【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
<産業上の利用分野>
本発明はポリー2,5−チエニレンビニレンの
製造方法に関する。この重合体は高導電性材料と
して有用である。
<従来の技術>
ポリー2,5−チエニレンビニレンは直鎖状共
役高分子として知られ、その製造方法としてジホ
スホニウム塩とジアルデヒドとの反応による
Wittig反応法等により合成されることは公知であ
る(マクロモレキユラー・ヘミー131巻、15頁
(1970年).また、ジスルホニウム塩を塩基で重合
して得られる高分子スルホニウム塩を熱処理して
ポリ−2,5−チエニレンビニレンを得る方法も
知られている(特開昭61−148231)。
<発明が解決しようとする問題点>
しかしながら、前者のポリ−2,5−チエニレ
ンビニレンは粉末状で生成し、また低重合物を除
いて高分子は不溶不融でありそのままではフイル
ム状もしくは繊維状に成形することは実質的に不
可能であり、特殊な粉末成形法を用いても有用な
成形物は得られていなかつた。また、後者のスル
ホニウム塩を側鎖に有する前駆体より得られるフ
イルム状ポリ−2,5−チエニレンビニレンをド
ーピングした組成物の電導度は最高15S/cmであ
り、導電性材料としては充分な高導電性とは言え
ない。
本発明者らは高導電性を与えるポリ−2,5−
チエニレンビニレンを得る方法を鋭意検討した結
果、アルコキシ基を測鎖に有する前駆体がアルコ
キシ基の脱離処理によりポリ−2,5−チエニレ
ンビニレンを与えるばかりでなく、ドーピングに
より従来のポリ−2,5−チエニレンビニレンよ
り高導電性を与えるポリ−2,5−チエニレンビ
ニレンに変換出来ることを見いだした。
本発明の目的は高導電性を与えるポリ−2,5
−チエニレンビニレンの製造方法を提供すること
にある。
<問題点を解決するための手段>
すなわち、本発明は、実質的に一般式(1)
R1:炭素数1〜10のアルキル基
で示される繰り返し単位からなる高分子前駆体の
アルコキシ基を脱離処理することを特徴とするポ
リ−2,5−チエニレンビニレンの製造方法を提
供する。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明においてはポリ−2,5−チエニレンビ
ニレンの前駆体として
実質的に一般式(1)
で示される繰り返し単位からなる側鎖にアルコキ
シ基を有する高分子前駆体を使用する。
一般式(1)中R1は炭素数1〜10のアルキル基、
例えばメチル、エチル、であり、プロピル、イソ
プロピル、n−ブチル、2−エチルヘキシル、シ
クロヘキシル基等があげられるが、炭素数1〜6
のアルキル基、特にメチル、エチル基が好まし
い。
本発明に使用される高分子前駆体の合成方法は
特に限定はないが、以下に述べるスルホニウム塩
分解法によるものがより高導電性を与えるポリ−
2,5−チエニレンビニレンが得られるので特に
好ましい。
スルホニウム塩分解法に用いるモノマーは一般
式(2)
R2,R3:炭素数1〜10の炭化水素基
A-:対イオン
で表される2,5−チエニレンジメチルビススル
ホニウム塩であり、R2、R3は炭素数1〜10の炭
化水素基、例えばメチル、エチル、プロピル、イ
ソプロピル、n−ブチル、2−エチルヘキシル、
フエニル、シクロヘキシル、ベンジル基等が挙げ
られるが、炭素数1〜6の炭化水素基特に、メチ
ル、エチル基が好ましい。
スルホニウム塩の対イオンA-は任意のものを
用いることができる。例えば、ハロゲン、水酸
基、4弗化ホウ素、過塩素酸、カルボン酸、スル
ホン酸イオン等を使用することができ、なかでも
塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン及び水酸基イ
オンが好ましい。
縮合重合の溶媒としては水、アルコール単独、
ならびに水および/またはアルコールを含む混合
溶媒等が使用されるがアルカリの溶解度を上げる
ため水を含む溶媒が好ましい。
縮合重合に用いるアルカリ溶液はPH11以上の強
い塩基性溶液であることが好ましく、アルカリと
して水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化
カルシウム、第4級アンモニウム塩水酸化物、ス
ルホニウム塩水酸化物、強塩基性イオン交換樹脂
(OH型)等を用いることができるが、水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム、強塩基性イオン交換
樹脂が好適に使用できる。
スルホニウム塩基が熱、光、紫外線、強い塩基
性条件等に敏感であり、重合後徐々に脱スルホニ
ウム塩化が起こり、アルコキシ基への置換が有効
に行えなくなるので、縮合重合反応は比較的低
温、すなわち25℃以下、特に5℃以下、更に−10
℃以下の温度で反応を実施することが好ましい。
反応時間は重合温度により適宜決めればよく、特
に限定されないが、通常1分〜50時間の範囲内で
ある。
本製造方法によれば、重合後、まず、高分子前
駆体はスルホニウム塩、すなわち
<Industrial Application Field> The present invention relates to a method for producing poly 2,5-thienylene vinylene. This polymer is useful as a highly conductive material. <Prior art> Poly 2,5-thienylene vinylene is known as a linear conjugated polymer, and its production method involves the reaction of a diphosphonium salt with a dialdehyde.
