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JP7516891B2 - Conductive polymer aqueous solution and its uses - Google Patents
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Description

本発明は、低抵抗な導電性高分子膜を作製できる新規な導電性高分子膜を提供すること、及びそれを用いた低ESRで更に漏れ電流が低い電解コンデンサを提供することを目的としたものである。詳細には、高い導電性を有する特定の自己ドープ型導電性高分子と特定のスルホン酸化合物を含むことを特徴とする新規な導電性組成物の水溶液であり、さらにはそれらを乾燥させて得られる導電性高分子膜及びその用途に関するものである。 The present invention aims to provide a novel conductive polymer film that can produce a low-resistance conductive polymer film, and to provide an electrolytic capacitor using the same that has a low ESR and a low leakage current. In particular, the present invention relates to an aqueous solution of a novel conductive composition that contains a specific self-doped conductive polymer with high conductivity and a specific sulfonic acid compound, and further to a conductive polymer film obtained by drying the aqueous solution and its uses.

近年、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール等に代表されるπ共役系高分子に、電子受容性化合物をドーパントとしてドープした導電性高分子材料が開発され、例えば、帯電防止剤、電解コンデンサの固体電解質、導電性塗料、エレクトロクロミック素子、電極材料、熱電変換材料、透明導電膜、化学センサ、アクチュエータ等への応用が検討されている。電解コンデンサ分野では電子機器の高速化、高周波化に伴って、高容量で低ESRな電解コンデンサが強く要望されている。この要望を満たす導電性高分子材料として化学的安定性の面からポリチオフェン系導電性高分子材料が実用上有用である。 In recent years, conductive polymer materials have been developed in which π-conjugated polymers, such as polyacetylene, polythiophene, polyaniline, and polypyrrole, are doped with electron-accepting compounds as dopants. Applications of these materials to, for example, antistatic agents, solid electrolytes for electrolytic capacitors, conductive paints, electrochromic elements, electrode materials, thermoelectric conversion materials, transparent conductive films, chemical sensors, actuators, and the like are being considered. In the field of electrolytic capacitors, there is a strong demand for electrolytic capacitors with high capacity and low ESR as electronic devices become faster and operate at higher frequencies. Polythiophene-based conductive polymer materials are practically useful as conductive polymer materials that meet this demand due to their chemical stability.

ポリチオフェン系導電性高分子材料としては、(i)ドーパントとなるポリスチレンスルホン酸(PSS)の水溶液中で、3,4-エチレンジオキシチオフェン(EDOT)を重合させることで得られるPEDOT/PSS水分散体溶液や、(ii)水溶性の付与とドーピング作用を兼ね備えた置換基(スルホ基、スルホネート基等)を直接又はスペーサを介してポリマー主鎖中に有する、いわゆる自己ドープ型導電性高分子(例えば、スルホン化ポリアニリン、PEDOT-S等)等が知られている(例えば、非特許文献1、2参照)。 Known polythiophene-based conductive polymer materials include (i) a PEDOT/PSS aqueous dispersion solution obtained by polymerizing 3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT) in an aqueous solution of polystyrene sulfonic acid (PSS) as a dopant, and (ii) so-called self-doped conductive polymers (e.g., sulfonated polyaniline, PEDOT-S, etc.) that have substituents (sulfo groups, sulfonate groups, etc.) that combine water solubility and doping properties directly or via a spacer in the polymer main chain (see, for example, Non-Patent Documents 1 and 2).

PEDOT/PSSを使用した電解コンデンサは知られている(特許文献1)。しかし、PEDOT/PSSは粒子上で存在するために拡張処理を行った電解コンデンサ誘電体表面を隅々まで覆うことが出来ず電解コンデンサの容量を十分に引き出すことが困難であることが知られており、当該課題を解決する方法として、水溶性で、電解コンデンサ誘電体表面を隅々まで覆う潜在能力がある自己ドープ型導電性高分子の開発が行われている。 Electrolytic capacitors using PEDOT/PSS are known (Patent Document 1). However, since PEDOT/PSS exists on particles, it is known that it is not possible to cover every corner of the surface of the electrolytic capacitor dielectric that has been subjected to an expansion treatment, making it difficult to fully utilize the capacitance of the electrolytic capacitor. As a method for solving this problem, development is being carried out of self-doped conductive polymers that are water-soluble and have the potential to cover every corner of the electrolytic capacitor dielectric surface.

Journal of American Chemical Society,112,2801-2803(1990)Journal of American Chemical Society, 112, 2801-2803 (1990) Advanced Materials,Vol.23(38)4403-4408(2011)Advanced Materials, Vol. 23 (38) 4403-4408 (2011)

特開2017-147466号公報JP 2017-147466 A

電解コンデンサの好ましい特性として、前記の高容量であること以外に、低ESRであることが求められるが、従来公知の自己ドープ型導電性高分子については、この低ESR特性の改善が望まれていた。そこで本発明は、高い容量を維持したまま、低ESRの優れた特性を有する電解コンデンサを製造するための導電性高分子組成物を提供することを目的とする。 In addition to the high capacity described above, a low ESR is also required as a desirable characteristic of an electrolytic capacitor, and there has been a demand for improvement in the low ESR characteristic of conventionally known self-doped conductive polymers. Therefore, the present invention aims to provide a conductive polymer composition for producing an electrolytic capacitor that has excellent low ESR characteristics while maintaining a high capacity.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、特定のスルホン酸化合物を添加した自己ドープ型水溶性導電性高分子が、高い容量を維持したまま、低ESRの優れた特性を有する電解コンデンサを提供できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of extensive research into solving the above problems, the inventors discovered that a self-doped water-soluble conductive polymer to which a specific sulfonic acid compound has been added can provide an electrolytic capacitor with excellent low ESR characteristics while maintaining a high capacity, and thus completed the present invention.

すなわち、本発明は以下に示すとおりの導電性高分子水溶液の組成物、及び導電性高分子膜並びにそれを用いた電解コンデンサに関するものである。
[1] 下記式(1)で表される構造単位及び下記式(2)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造単位を含むポリチオフェン(A)を0.01~10重量%含み、且つスルホ基を1~3つ有するスルホン酸化合物(B)を0.001~20重量%含む導電性高分子水溶液。
That is, the present invention relates to a conductive polymer aqueous solution composition, a conductive polymer film, and an electrolytic capacitor using the same, as described below.
[1] A conductive polymer aqueous solution containing 0.01 to 10% by weight of a polythiophene (A) containing at least one structural unit selected from the group consisting of a structural unit represented by the following formula (1) and a structural unit represented by the following formula (2), and containing 0.001 to 20% by weight of a sulfonic acid compound (B) having 1 to 3 sulfo groups:

[一般式(1)及び(2)において、Rは、水素原子、メチル基、エチル基、炭素数3~6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又はフッ素原子を表し、mは1~10の整数を表し、nは0又は1を表す。]
[2] 前記のスルホ基を1~3つ有するスルホン酸化合物(B)が、スルホ基を1~3つ有する総炭素数1~20のスルホン酸化合物である、[1]に記載の導電性高分子水溶液。
[3] 前記のスルホ基を1~3つ有するスルホン酸化合物(B)が、スルホサリチル酸、スルホフタル酸、スルホイソフタル酸、スルホコハク酸、トルエンスルホン酸、アミノベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、カンファースルホン酸、アミノメタンスルホン酸、アミノプロパンスルホン酸、及びヒドロキシプロパンスルホン酸からなる群より選ばれる1つ又は2つ以上の混合物である、[1]に記載の導電性高分子水溶液。
[4] 更に、アルカリ金属イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムイオン、及び第4級アンモニウムカチオンからなる群より選ばれるイオン(C)を含み、かつpHが、1.5~10.0の範囲である、[1]乃至[3]のいずれかに記載の導電性高分子水溶液。
[5] 下記式(1)で表される構造単位及び下記式(2)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造単位を含むポリチオフェン(A)と、スルホ基を1~3つ有するスルホン酸化合物(B)を含むことを特徴とする導電性高分子膜。
[In general formulas (1) and (2), R2 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a linear or branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or a fluorine atom, m represents an integer of 1 to 10, and n represents 0 or 1.]
[2] The conductive polymer aqueous solution according to [1], wherein the sulfonic acid compound (B) having 1 to 3 sulfo groups is a sulfonic acid compound having 1 to 3 sulfo groups and a total of 1 to 20 carbon atoms.
[3] The conductive polymer aqueous solution according to [1], wherein the sulfonic acid compound (B) having 1 to 3 sulfo groups is one or a mixture of two or more selected from the group consisting of sulfosalicylic acid, sulfophthalic acid, sulfoisophthalic acid, sulfosuccinic acid, toluenesulfonic acid, aminobenzenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, camphorsulfonic acid, aminomethanesulfonic acid, aminopropanesulfonic acid, and hydroxypropanesulfonic acid.
[4] The conductive polymer aqueous solution according to any one of [1] to [3], further comprising an ion (C) selected from the group consisting of an alkali metal ion, an ammonium ion, an organic ammonium ion, and a quaternary ammonium cation, and having a pH in the range of 1.5 to 10.0.
[5] A conductive polymer membrane comprising: a polythiophene (A) containing at least one structural unit selected from the group consisting of a structural unit represented by the following formula (1) and a structural unit represented by the following formula (2); and a sulfonic acid compound (B) having 1 to 3 sulfo groups:

[一般式(1)及び(2)において、Rは、水素原子、メチル基、エチル基、炭素数3~6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又はフッ素原子を表し、mは1~10の整数を表し、nは0又は1を表す。]
[6] 下記式(1)で表される構造単位及び下記式(2)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造単位を含むポリチオフェン(A)を0.01~10重量%含み、且つスルホ基を1~3つ有するスルホン酸化合物(B)を0.001~20重量%含む導電性高分子水溶液を塗布し、乾燥させることを特徴とする、[5]に記載の導電性高分子膜の製造方法。
[In general formulas (1) and (2), R2 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a linear or branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or a fluorine atom, m represents an integer of 1 to 10, and n represents 0 or 1.]
[6] A method for producing a conductive polymer film according to [5], characterized in that an aqueous conductive polymer solution containing 0.01 to 10% by weight of polythiophene (A) containing at least one structural unit selected from the group consisting of a structural unit represented by the following formula (1) and a structural unit represented by the following formula (2), and containing 0.001 to 20% by weight of a sulfonic acid compound (B) having 1 to 3 sulfo groups, is applied and dried.

