JPH0826112B2 - Novel copolymers and electroactive polymers derived therefrom - Google Patents
Novel copolymers and electroactive polymers derived therefromInfo
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- JPH0826112B2 JPH0826112B2 JP22283989A JP22283989A JPH0826112B2 JP H0826112 B2 JPH0826112 B2 JP H0826112B2 JP 22283989 A JP22283989 A JP 22283989A JP 22283989 A JP22283989 A JP 22283989A JP H0826112 B2 JPH0826112 B2 JP H0826112B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は新規な重合体に関し、特に新規な導電性高分
子とその前駆体に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel polymer, and more particularly to a novel conductive polymer and its precursor.
導電性高分子を形成するのに用いられる重合体とし
て、ポリアセチレン、ポリパラフエニレン、ポリチオフ
エン、ポリピロール等が知られている。これらの重合体
はある種の化合物をドープすることにより導電性高分子
として使用可能となるが、空気中で変質しやすく、電気
的特性が変化するという欠点がある。また、これらの導
電性高分子は融解性、溶解性に乏しいために加工性が極
めて悪い等の問題点が有り、実用上の大きな障害となつ
ている。たとえば、導電性高分子の応用分野として、導
電性高分子の可逆的酸化還元特性を利用した二次電池用
電極への応用が提案されているが、ほとんどの場合二次
電池の電解液中で物理的もしくは化学的に不安定であ
り、したがつて二次電池に要求される基本的性能である
充放電の安定した繰り返し特性(サイクラビリテイー)
が期待できない。また、導電性高分子のポリマー骨格は
剛直なπ電子共役系よりなるため不溶不融であつて実用
化の大きな障害となつている。これらの問題点を解決す
る方法として特開昭61−206170号において、4,4′−ジ
フエニルアミン構造を繰り返し単位として有する重合体
に電子受容体もしくは電子共与体をドープして得られる
電気活性ポリマーを二次電池用電極材料として使用する
ことが提案されている。As a polymer used for forming a conductive polymer, polyacetylene, polyparaphenylene, polythiophene, polypyrrole and the like are known. These polymers can be used as a conductive polymer by doping a certain compound, but they have the drawback that they are easily denatured in the air and their electrical characteristics change. Further, these conductive polymers have problems such as extremely poor processability due to poor melting and solubility properties, which is a major obstacle to practical use. For example, as an application field of conductive polymers, application to secondary battery electrodes utilizing the reversible redox properties of conductive polymers has been proposed. It is physically or chemically unstable, and is therefore the basic performance required for secondary batteries. Stable charge / discharge repetitive characteristics (cyclability).
Can not be expected. Further, since the polymer skeleton of the conductive polymer is made of a rigid π-electron conjugated system, it is insoluble and infusible, which is a major obstacle to practical use. As a method for solving these problems, JP-A-61-206170 discloses an electroactive polymer obtained by doping a polymer having a 4,4'-diphenylamine structure as a repeating unit with an electron acceptor or an electron donor. Has been proposed as an electrode material for secondary batteries.
しかし、上記のジフエニルアミン系重合体は低重合度
のオリゴマーであり、本来高分子化合物として具備すべ
き機械的強度と成形性がなく、たとえば、この重合体を
二次電池の電極材料として用いた場合は繰り返し充放電
を行うにつれて可溶成分が溶出し、サイクラビリテイー
が期待できないという問題点がある。また、上記ジフエ
ニルアミン系重合体に良好な電気化学的特性と同時に機
械的強度と成形性を持たせるためには、より重合度の高
いポリマー(高重合体)を得ることが必要となるが、ポ
リアロマテイツク化合物やポリヘテロアロマテイツクの
合成法として一般に用いられているグリニヤールカツプ
リング、酸化カツプリング、フリーデルクラフツ反応お
よび電解酸化重合などによつても高分子量ポリマーを得
ることは困難であり、また、反応条件をより過酷にして
も異種結合や架橋反応を誘発して高分子量化が望めない
ばかりか高分子化合物の利点の一つである加工性を失つ
て不溶不融となり、さらには電気的に不活性なポリマー
となつてしまうという問題点があつた。However, the above-mentioned diphenylamine-based polymer is an oligomer having a low degree of polymerization and does not have the mechanical strength and moldability that should be originally provided as a polymer compound. For example, when this polymer is used as an electrode material for a secondary battery, However, there is a problem that the soluble component elutes with repeated charge and discharge, so that cyclovirity cannot be expected. Further, in order to give the above-mentioned diphenylamine-based polymer good mechanical properties and moldability at the same time as good electrochemical properties, it is necessary to obtain a polymer having a higher degree of polymerization (high polymer). It is difficult to obtain a high molecular weight polymer even by Grignard coupling, oxidative coupling, Friedel-Crafts reaction and electrolytic oxidative polymerization, which are generally used as a synthetic method of an aromatic compound or a polyheteroaromatic compound. In addition, even if the reaction conditions are made more severe, it is not possible to expect a high molecular weight by inducing a heterogeneous bond or a cross-linking reaction. There was a problem that it became a chemically inactive polymer.
