によるが、通常、 900gZL以下であり、好ましくは 0. 01— 300gZL以下の範囲である。(a)ポリア-リン複合体の含有量が多すぎると 、溶液状態が保持できなくなり、成形体を成形する際の取り扱いが困難になり、成形 体の均一性が損なわれ、ひいては成形体の電気特性や機械的強度、透明性の低下 を生じる。
[0073] 水不混和性有機溶剤に溶解して 、る (a)ポリア-リン複合体、及び (b)フエノール類 化合物を含む本発明の組成物(導電性ポリア-リン組成物)を得るには、上記のよう にして得られた水不混和性有機溶剤に溶解した状態で得られる (a)ポリア-リン複合 体に、(b)フエノール類ィ匕合物を添加する。具体的には、(b)フエノール類化合物を、 固体状態又は液状で加えても、水不混和性溶剤中に溶解又は懸濁した状態で添カロ してもよい。好ましくは、添加後も溶解した状態になるように適切な溶剤添加法を選択 する。
[0074] 次に、本発明の導電性成形体 (以下、本発明の成形体という)は、上記本発明の組 成物(導電性ポリア-リン組成物)を成形してなることを特徴とする。
[0075] 本発明の組成物には、目的に応じて他の榭脂材料;無機材料、硬化剤、可塑剤等 のその他の配合剤を添カ卩してもょ 、。
[0076] 他の榭脂材料は、例えば、バインダー基材ゃ可塑剤、マトリックス基材等の目的で 添加され、その具体例としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン、ポリスチレン 、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレングリコール、ポリエチレン オキサイド、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリビ -ルアルコール等が挙げられる。本発明の組成物は、他の榭脂材料を含む場合に は、本発明の組成物は導電性複合材料となる。
[0077] 無機材料は、例えば、強度、表面硬度、寸法安定性その他の機械的物性の向上等 の目的で添加され、その具体例としては、例えば、シリカ(二酸化ケイ素)、チタ二了 ( 酸化チタン)、アルミナ(酸ィ匕アルミニウム)等が挙げられる。
[0078] 硬化剤は、例えば、強度、表面硬度、寸法安定性その他の機械的物性の向上等の 目的で添加され、その具体例としては、例えば、フエノール榭脂等の熱硬化剤、ァク リレート系モノマーと光重合性開始剤による光硬化剤等が挙げられる。
[0079] 可塑剤は、例えば、引張強度や曲げ強度等の機械的特性の向上等の目的で添加 され、その具体例としては、例えば、フタル酸エステル類やリン酸エステル類等が挙 げられる。
[0080] 本発明の表面透明導電性物品は、上記のようにして得られた、水不混和性有機溶 剤に溶解している、(a)ポリア-リン複合体、及び (b)フエノール類化合物を含む本発 明の組成物を、所望の形状を有する、ガラスゃ榭脂フィルム、シート等の基材に塗布 し、水不混和性有機溶剤を除去することによって製造できる。
[0081] 本発明の組成物を基材に塗布する方法としては、キャスト法、スプレー法、ディップ コート法、ドクターブレード法、バーコード法、スピンコート法、スクリーン印刷、グラビ ァ印刷法等、公知の一般的な方法を用いることができる。
[0082] 水不混和性有機溶剤を除去するには、加熱して有機溶剤を揮発させればよい。水 不混和性有機溶剤を揮発させる方法としては、例えば、空気気流下 250°C以下、好 ましくは 50— 200°Cの温度で加熱し、さらに、必要に応じて、減圧下に加熱する。な お、加熱温度及び加熱時間は、特に制限されず、用いる材料に応じて適宜選択す ればよい。
[0083] 本発明の成形体は、本発明の組成物を基材に塗布し、水不混和性有機溶剤を除 去してなる薄膜であるが、この薄膜は、基材を有しない自己支持型成形体とすること もできる。自己支持型成形体とする場合には、本発明の組成物に、ポリア-リン以外 の上記他の榭脂材料を添加することにより、所望の機械的強度を有する成形体を得 ることがでさる。
[0084] 本発明の成形体が膜又はフィルムである場合、これらの厚さは、通常 lmm以下、 好ましくは lOnm— 50 μ mの範囲である。
[0085] 本発明の成形体の固有伝導率は、 lOSZcm以上、好ましくは 50SZcm以上と極 めて高い値を示す。
[0086] ここで、固有伝導率は、ガラス基板上に本発明の組成物を展開し、二端子法、四端 子法、四探針法、ファンデル *ポ一法等の方法で測定することができる。尚、本明細 書における固有伝導率は、市販の抵抗率計であるロレスター GP (三菱ィ匕学社製;四 探針法による)を使用して測定した値である。
[0087] また、本発明の表面透明導電性物品の固有表面抵抗値は、少なくとも 105Ω Ζ口 以下であることが好ましい。
また、 450nmの光線透過率は 70%以上であることが好ましい。本発明では、少量 のフエノール性水酸基を有する化合物を添加した組成物であり、その均一性故に、 非常に透明性の高い導電性物品が得られる。
[実施例]
[0088] 以下、実施例、比較例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。