[一般式(1)及び(2)において、Rは、水素原子、メチル基、エチル基、炭素数3~6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又はフッ素原子を表し、mは1~10の整数を表し、nは0又は1を表す。]
[7] 前記の[5]に記載の導電性高分子膜を備えることを特徴とする電解コンデンサ。
[In general formulas (1) and (2), R2 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a linear or branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or a fluorine atom, m represents an integer of 1 to 10, and n represents 0 or 1.]
[7] An electrolytic capacitor comprising the conductive polymer film according to [5] above.

本発明によれば、高い容量を維持したまま、低ESRで更に漏れ電流が低い電解コンデンサを提供することができる。 The present invention provides an electrolytic capacitor that has a low ESR and low leakage current while maintaining a high capacity.

以下、本発明を詳細に説明する。 The present invention is described in detail below.

本発明は、下記式(1)で表される構造単位及び下記式(2)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造単位を含むポリチオフェン(A)を0.01~10重量%含み、且つスルホ基を1~3つ有するスルホン酸化合物(B)を0.001~20重量%含む導電性高分子水溶液である。 The present invention is a conductive polymer aqueous solution containing 0.01 to 10% by weight of polythiophene (A) containing at least one structural unit selected from the group consisting of structural units represented by the following formula (1) and structural units represented by the following formula (2), and containing 0.001 to 20% by weight of a sulfonic acid compound (B) having 1 to 3 sulfo groups.

[一般式(1)及び(2)において、Rは、水素原子、メチル基、エチル基、炭素数3~6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又はフッ素原子を表し、mは1~10の整数を表し、nは0又は1を表す。]
上記一般式(1)及び(2)中、Rは、水素原子、メチル基、エチル基、炭素数3~6の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、又はフッ素原子を表す。
[In general formulas (1) and (2), R2 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a linear or branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or a fluorine atom, m represents an integer of 1 to 10, and n represents 0 or 1.]
In the above general formulas (1) and (2), R 2 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a linear or branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or a fluorine atom.

炭素数3~6の直鎖状若しくは分岐鎖状アルキル基としては、特に限定するものではないが、例えば、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert-ペンチル基、シクロペンチル基、n-へキシル基、2-エチルブチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。 Examples of linear or branched alkyl groups having 3 to 6 carbon atoms include, but are not limited to, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, isopentyl, neopentyl, tert-pentyl, cyclopentyl, n-hexyl, 2-ethylbutyl, and cyclohexyl.

上記のRについては、成膜性の点で、水素原子、メチル基、エチル基、又はフッ素原子であることが好ましい。 From the viewpoint of film-forming properties, the above R2 is preferably a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or a fluorine atom.

上記一般式(1)及び(2)中、mは、1~10の整数を表し、成膜性の点で、1~6の整数であることが好ましく、1~4の整数であることがより好ましく、3又は4であることがより好ましい。 In the above general formulas (1) and (2), m represents an integer of 1 to 10, and from the viewpoint of film-forming properties, it is preferably an integer of 1 to 6, more preferably an integer of 1 to 4, and even more preferably 3 or 4.

上記一般式(1)及び(2)中、nは、0又は1を表し、導電性に優れる点で、nは1であることが好ましい。 In the above general formulas (1) and (2), n represents 0 or 1, and it is preferable that n is 1 in terms of excellent electrical conductivity.

上記式(2)で表される構造単位は、上記式(1)で表される構造単位のドーピング状態を表す。 The structural unit represented by the above formula (2) represents the doped state of the structural unit represented by the above formula (1).

ドーピングにより絶縁体-金属転移を引き起こすドーパントは、アクセプタとドナーに分けられる。前者は、ドーピングにより導電性ポリマーの高分子鎖の近くに入り主鎖の共役系からπ電子を奪う。結果として、主鎖上に正電荷(正孔、ホール)が注入されるため、p型ドーパントとも呼ばれる。また、後者は、逆に主鎖の共役系に電子を与えることになり、この電子が主鎖の共役系を動くことになるため、n型ドーパントとも呼ばれる。 Dopants that cause an insulator-metal transition by doping can be divided into acceptors and donors. The former enter close to the polymer chain of a conductive polymer and take away π electrons from the conjugated system of the main chain. As a result, a positive charge (hole) is injected into the main chain, so it is also called a p-type dopant. Conversely, the latter donates electrons to the conjugated system of the main chain, and these electrons move through the conjugated system of the main chain, so it is also called an n-type dopant.

本発明におけるドーパントは、ポリマー分子内に共有結合で結びついたスルホ基又はスルホナート基であり、p型ドーパントである。このように外部からドーパントを添加することなく導電性を発現するポリマーは自己ドープ型高分子と呼ばれている。 The dopant in the present invention is a sulfo group or a sulfonate group that is covalently bonded within the polymer molecule, and is a p-type dopant. Polymers that exhibit conductivity without the addition of an external dopant are called self-doped polymers.

本発明のポリチオフェン(A)は、下記一般式(3)で表されるチオフェンモノマーを、水又はアルコール溶媒中、酸化剤の存在下に重合させ、次いで必要に応じて酸処理することで製造することができる。 The polythiophene (A) of the present invention can be produced by polymerizing a thiophene monomer represented by the following general formula (3) in water or an alcohol solvent in the presence of an oxidizing agent, and then optionally treating with an acid.

[一般式(3)において、Mは、水素イオン、又は金属イオンを表す。Rは、水素原子、メチル基、エチル基、炭素数3~6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又はフッ素原子を表し、mは1~10の整数を表し、nは0又は1を表す。]
式(3)におけるMで表される金属イオンとしては、特に限定するものではないが、遷移金属イオン、貴金属イオン、非鉄金属イオン、アルカリ金属イオン(例えば、Liイオン、Naイオン、及びKイオン)、アルカリ土類金属イオン等が挙げられる。
[In the general formula (3), M represents a hydrogen ion or a metal ion. R2 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a linear or branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or a fluorine atom. m represents an integer of 1 to 10, and n represents 0 or 1.]
The metal ion represented by M in formula (3) is not particularly limited, but examples thereof include transition metal ions, precious metal ions, non-ferrous metal ions, alkali metal ions (e.g., Li ions, Na ions, and K ions), and alkaline earth metal ions.

一般式(3)で表されるチオフェンモノマーの重合後に得られるポリマーが金属塩である場合、得られた金属塩ポリマーを酸処理することでMを水素イオンへ変換することができる。 When the polymer obtained after polymerization of the thiophene monomer represented by general formula (3) is a metal salt, M can be converted to a hydrogen ion by treating the obtained metal salt polymer with an acid.

上記一般式(3)で表されるチオフェンモノマーとしては、特に限定するものではないが、具体的には、6-(2,3-ジヒドロ-チエノ[3,4-b][1,4]ジオキシン-2-イル)ヘキサン-1-スルホン酸、6-(2,3-ジヒドロ-チエノ[3,4-b][1,4]ジオキシン-2-イル)ヘキサン-1-スルホン酸ナトリウム、6-(2,3-ジヒドロ-チエノ[3,4-b][1,4]ジオキシン-2-イル)ヘキサン-1-スルホン酸リチウム、6-(2,3-ジヒドロ-チエノ[3,4-b][1,4]ジオキシン-2-イル)ヘキサン-1-スルホン酸カリウム、8-(2,3-ジヒドロ-チエノ[3,4-b][1,4]ジオキシン-2-イル)オクタン-1-スルホン酸、8-(2,3-ジヒドロ-チエノ[3,4-b][1,4]ジオキシン-2-イル)オクタン-1-スルホン酸ナトリウム、及び8-(2,3-ジヒドロ-チエノ[3,4-b][1,4]ジオキシン-2-イル)オクタン-1-スルホン酸カリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-プロパンスルホン酸ナトリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-プロパンスルホン酸カリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-メチル-1-プロパンスルホン酸ナトリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-エチル-1-プロパンスルホン酸ナトリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-プロピル-1-プロパンスルホン酸ナトリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-ブチル-1-プロパンスルホン酸ナトリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-ペンチル-1-プロパンスルホン酸ナトリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-ヘキシル-1-プロパンスルホン酸ナトリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-イソプロピル-1-プロパンスルホン酸ナトリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-イソブチル-1-プロパンスルホン酸ナトリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-イソペンチル-1-プロパンスルホン酸ナトリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-フルオロ-1-プロパンスルホン酸ナトリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-メチル-1-プロパンスルホン酸カリウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-メチル-1-プロパンスルホン酸、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-メチル-1-プロパンスルホン酸アンモニウム、3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-メチル-1-プロパンスルホン酸トリエチルアンモニウム、4-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-ブタンスルホン酸ナトリウム、4-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-ブタンスルホン酸カリウム、4-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-メチル-1-ブタンスルホン酸ナトリウム、4-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-メチル-1-ブタンスルホン酸カリウム、4-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-フルオロ-1-ブタンスルホン酸ナトリウム、及び4-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-フルオロ-1-ブタンスルホン酸カリウム等が例示される。 The thiophene monomer represented by the above general formula (3) is not particularly limited, but specifically includes 6-(2,3-dihydro-thieno[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)hexane-1-sulfonic acid, sodium 6-(2,3-dihydro-thieno[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)hexane-1-sulfonate, lithium 6-(2,3-dihydro-thieno[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)hexane-1-sulfonate, 8-(2,3-dihydro-thieno[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)hexane-1-sulfonic acid, sodium 8-(2,3-dihydro-thieno[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)octane-1-sulfonic acid, and potassium 8-(2,3-dihydro-thieno[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)octane-1-sulfonic acid, 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-propane sodium 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-propanesulfonate, potassium 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-methyl-1-propanesulfonate, sodium 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-ethyl-1-propanesulfonate, sodium 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-ethyl-1-propanesulfonate, sodium 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-propyl-1-propanesulfonate, sodium 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-butyl-1-propanesulfonate, sodium 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-pentyl-1-propanesulfonate, sodium 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-hexyl-1-propanesulfonate thorium, sodium 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-isopropyl-1-propanesulfonate, sodium 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-isobutyl-1-propanesulfonate, sodium 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-isopentyl-1-propanesulfonate, sodium 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b] -[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-fluoro-1-propanesulfonic acid sodium salt, 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-methyl-1-propanesulfonic acid potassium salt, 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-methyl-1-propanesulfonic acid, 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-methyl-1-propanesulfonic acid a ammonium, 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-methyl-1-propanesulfonate triethylammonium, 4-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-butanesulfonate sodium, 4-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-butanesulfonate potassium, 4-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-butanesulfonate ) methoxy]-1-methyl-1-butanesulfonate sodium, 4-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl) methoxy]-1-methyl-1-butanesulfonate potassium, 4-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl) methoxy]-1-fluoro-1-butanesulfonate sodium, and 4-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl) methoxy]-1-fluoro-1-butanesulfonate potassium are examples.