It is known that it can be synthesized by the Wittig reaction method etc. (Macromolecular Chemie Vol. 131, p. 15 (1970)).Also, it is known that the polymer sulfonium salt obtained by polymerizing a disulfonium salt with a base is heat-treated. A method for obtaining poly-2,5-thienylene vinylene is also known (Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-148231). is produced in powder form, and the polymers except for low polymers are insoluble and infusible, so it is virtually impossible to form it into a film or fiber form as it is, so a special powder forming method is used to form it. Furthermore, the electrical conductivity of a composition doped with film-like poly-2,5-thienylene vinylene obtained from the latter precursor having a sulfonium salt in its side chain was 15S at the highest. /cm, and cannot be said to have sufficiently high conductivity as a conductive material.The present inventors have developed poly-2,5-
As a result of intensive studies on methods for obtaining thienylene vinylene, we found that a precursor having an alkoxy group in the chain not only gives poly-2,5-thienylene vinylene by eliminating the alkoxy group, but also forms poly-2,5-thienylene vinylene by doping. It has been found that it can be converted to poly-2,5-thienylene vinylene, which provides higher conductivity than 2,5-thienylene vinylene. The object of the present invention is to provide poly-2,5 which provides high conductivity.
- To provide a method for producing thienylene vinylene. <Means for solving the problems> That is, the present invention substantially solves the general formula (1) R1 : Provides a method for producing poly-2,5-thienylenevinylene, which comprises subjecting a polymer precursor to an elimination treatment to an alkoxy group consisting of a repeating unit represented by an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. . The present invention will be explained in detail below. In the present invention, as a precursor of poly-2,5-thienylene vinylene, substantially the general formula (1) is used. A polymer precursor having an alkoxy group in the side chain consisting of a repeating unit represented by is used. In the general formula (1), R 1 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,
For example, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, 2-ethylhexyl, cyclohexyl, etc., and have 1 to 6 carbon atoms.
Alkyl groups, particularly methyl and ethyl groups, are preferred. The method for synthesizing the polymer precursor used in the present invention is not particularly limited, but the method using the sulfonium salt decomposition method described below is preferable for the synthesis of the polymer precursor that provides higher conductivity.
This is particularly preferred since 2,5-thienylenevinylene is obtained. The monomer used in the sulfonium salt decomposition method has the general formula (2) R 2 , R 3 : Hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms A - : 2,5-thienylenedimethylbissulfonium salt represented by a counter ion, R 2 and R 3 are carbonized groups having 1 to 10 carbon atoms Hydrogen groups such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, 2-ethylhexyl,
Examples include phenyl, cyclohexyl, benzyl groups, etc., and hydrocarbon groups having 1 to 6 carbon atoms, particularly methyl and ethyl groups, are preferred. Any counter ion A − of the sulfonium salt can be used. For example, halogen, hydroxyl, boron tetrafluoride, perchloric acid, carboxylic acid, sulfonate ions, etc. can be used, and among them, halogen and hydroxyl ions such as chlorine, bromine, and iodine are preferred. The solvent for condensation polymerization is water, alcohol alone,
A mixed solvent containing water and/or alcohol can also be used, but a solvent containing water is preferred in order to increase the solubility of the alkali. The alkaline solution used for condensation polymerization is preferably a strongly basic solution with a pH of 11 or higher, and examples of the alkali include sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, quaternary ammonium salt hydroxide, sulfonium salt hydroxide, and strong bases. Ion exchange resins (OH type) and the like can be used, and sodium hydroxide, potassium hydroxide, and strongly basic ion exchange resins are preferably used. Sulfonium bases are sensitive to heat, light, ultraviolet rays, strong basic conditions, etc., and desulfonium saltation occurs gradually after polymerization, making it impossible to effectively substitute alkoxy groups. Therefore, the condensation polymerization reaction is carried out at relatively low temperatures, i.e. Below 25℃, especially below 5℃, and even -10
Preferably, the reaction is carried out at a temperature below .degree.
The reaction time may be appropriately determined depending on the polymerization temperature and is not particularly limited, but is usually within the range of 1 minute to 50 hours. According to this production method, after polymerization, the polymer precursor is first converted into a sulfonium salt, i.e.
