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JPH0819217B2 - Electrically conductive organic polymer powder material and method for producing the same - Google Patents
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JPH0819217B2 - Electrically conductive organic polymer powder material and method for producing the same - Google Patents

Electrically conductive organic polymer powder material and method for producing the same

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JPH0819217B2
JPH0819217B2 JP3528789A JP3528789A JPH0819217B2 JP H0819217 B2 JPH0819217 B2 JP H0819217B2 JP 3528789 A JP3528789 A JP 3528789A JP 3528789 A JP3528789 A JP 3528789A JP H0819217 B2 JPH0819217 B2 JP H0819217B2
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JP
Japan
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insoluble
powder
infusible substrate
infusible
electrically conductive
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久史 佐竹
種男 岡本
之規 羽藤
正敏 小森
静邦 矢田
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鐘紡株式会社
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Filing date
Publication date
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  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気伝導性高分子系粉末材料に係り、更に詳
しくは、芳香族系ポリマーの熱処理物の粉砕物であっ
て、ポリアセン系骨格構造を有する電気伝導性有機高分
子系粉末材料及びその製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrically conductive polymer-based powder material, and more specifically, it is a pulverized product of a heat-treated aromatic polymer having a polyacene-based skeleton structure. The present invention relates to an electrically conductive organic polymer-based powder material and a method for producing the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

高分子材料は成型性、軽量性および量産性に優れてい
る。そのため高分子材料のこれらの特性を生かして、電
気的に半導性を有する有機高分子材料がエレクトロニク
ス産業を始めとして多くの産業分野において希求されて
いる。初期の有機半導体はフィルム状あるいは板状体等
に成形することが困難であり、又n型あるいはp型の不
純物半導体としての性質を有していなかったため、用途
的にも限定されていた。近年、比較的成形性に優れた有
機半導体が得られるようになり、しかもこれらの半導体
に電子供与性ドーパントあるいは電子受容性ドーパント
をドーピングすることによってn型あるいはp型の有機
半導体とすることが可能となった。そのような有機半導
体の代表例として、ポリアセチレンがある。
Polymer materials are excellent in moldability, light weight and mass productivity. Therefore, by utilizing these characteristics of the polymer material, an organic polymer material having electrical semiconductivity is desired in many industrial fields including the electronics industry. The early organic semiconductors were difficult to form into a film or plate, and did not have the property as an n-type or p-type impurity semiconductor, so that they were limited in use. In recent years, organic semiconductors having relatively excellent moldability have been obtained, and it is possible to obtain an n-type or p-type organic semiconductor by doping these semiconductors with an electron-donating dopant or an electron-accepting dopant. Became. Polyacetylene is a typical example of such an organic semiconductor.

ところがポリアセチレンは酸素によって酸化され易い
欠点がある。このため空気中で取り扱うことが困難であ
り、工業材料としては実用性に欠ける。
However, polyacetylene has a drawback that it is easily oxidized by oxygen. Therefore, it is difficult to handle in air, and it is not practical as an industrial material.

本願の出願人の出願にかかる、特開昭59−3806号公報
には (A)炭素、水素および酸素から成る芳香族系縮合ポリ
マーの熱処理物であって、水素原子/炭素原子の原子比
が0.60〜0.15で表わされるポリアセン系骨格構造を含有
する不溶不融性基体と、 (B)電子供与性ドーピング剤又は電子受容性ドーピン
グ剤 とから成り、 (C)電気伝導性が未ドープの該基体よりも大である ことを特徴とする電気伝導性有機高分子系材料が提案さ
れている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-3806, filed by the applicant of the present application, discloses (A) a heat-treated product of an aromatic condensation polymer composed of carbon, hydrogen and oxygen, which has a hydrogen atom / carbon atom atomic ratio. The insoluble and infusible substrate having a polyacene skeleton structure represented by 0.60 to 0.15, and (B) an electron donating doping agent or an electron accepting doping agent, and (C) the electrical conductivity undoped substrate An electrically conductive organic polymer material characterized by being larger than the above has been proposed.

該材料は空気中で安定であり、工業材料として実用的
である。しかしながら、この先願においても、ポリアセ
ン系骨格構造を有する不溶不融性基体からなる有機高分
子材料を板状、円筒状等の成形体とする時熱処理時の寸
法安定性に問題があり、正確な寸法の材料を得る事は難
しく、また、大きなサイズの成形体を得ようとした時、
熱処理時にクラック等が発生するという問題が残されて
いた。
The material is stable in air and is practical as an industrial material. However, even in this prior application, when an organic polymer material composed of an insoluble and infusible substrate having a polyacene-based skeleton structure is formed into a plate-shaped, cylindrical, or other shaped body, there is a problem in dimensional stability during heat treatment, It is difficult to obtain a dimensional material, and when trying to obtain a large-sized molded product,
There remains a problem that cracks and the like occur during heat treatment.

一方、セラミックス材料、炭素材料等の様々な分野で
粉末体を成形して目的とする形状の製品を得ることは、
一般的方法として知られており、成形性に優れ、かつ高
性能の粉末に対するニーズも大きい。
On the other hand, molding a powder body in various fields such as ceramic materials and carbon materials to obtain a product with a desired shape is
It is known as a general method, and there is a great need for powders having excellent moldability and high performance.