本発明においてポリチオフェン(A)の導電率は、特に限定するものではないが、フィルム状態での導電率(電気伝導度)として、10S/cm以上であることが好ましい。 In the present invention, the electrical conductivity of the polythiophene (A) is not particularly limited, but it is preferable that the electrical conductivity (electrical conductivity) in the film state is 10 S/cm or more.

なお、本発明におけるポリチオフェン(A)については、公知情報に基づいて合成したものを用いることもできる。 In addition, the polythiophene (A) used in the present invention may be one synthesized based on publicly known information.

本発明の導電性高分子水溶液において、前述した一般式(1)で表される構造単位及び一般式(2)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造単位を含むポリチオフェン(A)の含有量については、0.01~10重量%であることを特徴とするが、低ESRに優れる点で、0.05~8重量%であることが好ましく、0.1~7重量%であることがより好ましい。 In the conductive polymer aqueous solution of the present invention, the content of polythiophene (A) containing at least one structural unit selected from the group consisting of the structural unit represented by the general formula (1) and the structural unit represented by the general formula (2) is 0.01 to 10% by weight, but in terms of excellent low ESR, it is preferably 0.05 to 8% by weight, and more preferably 0.1 to 7% by weight.

本発明におけるスルホ基を1~3つ有するスルホン酸化合物(B)は、低ESRに優れる点で、スルホ基を1~3つ有する総炭素数1~20のスルホン酸化合物であることが好ましく、スルホ基を1つ又は2つ有する総炭素数1~20のスルホン酸化合物であることがより好ましく、スルホ基を1つのみ有する総炭素数1~20のスルホン酸化合物であることがより好ましい。 In terms of low ESR, the sulfonic acid compound (B) having 1 to 3 sulfo groups in the present invention is preferably a sulfonic acid compound having 1 to 3 sulfo groups and a total of 1 to 20 carbon atoms, more preferably a sulfonic acid compound having 1 or 2 sulfo groups and a total of 1 to 20 carbon atoms, and even more preferably a sulfonic acid compound having only one sulfo group and a total of 1 to 20 carbon atoms.

上記のスルホン酸化合物としては、特に限定するものではないが、例えば、スルホサリチル酸(5-スルホサリチル酸等)、スルホフタル酸(3-スルホフタル酸、4-スルホフタル酸)、スルホイソフタル酸(5-スルホイソフタル酸等)、スルホコハク酸、トルエンスルホン酸(o-トルエンスルホン酸、m-トルエンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸等)、アミノベンゼンスルホン酸(o-アミノベンゼンスルホン酸、m-アミノベンゼンスルホン酸、p-アミノベンゼンスルホン酸)、ドデシルベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸(1-ナフタレンスルホン酸、2-ナフタレンスルホン酸)、アミノナフタレンスルホン酸(4-アミノ-1-ナフタレンスルホン酸、5-アミノ-1-ナフタレンスルホン酸、6-アミノ-1-ナフタレンスルホン酸、8-アミノ-1-ナフタレンスルホン酸、8-アミノ-2-ナフタレンスルホン酸等)、カンファースルホン酸、アミノメタンスルホン酸、アミノプロパンスルホン酸(3-アミノ-1-プロパンスルホン酸等)、及びヒドロキシプロパンスルホン酸(3-ヒドロキシプロパンスルホン酸等)からなる群より選ばれるいずれか又はいくつかの混合物を挙げることができる。 The above-mentioned sulfonic acid compounds are not particularly limited, but examples thereof include sulfosalicylic acid (5-sulfosalicylic acid, etc.), sulfophthalic acid (3-sulfophthalic acid, 4-sulfophthalic acid), sulfoisophthalic acid (5-sulfoisophthalic acid, etc.), sulfosuccinic acid, toluenesulfonic acid (o-toluenesulfonic acid, m-toluenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, etc.), aminobenzenesulfonic acid (o-aminobenzenesulfonic acid, m-aminobenzenesulfonic acid, p-aminobenzenesulfonic acid), dodecylbenzenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid (1-naphthalenesulfonic acid, Examples of the sulfonic acid include any one or a mixture of several selected from the group consisting of aminonaphthalenesulfonic acid (4-amino-1-naphthalenesulfonic acid, 5-amino-1-naphthalenesulfonic acid, 6-amino-1-naphthalenesulfonic acid, 8-amino-1-naphthalenesulfonic acid, 8-amino-2-naphthalenesulfonic acid, etc.), camphorsulfonic acid, aminomethanesulfonic acid, aminopropanesulfonic acid (3-amino-1-propanesulfonic acid, etc.), and hydroxypropanesulfonic acid (3-hydroxypropanesulfonic acid, etc.).

これらのうち、低ESRに優れる点で、スルホサリチル酸、スルホフタル酸、スルホイソフタル酸、スルホコハク酸、p-トルエンスルホン酸、アミノベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、カンファースルホン酸、アミノメタンスルホン酸、3-アミノ-1-プロパンスルホン酸、及び3-ヒドロキシプロパンスルホン酸からなる群より選ばれるいずれか又はいくつかの混合物がより好ましく、5-スルホサリチル酸、2-ナフタレンスルホン酸、p-アミノベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、及びアミノメタンスルホン酸からなる群より選ばれるいずれか又はいくつかの混合物がより好ましい。 Among these, in terms of low ESR, any one or a mixture of any one selected from the group consisting of sulfosalicylic acid, sulfophthalic acid, sulfoisophthalic acid, sulfosuccinic acid, p-toluenesulfonic acid, aminobenzenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, camphorsulfonic acid, aminomethanesulfonic acid, 3-amino-1-propanesulfonic acid, and 3-hydroxypropanesulfonic acid is more preferred, and any one or a mixture of any one selected from the group consisting of 5-sulfosalicylic acid, 2-naphthalenesulfonic acid, p-aminobenzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, and aminomethanesulfonic acid is more preferred.

本発明の導電性高分子水溶液において、前述したスルホ基を1~3つ有するスルホン酸化合物(B)の含有量については、0.001~20重量%であることを特徴とするが、低ESRに優れる点で、0.01~15重量%であることが好ましく、0.1~10重量%であることがより好ましい。 In the conductive polymer aqueous solution of the present invention, the content of the sulfonic acid compound (B) having 1 to 3 sulfo groups is 0.001 to 20% by weight, but in terms of excellent low ESR, it is preferably 0.01 to 15% by weight, and more preferably 0.1 to 10% by weight.

本願発明の導電性高分子水溶液については、低ESRに優れる点で、更に、アルカリ金属イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムイオン、及び第4級アンモニウムカチオンからなる群より選ばれるイオン(C)を含んでいることが好ましい。 The conductive polymer aqueous solution of the present invention preferably further contains ions (C) selected from the group consisting of alkali metal ions, ammonium ions, organic ammonium ions, and quaternary ammonium cations, in that it has excellent low ESR.

前記のアルカリ金属イオンとしては、特に限定するものではないが、例えば、リチウムイオン、カリウムイオン、ナトリウムイオン、ルビジウムイオン、又はセシウムイオンを例示することができる。なお、当該アルカリ金属イオンについては、本発明の導電性高分子水溶液にアルカリ金属化合物を添加することで含有させることができる。当該アルカリ金属化合物としては、特に限定するものではないが、例えば、アルカリ金属塩化合物(例えば、塩化リチウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化ルビジウム、塩化セシウム、臭化リチウム、臭化カリウム、臭化ナトリウム、臭化ルビジウム、臭化セシウム等)、又はアルカリ金属水酸化物(例えば、水酸化リチウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム等)を挙げることができる。 The alkali metal ion is not particularly limited, but examples thereof include lithium ions, potassium ions, sodium ions, rubidium ions, and cesium ions. The alkali metal ions can be contained in the conductive polymer aqueous solution of the present invention by adding an alkali metal compound. The alkali metal compound is not particularly limited, but examples thereof include alkali metal salt compounds (e.g., lithium chloride, potassium chloride, sodium chloride, rubidium chloride, cesium chloride, lithium bromide, potassium bromide, sodium bromide, rubidium bromide, cesium bromide, etc.) or alkali metal hydroxides (e.g., lithium hydroxide, potassium hydroxide, sodium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide, etc.).