これらの従来技術の欠点を解消するため、既に本発明
者らは、N−メチルピロリドン、ニトロベンゼン、硫酸
等の溶媒に可溶で、また、熱可塑性樹脂であるため、成
形加工性に優れ、しかも電子受容性化合物をドープする
ことにより、電気活性が改良され、酸化還元反応を繰り
返し性良く行えることから各種のエレクトロニツクデバ
イスやバツテリーなどへの応用が期待される下記一般式 で表わされる共重合体を見出し、既に特許出願を行つた
(特願昭62−143267号)。In order to solve these drawbacks of the prior art, the present inventors have already dissolved in a solvent such as N-methylpyrrolidone, nitrobenzene, sulfuric acid, etc., and since they are thermoplastic resins, they are excellent in moldability and processability. By doping with an electron-accepting compound, the electrical activity is improved, and the redox reaction can be performed with good repeatability, so the following general formula expected to be applied to various electronic devices and batteries etc. The inventors have found a copolymer represented by and have already filed a patent application (Japanese Patent Application No. 62-143267).
しかしながら、上記共重合体は、バツテリー電極に応
用する場合、電極活性物質重量当たりの充放電容量が小
さくなる問題点があり、改善が望まれていた。However, when the above copolymer is applied to a battery electrode, there is a problem in that the charge / discharge capacity per weight of the electrode active substance becomes small, and improvement has been desired.
〔課題を解決するための手段〕 本発明者らは、これらの欠点を改良すべくさらに鋭意
研究した結果、下記一般式(I)で表わされる共重合体
を用いることにより、従来技術の欠点が解決されること
を見出し、本発明に到達したものである。[Means for Solving the Problems] As a result of further intensive studies to improve these drawbacks, the present inventors have found that by using the copolymer represented by the following general formula (I), the drawbacks of the prior art are The present invention has been found to be solved and has reached the present invention.
すなわち、本発明は一般式(I) (式中、R1はHまたは炭素数1〜20の炭化水素残基、R2
はH、炭素数1〜20の炭化水素残基、フリル基、ピリジ
ル基、ニトロフエニル基、クロロフエニル基またはメト
キシフエニル基を示し、1は2以上の整数、mは1以上
の整数およびnは2以上の整数をそれぞれ示す)で表わ
される共重合体に関する。That is, the invention has the general formula (I) (In the formula, R 1 is H or a hydrocarbon residue having 1 to 20 carbon atoms, R 2
Is H, a hydrocarbon residue having 1 to 20 carbon atoms, a furyl group, a pyridyl group, a nitrophenyl group, a chlorophenyl group or a methoxyphenyl group, 1 is an integer of 2 or more, m is an integer of 1 or more, and n is 2 And each of the above integers is shown).
また、本発明は一般式(I)で表わされる共重合体に
電子受容体をドープして得られる電気活性ポリマーに関
する。The present invention also relates to an electroactive polymer obtained by doping the copolymer represented by the general formula (I) with an electron acceptor.
以下、本発明を詳述する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明の一般式(I)で表わされる共重合体は、一般
式(III)で表わされる化合物と一般式(IV)で表わさ
れるアルデヒドまたはその重合体とを重縮合させること
によつて製造することができる。The copolymer represented by the general formula (I) of the present invention is produced by polycondensing a compound represented by the general formula (III) and an aldehyde represented by the general formula (IV) or a polymer thereof. be able to.
