JP2003082105A - 気相重合法による伝導性高分子の合成方法及びその製造物 - Google Patents
気相重合法による伝導性高分子の合成方法及びその製造物Info
- Publication number
- JP2003082105A JP2003082105A JP2001280290A JP2001280290A JP2003082105A JP 2003082105 A JP2003082105 A JP 2003082105A JP 2001280290 A JP2001280290 A JP 2001280290A JP 2001280290 A JP2001280290 A JP 2001280290A JP 2003082105 A JP2003082105 A JP 2003082105A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductive polymer
- group
- polymer
- oxidizing agent
- monomer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 38
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title abstract description 10
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title abstract description 8
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 title abstract 3
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 54
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 23
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 28
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 1H-pyrrole Natural products C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxyethanol Chemical compound CCOCCO ZNQVEEAIQZEUHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- BTANRVKWQNVYAZ-UHFFFAOYSA-N butan-2-ol Chemical compound CCC(C)O BTANRVKWQNVYAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 9
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 9
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 8
- 238000012685 gas phase polymerization Methods 0.000 claims description 7
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 7
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N Furan Chemical compound C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 5
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 5
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 claims description 5
- 239000011669 selenium Substances 0.000 claims description 5
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 4
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 4
- VPCCKEJZODGJBT-UHFFFAOYSA-K iron(3+) phenylmethanesulfonate Chemical compound [Fe+3].[O-]S(=O)(=O)Cc1ccccc1.[O-]S(=O)(=O)Cc1ccccc1.[O-]S(=O)(=O)Cc1ccccc1 VPCCKEJZODGJBT-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 4
- LHOWRPZTCLUDOI-UHFFFAOYSA-K iron(3+);triperchlorate Chemical compound [Fe+3].[O-]Cl(=O)(=O)=O.[O-]Cl(=O)(=O)=O.[O-]Cl(=O)(=O)=O LHOWRPZTCLUDOI-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 4
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 claims description 4
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 claims description 4
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 claims description 4
- 229920000414 polyfuran Polymers 0.000 claims description 4
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 4
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 claims description 3