しかしながら、高性能、特にドーパントを大量にそし
て迅速にドーピングでき、さらに成形性に優れたポリア
セン系骨格構造を含有する不溶不融性基体は未だ開発さ
れていない。
However, an insoluble and infusible substrate containing a polyacene-based skeleton structure which has high performance, in particular, a large amount of dopant can be rapidly doped, and which is excellent in moldability has not yet been developed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

本発明者らは、ポリアセン系骨格構造を含有する不溶
不融性基体を粉砕し、粉末とすることにより、上述の問
題点が解決されることを見い出し本発明を完成したもの
である。
The present inventors have completed the present invention by finding that the above-mentioned problems can be solved by pulverizing an insoluble and infusible substrate containing a polyacene-based skeleton structure into a powder.

本発明の目的は半導性ないし伝導体の電気伝導性を有
し、且つ、成形性に優れた電気伝導性有機高分子系粉末
材料及びその製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an electrically conductive organic polymer powder material having semiconductivity or electric conductivity of a conductor and excellent in moldability, and a method for producing the same.

本発明の他の目的は、炭素原子間の共役系が発達した
ポリアセン系骨格構造を有する不溶不融性基体粉末材料
であり、BET法による比表面積値が1500m2/g以上あり、
ドーパントを大量にそして迅速にドーピングできる電気
伝導性有機高分子系粉末材料を提供することにある。
Another object of the present invention is an insoluble infusible substrate powder material having a polyacene-based skeleton structure in which a conjugated system between carbon atoms is developed, and the specific surface area value by the BET method is 1500 m 2 / g or more,
An object of the present invention is to provide an electrically conductive organic polymer-based powder material that can be rapidly and heavily doped with a dopant.

本発明の更に他の目的は、製造が容易で、経済的な、
しかもフィルム状、板状等任意の形状に成形できるポリ
アセン系骨格構造を有する不溶不融性基体粉末を提供す
ることにある。
Still another object of the present invention is easy to manufacture and economical,
Moreover, it is an object of the present invention to provide an insoluble and infusible base powder having a polyacene skeleton structure which can be formed into an arbitrary shape such as a film shape or a plate shape.

更に他の目的および効果は以下の説明から明らかにさ
れよう。
Still other objects and effects will be apparent from the following description.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明によれば、本発明の上記目的および利点は、炭
素、水素および酸素から成る芳香族系縮合ポリマーの熱
処理物であって、水素原子/炭素原子の原子比が0.6〜
0.05であるポリアセン系骨格構造を含有する不溶不融性
基体粉末であり、かつBET法による比表面積値が少なく
とも1500m2/gであり、平均粒径が5.0〜0.1μm、である
ことを特徴とする電気伝導性有機高分子系粉末材料並び
に炭素、水素および酸素から成る芳香族系縮合ポリマー
の熱処理物であって、水素原子/炭素原子の原子比が0.
6〜0.05であるポリアセン系骨格構造を含有する不溶不
融性基体を作用面のヌープ硬度が100以下の粉砕手段を
用いて粉砕し、BET法による比表面積値が少なくとも150
0m2/gであり、平均粒径が5.0〜0.1μmの粉末とするこ
とを特徴とする電気伝導性有機高分子系粉末材料の製造
方法によって達成される。
According to the present invention, the above object and advantages of the present invention are a heat-treated product of an aromatic condensation polymer composed of carbon, hydrogen and oxygen, wherein the atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms is 0.6 to.
An insoluble and infusible base powder containing a polyacene-based skeleton structure of 0.05, a specific surface area value by the BET method of at least 1500 m 2 / g, and an average particle diameter of 5.0 to 0.1 μm. A heat-treated product of an electrically conductive organic polymer powder material and an aromatic condensation polymer composed of carbon, hydrogen and oxygen, wherein the atomic ratio of hydrogen atom / carbon atom is 0.
An insoluble and infusible substrate containing a polyacene skeleton structure of 6 to 0.05 is crushed using a crushing means having a Knoop hardness of 100 or less on the working surface, and a specific surface area value by the BET method of at least 150.
This is achieved by a method for producing an electrically conductive organic polymer-based powder material, which is 0 m 2 / g and has an average particle size of 5.0 to 0.1 μm.

上記のポリアセン系骨格構造を有する不溶不融性基体
とは特開昭59−3806号公報に記載される芳香族系縮合ポ
リマーを特定の条件で熱処理することにより得られる。
The insoluble and infusible substrate having a polyacene skeleton structure can be obtained by heat-treating an aromatic condensation polymer described in JP-A-59-3806 under specific conditions.

具体的には本発明に用いる該芳香族系縮合ポリマーは
フェノール・ホルムアルデヒド樹脂の如きフェノール性
水酸基を有する芳香族系炭化水素化合物とアルデヒド類
の縮合物、キシレン変性フェノール・ホルムアルデヒド
樹脂(フェノールの一部をキシレンで置換したもの)の
如きフェノール性水酸基を有する芳香族系炭化水素化合
物、フェノール性水酸基を有さない芳香族系炭化水素化
合物およびアルデヒドの縮合物並びにフラン樹脂が好適
である。
Specifically, the aromatic condensation polymer used in the present invention is a condensation product of an aldehyde with an aromatic hydrocarbon compound having a phenolic hydroxyl group such as a phenol / formaldehyde resin, a xylene-modified phenol / formaldehyde resin (part of phenol). Are substituted with xylene), aromatic hydrocarbon compounds having a phenolic hydroxyl group, aromatic hydrocarbon compounds having no phenolic hydroxyl group and condensates of aldehydes, and furan resins are preferable.