R2CHO (IV) 一般式(III)で表わされる化合物において、R1は水
素または炭素数1〜20、好ましくは1〜8の炭化水素残
基を示し、炭化水素残基としては、メチル基、エチル
基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、
i−ブチル基、n−ヘキシル基等のアルキル基またはア
リル基を、またフエニル基、トリル基、エチルフエニル
基などの各種アリール基、アラルキル基およびその誘導
体が例示できる。1は2以上であり、通常2〜50好まし
くは2〜10さらに好ましくは2〜5である。mは1以上
であり、通常1〜50、好ましくは1〜30、さらに好まし
くは1〜10である。式両末端は特に特定されないが通
常、核置換水素である。 R 2 CHO (IV) In the compound represented by the general formula (III), R 1 represents hydrogen or a hydrocarbon residue having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 8 carbon atoms, and the hydrocarbon residue is a methyl group. , Ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group,
Examples thereof include alkyl groups such as i-butyl group and n-hexyl group or allyl groups, various aryl groups such as phenyl group, tolyl group, ethylphenyl group, aralkyl groups and derivatives thereof. 1 is 2 or more, usually 2 to 50, preferably 2 to 10, more preferably 2 to 5. m is 1 or more, and is usually 1 to 50, preferably 1 to 30, and more preferably 1 to 10. Although both ends of the formula are not particularly specified, they are usually nuclear-substituted hydrogen.
一般式(III)で表される化合物としては具体的には
N,N′−ジフエニル−p−フエニレンジアミン系化合
物、N−フエニル−N′−(4−フエニルアミン)フエ
ニル−p−フエニレンジアミン系化合物などが例示され
る。Specifically as the compound represented by the general formula (III),
Examples thereof include N, N'-diphenyl-p-phenylenediamine compounds and N-phenyl-N '-(4-phenylamine) phenyl-p-phenylenediamine compounds.
また、一般式(III)で表わされる化合物のうち、m
が2以上のものは通常、一般式(III)で表わされるm
=1の場合の化合物をマンガン化合物、第2鉄塩等の酸
化剤を用いた酸化カツプリング反応または電解酸化重合
等の方法を用いることにより製造される。例えば、一般
式(III)で表わされる化合物がN,N′−ジフエニル−p
−フエニレンジアミン系化合物の場合、N,N′−ジフエ
ニル−p−フエニレンジアミンを、エタノール、アセト
ン、アセトニトリル、エーテル、ベンゼンなどの溶媒中
で、塩化第2鉄を触媒として酸化カツプリング反応によ
り製造することができる。Further, among the compounds represented by the general formula (III), m
Is 2 or more, m is usually represented by the general formula (III).
In the case of = 1, the compound is produced by using a method such as an oxidative coupling reaction using an oxidizing agent such as a manganese compound or a ferric salt, or an electrolytic oxidative polymerization. For example, the compound represented by the general formula (III) is N, N'-diphenyl-p.
-In the case of a phenylenediamine compound, N, N'-diphenyl-p-phenylenediamine is produced by an oxidative coupling reaction using ferric chloride as a catalyst in a solvent such as ethanol, acetone, acetonitrile, ether or benzene. can do.
このときの反応温度は−50℃から100℃、好ましくは
−20℃から使用した溶媒の沸点、反応時間は10分から10
0時間、好ましくは1時間から50時間で反応を行うこと
ができる。The reaction temperature at this time is -50 ° C to 100 ° C, preferably -20 ° C to the boiling point of the solvent used, and the reaction time is 10 minutes to 10 ° C.
The reaction can be carried out for 0 hours, preferably 1 hour to 50 hours.
なお、これらのN,N′−ジフエニル−p−フエニレン
ジアミンのうち代表的なものとしては、N,N′−ジメチ
ル−N,N′−ジフエニル−p−フエニレンジアミン、N,
N′−ジエチル−N,N′−ジフエニル−p−フエニレンジ
アミン、N,N′−ジプロピル−N,N′−ジフエニル−p−
フエニレンジアミンなどを挙げることができる。Incidentally, among these N, N'-diphenyl-p-phenylenediamine, typical ones are N, N'-dimethyl-N, N'-diphenyl-p-phenylenediamine, N,
N'-diethyl-N, N'-diphenyl-p-phenylenediamine, N, N'-dipropyl-N, N'-diphenyl-p-
Examples thereof include phenylenediamine.