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical group [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 3
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 3
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 claims description 2
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims description 2
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 229920006026 co-polymeric resin Polymers 0.000 claims description 2
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical group [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 2
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 claims description 2
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 2
- 229920001485 poly(butyl acrylate) polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 2
- MABNMNVCOAICNO-UHFFFAOYSA-N selenophene Chemical compound C=1C=C[se]C=1 MABNMNVCOAICNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 claims description 2
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 6
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims 1
- 150000002013 dioxins Chemical class 0.000 claims 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims 1
- 125000000168 pyrrolyl group Chemical group 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 13
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 6
- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract description 6
- 238000004904 shortening Methods 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 28
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 13
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229920006267 polyester film Polymers 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 4
- 229910020366 ClO 4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 150000003233 pyrroles Chemical class 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 229920000547 conjugated polymer Polymers 0.000 description 2
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 description 2
- -1 methyl ethyl Chemical group 0.000 description 2
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 2
- 239000012778 molding material Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 description 2
- 102100024522 Bladder cancer-associated protein Human genes 0.000 description 1
- 101150110835 Blcap gene Proteins 0.000 description 1
- 239000002841 Lewis acid Substances 0.000 description 1
- 101100493740 Oryza sativa subsp. japonica BC10 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100219325 Phaseolus vulgaris BA13 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 235000020420 bandung Nutrition 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000007810 chemical reaction solvent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- NHELIHXBJRANPL-UHFFFAOYSA-L copper;diperchlorate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Cu+2].