本発明における不溶不融性基体は、上記の如き芳香族
系縮合ポリマーの熱処理物であって例えば次のようにし
て製造することができる。
The insoluble and infusible substrate in the present invention is a heat-treated product of the aromatic condensation polymer as described above and can be produced, for example, as follows.

前記した芳香族系縮合ポリマーに塩化亜鉛、リン酸ナ
トリウム等の無機塩を混合する。これにより、不溶不融
性基体に多孔性を付与することができる。混入する量
は、無機塩の種類及び目的とする電極の形状、性能によ
って異なるが、重量比で10/1〜1/7が好ましい。また、
多孔性でありかつ連通孔を有する基体を得る場合には、
無機塩を芳香族系縮合ポリマーの2.5〜10重量倍の量で
用いることが好ましい。このようにして得られた無機塩
と芳香族系縮合ポリマーの混合物を、フィルム状、板状
等の目的とする形となし、50〜180℃の温度で2〜90分
間加熱することにより硬化成形する。
An inorganic salt such as zinc chloride or sodium phosphate is mixed with the aromatic condensation polymer described above. This makes it possible to impart porosity to the insoluble and infusible substrate. The amount to be mixed varies depending on the type of the inorganic salt and the shape and performance of the target electrode, but is preferably 10/1 to 1/7 by weight. Also,
In the case of obtaining a substrate which is porous and has communicating holes,
It is preferable to use the inorganic salt in an amount of 2.5 to 10 times by weight the amount of the aromatic condensation polymer. The mixture of the inorganic salt and the aromatic condensation polymer obtained in this way is formed into a desired shape such as a film or a plate, and cured by heating at a temperature of 50 to 180 ° C for 2 to 90 minutes. To do.

かくして得られた硬化体を、次いで非酸化性雰囲気中
で400〜800℃の温度、好ましくは450〜750℃の温度、特
に好ましくは500〜700℃の温度まで加熱する。この熱処
理によって芳香族系縮合ポリマーは、脱水素脱水反応を
おこし、芳香環の縮合反応によって、ポリアセン系骨格
構造が形成される。
The thus obtained cured product is then heated in a non-oxidizing atmosphere to a temperature of 400 to 800 ° C, preferably 450 to 750 ° C, particularly preferably 500 to 700 ° C. By this heat treatment, the aromatic condensation polymer undergoes a dehydrogenation dehydration reaction, and a polyacene skeleton structure is formed by the condensation reaction of the aromatic ring.

この反応は熱縮合重合の一種であり、反応度は最終生
成物の水素原子/炭素原子(以後H/Cと云う)で表され
る原子数比によって表される。不溶不融性基体のH/Cの
値は0.05〜0.6、好ましくは、0.15〜0.50である。不溶
不融性基体のH/Cの値が0.6より大きい場合は、ポリアセ
ン系骨格構造が未発達なため電気伝導度が低く好ましく
ない。一方H/Cの値が0.05より小さい場合、ドーピング
できるドーパント量が少なく好ましくない。
This reaction is a type of thermal condensation polymerization, and the degree of reaction is represented by the atomic number ratio of hydrogen atoms / carbon atoms (hereinafter referred to as H / C) in the final product. The H / C value of the insoluble and infusible substrate is 0.05 to 0.6, preferably 0.15 to 0.50. If the H / C value of the insoluble and infusible substrate is larger than 0.6, the polyacene skeleton structure is undeveloped and the electrical conductivity is low, which is not preferable. On the other hand, when the H / C value is less than 0.05, the amount of dopant that can be doped is small, which is not preferable.

得られた熱処理体を水あるいは希塩酸等で十分洗浄す
ることによって、熱処理体中に含まれている無機塩を除
去する。
The heat-treated body thus obtained is thoroughly washed with water, diluted hydrochloric acid or the like to remove the inorganic salt contained in the heat-treated body.

その後、これを乾燥すると、不溶不融性基体が得られ
る。
Then, when this is dried, an insoluble and infusible substrate is obtained.

次に該不溶不融性基体を粉砕することによって、本発
明の不溶不融性基体粉末を得ることができる。当然のこ
とながら本発明の不溶不融性基体粉末を得るためには、
粉砕前の不溶不融性基体が、BET法による比表面積値150
0m2/g以上である必要がある。
Next, the insoluble infusible substrate powder of the present invention can be obtained by pulverizing the insoluble infusible substrate. As a matter of course, in order to obtain the insoluble and infusible base powder of the present invention,
The insoluble and infusible substrate before grinding has a specific surface area value of 150 according to the BET method.
It must be 0 m 2 / g or more.