また、N,N′−ジフエニル−p−フエニレンジアミン
系化合物以外の一般式(III)で表わされる化合物も常
法により製造されるものであり、例えば遷移金属触媒の
存在下、芳香族アミン類と芳香族ヒドロキシ化合物を有
機溶媒中で反応させる方法、フタール酸エステル原料と
して用いる方法などが挙げられ、これらの具体的方法と
しては、特開昭55−38311号、Journal of polymer Scie
nce Part C 22、p.451(1968)等に記載されている。In addition, compounds represented by the general formula (III) other than N, N'-diphenyl-p-phenylenediamine compounds are also produced by a conventional method, for example, aromatic amines in the presence of a transition metal catalyst. And an aromatic hydroxy compound in an organic solvent, a method of using as a phthalic acid ester raw material, and the like. Specific examples of these include JP-A-55-38311, Journal of polymer Scie
nce Part C 22, p.451 (1968).
一般式(IV)で表わされるアルデヒドとしては、式中
R2が水素または炭素数1〜20、好ましくは1〜8の炭化
水素残基、またはフリル基、ピリジル基、ニトロフエニ
ル基、クロロフエニル基、メトキシフエニル基の化合物
が用いられ、炭化水素残基としては、メチル基、エチル
基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、
i−ブチル基、n−ヘキシル基等のアルキル基またはア
リル基を、またフエニル基、トリル基、エチルフエニル
基などの各種アリール基、アラルキル基およびその誘導
体などを用いることができる。これらのアルデヒドのう
ち代表的なものとしては、ホルムアルデヒド、アセトア
ルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、
ベンズアルデヒド、アクリルアルデヒド、シンナムアル
デヒド、アニスアルデヒド、ニコチンアルデヒド、ニト
ロベンズアルデヒド、クロロベンズアルデヒド、フルフ
ラールなどを挙げることができる。As the aldehyde represented by the general formula (IV),
R 2 is hydrogen or a hydrocarbon residue having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 8 carbon atoms, or a compound having a furyl group, a pyridyl group, a nitrophenyl group, a chlorophenyl group or a methoxyphenyl group is used. Is a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group,
An alkyl group such as i-butyl group and n-hexyl group or an allyl group, various aryl groups such as phenyl group, tolyl group and ethylphenyl group, aralkyl group and derivatives thereof can be used. Typical of these aldehydes are formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, butyraldehyde,
Examples thereof include benzaldehyde, acrylaldehyde, cinnamaldehyde, anisaldehyde, nicotinaldehyde, nitrobenzaldehyde, chlorobenzaldehyde and furfural.
また、アルデヒドの重合体とは、一般式(IV)で表わ
されるアルデヒドを濃厚溶液にして自己縮合させたり、
酸触媒の存在下で縮合させて得られる重合体を表わし、
該重合体は本発明の共重合体を合成する際の反応条件下
で容易に加水分解してアルデヒド単量体を生成するもの
を表わす。代表的なものとしては、ホルムアルデヒドの
重合体であるパラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド
の三量体であるパラアルデヒドなどが挙げられる。In addition, the polymer of aldehyde, the aldehyde represented by the general formula (IV) in a concentrated solution to self-condensation,
Represents a polymer obtained by condensation in the presence of an acid catalyst,
The polymer represents a polymer which is easily hydrolyzed to form an aldehyde monomer under the reaction conditions for synthesizing the copolymer of the present invention. Typical examples include paraformaldehyde, which is a polymer of formaldehyde, and paraaldehyde, which is a trimer of acetaldehyde.
一般式(III)で表わされる化合物とアルデヒドとの
重縮合は両者が可溶な有機溶媒中で0℃〜200℃の温度
で酸またはアルカリ触媒を用いて行うことができる。酸
触媒の例としては硫酸、塩酸、リン酸、過塩素酸、五酸
化二リン等の無機酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、メタ
ンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸等の有機酸を挙
げることができる。これらの酸触媒は単独で用いてもま
た二種以上を併用してもよい。また、好ましい有機溶剤
の例としてはエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジ
オキサン等のエーテル類、クロロホルム、ジクロロメタ
ン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、ニトロ
ベンゼン等のニトロ化合物、アセトニトリル、プロピレ
ンカーボネート、ジメチルホルムアミド、N−メチルピ
ロリドンなどが挙げられる。反応時間は1分ないし500
時間、好ましくは5分ないし200時間の範囲で適宜選ぶ
ことができる。The polycondensation of the compound represented by the general formula (III) and the aldehyde can be carried out in an organic solvent in which both are soluble at a temperature of 0 ° C to 200 ° C using an acid or alkali catalyst. Examples of the acid catalyst include inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, perchloric acid and diphosphorus pentoxide, and organic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, methanesulfonic acid and p-toluenesulfonic acid. it can. These acid catalysts may be used alone or in combination of two or more kinds. Examples of preferable organic solvents include ethers such as ethyl ether, tetrahydrofuran and dioxane, halogenated hydrocarbons such as chloroform, dichloromethane and chlorobenzene, nitro compounds such as nitrobenzene, acetonitrile, propylene carbonate, dimethylformamide and N-methyl. Examples include pyrrolidone. Reaction time is 1 minute to 500
The time can be appropriately selected within the range of preferably 5 minutes to 200 hours.