[O-]Cl(=O)(=O)=O.[O-]Cl(=O)(=O)=O NHELIHXBJRANPL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 239000012769 display material Substances 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 150000002391 heterocyclic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000007517 lewis acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229920006289 polycarbonate film Polymers 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 150000003623 transition metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000007666 vacuum forming Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Other Resins Obtained By Reactions Not Involving Carbon-To-Carbon Unsaturated Bonds (AREA)
- Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
- Non-Insulated Conductors (AREA)
- Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
Abstract
製造原価を節減することができる一方、薄膜特性が優秀
であり、電気伝導度を自由に調節することができる気相
重合法による伝導性分子の合成方法を提供する。 【解決手段】 本発明は基材表面に酸化剤を数μm単位
で塗布し、乾燥器で乾燥する段階と、酸化剤で塗布され
た基材に気体状態の単量体を接触させることで、基材の
表面で重合反応を行う段階と、重合が完了した後、未反
応単量体及び酸化剤を除去する洗浄段階とを含む伝導性
高分子の合成方法を提供することを特徴とする。
Description
導性高分子の合成方法及びその製造物に係り、より詳し
く基材の表面に酸化剤を数μm単位で塗布し、乾燥器で
乾燥する段階と、酸化剤で塗布された基材に気体状態の
単量体を接触させることで、基材の表面で重合反応を行
う段階と、重合が完了した後、未反応単量体及び酸化剤
を除去する洗浄段階とを含むことを特徴とする伝導性高
分子の合成方法及びそれにより製造された伝導性高分
子、そして前記伝導性高分子を用いる方法に関する。
の伝導性高分子はフィルム状で電子部品及び各種センサ
などに適用されてきた。複素環式化合物のうち、ポリピ
ロール(polypyrrole)とポリチオフェン(polythiophe
ne)は合成が容易であり、合成された高分子は高い電気
伝導性と優秀な大気安定性を併せ持つので、合成とその
応用に関する研究が多く行われていた。
学重合法(electro-chemical polymerization)や化学
酸化法(chemical oxidative polymerization)などが
知られているが、これらは他の共役系伝導性高分子と同
様に溶融や溶解ができないので、フィルム状に加工しに
くいという問題点がある。また、化学酸化法で合成され
た高分子は粒子状であり、電気化学法で合成された高分
子は薄いフィルム状に形成され、機械強度が低いので、
実際応用するのに多くの制限がある。
究が行われており、一般的な方法としては、粒子状の伝
導性高分子を一般高分子と混合し、加工性と物性を強化
した複合材料を製造する方法が提案されている。特に、
薄い伝導性複合フィルムを製造する方法としては電気化
学重合法が広く知られているが、この方法は加工性又は
連続工程での製造に難点がある。最近、気相重合法の一
部が紹介されており、この方法は大体酸化剤が分散され
た一般高分子フィルムを主材料として用い、ここに単量
体の蒸気を接触させる方法を用いる。しかし、この場
合、反応時間がかなりかかるなどの付随的な問題が提起
されている。
または精密電子機器の運搬用(shipping trayまたはcar
rier tape)はもとより、ディスプレイ用材料としても
使用できるなどその用途を拡大し得ると報告されてお
り、特に最近は電子波遮蔽材料としての機能が浮き彫り
になっている。しかし、前記伝導性フィルムは現在まで
伝導性高分子自体を重合した後、別途の塗布工程でフィ
ルム化する方法により製造されてきた。また、真空蒸着
による金属薄膜が透明導伝材料として用いられており、
これらは電極材料としては優秀な性能を持つが、真空成
形などの2次加工を必要とする材料としての使用は困難
であり、製造原価が高いという問題点がある。
は従来の方法より製造過程を短縮すると共に、製造原価
を節減することができる一方、薄膜特性が優秀であり、
電気伝導度を自由に調節することができる気相重合法に
よる伝導性高分子の合成方法を提供することにある。
製造された伝導性高分子を提供することにある。
導性高分子を電子部品素材及びディスプレイなどに用い
る方法を提供することにある。
に、本発明は基材表面に酸化剤を数μm単位で塗布し、
乾燥器で乾燥する段階と、酸化剤で塗布された基材に気
体状態の単量体を接触させることで、基材の表面で重合
反応を行う段階と、重合が完了した後、未反応単量体及
び酸化剤を除去する洗浄段階とを備えたものであること
を特徴とする。
金属材であり、前記プラスチック材はポリエステル(po
lyester)、ポリカーボネート(polycarbonate)、ポリ
エーテルサルホン(polyethersulfone)及び非結晶ポリ
エステル(amorphous polyester)(A−PETまたはP
ET−G)から構成される群から選択される。
ン酸鉄(III)(Iron(III)-toluenesulfonate)、過塩素
酸鉄(III)(Iron(III)-perchlorate)、FeCl3及び
Cu(ClO4)2・6H2O(copper(II)-perchlora
tehexahydrate)から構成される群から選択され、前記