本発明の粉末材料は該不溶不融性基体を粉砕すること
により製造される。この際不溶不融性基体中に存在する
細孔をくずすと比表面積が大幅に低下してしまうことか
ら、細孔をくずさずに粉末化することが極めて重要であ
る。この点について、種々検討したところ、粉砕時の衝
激力が大きく寄与し、不溶不融性基体に対する作用面の
ヌープ硬度が100以下の粉砕手段を適用し粉末化すると
細孔破壊が起り難いとの知見を得た。粉砕手段としては
ボールミル,振動ミル,ジェットミル,混練機等、公知
の粉砕手段から適宜選定して適用すればよいが、上記の
通り、不溶不融性基体に対する作用面のヌープ硬度が10
0以下のものを用いると好ましい結果が得られる。ヌー
プ硬度が100以下の材質としては例えばポリエチレン樹
脂,フェノール樹脂,ポリウレタン,ナイロン等の合成
樹脂があり、これらの材質で粉砕手段の作用面を形成す
ると好適である。上記条件に適った粉砕手段として、ボ
ールの全部、少なく共表層部をナイロンで形成したボー
ルとボールミルの全部又は少なく共内層部をナイロンで
形成したボールミルがある。このナイロンボールミルに
よる粉砕の場合、該不溶不融性基体の比表面積値を低下
させずに弱い衝激力で目的とする粒径まで粉砕でき、本
発明の不溶不融性基体粉末を得ることができる。粉砕機
の材質がHk=100を上廻る高硬度のものでは、衝激力が
大きく、細孔をつぶしてしまい、比表面積値が低下す
る。すなわち、Hk=100以下の低い硬度の材質で作用面
を形成した粉砕機を選定すると、衝激力を弱くして比表
面値を低下させずに、本発明の目的とする粒径まで粉砕
することができ、好ましい結果が得られる。
The powder material of the present invention is produced by crushing the insoluble and infusible substrate. At this time, if the pores existing in the insoluble and infusible substrate are broken, the specific surface area is significantly reduced, so it is extremely important to pulverize the pores without breaking them. With respect to this point, various investigations have revealed that the impact force during crushing greatly contributes to the fact that the Knoop hardness of the working surface for the insoluble and infusible substrate is 100 or less and pulverization means that pore breakage is unlikely to occur. I got the knowledge of. The crushing means may be appropriately selected from well-known crushing means such as a ball mill, a vibration mill, a jet mill, a kneader, etc., but as described above, the Knoop hardness of the working surface for the insoluble and infusible substrate is 10
When 0 or less is used, preferable results are obtained. Examples of materials having a Knoop hardness of 100 or less include synthetic resins such as polyethylene resin, phenol resin, polyurethane and nylon. It is preferable to form the working surface of the crushing means with these materials. As a pulverizing means suitable for the above conditions, there is a ball mill in which all the balls or at least the co-surface layer portion is formed of nylon and a ball mill in which all or at least the co-inner layer portion is formed of nylon. In the case of crushing with this nylon ball mill, it is possible to crush to a target particle size with a weak impact without lowering the specific surface area value of the insoluble infusible substrate, and to obtain the insoluble infusible substrate powder of the present invention. it can. If the material of the crusher has a hardness of more than Hk = 100, the crushing force will be large and the pores will be crushed, and the specific surface area value will decrease. That is, when a crusher having a working surface formed of a material having a low hardness of Hk = 100 or less is selected, it is crushed to a particle size aimed at by the present invention without weakening the impact force and lowering the specific surface value. Can be achieved with favorable results.

ここで、ヌープ硬度(Hk)とは、圧痕が菱形となるよ
うな特殊形状のダイヤモンド圧子(対稜角172.5゜と130
゜)を用い、圧痕の長手方向の対角線の長さを測定した
値(kg/mm2)である。
Here, the Knoop hardness (Hk) is a diamond indenter with a special shape such that the indentation becomes a rhombus.
(°) is used to measure the length of the diagonal line of the indentation in the longitudinal direction (kg / mm 2 ).

本発明の不溶不融性基体粉末は、BET法による比表面
積値が、少なくとも1500m2/gである。
The insoluble and infusible base powder of the present invention has a specific surface area value by the BET method of at least 1500 m 2 / g.

該粉末の比表面積値が1500m2/g未満である場合、粉砕
により細孔の一部、あるいは全部がくずれてしまい特に
ClO- 4、BF- 4、AsF5等のイオン半径の大きなドーパント
を大量にかつスムーズにドーピングするのが難しく、ま
た後に示す様に活性吸着材として使用する時、吸着量が
低下し好ましくない。
When the specific surface area value of the powder is less than 1500 m 2 / g, a part or all of the pores are broken by pulverization, and
ClO - 4, BF - 4, when used as AsF difficult to dope the large dopant large quantities and smoothly ionic radius, such as 5, also active adsorbent as shown later, undesirably reduces the amount of adsorption.

さらに、該粉末の平均粒径は5μm〜0.1μm,特に好
ましくは2μm〜0.1μmである。平均粒径が上限より
大きい場合、該粉末を用いて成形品とした時実用的に十
分な強度が得にくく、下限より小さい場合、粉砕効率、
粉砕時間の点から実用的でない。
Further, the average particle size of the powder is 5 μm to 0.1 μm, particularly preferably 2 μm to 0.1 μm. When the average particle size is larger than the upper limit, it is difficult to obtain practically sufficient strength when forming a molded product using the powder, and when the average particle size is smaller than the lower limit, grinding efficiency,
Not practical in terms of grinding time.