【式】
を側鎖に有する高分子量の高分子電解質(高分子
スルホニウム塩)として生成するが、スルホニウ
ム塩側鎖が溶媒中のアルコール(R1OH)と反応
し、アルコールのアルコキシ基〔式()中の
OR1に該当する〕が側鎖となる。
したがつて用いる溶媒は上記のR1OHに対応す
るアルコールを含むことが必須である。これらの
アルコールは単独または他の溶媒と混合して用い
ても良い。混合する溶媒はアルコールに可溶な溶
媒であれば特に限定はないが、特に水が好まし
い。混合溶媒を用いるときの混合比についてはア
ルコールが存在しておれば良いが、好ましくは5
重量パーセント以上である。
なお、R1は炭素数1〜10のアルキル基、例え
ばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n
−ブチル、2−エチルヘキシル、フエニル、シク
ロヘキシル基等が挙げられるが、炭素数1〜6の
炭化水素基、特にメチル、エチルが好ましい。
アルコキシとの置換反応においては重合後、ア
ルコールを含む溶媒中で重合温度より高くするこ
とがアルコキシ基との置換を促進することにおい
て効果的である。
重合の溶媒が上記アルコールを含む場合、重合
に引き続いてアルコキシ基の置換反応を行うこと
ができる。一方、重合の溶媒が水等でアルコール
を含まない場合は重合後にアルコールを混合して
同様に行うことができる。
アルコキシ基との置換反応では反応速度の観点
から0℃から50℃が好ましく、より好ましくは0
〜25℃である。アルコキシ基を側鎖に有する高分
子は一般的に用いた混合溶媒に不溶であるので反
応の進行とともに沈澱する。従つて反応時間は沈
澱が充分生ずるまで行うのが効果的であり、好ま
しくは15分以上、より好ましくは1時間以上が例
示される。
この様にして側鎖にアルコキシ基を有する高分
子前駆体は沈澱生成物を濾過することにより分離
される。
高導電性を与える高分子前駆体を得るためには
分子量が充分大きいことが好ましく、少なくとも
一般式()の高分子前駆体の繰返し構造を2単
位以上、好ましくは5ないし50000単位有するも
の、例えば分画分子量3500以上の透析膜による透
析処理で透析されない分子量を有するようなもの
が効果的に用いられる。
本発明の特徴はアルコキシ基を側鎖に有する高
分子前駆体は水に不溶であり、ジメチルホルムア
ミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキ
シド、ジオキサン、クロロホルム等の有機溶媒に
可溶であることであり、また該溶液から任意の形
状の成形物をを作ることができ、しかもアルコキ
シ基の脱離反応後に生成するポリ−2,5−チエ
ニレンビニレンがドーピングにより高導電性を与
えることである。高分子成形物を得るには任意の
方法が用いられる。またその形態に関しては例え
ばフイルム、繊維、塗布膜、その他任意の成形物
を選ぶことができる。特に有用な成形方法は高分
子前駆体溶液溶液を用いる方法であり、これから
のキヤストによるフイルム化または溶液紡糸によ
る繊維化、基質への溶液塗布を行う方法である。
このとき予め透析処理あるいは再沈澱処理などに
より低分子量物もしくは末反応物を除いた高分子
前駆体溶液を用いることが好ましい。
高分子前駆体のアルコキシ基の脱離処理により
2,5−チエニレンビニレンが製造できる。アル
コキシ基の脱離処理は熱、光、紫外線などの条件
を適用することにより行うことができるが、加熱
処理が好ましい。また、高分子前駆体のアルコキ
シ基の脱離処理は不活性雰囲気で行うことが好ま
しい。ここでいう不活性雰囲気とは処理中に高分
子の変質を起こさない雰囲気をいい、一般には窒
素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスを用い
て行われるが、真空下あるいは不活性媒体中でこ
れを行つても良い。
熱によりアルコキシ基の脱離処理を行う場合、
余りの高熱での熱処理は生成するポリ−2,5−
チエニレンビニレンの分解をもたらし、低温では
生成反応が遅く実際的でないので、通常処理温度
は0℃〜400℃で、好ましくは50℃が適する。さ
らに好ましくは100℃〜320℃が適する。また、処
理時間は処理温度の兼ね合いで適宜時間を選ぶこ
とができるが、1分〜10時間の範囲が工業上実際
的である。
このようにして製造されるポリ−2,5−チエ
ニレンビニレンは2,5−チエニレンビニレンを
主要な構造単位に含む。本発明の製造方法によれ
ば、2,5−チエニレンビニレンの共役系の繰り
返し単位のみを有するポリ−2,5−チエニレン
ビニレンを作ることが可能である他、共役系でな
い2,5−チエニレンエチレン骨格を一部構成単
位に含む重合体を作ることも可能である。
すなわち、不充分な脱離処理を行つた後の高分
子には未だアルコキシ基が不完全な脱離状態にあ
る2,5−チエニレンエチレン骨格を有する構成
単位が存在することが赤外吸収スペクトル等によ
り観察される。この場合には柔軟性に富んだポリ
−2,5−チエニレンビニレンが製造できる。な
お、2,5−チエニレンビニレン単位に対する
2,5−チエニレンエチレン単位の割合は使用目
的に応じ製造条件を任意に工夫することにより変
えることができる。導電性高分子材料等の目的に
は前者1に対して後者の割合が1以下が好まし
く、より好ましくは1/20以下である。
また高分子前駆体の成形物を延伸配向させて熱
処理することも出来る。これらの延伸配向処理は
アルコキシ基の脱離処理を行う前、もしくは同時
に行うことができる。
配向は成形方法を工夫することで、たとえば高
い断力による押し出しなどでもできるが、高分子
前駆体溶液から高分子前駆体成形物を加熱延伸処
理することにより高い配向性を付与することがで
きる。この延伸配向の程度は偏光赤外スペクトル
により赤外二色性が現れることにより確認するこ
とができる。
つぎに本発明におけるアルコキシ基の脱離処理
により得られたポリ−2,5−チエニレンビニレ
ンは電子受容体あるいは電子供与体(ドーパンド
と称す)を作用させることにより高導電性組成物
を与える。
ドーパントとしては公知の導電性高分子化合物
たとえばポリアセチレンなどのドーピング,ある
いはグラフアイトの層間化合物の形成により導電
性向上効果の見出されている化合物が効果的に用
いられる。
本発明で得られるポリ−2,5−チエニレンビ
ニレンは,未配向のものでもドーピングすること
によつて20S/cmあるいはそれ以上の導電性を有
する高導電性組成物を与える。
<発明の効果>
以上説明したように、本発明の新規高分子前駆
体を用いれば従来のポリ−2,5−チエニレンビ
ニレンに比較してはるかに高導電性のものを得る
ことができ、また本発明により電気、電子材料の
応用が可能な種々の形状を有するポリ−2,5−
チエニレンビニレンが提供される。
<実施例>
以上本発明を実施例によつてさらに詳細に説明
するが本発明はこれら実施例によつて何ら限定さ
れるものではない
参考例 1
(ポリ−2,5−チエニレンビニレンの前駆体
の製造)
2,5−チエニレン−ビス(メチレンジメチル
スホニウムブロミド)7.8gをイオン交換水とメタ
ノール混合溶液(容量比1:1)200mlに溶解せ
しめた後、1規定のNaOH20mlとメタノール80
mlとの混合溶液を−30℃で30分かけて滴下し、滴
下後−30℃で30分間撹拌を続けた。この反応液を
素早く透析膜(セロチユーブ
、分子量分画
8000、ユニオンカーバイド社製)に入れ、0℃に
冷却した水−メタノール混合溶液(1:1)に浸
して1日間透析処理を行つた所、透析膜内に黄色
の沈澱が生じた。この沈澱物をジメチルアセトア
ミドに溶解した後、キヤストし、窒素気流下で乾
燥し、前駆体フイルムを得た。
この前駆体フイルムについて以下元素分析結果
