JP7669756B2 - Composition consisting of polythiophene and organic solvent, and use thereof - Google Patents
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Description
本発明は、有機溶媒に分散又は可溶なポリチオフェンと有機溶媒からなる組成物、及びその用途に関するものである。 The present invention relates to a composition comprising a polythiophene that is dispersible or soluble in an organic solvent and an organic solvent, and uses thereof.
ポリチオフェン系自己ドープ型導電性高分子は、高い導電性を有することから固体電解コンデンサ、帯電防止、太陽電池用正孔注入剤、透明電極等の広い分野で検討されている。これらの用途におけるポリチオフェン系自己ドープ型導電性高分子溶液の溶媒として、有機溶媒溶液と用いる例が報告されている(例えば特許文献1)。 Since polythiophene-based self-doped conductive polymers have high conductivity, they are being studied in a wide range of fields, such as solid electrolytic capacitors, antistatic agents, hole injection agents for solar cells, and transparent electrodes. Examples of using organic solvent solutions as solvents for polythiophene-based self-doped conductive polymer solutions in these applications have been reported (e.g., Patent Document 1).
特許文献1に具体的に開示された導電性高分子の有機溶媒溶液を用いてミクロン単位の厚みの膜の成膜を試みたところ、ひび割れや、斑模様が生じやすく、歩留まりの良い成膜が困難であることが判明した。 When attempts were made to form a film with a thickness in the order of microns using an organic solvent solution of a conductive polymer specifically disclosed in Patent Document 1, it was found that cracks and mottled patterns were likely to occur, making it difficult to form a film with a good yield.
本発明者らは、鋭意検討した結果、以下に示す組成物を用いることによって、ひび割れや斑模様が生じにくいミクロン単位の膜を歩留まり良く製膜できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of extensive research, the inventors discovered that by using the composition shown below, it is possible to produce micron-sized films that are less susceptible to cracking or mottling with good yield, and thus completed the present invention.
すなわち、本発明は、以下の[1]~[8]に存する。
[1] 少なくとも下記一般式(1)及び(2)
That is, the present invention resides in the following [1] to [8].
[1] At least one of the following general formulas (1) and (2):
{上記一般式(1)及び(2)中、R1は、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、又はハロゲン原子を表す。M1は、[NH(R2)(R3)2]+で表される有機アンモニウムイオン、又は[N(R2)(R3)3]+で表される第4級アンモニウムカチオンを表す。R2は、炭素数7~20のアルキル基、又は置換基を有する総炭素数7~20のアルキル基を表す。R3は、各々独立して、水素原子、炭素数1~20のアルキル基、又は置換基を有する総炭素数1~20のアルキル基を表す。mは、1~6の整数を表す。}
で表される構造単位を含むポリチオフェンと、標準沸点が30~150℃の溶媒(A)と、標準沸点が150~300℃の溶媒(B)からなる組成物であって、前記のポリチオフェンの含有量が0.01~25重量%であり、前記の標準沸点が30~150℃の溶媒(A)の含有量が50~99重量%であり、前記の標準沸点が150~300℃の溶媒(B)の含有量が0.5~30重量%であることを特徴とする組成物。
[2] 前記のmが、2又は3である、[1]に記載の組成物。
[3] 前記のR1が、メチル基である、[1]に記載の組成物。
[4] 前記の標準沸点が30~150℃の溶媒(A)が、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチル-1-ブタノール、tert-ブチルアルコール、1-メトキシ-2-プロパノール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、及び酢酸エチルからなる群より選ばれる1種の単溶媒又は2種以上の混合溶媒である、[1]に記載の組成物。
[5] 前記の標準沸点が150~300℃の溶媒(B)が、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノ-tert-ブチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、2-ピロリドン、γ-ブチロラクトン、シクロヘキサノン、ジメチルスルホキシド、及びグリセリンからなる群より選ばれる1種の単溶媒又は2種以上の混合溶媒である、[1]に記載の組成物。
[6] 導電性高分子膜の製造方法であって、[1]に記載の組成物を含む導電性高分子組成物を支持体上に塗布し、次いで、40℃以上に加熱して主に前記の溶媒(A)を蒸発させ、次いで加熱温度を上昇させて前記の溶媒(B)を蒸発させることを特徴とする膜の製造方法。
{In the above general formulas (1) and (2), R 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a halogen atom. M 1 represents an organic ammonium ion represented by [NH(R 2 )(R 3 ) 2 ] + , or a quaternary ammonium cation represented by [N(R 2 )(R 3 ) 3 ] + . R 2 represents an alkyl group having 7 to 20 carbon atoms, or an alkyl group having a substituent and a total of 7 to 20 carbon atoms. Each R 3 independently represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkyl group having a substituent and a total of 1 to 20 carbon atoms. m represents an integer of 1 to 6.}
a solvent (A) having a standard boiling point of 30 to 150°C, and a solvent (B) having a standard boiling point of 150 to 300°C, wherein the content of the polythiophene is 0.01 to 25% by weight, the content of the solvent (A) having a standard boiling point of 30 to 150°C is 50 to 99% by weight, and the content of the solvent (B) having a standard boiling point of 150 to 300°C is 0.5 to 30% by weight.
[2] The composition according to [1], wherein m is 2 or 3.
[3] The composition according to [1], wherein R 1 is a methyl group.
[4] The composition according to [1], wherein the solvent (A) having a normal boiling point of 30 to 150° C. is one single solvent or a mixed solvent of two or more selected from the group consisting of methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-butanol, tert-butyl alcohol, 1-methoxy-2-propanol, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, toluene, xylene, chlorobenzene, and ethyl acetate.
[5] The composition according to [1], wherein the solvent (B) having a normal boiling point of 150 to 300° C. is one single solvent or a mixed solvent of two or more selected from the group consisting of 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol mono-tert-butyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, 2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, dimethylsulfoxide, and glycerin.
[6] A method for producing a conductive polymer film, comprising: applying a conductive polymer composition containing the composition according to [1] onto a support; heating the composition to 40° C. or higher to mainly evaporate the solvent (A); and then increasing the heating temperature to evaporate the solvent (B).
本発明によれば、高い導電性を有する、ひび割れや斑の無いミクロンレベルの塗膜を、歩留まり良く製膜することができる。 The present invention makes it possible to produce highly conductive coating films at the micron level that are free of cracks and spots with good yield.
上記のポリチオフェンを加熱して成膜する際に、沸点の異なる溶媒を少なくとも2段階のステップワイズで蒸発させることによって、ポリチオフェンの偏析や急速な固形化が抑制されるという作用が生じ、当該作用に基づいて上記効果が発現されるものと推測される。 When the polythiophene is heated to form a film, the solvents with different boiling points are evaporated in at least two stepwise stages, which acts to suppress segregation and rapid solidification of the polythiophene, and it is presumed that the above-mentioned effects are realized based on this action.
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、少なくとも上記の一般式(1)及び(2)で表される構造単位を含むポリチオフェンと、標準沸点が30~150℃の溶媒(A)と、標準沸点が150~300℃の溶媒(B)からなる組成物であって、前記のポリチオフェンの含有量が0.01~25重量%であり、前記の標準沸点が30~150℃の溶媒(A)の含有量が50~99重量%であり、前記の標準沸点が150~300℃の溶媒(B)の含有量が0.5~30重量%であることを特徴とする組成物である。 The present invention is a composition comprising a polythiophene containing at least structural units represented by the above general formulas (1) and (2), a solvent (A) having a standard boiling point of 30 to 150°C, and a solvent (B) having a standard boiling point of 150 to 300°C, characterized in that the content of the polythiophene is 0.01 to 25% by weight, the content of the solvent (A) having a standard boiling point of 30 to 150°C is 50 to 99% by weight, and the content of the solvent (B) having a standard boiling point of 150 to 300°C is 0.5 to 30% by weight.
本発明のポリチオフェンは、上記一般式(1)及び(2)で表される構造単位で表される構造単位を含有するポリチオフェンである。 The polythiophene of the present invention is a polythiophene containing structural units represented by the structural units represented by the above general formulas (1) and (2).
上記一般式(2)で表される構造単位は、上記一般式(1)で表される構造単位のドーピング状態を表し、そのドーピング状態は、上記一般式(1)で表される構造単位中のスルホ基又はスルホナート基がp型ドーパントとして作用することにより発現する。 The structural unit represented by the above general formula (2) represents the doped state of the structural unit represented by the above general formula (1), and the doped state is expressed by the sulfo group or sulfonate group in the structural unit represented by the above general formula (1) acting as a p-type dopant.