該ポリアセン系骨格構造を有する不溶不融性基体粉末
はBET法による比表面積値が1500m2/g以上と非常に大き
な値を示すため、酸素等のガスが侵入し、劣化し易いと
考えられるが、現実には空気中に長時間放置しても物性
等に変化はなく、酸化安定性に優れているものである。
Since the insoluble infusible substrate powder having the polyacene skeleton structure shows a very large specific surface area value of 1500 m 2 / g or more by the BET method, it is considered that gas such as oxygen penetrates and easily deteriorates. Actually, even if left in the air for a long time, there is no change in physical properties and the like, and it is excellent in oxidation stability.

本発明によれば、上記不溶不融性基体粉末に電子供与
性ドーパント又は電子受容性ドーパントあるいは、これ
らの両方のドーパントをドーピングした電気伝導性有機
高分子系粉末材料が提供される。
According to the present invention, there is provided an electrically conductive organic polymer powder material obtained by doping the insoluble and infusible substrate powder with an electron donating dopant, an electron accepting dopant, or both of these dopants.

すなわち、本発明によれば炭素、水素および酸素から
成る芳香族系縮合ポリマーの熱処理物であって、水素原
子/炭素原子の原子比が0.6〜0.05であるポリアセン系
骨格構造を含有する不溶不融性基体粉末であり、かつBE
T法による比表面積値が少なくとも1500m2/gであり、平
均粒径が5.0〜0.1μm、である粉末、および(B)電子
供与性ドーパント及び/または電子受容性ドーパントよ
り成る電気伝導性有機高分子系粉末材料が提供される。
That is, according to the present invention, a heat-treated product of an aromatic condensation polymer composed of carbon, hydrogen and oxygen, which contains a polyacene skeleton structure having an atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms of 0.6 to 0.05, is insoluble and infusible. Base powder and BE
A powder having a specific surface area value by the T method of at least 1500 m 2 / g and an average particle size of 5.0 to 0.1 μm, and (B) an electrically conductive organic compound comprising an electron donating dopant and / or an electron accepting dopant. A molecular powder material is provided.

電子供与性ドーパントとしては電子を離し易い物質が
用いられる。例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、
ルビジウムあるいはセシウムの如き周期律表の第1A族金
属が好ましく用いられる。
As the electron donating dopant, a substance that easily releases electrons is used. For example, lithium, sodium, potassium,
A Group 1A metal of the periodic table such as rubidium or cesium is preferably used.

電子供与性ドーパントとしては、同様に、テトラ(C1
〜C4アルキル)アンモニウムカチオン例えば(CH34N+
あるいは(C4H94N+を用いることができる。
Similarly, as the electron donating dopant, tetra (C 1
-C 4 alkyl) ammonium cation example (CH 3) 4 N +
Alternatively, (C 4 H 9 ) 4 N + can be used.

また、電子受容性ドーパントとしては電子を受け取り
易い物質が用いられる。例えばフッ素、塩素、臭素、沃
素の如きハロゲン;AsF5,PF5,BF3,BCl3,BBr3,FeCl3の如
きハロゲン化合物;SO3あるいはN2O5の如き非金属元素の
酸化物;あるいはH2SO4,HNO3又はHClO4の如き無機酸に
由来する陰イオン等が好ましく用いられる。
A substance that easily accepts electrons is used as the electron-accepting dopant. For example, halogen such as fluorine, chlorine, bromine, iodine; halogen compound such as AsF 5 , PF 5 , BF 3 , BCl 3 , BBr 3 , FeCl 3 ; oxide of non-metal element such as SO 3 or N 2 O 5 ; Alternatively, anions derived from an inorganic acid such as H 2 SO 4 , HNO 3 or HClO 4 are preferably used.

かかるドーパントのドーピング方法としては、ポリア
セチレンあるいはポリフェニレンについて従来用いられ
ているドーピング法と本質的に同じ方法を使用すること
ができる。
As the doping method of such a dopant, essentially the same doping method as that conventionally used for polyacetylene or polyphenylene can be used.

例えば、ドーパントがアルカリ金属の場合には、溶融
したアルカリ金属あるいはアルカリ金属の蒸気と不溶不
融性基体粉末とを接触せしめてドーピングすることがで
き、また例えばテトラヒドロフラン中で生成せしめたア
ルカリ金属ナフタレン錯体と不溶不融性基体とを接触せ
しめてドーピングすることもできる。
For example, when the dopant is an alkali metal, it can be doped by bringing molten alkali metal or vapor of alkali metal and insoluble infusible substrate powder into contact with each other, and, for example, an alkali metal naphthalene complex produced in tetrahydrofuran. It is also possible to dope by bringing the insoluble and infusible substrate into contact with each other.

ドーパントがハロゲン、ハロゲン化合物あるいは非金
属元素の酸化物である場合にはこれらのガスを不溶不融
性基体粉末と接触せしめることにより、容易にドーピン
グを行うことができる。
When the dopant is halogen, a halogen compound or an oxide of a non-metal element, the doping can be easily performed by bringing these gases into contact with the insoluble and infusible base powder.