を得た。It is produced as a high molecular weight polyelectrolyte (polymer sulfonium salt) having [Formula] in its side chain, but the sulfonium salt side chain reacts with alcohol (R 1 OH) in the solvent, and the alcohol's alkoxy group [Formula ( )In
corresponding to OR 1 ] becomes the side chain. Therefore, it is essential that the solvent used contains an alcohol corresponding to the above R 1 OH. These alcohols may be used alone or in combination with other solvents. The solvent to be mixed is not particularly limited as long as it is soluble in alcohol, but water is particularly preferred. Regarding the mixing ratio when using a mixed solvent, it is sufficient as long as alcohol is present, but preferably 5
weight percent or more. Note that R 1 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n
-butyl, 2-ethylhexyl, phenyl, cyclohexyl groups, etc., but hydrocarbon groups having 1 to 6 carbon atoms, particularly methyl and ethyl are preferred. In the substitution reaction with alkoxy, after polymerization, it is effective to raise the temperature in a solvent containing alcohol to a temperature higher than the polymerization temperature in promoting substitution with alkoxy groups. When the polymerization solvent contains the above-mentioned alcohol, an alkoxy group substitution reaction can be performed subsequent to the polymerization. On the other hand, when the polymerization solvent is water or the like and does not contain alcohol, the same procedure can be carried out by mixing alcohol after polymerization. In the substitution reaction with an alkoxy group, the temperature is preferably 0°C to 50°C, more preferably 0°C to 50°C from the viewpoint of reaction rate.
~25℃. Since polymers having alkoxy groups in their side chains are generally insoluble in the mixed solvent used, they precipitate as the reaction progresses. Therefore, it is effective to carry out the reaction until sufficient precipitation occurs, preferably 15 minutes or more, more preferably 1 hour or more. In this way, the polymer precursor having an alkoxy group in its side chain is separated by filtering the precipitated product. In order to obtain a polymer precursor that provides high conductivity, it is preferable that the molecular weight is sufficiently large, and a polymer precursor having at least 2 units or more, preferably 5 to 50,000 units of repeating structure of the general formula (), e.g. Those having a molecular weight that cannot be dialyzed by dialysis treatment using a dialysis membrane having a molecular weight cutoff of 3500 or more are effectively used. The feature of the present invention is that the polymer precursor having an alkoxy group in the side chain is insoluble in water, but soluble in organic solvents such as dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, dioxane, and chloroform; Moldings of any shape can be made from a solution, and the poly-2,5-thienylenevinylene produced after the elimination reaction of the alkoxy group provides high conductivity through doping. Any method can be used to obtain the polymer molded article. Regarding its form, for example, a film, fiber, coating film, or any other molded product can be selected. A particularly useful molding method is a method using a polymer precursor solution, which is then formed into a film by casting or into fibers by solution spinning, and a method in which the solution is applied to a substrate.