上記一般式(1)又は(2)中、R1は、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、又はハロゲン素原子を表す。 In the above general formula (1) or (2), R 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a halogen atom.
前記の炭素数1~6のアルキル基(なお、炭素数3~6のアルキル基については、直鎖状であってもよいし、分岐鎖状であってもよい。)としては、特に限定するものではないが、例えば、メチル基、エチル基、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、又はシクロヘキシル基等が挙げられる。 The alkyl group having 1 to 6 carbon atoms (an alkyl group having 3 to 6 carbon atoms may be linear or branched) is not particularly limited, but examples thereof include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, an n-pentyl group, an isopentyl group, a neopentyl group, a tert-pentyl group, a cyclopentyl group, an n-hexyl group, a 2-ethylbutyl group, and a cyclohexyl group.
前記のハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子等が挙げられる。 The halogen atom may be a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, or the like.
これらのうち、置換基R1については、成膜性の点で、水素原子、メチル基、エチル基、フッ素原子、塩素原子、又は臭素原子であることが好ましく、水素原子、メチル基、又はフッ素原子であることがより好ましく、メチル基であることがより好ましい。 Of these, the substituent R1 is preferably a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a fluorine atom, a chlorine atom, or a bromine atom, more preferably a hydrogen atom, a methyl group, or a fluorine atom, and more preferably a methyl group, from the viewpoint of film-forming properties.
一般式(1)において、M1は、[NH(R2)(R3)2]+で表される有機アンモニウムイオン、又は[N(R2)(R3)3]+で表される第4級アンモニウムカチオンを表す。 In general formula (1), M 1 represents an organic ammonium ion represented by [NH(R 2 )(R 3 ) 2 ] + or a quaternary ammonium cation represented by [N(R 2 )(R 3 ) 3 ] + .
前記の[NH(R2)(R3)2]+で表される有機アンモニウムイオンとしては、[N(R2)(R3)2]で表される有機アミン化合物にヒドロン(H+)が付加してカチオン種(共役酸)になったものが示される。当該[N(R2)(R3)2]で表される有機アミン化合物については、スルホン酸基と反応して[NH(R2)(R3)2]+で表される有機アンモニウムイオン(共役酸)を形成する。 The organic ammonium ion represented by the formula [NH( R2 )( R3 ) 2 ] + is an organic amine compound represented by the formula [N( R2 )( R3 ) 2 ] to which a hydron (H + ) is added to form a cationic species (conjugate acid). The organic amine compound represented by the formula [N( R2 )( R3 ) 2 ] reacts with a sulfonic acid group to form an organic ammonium ion (conjugate acid) represented by the formula [NH( R2 )( R3 ) 2 ] + .
前記の置換基R2は、炭素数7~20のアルキル基、又は置換基を有する総炭素数7~20のアルキル基を表す。 The substituent R2 represents an alkyl group having 7 to 20 carbon atoms, or an alkyl group having a substituent and a total of 7 to 20 carbon atoms.
炭素数7~20のアルキル基(直鎖状であってもよいし、分岐鎖状であってもよい。)としては、特に限定するものではないが、例えば、n-ヘプチル基、メチルヘキシル基、n-オクチル基、メチルヘプチル基、エチルヘキシル基、n-ノニル基、n-デシル基、エチルオクチル基、ブチルヘキシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-ヘキサデシル基、n-ヘプタデシル基、オクチルノニル基、n-オクタデシル基、n-ノナデシル基、n-イコシル基、又はオクチルドデカン基等が挙げられる。 Examples of alkyl groups having 7 to 20 carbon atoms (which may be linear or branched) include, but are not limited to, n-heptyl, methylhexyl, n-octyl, methylheptyl, ethylhexyl, n-nonyl, n-decyl, ethyloctyl, butylhexyl, n-undecyl, n-dodecyl, n-hexadecyl, n-heptadecyl, octylnonyl, n-octadecyl, n-nonadecyl, n-icosyl, and octyldodecane.
置換基を有する総炭素数7~20のアルキル基(直鎖状であってもよいし、分岐鎖状であってもよい。)としては、例えば、ハロゲン原子、アミノ基、又はヒドロキシ基を有する総炭素数7~20のアルキル基(直鎖状であってもよいし、分岐鎖状であってもよい。)が挙げられ、具体的には、8-ヒドロキシオクチル基、9-アミノノニル基等が例示される。 Examples of substituted alkyl groups having a total of 7 to 20 carbon atoms (which may be linear or branched) include alkyl groups having a total of 7 to 20 carbon atoms (which may be linear or branched) that have a halogen atom, an amino group, or a hydroxy group, and specific examples include an 8-hydroxyoctyl group and a 9-aminononyl group.
これらのうち、置換基R2としては、入手容易性の観点から、n-ヘプチル基、メチルヘキシル基、n-オクチル基、メチルヘプチル基、2-エチルヘキシル基、n-ノニル基、n-デシル基、又はn-ドデシル基が好ましい。 Of these, from the viewpoint of availability, the substituent R2 is preferably an n-heptyl group, a methylhexyl group, an n-octyl group, a methylheptyl group, a 2-ethylhexyl group, an n-nonyl group, an n-decyl group, or an n-dodecyl group.
前記の置換基R3は、各々独立して、水素原子、炭素数1~20のアルキル基(なお、炭素数3~20のアルキル基については、直鎖状であってもよいし、分岐鎖状であってもよい。)、又は置換基を有する総炭素数1~20のアルキル基(なお、炭素数3~20のアルキル基については、直鎖状であってもよいし、分岐鎖状であってもよい。)を表す。 The substituents R3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms (an alkyl group having 3 to 20 carbon atoms may be linear or branched), or an alkyl group having a total of 1 to 20 carbon atoms and a substituent (an alkyl group having 3 to 20 carbon atoms may be linear or branched).
炭素数1~20のアルキル基(なお、炭素数3~20のアルキル基については、直鎖状であってもよいし、分岐鎖状であってもよい。)としては、特に限定するものではないが、例えば、メチル基、エチル基、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、n-ヘプチル基、メチルヘキシル基、n-オクチル基、メチルヘプチル基、エチルヘキシル基、n-ノニル基、n-デシル基、エチルオクチル基、ブチルヘキシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-ヘキサデシル基、n-ヘプタデシル基、オクチルノニル基、n-オクタデシル基、n-ノナデシル基、n-イコシル基、オクチルドデカン基等が挙げられる。 Examples of alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms (alkyl groups having 3 to 20 carbon atoms may be linear or branched) include, but are not limited to, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, n-pentyl, isopentyl, neopentyl, tert-pentyl, cyclopentyl, n- Examples include hexyl group, 2-ethylbutyl group, cyclohexyl group, n-heptyl group, methylhexyl group, n-octyl group, methylheptyl group, ethylhexyl group, n-nonyl group, n-decyl group, ethyloctyl group, butylhexyl group, n-undecyl group, n-dodecyl group, n-hexadecyl group, n-heptadecyl group, octylnonyl group, n-octadecyl group, n-nonadecyl group, n-icosyl group, and octyldodecane group.
置換基を有する炭素数1~20のアルキル基(なお、炭素数3~20のアルキル基については、直鎖状であってもよいし、分岐鎖状であってもよい。)としては、例えば、ハロゲン原子、アミノ基、又はヒドロキシ基を有する総炭素数1~20のアルキル基(なお、炭素数3~20のアルキル基については、直鎖状であってもよいし、分岐鎖状であってもよい。)が挙げられ、具体的には、トリフルオロメチル基、2-ヒドロキシエチル基、8-ヒドロキシオクチル基、9-アミノノニル基等が例示される。 Examples of substituted alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms (alkyl groups having 3 to 20 carbon atoms may be either linear or branched) include alkyl groups having a total of 1 to 20 carbon atoms and having a halogen atom, amino group, or hydroxyl group (alkyl groups having 3 to 20 carbon atoms may be either linear or branched), and specific examples include trifluoromethyl, 2-hydroxyethyl, 8-hydroxyoctyl, and 9-aminononyl groups.