ドーピング剤の無機酸に由来する陰イオンである場合
には、無機酸を不溶不融性基体粉末に含浸せしめること
によって行うことができる。
In the case of an anion derived from the inorganic acid of the doping agent, it can be carried out by impregnating the insoluble infusible substrate powder with the inorganic acid.

また、不溶不融性基体粉末を成形して電極とし電気化
学的に、リチウム、ナトリウム等の電子供与性ドーパン
トあるいはClO4 -,BF4 -等の電子受容性ドーパントをドー
ピングすることも可能である。
Further, electrochemically an electrode by molding the insoluble and infusible base powder, lithium, electron donating dopant or ClO 4 such as sodium -, BF 4 - may be doped with such as an electron-accepting dopant .

ドーピング剤は、一般に芳香族系縮合ポリマーの繰返
し単位に対して10-5モル以上の割合で、本発明の不溶不
融性基体粉末に存在するように用いられる。
The doping agent is generally used so as to be present in the insoluble and infusible substrate powder of the present invention in a ratio of 10 −5 mol or more based on the repeating unit of the aromatic condensation polymer.

かくして得られる本発明の不溶不融性基体粉末の電気
伝導度は、ドーピング前の不溶不融性基体粉末の電気伝
導度(例えば10-12〜102Ω-1・cm-1)よりも高い電気伝
導度、例えばドーピング前の不溶不融性基体粉末よりも
数倍ないし1010倍に増大する。電子供与性ドーパントを
ドーピングしたときにはn型半導体を与え、電子受容性
ドーパントをドーピングしたときにはp型半導体を与え
る。本発明によればドーパントとして電子供与性ドーパ
ントと電子受容性ドーパントとを一緒に用いることもで
きる。これらのドーパントが本発明の不溶不融性基体粉
末にほぼ均一に混在する場合にはいずれか一方の多く存
在する方のドーパントによってp型又はn型となる。例
えば、電子供与性ドーパントが多く存在する場合にはn
型となり、電子受容性ドーパントが多く存在する場合に
はp型となる。
The electric conductivity of the insoluble infusible substrate powder of the present invention thus obtained is higher than the electric conductivity of the insoluble infusible substrate powder before doping (for example, 10 −12 to 10 2 Ω −1 · cm −1 ). It increases the electrical conductivity, for example, several times to 10 10 times more than the insoluble and infusible substrate powder before doping. When doped with an electron donating dopant, it gives an n-type semiconductor, and when doped with an electron accepting dopant, it gives a p-type semiconductor. According to the present invention, an electron donating dopant and an electron accepting dopant can be used together as a dopant. When these dopants are mixed in the insoluble and infusible substrate powder of the present invention almost uniformly, either one of them is p-type or n-type depending on which dopant is most abundant. For example, when there are many electron-donating dopants, n
It becomes a p-type when there are many electron-accepting dopants.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明のポリアセン系骨格構造を含有する不溶不融性
基体粉末は、成形性に優れておりバインダーを加える方
法等により、フィルム状、板状、円筒状等任意の形状と
することが可能なため実用性の高い材料である。
The insoluble and infusible base powder containing the polyacene skeleton structure of the present invention has excellent moldability and can be formed into any shape such as a film shape, a plate shape, and a cylindrical shape by a method of adding a binder. It is a highly practical material.

本発明の不溶不融性基体粉末の高い比表面積値を利用
して界面で生じる各種の化学反応を迅速に進めることも
可能である。例えば電池の電極材等に好適である。また
各種の物理的吸着もスムーズに、均一にしかも大量に生
じるため、吸着材あるいは分離材として好適である。
By utilizing the high specific surface area value of the insoluble and infusible substrate powder of the present invention, various chemical reactions occurring at the interface can be rapidly advanced. For example, it is suitable as an electrode material for batteries. Further, various kinds of physical adsorption occur smoothly, uniformly and in a large amount, so that it is suitable as an adsorbent or a separating material.

更にH2O、O2等のガスの吸着によっても若干の電気伝
導度の変化が生じるこめ、センサー材としても好適に用
いることができる。
Further, since a slight change in electric conductivity occurs due to the adsorption of gases such as H 2 O and O 2 , it can be suitably used as a sensor material.

また本発明の不溶不融性基体粉末は、ポリアセン系骨
格構造を有しているため、耐薬品性に優れており、しか
も、細孔が多いので成型することにより、過酷な条件下
で使用する濾材としても好適である。
Further, the insoluble and infusible base powder of the present invention has a polyacene skeleton structure and thus has excellent chemical resistance, and moreover, since it has many pores, it is used under severe conditions by molding. It is also suitable as a filter medium.

以上の様に本発明の不溶不融性基体粉末は、耐熱性、
耐酸化性に優れ、しかも高い比表面積を有しているた
め、電子受容性あるいは電子供与性ドーパントが迅速に
そして大量にしかも均一にドーピングできる有機半導体
であり、また化学的に活性機能を有し、しかも機械的強
度に優れたフィルム状、板状等の任意の形状に成形でき
るため、多方面に応用出来る産業上有用な材料である。
As described above, the insoluble and infusible base powder of the present invention has heat resistance,
It is an organic semiconductor that can be doped with an electron-accepting or electron-donating dopant rapidly, in large quantities, and uniformly because it has excellent oxidation resistance and a high specific surface area, and it also has a chemically active function. Moreover, since it can be formed into an arbitrary shape such as a film or a plate having excellent mechanical strength, it is an industrially useful material that can be applied to various fields.