At this time, it is preferable to use a polymer precursor solution from which low molecular weight substances or terminal reactants have been removed by dialysis treatment or reprecipitation treatment. 2,5-thienylenevinylene can be produced by eliminating the alkoxy group of the polymer precursor. The treatment for eliminating the alkoxy group can be carried out by applying conditions such as heat, light, and ultraviolet rays, but heat treatment is preferable. Moreover, it is preferable that the elimination treatment of the alkoxy group of the polymer precursor is performed in an inert atmosphere. The inert atmosphere here refers to an atmosphere that does not cause deterioration of the polymer during processing, and is generally carried out using an inert gas such as nitrogen, argon, helium, etc. You may also do so. When removing alkoxy groups by heat,
Heat treatment at too high a temperature produces poly-2,5-
The treatment temperature is usually 0°C to 400°C, preferably 50°C, since it leads to decomposition of thienylene vinylene and the formation reaction is slow and impractical at low temperatures. More preferably, the temperature is 100°C to 320°C. Further, the treatment time can be appropriately selected depending on the treatment temperature, but a range of 1 minute to 10 hours is industrially practical. The poly-2,5-thienylene vinylene produced in this manner contains 2,5-thienylene vinylene as a main structural unit. According to the production method of the present invention, it is possible to produce poly-2,5-thienylene vinylene having only conjugated repeating units of 2,5-thienylene vinylene, and also to produce poly-2,5-thienylene vinylene having only conjugated repeating units of 2,5-thienylene vinylene. It is also possible to produce polymers that partially contain a thienylene ethylene skeleton as a constituent unit. In other words, the infrared absorption spectrum shows that in the polymer after insufficient elimination treatment, there are still structural units having a 2,5-thienylene ethylene skeleton in which the alkoxy group is incompletely eliminated. It is observed by et al. In this case, a highly flexible poly-2,5-thienylene vinylene can be produced. Note that the ratio of 2,5-thienyleneethylene units to 2,5-thienylenevinylene units can be changed by arbitrarily devising the manufacturing conditions depending on the purpose of use. For purposes such as conductive polymer materials, the ratio of the latter to the former is preferably 1 or less, more preferably 1/20 or less. It is also possible to heat-treat a molded product of a polymer precursor by stretching and orienting it. These stretching and orientation treatments can be performed before or simultaneously with the alkoxy group elimination treatment. Orientation can be achieved by devising a molding method, such as extrusion using high shear force, but high orientation can be imparted by heating and stretching a polymer precursor molded product from a polymer precursor solution. The extent of this stretching orientation can be confirmed by the appearance of infrared dichroism in a polarized infrared spectrum. Next, the poly-2,5-thienylene vinylene obtained by the alkoxy group elimination treatment in the present invention is treated with an electron acceptor or an electron donor (referred to as a dopant) to give a highly conductive composition. As the dopant, known conductive polymer compounds, such as doping with polyacetylene, or compounds that have been found to have an effect of improving conductivity by forming an interlayer compound of graphite, can be effectively used. Even if the poly-2,5-thienylene vinylene obtained in the present invention is not oriented, it can be doped to provide a highly conductive composition having a conductivity of 20 S/cm or more. <Effects of the Invention> As explained above, by using the novel polymer precursor of the present invention, it is possible to obtain a material with much higher conductivity than the conventional poly-2,5-thienylenevinylene, In addition, the present invention can produce poly-2,5-
Thienylene vinylene is provided. <Example> The present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. After dissolving 7.8 g of 2,5-thienylene-bis(methylenedimethylsphonium bromide) in 200 ml of a mixed solution of ion-exchanged water and methanol (volume ratio 1:1), 20 ml of 1N NaOH and 80 g of methanol were dissolved.