前記の有機アンモニウムイオンとしては、特に限定するものではないが、例えば、総炭素数が1~30の1級、2級、若しくは3級のアンモニウムイオンを例示することができ、より具体的には、例えば、メチルアンモニウム、ジメチルアンモニウム、エチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、ノルマル-プロピルアンモニウム、イソプロピルアンモニウム、ノルマルブチルアンモニウム、ヘキシルアンモニウム、2-ヒドロキシエチルアンモニウム、N,N-ジメチル-N-(2-ヒドロキシエチル)アンモニウム、N-メチル-N-(2-ヒドロキシエチル)アンモニウム、ジ(2-ヒドロキシエチル)アンモニウム、N-メチル-N,N-ジ(2-ヒドロキシエチル)アンモニウム、N,N,N-トリ(2-ヒドロキシエチル)アンモニウム、2,3-ジヒドロキシプロピルアンモニウム、N-メチル-N-(2,3-ジヒドロキシプロピル)アンモニウム、N,N-ジメチル-N-(2,3-ジヒドロキシプロピル)アンモニウム、1,4-ブタンジアンモニウム、トリイソブチルアンモニウム、トリイソペンチルアンモニウム、トリイソオクチルアンモニウム、イミダゾールカチオン、N-メチルイミダゾールカチオン、1、2-ジメチルイミダゾールカチオン、ピリジニウムイオン、ピコリニウムイオン、又はルチジニウムイオンを表すことができる。 The organic ammonium ion is not particularly limited, but examples thereof include primary, secondary, or tertiary ammonium ions having a total carbon number of 1 to 30. More specifically, examples thereof include methylammonium, dimethylammonium, ethylammonium, triethylammonium, normal-propylammonium, isopropylammonium, normal-butylammonium, hexylammonium, 2-hydroxyethylammonium, N,N-dimethyl-N-(2-hydroxyethyl)ammonium, N-methyl-N-(2-hydroxyethyl)ammonium, di(2-hydroxyethyl)ammonium, N-methyl-N-(2-hydroxyethyl)ammonium, It can represent N,N-tyl-N,N-di(2-hydroxyethyl)ammonium, N,N,N-tri(2-hydroxyethyl)ammonium, 2,3-dihydroxypropylammonium, N-methyl-N-(2,3-dihydroxypropyl)ammonium, N,N-dimethyl-N-(2,3-dihydroxypropyl)ammonium, 1,4-butanediammonium, triisobutylammonium, triisopentylammonium, triisooctylammonium, imidazole cation, N-methylimidazole cation, 1,2-dimethylimidazole cation, pyridinium ion, picolinium ion, or lutidinium ion.

なお、当該有機アンモニウムイオンについては、本発明の導電性高分子水溶液にアミン化合物を添加することで含有させることができる。添加することによって、当該アミン化合物の一部又は全部が、前記のポリチオフェン(A)のスルホン酸基と相互作用して、相当する有機アンモニウムイオンとして導電性水溶液中に存在することになる。前記のアミン化合物としては、特に限定するものではないが、例えば、総炭素数が1~30の1級、2級、若しくは3級のアミン化合物を例示することができ、より具体的には、例えば、メチルアミン、ジメチルアミン、エチルアミン、トリエチルアミン、ノルマル-プロピルアミン、イソプロピルアミン、ノルマルブチルアミン、ヘキシルアミン、アミノエタノール、ジメチルアミノエタノール、メチルアミノエタノール、ジエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、3-アミノ-1,2-プロパンジオール、3-メチルアミノ-1,2-プロパンジオール、3-ジメチルアミノ-1,2-プロパンジオール、1,4-ブタンジアミン、トリイソブチルアミン、トリイソペンチルアミン、トリイソオクチルアミン、イミダゾール、N-メチルイミダゾール、1、2-ジメチルイミダゾール、ピリジン、ピコリン、又はルチジン等を例示することができる。 The organic ammonium ions can be contained in the conductive polymer aqueous solution of the present invention by adding an amine compound. By adding the amine compound, a part or all of the amine compound interacts with the sulfonic acid groups of the polythiophene (A) and exists in the conductive aqueous solution as the corresponding organic ammonium ions. The amine compound is not particularly limited, but examples thereof include primary, secondary, or tertiary amine compounds having a total carbon number of 1 to 30. More specifically, examples thereof include methylamine, dimethylamine, ethylamine, triethylamine, normal-propylamine, isopropylamine, normal-butylamine, hexylamine, aminoethanol, dimethylaminoethanol, methylaminoethanol, diethanolamine, N-methyldiethanolamine, triethanolamine, 3-amino-1,2-propanediol, 3-methylamino-1,2-propanediol, 3-dimethylamino-1,2-propanediol, 1,4-butanediamine, triisobutylamine, triisopentylamine, triisooctylamine, imidazole, N-methylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, pyridine, picoline, and lutidine.

前記の4級アンモニウムイオンとしては、特に限定するものではないが、例えば、テトラメチルアンモニウムカチオン、テトラエチルアンモニウムカチオン、テトラノルマルプロピルアンモニウムカチオン、テトラノルマルブチルアンモニウムカチオン、又はテトラノルマルヘキシルアンモニウムカチオン等を例示することができる。当該4級アンモニウムイオンについては、本発明の導電性高分子水溶液に相当する4級アンモニウム化合物を添加することで含有させることができる。当該4級アンモニウム化合物としては、特に限定するものではないが、例えば、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラノルマルプロピルアンモニウムクロリド、テトラノルマルブチルアンモニウムクロリド、又はテトラノルマルヘキシルアンモニウムクロリド等が挙げられる。 The quaternary ammonium ion is not particularly limited, but examples thereof include tetramethylammonium cation, tetraethylammonium cation, tetra-normal-propylammonium cation, tetra-normal-butylammonium cation, and tetra-normal-hexylammonium cation. The quaternary ammonium ion can be contained by adding a quaternary ammonium compound corresponding to the conductive polymer aqueous solution of the present invention. The quaternary ammonium compound is not particularly limited, but examples thereof include tetramethylammonium chloride, tetraethylammonium chloride, tetra-normal-propylammonium chloride, tetra-normal-butylammonium chloride, and tetra-normal-hexylammonium chloride.

本発明の導電性高分子水溶液において、前述したイオン(C)の含有量については、0.001~20重量%であることを特徴とするが、低ESRに優れる点で、0.01~15重量%であることが好ましく、0.1~10重量%であることがより好ましい。 In the conductive polymer aqueous solution of the present invention, the content of the above-mentioned ion (C) is characterized by being 0.001 to 20% by weight, but in terms of excellent low ESR, it is preferably 0.01 to 15% by weight, and more preferably 0.1 to 10% by weight.

本願発明の導電性高分子水溶液については、低ESRに優れる点で、そのpHが、1.5~10.0の範囲であることが好ましく、2.0~8.0の範囲であることがより好ましく、2.5~7.0の範囲であることがより好ましい。 The pH of the conductive polymer aqueous solution of the present invention is preferably in the range of 1.5 to 10.0, more preferably in the range of 2.0 to 8.0, and even more preferably in the range of 2.5 to 7.0, in terms of its excellent low ESR.

本願発明の導電性高分子水溶液については、上記以外の成分(D)を含んでいてもよい。 The conductive polymer aqueous solution of the present invention may contain a component (D) other than those described above.

前記の上記以外の成分(D)としては、特に限定するものではないが、例えば、バインダー、界面活性剤、溶媒等を挙げることができる。 The other components (D) than those mentioned above are not particularly limited, but examples thereof include binders, surfactants, solvents, etc.

前記のバインダーとしては、特に限定するものではないが、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、セルロース、水溶性ポリエステル樹脂化合物、又は水溶性ポリウレタン樹脂化合物、多価アルコールとカルボキシル基を2つ以上持つ有機酸の混合物等が挙げられる。 The binder is not particularly limited, but examples thereof include polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, cellulose, a water-soluble polyester resin compound, a water-soluble polyurethane resin compound, and a mixture of a polyhydric alcohol and an organic acid having two or more carboxyl groups.

前記の水溶性ポリエステル樹脂化合物としては、例えば、ポエチレンテレフタラートやポリトリメチレンテレフタラート等を挙げることができる。当該水溶性ポリエステル樹脂化合物については、自己乳化型であってもよいし、強化乳化型であってもよいが、耐水性、耐溶剤性の観点から自己乳化型水溶性ポリエステル樹脂化合物であることが好ましい。 Examples of the water-soluble polyester resin compound include polyethylene terephthalate and polytrimethylene terephthalate. The water-soluble polyester resin compound may be a self-emulsifying type or a reinforced emulsifying type, but from the viewpoint of water resistance and solvent resistance, a self-emulsifying water-soluble polyester resin compound is preferable.

前記の水溶性ポリエステル樹脂化合物としては、例えば、東洋紡株式会社製、商品名:バイロナール、や、高松油脂株式会社製、商品名:ペスレジン、互応化学株式会社製、商品名:プラスコート、東亞合成株式会社製、商品名:アロンメルト、高松油脂株式会社製、商品名:ぺスレジンA、DIC株式会社製、商品名:ウォーターゾールなどが商業的に容易に入手することができる。 Examples of the water-soluble polyester resin compound include those that are readily available commercially, such as Toyobo Co., Ltd. (trade name: Vylonal), Takamatsu Oil Co., Ltd. (trade name: PES Resin), GOO Chemical Co., Ltd. (trade name: Pluscoat), Toagosei Co., Ltd. (trade name: Aronmelt), Takamatsu Oil Co., Ltd. (trade name: PES Resin A), and DIC Corporation (trade name: Watersol).

前記の水溶性ポリエステル樹脂化合物は、1種を単独で用いることができるし、2種以上を混合して用いることもできる。 The water-soluble polyester resin compounds can be used alone or in combination of two or more.

前記の水溶性ポリウレタン樹脂化合物は、ウレタン樹脂エマルションとして主に産業用途に用いられており、自己乳化型であってもよいし、強化乳化型であってもよいが、耐水性、耐溶剤性の観点から自己乳化型水溶性ポリウレタン樹脂化合物であることが好ましい。自己乳化型としては、アニオン型、カチオン型、非イオン型特が挙げられるが、いずれであってもよい。また、当該水溶性ポリウレタン樹脂化合物については、特に限定するものではないが、ポリエーテル型、ポリエステル型、ポリカーボネート型等が挙げられる。 The water-soluble polyurethane resin compound is used mainly for industrial purposes as a urethane resin emulsion, and may be a self-emulsifying type or a reinforced emulsion type. From the viewpoint of water resistance and solvent resistance, however, a self-emulsifying water-soluble polyurethane resin compound is preferable. Examples of the self-emulsifying type include an anionic type, a cationic type, and a non-ionic type, but any of them may be used. In addition, the water-soluble polyurethane resin compound is not particularly limited, but examples thereof include a polyether type, a polyester type, and a polycarbonate type.