これらのうち、置換基R3としては、各々独立して、水素原子、メチル基、エチル基、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、n-へキシル基、2-エチルブチル基、n-ヘプチル基、メチルヘキシル基、n-オクチル基、メチルヘプチル基、2-エチルヘキシル基、n-ノニル基、n-デシル基、又はn-ドデシル基が好ましい。 Of these, the substituents R3 are preferably each independently a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, an n-pentyl group, an n-hexyl group, a 2-ethylbutyl group, an n-heptyl group, a methylhexyl group, an n-octyl group, a methylheptyl group, a 2-ethylhexyl group, an n-nonyl group, an n-decyl group, or an n-dodecyl group.
前記の[N(R2)(R3)2]で表される有機アミン化合物としては、特に限定するものではないが、n-ヘプチルアミン、ジ-n-ヘプチルアミン、トリ-n-ヘプチルアミン、n-オクチルアミン、ジ-n-オクチルアミン、トリ-n-オクチルアミン、N-メチル-ジ-n-オクチルアミン、n-ノニルアミン、ジ-n-ノニルアミン、トリ-n-ノニルアミン、n-デシルアミン、ジ-n-デシルアミン、トリ-n-デシルアミン、n-ドデシルアミン、ジ-n-ドデシルアミン、トリ-n-ドデシルアミン、n-ヘキサデシルアミン、ジ-n-ヘキサデシルアミン、トリ-n-ヘキサデシルアミン、n-オクタデシルアミン、ジ-n-オクタデシルアミン、トリ-n-オクタデシルアミン、n-イコシルアミン、ジ-n-イコシルアミン、トリ-n-イコシルアミン、N,N-ジメチル-n-ヘプチルアミン、N,N-ジメチル-n-オクチルアミン、N,N-ジメチル-n-ノニルアミン、N,N-ジメチル-n-デシルアミン、N,N-ジメチル-n-ドデシルアミン、N,N-ジメチル-n-ヘキサデシルアミン、N,N-ジメチル-n-オクタデシルアミン、N,N-ジメチル-n-イコシルアミン、N,N-ジエチル-n-ヘプチルアミン、N,N-ジエチル-n-オクチルアミン、N,N-ジエチル-n-ノニルアミン、N,N-ジエチル-n-デシルアミン、N,N-ジエチル-n-ドデシルアミン、N,N-ジエチル-n-ヘキサデシルアミン、N,N-ジエチル-n-オクタデシルアミン、N,N-ジエチル-n-イコシルアミン、N-メチルヘキシルアミン、2-オクチルアミン、N,N-ジメチル-2-エチルヘキサン-1-アミン、N,N-ジイソプロピル-2-エチルヘキサン-1-アミン、6-メチル-1-ヘプチルアミン、ジ(6-メチル-1-ヘプチル)アミン、トリス(6-メチル-1-ヘプチル)アミン、2-エチルヘキシルアミン、ジ(2-エチルヘキシル)アミン、トリス(2-エチルヘキシル)アミン、メチルオクチルアミン、メチルノニルアミン、メチルドデシルアミン、メチルヘキサデシルアミン、メチルオクタデシルアミン、エチルヘプチルアミン、エチルオクチルアミン、エチルノニルアミン、エチルドデシルアミン、エチルヘキサデシルアミン、エチルオクタデシルアミン、7-ヒドロキシヘプチルアミン、8-ヒドロキシオクチルアミン、9-ヒドロキシノニルアミン、10-ヒドロキシデシルアミン、12-ヒドロキシドデシルアミン、16-ヒドロキシヘキサデシルアミン、18-ヒドロキシオクタデシルアミン、20-ヒドロキシイコシルアミン、7-アミノヘプチルアミン、8-アミノオクチルアミン、9-アミノノニルアミン、10-アミノデシルアミン、12-アミノドデシルアミン、16-アミノヘキサデシルアミン、18-アミノオクタデシルアミン、又は20-アミノイコシルアミン等が挙げられる。 The organic amine compound represented by [N(R 2 )(R 3 ) 2 ] is not particularly limited, and examples thereof include n-heptylamine, di-n-heptylamine, tri-n-heptylamine, n-octylamine, di-n-octylamine, tri-n-octylamine, N-methyl-di-n-octylamine, n-nonylamine, di-n-nonylamine, tri-n-nonylamine, n-decylamine, di-n-decylamine, tri-n-decylamine, n-dodecylamine, di-n-dodecylamine, tri-n-dodecylamine, n-hexadecylamine, di-n-hexadecylamine, tri-n-hexadecylamine, n-octadecylamine, di-n-octadecylamine, tri-n-octadecylamine, amine, n-icosylamine, di-n-icosylamine, tri-n-icosylamine, N,N-dimethyl-n-heptylamine, N,N-dimethyl-n-octylamine, N,N-dimethyl-n-nonylamine, N,N-dimethyl-n-decylamine, N,N-dimethyl-n-dodecylamine, N,N-dimethyl-n-hexadecylamine, N,N-dimethyl-n-octadecylamine, N,N-dimethyl-n-icosylamine, N,N-diethyl-n-heptylamine, N,N-diethyl-n-octylamine, N,N-diethyl-n-nonylamine, N,N-diethyl-n-decylamine, N,N-diethyl-n-dodecylamine, N,N-diethyl-n-hexadecane N,N-diethyl-n-octadecylamine, N,N-diethyl-n-icosylamine, N-methylhexylamine, 2-octylamine, N,N-dimethyl-2-ethylhexane-1-amine, N,N-diisopropyl-2-ethylhexane-1-amine, 6-methyl-1-heptylamine, di(6-methyl-1-heptyl)amine, tris(6-methyl-1-heptyl)amine, 2-ethylhexylamine, di(2-ethylhexyl)amine, tris(2-ethylhexyl)amine, methyloctylamine, methylnonylamine, methyldodecylamine, methylhexadecylamine, methyloctadecylamine, ethylheptylamine, ethyloctylamine ethylamine, ethylnonylamine, ethyldodecylamine, ethylhexadecylamine, ethyloctadecylamine, 7-hydroxyheptylamine, 8-hydroxyoctylamine, 9-hydroxynonylamine, 10-hydroxydecylamine, 12-hydroxydodecylamine, 16-hydroxyhexadecylamine, 18-hydroxyoctadecylamine, 20-hydroxyicosylamine, 7-aminoheptylamine, 8-aminooctylamine, 9-aminononylamine, 10-aminodecylamine, 12-aminododecylamine, 16-aminohexadecylamine, 18-aminooctadecylamine, and 20-aminoicosylamine.