酸化剤はメチルアルコール(methyl alcohol)、2−ブ
チルアルコール(butyl alcohol)、エチルセロソルブ
(ethyl cellosolve)、エチルアルコール(ethyl alco
hol)、シクロヘキサン(cyclohexane)、アセトン(ac
etone)、エチルアセテート(ethyl acetate)、トルエ
ン(toluen)及びメチルエチルケトン(methyl ethyl k
etone)から構成される群から選択される有機溶剤の単
一または混合物に溶解させて製造される。前記溶剤は単
独または2個乃至4個を混合して用いることができ、例
えばメチルアルコール、2−ブチルアルコール及びエチ
ルセロソルブから構成される有機溶剤を7:2:1,
6:2:2,6:3:1,5:3:2の割合で混合して
用いる。前記酸化剤は全体重量に対して0.5重量%乃
至10重量%の割合で製造される。
80℃の乾燥器で0.1分間乃至8分間乾燥される。
能であり、前記ホスト高分子はポリアクリル酸ブチル
(poly butyl acrylate)、ポリカーボネート(polycarb
onate)、ポリエステル(polyester)、ポリウレタン(p
olyurethane)、ポリ塩化ビニル(polyvinyl chlorid
e)、ポリビニルアルコール(polyvinyl alcohol)、メ
タクリル酸メチル(MMA)を含む共重合樹脂、メチル
セルロース(methyl cellulose)及びキトサン(chitos
an)から構成される群から選択される紫外線(UV)ま
たは熱硬化型アクリル樹脂である。前記ホスト高分子は
全体重量に対して0.5重量%乃至5重量%の割合で製
造される。
フェン(thiophene)、フラン(furan)、セレノフェン
(selenophene)、2,3−ジヒドロチオ(dihydrothi
o)−3,4−ダイオキシン(dioxin)及びこれらの誘
導体から構成される群から選択される。
体が気化され、酸化剤で塗布された基材に接触されるこ
とにより重合反応が行われ、前記反応温度は0℃乃至1
00℃であり、反応時間は10秒乃至40分である。
タノールまたは水で洗浄される。
工程で行われる。
伝導性高分子は次のような化学式の構造を持つ。
(O:oxygen)、セレニウム(Se:selenium)及びN
Hから構成される群から選択され、R1及びR2は水
素、3個乃至15個の炭素を含むアルキル基、3個乃至
15個の炭素を含むエーテル(ether)、酸素原子を含
む環構造、ハロゲン元素及びベンゼン基から構成される
群から選択される。
ル(polypyrrole)、ポリチオフェン(polythiophen
e)、ポリフラン(polyfuran)、ポリセレノフェン(po
lyselenophene)及びこれらの誘導体であり、直径0.
05μm乃至5μmのフィルム状に製造される。
静電気防止用、帯電防止用及び電子波遮蔽用として用
い、前記高分子を含めて2層以上の構造を持つ無反射フ
ィルム製造用として用い、また電子ディスプレイの機能
膜または透明電極層としても用いることができる。
の基材表面に数十Å乃至数百Å単位で薄く塗布した後、
伝導性高分子の単量体を気体状態の蒸気として発生させ
ながら、酸化剤で塗布されている前記基材の表面に接触
させることにより、直接重合反応を行えるようにしたも
ので、重合と同時に薄い薄膜の伝導性コーティングフィ
ルム状を得ることができる。
ト高分子と混合した後、プラスチックまたは金属などの
基材表面に塗布する方法であり、合成から最終フィルム
状の製造まで5段階乃至6段階の工程を経るべきであ
る。特に、伝導性高分子物質の合成時に伴う原価を考慮
すると、本発明に係る伝導性高分子の製造方法は、僅か
2段階乃至3段階の簡単な工程を経るので、製造原価を
2/3以上節約することができるという長所があること
がわかる。
ては主に複素環式(heterocyclic)構造を持つ共役係高
分子、即ちポリピロール(polypyrrole)及びその誘導
体、ポリチオフェン(polythiophene)及びその誘導
体、ポリフラン(polyfuran)及びその誘導体、ポリセ
レノフェン(polyselenophene)及びその誘導体などが
挙げられ、前記化学式1で表現することができる。
6H2O 、遷移金属化合物FeCl3等の強酸性のル
イス酸(Lewis acid)を用い、これらは基材の材質に応
じて様々な混合溶媒を用いることで接着性を向上させ
る。場合によっては、前記酸化剤の他に固形分含量で約
5%以下のホスト高分子を用いることもできる。この場
合、ホスト高分子としてはポリウレタン(polyurethan
e)、ポリ塩化ビニル(polyvinyl chloride)、ポリビ
ニルアルコール(polyvinyl alcohol)を用い、場合に
よってはメチルセルロース(methyl cellulose)、キト
サン(chitosan)を用いることもできる。前記高分子物
質は一般的にフィルムとしての優秀な成形性と機械的な
強度を持ち、ピロール(pyrrole)などの単量体に対し
て高い親和力を示すので、気相重合時のホスト高分子と
して挙げられる。場合によっては接着力向上のために添
加剤を使用することもできる。
気伝導度は102Ω/□乃至108Ω/□程度であり、
電気伝導度と機械的強度は酸化剤の濃度、合成時間及び
温度によって差違がある。特に、ピロールを単量体とし
て用いた場合は、反応時間、反応温度、反応溶媒及び酸
化剤などの変数が合成の伝導性高分子の微細構造及び電
気伝導度に大きく影響を及ぼす。また、ピロールは比較
的低い酸化電位(oxidation potential)と高い蒸気圧
を持つので、気相状態下で容易に化学反応を行うことが
できる。
の合成は温度条件0℃乃至100℃で行われ、合成から
フィルム形成までの3段階で行われる。
基材の表面に0.5重量%乃至10重量%の酸化剤を数
μm単位で塗布する。この際の溶剤条件は使用基材の種
類によって異なり、通常2種乃至4種の有機溶剤を混合
して用いる。酸化剤で塗布された基材は酸化剤の変形を
考慮し、80℃以下の熱風乾燥器で乾燥させる。
の重合単量体を気化して接触させることにより、基材の
表面で重合反応を行う。この際、単量体を気化させる方
法としては、密閉されたチャンバ内で単量体を0℃乃至
100℃で蒸留させる方法と、CVD(chemical vapor
deposition)装置による方法などが挙げられる。この
時、温度条件と反応時間の調整を必要とし、10秒乃至