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.

なお、実施例において、不溶不融性基体の平均粒径は
次のように測定された値である。即ち平均粒径()と
は試料粉末について、1000〜10000倍の電子顕微鏡写真
を撮影し、この写真の任意の一方向を決め、任意に選ん
だ粒子のその方向における長さ(li)を測定し、次式に
より計算した値である。
In the examples, the average particle size of the insoluble and infusible substrate is a value measured as follows. That is, the average particle size () is a 1000 to 10000 times electron microscopic photograph of the sample powder, an arbitrary direction of this photograph is determined, and the length (li) of the arbitrarily selected particle in that direction is measured. However, it is a value calculated by the following equation.

実施例1 (1) ポリセン系骨格構造を有する不溶不融性基体の
製造法: 水溶性レゾール(約60%濃度)/塩化亜鉛/水を重量
比で10/25/4の割合で混合した水溶液を100mm×100mm×2
mmの型に流し込みその上にガラス板を被せ水分が蒸発し
ない様にした後、約100℃の温度で1時間加熱して硬化
させた。
Example 1 (1) Method for producing an insoluble and infusible substrate having a polycene-based skeleton structure: an aqueous solution in which water-soluble resol (about 60% concentration) / zinc chloride / water is mixed at a weight ratio of 10/25/4. 100 mm x 100 mm x 2
After pouring it into a mold of mm to cover the glass plate so that the water content would not evaporate, it was heated at a temperature of about 100 ° C. for 1 hour to be cured.

該フェノール樹脂をシリコニット電気炉中に入れ窒素
気流下で40℃/時間の速度で昇温して、500℃まで熱処
理を行った。次に該熱処理物を希塩酸で洗った後、水洗
し、その後乾燥することによって板状の不溶不融性基体
を得た。
The phenol resin was placed in a silicon knit electric furnace, heated under a nitrogen stream at a rate of 40 ° C./hour, and heat-treated to 500 ° C. Next, the heat-treated product was washed with dilute hydrochloric acid, washed with water, and then dried to obtain a plate-shaped insoluble infusible substrate.

該不溶不融性基体に対してBET法による比表面積値の
測定を行なったところ2300m2/gであった。また元素分析
を行ったところ、水素原子/炭素原子の原子比は0.24で
あった。
When the specific surface area value of the insoluble and infusible substrate was measured by the BET method, it was 2300 m 2 / g. Further, an elemental analysis showed that the atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms was 0.24.

(2) 上記(1)の不溶不融性基体を、ヌープ硬度Hk
=7の材質のナイロンからなるナイロンボールミルで平
均粒径2.0μmの不溶不融性基体粉末が得られるように
粉砕した。該粉末に対してBET法による比表面積値を測
定したところ2000m2/gであった(No.1)。同様に該不溶
不融性基体を平均粒径1.0μmの不溶不融性基体粉末を
粉砕時間を長くし得た。BET法による比表面積値は1900m
2/gであった(No.2)。さらに粉砕を行ない、平均粒径
0.5μmの時の比表面積値は、1650m2/gという値であっ
た(No.3)。
(2) The Knoop hardness Hk of the insoluble infusible substrate of (1) above
A nylon ball mill made of nylon of material No. 7 was pulverized to obtain an insoluble and infusible base powder having an average particle size of 2.0 μm. The specific surface area of the powder measured by the BET method was 2000 m 2 / g (No. 1). Similarly, the insoluble infusible substrate powder having an average particle size of 1.0 μm can be crushed for a long time. Specific surface area by BET method is 1900m
It was 2 / g (No. 2). Further crushing, average particle size
The specific surface area value at 0.5 μm was 1650 m 2 / g (No. 3).

上記No.1〜No.3の該粉末100部に対し、ポリ四フッ化
エチレンをバインダーとして5部加え、乳バチにより充
分に混練し、2軸ローラーにて厚さ1mmの板状に成形し
た。この時のかさ密度は0.5g/cm3であった。この時得ら
れた成形板は、No.1〜3の全てにおいて充分な強度を有
していた。
To 100 parts of the powders No. 1 to No. 3 mentioned above, 5 parts of polytetrafluoroethylene was added as a binder, and the mixture was sufficiently kneaded with a dairy bee and molded into a plate having a thickness of 1 mm with a biaxial roller. . The bulk density at this time was 0.5 g / cm 3 . The molded plate obtained at this time had sufficient strength in all of Nos. 1 to 3.

結果を第1表に示す。 The results are shown in Table 1.