前記の[NH(R2)(R3)2]+で表される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、n-ヘプチルアンモニウム、ジ-n-ヘプチルアンモニウム、トリ-n-ヘプチルアンモニウム、n-オクチルアンモニウム、ジ-n-オクチルアンモニウム、トリ-n-オクチルアンモニウム、N-メチル-ジ-n-オクチルアンモニウム、n-ノニルアンモニウム、ジ-n-ノニルアンモニウム、トリ-n-ノニルアンモニウム、n-デシルアンモニウム、ジ-n-デシルアンモニウム、トリ-n-デシルアンモニウム、n-ドデシルアンモニウム、ジ-n-ドデシルアンモニウム、トリ-n-ドデシルアンモニウム、n-ヘキサデシルアンモニウム、ジ-n-ヘキサデシルアンモニウム、トリ-n-ヘキサデシルアンモニウム、n-オクタデシルアンモニウム、ジ-n-オクタデシルアンモニウム、トリ-n-オクタデシルアンモニウム、n-イコシルアンモニウム、ジ-n-イコシルアンモニウム、トリ-n-イコシルアンモニウム、N,N-ジメチル-n-ヘプチルアンモニウム、N,N-ジメチル-n-オクチルアンモニウム、N,N-ジメチル-n-ノニルアンモニウム、N,N-ジメチル-n-デシルアンモニウム、N,N-ジメチル-n-ドデシルアンモニウム、N,N-ジメチル-n-ヘキサデシルアンモニウム、N,N-ジメチル-n-オクタデシルアンモニウム、N,N-ジメチル-n-イコシルアンモニウム、N,N-ジエチル-n-ヘプチルアンモニウム、N,N-ジエチル-n-オクチルアンモニウム、N,N-ジエチル-n-ノニルアンモニウム、N,N-ジエチル-n-デシルアンモニウム、N,N-ジエチル-n-ドデシルアンモニウム、N,N-ジエチル-n-ヘキサデシルアンモニウム、N,N-ジエチル-n-オクタデシルアンモニウム、N,N-ジエチル-n-イコシルアンモニウム、N-メチルヘキシルアンモニウム、2-オクチルアンモニウム、N,N-ジメチル-2-エチルヘキサン-1-アンモニウム、N,N-ジイソプロピル-2-エチルヘキサン-1-アンモニウム、6-メチル-1-ヘプチルアンモニウム、ジ(6-メチル-1-ヘプチル)アンモニウム、トリス(6-メチル-1-ヘプチル)アンモニウム、2-エチルヘキシルアンモニウム、ジ(2-エチルヘキシル)アンモニウム、トリス(2-エチルヘキシル)アンモニウム、メチルオクチルアンモニウム、メチルノニルアンモニウム、メチルドデシルアンモニウム、メチルヘキサデシルアンモニウム、メチルオクタデシルアンモニウム、エチルヘプチルアンモニウム、エチルオクチルアンモニウム、エチルノニルアンモニウム、エチルドデシルアンモニウム、エチルヘキサデシルアンモニウム、エチルオクタデシルアンモニウム、7-ヒドロキシヘプチルアンモニウム、8-ヒドロキシオクチルアンモニウム、9-ヒドロキシノニルアンモニウム、10-ヒドロキシデシルアンモニウム、12-ヒドロキシドデシルアンモニウム、16-ヒドロキシヘキサデシルアンモニウム、18-ヒドロキシオクタデシルアンモニウム、20-ヒドロキシイコシルアンモニウム、7-アミノヘプチルアンモニウム、8-アミノオクチルアンモニウム、9-アミノノニルアンモニウム、10-アミノデシルアンモニウム、12-アミノドデシルアンモニウム、16-アミノヘキサデシルアンモニウム、18-アミノオクタデシルアンモニウム、又は20-アミノイコシルアンモニウム等が挙げられる。 The organic ammonium ion represented by the above [NH(R 2 )(R 3 ) 2 ] + is not particularly limited, and examples thereof include n-heptylammonium, di-n-heptylammonium, tri-n-heptylammonium, n-octylammonium, di-n-octylammonium, tri-n-octylammonium, N-methyl-di-n-octylammonium, n-nonylammonium, di-n-nonylammonium, tri-n-nonylammonium, n-decylammonium, di-n-decylammonium, tri-n-decylammonium, n-dodecylammonium, di-n-dodecylammonium, tri-n-dodecylammonium, n-hexadecylammonium, di-n-hexadecylammonium, tri-n-hexadecylammonium, n-octadecylammonium, di-n-octadecylammonium, tri-n- Octadecyl ammonium, n-icosyl ammonium, di-n-icosyl ammonium, tri-n-icosyl ammonium, N,N-dimethyl-n-heptyl ammonium, N,N-dimethyl-n-octyl ammonium, N,N-dimethyl-n-nonyl ammonium, N,N-dimethyl-n-decyl ammonium, N,N-dimethyl-n-dodecyl ammonium, N,N-dimethyl-n-hexadecyl ammonium, N,N-dimethyl-n-octadecyl ammonium, N,N-dimethyl-n-icosyl ammonium, N,N-diethyl-n-heptyl ammonium, N,N-diethyl-n-octyl ammonium, N,N-diethyl-n-nonyl ammonium, N,N-diethyl-n-decyl ammonium, N,N-diethyl-n-dodecyl ammonium, N,N-diethyl-n-hexadecyl ammonium n-ethylhexylammonium, N,N-diethyl-n-octadecylammonium, N,N-diethyl-n-icosylammonium, N-methylhexylammonium, 2-octylammonium, N,N-dimethyl-2-ethylhexane-1-ammonium, N,N-diisopropyl-2-ethylhexane-1-ammonium, 6-methyl-1-heptylammonium, di(6-methyl-1-heptyl)ammonium, tris(6-methyl-1-heptyl)ammonium, 2-ethylhexylammonium, di(2-ethylhexyl)ammonium, tris(2-ethylhexyl)ammonium, methyloctylammonium, methylnonylammonium, methyldodecylammonium, methylhexadecylammonium, methyloctadecylammonium, ethylheptylammonium, ethyloctylammonium ammonium, ethylnonylammonium, ethyldodecylammonium, ethylhexadecylammonium, ethyloctadecylammonium, 7-hydroxyheptylammonium, 8-hydroxyoctylammonium, 9-hydroxynonylammonium, 10-hydroxydecylammonium, 12-hydroxydodecylammonium, 16-hydroxyhexadecylammonium, 18-hydroxyoctadecylammonium, 20-hydroxyicosylammonium, 7-aminoheptylammonium, 8-aminooctylammonium, 9-aminononylammonium, 10-aminodecylammonium, 12-aminododecylammonium, 16-aminohexadecylammonium, 18-aminooctadecylammonium, or 20-aminoicosylammonium.
前記の[N(R2)(R3)3]+で表される第4級アンモニウムカチオンとしては、特に限定するものではないが、テトラヘプチルアンモニウムカチオン、テトラオクチルアンモニウムカチオン、テトラノニルアンモニウムカチオン、テトラデシルアンモニウムカチオン、テトラドデシルアンモニウムカチオン、テトラヘキサデシルアンモニウムカチオン、テトラオクタデシルアンモニウムカチオン、テトライコシルアンモニウムカチオン、又はテトラエチルヘキシルアンモニウムカチオン等を挙げられる。 The quaternary ammonium cation represented by [N(R 2 )(R 3 ) 3 ] + is not particularly limited, but examples thereof include tetraheptylammonium cation, tetraoctylammonium cation, tetranonylammonium cation, tetradecylammonium cation, tetradodecylammonium cation, tetrahexadecylammonium cation, tetraoctadecylammonium cation, tetraicosylammonium cation, and tetraethylhexylammonium cation.
前記の[N(R2)(R3)3]+で表される第4級アンモニウムカチオンについては、[N(R2)(R3)3]+M3で表される第4級アンモニウムカチオン化合物と、上記一般式(1)及び(2)で表される構造単位で表される構造単位を含有するポリチオフェンを反応させることによって生成される。 The quaternary ammonium cation represented by [N(R 2 )(R 3 ) 3 ] + is produced by reacting a quaternary ammonium cation compound represented by [N(R 2 )(R 3 ) 3 ] + M 3 with a polythiophene containing structural units represented by the structural units represented by the general formulas (1) and (2) above.
前記のM3は、アニオンを表し、特に限定するものではないが、例えば、ヒドロキシイオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、酢酸イオン、スルホン酸イオン、メチルスルホン酸イオン、ベンゼンスルホン酸イオン、又はトルエンスルホン酸イオンなどを挙げることができる。 The above M3 represents an anion, and examples thereof include, but are not limited to, a hydroxyl ion, a chloride ion, a bromide ion, an iodide ion, an acetate ion, a sulfonate ion, a methylsulfonate ion, a benzenesulfonate ion, and a toluenesulfonate ion.
前記の[N(R2)(R3)3]+M3で表される第4級アンモニウムカチオン化合物としては、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、テトラノルマルヘキシルアンモニウムクロリド、テトラメチルアンモニウムブロミド、テトラエチルアンモニウムブロミド、テトラノルマルプロピルアンモニウムブロミド、テトラノルマルブチルアンモニウムブロミド、テトラノルマルヘキシルアンモニウムブロミド、テトラメチルアンモニウムヨージド、テトラエチルアンモニウムヨージド、テトラノルマルプロピルアンモニウムヨージド、テトラノルマルブチルアンモニウムヨージド、テトラノルマルヘキシルアンモニウムヨージド、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラノルマルプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラノルマルブチルアンモニウムヒドロキシド、又はテトラノルマルヘキシルアンモニウムヒドロキシド等が挙げられる。 The quaternary ammonium cation compound represented by the above-mentioned [N(R 2 )(R 3 ) 3 ] + M 3 is not particularly limited, and examples thereof include tetramethylammonium chloride, tetraethylammonium chloride, tetra-normal-propylammonium chloride, tetra-normal-butylammonium chloride, tetra-normal-hexylammonium chloride, tetramethylammonium bromide, tetraethylammonium bromide, tetra-normal-propylammonium bromide, tetra-normal-butylammonium bromide, tetra-normal-hexylammonium bromide, tetramethylammonium iodide, tetraethylammonium iodide, tetra-normal-propylammonium iodide, tetra-normal-butylammonium iodide, tetra-normal-hexylammonium iodide, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetra-normal-propylammonium hydroxide, tetra-normal-butylammonium hydroxide, and tetra-normal-hexylammonium hydroxide.