尚、ポリア-リンの分子量測定は、ゲルパーミエシヨンクロマトグラフィ(GPC)により 決定した。具体的に、カラムとして TOSOH TSK-GEL GMHHR— Hを使用し、 0 . 01Mの LiBrZN—メチルピロリドン溶液を使用し、 60°C、流速 0. 35mlZ分で測定 を行った。試料は、 0. 2g/L溶液を 100 L注入し、 260nmの UVにて検出した。 標準として、 PS換算法にて平均分子量を算出した。
[0089] 実施例 1:導電性ポリア-リン組成物の製造
(1)プロトネーシヨンされたポリア-リン複合体の製造
機械式攪拌機、滴下ロートを備える 1Lのガラスフラスコに、トルエン lOOmLを入れ 、エーロゾル OT (ジイソォクチルスルホコハク酸ナトリウム;和光純薬工業社製) 3. 6g とァ-リン (和光純薬工業社製) 3. 74gを溶解させた。この溶液を撹拌しながら、 1N 塩酸 300mLをカ卩え、氷水浴にてフラスコを冷却した。ここに、過硫酸アンモ-ゥム 5. 36gを 1N塩酸 lOOmLに溶解した溶液を、上記滴下ロートより滴下してァ-リンの重 合を開始させた。フラスコを氷水浴で冷却しながら重合反応させ、 18時間後に撹拌 を停止した。反応溶液を分液ロートに移し、二層に分離した反応溶液から水相を廃 棄し、トルエン有機相をイオン交換水で 2回、 1N塩酸溶液で 2回洗浄した。 目的物を 含むトルエン溶液から揮発分 (有機溶剤)を減圧留去して、プロトネーシヨンされた固 形状のポリア二リン複合体を得た。
[0090] (2)ポリア-リン複合体の分子量及び組成
上記 (1)で得たポリア-リン複合体を、再度トルエンに溶解し、ポリア-リン複合体を 50g/Lの割合で含むトルエン溶液を調整した。この溶液 5mLを 1N水酸ィ匕ナトリウム 水溶液 10mLと接触混合することにより、両溶液に不溶な非導電性ポリア-リン (所謂 、ェメラルディン塩基状態)が析出する。この非導電性ポリア-リンをろ別乾燥し、 NM P溶媒を用いて GPC測定した結果、 PS換算重量平均分子量が 614, OOOgZmolと 非常に高分子量体であることが分力つた。
[0091] (3)導電性ポリア-リン組成物の製造
上記 (1)で得たポリア-リン複合体を、再度トルエンに溶解し、ポリア-リン複合体を 50g/Lの割合で含むトルエン溶液 lmLに、 m—タレゾール 0. 2mmolを添カ卩して、 m—タレゾールの濃度が約 0. 2molZLである、導電性ポリア-リン組成物を得た。
[0092] (4)導電性ポリア-リン成形体の製造
上記 (3)で得た導電性ポリア-リン組成物を、ガラス基板上、 14mm X 52mmの範 囲に展開し、空気気流下 80°Cで 30分間乾燥し、厚さ 15 mの導電性塗布膜を作製 し、ロレスター GP (三菱化学社製;四探針法による抵抗率計)を用いて固有伝導率を 測定した。得られた塗布膜の固有伝導率は、 59SZcmであった。
[0093] 実施例 2
上記実施例 1(3)にお!/、て、 m—タレゾールの添力卩量を lmmolとし m—タレゾールの 濃度が約 0. 9molZLである組成物を用いた以外は実施例 1と同様にして導電性塗 布膜を得た。得られた塗布膜をガラス基板カゝら分離することで、自立型のフィルムとし た。得られた自立型フィルムの固有伝導率は、 318SZcmであった。
[0094] 実施例 3
上記実施例 1(3)にお!/、て、 m—タレゾールの代わりにフエノール lmmolを添力卩しフ ェノールの濃度が約 0. 9molZLである組成物を用いた以外は実施例 1と同様にして 導電性塗布膜を得た。得られた塗布膜の固有伝導率は 171 SZcmであった。
[0095] 比較例 1
上記実施例 1(3)にお ヽて、 m—タレゾールを添加しなカゝつた以外は実施例 1と同様 にして塗布膜を得た。得られた塗布膜の固有伝導率は、 3. 51 X 10— 3SZcmであつ た。
[0096] 実施例 4
(1)トルエンの代わりにキシレンを用いた以外は上記実施例 1(1)と同様にしてプロトネ ーシヨンされた固形状のポリア-リン複合体を得た。
[0097] (2)上記 (1)で得たポリア-リン複合体をクロ口ホルムに溶解し、ポリア-リン複合体のク ロロホルム溶液を得た。ポリア-リン複合体を 50g/Lの割合で含むクロ口ホルム溶液 lmLに、 m—タレゾール lmmolを添カ卩して、 m—タレゾールの濃度が約 0. 9mol/L である導電性ポリア-リン組成物を得た。
[0098] (3)上記 (2)で得た導電性ポリア-リン組成物を、ガラス基板上、 14mm X 50mmの範 囲に展開し、空気気流下 80°Cで 30分間乾燥し、更に 80°C、 4時間減圧乾燥するこ とにより、厚さ 30 /z mの導電性塗布膜を得た。得られた塗布膜の固有伝導率は、 30 8S/cmと極めて高い値を示した。この塗布膜をガラス基板上カゝら剥がした自立性フ イルムの広角 X線散乱スペクトルを図 1示す。
[0099] 実施例 5
m—タレゾールの代わりに、 o—タレゾール lmmolを添カ卩した以外は実施例 4と同様 にして導電性塗布膜を得た。得られた塗布膜の固有伝導率は、 355SZcmと極めて 高い値を示した。
[0100] 実施例 6
m—タレゾールの代わりに、 p—タレゾール lmmolを添カ卩した以外は実施例 4と同様 にして導電性塗布膜を得た。得られた塗布膜の固有伝導率は、 277SZcmと極めて 高い値を示した。
[0101] 比較例 2