水溶性ポリウレタン樹脂化合物は、例えば、三洋化成工業株式会社製、商品名:ユーコート、パーマリン、ユープレンや、楠本化成株式会社製、商品名:NeoRez、株式会社ADEKA製、商品名:アデカボンタイター、明成化学工業株式会社製、商品名:パスコール、DIC株式会社製、商品名:ハイドランなどが商業的に容易に入手することができる。 Examples of water-soluble polyurethane resin compounds that can be easily obtained commercially include those manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd. under the trade names U-coat, Permalin, and Euplen, those manufactured by Kusumoto Chemical Industries, Ltd. under the trade name NeoRez, those manufactured by ADEKA Corporation under the trade name Adeka Bontiter, those manufactured by Meisei Chemical Industry Co., Ltd. under the trade name Pascall, and those manufactured by DIC Corporation under the trade name Hydran.

前記の水溶性ポリウレタン樹脂化合物は、1種を単独で用いることができるし、2種以上を混合して用いることもできる。 The water-soluble polyurethane resin compounds can be used alone or in combination of two or more.

前記の多価アルコールとしては、特に限定するものではないが、例えば、エリスリトールやペンタエリトリトール等を挙げることができる。 The polyhydric alcohol is not particularly limited, but examples thereof include erythritol and pentaerythritol.

前記のカルボキシル基を2つ以上持つ有機酸としては、特に限定するものではないが、例えば、アジピン酸やフタル酸等を挙げることができる。 The organic acid having two or more carboxyl groups is not particularly limited, but examples include adipic acid and phthalic acid.

前記の界面活性剤としては、特に限定するものではないが、例えば、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素系界面活性剤、又はシリコーン系界面活性剤等が使用できるが、より好ましくは非イオン界面活性剤及び両性界面活性剤からなる群より選ばれる少なくとも一種である。 The surfactant is not particularly limited, but may be, for example, an anionic surfactant, a cationic surfactant, a nonionic surfactant, an amphoteric surfactant, a fluorine-based surfactant, or a silicone-based surfactant, and more preferably at least one selected from the group consisting of a nonionic surfactant and an amphoteric surfactant.

前記のアニオン界面活性剤としては、特に限定するものではないが、例えば、ラウリルアルコール硫酸エステルナトリウムやドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等が挙げられる。 The anionic surfactant is not particularly limited, but examples thereof include sodium lauryl alcohol sulfate and sodium dodecylbenzenesulfonate.

前記のカチオン界面活性剤としては、特に限定するものではないが、市販品を用いることもできるし、一般公知のものを別途製造して用いることもできる。 前記の非イオン界面活性剤としては、特に限定するものではないが、例えば、ポリエチレングリコール型界面活性剤、アセチレングリコール型界面活性剤、多価アルコール型界面活性剤、高分子型非イオン界面活性剤等が挙げられる。 The cationic surfactant is not particularly limited, but a commercially available product can be used, or a commonly known product can be separately manufactured and used. The nonionic surfactant is not particularly limited, but examples thereof include polyethylene glycol type surfactants, acetylene glycol type surfactants, polyhydric alcohol type surfactants, and polymer type nonionic surfactants.

前記のポリエチレングリコール型界面活性剤としては、特に限定するものではないが、例えば、高級アルコールエチレンオキサイド付加物、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、多価アルコール脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物、高級アルキルアミンエチレンオキサイド付加物、油脂のエチレンオキサイド付加物、又はポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物等が挙げられる。 The polyethylene glycol surfactant is not particularly limited, but examples thereof include higher alcohol ethylene oxide adducts, alkylphenol ethylene oxide adducts, fatty acid ethylene oxide adducts, polyhydric alcohol fatty acid ester ethylene oxide adducts, higher alkylamine ethylene oxide adducts, ethylene oxide adducts of oils and fats, and polypropylene glycol ethylene oxide adducts.

前記のアセチレングリコール型界面活性剤としては、特に限定するものではないが、例えば、2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオール、サーフィノール(エアプロダクツ社製)、オルフィン(日信化学工業社製)等が挙げられる。 The acetylene glycol surfactant is not particularly limited, but examples include 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol, Surfynol (manufactured by Air Products Co., Ltd.), and Olfin (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.).

前記の多価アルコール型界面活性剤としては、特に限定するものではないが、例えば、グリセロールの脂肪酸エステル、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステル、ソルビトール及びソルビタンの脂肪酸エステル、ショ糖の脂肪酸エステル、高アルコールのアルキルエーテル、アルカノールアミン類の脂肪酸アミド等が挙げられる。 The polyhydric alcohol surfactant is not particularly limited, but examples thereof include fatty acid esters of glycerol, fatty acid esters of pentaerythritol, fatty acid esters of sorbitol and sorbitan, fatty acid esters of sucrose, alkyl ethers of higher alcohols, fatty acid amides of alkanolamines, etc.

前記の両性界面活性剤としては、特に限定するものではないが、例えば、ベタイン型両性界面活性剤が挙げられる。ベタイン型両性界面活性剤としては、特に限定するものではないが、例えば、アルキルジメチルベタイン、ラウリルジメチルベタイン、ステアリルジメチルベタイン、ラウリルジヒドロキシエチルベタイン等が挙げられる。 The amphoteric surfactant is not particularly limited, but examples thereof include betaine-type amphoteric surfactants. The betaine-type amphoteric surfactant is not particularly limited, but examples thereof include alkyl dimethyl betaine, lauryl dimethyl betaine, stearyl dimethyl betaine, lauryl dihydroxyethyl betaine, etc.

前記のフッ素系界面活性剤としては、パーフルオロアルキル基を有するものであれば特に限定されないが、例えば、プラスコート RY-2、パーフルオロアルカン、パーフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸、又はパーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物などが挙げられる。 The fluorosurfactant is not particularly limited as long as it has a perfluoroalkyl group, but examples include PLASCOAT RY-2, perfluoroalkane, perfluoroalkyl carboxylic acid, perfluoroalkyl sulfonic acid, and perfluoroalkyl ethylene oxide adducts.

前記のシリコーン系界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ポリエーテルエステル変性ポリジメチルシロキサン、ヒドロキシル基含有ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、アクリル基含有ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、アクリル基含有ポリエステル変性ポリジメチルシロキサン、パーフルオロポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、パーフルオロポリエステル変性ポリジメチルシロキサン、又はシリコーン変性アクリル化合物などが挙げられる。 The silicone surfactant is not particularly limited, but examples thereof include polyether-modified polydimethylsiloxane, polyetherester-modified polydimethylsiloxane, hydroxyl group-containing polyether-modified polydimethylsiloxane, acrylic group-containing polyether-modified polydimethylsiloxane, acrylic group-containing polyester-modified polydimethylsiloxane, perfluoropolyether-modified polydimethylsiloxane, perfluoropolyester-modified polydimethylsiloxane, and silicone-modified acrylic compounds.

なお、フッ素系界面活性剤やシリコーン系界面活性剤はレベリング剤として塗膜の平坦性を改善するのに有効である。 Furthermore, fluorosurfactants and silicone surfactants are effective as leveling agents to improve the flatness of the coating film.

前記の溶媒としては、特に限定するものではないが、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、メトキシエタノール、エトキシエタノール、ブトキシエタノール、エチレングリコール等を挙げることができる。 The solvent is not particularly limited, but examples include methanol, ethanol, propanol, butanol, methoxyethanol, ethoxyethanol, butoxyethanol, and ethylene glycol.

本発明の導電性高分子水溶液において、前述した成分(D)の含有量については、0.001~20重量%であることを特徴とするが、操作性に優れる点で、0.01~15重量%であることが好ましく、0.1~10重量%であることがより好ましい。 In the conductive polymer aqueous solution of the present invention, the content of the aforementioned component (D) is characterized by being 0.001 to 20% by weight, but from the viewpoint of excellent operability, it is preferably 0.01 to 15% by weight, and more preferably 0.1 to 10% by weight.

本発明の導電性高分子水溶液を調製する方法としては、特に限定するものではないが、例えば、本発明のポリチオフェン(A)の水溶液又は固体と、スルホ基を1~3つ有するスルホン酸化合物(B)と、必要に応じて水を混合し、撹拌などによって均一化する方法を挙げることができる。その際、必要に応じてその他添加剤(例えば、上記のイオン(C)や、成分(D)等)を追加で添加したうえで混合調整することもできるし、一旦ポリチオフェン(A)とスルホン酸化合物(B)を含む導電性高分子水溶液を調整したうえで、前記のその他添加物を添加混合して調整してもよい。 The method for preparing the conductive polymer aqueous solution of the present invention is not particularly limited, but may be, for example, a method in which an aqueous solution or solid of the polythiophene (A) of the present invention is mixed with a sulfonic acid compound (B) having 1 to 3 sulfo groups, and water as necessary, and homogenized by stirring or the like. In this case, other additives (e.g., the above ions (C) and component (D), etc.) may be added as necessary and then mixed and adjusted, or a conductive polymer aqueous solution containing the polythiophene (A) and the sulfonic acid compound (B) may first be prepared, and then the other additives may be added and mixed to adjust.

ここで、混合する際の温度は、特に限定するものではないが、例えば、室温~加温下で行うことができる。好ましくは0℃以上100℃以下が好ましい。 Here, the temperature during mixing is not particularly limited, but may be, for example, room temperature or heated. Preferably, the temperature is 0°C or higher and 100°C or lower.

混合する際の雰囲気は、特に限定するものではないが、大気中でも、不活性ガス中でも良い。 The atmosphere in which the mixture is mixed is not particularly limited, but may be air or an inert gas.