ml was added dropwise over 30 minutes at -30°C, and after the dropwise addition, stirring was continued at -30°C for 30 minutes. This reaction solution is quickly passed through a dialysis membrane (cellotube, molecular weight fractionator).
8000 (manufactured by Union Carbide) and immersed in a water-methanol mixed solution (1:1) cooled to 0°C for 1 day of dialysis treatment, a yellow precipitate was formed within the dialysis membrane. This precipitate was dissolved in dimethylacetamide, cast, and dried under a nitrogen stream to obtain a precursor film. The following elemental analysis results were obtained for this precursor film.
【表】
計算値はメトキシ基が側鎖になつているとし
たときの値、はスルホニウム塩が側鎖であると
きの値である。また、重水素置換ジメチルスルホ
キシドに溶解し、H−NMR、13C−NMRを測定
したところ、H−NMRでは6.7ppm、4.5ppm、
3.2ppm付近にプロトンのシグナルが見られたが、
水、溶媒の為に他のシグナルは不明であつた。一
方、13C−NMRでは38ppm、56ppm、79ppm、
125ppm、140ppm、142ppmにシグナルが観測さ
れた。赤外吸収スペクトルでは1100cm-1にエーテ
ル結合の吸収が見られた。これらの分析結果より
前駆体高分子はメトキシ基を側鎖に有しているこ
とを確認した。
実施例 1
参考例1で得られた前駆体のフイルム(長さ2
cm、幅1cm)を窒素雰囲気下で、横型管状炉を用
いて100℃、30分間で静置加熱処理を行い、金色
光沢を有する黒色ポリ−2,5−チエニレンビニ
レンフイルムを得た。この構造は元素分析値なら
びに赤外吸収スペクトルの特性吸収がWittig法で
得られた標品と特性吸収が一致することから確認
した。
前駆体高分子フイルムの熱処理時の発生気体を
四重極質量分析計で分析したところメチルアルコ
ールと考えられる質量数32のシグナルのみが観測
された。
参考例 2
実施例1で得られたポリ−2,5−チエニレン
ビニレンフイルムに電子受容体化合物であるヨウ
素を使用し、常法により室温で気相からのドーピ
ングを行つたところ、6時間で374S/cmの電導
度を示した。なお電導度の測定は四端子法で行つ
た。
参考例 3
実施例1で得たポリ−2,5−チエニレンビニ
レンのフイルムを30%発煙硫酸を発生源として三
酸化硫黄のドーピングを行つたところ、124S/
cmの電導度であつた。
参考例 3
実施例1で得たポリ−2,5−チエニレンビニ
レンのフイルムを電解液として0.5規定LiC104−
アセトニトリル溶液を用い、電解ドーピングを行
つたところ、得られたフイルムは光沢のある黒色
となり、電導度は151S/cmであつた。
実施例 2
参考例1記載の方法で得たポリ−2,5−チエ
ニレンビニレン高分子前駆体のジメチルアセトア
ミド溶液をポリエチレンフイルムにキヤストし、
窒素気流中で乾燥しキヤストフイルムを得た。
このフイルムを80℃以上で6倍まで延伸し、荷
重下で200℃で1時間熱処理することにより延伸
されたポリ−2,5−チエニレンビニレンフイル
ムを得た。このフイルムは赤外の二色性を示し、
配向していることが判つた。
参考例 4
実施例2で得られたフイルムを参考例2と同様
にヨウ素ドーピングすることにより2110S/cmと
いう高い電導度を示した。さらに電導度の異方性
をモントゴメリー法により測定すると30以上の異
方性が見られ、延伸方向に電導度の向上が認めら
れた。
参考例 5
(ポリ−2,5−チエニレンビニレンの前駆体
の製造)
2,5−チエニレン−ビス(メチレンジメチル
スホニウムブロミド)4.3gをイオン交換水とエタ
ノール混合溶媒50mlに溶解せしめた後、−30℃に
冷却した。ついであらかじめスルホニウム塩に対
し二倍量に相当するOH型に変換された強塩基性
イオン交換樹脂(Amberlite
IRA−401、ロ
ーム・アンド・ハース社製)を10分間かけて徐々
に加え、−30℃で50分撹拌を続けた。
反応後、反応液をイオン交換樹脂と分離し、ろ
過液を0℃まで昇温し、0℃で10時間放置したと
ころ、黄色の沈澱が生じた。この沈澱をジメチル
アセトアミドに溶箇解後、水で再沈澱させた。得
られた沈澱物をジメチルアセトアミドに溶解し、
キヤストフイルムを得た。この前駆体フイルムを
重水素置換ジメチルスルホキシドを溶媒としてH
−NMRスペクトルを測定したところ、エトキシ
基のメチルのプロトンのシグナルが1.1ppmに見
られた。
実施例 3
参考例5で得られた高分子前駆体フイルムを窒
素流通下、200℃迄に加熱延伸処理を行い、5倍
に延伸されたポリ−2,5−チエニレンビニレン
延伸フイルムを得た。このフイルムの赤外吸収ス
ペクトルの特性吸収は実施例1で得られたものに
一致し、かつ、赤外二色性を示し、配向化してい
ることが判つた。
実施例 4
2,5−チエニレン−ビス(メチレンジメチル
スホニウムブロミド)3.9gをイオン交換水とメタ
ノール混合溶媒(容量比1:1)50mlに溶解せし
めた後、0.4gのNaOHを溶解させた水−メタノー
ル溶液50mlを−30℃で30分かけて滴下し、滴下後
−30℃で30分間撹拌を続けた。ついで0℃まで昇
温し、0℃で10時間反応したところ沈澱が生じ
た。
この沈澱を含む反応液を透析膜(セロチユーブ
、分子量分画8000、ユニオンカーバイド社製)
を用いて0℃で水−メタノール混合溶媒(1:
1)に対して10時間透析処理を行い、可溶性の低
分子量物や不純物を取り除いた。その後、この沈
澱を固液分離した。この沈澱は水に不溶であり、
有機溶媒に可溶であつた。
この重合体のH−NMRスペクトルやC13−
NMRスペクトルを重水素置換ジメチルスホキシ
ドを溶媒として測定したところ、メトキシ基のシ
グナルが観測された。この結果より得られた高分
子前駆体は側鎖にメトキシ基を有することがわか
つた。
得られた沈澱物をジメチルアセトアミドに溶解
せしめ、キヤストし、室温で窒素気流下で乾燥し
た。厚さ20μmの黄色の高分子前駆体フイルムを
得た。高分子前駆体フイルムを長さ5cm、幅3cm
に切り、ジメチルアセトアミドを40重量%を含む
水混合溶液中に浸漬し、ゆつくりと浸漬前の長さ
の4.7倍まで延伸し、ジメチルアセトアミド/水
混合溶媒を排出し、フイルムを窒素気流下で乾燥
した。このフイルムを窒素雰囲気下で、横型管状
炉を用いて100〜300℃で熱処理と共に1.1倍まで
延伸し、金属光沢を有する黒色の5.2倍一軸延伸
ポリ−2,5−チエニレンビニレンフイルムを得
た。このフイルム厚は約10μmであつた。
参考例 6
実施例4で得られたフイルムに電子受容体化合
物であるヨウ素を使用し、常法により室温で気相
からのドーピングを行つたところ、18時間で
2550S/cmの電導度を示した。さらに延伸方向に
平行方向と垂直方向について電導度を測定したと
ころ電導度の異方性は35以上であつた。
実施例 5
2,5−チエニレン−ビス(メチレンジメチル
スホニウムブロミド)3.9gをイオン交換水とエタ
ノールの混合溶媒(容量比1:1)200mlに溶解
せしめた後、1規定のNaOH20mlとエタノール
80mlとの混合溶液を−30℃で30分かけて滴下し、
滴下後−30℃で30分間撹拌を続けた。
この反応液を透析膜(セロチユーブ
、分子量
分画8000、ユニオンカーバイド社製)を用いて5
℃で水−エタノール混合溶媒(1:1)に対して
1日間透析処理を行つたところ沈澱が生じた。こ
の沈澱を固液分離した。この沈澱は水に不溶であ
り、有機溶媒に可溶であつた。この重合体のH−
NMRスペクトルやC13−NMRスペクトルを重水
素置換ジメチルスホキシドを溶媒として測定した
ところ、エトキシ基のシグナルが観測された。こ
の結果は得られた高分子前駆体は主に側鎖にエト
キシ基を有することがわかつた。この様に重合体
のアルコキシ基は重合に用いたアルコールの種類
により変化することからアルコールがスルホニウ
ム塩基と反応していると推測される。
得られた沈澱物をジメチルホルムアミドに溶解
せしめ、キヤストし、室温で窒素気流下で乾燥し
た。厚さ21μmの黄色の高分子前駆体フイルムを
得た。高分子前駆体フイルムを長さ5cm、幅3cm
に切り、ジメチルホルムアミドを30重量%含む水
混合溶媒中に浸漬し、ゆつくりと浸漬前の長さの
3.5倍まで延伸し、ジメチルホルムアミド/水混
合溶媒を排出し、フイルムを窒素気流下で乾燥し
た。このフイルムを窒素雰囲気下で、横型管状炉
を用いて100〜300℃で熱処理と共に1.6倍まで延
伸し、金属光沢を有する黒色の5.6倍一軸延伸ポ
リ−2,5−チエニレンビニレンフイルムを得
た。このフイルム厚は約8μmであつた。
参考例 7