上記一般式(1)又は(2)中、mは、1~6の整数を表し、好ましくは、mは、1~4の整数であり、より好ましくは、mは、2~3である。 In the above general formula (1) or (2), m represents an integer of 1 to 6, preferably an integer of 1 to 4, and more preferably an integer of 2 to 3.
本発明のポリチオフェンの原料となるポリマーは、少なくとも下記一般式(3)及び(4)で表される構造単位を含むポリチオフェンを、前記の[N(R2)(R3)2]で表される有機アミン化合物、又は[N(R2)(R3)3]+M3で表される第4級アンモニウムカチオン化合物と反応させることによって製造することができる。また、その反応の後、必要に応じて、溶媒洗浄、再沈殿、遠心沈降、限外ろ過、透析、イオン交換樹脂処理等の操作を組み合わせることが好ましい。 The polymer serving as the raw material for the polythiophene of the present invention can be produced by reacting a polythiophene containing at least structural units represented by the following general formulas ( 3 ) and (4) with the organic amine compound represented by the above-mentioned [N(R 2 ) (R 3 ) 2 ] or a quaternary ammonium cation compound represented by [N(R 2 )(R 3 ) 3 ] + M 3. After the reaction, it is preferable to combine, as necessary, operations such as solvent washing, reprecipitation, centrifugal sedimentation, ultrafiltration, dialysis, and ion exchange resin treatment.
[上記一般式(3)及び(4)中、R1は、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、又はハロゲン原子を表す。M2は、水素イオン、又はアルカリ金属イオンを表す。mは、1~6の整数を表す。]
前記の炭素数1~6のアルキル基(なお、炭素数3~6のアルキル基については、直鎖状であってもよいし、分岐鎖状であってもよい。)としては、特に限定するものではないが、例えば、メチル基、エチル基、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、又はシクロヘキシル基等が挙げられる。
[In the above general formulas (3) and (4), R1 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a halogen atom. M2 represents a hydrogen ion or an alkali metal ion. m represents an integer of 1 to 6.]
The alkyl group having 1 to 6 carbon atoms (an alkyl group having 3 to 6 carbon atoms may be linear or branched) is not particularly limited, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, an n-pentyl group, an isopentyl group, a neopentyl group, a tert-pentyl group, a cyclopentyl group, an n-hexyl group, a 2-ethylbutyl group, and a cyclohexyl group.
前記のアルカリ金属イオンとしては、例えば、Liイオン、Naイオン、又はKイオンが好ましい。 The alkali metal ion is preferably, for example, a Li ion, a Na ion, or a K ion.
上記一般式(3)又は(4)で表されるポリチオフェンとしては、特に限定するものではないが、具体的には、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-ブタンスルホン酸ポリマー、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ポリマー、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ポリマー、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ポリマー、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ポリマー、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ポリマー、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ポリマー、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ポリマー、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ポリマー、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ポリマー、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ポリマー、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ポリマー、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ポリマー、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ポリマー、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ポリマー、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-ブタンスルホン酸アンモニウムポリマー、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ポリマー、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-ブタンスルホン酸トリエチルアンモニウムポリマー又は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ポリマー等が挙げられる。 The polythiophene represented by the above general formula (3) or (4) is not particularly limited, but specifically includes 4-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-methyl-1-butanesulfonic acid polymer, 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-methyl-1-propanesulfonic acid polymer, polymer, sodium 4-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-methyl-1-butanesulfonate polymer, sodium 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-methyl-1-propanesulfonate polymer, sodium 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-methyl-1-propanesulfonate polymer, 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-ethyl-1-propanesulfonic acid sodium polymer, 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-propyl-1-propanesulfonic acid sodium polymer, 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-butyl-1-propanesulfonic acid sodium polymer, sodium 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-pentyl-1-propanesulfonate polymer, sodium 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-hexyl-1-propanesulfonate polymer, sodium 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-hexyl-1-propanesulfonate polymer, 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-isopropyl-1-propanesulfonic acid sodium polymer, 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-isobutyl-1-propanesulfonic acid sodium polymer, 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-isopentyl-1-propanesulfonic acid sodium polymer Sodium pansulfonate polymer, sodium 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-fluoro-1-propanesulfonate polymer, potassium 4-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-methyl-1-butanesulfonate polymer, potassium 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4- b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-methyl-1-propanesulfonic acid potassium polymer, 4-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-methyl-1-butanesulfonic acid ammonium polymer, 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-methyl-1-propanesulfonic acid ammonium polymer, 4-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-methyl-1-butanesulfonic acid triethylammonium polymer, or 3-[(2,3-dihydrothieno[3,4-b]-[1,4]dioxin-2-yl)methoxy]-1-methyl-1-propanesulfonic acid triethylammonium polymer.
前記の標準沸点が30~150℃の溶媒(A)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、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチル-1-ブタノール、tert-ブチルアルコール、ベンゼン、トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、1,4-ジオキサン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル、1-メトキシ-2-プロパノール、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン、クロロベンゼン、テトラヒドロフラン、又は水等が挙げられる。 The solvent (A) having a standard boiling point of 30 to 150°C is not particularly limited, but examples thereof include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-butanol, tert-butyl alcohol, benzene, toluene, xylene, acetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, 1,4-dioxane, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl lactate, 1-methoxy-2-propanol, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, chloroform, dichloromethane, 1,2-dichloroethane, chlorobenzene, tetrahydrofuran, and water.
これらの溶媒は、単独で用いてもよく、あるいは2種類以上の溶媒を混合して用いてもよい。 These solvents may be used alone or in combination of two or more.
前記の標準沸点が30~150℃の溶媒(A)については、成膜性に優れる点で、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチル-1-ブタノール、tert-ブチルアルコール、1-メトキシ-2-プロパノール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン及び酢酸エチルからなる群より選ばれる1種の単溶媒又は2種以上の混合溶媒であることが好ましく、メタノール、エタノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチル-1-ブタノール、1-メトキシ-2-プロパノール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、及び酢酸エチルからなる群より選ばれる1種の単溶媒又は2種以上の混合溶媒であることがより好ましい。 The solvent (A) having a standard boiling point of 30 to 150°C is preferably one single solvent or two or more mixed solvents selected from the group consisting of methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-butanol, tert-butyl alcohol, 1-methoxy-2-propanol, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, toluene, xylene, chlorobenzene, and ethyl acetate, in terms of excellent film-forming properties, and more preferably one single solvent or two or more mixed solvents selected from the group consisting of methanol, ethanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-butanol, 1-methoxy-2-propanol, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and ethyl acetate.
前記の標準沸点が150~300℃の溶媒(B)としては、特に限定するものではないが、例えば、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2-エチルヘキサノール、ベンジルアルコール、ジイソブチルケトン、ジアセトンアルコール、シクロヘキサノン、ブチルセロソルブ、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、N-メチル-2-ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルイミダゾリジノン、ヘキサメチルリン酸トリアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、γ-ブチロラクトン、又はグリセリン等が挙げられる。 The solvent (B) having a standard boiling point of 150 to 300°C is not particularly limited, but examples thereof include 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2-ethylhexanol, benzyl alcohol, diisobutyl ketone, diacetone alcohol, cyclohexanone, butyl cellosolve, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, methyl carbitol, ethyl carbitol, butyl carbitol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylimidazolidinone, hexamethylphosphoric triamide, dimethyl sulfoxide, sulfolane, γ-butyrolactone, and glycerin.
これらの溶媒は、単独で用いてもよく、あるいは2種類以上の溶媒を混合して用いてもよい。 These solvents may be used alone or in combination of two or more.
前記の標準沸点が150~300℃の溶媒(B)については、成膜性に優れる点で、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノ-tert-ブチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、2-ピロリドン、γ-ブチロラクトン、シクロヘキサノン、ジメチルスルホキシド、及びグリセリンからなる群より選ばれる1種の単溶媒又は2種以上の混合溶媒であることが好ましく、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノ-tert-ブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、2-ピロリドン、ジメチルスルホキシド、及びグリセリンからなる群より選ばれる1種の単溶媒又は2種以上の混合溶媒であることがより好ましい。 Regarding the solvent (B) having a standard boiling point of 150 to 300°C, in terms of excellent film-forming properties, the following are recommended: 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol mono-tert-butyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, 2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, cyclohexanone, It is preferable that the solvent is a single solvent or a mixed solvent of two or more selected from the group consisting of dimethyl sulfoxide and glycerin, and it is more preferable that the solvent is a single solvent or a mixed solvent of two or more selected from the group consisting of ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol mono-tert-butyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, 2-pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, and glycerin.