かくして得られる一般式(I)で表わされる共重合体
のnは2以上、通常2〜1000、好ましくは5〜200であ
り、実質的に線状構造を有する。The thus-obtained copolymer represented by the general formula (I) has n of 2 or more, usually 2 to 1000, preferably 5 to 200, and has a substantially linear structure.
本発明の共重合体はN−メチルピロリドン、ニトロベ
ンゼン、クロロホルム、硫酸等の溶媒に可溶であるがア
ルコール、脂肪族炭化水素、有機電解液型電池に用いら
れるアセトニトリルやプロピレンカーボネート等に不溶
であり、また加熱により溶融させることが可能な熱可塑
性樹脂であつて加工性に優れており任意の形状の各種の
成形体とすることができる。The copolymer of the present invention is soluble in solvents such as N-methylpyrrolidone, nitrobenzene, chloroform and sulfuric acid, but insoluble in alcohol, aliphatic hydrocarbons, acetonitrile and propylene carbonate used in organic electrolyte type batteries. Further, it is a thermoplastic resin that can be melted by heating and is excellent in processability, so that various molded articles of any shape can be formed.
本発明の共重合体は、電子受容体をドーパントとして
ドープすることにより、高い電気活性を示し、酸化還元
反応を繰り返し性良く行うことができるのはもちろん、
高導電性を有するため、各種のエレクトロニツクデバイ
スに用いることができる。例えば、二次電池の電極材料
として用いた場合には、可逆的な充放電が可能であり、
特に充放電の繰り返し数(サイクル数)を著しく多くし
てもジフエニルアミン系重合体の場合に見られるように
溶出現象を起こしてサイクラビリテイーが低下すること
もなく、極めて安定した特性を得ることができる。The copolymer of the present invention, by doping with an electron acceptor as a dopant, shows high electric activity, and of course, it is possible to repeat the redox reaction with good repeatability,
Since it has high conductivity, it can be used for various electronic devices. For example, when used as an electrode material for secondary batteries, reversible charge / discharge is possible,
Particularly, even if the number of charge / discharge cycles (cycle number) is remarkably increased, it is possible to obtain extremely stable characteristics without causing the elution phenomenon and the decrease in cyclability as seen in the case of diphenylamine polymers. it can.
また、本発明の共重合体は、大面積薄膜化可能で加工
性に優れ、ドーピングにより、絶縁体から半導体、半金
属レベルまで安定な導電性を付与できることを利用し
て、太陽電池、トランジスタ、ダイオード等の各種接合
素子や電磁波障害防止材料、帯電防止材料として用いる
ことができる。Further, the copolymer of the present invention is capable of thinning into a large area and is excellent in workability, and by doping, it is possible to impart stable conductivity from an insulator to a semiconductor and a semimetal level, thereby utilizing a solar cell, a transistor, It can be used as various bonding elements such as diodes, electromagnetic interference preventing materials, and antistatic materials.