上記実施例 4(2)にお 、て、 m—タレゾールを添加しな力つた以外は実施例 4と同様 にして塗布膜を得た。得られた塗布膜の固有伝導率は、 0. 02SZcmであった。この 塗布膜をガラス基板上カゝら剥がした自立性フィルムの広角 X線散乱スペクトルを図 2 に示す。
図 1及び 2を比較すると、結晶状態の大きな変化は観測できない。従って、本発明 の組成物において、 m—タレゾールの添カ卩は、ポリア-リン複合体及び組成物の結晶 状態には影響を与えないことが分かり、結晶化度の変化により固有伝導率が変化す るわけではない事が明らかである。
[0102] 実施例 7
上記実施例 2で用いた導電性ポリア-リン組成物に、トルエンを添加して 2倍希釈し た 25gZL濃度の組成物溶液数 mLを 5cm X 5cmのガラス基板上に展開し、 1, 000 rpmで 1分間スピンコートした。このコートガラス基板を 120°C、 10分間空気気流下に 乾燥した。このコートガラス基板の塗膜 (成形体)の厚さは 50nmであった。このコート ガラス基板の塗膜の表面抵抗は 1. 19kQZ口であり、非常に高い電気伝導率を有 することを示している。このガラス基板上の塗膜の UV— vis (紫外可視)スペクトルを図 3に示す。このスペクトルから、 450nmの光線透過率は 76%であることが分かる。 尚、塗膜の表面抵抗は、前述のロレスター GPを用いて測定した。
[0103] 比較例 3
上記比較例 1で用いた m—タレゾールを添カ卩しなかった組成物に、トルエンを添カロし て 2倍希釈した組成物溶液を用いた以外は実施例 7と同様にしてコートガラス基板を 作製した。得られたコートガラス基板の塗膜 (成形体)の厚さは 48nmであった。この コートガラス基板の塗膜の表面抵抗は 78. ΟΜ Ω Ζ口と非常に高ぐ電気伝導率が 低 、ことを示して 、る。このガラス基板上の塗膜の UV— visスペクトルを図 4に示す。
[0104] 図 3及び 4を比較すると、図 4の m—タレゾールを含まない組成物カゝら得られる塗膜 の 800nm付近の吸収は、図 3の m—タレゾールを含む組成物力 得られる塗膜では 弱くなつており、また、 m—タレゾールを含む組成物から得られる塗膜では 450nm付 近に吸収が現れている。これらの結果は、 m—タレゾール((b)フエノール類ィ匕合物) を含む組成物から得られる塗膜 (成形体)と、 m—タレゾールを含まない組成物力ゝら得 られる塗膜 (成形体)とが、異なる特性を有していることを明確に示している。この結果 は、 m—タレゾール((b)フエノール類化合物)が塗膜中にお 、てドーパントとして存在 して!/ヽることを示すちのである。
[0105] 実施例 8
(1)プロトネーシヨンされたポリア-リン複合体の製造
機械式攪拌機、滴下ロートを備える 1Lのガラスフラスコに、トルエン lOOmLを入れ 、ジイソォクチルスルホコハク酸ナトリウム (東京化成工業製:純度〉 95%) 3. 6gとァ 二リン (和光純薬工業社製) 3. 74gを溶解させた。この溶液に撹拌しながら、 1N塩酸 300mLを加え、 0°Cの恒温槽に浸してフラスコを冷却した。フラスコ内温を 0°Cに保 持し、ここに、過硫酸アンモ-ゥム 5. 36gを 1N塩酸 lOOmLに溶解した溶液を、上記 滴下ロートより滴下してァ-リンの重合を開始させた。フラスコを常に 0°Cとなるように 冷却しながら重合反応させ、 20時間後に撹拌を停止した。反応溶液を分液ロート〖こ 移し、二層に分離した反応溶液から水相を廃棄し、トルエン有機相をイオン交換水で 2回、 1N塩酸溶液で 2回洗浄した。目的物を含むトルエン溶液から揮発分 (有機溶 剤)を減圧留去して、プロトネーシヨンされた固形状のポリア-リン複合体を得た。この 固体状ポリア-リン複合体を再度、トルエンに溶解し、少量の不溶部を 250 m径フ ィルターにより除き、不溶物のないトルエン溶液を得た。ろ液側のポリア-リン複合体 溶液からトルエンを留去し、プロトネーシヨンされた固形状のポリア-リン複合体を得 た。
[0106] (2)ポリア-リン複合体の分子量及び組成
上記 (1)で得たポリア-リン複合体を、再度トルエンに溶解し、ポリア-リン複合体を 50gZLの割合で含むトルエン溶液を調整した。この溶液 5mLと 1N水酸ィ匕ナトリウム 水溶液 10mLとを接触混合することにより、両溶液に不溶な非導電性ポリア-リン (所 謂、ェメラルディン塩基状態)が析出する。不溶部をフィルターを用いて、ろ取したと ころ、 54. 9mg得られた。従って、この複合体中のポリア-リン含有量は 22重量%で あることが分力つた。また、このポリア-リンの NMP溶媒を用いて GPC測定した結果 、 PS換算重量平均分子量が 108, OOOgZmolと高分子量体であることが分力つた。 尚、この製造方法で得られたポリア-リン複合体を 50g/Lの割合で含むトルエン 溶液を、ガラス基板上、 14mm X 51mmの範囲に展開し、空気気流下 80°Cで 120 分間乾燥し、厚さ 24 mの導電性塗布膜を作製し、ロレスター GP (三菱ィ匕学社製; 四探針法による抵抗率計)を用いて固有伝導率を測定した。得られた塗布膜の固有 伝導率は、 29SZcmであり、ポリア-リン複合体としては極めて高い値を示した。
[0107] (3)導電性ポリア-リン組成物の製造
上記 (1)で得たポリア-リン複合体を、再度トルエンに溶解し、ポリア-リン複合体を 50g/Lの割合で含むトルエン溶液 5mLに、 m—タレゾール 5mmolを添カ卩して、 m— タレゾールの濃度が約 0. 9molZLである導電性ポリア-リン組成物を得た。