(3) 次に充分に脱水したプロピレンカーボネートに
LiClO4を溶解させて約1.0モル/の溶液とした。そし
てリチウム金属を陰極として上記した溶液を電解液と
し、(2)の板状成型体を陽極として、両極間に約4Vの
電圧を印加して約1時間ClO4イオンをドーピングした。
ドーピング量は該不溶不融性基体粉末の炭素原子1個当
りのClO4 -イオンの数で表わすこととした。本発明では
このClO4 -イオンの数はドーピング時に回路に流れた電
流値より求めたものである。結果を第1表に示す。ドー
ピング量が2.8%〜3.1%という値は、電極の性能を引き
出しており良好な値である。
(3) Next, to the fully dehydrated propylene carbonate
LiClO 4 was dissolved to a solution of about 1.0 mol /. Then, using lithium metal as a cathode, the above solution as an electrolytic solution, and the plate-shaped molded body of (2) as an anode, a voltage of about 4 V was applied between both electrodes to dope ClO 4 ions for about 1 hour.
The doping amount is represented by the number of ClO 4 ions per carbon atom of the insoluble and infusible substrate powder. In the present invention, the number of ClO 4 ions is obtained from the value of current flowing in the circuit during doping. The results are shown in Table 1. A doping amount of 2.8% to 3.1% is a good value because it brings out the performance of the electrode.

比較例1 (1) 実施例1(1)の不溶不融性基体をヌープ硬度
Hk=2000のアルミナを材質としたアルミナボールミルで
平均粒径1μmの不溶不融性基体粉末が得られるよう粉
砕した。該粉末に対するBET法による比表面積値を測定
したところ1200m2/gであった。実施例1と同様にテフロ
ンバインダーで板状に成型した。
Comparative Example 1 (1) Knoop hardness was applied to the insoluble and infusible substrate of Example 1 (1).
It was pulverized with an alumina ball mill made of alumina with Hk = 2000 to obtain an insoluble and infusible base powder having an average particle size of 1 μm. The specific surface area of the powder measured by the BET method was 1200 m 2 / g. As in Example 1, a Teflon binder was used to form a plate.

(2) 実施例1(3)と同条件にて、LiClO41.0モル
/のプロピレンカーボネート溶液を電解液とし、リチ
ウム金属を陰極、上記成形板を陽極として、両極間に約
4Vの電圧を印加して約1時間ClO4 -イオンをドーピング
した。この時のドーピング量は、2.2%あり低い性能で
あった。
(2) Under the same conditions as in Example 1 (3), a propylene carbonate solution of LiClO 4 1.0 mol / electrolyte was used, lithium metal was used as a cathode, and the above-mentioned molded plate was used as an anode.
A voltage of 4 V was applied to dope ClO 4 ions for about 1 hour. The doping amount at this time was 2.2%, which was a low performance.

比較例2 実施例1の不溶不融性基体を乳バチにて(Hk>100)
平均粒径が30μmとなるよう粉砕した。該粉末のBET法
による比表面積値は2300m2/gであり、該不溶不融性基体
の比表面積値からの低下はなかった。しかしながらテフ
ロンバインダーを用いて成形した時に、強度が得られず
もろかった。
Comparative Example 2 The insoluble and infusible substrate of Example 1 was dairy bee (Hk> 100).
It was pulverized so that the average particle size was 30 μm. The specific surface area value of the powder by the BET method was 2300 m 2 / g, and there was no decrease from the specific surface area value of the insoluble and infusible substrate. However, when it was molded using a Teflon binder, strength was not obtained and it was brittle.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 佐藤 邦彦 (56)参考文献 特開 昭58−136649(JP,A) 特開 昭59−3806(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page Examiner Kunihiko Sato (56) References JP-A-58-136649 (JP, A) JP-A-59-3806 (JP, A)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】炭素、水素および酸素から成る芳香族系縮
合ポリマーの熱処理物であって、水素原子/炭素原子の
原子比が0.6〜0.05であるポリアセン系骨格構造を含有
する不溶不融性基体粉末であり、かつBET法による比表
面積値が少なくとも1500m2/gであり、平均粒径が5.0〜
0.1μm、であることを特徴とする電気伝導性有機高分
子系粉末材料。
1. A heat-treated product of an aromatic condensation polymer composed of carbon, hydrogen and oxygen, wherein the insoluble infusible substrate contains a polyacene skeleton structure having an atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms of 0.6 to 0.05. It is a powder, and the specific surface area value by the BET method is at least 1500 m 2 / g, and the average particle size is 5.0 to
An electrically conductive organic polymer powder material characterized by having a thickness of 0.1 μm.
【請求項2】炭素、水素および酸素から成る芳香族系縮
合ポリマーの熱処理物であって、水素原子/炭素原子の
原子比が0.6〜0.05であるポリアセン系骨格構造を含有
する不溶不融性基体を作用面のヌープ硬度が100以下の
粉砕手段を用いて粉砕し、BET法による比表面積値が少
なくとも1500m2/gであり、平均粒径が5.0〜0.1μmの粉
末とすることを特徴とする電気伝導性有機高分子系粉末
材料の製造方法。
2. An insoluble, infusible substrate containing a heat-treated aromatic condensation polymer composed of carbon, hydrogen and oxygen, which contains a polyacene skeleton structure having an atomic ratio of hydrogen atoms / carbon atoms of 0.6 to 0.05. Is crushed using a crushing means having a Knoop hardness of 100 or less on the working surface, and the powder has a specific surface area value of at least 1500 m 2 / g by the BET method and an average particle diameter of 5.0 to 0.1 μm. A method for producing an electrically conductive organic polymer powder material.
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