40分程度所要されるが、一般的には標物性及び単量体
の種類によって異なる。
量体及び酸化剤を除去するための洗浄工程を行う。この
際の使用溶剤としては通常アルコール類を用い、場合に
よっては水で洗浄することもできる。上記のような一連
の工程は、段階的または連続的に行われることができ、
重合からフィルム化までの一連の作業工程で処理するこ
とができるという特徴を持つ。本発明により製造された
伝導性高分子フィルムは1H乃至3H程度の鉛筆強度を
維持し、接着性が優秀である。尚、通常アルコール類の
溶剤で安定した特性を示す。
メチルアルコール、2−ブチルアルコール及びエチルセ
ロソルブがそれぞれ7:2:1の割合で混合された溶媒
に重量比で2%溶解させた後、基材としてのポリエステ
ルフィルムにスピンコーティングした後、温度条件約6
0℃乃至70℃で2分間乃至3分間乾燥させた。酸化剤
で塗布されたポリエステルフィルムは薄い黄色であっ
た。飽和状態のピロール単量体が生成されるように設計
されたCVDチャンバ内で前記酸化剤塗布の基材を約2
0秒間乃至30秒間反応させた後、未反応物を除去する
ためにメタノール溶媒で洗浄した。この時の反応チャン
バの温度は20℃であった。結果として透明な褐色の伝
導性高分子ポリピロールフィルムを製造した。前記フィ
ルムはそれぞれ透過度が約75%、直径が約1μm乃至
2μm、面抵抗が約104Ω/□であり、イソプロピル
アルコール(isopropyl alcohol)などの有機溶剤に対
して安定しており、200℃以上の高温処理に対しても
電気伝導度が変化しなかった。
メチルアルコール、2−ブチルアルコール及びエチルセ
ロソルブがそれぞれ6:2:2の割合で混合された溶媒
に重量比で2%溶解させた後、ホスト高分子としての分
子量80,000乃至120,000のポリビニルアル
コールを全体重量比で1%添加した後、基材としてのポ
リエステルフィルムにスピンコーティングした後、温度
条件約60℃乃至70℃で2分間乃至3分間乾燥させ
た。酸化剤で塗布されたポリエステルフィルムは薄い黄
色であった。飽和状態のピロール単量体が生成されるよ
うに設計されたCVDチャンバ内で前記酸化剤塗布の基
材を約20秒間乃至30秒間反応させた後、未反応物を
除去するためにメタノール溶媒で洗浄した。その結果と
して透明色の伝導性高分子フィルムを製造した。前記フ
ィルムはそれぞれ透過度が約75%、直径が約1μm乃
至2μm、面抵抗が約104Ω/□であり、イソプロピ
ルアルコールなどの有機溶剤に対して安定しており、2
00℃以上の高温処理に対しても電気伝導度が変化しな
かった。この場合、形成されたフィルムの均一性が高
く、伝導性高分子薄膜の表面程度が向上した。
4)2・6H2Oをメチルアルコール、2−ブチルアル
コール及びエチルセロソルブがそれぞれ6:2:2の割
合で混合された溶媒に重量比で3%溶解させた後、ポリ
エステルフィルムにスピンコーティングした後、温度条
件約60℃乃至70℃で2分間乃至3分間乾燥させた。
飽和状態のピロール単量体が生成されるように設計され
たCVDチャンバ内で前記酸化剤塗布の基材を約20秒
間乃至30秒間反応させた後、未反応物を除去するため
にメタノール溶媒で洗浄した。その結果として透明色の
伝導性高分子フィルムを製造した。前記フィルムは透過
度が約75%、直径が約1μm乃至2μm、面抵抗が約
103Ω/□であり、イソプロピルアルコールなどの有
機溶剤に対して安定しており、200℃以上の高温処理
に対しても電気伝導度が変化しなかった。
メチルアルコール、2−ブチルアルコール及びエチルセ
ロソルブがそれぞれ6:3:1の割合で混合された溶媒
に重量比で3%溶解させた後、非結晶ポリエステルフィ
ルムにスピンコーティングした後、温度条件約60℃乃
至70℃で2分間乃至3分間乾燥させた。酸化剤で塗布
されたポリエステルフィルムは黄色であった。飽和状態
の2,3−ジヒドロチオ−3,4−ダイオキシン単量体
が生成されるように設計されたCVDチャンバ内で前記
酸化剤塗布の基材を約30分間乃至40分間反応させた
後、未反応物を除去するためにメタノール溶媒で洗浄し
た。この時の反応温度は45℃であった。その結果とし
て透明褐色の伝導性高分子フィルムを製造した。前記フ
ィルムは透過度が約75%、直径が約1μm乃至2μ
m、面抵抗が約550Ω/□であり、イソプロピルアル
コールなどの有機溶剤に対して安定し、200℃以上の
高温処理に対しても電気伝導度が変化しなかった。
てのFeCl3を重量比で5%製造して用いた。
てのFeCl3を重量比で3%溶解させた後、ポリカー
ボネートフィルムに浸漬コーティングした後、温度条件
約60℃乃至70℃で2分乃至3分乾燥させた。
てのFeCl3を重量比で3%製造し、この時、溶媒条
件としてはメチルアルコール、2−ブチルアルコール及
びエチルセロソルブの割合をそれぞれ5:3:2とし
た。
子としてメチルセルロースを使用した。
てFeCl3の代わりにCu(ClO4)2・6H2O
を重量比で3%製造して使用し、反応温度は45℃、反
応時間は20秒乃至30秒にした。
してのFeCl3を重量比で10%製造して使用し、
2,3−ジヒドロチオ−3,4−ダイオキシン単量体を
使用した。この時の反応時間は40分に調整した。
してのFeCl3を重量比で6%製造して使用し、フラ
ン単量体を使用した。この時の反応時間は30分にし
た。
は分光光度計(UV/VIS spectrophotometer)を
用いて測定し、信頼性実験は85℃/85%RHの高温
高湿条件下で測定し、そして硬度は鉛筆強度で測定し
た。熱安定性評価はDupont社のTGA2050分光計を
用いて測定範囲30℃乃至500℃で、熱速度10℃/
分で行われた。
ムは酸化剤の厚さ、反応時間及び反応温度などに応じ
て、電気伝導度を200Ω/□〜108Ω/□の範囲で
自由に調節して製造することができ、静電気及び帯電防
止コーティング用はもとより、中抵抗以下の電極材料と
して用いることができる。また、前記伝導性高分子を含
めて2層以上の構造を持つ無反射フィルムの製造用及び
ディスプレイの機能膜として用いることができる。3倍
乃至5倍の延伸までは伝導度を維持することができるの
で成形材料としての特性もある。
法を用いて製造過程を2段階乃至3段階に短縮させるこ
とにより、5段階乃至6段階の工程を経る従来の方法に
比べて、製造原価を2/3以上節減することができると
いう効果があり、また薄膜特性が優秀であり、電気伝導
度を自由に調節することができるので、電極材料、成形