[0108] (4)導電性ポリア-リン成形体の製造
上記 (3)で得た導電性ポリア-リン組成物を、ガラス基板上、 15mm X 51mmの範 囲に展開し、空気気流下 80°Cで 120分間乾燥し、厚さ 17 mの導電性塗布膜を作 製し、ロレスター GP (三菱ィ匕学社製;四探針法による抵抗率計)を用いて固有伝導率 を測定した。得られた塗布膜の固有伝導率は、 237SZcmであった。
[0109] 実施例 9
(1)プロトネーシヨンされたポリア-リン複合体の製造
フラスコ内温を常に 5°Cとなるように冷却しながら重合反応させ以外は、実施例 8と 同様に重合を行 、、プロトネーシヨンされた固形状のポリア-リン複合体を得た。
(2)ポリア-リン複合体の分子量及び組成
上記 (1)で得たポリア-リン複合体を、再度トルエンに溶解し、ポリア-リン複合体を 50gZLの割合で含むトルエン溶液を調整した。この溶液 5mLと 1N水酸ィ匕ナトリウム 水溶液 10mLとを接触混合することにより、析出した非導電性ポリア-リン (所謂、ェメ ラルデイン塩基状態)をろ取したところ、 75. 3mg得られた。従って、この複合体中の ポリア-リン含有量は 30重量0 /0であることが分かった。また、このポリア-リンの NMP 溶媒を用いた GPC測定の結果、 PS換算重量平均分子量が 306, 300gZmolと非 常に高分子量体であることが分力つた。
尚、この製造方法で得られたポリア-リン複合体 50gZLの割合で含むトルエン溶 液を、ガラス基板上、 14mm X 51mmの範囲に展開し、空気気流下 80°Cで 120分 間乾燥し、厚さ 26 mの導電性塗布膜を作製し、ロレスター GP (三菱ィ匕学社製;四 探針法による抵抗率計)を用いて固有伝導率を測定した。得られた塗布膜の固有伝 導率は、 29SZcmであり、ポリア-リン複合体としては極めて高い値を示した。
[0110] (3)導電性ポリア-リン組成物の製造
上記 (1)で得たポリア-リン複合体を、再度トルエンに溶解し、ポリア-リン複合体を 50g/Lの割合で含むトルエン溶液 4mLに、 m—タレゾール 4mmolを添カ卩して、 m— タレゾールの濃度が約 0. 9molZLである導電性ポリア-リン組成物を得た。
[0111] (4)導電性ポリア二リン成形体の製造
上記 (3)で得た導電性ポリア-リン組成物を、ガラス基板上、 15mmX 51mmの範 囲に展開し、空気気流下 80°Cで 120分間乾燥し、厚さ 19. 5 mの導電性塗布膜を 作製し、ロレスター GP (三菱ィ匕学社製;四探針法による抵抗率計)を用いて固有伝導 率を測定した。得られた塗布膜の固有伝導率は、 326SZcmであった。 [0112] 実施例 10
上記実施例 9(3)にお!/、て、 m—タレゾールの添力卩量を 2mmolとし m—タレゾールの 濃度が約 0. 5molZLである組成物を用いた以外は、実施例 9(3)と同様にして導電 性塗布膜を得た。導電性塗布膜の厚さは 24. で、ロレスター GP (三菱ィ匕学社 製;四探針法による抵抗率計)を用いて固有伝導率は、 178SZcmであった。
[0113] 実施例 11
上記実施例 9(3)にお!/、て、 m—タレゾールの添力卩量を lmmolとし m—タレゾールの 濃度が約 0. 24molZLである組成物を用いた以外は実施例 9(3)と同様にして導電 性塗布膜を得た。導電性塗布膜の厚さは 37 mで、ロレスター GP (三菱ィ匕学社製; 四探針法による抵抗率計)を用いて固有伝導率は、 108SZcmであった。
[0114] 実施例 12
(1)プロトネーシヨンされたポリア-リン複合体の製造
機械式攪拌機、滴下ロートを備える 1Lのガラスフラスコに、トルエン lOOmLを入れ 、ジイソォクチルスルホコハク酸ナトリウム (東京化成工業製:純度〉 95%)を 3. 6gと ァ-リン (和光純薬工業社製) 3. 74gを溶解させた。この溶液に撹拌しながら、 1N塩 酸 300mLを加え、 15°Cの恒温槽に浸してフラスコを冷却した。フラスコ内温を 15°C に保持し、ここに、過硫酸アンモ-ゥム 7. 30gを 1N塩酸 lOOmLに溶解した溶液を、 上記滴下ロートより滴下してァ-リンの重合を開始させた。フラスコを常に 15°Cとなる ように冷却しながら重合反応させ、 10時間後に撹拌を停止した。反応溶液を分液口 ートに移し、二層に分離した反応溶液から水相を廃棄し、トルエン有機相をイオン交 換水で 2回、 1N塩酸溶液で 2回洗浄した。目的物を含むトルエン溶液カゝら揮発分( 有機溶剤)を減圧留去して、プロトネーシヨンされた固形状のポリア-リン複合体を得 た。この固体状ポリア-リン複合体を再度、トルエンに溶解し、少量の不溶部を 250 /z m径フィルタ一により除き、不溶物のないトルエン溶液を得た。ろ液側のポリア-リ ン複合体溶液からトルエンを留去し、可溶性のプロトネーシヨンされた固形状のポリア 二リン複合体を得た。
[0115] (2)ポリア-リン複合体の分子量及び組成
上記 (1)で得たポリア-リン複合体を、再度トルエンに溶解し、ポリア-リン複合体を 50gZLの割合で含むトルエン溶液を調整した。この溶液 5mLと 1N水酸ィ匕ナトリウム 水溶液 10mLとを接触混合することにより、両溶液に不溶な非導電性ポリア-リン (所 謂、ェメラルディン塩基状態)が析出する。不溶部をフィルターを用いて、ろ取したと ころ、 104. lmg得られた。従って、この複合体中のポリア-リン含有量は 42重量% であることが分力つた。