本発明の組成物については、
前記のポリチオフェンの含有量が0.01~25重量%であり、前記の標準沸点が30~150℃の溶媒(A)の含有量が50~99重量%であり、前記の標準沸点が150~300℃の溶媒(B)の含有量が0.5~30重量%であることを特徴とするが、成膜性に優れる点で、
前記のポリチオフェンの含有量が0.01~15重量%であり、前記の標準沸点が30~150℃の溶媒(A)の含有量が60~99重量%であり、前記の標準沸点が150~300℃の溶媒(B)の含有量が0.5~25重量%であることが好ましく、
前記のポリチオフェンの含有量が0.01~10重量%であり、前記の標準沸点が30~150℃の溶媒(A)の含有量が70~99重量%であり、前記の標準沸点が150~300℃の溶媒(B)の含有量が0.5~20重量%であることがより好ましく、
前記のポリチオフェンの含有量が0.01~5重量%であり、前記の標準沸点が30~150℃の溶媒(A)の含有量が80~99重量%であり、前記の標準沸点が150~300℃の溶媒(B)の含有量が0.5~15重量%であることがより好ましい。
The composition of the present invention is
The content of the polythiophene is 0.01 to 25% by weight, the content of the solvent (A) having a standard boiling point of 30 to 150° C. is 50 to 99% by weight, and the content of the solvent (B) having a standard boiling point of 150 to 300° C. is 0.5 to 30% by weight. The present invention is characterized in that the ...
It is preferable that the content of the polythiophene is 0.01 to 15% by weight, the content of the solvent (A) having a standard boiling point of 30 to 150° C. is 60 to 99% by weight, and the content of the solvent (B) having a standard boiling point of 150 to 300° C. is 0.5 to 25% by weight,
More preferably, the content of the polythiophene is 0.01 to 10% by weight, the content of the solvent (A) having a standard boiling point of 30 to 150° C. is 70 to 99% by weight, and the content of the solvent (B) having a standard boiling point of 150 to 300° C. is 0.5 to 20% by weight;
It is more preferable that the content of the polythiophene is 0.01 to 5% by weight, the content of the solvent (A) having a normal boiling point of 30 to 150° C. is 80 to 99% by weight, and the content of the solvent (B) having a normal boiling point of 150 to 300° C. is 0.5 to 15% by weight.
本発明の組成物については、前記のポリチオフェンと、前記の標準沸点が30~150℃の溶媒(A)と、前記の標準沸点が150~300℃の溶媒(B)を混合することによって製造することができる。 The composition of the present invention can be produced by mixing the polythiophene, the solvent (A) having a standard boiling point of 30 to 150°C, and the solvent (B) having a standard boiling point of 150 to 300°C.
本発明の組成物を混合する際には、スターラーチップ、攪拌羽根等による一般的な混合溶解操作に加えて、超音波照射、又はホモジナイズ処理(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。 When mixing the composition of the present invention, in addition to general mixing and dissolving operations using stirrer tips, stirring blades, etc., ultrasonic irradiation or homogenization treatment (e.g., use of a mechanical homogenizer, ultrasonic homogenizer, high-pressure homogenizer, etc.) may be performed.
なお、当該混合については、適度に温調して行うこともでき、特に限定するものではないが、例えば、10~80℃の範囲で混合することができ、15~60℃の範囲が好ましく、20~50℃の範囲がより好ましい。 The mixing can be performed at an appropriate temperature, and is not particularly limited. For example, the mixing can be performed at a temperature in the range of 10 to 80°C, preferably 15 to 60°C, and more preferably 20 to 50°C.
また、当該混合については、酸素脱気した後に行うことが好ましく、当該酸素脱気の方法としては、特に限定するものではないが、例えば、減圧処理や窒素バブリング等が挙げられる。 The mixing is preferably carried out after oxygen degassing. The method for oxygen degassing is not particularly limited, but examples include reduced pressure treatment and nitrogen bubbling.
当該混合の時間については、特に限定するものではないが、例えば、1分~12時間の範囲であることが好ましく、1分~6時間の範囲であることがより好ましい。 The mixing time is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 minute to 12 hours, and more preferably in the range of 1 minute to 6 hours.
本発明の組成物については、支持体上に塗布し、次いで40℃以上に加熱して主に前記の溶媒(A)を蒸発させ、次いで加熱温度を上昇させて主に前記の溶媒(B)を蒸発させることによって、膜厚がミクロンレベルの良好な導電性高分子膜を製造することができる。 The composition of the present invention can be applied to a support, then heated to 40°C or higher to evaporate mainly the solvent (A), and then the heating temperature is increased to evaporate mainly the solvent (B), thereby producing a conductive polymer film with a good thickness at the micron level.
前記の支持体としては、本発明の組成物が塗布可能なものであれば特に限定するものではないが、例えば、高分子基材又は無機基材が挙げられる。より具体的には、例えば、熱可塑性樹脂、不織布、紙等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアクリレート、又はポリカーボネート等が挙げられる。不織布としては、例えば、天然繊維、又は合成繊維のいずれでもよい。紙としては一般的なセルロースを主成分とするものでよい。その他の無機基材としては、特に限定するものではないが、例えば、ガラス、ガラス繊維、セラミックス、酸化アルミニウム、酸化タンタル等が挙げられる。 The support is not particularly limited as long as it is one to which the composition of the present invention can be applied, and examples thereof include polymeric substrates and inorganic substrates. More specifically, examples thereof include thermoplastic resins, nonwoven fabrics, and paper. Examples of thermoplastic resins include polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyacrylate, and polycarbonate. Examples of nonwoven fabrics may be either natural fibers or synthetic fibers. Examples of paper may be those mainly composed of general cellulose. Examples of other inorganic substrates are not particularly limited, and examples thereof include glass, glass fibers, ceramics, aluminum oxide, and tantalum oxide.
本発明の組成物の塗布方法としては、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、ディスペンサ法、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、インクジェット法等が挙げられる。好ましくはスピンコート法である。 The method for applying the composition of the present invention is not particularly limited, but examples thereof include casting, dipping, bar coating, dispenser, roll coating, gravure coating, flexographic printing, spray coating, spin coating, and inkjet methods. Spin coating is preferred.
前記の主に溶媒(A)を蒸発させる温度としては、より高品質な導電性高分子膜を製造できる点で、40℃~150℃の範囲が好ましく、80℃~140℃の範囲がより好ましく、100℃~130℃の範囲がより好ましい。 The temperature at which the solvent (A) is primarily evaporated is preferably in the range of 40°C to 150°C, more preferably in the range of 80°C to 140°C, and even more preferably in the range of 100°C to 130°C, in order to produce a conductive polymer film of higher quality.
前記の主に溶媒(A)を蒸発させる加熱処理時間としては、特に限定するものではないが、より高品質な導電性高分子膜を製造できる点で、5~120分の範囲が好ましく、15分~90分の範囲がより好ましい。 The heat treatment time for mainly evaporating the solvent (A) is not particularly limited, but is preferably in the range of 5 to 120 minutes, more preferably 15 to 90 minutes, in order to produce a conductive polymer film of higher quality.
また、前記の主に溶媒(B)を蒸発させる温度としては、より高品質な導電性高分子膜を製造できる点で、120℃~300℃の範囲が好ましく、140℃~260℃の範囲がより好ましく、160℃~240℃の範囲がより好ましい。 The temperature at which the solvent (B) is primarily evaporated is preferably in the range of 120°C to 300°C, more preferably in the range of 140°C to 260°C, and even more preferably in the range of 160°C to 240°C, in order to produce a conductive polymer film of higher quality.
前記の主に溶媒(B)を蒸発させる加熱処理時間としては、特に限定するものではないが、より高品質な導電性高分子膜を製造できる点で、5~240分の範囲が好ましく、15分~180分の範囲がより好ましい。 The heat treatment time for mainly evaporating the solvent (B) is not particularly limited, but is preferably in the range of 5 to 240 minutes, more preferably in the range of 15 to 180 minutes, in order to produce a conductive polymer film of higher quality.
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.