電子受容性ドーパントとしては、ヨウ素、臭素、ヨウ
化水素のようなハロゲン化合物、五フツ化ヒ素、五塩化
リン、五フツ化リン、五フツ化アンチモン、四フツ化ケ
イ素、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、フツ化ア
ルミニウム、塩化第二鉄のような金属ハロゲン化物、硫
酸、硝酸、クロロスルホン酸のようなプロトン酸、三酸
化イオウ、ジフルオロスルホニルパーオキシドのような
酸化剤、テトラシアノキノジメタンのような有機物など
を挙げることができる。また、電気化学的にドープでき
るドーパントとしては、PF6 -、SbF6 -、AsF6 -のようなVa
属の元素のハロゲン化物アニオン、BF4 -のようなIIIa属
の元素のハロゲン化物アニオン、I-(I5 -)、Br-、Cl-
のようなハロゲンアニオン、ClO4 -のような過塩素酸ア
ニオンなどの陰イオンが挙げられる。Electron-accepting dopants include halogen compounds such as iodine, bromine, hydrogen iodide, arsenic pentafluoride, phosphorus pentachloride, phosphorus pentafluoride, antimony pentafluoride, silicon tetrafluoride, aluminum chloride, aluminum bromide. , Aluminum fluoride, metal halides such as ferric chloride, sulfuric acid, nitric acid, protic acids such as chlorosulfonic acid, sulfur trioxide, oxidizing agents such as difluorosulfonyl peroxide, tetracyanoquinodimethane, etc. There can be mentioned various organic substances. The electrochemical doping can dopant, PF 6 -, SbF 6 - , AsF 6 - , such as Va
Halide anions of a metal selected, BF 4 - IIIa metal selected halide anions, such as, I - (I 5 -) , Br -, Cl -
Halogen anion such as, ClO 4 - include anions such as perchlorate anion such as.
これらのドーピングは公知の方法により行なわれる。
代表的なものとしては電子受容性ドーパントが気体であ
つたり、高い蒸気圧を有する場合には、その蒸気雰囲気
中に本発明の共重合体をさらす気相ドーピング法、電子
受容性ドーパントを不活性溶媒中に溶解した溶液中に、
浸漬する湿式ドーピング法、電子受容性化合物を不活性
溶媒中に溶解した溶液中に、本発明の共重合体を溶解さ
せ、該溶液から乾式製膜をすることにより、フイルム或
いは塗膜に成形すると同時にドーピングする方法や、あ
るいは、ドーパントの存在する溶液中に浸漬したのち電
場をかけ電気化学的にドーピングする方法などが例示さ
れる。These dopings are performed by a known method.
As a typical example, when the electron-accepting dopant is a gas or has a high vapor pressure, the vapor phase doping method of exposing the copolymer of the present invention to the vapor atmosphere, the electron-accepting dopant being inactive In a solution dissolved in a solvent,
Wet doping method of immersing, in a solution of an electron-accepting compound dissolved in an inert solvent, the copolymer of the present invention is dissolved, and a dry film is formed from the solution to form a film or a coating film. Examples thereof include a method of simultaneous doping, and a method of electrochemically doping by applying an electric field after immersing in a solution containing a dopant.
さらに本発明の共重合体は陰イオンをドープした際に
共重合体中の窒素原子が正電荷を帯び安定な状態となる
性質を有するので、酸化還元の繰り返しに対して安定
で、かつ、高い導電性を有し、さらに前述したようにす
ぐれた加工性をも有する特性を利用して、電池等の各種
機能性電極、太陽電池、トランジスタ、ダイオード等の
各種接合素子、電磁波障害防止材料、帯電防止材料とし
て用いられる。Further, the copolymer of the present invention has the property that when anion is doped, the nitrogen atom in the copolymer is positively charged and is in a stable state, so that it is stable against repeated redox and high. Utilizing the characteristics of having conductivity and having excellent workability as described above, various functional electrodes such as batteries, various bonding elements such as solar cells, transistors and diodes, electromagnetic interference preventing materials, charging Used as a preventive material.
すなわち、本発明の一般式(I)で表わされる共重合
体を溶媒に溶解し配合化合物を加えたのち成形するか、
本発明の高分子組成物を加熱溶融して成形するか、もし
くは該高分子組成物を主成分として加圧成形したり、結
着剤を用いて任意の形に成形したものを電極とすること
ができる。結着剤としてはポリ四フツ化エチレン、ポリ
フツ化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンなど
を挙げることができるが、必ずしもこれらに限定される
ものではない。That is, the copolymer represented by the general formula (I) of the present invention is dissolved in a solvent and the compounded compound is added, followed by molding.
Forming the polymer composition of the present invention by heating and melting, or press-molding the polymer composition as a main component, or forming into an arbitrary shape using a binder to form an electrode. You can Examples of the binder include, but are not limited to, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyvinyl chloride, and polyethylene.
なお、このとき、本発明の共重合体に悪影響を与えな
い限り、カーボンブラツク等の添加物を配合しても何ら
差支えない。At this time, an additive such as carbon black may be added as long as it does not adversely affect the copolymer of the present invention.