[0116] (3)導電性ポリア-リン組成物の製造
上記 (1)で得たポリア-リン複合体を、再度トルエンに溶解し、ポリア-リン複合体を 50g/Lの割合で含むトルエン溶液 5mLに、 m—タレゾール 5mmolを添カ卩して、 m— タレゾールの濃度が約 0. 9molZLである導電性ポリア-リン組成物を得た。
[0117] (4)導電性ポリア-リン成形体の製造
上記 (3)で得た導電性ポリア-リン組成物を、ガラス基板上、 15mm X 50mmの範 囲に展開し、空気気流下 80°Cで 120分間乾燥し、厚さ 22 mの導電性塗布膜を作 製し、ロレスター GP (三菱ィ匕学社製;四探針法による抵抗率計)を用いて固有伝導率 を測定した。得られた塗布膜の固有伝導率は、 261SZcmであった。
[0118] 実施例 13
上記実施例 12(3)にお 、て、ポリア-リン複合体を 50g/Lの割合で含むトルエン溶 液 4mLに、 m—タレゾール lmmolを添カ卩して、 m—タレゾールの濃度が約 0. 24mol ZLである組成物を用いた以外は実施例 12(3)と同様にして導電性塗布膜を得た。 導電性塗布膜の厚さは 33 μ mで、ロレスター GP (三菱ィ匕学社製;四探針法による抵 抗率計)を用いて固有伝導率は、 156SZcmであった。
[0119] 実施例 14
(1)プロトネーシヨンされたポリア-リン複合体の製造
機械式攪拌機、滴下ロートを備える 1Lのガラスフラスコに、トルエン lOOmLを入れ 、ジイソォクチルスルホコハク酸ナトリウム (東京化成工業製:純度〉 95%)を 2. 7gと ァ-リン (和光純薬工業社製) 3. 74gを溶解させた。この溶液に撹拌しながら、 1N塩 酸 300mLを加え、 5°Cの恒温槽に浸してフラスコを冷却した。フラスコ内温を 5°Cに 保持し、ここに、過硫酸アンモ-ゥム 9. 13gを 1N塩酸 lOOmLに溶解した溶液を、上 記滴下ロートより滴下してァ-リンの重合を開始させた。フラスコを常に 5°Cとなるよう に冷却しながら重合反応させ、 10時間後に撹拌を停止した。反応溶液を分液ロート に移し、二層に分離した反応溶液から水相を廃棄し、トルエン有機相をイオン交換水 で 2回、 1N塩酸溶液で 2回洗浄した。 目的物を含むトルエン溶液から揮発分 (有機 溶剤)を減圧留去して、プロトネーシヨンされた固形状のポリア-リン複合体を得た。こ の固体状ポリア-リン複合体を再度、トルエンに溶解し、少量の不溶部を 250 m径 フィルタ一により除き、不溶物のないトルエン溶液を得た。ろ液側のポリア-リン複合 体溶液からトルエンを留去し、可溶性のプロトネーシヨンされた固形状のポリア-リン 複合体を得た。
[0120] (2)ポリア-リン複合体の分子量及び組成
上記 (1)で得たポリア-リン複合体を、再度トルエンに溶解し、ポリア-リン複合体を 50gZLの割合で含むトルエン溶液を調整した。この溶液 5mLと 1N水酸ィ匕ナトリウム 水溶液 10mLとを接触混合することにより、両溶液に不溶な非導電性ポリア-リン (所 謂、ェメラルディン塩基状態)が析出する。不溶部をフィルターを用いて、ろ取したと ころ、 150. 2mg得られた。従って、この複合体中のポリア-リン含有量は 60重量% であることが分力つた。また、このポリア-リンの NMP溶媒を用いた GPC測定の結果 、 PS換算重量平均分子量が 26, 300gZmolであることが分力つた。
[0121] (3)導電性ポリア-リン組成物の製造
上記 (1)で得たポリア-リン複合体を、再度トルエンに溶解し、ポリア-リン複合体を 50g/Lの割合で含むトルエン溶液 4mLに、 m—タレゾール lmmolを添カ卩して、 m— タレゾールの濃度が約 0. 24molZLである導電性ポリア-リン組成物を得た。
[0122] (4)導電性ポリア-リン成形体の製造
上記 (3)で得た導電性ポリア-リン組成物を、ガラス基板上、 15mm X 50mmの範 囲に展開し、空気気流下 80°Cで 120分間乾燥し、厚さ 10. 5 mの導電性塗布膜を 作製し、ロレスター GP (三菱ィ匕学社製;四探針法による抵抗率計)を用いて固有伝導 率を測定した。得られた塗布膜の固有伝導率は、 251SZcmであった。
[0123] 実施例 15
(1)プロトネーシヨンされたポリア-リン複合体の製造
機械式攪拌機、滴下ロートを備える 1Lのガラスフラスコに、トルエン lOOmLを入れ 、ジイソォクチルスルホコハク酸ナトリウム (東京化成工業製:純度〉 95%)を 2. 7gと ァ-リン (和光純薬工業社製) 3. 74gを溶解させた。この溶液に撹拌しながら、 1N塩 酸 300mLを加え、 0°Cの恒温槽に浸してフラスコを冷却した。フラスコ内温を 0°Cに 保持し、ここに、過硫酸アンモ-ゥム 5. 36gを 1N塩酸 lOOmLに溶解した溶液を、上 記滴下ロートより滴下してァ-リンの重合を開始させた。フラスコを常に 0°Cとなるよう に冷却しながら重合反応させ、 6時間後に撹拌を停止した。反応溶液を分液ロートに 移し、二層に分離した反応溶液から水相を廃棄し、トルエン有機相をイオン交換水で 2回、 1N塩酸溶液で 2回洗浄した。 目的物を含むトルエン溶液から揮発分 (有機溶 剤)を減圧留去して、プロトネーシヨンされた固形状のポリア-リン複合体を得た。この 固体状ポリア-リン複合体を再度、トルエンに溶解し、少量の不溶部を 250 m径フ ィルターにより除き、不溶物のないトルエン溶液を得た。ろ液側のポリア-リン複合体 溶液からトルエンを留去し、可溶性のプロトネーシヨンされた固形状のポリア-リン複 合体を得た。