実施例6で得られたフイルムに電子受容体化合
物であるヨウ素を使用し、常法により室温で気相
からのドーピングを行つたところ、20時間で
2630S/cmの電導度を示した。さらに電導度の異
方性をモンゴメリー法により測定すると40以上の
異方性が見られ、延伸方向の電導度の向上が認め
られた。[Table] The calculated values are the values when the methoxy group is the side chain, and the calculated values are the values when the sulfonium salt is the side chain. In addition, when dissolved in deuterium-substituted dimethyl sulfoxide and measured for H-NMR and 13 C-NMR, H-NMR showed 6.7 ppm, 4.5 ppm,
A proton signal was seen around 3.2ppm,
Other signals were unclear due to water and solvent. On the other hand, in 13 C-NMR, 38ppm, 56ppm, 79ppm,
Signals were observed at 125ppm, 140ppm, and 142ppm. In the infrared absorption spectrum, ether bond absorption was observed at 1100 cm -1 . From these analysis results, it was confirmed that the precursor polymer had a methoxy group in its side chain. Example 1 The precursor film obtained in Reference Example 1 (length 2
cm, width 1 cm) was subjected to stationary heat treatment at 100° C. for 30 minutes under a nitrogen atmosphere using a horizontal tubular furnace to obtain a black poly-2,5-thienylene vinylene film with golden luster. This structure was confirmed because the elemental analysis values and the characteristic absorption in the infrared absorption spectrum matched those of the specimen obtained by the Wittig method. When the gas generated during heat treatment of the precursor polymer film was analyzed using a quadrupole mass spectrometer, only a signal with a mass number of 32, which is thought to be methyl alcohol, was observed. Reference Example 2 When the poly-2,5-thienylene vinylene film obtained in Example 1 was doped with iodine, which is an electron acceptor compound, from the gas phase at room temperature by a conventional method, the film was doped in 6 hours. It showed an electrical conductivity of 374S/cm. The electrical conductivity was measured using the four-terminal method. Reference Example 3 When the poly-2,5-thienylene vinylene film obtained in Example 1 was doped with sulfur trioxide using 30% oleum as a source, 124S/
The conductivity was cm. Reference Example 3 Using the poly-2,5-thienylene vinylene film obtained in Example 1 as an electrolyte, 0.5N LiC10 4 −
When electrolytic doping was performed using an acetonitrile solution, the resulting film had a glossy black color and an electrical conductivity of 151 S/cm. Example 2 A dimethylacetamide solution of the poly-2,5-thienylene vinylene polymer precursor obtained by the method described in Reference Example 1 was cast on a polyethylene film,
A cast film was obtained by drying in a nitrogen stream. This film was stretched up to 6 times at 80 DEG C. or higher and heat treated at 200 DEG C. for 1 hour under load to obtain a stretched poly-2,5-thienylene vinylene film. This film exhibits infrared dichroism,
It was found that it was oriented. Reference Example 4 The film obtained in Example 2 was doped with iodine in the same manner as in Reference Example 2, and exhibited a high electrical conductivity of 2110 S/cm. Furthermore, when the anisotropy of the electrical conductivity was measured by the Montgomery method, an anisotropy of 30 or more was observed, and an improvement in the electrical conductivity was observed in the stretching direction. Reference Example 5 (Production of precursor of poly-2,5-thienylene vinylene) After dissolving 4.3 g of 2,5-thienylene-bis(methylenedimethylsphonium bromide) in 50 ml of a mixed solvent of ion-exchanged water and ethanol, Cooled to -30°C. Next, a strongly basic ion exchange resin (Amberlite IRA-401, manufactured by Rohm and Haas), which had been converted into the OH form in advance in an amount equivalent to twice the amount of the sulfonium salt, was gradually added over 10 minutes, and the mixture was heated at -30°C. Stirring was continued for 50 minutes. After the reaction, the reaction solution was separated from the ion exchange resin, and the filtrate was heated to 0°C and left at 0°C for 10 hours, resulting in a yellow precipitate. This precipitate was dissolved in dimethylacetamide and reprecipitated with water. The obtained precipitate was dissolved in dimethylacetamide,
I got cast film. This precursor film was heated using deuterium-substituted dimethyl sulfoxide as a solvent.