材料などの多様な製品の製造に用いることができる。
Claims (22)
- 【請求項1】 基材表面に酸化剤を数μm単位で塗布
し、乾燥器で乾燥する段階と、酸化剤が塗布された基材
に気体状態の単量体を接触させることにより、基材の表
面で重合反応を行う段階と、重合が完了した後に未反応
単量体及び酸化剤を除去する洗浄段階と、を含むことを
特徴とする気相重合法による伝導性高分子の合成方法。 - 【請求項2】 前記基材はプラスチック材または金属材
であることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記プラスチック材はポリエステル、ポ
リカーボネート、ポリアミド、ポリエーテルサルホン及
び非結晶ポリエステルから構成される群から選択される
ことを特徴とする請求項2記載の方法。 - 【請求項4】 前記酸化剤はCuCl3、トルエンスル
ホン酸鉄(III)(Iron(III)-toluenesulfonate)、過塩
素酸鉄(III)(Iron(III)-perchlorate)、FeCl3及
びCu(ClO4)2・6H2Oから構成される群から
選択されることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項5】 前記酸化剤はメチルアルコール、2−ブ
チルアルコール、エチルセロソルブ、エチルアルコー
ル、シクロヘキサン、アセトン、エチルアセテート、ト
ルエン及びメチルエチルケトンから構成される群から選
択される有機溶剤の単一または混合物に溶解させて製造
されることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項6】 前記酸化剤は全体重量に対して0.5重
量%乃至10重量%の割合で製造されることを特徴とす
る請求項5記載の方法。 - 【請求項7】 前記酸化剤にホスト高分子を添加するこ
とを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項8】 前記ホスト高分子はポリアクリル酸ブチ
ル、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリウレタン、
ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、メタクリル酸
メチル(MMA)を含む共重合樹脂、メチルセルロース
及びキトサンから構成される群から選択される紫外線
(UV)または熱硬化型アクリル樹脂を特徴とする請求
項7記載の方法。 - 【請求項9】 前記酸化剤及びホスト高分子はメチルア
ルコール、2−ブチルアルコール、エチルセロソルブ、
エチルアルコール、シクロヘキサン、アセトン、エチル
アセテート、トルエン及びメチルエチルケトンから構成
される群から選択される有機溶剤の単一または混合物に
溶解させて製造されることを特徴とする請求項7記載の
方法。 - 【請求項10】 前記ホスト高分子は全体重量に対して
0.5重量%乃至5重量%の割合で製造されることを特
徴とする請求項9記載の方法。 - 【請求項11】 前記単量体はピロール、チオフェン、
フラン、セレノフェン、2,3−ジヒドロチオ−3,4
−ダイオキシン及びこれらの誘導体から構成される群か
ら選択されることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項12】 前記単量体が蒸発室(vaporizing cha
mber)で気化され、前記酸化剤で塗布された基材に接触
されることにより重合反応が行われることを特徴とする
請求項1記載の方法。 - 【請求項13】 前記反応温度は0℃乃至100℃であ
ることを特徴とする請求項12記載の方法。 - 【請求項14】 前記反応時間は10秒乃至40分であ
ることを特徴とする請求項12記載の方法。 - 【請求項15】 前記未反応単量体及び酸化剤をメタノ
ールまたは水で洗浄することを特徴とする請求項1記載
の方法。 - 【請求項16】 前記一連の工程は段階的もしくは連続
的に行われることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項17】 請求項1乃至請求項16のうちのいず
れか1項に記載の方法で製造され、次のような化学式を
持つことを特徴とする伝導性高分子。 【化1】 (ここで、Xは硫黄(S)、酸素(O)、セレニウム
(Se)及びNHから構成される群から選択され、R1
及びR2は水素、3個乃至15個の炭素を含むアルキル
基、3個乃至15個の炭素を含むエーテル、酸素原子を
含む環構造、ハロゲン元素及びベンゼン基から構成され
る群から選択される。) - 【請求項18】 ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ
フラン、ポリセレノフェン及びこれらの誘導体から構成
される群から選択されることを特徴とする請求項17記
載の伝導性高分子。 - 【請求項19】 直径0.05μm乃至5μmのフィル
ム状であることを特徴とする請求項17記載の伝導性高
分子。 - 【請求項20】 静電気防止用、帯電防止用及び電子波
遮蔽用として用いられることを特徴とする請求項17記
載の伝導性高分子。 - 【請求項21】 高分子を含めて2層以上の構造を持つ
無反射フィルムの製造用として用いられることを特徴と
する請求項17記載の伝導性高分子。 - 【請求項22】 電子ディスプレイの機能膜または透明
電極層として用いられることを特徴とする請求項17記
載の伝導性高分子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001280290A JP4318414B2 (ja) | 2001-09-14 | 2001-09-14 | 気相重合法による伝導性高分子の合成方法及びその製造物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001280290A JP4318414B2 (ja) | 2001-09-14 | 2001-09-14 | 気相重合法による伝導性高分子の合成方法及びその製造物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003082105A true JP2003082105A (ja) | 2003-03-19 |
JP4318414B2 JP4318414B2 (ja) | 2009-08-26 |
Family
ID=19104317