本発明の導電性高分子水溶液を混合する際には、スターラーチップや攪拌羽根による一般的な混合溶解操作に加えて、超音波照射、ホモジナイズ処理(例えば、メカニカルホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー等の使用)を行ってもよい。ホモジナイズ処理する場合には、ポリマーの熱劣化を防ぐため、冷温しながら行うことが好ましい。 When mixing the conductive polymer aqueous solution of the present invention, in addition to the general mixing and dissolving operation using a stirrer tip or stirring blade, ultrasonic irradiation and homogenization treatment (for example, using a mechanical homogenizer, ultrasonic homogenizer, high-pressure homogenizer, etc.) may be performed. When homogenization treatment is performed, it is preferable to perform it at a low temperature to prevent thermal degradation of the polymer.

本発明の導電性高分子水溶液の濃度調整は、配合比で調整しても良いし、配合後に濃縮により調整しても良い。濃縮の方法は、減圧下に溶媒を留去する方法であっても、限外ろ過膜を利用する方法であっても良い。 The concentration of the conductive polymer aqueous solution of the present invention may be adjusted by the blending ratio, or may be adjusted by concentrating after blending. The concentration method may be a method of distilling off the solvent under reduced pressure, or a method using an ultrafiltration membrane.

本発明の導電性高分子水溶液の中のポリチオフェン(A)の濃度は0.001重量%以上であれば特に限定するものではないが、好ましくは0.01重量%~10重量%の範囲である。なお、本願発明のポリチオフェン(A)とスルホン酸化合物(B)を含む導電性高分子水溶液は、塗布後、乾燥・脱水されるため、前記の濃度範囲で良好な均一膜を得ることができる。 The concentration of polythiophene (A) in the aqueous conductive polymer solution of the present invention is not particularly limited as long as it is 0.001% by weight or more, but is preferably in the range of 0.01% by weight to 10% by weight. The aqueous conductive polymer solution of the present invention containing polythiophene (A) and sulfonic acid compound (B) is dried and dehydrated after application, so that a good uniform film can be obtained within the above concentration range.

本発明の導電性高分子水溶液中の固形分の粒径は、特に限定するものではないが、小さいほど水溶性が良好であり、導電性や成膜時の均一な膜形成の観点からも望ましい。例えば、室温又は加温下で調製した導電性高分子水溶液の固形分濃度が10重量%以下の場合、固形分の粒子径(D50)が0.02μm以下であることが好ましい。 The particle size of the solid content in the conductive polymer aqueous solution of the present invention is not particularly limited, but the smaller the particle size, the better the water solubility, which is also desirable from the viewpoint of conductivity and uniform film formation during film formation. For example, when the solid content concentration of the conductive polymer aqueous solution prepared at room temperature or under heating is 10% by weight or less, it is preferable that the particle size (D50) of the solid content is 0.02 μm or less.

本発明の導電性高分子水溶液の粘度(20℃)は、200mPa・s以下であることが好ましく、より好ましくは100mPa・s以下であり、さらに好ましくは50mPa・s以下である。 The viscosity (20°C) of the conductive polymer aqueous solution of the present invention is preferably 200 mPa·s or less, more preferably 100 mPa·s or less, and even more preferably 50 mPa·s or less.

本発明の導電性高分子膜については、本発明の導電性高分子水溶液を用いて形成することができる。本発明の導電性高分子膜を形成する方法としては、特に限定するものではないが、例えば、本発明の導電性高分子水溶液を、基材に塗布し乾燥する方法を挙げることができる。 The conductive polymer film of the present invention can be formed using the conductive polymer aqueous solution of the present invention. The method for forming the conductive polymer film of the present invention is not particularly limited, but an example of the method is to apply the conductive polymer aqueous solution of the present invention to a substrate and dry it.

乾燥雰囲気は大気中、不活性ガス中、真空中、又は減圧下のいずれであってもよい。高分子膜の劣化抑制の観点からは、窒素、アルゴン等の不活性ガス中が好ましい。 The drying atmosphere may be air, an inert gas, a vacuum, or a reduced pressure. From the viewpoint of preventing deterioration of the polymer film, an inert gas such as nitrogen or argon is preferable.

上記の基材としては、特に限定するものではないが、例えば、ガラス、プラスチック、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリカーボネート、金属酸化物、セラミックス、又はレジスト基板等が挙げられる。 The above substrate is not particularly limited, but examples include glass, plastic, polyester, polyacrylate, polycarbonate, metal oxide, ceramic, or resist substrate.

上記の塗布する方法としては、特に限定するものではないが、例えば、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ロールコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、スプレーコート法、スピンコート法、インクジェット印刷法等が挙げられる。 The above coating method is not particularly limited, but examples include casting, dipping, bar coating, roll coating, gravure coating, flexographic printing, spray coating, spin coating, and inkjet printing.

塗膜の乾燥温度は、均一な導電膜が得られる温度であれば特に限定されないが、室温~300℃の範囲であることが好ましく、より好ましくは室温~250℃の範囲であり、さらに好ましくは室温~200℃の範囲である。 The drying temperature for the coating is not particularly limited as long as a uniform conductive film is obtained, but it is preferably in the range of room temperature to 300°C, more preferably in the range of room temperature to 250°C, and even more preferably in the range of room temperature to 200°C.

塗膜の膜厚としては、特に限定するものではないが、10-2~10μmの範囲が好ましい。得られる塗膜の表面抵抗値としては、特に限定するものではないが、1~10Ω/の範囲のものが好ましい。 The thickness of the coating film is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 −2 to 10 2 μm. The surface resistance of the resulting coating film is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 to 10 9 Ω/.

本発明で得られる導電性高分子膜の導電率としては、特に限定するものではないが、フィルム状態での導電率(電気伝導度)が10S/cm以上であることが好ましい。 The conductivity of the conductive polymer film obtained by the present invention is not particularly limited, but it is preferable that the conductivity (electrical conductivity) in the film state is 10 S/cm or more.

本発明の導電性高分子膜は、例えば、帯電防止剤、電解コンデンサの固体電解質、導電性塗料、エレクトロクロミック素子、電極材料、熱電変換材料、透明導電膜、化学センサ、アクチュエータ等に使用できる。特に、電解コンデンサの固体電解質として極めて有用である。電解コンデンサに用いた場合、高い容量を維持したまま、低ESRの優れた特性を有する電解コンデンサを提供することができる。 The conductive polymer film of the present invention can be used, for example, as an antistatic agent, a solid electrolyte for electrolytic capacitors, a conductive paint, an electrochromic element, an electrode material, a thermoelectric conversion material, a transparent conductive film, a chemical sensor, an actuator, etc. In particular, it is extremely useful as a solid electrolyte for electrolytic capacitors. When used in electrolytic capacitors, it is possible to provide an electrolytic capacitor that has excellent characteristics such as low ESR while maintaining a high capacity.

以下、本発明を実施例によって具体的に記述する。しかし、これらによって本発明は何ら限定して解釈されるものではない。 The present invention will be described in detail below with reference to examples. However, the present invention should not be construed as being limited in any way by these examples.

なお、本実施例で用いた分析機器及び測定方法を以下に列記する。 The analytical instruments and measurement methods used in this example are listed below.

[NMR測定]
装置:VARIAN製、Gemini-200
[導電性高分子膜の作製方法]
具体的には後述する本発明の組成物を含む水溶液0.5mlを25mm角の無アルカリガラス板に塗布し、大気下、ホットプレート上で60℃にて30分加熱し、さらに200℃で60分加熱して導電性高分子膜を得た。
[NMR Measurement]
Equipment: VARIAN, Gemini-200
[Method of producing conductive polymer film]
Specifically, 0.5 ml of an aqueous solution containing the composition of the present invention described below was applied to a 25 mm square alkali-free glass plate, heated on a hot plate in the atmosphere at 60° C. for 30 minutes, and further heated at 200° C. for 60 minutes to obtain a conductive polymer film.

[導電性高分子膜の膜厚測定]
装置:BRUKER社製 DEKTAK XT。
[Measurement of Conductive Polymer Film Thickness]
Apparatus: DEKTAK XT manufactured by BRUKER.

上記の作製方法で作製した導電性高分子膜をx方向に6.25mm、y方向に6.25mmピッチの間隔で、切れ目を入れガラス部を露出させ、測定箇所9点の膜厚を25℃50%RH雰囲気で測定した。 The conductive polymer film produced by the above method was cut at intervals of 6.25 mm in the x direction and 6.25 mm in the y direction to expose the glass portion, and the film thickness was measured at nine measurement points in an atmosphere of 25°C and 50% RH.

[導電性高分子膜の表面抵抗率測定]
装置:三菱化学社製ロレスタGP MCP-T600。
表面抵抗測定器ロレスタGP MCP-T600を用い、測定プローブをASPとして、x方向に6.25mm、y方向に6.25mmピッチの間隔で、測定箇所9点の表面抵抗を25℃50%RH雰囲気で測定した。
[Measurement of surface resistivity of conductive polymer film]
Apparatus: Mitsubishi Chemical Loresta GP MCP-T600.
Using a surface resistance measuring instrument Loresta GP MCP-T600 and a measuring probe as an ASP, the surface resistance was measured at nine measurement points at intervals of 6.25 mm in the x direction and 6.25 mm in the y direction in an atmosphere of 25° C. and 50% RH.

[導電性高分子膜の導電率測定]
上記の測定方法で測定した導電性高分子膜の膜厚及び表面抵抗率から、以下の式に基づき導電率を算出した。
[Conductivity measurement of conductive polymer film]
The electrical conductivity was calculated from the film thickness and surface resistivity of the conductive polymer film measured by the above-mentioned measuring method according to the following formula.