[0124] (2)ポリア-リン複合体の分子量及び組成
上記 (1)で得たポリア-リン複合体を、再度トルエンに溶解し、ポリア-リン複合体を 50gZLの割合で含むトルエン溶液を調整した。この溶液 5mLと 1N水酸ィ匕ナトリウム 水溶液 10mLとを接触混合することにより、両溶液に不溶な非導電性ポリア-リン (所 謂、ェメラルディン塩基状態)が析出する。不溶部をフィルターを用いて、ろ取したと ころ、 37. 6mg得られた。従って、この複合体中のポリア-リン含有量は 15重量%で あることが分力つた。また、このポリア-リンの NMP溶媒を用いた GPC測定の結果、 PS換算重量平均分子量が 91, 200gZmolであることが分力つた。
[0125] (3)導電性ポリア-リン組成物の製造
上記 (1)で得たポリア-リン複合体を、再度トルエンに溶解し、ポリア-リン複合体を 50g/Lの割合で含むトルエン溶液 2mLに、 m—タレゾール 2mmolを添カ卩して、 m— タレゾールの濃度が約 0. 9molZLである導電性ポリア-リン組成物を得た。
[0126] (4)導電性ポリア-リン成形体の製造
上記 (3)で得た導電性ポリア-リン組成物を、ガラス基板上、 14mm X 50mmの範 囲に展開し、空気気流下 80°Cで 120分間乾燥し、厚さ 35 mの若干粘性のある導 電性塗布膜をが得られた。ロレスター GP (三菱化学社製;四探針法による抵抗率計) を用いて固有伝導率を測定した。得られた塗布膜の固有伝導率は、 38SZcmであ つた o
[0127] 実施例 16
(1)プロトネーシヨンされたポリア-リン複合体の製造
機械式攪拌機、滴下ロートを備える 1Lのガラスフラスコに、トルエン lOOmLを入れ 、ジノ-ルナフタレンスルフォン酸(アルドリッチ社製: 50重量 Z容量0 /oヘプタン溶液 から、ヘプタンを減圧留去して得た)を 4. 67gとァ-リン (和光純薬工業社製) 3. 74g を溶解させた。この溶液に撹拌しながら、 1N塩酸 300mLを加え、 5°Cの恒温槽に 浸してフラスコを冷却した。フラスコ内温を 5°Cに保持し、ここに、過硫酸アンモ-ゥ ム 7. 30gを 1N塩酸 lOOmLに溶解した溶液を、上記滴下ロートより滴下してァ-リン の重合を開始させた。フラスコを常に 5°Cとなるように冷却しながら重合反応させ、 1 0時間後に撹拌を停止した。反応溶液を分液ロートに移し、二層に分離した反応溶 液から水相を廃棄し、トルエン有機相をイオン交換水で 2回、 1N塩酸溶液で 2回洗 浄した。目的物を含むトルエン溶液から揮発分 (有機溶剤)を減圧留去して、プロトネ ーシヨンされた固形状のポリア-リン複合体を得た。この固体状ポリア-リン複合体を 再度、トルエンに溶解し、不溶部を 250 m径フィルタ一により除き、不溶物のないト ルェン溶液を得た。ろ液側のポリア-リン複合体溶液からトルエンを留去し、可溶性 のプロトネーションされたポリア-リン複合体 4. 47gを得た。
[0128] 比較例 4
(1)ポリア二リン複合体の製造
機械式攪拌機、滴下ロートを備える 1Lのガラスフラスコに、 (士)カンファースルホン 酸 (和光純薬製) 1. 36gを溶解した 1N塩酸 300mLと、ァ-リン (和光純薬工業社製 ) 3. 74gを溶解させたトルエン lOOmLを入れ、 5°Cの恒温槽に浸してフラスコを冷却 した。フラスコ内温を 5°Cに保持し、ここに、過硫酸アンモ-ゥム 7. 30gを 1N塩酸 10 OmLに溶解した溶液を、上記滴下ロートより滴下してァ-リンの重合を開始させた。 フラスコを常に 5°Cとなるように冷却しながら重合反応させ、 10時間後に撹拌を停止 した。反応溶液中に生成した多量の析出物をろ別し、反応溶液を分液ロートに移し、 二層に分離した反応溶液から水相を廃棄し、トルエン有機相をイオン交換水で 2回、 1N塩酸溶液で 2回洗浄した。トルエン溶液カゝら揮発分 (有機溶剤)を減圧留去したが トルエンに可溶な成分は得られな力つた。
従って、(士)カンファースルホン酸を用いた場合には、トルエン可溶性のポリア-リ ン複合体は得られな力つた。
産業上の利用可能性
本発明の導電性ポリア-リン組成物は、優れた電気特性を有する成形体を形成す ることができるので、特にパワーエレクトロニクス、オプトエレクトロニクス分野において 、静電 '帯電防止材料、電磁遮蔽フィルム '材料、透明電極や導電性フィルム '材料、 エレクト口ルミネッセンス素子の材料、回路材料、コンデンサの誘電体 '電解質'陰極
、太陽電池や二次電池の極材料、燃料電池セパレータ、電解質膜材料、熱電変換 材料など、広い分野で利用できる。

Claims

請求の範囲
[1] 実質的に水と混和しない有機溶剤に溶解している、(a)プロトネーシヨンされた置換 又は未置換ポリア-リン複合体、及び
(b)フ ノール性水酸基を有する化合物
を含む導電性ポリア-リン組成物。
[2] 置換又は未置換ポリア-リンの重量平均分子量が 100, OOOgZmol以上の高分 子量体である、請求項 1記載の導電性ポリア-リン組成物。