本発明の共重合体は線状であるため加工性が優れてお
り、容易に各種成形体を製造することができる。また、
本発明の共重合体を電子受容体でドープすることによ
り、高い導電性を発現することができ、しかもドーピン
グが可逆的であつてかつ極めて高いサイクラビリテイー
を有しており、導電性高分子として優れている。Since the copolymer of the present invention is linear, it has excellent processability, and various molded products can be easily manufactured. Also,
By doping the copolymer of the present invention with an electron acceptor, high conductivity can be exhibited, and the doping is reversible and has extremely high cyclability. As excellent.
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本
発明はこれらに限定されるものではない。Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
実施例1. 窒素置換された100ml三ツ口フラスコにN,N′−ジメチ
ル−N,N′−ジフエニル−p−フエニレンジアミン1.00g
を入れ、ニトロベンゼン15ml、酢酸6mlを加えて溶解さ
せた後、硫酸120μl、プロピオンアルデヒド250μlを
加えて50℃で攪拌しながら140時間反応させた。反応溶
液をNaOH30mlを含むエタノール300mlにあけ、赤褐色の
沈殿物を過し、エタノール、蒸留水で洗浄した後乾燥
して0.85gの灰白色粉末を得た。得られた粉末の1H−NM
R、13C−NMR、IR(第1図)を測定したところ下記の構
造を有することが判明した。Example 1. 1.00 g of N, N'-dimethyl-N, N'-diphenyl-p-phenylenediamine in a 100 ml three-necked flask purged with nitrogen.
Then, 15 ml of nitrobenzene and 6 ml of acetic acid were added and dissolved, 120 μl of sulfuric acid and 250 μl of propionaldehyde were added, and the mixture was reacted at 50 ° C. for 140 hours while stirring. The reaction solution was poured into 300 ml of ethanol containing 30 ml of NaOH, the reddish brown precipitate was filtered, washed with ethanol and distilled water, and then dried to obtain 0.85 g of an off-white powder. 1 H-NM of the obtained powder
The R, 13 C-NMR and IR (Fig. 1) were measured and found to have the following structure.
1H−NMR(C6D6):(ppm)6.82〜7.20(m)、3.65
(m)、2.97(m)、2.02(m)、0.92(t)。13 C−NMR(CDCl3):(ppm)147.4、143.7、137.4、12
8.4、122.6、118.6、51.8、40.4、28.9、12.9。 1 H-NMR (C 6 D 6 ): (ppm) 6.82 to 7.20 (m), 3.65
(M), 2.97 (m), 2.02 (m), 0.92 (t). 13 C-NMR (CDCl 3 ): (ppm) 147.4, 143.7, 137.4, 12
8.4, 122.6, 118.6, 51.8, 40.4, 28.9, 12.9.
(参考例) 実施例で得た共重合体をクロロホルムに溶解して共重
合体のクロロホルム溶液を調製した。該溶液に白金ワイ
ヤーを漬した後、乾燥した白金ワイヤー上に共重合体薄
膜を付着させて測定用電極を作成した。Reference Example The copolymer obtained in the example was dissolved in chloroform to prepare a chloroform solution of the copolymer. After immersing a platinum wire in the solution, a copolymer thin film was attached on the dried platinum wire to prepare a measurement electrode.
電解液として1MのEt4NPF6のアセトニトリル溶液、対
極として白金板、参照電極としてAg/AgCl電極を用いて
乾燥窒素雰囲気中で上述の電極のサイクリツクボルタメ
トリーを測定した。掃引速度は50mV/secを用いた。得ら
れた結果を第2図に示す。数十回の酸化還元サイクルで
も変化がなく、可逆的で極めて安定な酸化還元挙動を示
した。Cyclic voltammetry of the above electrodes was measured in a dry nitrogen atmosphere using a 1 M solution of Et 4 NPF 6 in acetonitrile as an electrolyte, a platinum plate as a counter electrode, and an Ag / AgCl electrode as a reference electrode. The sweep speed was 50 mV / sec. The obtained results are shown in FIG. It showed reversible and extremely stable redox behavior with no change even after several tens of redox cycles.