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001280290A Expired - Fee Related JP4318414B2 (ja) | 2001-09-14 | 2001-09-14 | 気相重合法による伝導性高分子の合成方法及びその製造物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4318414B2 (ja) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004077131A3 (ja) * | 2003-02-25 | 2005-02-24 | Hs Planning Ltd | 偏光板 |
JP2005114852A (ja) * | 2003-10-03 | 2005-04-28 | Jsr Corp | プラズマディスプレイ前面板用反射防止フィルム及びその製造方法 |
WO2005090473A1 (ja) * | 2004-03-18 | 2005-09-29 | Jsr Corporation | 積層体の製造方法 |
WO2006035475A1 (ja) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | Jsr Corporation | 積層体およびその製造方法 |
WO2006054472A1 (ja) * | 2004-11-16 | 2006-05-26 | Jsr Corporation | 積層体の製造方法 |
WO2006054470A1 (ja) * | 2004-11-16 | 2006-05-26 | Jsr Corporation | 積層体の製造方法 |
WO2006070710A1 (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-06 | Jsr Corporation | 反射防止膜 |
JP2006231317A (ja) * | 2004-11-16 | 2006-09-07 | Jsr Corp | 積層体の製造方法 |
JP2006231900A (ja) * | 2004-11-16 | 2006-09-07 | Jsr Corp | 積層体の製造方法 |
KR100684913B1 (ko) | 2005-10-06 | 2007-02-20 | 연세대학교 산학협력단 | 티오펜 에멀젼의 산화중합에 의한 폴리티오펜 나노입자와이의 유도체 및 이의 제조방법 |
JP2010533219A (ja) * | 2007-07-09 | 2010-10-21 | インペリアル・イノベ−ションズ・リミテッド | 高導電率で安定な透明導電性ポリマー膜 |
US20130089659A1 (en) * | 2011-10-06 | 2013-04-11 | Dhiman Bhattacharyya | Selenophene-Based Low Band Gap Active Layers by Chemical Vapor Deposition |
-
2001
- 2001-09-14 JP JP2001280290A patent/JP4318414B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004077131A3 (ja) * | 2003-02-25 | 2005-02-24 | Hs Planning Ltd | 偏光板 |
JP2005114852A (ja) * | 2003-10-03 | 2005-04-28 | Jsr Corp | プラズマディスプレイ前面板用反射防止フィルム及びその製造方法 |
JP4715746B2 (ja) * | 2004-03-18 | 2011-07-06 | Jsr株式会社 | 積層体の製造方法 |
WO2005090473A1 (ja) * | 2004-03-18 | 2005-09-29 | Jsr Corporation | 積層体の製造方法 |
WO2006035475A1 (ja) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | Jsr Corporation | 積層体およびその製造方法 |
WO2006054472A1 (ja) * | 2004-11-16 | 2006-05-26 | Jsr Corporation | 積層体の製造方法 |
WO2006054470A1 (ja) * | 2004-11-16 | 2006-05-26 | Jsr Corporation | 積層体の製造方法 |
JP2006231317A (ja) * | 2004-11-16 | 2006-09-07 | Jsr Corp | 積層体の製造方法 |
JP2006231900A (ja) * | 2004-11-16 | 2006-09-07 | Jsr Corp | 積層体の製造方法 |
WO2006070710A1 (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-06 | Jsr Corporation | 反射防止膜 |
KR100684913B1 (ko) | 2005-10-06 | 2007-02-20 | 연세대학교 산학협력단 | 티오펜 에멀젼의 산화중합에 의한 폴리티오펜 나노입자와이의 유도체 및 이의 제조방법 |
JP2010533219A (ja) * | 2007-07-09 | 2010-10-21 | インペリアル・イノベ−ションズ・リミテッド | 高導電率で安定な透明導電性ポリマー膜 |
US20130089659A1 (en) * | 2011-10-06 | 2013-04-11 | Dhiman Bhattacharyya | Selenophene-Based Low Band Gap Active Layers by Chemical Vapor Deposition |