なお、本発明の組成物を成膜する際は、当該組成物に適宜添加剤を加えることもできる。当該添加剤としては、特に限定するものではないが、例えば、多価アルコール化合物、界面活性剤、バインダー樹脂、架橋剤、滑剤等を挙げることができる。 When forming a film from the composition of the present invention, additives can be added to the composition as appropriate. The additives are not particularly limited, but examples thereof include polyhydric alcohol compounds, surfactants, binder resins, crosslinking agents, lubricants, etc.
前記の多価アルコール化合物としては、特に限定するものではないが、エリトリトール、ソルビトール、マンニトール、キシリトール、又はアラビトール等が挙げられる。これらのうち、ソルビトールが好ましい。 The polyhydric alcohol compound is not particularly limited, but examples thereof include erythritol, sorbitol, mannitol, xylitol, and arabitol. Of these, sorbitol is preferred.
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、高分子型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、シリコーン系界面活性剤、又はアセチレングリコール型界面活性剤等で例示される。 The surfactant is not particularly limited, but examples thereof include polymeric nonionic surfactants, amphoteric surfactants, fluorine-based surfactants, silicone-based surfactants, and acetylene glycol-based surfactants.
前記の高分子型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、ポリビニルピロリドン及びポリビニルピロリドンの共重合体等が挙げられる。ポリビニルピロリドンの平均分子量として、1千~200万であることが好ましく、より好ましくは1万~150万である。ポリビニルピロリドンの共重合体としては、特に限定するものではないが、親水性部と疎水性部をポリマー鎖中に併せ持つものが好ましく、例えば、ポリビニルピロリドンをポリビニルアルコールにグラフトしたコポリマーや、[ビニルピロリドン-酢酸ビニル]ブロック共重合体、[ビニルピロリドン-メチルメタクリレート]共重合体、[ビニルピロリドン-ノルマルブチルメタクリレート]共重合体、[ビニルピロリドン-アクリルアミド]共重合体などが例示できる。 The polymeric nonionic surfactant is not particularly limited, but examples thereof include polyvinylpyrrolidone and copolymers of polyvinylpyrrolidone. The average molecular weight of polyvinylpyrrolidone is preferably 1,000 to 2,000,000, and more preferably 10,000 to 1,500,000. The copolymer of polyvinylpyrrolidone is not particularly limited, but is preferably one having both hydrophilic and hydrophobic parts in the polymer chain. For example, copolymers in which polyvinylpyrrolidone is grafted to polyvinyl alcohol, [vinylpyrrolidone-vinyl acetate] block copolymers, [vinylpyrrolidone-methyl methacrylate] copolymers, [vinylpyrrolidone-normal butyl methacrylate] copolymers, and [vinylpyrrolidone-acrylamide] copolymers can be mentioned.
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が好ましく、特に限定するものではないが、例えば、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 preferably one having a perfluoroalkyl group, and examples thereof include, but are not limited to, perfluoroalkanes, perfluoroalkyl carboxylic acids, perfluoroalkyl sulfonic acids, and perfluoroalkyl ethylene oxide adducts.
前記のシリコーン系界面活性剤としては、特に限定するものではないが、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.
前記のバインダー樹脂としては、特に限定するものではないが、例えば、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、スチレンブタジエン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、熱硬化性ポリイミド、ニトロセルロース若しくはその他のセルロース樹脂、又はポリビニルアルコール樹脂等が挙げられる。 The binder resin is not particularly limited, but examples thereof include acrylic resin, polyurethane resin, polymethyl methacrylate resin, styrene butadiene resin, vinyl acetate resin, polyamide resin, phenol resin, epoxy resin, melamine resin, thermosetting polyimide, nitrocellulose or other cellulose resin, and polyvinyl alcohol resin.
前記の架橋剤としては、特に限定するものではないが、例えば、アミノプロピルトリメトキシシラン、エポキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、エポキシプロピルトリエトキシシラン、又は3-グリシジルオキシプロピルトリエトキシシランが挙げられる。これらのうち、成膜性に優れる点で、3-グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、又は3-グリシジルオキシプロピルトリエトキシシランが好ましい。 The crosslinking agent is not particularly limited, but examples thereof include aminopropyltrimethoxysilane, epoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, propyltriethoxysilane, aminopropyltriethoxysilane, epoxypropyltriethoxysilane, and 3-glycidyloxypropyltriethoxysilane. Of these, 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane and 3-glycidyloxypropyltriethoxysilane are preferred in terms of excellent film-forming properties.
前記の滑剤については、一般的な樹脂添加剤として用いられる滑剤(プラスチック用滑剤、樹脂用滑剤)のことを表し、当該滑剤については、プラスチックの成形加工において、プラスチックと成形加工機の摩擦およびプラスチック粒子間の摩擦を低減させる効果を有するものが挙げられる。当該滑剤としては、外部滑剤として働くものと、内部滑性に効果を発揮するものがあり、本発明においては、どちらか単独であってもよいし、両方を用いてもよい。としては、特に限定するものではないが、例えば、炭化水素系滑剤(パラフィンワックス、合成ポリエチレン、流動パラフィン)、脂肪酸系滑剤(ステアリン酸、ベヘニン酸、12ヒドロキシステアリン酸)、高級アルコール系滑剤(ステアリルアルコール)、脂肪酸アミド系滑剤(ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド)、エステル系滑剤(グリセリンモノステアレート、グリセリンモノオレート、ブチルステアレート)、シリコーンオイル、又はシリコーンパウダー等を挙げることができる。 The lubricant mentioned above refers to lubricants (lubricants for plastics, lubricants for resins) that are generally used as resin additives, and examples of such lubricants include those that have the effect of reducing friction between the plastic and the molding machine and between the plastic particles during plastic molding. The lubricants include those that act as external lubricants and those that are effective for internal lubrication, and in the present invention, either one may be used alone or both may be used. Examples of lubricants include, but are not limited to, hydrocarbon-based lubricants (paraffin wax, synthetic polyethylene, liquid paraffin), fatty acid-based lubricants (stearic acid, behenic acid, 12-hydroxystearic acid), higher alcohol-based lubricants (stearyl alcohol), fatty acid amide-based lubricants (stearic acid amide, oleic acid amide, erucic acid amide, methylene bisstearic acid amide, ethylene bisstearic acid amide), ester-based lubricants (glycerin monostearate, glycerin monooleate, butyl stearate), silicone oil, and silicone powder.
本発明の組成物は、コンデンサ、タッチセンサー、帯電防止、有機薄膜太陽電池、有機EL、又は電極等の用途で期待できる。本発明のポリチオフェンを含む組成物については、用途に応じて、公知の界面活性剤又は/及びバインダー等の添加剤を含有していてもよい。 The composition of the present invention is expected to be used in applications such as capacitors, touch sensors, antistatic devices, organic thin-film solar cells, organic electroluminescence (EL), and electrodes. The composition containing the polythiophene of the present invention may contain additives such as known surfactants and/or binders depending on the application.
以下に実施例を示すが、本発明はこれら実施例に限定して解釈されるものではない。なお、本実施例で用いた測定方法を以下に列記する。
[成膜方法]
下記の実施例等に示した組成物 2mlを50mm角の無アルカリガラス板にキャスティングし、120℃にて30分及び200℃にて60分加熱して膜を得た。成膜性について、目視により、クラック(ひび割れ)が発生していない状態を「成膜性が良好」と称している。
[膜厚測定]
装置:BRUKER社製 DEKTAK XT。
The following examples are given, but the present invention should not be construed as being limited to these examples. Measurement methods used in the examples are listed below.
[Film formation method]
A film was obtained by casting 2 ml of the composition shown in the following Examples on a 50 mm square non-alkali glass plate and heating it at 120° C. for 30 minutes and at 200° C. for 60 minutes. Regarding the film-forming property, a state in which no cracks were observed by visual inspection was designated as "good film-forming property".
[Film thickness measurement]
Apparatus: DEKTAK XT manufactured by BRUKER.