実施例2. 窒素置換された100ml三ツ口フラスコに 1.00gを入れニトロベンゼン20mlを加えて溶解させた
後、p−トルエンスルホン酸100μl、パラアルデヒド
1.2mlを加えて80℃で攪拌しながら3時間反応させた。
反応溶液をNaOH30mlを含むエタノール300mlにあけ、灰
白色の沈殿物を過し、エタノール、蒸留水で洗浄した
後乾燥して0.73gの灰白色粉末を得た。Example 2. In a 100 ml three-necked flask with nitrogen substitution. Add 1.00 g and add 20 ml of nitrobenzene to dissolve, then p-toluenesulfonic acid 100 μl, paraaldehyde
1.2 ml was added and reacted at 80 ° C. for 3 hours while stirring.
The reaction solution was poured into 300 ml of ethanol containing 30 ml of NaOH, filtered with an off-white precipitate, washed with ethanol and distilled water, and then dried to obtain 0.73 g of an off-white powder.
参考例2. 参考例1と同様にして実施例2で得られた共重合体の
サイクリツクボルタメトリーを測定したところ、数十回
の酸化還元サイクルでも変化がなく、可逆的で極めて安
定な酸化還元挙動を示した。Reference Example 2. The cyclic voltammetry of the copolymer obtained in Example 2 was measured in the same manner as in Reference Example 1. As a result, there was no change even after several tens of redox cycles, and the reversible and extremely stable oxidation was observed. It showed a reduction behavior.
実施例3. 窒素置換された100ml三ツ口フラスコに 1.00gを入れニトロベンゼン20mlを加えて溶解させた
後、五酸化二リンとメタンスルホン酸との1:10重量比の
混合物110μl、パラアルデヒド1.0mlを加えて80℃で攪
拌しながら3時間反応させた。反応溶液をNaOH30mlを含
むエタノール300mlにあけ、灰色の沈殿物を過し、エ
タノール、蒸留水で洗浄した後乾燥して0.80gの灰白色
粉末を得た。Example 3. In a 100 ml three-necked flask with nitrogen substitution. After adding 1.00 g and adding 20 ml of nitrobenzene to dissolve it, 110 μl of a mixture of diphosphorus pentoxide and methanesulfonic acid in a ratio of 1:10 by weight and 110 ml of paraaldehyde were added and reacted at 80 ° C. for 3 hours with stirring. It was The reaction solution was poured into 300 ml of ethanol containing 30 ml of NaOH, filtered over a gray precipitate, washed with ethanol and distilled water, and then dried to obtain 0.80 g of an off-white powder.
参考例3. 参考例1と同様にして実施例3で得られた共重合体の
サイクリツクボルタメトリーを測定したところ、数十回
の酸化還元サイクルでも変化がなく、可逆的で極めて安
定な酸化還元挙動を示した。Reference Example 3. The cyclic voltammetry of the copolymer obtained in Example 3 was measured in the same manner as in Reference Example 1. As a result, there was no change even after several tens of redox cycles, and the reversible and extremely stable oxidation was observed. It showed a reduction behavior.
第1図は実施例1で得た共重合体の赤外吸収スペクトル
図であり、第2図は参考例1における電極のサイクリツ
クボルタメトリーの測定結果を示す。FIG. 1 is an infrared absorption spectrum diagram of the copolymer obtained in Example 1, and FIG. 2 shows the measurement results of the cyclic voltammetry of the electrode in Reference Example 1.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−308019(JP,A) 特開 昭52−60613(JP,A) 特開 昭50−1735(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-63-308019 (JP, A) JP-A-52-60613 (JP, A) JP-A-50-1735 (JP, A)
Claims (2)
はH、炭素数1〜20の炭化水素残基、フリル基、ピリジ
ル基、ニトロフエニル基、クロロフエニル基またはメト
キシフエニル基を示し、1は2以上の整数、mは1以上
の整数およびnは2以上の整数をそれぞれ示す)で表わ
される共重合体。1. A general formula (I) (In the formula, R 1 is H or a hydrocarbon residue having 1 to 20 carbon atoms, R 2
Is H, a hydrocarbon residue having 1 to 20 carbon atoms, a furyl group, a pyridyl group, a nitrophenyl group, a chlorophenyl group or a methoxyphenyl group, 1 is an integer of 2 or more, m is an integer of 1 or more, and n is 2 A copolymer represented by the above integers).
受容体をドープして得られる電気活性ポリマー。2. An electroactive polymer obtained by doping a copolymer represented by the general formula (I) with an electron acceptor.
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