[3] 組成物の溶液全体に占める(b)フエノール性水酸基を有する化合物のモル数濃度 力 0. OlmolZL— 5molZLの範囲である、請求項 1記載の導電性ポリア-リン組 成物。
[4] 実質的に水と混和しない有機溶剤に溶解している、(a)プロトネーシヨンされた置換 又は未置換ポリア-リン複合体の有機溶剤に対する濃度が、 0. 01— 300gZLの範 囲である、請求項 1記載の導電性ポリア-リン組成物。
[5] (a)プロトネーシヨンされた置換又は未置換ポリア二リン複合体に占める、置換又は 未置換ポリア-リンの含有率が、 20重量%—70重量%であることを特徴とする、請求 項 1に記載の導電性ポリア-リン組成物。
[6] a)プロトネーシヨンされた置換又は未置換ポリア二リン複合体は、置換又は未置換 ポリア-リンが、下記式 (I)
M (XARn) m (I)
{式中、
Mは、水素原子又は有機若しくは無機遊離基であり、
Xは、酸性基であり、
Aは、置換基を含んでもよい炭化水素基であり、
Rは、それぞれ独立して、 R1 — OR1,—COR1,
Figure imgf000034_0001
CO (COR1)、—CO (COOR1) [ここで、 R1は炭素数力 以上の置換基を含んでもよい炭化水素基、シリ ル基、アルキルシリル基、または- (R20) x-R3基、 - (OSiR3 ) x-OR3 (R2はアルキ
2
レン基、 R3はそれぞれ同一でも異なってもいてもよい炭化水素基であり、 Xは 1以上 の整数である)であり、 nは 2以上の整数である]であり、
mは、 Mの価数である }
で示される有機プロトン酸又はその塩によってプロトネーシヨンされてなることを特徴と する請求項 1に記載の導電性ポリア-リン組成物。
[7] 式 (I)で示される有機プロトン酸又はその塩が、下記式 (II)
M (XCR4 (CR5 COOR6) COOR7) (II)
2 P
{式中、
Mは、水素原子又は有機若しくは無機遊離基であり、
Xは、酸性基であり、
R4及び R5は、それぞれ独立して水素原子、炭化水素基又は R8 Si—基 (ここで、 R8
3
は、炭化水素基であり、 3つの R8は同一又は異なっていてもよい)であり、
R6及び R7は、それぞれ独立して炭化水素基又は - (R90) - R1G基 [ここで、 R9は炭 化水素基、シリレン基であり、 R1C>は水素原子、炭化水素基又は R11 Si— (R11
3 は、炭 化水素基であり、 3つの R11は同一又は異なっていてもよい)であり、 qは 1以上の整数 である]であり、
pは、 Mの価数である }
である請求項 6に記載の導電性ポリア-リン組成物。
[8] 式 (II)で示される有機プロトン酸又はその塩力 下記式 (III)
M (0 SCH (CH COOR12) COOR13) (III)
3 2 m
{式中、
Mは、水素原子又は有機若しくは無機遊離基であり、
R12及び R13は、それぞれ独立して炭化水素基又は- R14
Figure imgf000035_0001
は炭化水素基又はシリレン基であり、 R15は水素原子、炭化水素基又は R16 Si
3 -基( ここで、 R16は炭化水素基であり、 3つの R16は同一又は異なっていてもよい)であり、 r は 1以上の整数である]であり、
mは、 Mの価数である }
で示されるスルホコハク酸誘導体である請求項 7に記載の導電性ポリア-リン組成物
[9] (a)プロトネーシヨンされた置換又は未置換ポリア-リン複合体力 式 (I)で示される プロトン酸又はその塩を含む、置換又は未置換ァ-リンを化学酸化重合することによ り製造されたものである請求項 6に記載の導電性ポリア-リン組成物。
[10] 置換又は未置換ァ-リンをィ匕学酸ィ匕重合にて置換又は未置換ポリア-リンを製造 する方法であって、上記一般式 (I)
M (XARn) m (I)
{式中、
Mは、水素原子又は有機若しくは無機遊離基であり、
Xは、酸性基であり、
Aは、置換基を含んでもよい炭化水素基であり、
Rは、それぞれ独立して、 R1 — OR1,—COR1,
Figure imgf000036_0001
CO (COR1)、—CO (COOR1) [ここで、 R1は炭素数力 以上の置換基を含んでもよい炭化水素基、シリ ル基、アルキルシリル基、または- (R20) x-R3基、 - (OSiR3 ) x-OR3 (R2はアルキ
2
レン基、 R3はそれぞれ同一でも異なってもいてもよい炭化水素基であり、 Xは 1以上 の整数である)であり、 nは 2以上の整数である]であり、
mは、 Mの価数である }
で示される有機プロトン酸又はその塩
で示される化合物を含む、実質的に水と混和しな ヽ有機溶剤と水溶液の二相系で、 実質的に水と混和しない有機溶剤に可溶なプロトネーシヨンされた置換又は未置換 ポリア二リン複合体を製造する方法。
[11] 式 (I)で示される有機プロトン酸又はその塩力 下記式 (II)
M (XCR4 (CR5 COOR6) COOR7) (II)
2 P
{式中、
Mは、水素原子又は有機若しくは無機遊離基であり、
Xは、酸性基であり、
R4及び R5は、それぞれ独立して水素原子、炭化水素基又は R8 Si—基 (ここで、 R8
3
は、炭化水素基であり、 3つの R8は同一又は異なっていてもよい)であり、