導電率[S/cm]=10/(表面抵抗率[Ω/□]×膜厚[μm])
[固体電解コンデンサの作製]
厚み100μmのアルミニウム箔を用い、アルミニウム箔の表面にエッチング処理を施した。エッチング処理を施した厚み100μmのアルミニウム箔の一部にアルミ箔を溶接し取り出し線を取り付けた。液温が80℃で、濃度が0.2wt%のリン酸2水素アンモニウム水溶液中に、前記のエッチング処理を施したアルミニウム箔を浸漬して、130Vの直流電圧を20分間印加して、酸化アルミニウムの誘電体層を形成した(陽極)。別途、取り出し線が取り付けられたエッチング処理を施した厚み50μmのアルミニウム箔を陰極とし、前記の陽極と当該陰極の間に絶縁紙からなるセパレータを介在させて巻回した巻回素子を作製した。次に、当該巻回素子を導電性高分子水溶液に浸漬させて取出し、次いで、150℃、30分間乾燥を行い固体電解コンデンサを得た。
Electrical conductivity [S/cm] = 10 4 / (Surface resistivity [Ω/□] x Film thickness [μm])
[Fabrication of Solid Electrolytic Capacitor]
An aluminum foil having a thickness of 100 μm was used, and the surface of the aluminum foil was subjected to an etching treatment. The aluminum foil was welded to a part of the etched aluminum foil having a thickness of 100 μm, and a lead wire was attached. The aluminum foil that was subjected to the etching treatment was immersed in an aqueous solution of ammonium dihydrogen phosphate with a concentration of 0.2 wt %, and a direct current voltage of 130 V was applied for 20 minutes to form a dielectric layer of aluminum oxide. Separately, an etched aluminum foil having a thickness of 50 μm and having a lead wire attached thereto was wound as a cathode, with a separator made of insulating paper interposed between the anode and the cathode. Next, the wound element was immersed in an aqueous conductive polymer solution, taken out, and then dried at 150° C. for 30 minutes to obtain a solid electrolytic capacitor.

[固体電解コンデンサの特性測定]
前記の方法で作製した固体電解コンデンサの特性については、下記装置を用い、初期120Hzの初期容量[μF]、初期100kHzのESR[mΩ]、及び63V印加したときの2分後の漏れ電流[μA]を評価した。
[Characteristics measurement of solid electrolytic capacitors]
The characteristics of the solid electrolytic capacitor prepared by the above method were evaluated using the following device, including the initial capacitance [μF] at initial 120 Hz, the ESR [mΩ] at initial 100 kHz, and the leakage current [μA] after 2 minutes when 63 V was applied.

装置:日置電機社製 LCRメーター IM3536
合成例1.
公知文献(特開2019-196443)の合成例1及び合成例2に準拠して、ポリ(3-[(2,3-ジヒドロチエノ[3,4-b]-[1,4]ジオキシン-2-イル)メトキシ]-1-メチル-1-プロパンスルホン酸[下記式(4)で表される構造単位を含む重合物](以下、「PEDOT-MPS」という)の水溶液(導電性高分子水溶液)を作製した。当該水溶液に含まれるポリマー量は0.74重量%であった。又、鉄イオン、及びナトリウムイオンを、各々44ppm、及び12ppm(対ポリマー)含有していた。本ポリマーの導電率は、導電率342S/cmであった。
Equipment: Hioki E.E. Corporation LCR meter IM3536
Synthesis Example 1
According to Synthesis Examples 1 and 2 of the known literature (JP 2019-196443), an aqueous solution of poly(3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-methyl-1-propanesulfonic acid [polymer containing a structural unit represented by the following formula (4)] (hereinafter referred to as "PEDOT-MPS") (conductive polymer aqueous solution) was prepared. The amount of polymer contained in the aqueous solution was 0.74 wt%. In addition, iron ions and sodium ions were contained in amounts of 44 ppm and 12 ppm (relative to the polymer), respectively. The conductivity of this polymer was 342 S/cm.

実施例1。 Example 1.

(導電性高分子溶液の作製)
合成例1で得られた導電性高分子水溶液を減圧脱水し、PEDOT-MPSを2.0重量%含む水溶液を調整した。前記のPEDOT-MPSを2.0重量%含む水溶液 99.5gに、5-スルホサリチル酸 0.5gを加えてよく撹拌混合を行った。次に、メチルエタノールアミン 0.5gを加えてよく撹拌混合を行い、pH=3の導電性高分子水溶液を得た。前記導電性高分子水溶液を用いて前述の方法に従って固体電解コンデンサを作製し、特性評価を行った。評価結果を表1に示した。
(Preparation of Conductive Polymer Solution)
The conductive polymer aqueous solution obtained in Synthesis Example 1 was dehydrated under reduced pressure to prepare an aqueous solution containing 2.0% by weight of PEDOT-MPS. 0.5 g of 5-sulfosalicylic acid was added to 99.5 g of the aqueous solution containing 2.0% by weight of PEDOT-MPS, and the mixture was thoroughly stirred and mixed. Next, 0.5 g of methylethanolamine was added and the mixture was thoroughly stirred and mixed to obtain an aqueous conductive polymer solution with a pH of 3. A solid electrolytic capacitor was produced using the aqueous conductive polymer solution according to the method described above, and its characteristics were evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.

実施例2
実施例1において、5-スルホサリチル酸 0.5gの代わりに、2-ナフタレンスルホン酸 0.5gを用いた以外は、実施例1と同様の操作を行い、コンデンサ特性評価を行った。なお、pH=3とするために、メチルエタノールアミン添加量を0.5gとした。評価結果を表1に示した。
Example 2
The capacitor characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1, except that 0.5 g of 2-naphthalenesulfonic acid was used instead of 0.5 g of 5-sulfosalicylic acid in Example 1. In order to achieve a pH of 3, the amount of methylethanolamine added was set to 0.5 g. The evaluation results are shown in Table 1.

実施例3
実施例1において、5-スルホサリチル酸 0.5gの代わりに、p-アミノベンセンスルホン酸 0.5gを用いた以外は、実施例1と同様の操作を行い、コンデンサ特性評価を行った。なお、pH=3とするために、メチルエタノールアミン添加量を0.4gとした。評価結果を表1に示した。
Example 3
The capacitor characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1, except that 0.5 g of p-aminobenzenesulfonic acid was used instead of 0.5 g of 5-sulfosalicylic acid in Example 1. In order to achieve a pH of 3, the amount of methylethanolamine added was 0.4 g. The evaluation results are shown in Table 1.

実施例4
実施例1において、5-スルホサリチル酸 0.5gの代わりに、p-トルエンスルホン酸 0.5gを用いた以外は、実施例1と同様の操作を行い、コンデンサ特性評価を行った。なお、pH=3とするために、メチルエタノールアミン添加量を0.5gとした。評価結果を表1に示した。
Example 4
The capacitor characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1, except that 0.5 g of p-toluenesulfonic acid was used instead of 0.5 g of 5-sulfosalicylic acid in Example 1. In order to achieve a pH of 3, the amount of methylethanolamine added was set to 0.5 g. The evaluation results are shown in Table 1.

実施例5
実施例1において、5-スルホサリチル酸 0.5gの代わりに、アミノメタンスルホン酸 0.5gを用いた以外は、実施例1と同様の操作を行い、コンデンサ特性評価を行った。なお、pH=3とするために、メチルエタノールアミン添加量を0.4gとした。評価結果を表1に示した。
Example 5
The capacitor characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1, except that 0.5 g of aminomethanesulfonic acid was used instead of 0.5 g of 5-sulfosalicylic acid in Example 1. In order to achieve a pH of 3, the amount of methylethanolamine added was set to 0.4 g. The evaluation results are shown in Table 1.

実施例6
実施例1において、5-スルホサリチル酸 0.5gの代わりに、5-スルホサリチル酸 0.5g、及びp-アミノベンゼンスルホン酸 0.5gを用いた以外は、実施例1と同様の操作を行い、コンデンサ特性評価を行った。なお、pH=3とするために、メチルエタノールアミン添加量を0.6gとした。評価結果を表1に示した。
Example 6
The capacitor characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1, except that 0.5 g of 5-sulfosalicylic acid and 0.5 g of p-aminobenzenesulfonic acid were used instead of 0.5 g of 5-sulfosalicylic acid in Example 1. In order to achieve a pH of 3, the amount of methylethanolamine added was set to 0.6 g. The evaluation results are shown in Table 1.

参考例1
合成例1で得られた導電性高分子水溶液を減圧脱水し、PEDOT-MPSを2.0重量%含む水溶液を調整した。前記のPEDOT-MPSを2.0重量%含む水溶液 99.5gに、メチルエタノールアミン 0.4gを加えてよく撹拌混合を行い、pH=3の導電性高分子水溶液を得た。前記導電性高分子水溶液を用いて前述の方法に従って固体電解コンデンサを作製し、特性評価を行った。評価結果を表1に示した。
Reference Example 1
The conductive polymer aqueous solution obtained in Synthesis Example 1 was dehydrated under reduced pressure to prepare an aqueous solution containing 2.0% by weight of PEDOT-MPS. 0.4 g of methylethanolamine was added to 99.5 g of the aqueous solution containing 2.0% by weight of PEDOT-MPS, and the mixture was thoroughly stirred to obtain an aqueous conductive polymer solution with a pH of 3. A solid electrolytic capacitor was produced using the aqueous conductive polymer solution according to the method described above, and its characteristics were evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.

比較例1
ポリスチレンスルホン酸が外部ドープされたポリ3,4-エチレンジオキシチオフェンの分散液(Heraeus製Clevios PH500を使用) 99.5gに、5-スルホサリチル酸 0.5gを加えてよく撹拌混合を行った。次に、メチルエタノールアミン 0.3gを加えてよく撹拌混合を行い、pH=3の導電性高分子分散液を得た。前記導電性高分子分散液を用いて前述の方法に従って固体電解コンデンサを作製し、特性評価を行った。評価結果を表1に示した。
Comparative Example 1
0.5 g of 5-sulfosalicylic acid was added to 99.5 g of a dispersion of polystyrenesulfonic acid externally doped poly3,4-ethylenedioxythiophene (Clevios PH500 manufactured by Heraeus was used) and mixed thoroughly with stirring. Next, 0.3 g of methylethanolamine was added and mixed thoroughly with stirring to obtain a conductive polymer dispersion with a pH of 3. A solid electrolytic capacitor was produced using the conductive polymer dispersion according to the method described above, and its characteristics were evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.