- When the NMR spectrum was measured, a signal of the methyl proton of the ethoxy group was observed at 1.1 ppm. Example 3 The polymer precursor film obtained in Reference Example 5 was heated and stretched to 200°C under nitrogen flow to obtain a poly-2,5-thienylene vinylene stretched film stretched five times. . The characteristic absorption of the infrared absorption spectrum of this film matched that obtained in Example 1, and it was found that it exhibited infrared dichroism and was oriented. Example 4 3.9 g of 2,5-thienylene-bis(methylenedimethylsphonium bromide) was dissolved in 50 ml of a mixed solvent of ion-exchanged water and methanol (volume ratio 1:1), and then 0.4 g of NaOH was dissolved in water. - 50 ml of methanol solution was added dropwise at -30°C over 30 minutes, and after the dropwise addition, stirring was continued at -30°C for 30 minutes. The temperature was then raised to 0°C, and the reaction was continued at 0°C for 10 hours, resulting in precipitation. The reaction solution containing this precipitate was filtered through a dialysis membrane (Cerotube, molecular weight fraction 8000, manufactured by Union Carbide).
water-methanol mixed solvent (1:
1) was subjected to dialysis treatment for 10 hours to remove soluble low molecular weight substances and impurities. Thereafter, this precipitate was subjected to solid-liquid separation. This precipitate is insoluble in water;
It was soluble in organic solvents. The H-NMR spectrum and C 13 − of this polymer
When the NMR spectrum was measured using deuterium-substituted dimethyl sulfoxide as a solvent, a signal of methoxy group was observed. From this result, it was found that the polymer precursor obtained had a methoxy group in the side chain. The resulting precipitate was dissolved in dimethylacetamide, cast, and dried at room temperature under a nitrogen stream. A yellow polymer precursor film with a thickness of 20 μm was obtained. Polymer precursor film is 5cm long and 3cm wide.
The film was cut into strips, immersed in a mixed solution of water containing 40% dimethylacetamide, slowly stretched to 4.7 times the length before dipping, the dimethylacetamide/water mixed solvent was drained, and the film was placed under a nitrogen stream. Dry. This film was heat-treated at 100 to 300°C and stretched to 1.1 times in a nitrogen atmosphere using a horizontal tube furnace to obtain a black 5.2 times uniaxially stretched poly-2,5-thienylene vinylene film with metallic luster. . The thickness of this film was approximately 10 μm. Reference Example 6 When the film obtained in Example 4 was doped with iodine, which is an electron acceptor compound, from the gas phase at room temperature by a conventional method, the film was doped in 18 hours.
It showed an electrical conductivity of 2550S/cm. Furthermore, when the electrical conductivity was measured in the direction parallel and perpendicular to the stretching direction, the anisotropy of the electrical conductivity was 35 or more. Example 5 3.9 g of 2,5-thienylene-bis(methylenedimethylsphonium bromide) was dissolved in 200 ml of a mixed solvent of ion-exchanged water and ethanol (volume ratio 1:1), and then dissolved in 20 ml of 1N NaOH and ethanol.
80ml of the mixed solution was added dropwise over 30 minutes at -30℃,
After dropping, stirring was continued for 30 minutes at -30°C. This reaction solution was filtered using a dialysis membrane (Cerotube, molecular weight fraction 8000, manufactured by Union Carbide).
When dialysis treatment was performed for one day against a water-ethanol mixed solvent (1:1) at °C, a precipitate was generated. This precipitate was separated into solid and liquid. This precipitate was insoluble in water and soluble in organic solvents. H- of this polymer
When NMR spectra and C 13 -NMR spectra were measured using deuterium-substituted dimethyl sulfoxide as a solvent, signals of ethoxy groups were observed. The results showed that the obtained polymer precursor mainly had ethoxy groups in the side chains. Since the alkoxy groups of the polymer vary depending on the type of alcohol used for polymerization, it is presumed that the alcohol reacts with the sulfonium base. The resulting precipitate was dissolved in dimethylformamide, cast, and dried at room temperature under a nitrogen stream. A yellow polymer precursor film with a thickness of 21 μm was obtained. Polymer precursor film is 5cm long and 3cm wide.
Cut into strips, soak in a water mixed solvent containing 30% by weight of dimethylformamide, and gently cut to the same length as before soaking.
The film was stretched to 3.5 times, the dimethylformamide/water mixed solvent was discharged, and the film was dried under a nitrogen stream. This film was heat-treated and stretched to 1.6 times in a nitrogen atmosphere using a horizontal tube furnace at 100 to 300°C to obtain a black 5.6 times uniaxially stretched poly-2,5-thienylene vinylene film with metallic luster. . The thickness of this film was approximately 8 μm. Reference Example 7 When the film obtained in Example 6 was doped with iodine, which is an electron acceptor compound, from the gas phase at room temperature by a conventional method, the film was doped in 20 hours.
It showed an electrical conductivity of 2630S/cm. Furthermore, when the anisotropy of the electrical conductivity was measured by the Montgomery method, an anisotropy of 40 or more was observed, indicating an improvement in the electrical conductivity in the stretching direction.