実施例1
特開2019-210356に基づいて得られたポリチオフェン[前記式(1)及び(2)の構成単位からなるポリチオフェン(ただし、R1=メチル基、M1=ジオクチルアンモニウム、m=2である。以下、P1と略す)]の固体 0.1gを、1-ブタノール 90重量%とエチレングリコール 10重量%からなる混合液 9.9gに添加し、20℃で30分撹拌して本発明の組成物を得た。その後、上記の成膜方法の条件にて成膜したところ、成膜性が良好な導電性高分子膜を得た。
Example 1
0.1 g of a solid polythiophene [polythiophene consisting of structural units of the above formulas (1) and (2) (wherein R 1 = methyl group, M 1 = dioctylammonium, m = 2; hereinafter abbreviated as P1)] obtained based on JP 2019-210356 A was added to 9.9 g of a mixed solution consisting of 90% by weight of 1-butanol and 10% by weight of ethylene glycol, and the mixture was stirred at 20°C for 30 minutes to obtain a composition of the present invention. After that, a film was formed under the conditions of the above-mentioned film formation method, and a conductive polymer film with good film formability was obtained.
実施例2~17
実施例1において、1-ブタノール 90重量%とエチレングリコール 10重量%からなる混合液 9.9gの代わりに、表1に示した組成の混合液 9.9gを用いた以外、実施例1と同じ条件にて混合、撹拌して本発明の組成物を得、成膜試験を行った。いずれの場合も、成膜性が良好な導電性高分子膜を得た。
Examples 2 to 17
A composition of the present invention was obtained by mixing and stirring under the same conditions as in Example 1, except that 9.9 g of a mixed solution having the composition shown in Table 1 was used instead of 9.9 g of a mixed solution consisting of 90% by weight of 1-butanol and 10% by weight of ethylene glycol in Example 1, and a film formation test was performed. In each case, a conductive polymer film with good film formability was obtained.
実施例18
実施例1において、ポリチオフェン P1の固体 0.1gを用いる代わりに、ポリチオフェン P2[前記式(1)及び(2)の構成単位からなるポリチオフェン(ただし、R1=メチル基、M1=トリオクチルアンモニウム、m=2である。)]の固体 0.1gを用いた以外、実施例1と同じ条件にて行った。上記の成膜方法にて成膜したところ、成膜性が良好なポリチオフェン膜を得た。
Example 18
The same conditions as in Example 1 were used except that 0.1 g of a solid polythiophene P2 [a polythiophene consisting of structural units of the above formulas (1) and (2) (wherein R 1 = methyl group, M 1 = trioctylammonium, m = 2)] was used instead of 0.1 g of a solid polythiophene P1 in Example 1. When a film was formed by the above film formation method, a polythiophene film with good film formability was obtained.
実施例19~34
実施例18において、1-ブタノール 90重量%とエチレングリコール 10重量%からなる混合液 9.9gの代わりに、表2に示した組成の混合液 9.9gを用いた以外、実施例19と同じ条件にて混合、撹拌して本発明の組成物を得、成膜試験を行った。いずれの場合も、成膜性が良好な導電性高分子膜を得た。
Examples 19 to 34
A composition of the present invention was obtained by mixing and stirring under the same conditions as in Example 19, except that 9.9 g of a mixture having the composition shown in Table 2 was used instead of 9.9 g of a mixture consisting of 90% by weight of 1-butanol and 10% by weight of ethylene glycol in Example 18, and a film formation test was performed. In each case, a conductive polymer film with good film formability was obtained.
実施例35
実施例1において、ポリチオフェン P1の固体 0.1gを用いる代わりに、ポリチオフェン P3[前記式(1)及び(2)の構成単位からなるポリチオフェン(ただし、R1=メチル基、M1=ジ(2-エチルヘキシル)アンモニウム、m=2である。)]の固体 0.1gを用いた以外、実施例1と同じ条件にて行った。上記の成膜方法にて成膜したところ、成膜性が良好な導電性高分子膜を得た。
Example 35
The same conditions as in Example 1 were used except that 0.1 g of a solid polythiophene P3 [a polythiophene consisting of structural units of the above formulas (1) and (2) (wherein R 1 = methyl group, M 1 = di(2-ethylhexyl)ammonium, m = 2)] was used instead of 0.1 g of a solid polythiophene P1 in Example 1. When a film was formed by the above film formation method, a conductive polymer film with good film formability was obtained.
実施例36~51
実施例35において、1-ブタノール 90重量%とエチレングリコール 10重量%からなる混合液 9.9gの代わりに、表3に示した組成の混合液 9.9gを用いた以外、実施例35と同じ条件にて混合、撹拌して本発明の組成物を得、成膜試験を行った。いずれの場合も、成膜性が良好な導電性高分子膜を得た。
Examples 36 to 51
A composition of the present invention was obtained by mixing and stirring under the same conditions as in Example 35, except that 9.9 g of a mixed solution having the composition shown in Table 3 was used instead of 9.9 g of a mixed solution consisting of 90% by weight of 1-butanol and 10% by weight of ethylene glycol in Example 35, and a film formation test was performed. In each case, a conductive polymer film with good film formability was obtained.
実施例52
実施例1において、ポリチオフェン P1の固体 0.1gを用いる代わりに、ポリチオフェン P4[前記式(1)及び(2)の構成単位からなるポリチオフェン(ただし、R1=メチル基、M1=デシルアンモニウム、m=2である。)]の固体 0.1gを用いた以外、実施例1と同じ条件にて行った。上記の成膜方法にて成膜したところ、成膜性が良好な導電性高分子膜を得た。
Example 52
The same conditions as in Example 1 were used except that 0.1 g of a solid polythiophene P4 [a polythiophene consisting of structural units of the above formulas (1) and (2) (wherein R 1 = methyl group, M 1 = decylammonium, and m = 2)] was used instead of 0.1 g of a solid polythiophene P1 in Example 1. When a film was formed by the above film formation method, a conductive polymer film with good film formability was obtained.
実施例53~68
実施例52において、1-ブタノール 90重量%とエチレングリコール 10重量%からなる混合液 9.9gの代わりに、表4に示した組成の混合液 9.9gを用いた以外、実施例52と同じ条件にて混合、撹拌して本発明の組成物を得、成膜試験を行った。いずれの場合も、成膜性が良好な導電性高分子膜を得た。
Examples 53 to 68
A composition of the present invention was obtained by mixing and stirring under the same conditions as in Example 52, except that 9.9 g of a mixed solution having the composition shown in Table 4 was used instead of 9.9 g of a mixed solution consisting of 90% by weight of 1-butanol and 10% by weight of ethylene glycol in Example 52, and a film formation test was performed. In each case, a conductive polymer film with good film formability was obtained.
比較例1
ポリチオフェン P1[前記式(1)及び(2)の構成単位からなるポリチオフェン(ただし、R1=メチル基、M1=ジオクチルアンモニウム、m=2である。)]の固体 0.1gを、1-ブタノール 9.9gに添加し、20℃で30分撹拌して組成物を得た。その後、上記の成膜方法にて成膜したところ、クラック(ひび割れ)が生じた導電性高分子膜を得た。
Comparative Example 1
0.1 g of a solid polythiophene P1 [polythiophene consisting of structural units of the above formulas (1) and (2) (wherein R 1 = methyl group, M 1 = dioctylammonium, m = 2)] was added to 9.9 g of 1-butanol and stirred at 20° C. for 30 minutes to obtain a composition. When a film was then formed by the above-mentioned film formation method, a conductive polymer film with cracks was obtained.
上記のポリチオフェンと、沸点が30~150℃の溶媒(A)と、沸点が150~300℃の溶媒(B)からなる本願発明の組成物は、良好な成膜性を有するため、帯電防止剤、コンデンサの固体電解質、並びに帯電防止フィルム、固体電解コンデンサの固体電解質、巻回型アルミ電解コンデンサ用のセパレータへの利用が可能である。その他、有機薄膜太陽電池、有機EL、エレクトロクロミック素子、透明電極、透明導電膜、熱電変換材料、化学センサ、アクチュエータ、電磁波シールド材、導電性塗料、導電性インク等への応用も期待できる。 The composition of the present invention, which is composed of the above polythiophene, a solvent (A) having a boiling point of 30 to 150°C, and a solvent (B) having a boiling point of 150 to 300°C, has good film-forming properties and can be used as an antistatic agent, a solid electrolyte for capacitors, as well as an antistatic film, a solid electrolyte for solid electrolytic capacitors, and a separator for wound-type aluminum electrolytic capacitors. In addition, it can be expected to be used in organic thin-film solar cells, organic electroluminescence, electrochromic elements, transparent electrodes, transparent conductive films, thermoelectric conversion materials, chemical sensors, actuators, electromagnetic shielding materials, conductive paints, conductive inks, etc.
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