R6及び R7は、それぞれ独立して炭化水素基又は - (R90) - R1G基 [ここで、 R9は炭 化水素基又はシリレン基であり、 R1C>は水素原子、炭化水素基又は R11 Si - (R11は、
3
炭化水素基であり、 3つの R11は同一又は異なっていてもよい)であり、 qは 1以上の整 数である]であり、
pは、 Mの価数である }
である、請求項 10に記載の有機溶剤に可溶なプロトネーシヨンされた置換又は未置 換ポリア-リン複合体を製造する方法。
[12] 式 (II)で示される有機プロトン酸又はその塩力 下記式 (III)
M (0 SCH (CH COOR12) COOR13) (III)
3 2 m
{式中、
Mは、水素原子又は有機若しくは無機遊離基であり、
R12及び R13は、それぞれ独立して炭化水素基又は- R14
Figure imgf000037_0001
は炭化水素基又はシリレン基であり、 R15は水素原子、炭化水素基又は R16 Si -基(
3 ここで、 R16は炭化水素基であり、 3つの R16は同一又は異なっていてもよい)であり、 r は 1以上の整数である]であり、
mは、 Mの価数である }
で示されるスルホコハク酸誘導体である、請求項 11に記載の有機溶剤に可溶なプロ トネーシヨンされた置換又は未置換ポリア-リン複合体を製造する方法。
[13] (a)プロトネーシヨンされた置換又は未置換ポリア二リン複合体力 請求項 10に記 載の方法により製造された複合体である請求項 1に記載の導電性ポリア-リン組成物
[14] (b)フエノール性水酸基を有する化合物が、フエノール、 o—, m—若しくは p—クレゾ ール、カテコール、レゾルシノール、クロ口フエノール、サリチル酸、ヒドロキシ安息香 酸、ヒドロキシナフタレン、フエノール榭脂、ポリフエノール及びポリ(ヒドロキシスチレン )からなる群から選択される請求項 1に記載の導電性ポリア-リン組成物。
[15] 実質的に水と混和しない有機溶剤力 ベンゼン、トルエン、キシレン、ェチルベンゼ ン、テトラリン等の炭化水素系溶剤;塩化メチレン、クロ口ホルム、四塩化炭素、ジクロ 口エタン、トリクロロェタン、テトラクロロェタン等の含ハロゲン系溶剤;及び酢酸ェチル 等のエステル系溶剤力 なる群力 選択される請求項 1に記載の導電性ポリア-リン 組成物。
[16] (i)実質的に水と混和しない有機溶剤中、下記式 (I)
M (XARn) m (I)
{式中、
Mは、水素原子又は有機若しくは無機遊離基であり、
Xは、酸性基であり、
Aは、置換基を含んでもよい炭化水素基であり、
Rは、それぞれ独立して、 R1 — OR1,—COR1,
Figure imgf000038_0001
CO (COR1)、—CO (COOR1) [ここで、 R1は炭素数力 以上の置換基を含んでもよい炭化水素基、シリ ル基、アルキルシリル基、または- (R20) x-R3基、 - (OSiR3 ) x-OR3 (R2はアルキ
2
レン基、 R3はそれぞれ同一でも異なってもいてもよい炭化水素基であり、 Xは 1以上 の整数である)であり、
nは 2以上の整数である]であり、
mは、 Mの価数である }
で示される有機プロトン酸又はその塩の存在下で、置換又は未置換ァ-リンをィ匕学 酸ィ匕重合させて、有機溶剤に可溶の(a)プロトネーシヨンされた置換又は未置換ポリ ァ-リン複合体を得る工程、及び
(ii)実質的に水と混和しな 、有機溶剤に溶解して 、る、該 (a)プロトネーシヨンされた 置換又は未置換ポリア二リン複合体に、 (b)フエノール性水酸基を有する化合物を添 加する工程
を含むことを特徴とする導電性ポリア-リン組成物の製造方法。
[17] 式 (I)で示される有機プロトン酸又はその塩力 下記式 (II)
M (XCR4 (CR5 COOR6) COOR7) (II)
2 P
{式中、
Mは、水素原子又は有機若しくは無機遊離基であり、
Xは、酸性基であり、
R4及び R5は、それぞれ独立して水素原子、炭化水素基又は R8 Si—基 (ここで、 R8
3
は、炭化水素基であり、 3つの R8は同一又は異なっていてもよい)であり、 R6及び R7は、それぞれ独立して炭化水素基又は - (R90) - R1G基 [ここで、 R9は炭 化水素基又はシリレン基であり、 R1C>は水素原子、炭化水素基又は R11 Si - (R11は、
3
炭化水素基であり、 3つの R11は同一又は異なっていてもよい)であり、 qは 1以上の整 数である]であり、
pは、 Mの価数である }
で示される有機プロトン酸又はその塩である、請求項 16に記載の導電性ポリア-リン 組成物の製造方法。
[18] 請求項 1一 9、 13— 15のいずれかに記載の導電性ポリア-リン組成物を成形して なる導電性成形体。
[19] 固有伝導率が、少なくとも 50SZcm以上である請求項 18記載の導電性成形体。
[20] 請求項 1一 9、 13— 15のいずれかに記載の導電性ポリア-リン組成物を、基材に 塗布してなる表面導電性物品。
[21] 固有表面抵抗値が、少なくとも 105 Ω以下である請求項 20記載の表面導電性物品
[22] 450nmの光線透過率が 70%以上である請求項 21記載の表面透明導電性物品。
[23] 請求項 1一 9、 13— 15のいずれかに記載の導電性ポリア-リン組成物を、基材に 塗布して成形することを特徴とする表面導電性物品の製造方法。
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