比較例2
比較例1において、5-スルホサリチル酸 0.5gの代わりに、2-ナフタレンスルホン酸 0.5gを用いた以外は、比較例1と同様の操作を行い、コンデンサ特性評価を行った。なお、pH=3とするために、メチルエタノールアミン添加量を0.3gとした。評価結果を表1に示した。
Comparative Example 2
The capacitor characteristics were evaluated in the same manner as in Comparative Example 1, except that 0.5 g of 2-naphthalenesulfonic acid was used instead of 0.5 g of 5-sulfosalicylic acid. The amount of methylethanolamine added was 0.3 g to achieve a pH of 3. The evaluation results are shown in Table 1.

参考例2
合成例1で得られた導電性高分子水溶液を減圧脱水し、PEDOT-MPSを2.0重量%含む水溶液を調整した。前記のPEDOT-MPSを2.0重量%含む水溶液 99.5gに、メチルエタノールアミン 0.4gを加えてよく撹拌混合を行い、pH=3の導電性高分子水溶液を得た。前記導電性高分子水溶液を用いて前述の方法に従って固体電解コンデンサを作製した。次いで、得られた固体電解コンデンサを、5-スルホサリチル酸を0.5重量%含有する平均分子量300のポリエチレングリコール溶液中に漬込み、減圧含浸を行った。すなわち、固体電解質と水溶液高分子溶液のハイブリット型電解コンデンサを作製した。得られたハイブリッド型電解コンデンサについて、前述の方法に従って特性評価を行った。評価結果を表1に示した。
Reference Example 2
The conductive polymer aqueous solution obtained in Synthesis Example 1 was dehydrated under reduced pressure to prepare an aqueous solution containing 2.0% by weight of PEDOT-MPS. 0.4 g of methylethanolamine was added to 99.5 g of the aqueous solution containing 2.0% by weight of PEDOT-MPS, and the mixture was thoroughly stirred to obtain an aqueous conductive polymer solution with a pH of 3. A solid electrolytic capacitor was produced using the aqueous conductive polymer solution according to the method described above. Next, the obtained solid electrolytic capacitor was immersed in a polyethylene glycol solution containing 0.5% by weight of 5-sulfosalicylic acid and having an average molecular weight of 300, and impregnated under reduced pressure. That is, a hybrid electrolytic capacitor of a solid electrolyte and an aqueous polymer solution was produced. The obtained hybrid electrolytic capacitor was subjected to a characteristic evaluation according to the method described above. The evaluation results are shown in Table 1.

表1に示した結果より、本発明の導電性高分子水溶液を用いた実施例1乃至実施例6は、高い容量を維持したまま、低ESRを達成できるという効果を奏するものであった。これは、本発明の導電性高分子水溶液が、陽極箔と陰極箔の極間を埋めた結果であると推測される。更に、本発明の導電性高分子水溶液を用いた場合、漏れ電流が低い電解コンデンサが得られることが分かった。当該効果は、本発明の導電性高分子水溶液が、電解コンデンサを作製する過程で生じる酸化被膜欠損を修復する高い能力があるためであると推測される。PEDOT/PSSを代用した場合、撹拌後、数日間室温に放置することでゲル化が起こってしまったためにコンデンサを作製できず、評価することができなかった。参考例2は、固体電解質中にスルホン酸化合物を添加するのではなく、水溶性高分子溶液中にスルホン酸を添加した場合のコンデンサ特性を調査することを目的とした。その結果、漏れ電流は下がったが、ESRを下げることは出来なかった。これは、陽極箔と陰極箔の極間を埋めることができなかったことに由来すると考える。 From the results shown in Table 1, Examples 1 to 6 using the conductive polymer aqueous solution of the present invention have the effect of achieving low ESR while maintaining high capacity. This is presumed to be the result of the conductive polymer aqueous solution of the present invention filling the gap between the anode foil and the cathode foil. Furthermore, it was found that an electrolytic capacitor with low leakage current can be obtained when the conductive polymer aqueous solution of the present invention is used. This effect is presumed to be due to the conductive polymer aqueous solution of the present invention having a high ability to repair oxide film defects that occur in the process of making an electrolytic capacitor. When PEDOT/PSS was used as a substitute, gelation occurred when the solution was left at room temperature for several days after stirring, so a capacitor could not be made and could not be evaluated. Reference Example 2 was intended to investigate the capacitor characteristics when sulfonic acid was added to a water-soluble polymer solution instead of adding a sulfonic acid compound to a solid electrolyte. As a result, the leakage current decreased, but the ESR could not be reduced. This is thought to be due to the inability to fill the gap between the anode foil and the cathode foil.

上記したとおり、本発明の導電性高分子水溶液を使用すれば、高い容量を維持したまま、低ESRの優れた特性を有する電解コンデンサを提供することができる。 As described above, by using the conductive polymer aqueous solution of the present invention, it is possible to provide an electrolytic capacitor that has excellent characteristics such as low ESR while maintaining a high capacity.

Claims (5)

下記式(1)で表される構造単位及び下記式(2)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造単位を含むポリチオフェン(A)を0.01~10重量%含み、且つスルホサリチル酸、スルホフタル酸、スルホイソフタル酸、スルホコハク酸、トルエンスルホン酸、アミノベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、カンファースルホン酸、アミノメタンスルホン酸、アミノプロパンスルホン酸、及びヒドロキシプロパンスルホン酸からなる群より選ばれる1つ又は2つ以上の混合物を0.001~20重量%含む導電性高分子水溶液。
Figure 0007516891000009
[一般式(1)及び(2)において、Rは、水素原子、メチル基、エチル基、炭素数3~6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又はフッ素原子を表し、mは1~10の整数を表し、nは0又は1を表す。]
A conductive polymer aqueous solution containing 0.01 to 10% by weight of polythiophene (A) containing at least one structural unit selected from the group consisting of a structural unit represented by the following formula (1) and a structural unit represented by the following formula (2), and containing 0.001 to 20% by weight of one or a mixture of two or more acids selected from the group consisting of sulfosalicylic acid, sulfophthalic acid, sulfoisophthalic acid, sulfosuccinic acid, toluenesulfonic acid, aminobenzenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, camphorsulfonic acid, aminomethanesulfonic acid, aminopropanesulfonic acid, and hydroxypropanesulfonic acid:
Figure 0007516891000009
[In general formulas (1) and (2), R2 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a linear or branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or a fluorine atom, m represents an integer of 1 to 10, and n represents 0 or 1.]
更に、アルカリ金属イオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムイオン、及び第4級アンモニウムカチオンからなる群より選ばれるイオン(C)を含み、かつpHが、1.5~10.0の範囲である、請求項1に記載の導電性高分子水溶液。 The conductive polymer aqueous solution according to claim 1 , further comprising an ion (C) selected from the group consisting of an alkali metal ion, an ammonium ion, an organic ammonium ion, and a quaternary ammonium cation, and having a pH in the range of 1.5 to 10.0. 下記式(1)で表される構造単位及び下記式(2)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造単位を含むポリチオフェン(A)と、スルホサリチル酸、スルホフタル酸、スルホイソフタル酸、スルホコハク酸、トルエンスルホン酸、アミノベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、カンファースルホン酸、アミノメタンスルホン酸、アミノプロパンスルホン酸、及びヒドロキシプロパンスルホン酸からなる群より選ばれる1つ又は2つ以上の混合物を含むことを特徴とする導電性高分子膜。
Figure 0007516891000010
[一般式(1)及び(2)において、Rは、水素原子、メチル基、エチル基、炭素数3~6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又はフッ素原子を表し、mは1~10の整数を表し、nは0又は1を表す。]
A conductive polymer membrane comprising: polythiophene (A) containing at least one structural unit selected from the group consisting of a structural unit represented by the following formula (1) and a structural unit represented by the following formula (2 ); and one or a mixture of two or more selected from the group consisting of sulfosalicylic acid, sulfophthalic acid, sulfoisophthalic acid, sulfosuccinic acid, toluenesulfonic acid, aminobenzenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, camphorsulfonic acid, aminomethanesulfonic acid, aminopropanesulfonic acid, and hydroxypropanesulfonic acid.
Figure 0007516891000010
[In general formulas (1) and (2), R2 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a linear or branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or a fluorine atom, m represents an integer of 1 to 10, and n represents 0 or 1.]
下記式(1)で表される構造単位及び下記式(2)で表される構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造単位を含むポリチオフェン(A)を0.01~10重量%含み、且つスルホサリチル酸、スルホフタル酸、スルホイソフタル酸、スルホコハク酸、トルエンスルホン酸、アミノベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、カンファースルホン酸、アミノメタンスルホン酸、アミノプロパンスルホン酸、及びヒドロキシプロパンスルホン酸からなる群より選ばれる1つ又は2つ以上の混合物を0.001~20重量%含む導電性高分子水溶液を塗布し、乾燥させることを特徴とする、請求項に記載の導電性高分子膜の製造方法。
Figure 0007516891000011
[一般式(1)及び(2)において、Rは、水素原子、メチル基、エチル基、炭素数3~6の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、又はフッ素原子を表し、mは1~10の整数を表し、nは0又は1を表す。]
4. A method for producing a conductive polymer film according to claim 3, comprising applying and drying an aqueous conductive polymer solution containing 0.01 to 10% by weight of polythiophene (A) containing at least one structural unit selected from the group consisting of a structural unit represented by the following formula (1) and a structural unit represented by the following formula (2), and containing 0.001 to 20% by weight of a mixture of one or more acids selected from the group consisting of sulfosalicylic acid, sulfophthalic acid, sulfoisophthalic acid, sulfosuccinic acid, toluenesulfonic acid, aminobenzenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, camphorsulfonic acid, aminomethanesulfonic acid, aminopropanesulfonic acid, and hydroxypropanesulfonic acid :
Figure 0007516891000011
[In general formulas (1) and (2), R2 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a linear or branched alkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or a fluorine atom, m represents an integer of 1 to 10, and n represents 0 or 1.]
前記の請求項に記載の導電性高分子膜を備えることを特徴とする電解コンデンサ。 An electrolytic capacitor comprising the conductive polymer film according to claim 3 .
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