WO2013095733A3 (en) * | 2011-10-06 | 2013-08-22 | Massachusetts Institute Of Technology | Selenophene-based low band gap active layers by chemical vapor deposition |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4318414B2 (ja) | 2009-08-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6664355B2 (en) | Process for synthesizing conductive polymers by gas-phase polymerization and product thereof | |
KR101356238B1 (ko) | Uv 패터닝 가능한 전도성 고분자 필름의 제조방법 및이에 의해 제조되는 전도성 고분자 필름 | |
CN101023138B (zh) | 导电性组合物及其制造方法、抗静电涂料、抗静电膜、抗静电涂膜、滤光器、光信息记录媒体、电容器及其制造方法 | |
US4699804A (en) | Process for producing electrically conductive composite polymer article | |
JP5718050B2 (ja) | 高導電率で安定な透明導電性ポリマー膜 | |
CN102604334B (zh) | 自支撑透明高导电pedot薄膜及其制备方法 | |
JP2003082105A (ja) | 気相重合法による伝導性高分子の合成方法及びその製造物 | |
CN101982486A (zh) | 聚(3,4-二烷氧基噻吩)和聚阴离子的复合体的水分散体的制造方法 | |
JP6580424B2 (ja) | 導電性高分子組成物、その分散液、その製造方法およびその用途 | |
JP2007077384A (ja) | ポリエチレンジオキシチオフェンの製造方法 | |
WO2016029586A1 (zh) | 一种柔性透明导电复合膜的制作方法 | |
Yin et al. | Conducting composite film based on polypyrrole and crosslinked cellulose | |
TW200307954A (en) | Transparent polythiophene layers of high conductivity | |
KR100455408B1 (ko) | 기상중합법에 의한 전도성 고분자 박막 필름의 합성방법 및 그 제조물 | |
KR101066019B1 (ko) | 전도성 고분자 및 컴포지트 박막으로 구성된 투명 전극필름또는 유기태양전지의 활성층 및, 이의 제조방법 | |
JP2009238394A (ja) | 導電性ポリマー組成物、導電性ポリマー材料及び電極材料 | |
Jeon et al. | Water/Alcohol‐Processable Low‐Cost Dihydropyrazine‐Based Polymers for Highly Sensitive, Stable and Flexible Temperature Sensors | |
JPH0363971B2 (ja) | ||
JP2008074894A (ja) | イオン液体を用いた伝導性高分子のナノ粒子の製造方法及びこれを用いた伝導性高分子コンポジット物質の製造方法 | |
JP3216195B2 (ja) | 導電性複合体の製造方法 | |
JP3216194B2 (ja) | 導電性複合体およびその製造方法 | |
JP2004255857A (ja) | 導電性高分子層を積層した低反射フィルム | |
JPS63269415A (ja) | 透明複合導電体の製造方法 | |
JPS62188394A (ja) | 導電性フイルムおよびその製造方法 | |
JPH06340754A (ja) | 高分子成形体への導電性付与方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20040826 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20040826 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050316 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070124 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070710 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20071002 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20071005 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20071109 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20071120 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20071207 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20071220 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080110 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081209 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090224 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20090406 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090428 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090526 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120605 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130605 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |