JPH07126526A - Polyaniline composite molded article and method for producing the same - Google Patents
Polyaniline composite molded article and method for producing the sameInfo
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- JPH07126526A JPH07126526A JP5299147A JP29914793A JPH07126526A JP H07126526 A JPH07126526 A JP H07126526A JP 5299147 A JP5299147 A JP 5299147A JP 29914793 A JP29914793 A JP 29914793A JP H07126526 A JPH07126526 A JP H07126526A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ドーパントが水や極性溶媒によって脱離され
がたく、安定した導電性を保つことができるポリアニリ
ン複合成形体およびその製造方法を提供する。
【構成】 ポリアニリン複合成形体は、下記一般式
(I)
【化1】
(式中、mおよびnは0以上の整数であって、m/(n
+m)=0〜1、m+n=10〜5000である。)で
示される構造単位よりなる数平均分子量2000〜50
0000のポリアニリンと、α−エチレン性不飽和カル
ボン酸の1種または2種以上から形成されたカルボキシ
ル基含有重合体とからなる。このポリアニリン複合成形
体は、ポリアニリン成形体にα−エチレン性不飽和カル
ボン酸を含浸させ、ポリアニリン成形体中で重合させる
ことによって製造する。(57) [Summary] [Object] To provide a polyaniline composite molded article in which a dopant is hardly desorbed by water or a polar solvent and can maintain stable conductivity, and a method for producing the same. [Structure] The polyaniline composite molded article has the following general formula (I): (In the formula, m and n are integers of 0 or more, and m / (n
+ M) = 0 to 1, m + n = 10 to 5000. ) The number average molecular weight of the structural unit represented by
0000 polyaniline and a carboxyl group-containing polymer formed from one or more α-ethylenically unsaturated carboxylic acids. This polyaniline molded article is produced by impregnating a polyaniline molded article with α-ethylenically unsaturated carboxylic acid and polymerizing in the polyaniline molded article.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ポリアニリンとα−エ
チレン性不飽和カルボン酸重合体の相互侵入型複合成形
体およびその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an interpenetrating composite molding of polyaniline and an .alpha.-ethylenically unsaturated carboxylic acid polymer and a method for producing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、ポリアニリンは、新しい電子材
料、導電材料として、例えば、電池の電極材料、帯電防
止剤、電磁波遮蔽材料、光電子変換素子、光メモリー、
各種センサー等の機能素子、表示素子、各種ハイブリッ
ド材料、透明導電体、各種端末機器など、広い分野への
応用が検討されている。しかしながら、一般にポリアニ
リンは、π共役系が高度に発達しているため、高分子主
鎖が剛直で分子鎖間の相互作用が強く、また分子鎖間に
強固な水素結合が数多く存在するため、殆どの有機溶剤
に不溶であり、また加熱によっても溶融しないので、成
形性に乏しくフィルム化等の加工ができないという大き
な欠点を有している。そのために、例えば、高分子材料
の繊維、多孔質体等の所望の形状の基材にモノマーを含
浸させ、このモノマーを適当な重合触媒との接触によ
り、または電解酸化により重合させて導電性複合材料と
したり、或いはまた、熱可塑性重合体粉末の存在下で、
モノマーを重合させて同様の複合材料を得ている。これ
に対し、重合触媒と反応温度の工夫によりN−メチル−
2−ピロリドンのみに可溶なポリアニリンを合成するこ
とも提案されている(M.Abe etal.;J.C
hem.Soc.,Chem.Commun.,198
9,1736)。しかしながら、このポリアニリンも、
その他の汎用有機溶剤には殆ど溶けず、適応範囲が限ら
れている。また、この可溶なポリアニリンをN−メチル
−2−ピロリドン中でゲル化し、これを成形すると非常
に強靱なフィルムが得られるが、ドープにより脆くなる
ことが知られている(O.Oka et al.;Sy
nth.Met.55−57(1993)999〜10
04)。2. Description of the Related Art In recent years, polyaniline has been used as a new electronic material and a conductive material, for example, as a battery electrode material, an antistatic agent, an electromagnetic wave shielding material, a photoelectric conversion element, an optical memory,
Applications to a wide range of fields such as functional elements such as various sensors, display elements, various hybrid materials, transparent conductors, various terminal devices, etc. are being studied. However, in general, polyaniline has a highly developed π-conjugated system, so that the main chain of the polymer is rigid and interaction between molecular chains is strong, and many strong hydrogen bonds exist between the molecular chains. Since it is insoluble in the organic solvent and does not melt even when heated, it has a great drawback that it has poor moldability and cannot be processed into a film or the like. For this purpose, for example, a base material having a desired shape such as a fiber of a polymer material or a porous body is impregnated with a monomer, and the monomer is polymerized by contact with an appropriate polymerization catalyst or by electrolytic oxidation to form a conductive composite. Or in the presence of a thermoplastic polymer powder,
A similar composite material is obtained by polymerizing the monomers. On the other hand, by devising the polymerization catalyst and reaction temperature, N-methyl-
It has also been proposed to synthesize polyaniline which is soluble only in 2-pyrrolidone (M. Abe et al .; J. C.
hem. Soc. Chem. Commun. , 198
9, 1736). However, this polyaniline also
It is almost insoluble in other general-purpose organic solvents, and its application range is limited. Further, it is known that when this soluble polyaniline is gelled in N-methyl-2-pyrrolidone and this is molded, a very tough film is obtained, but it becomes brittle due to dope (O. Oka et al. .; Sy
nth. Met. 55-57 (1993) 999-10
04).
【0003】また、ポリアニリンは、アクセプター性の
ドーパントでドープすることにより、10-3〜10S/
cmの高い導電率を示す。ドーパントの例としては、ヨ
ウ素、臭素、塩素、三塩化ヨウ素等のハロゲン化合物、
硫酸、塩酸、硝酸、過塩素酸、ホウフッ化水素酸等のプ
ロトン酸、前記プロトン酸の各種塩、三塩化アルミニウ
ム、三塩化鉄、塩化モリブデン、塩化アンチモン、五フ
ッ化ヒ素等のルイス酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、ベン
ゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、ドデシルベ
ンゼンスルホン酸、樟脳スルホン酸等の有機酸、ポリエ
チレンスルホン酸、ポリエチレンカルボン酸、ポリアク
リル酸、ポリスチレンスルホン酸等の高分子酸等、各種
の化合物をあげることができる。しかしながら、これら
のドーパントを従来から知られているような触媒や電気
化学的にドープした場合、ドープしたポリアニリンをそ
れ等のドーパントをよく溶解する溶媒に浸漬した場合、
それ等のドーパントは容易に脱ドープしてしまい、その
導電性が失われてしまう。例えば、塩酸をドープしたポ
リアニリンフィルムの場合は、それを2時間水に浸漬す
ると、その導電率が11S/cmから10-5S/cm以
下まで低下する。また、ドデシルベンゼンスルホン酸を
ドープしたポリアニリンフィルムの場合は、それを2時
間クロロホルムに浸漬すると、その導電率が1S/cm
から10-5S/cm以下まで低下する。また、ポリアク
リル酸をドープしたポリアニリンフィルムの場合は、そ
れを4時間水に浸漬すると、その導電率が0.1S/c
mから10-5S/cm以下まで低下する。Further, polyaniline is doped with an acceptor dopant to form 10 -3 to 10 S /
It exhibits a high conductivity of cm. Examples of the dopant include halogen compounds such as iodine, bromine, chlorine and iodine trichloride,
Protonic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, perchloric acid, and borofluoric acid, various salts of the protic acids, aluminum trichloride, iron trichloride, molybdenum chloride, antimony chloride, Lewis acids such as arsenic pentafluoride, acetic acid , Organic acids such as trifluoroacetic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid and camphor sulfonic acid, polymeric acids such as polyethylene sulfonic acid, polyethylene carboxylic acid, polyacrylic acid and polystyrene sulfonic acid, Various compounds can be mentioned. However, when these dopants are catalytically or electrochemically doped as conventionally known, when the doped polyaniline is immersed in a solvent in which those dopants are well dissolved,
These dopants are easily dedoped and their conductivity is lost. For example, in the case of a polyaniline film doped with hydrochloric acid, when it is immersed in water for 2 hours, its conductivity decreases from 11 S / cm to 10 −5 S / cm or less. Also, in the case of a polyaniline film doped with dodecylbenzene sulfonic acid, when it is immersed in chloroform for 2 hours, its conductivity is 1 S / cm.
To 10 −5 S / cm or less. In the case of a polyaniline film doped with polyacrylic acid, when it is immersed in water for 4 hours, its conductivity becomes 0.1 S / c.
m to 10 -5 S / cm or less.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
における上記のような実情に鑑みてなされたものであ
る。すなわち、本発明の第1の目的は、ドーパントが水
や極性溶媒によって脱離されがたく、安定した導電性を
保つことができるポリアニリン複合成形体およびその製
造方法を提供することにある。本発明の第2の目的は、
導電状態における強度の低下を抑えた複合成形体および
その製造方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above situation in the prior art. That is, a first object of the present invention is to provide a polyaniline composite molded body in which a dopant is hard to be desorbed by water or a polar solvent and can maintain stable conductivity, and a manufacturing method thereof. The second object of the present invention is to
It is an object of the present invention to provide a composite molded body that suppresses a decrease in strength in a conductive state and a method for manufacturing the same.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の問題
を解決すべく鋭意検討した結果、ドーパントとなる酸と
して高分子を用い、さらにそれをポリアニリンとの相互
侵入型複合体の状態にすることにより、溶剤によって脱
ドープされず、安定した導電性を保つと共に、ドーピン
グによる強度の低下をも抑えることができることを見出
し、本発明を完成するに至った。Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has used a polymer as an acid serving as a dopant and converts it into a state of an interpenetrating complex with polyaniline. By doing so, they have not been dedoped by a solvent, can maintain stable conductivity, and can suppress a decrease in strength due to doping, and have completed the present invention.
【0006】本発明のポリアニリン複合成形体は、下記
一般式(I)The polyaniline composite molded article of the present invention has the following general formula (I):
【化2】 (式中、mおよびnは0以上の整数であって、m/(n
+m)=0〜1、m+n=10〜5000である。)で
示される構造単位よりなる数平均分子量2000〜50
0000のポリアニリンと、α−エチレン性不飽和カル
ボン酸の1種または2種以上から形成されたカルボキシ
ル基含有重合体とからなることを特徴とする。本発明の
ポリアニリン複合成形体において、ポリアニリンの窒素
原子に対するカルボキシル基含有重合体のカルボキシル
基の割合は、モル比で1:0.2〜1:1.5であるこ
とが好ましい。[Chemical 2] (In the formula, m and n are integers of 0 or more, and m / (n
+ M) = 0 to 1, m + n = 10 to 5000. ) The number average molecular weight of the structural unit represented by
And a carboxyl group-containing polymer formed from one or more α-ethylenically unsaturated carboxylic acids. In the polyaniline composite molded article of the present invention, the ratio of the carboxyl group of the carboxyl group-containing polymer to the nitrogen atom of polyaniline is preferably 1: 0.2 to 1: 1.5 in molar ratio.
【0007】本発明の上記ポリアニリン複合成形体は、
上記一般式(I)で示される構造単位よりなる数平均分
子量2000〜500000のポリアニリンよりなるポ
リアニリン成形体に、α−エチレン性不飽和カルボン酸
の1種または2種以上を含浸させた後、該α−エチレン
性不飽和カルボン酸を、ポリアニリン成形体中で重合さ
せることによって製造することができる。その場合、ポ
リアニリンの窒素原子に対して、カルボキシル基含有重
合体のカルボキシル基が、モル比で1:0.2〜1:
1.5になるように両者を使用するのが好ましい。The polyaniline composite molded article of the present invention is
After impregnating one or more α-ethylenically unsaturated carboxylic acid into a polyaniline molded article made of polyaniline having a number average molecular weight of 2000 to 500,000, which comprises the structural unit represented by the general formula (I), It can be produced by polymerizing an α-ethylenically unsaturated carboxylic acid in a polyaniline molded body. In that case, the molar ratio of the carboxyl group of the carboxyl group-containing polymer to the nitrogen atom of polyaniline is 1: 0.2 to 1:
It is preferable to use both such that the ratio becomes 1.5.
【0008】ここで用いられるポリアニリンは、N−メ
チル−2−ピロリドンに可溶なものであれば、如何なる
方法で製造されたものでも構わないが、過硫酸アンモニ
ウム等を酸化剤として、アニリンを低温、例えば、−2
0〜50℃の範囲の温度で酸化重合し、このアニリン酸
化重合体をアンモニア水で処理することによって得られ
る可溶型ポリアニリンが好適に用いられる。得られる可
溶型ポリアニリンは、N−メチル−2−ピロリドン(N
MP)およびN,N−ジメチルアセトアミド(DMA
c)等のアミド系溶剤には可溶であるが、他の汎用有機
溶剤、例えば、クロロホルムやテトラヒドロフラン等に
は殆ど不溶である。The polyaniline used here may be produced by any method as long as it is soluble in N-methyl-2-pyrrolidone, but ammonium bisulfate or the like is used as an oxidizing agent, and aniline is used at low temperature. For example, -2
Soluble polyaniline obtained by oxidative polymerization at a temperature in the range of 0 to 50 ° C. and treating this aniline oxidation polymer with aqueous ammonia is preferably used. The soluble polyaniline obtained is N-methyl-2-pyrrolidone (N
MP) and N, N-dimethylacetamide (DMA
It is soluble in amide solvents such as c), but almost insoluble in other general-purpose organic solvents such as chloroform and tetrahydrofuran.
【0009】本発明において、この可溶型ポリアニリン
は数平均分子量2000〜500000[GPC(N−
メチル−2−ピロリドン溶媒)で測定、ポリスチレン換
算の数平均分子量]を有することが必要であり、好まし
くは5000〜250000の範囲である。ポリアニリ
ンの数平均分子量が2000よりも低くなると、製造に
使用するポリアニリン成形体の可撓性を損なうことにな
り、自立性フィルムやファイバー、その他の成形物を得
ることが困難になる。一方、500000を越えると、
溶剤に対する溶解性が低くなり、製造に使用するポリア
ニリン成形体の調製や加工の点で好ましくなくなる。In the present invention, the soluble polyaniline has a number average molecular weight of 2000 to 500000 [GPC (N-
Methyl-2-pyrrolidone solvent) and have a polystyrene-equivalent number average molecular weight], and preferably in the range of 5,000 to 250,000. When the number average molecular weight of polyaniline is lower than 2000, the flexibility of the polyaniline molded product used for production is impaired, and it becomes difficult to obtain a self-supporting film, fiber or other molded product. On the other hand, if it exceeds 500000,
The solubility in a solvent becomes low, which is not preferable in terms of preparation and processing of a polyaniline molded article used for production.
【0010】上記のようにして得られたポリアニリン
は、例えば、NMPに溶解してキャスト膜に成形した
り、ゲル化して成形体に加工する等の方法によって所望
の形状に成形する。或いは電解重合法において得たシー
ト状のポリアニリンをもってそれに代えることもでき
る。ただし、この場合、電解重合されたポリアニリン
は、十分に脱ドープされている必要がある。これ等いず
れかの方法で得たポリアニリン成形体に、α−エチレン
性不飽和カルボン酸の1種または2種以上を含浸させ、
ポリアニリン成形体中にα−エチレン性不飽和カルボン
酸をドーパントとして取り込ませる。含浸は、α−エチ
レン性不飽和カルボン酸中に浸漬したり、或いは、その
蒸気中に数時間曝す等の方法で接触させることによって
行うことができる。α−エチレン性不飽和カルボン酸が
ドーパントとしてポリアニリン成形体のマトリックス中
に取り込まれたことは、重量変化や導電率の変化によっ
て確認することができる。重量変化を厳密に測定すれ
ば、ポリアニリンの窒素原子とカルボン酸基の比率を正
確に知ることが可能であり、したがって、最終的な複合
成形体中のポリアニリンとカルボキシル基含有重合体の
比率を、この段階で制御することができる。また、導電
率もドープ前のポリアニリンでは10-10 〜10-8S/
cmであるが、ドーピング(α−エチレン性不飽和カル
ボン酸の取り込み)が進行すると、1〜10-3S/cm
程度まで上昇する。また、液相で浸漬する場合、少量の
水を共存させることによって、α−エチレン性不飽和カ
ルボン酸の取り込みを加速することも可能である。The polyaniline obtained as described above is formed into a desired shape by, for example, a method of dissolving in NMP to form a cast film, gelling and processing into a formed body. Alternatively, the sheet-shaped polyaniline obtained in the electrolytic polymerization method may be used instead. However, in this case, the electrolytically polymerized polyaniline needs to be sufficiently dedoped. The polyaniline molded body obtained by any of these methods is impregnated with one or more α-ethylenically unsaturated carboxylic acids,
The α-ethylenically unsaturated carboxylic acid is incorporated as a dopant into the polyaniline molded body. The impregnation can be carried out by immersing it in an α-ethylenically unsaturated carboxylic acid, or by exposing it to its vapor for several hours. The incorporation of α-ethylenically unsaturated carboxylic acid as a dopant into the matrix of the polyaniline molded product can be confirmed by a change in weight or a change in conductivity. By strictly measuring the weight change, it is possible to accurately know the ratio of the nitrogen atom of the polyaniline to the carboxylic acid group, and therefore the ratio of the polyaniline to the carboxyl group-containing polymer in the final composite molded article, It can be controlled at this stage. Moreover, the conductivity of polyaniline before doping is 10 −10 to 10 −8 S /
cm, but as doping (incorporation of α-ethylenically unsaturated carboxylic acid) proceeds, 1 to 10 −3 S / cm
Rise to a degree. Further, when dipping in the liquid phase, it is possible to accelerate the uptake of α-ethylenically unsaturated carboxylic acid by allowing a small amount of water to coexist.
【0011】本発明においてα−エチレン性不飽和カル
ボン酸としては、α位に二重結合を有するカルボン酸で
あれば、何如なるものでも使用することができる。具体
的には、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、2−
メチル−2−ブテン酸、3−クロロアクリル酸、3−ク
ロロクロトン酸、2−ペンテン酸、2−ヘキセン酸、2
−オクテン酸、ケイ皮酸、p−ニトロケイ皮酸等があげ
られる。In the present invention, as the α-ethylenically unsaturated carboxylic acid, any carboxylic acid having a double bond at the α-position can be used. Specifically, acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, 2-
Methyl-2-butenoic acid, 3-chloroacrylic acid, 3-chlorocrotonic acid, 2-pentenoic acid, 2-hexenoic acid, 2
-Octenic acid, cinnamic acid, p-nitrocinnamic acid and the like.
【0012】上記のようにして得られたα−エチレン性
不飽和カルボン酸をドープしたポリアニリン成形体は次
いで加熱される。この加熱によって、ポリアニリン成形
体中に存在するα−エチレン性不飽和カルボン酸が熱重
合し、α−エチレン性不飽和カルボン酸を1種使用した
場合はホモ重合体が形成され、2種以上を使用した場合
は共重合体が形成される。ポリアニリン成形体中に存在
するα−エチレン性不飽和カルボン酸を重合させるため
には、熱の他に、電子線や紫外線等の電磁波の照射を利
用することもできる。或いは、ラジカル開始剤を溶解し
た溶液を、α−エチレン性不飽和カルボン酸をドープし
たポリアニリン成形体にしみこませ、加熱或いは電子線
や紫外線等の電磁波の照射によって、ラジカル重合させ
ることも可能である。ドーパントであるα−エチレン性
不飽和カルボン酸は、ポリアニリンの主鎖の間に存在
し、そのマトリックス中で重合反応が進行するので、ポ
リアニリン主鎖とカルボキシル基含有重合体の主鎖とが
互いに絡み合い、相互侵入型のネットワークを形成す
る。そのため水や溶剤に浸しても、ドーパントが解離し
て水や溶剤に溶解することがなく、したがって脱ドープ
されることがなくなる。The α-ethylenically unsaturated carboxylic acid-doped polyaniline molded product obtained as described above is then heated. By this heating, the α-ethylenically unsaturated carboxylic acid present in the polyaniline molded body is thermally polymerized, and when one type of α-ethylenically unsaturated carboxylic acid is used, a homopolymer is formed and two or more types are formed. If used, a copolymer is formed. In order to polymerize the α-ethylenically unsaturated carboxylic acid present in the polyaniline molded body, irradiation with electromagnetic waves such as electron beams and ultraviolet rays can be used in addition to heat. Alternatively, it is also possible to impregnate a solution in which a radical initiator is dissolved into a polyaniline molded product doped with α-ethylenically unsaturated carboxylic acid, and radically polymerize by heating or irradiation with an electromagnetic wave such as an electron beam or an ultraviolet ray. . The α-ethylenically unsaturated carboxylic acid that is a dopant is present between the main chains of polyaniline and the polymerization reaction proceeds in the matrix, so that the main chain of the polyaniline and the carboxyl group-containing polymer are entangled with each other. , Form a mutually intrusive network. Therefore, even if it is dipped in water or a solvent, the dopant is not dissociated and dissolved in water or a solvent, so that it is not dedoped.
【0013】なお、本発明のポリアニリン複合成形体
は、さらに、アクセプター性ドーパントによってドープ
することにより、10-3〜10S/cm程度の高い導電
率を示すものとすることができる。使用できるドーパン
トは、特に制限されるものではなく、ポリアニリン系導
電性高分子のドープに際して、ドーパントとして使用さ
れるものであれば、如何なるものでも使用することがで
きる。具体例をあげると、ヨウ素、臭素、塩素、三塩化
ヨウ素等のハロゲン化合物、硫酸、塩酸、硝酸、過塩素
酸、ホウフッ化水素酸等のプロトン酸、前記プロトン酸
の各種塩、三塩化アルミニウム、三塩化鉄、塩化モリブ
デン、塩化アンチモン、五フッ化ヒ素等のルイス酸、酢
酸、トリフルオロ酢酸、ベンゼンスルホン酸、p−トル
エンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、樟脳ス
ルホン酸等の有機酸、ポリエチレンスルホン酸、ポリエ
チレンカルボン酸、ポリアクリル酸、ポリスチレンスル
ホン酸等の高分子酸等、各種の化合物をあげることがで
きる。これらの化合物をドープさせる方法については、
特に制限はなく、公知のあらゆる方法が採用可能であ
る。一般には、上記ポリアニリン複合成形体をドーパン
ト化合物と接触させればよく、気相或いは液相中で処理
することができる。また、上記プロトン酸やその塩の溶
液中で、電気化学的にドープする方法を用いることもで
きる。The polyaniline composite molded article of the present invention can be further doped with an acceptor dopant to have a high conductivity of about 10 −3 to 10 S / cm. The dopant that can be used is not particularly limited, and any dopant can be used as long as it is used as a dopant when doping the polyaniline-based conductive polymer. Specific examples include iodine, bromine, chlorine, halogen compounds such as iodine trichloride, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, perchloric acid, protic acid such as borofluoric acid, various salts of the protic acid, aluminum trichloride, Lewis acids such as iron trichloride, molybdenum chloride, antimony chloride, arsenic pentafluoride, organic acids such as acetic acid, trifluoroacetic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, camphor sulfonic acid, polyethylene sulfone Examples thereof include various compounds such as acids, polyethylene carboxylic acids, polyacrylic acids, and polymeric acids such as polystyrene sulfonic acids. For how to dope these compounds,
There is no particular limitation, and any known method can be adopted. Generally, the polyaniline composite molded article may be brought into contact with the dopant compound, and can be treated in a gas phase or a liquid phase. Also, a method of electrochemically doping in the solution of the above-mentioned protonic acid or its salt can be used.
【0014】[0014]
【実施例】以下、本発明を実施例によって説明する。 実施例1 アニリン4.1g、濃塩酸21.9gを水に溶かして1
00mlとし、−5℃に冷却した。濃塩酸21.9g、
過硫酸アンモニウム6.28gを水に溶かして100m
lとし、この溶液もまた−10℃に冷却し、先のアニリ
ン溶液中にゆっくりと滴下し、−10℃で6時間攪拌を
続けた。生成した固形物を濾過し、水で充分に洗浄した
後、さらに1規定のアンモニア水で10時間、脱ドープ
処理を行った。これを充分に乾燥して、数平均分子量1
2000(GPC、NMP中で測定、ポリスチレン換算
の数平均分子量)のポリアニリンを得た。これを以下に
記載する複合成形体の製造原料として用いた。上記のポ
リアニリンの3重量%NMP溶液を調製し、ガラス基板
上にキャストし、150℃で乾燥してポリアニリンのフ
ィルムを得た。得られたポリアニリンフィルムを1重量
%の水を含むアクリル酸に2時間浸漬して含浸させた。
フィルム1g当りの重量増加は0.8gであり、これは
ポリアニリンの窒素原子に対し、1:1のモル比でアク
リル酸がドープされたことを示している。このときの導
電率は、0.02Scm-1であった。このドープされた
ポリアニリンフィルムを80℃で6時間加熱して、本発
明のポリアニリン複合成形体を得た。アクリル酸が重合
したことはIR測定(C=C結合由来の1635cm-1
の吸収が消失し、C−C結合由来の2850〜2950
cm-1の吸収が増大した)から確認された。導電率は、
0.02Scm-1であった。また、この導電率は、水や
メタノールに浸漬しても変化しなかった。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples. Example 1 4.1 g of aniline and 21.9 g of concentrated hydrochloric acid were dissolved in water to prepare 1
It was made up to 00 ml and cooled to -5 ° C. Concentrated hydrochloric acid 21.9 g,
Dissolve 6.28 g of ammonium persulfate in water to 100 m
This solution was cooled to -10 ° C and slowly added dropwise to the above aniline solution, and stirring was continued at -10 ° C for 6 hours. The produced solid matter was filtered, thoroughly washed with water, and then dedoped with 1N ammonia water for 10 hours. It is dried thoroughly and the number average molecular weight is 1
2000 (measured in GPC and NMP, polystyrene-equivalent number average molecular weight) of polyaniline was obtained. This was used as a raw material for manufacturing the composite molded body described below. A 3 wt% NMP solution of the above polyaniline was prepared, cast on a glass substrate and dried at 150 ° C. to obtain a polyaniline film. The obtained polyaniline film was immersed in acrylic acid containing 1% by weight of water for 2 hours for impregnation.
The weight gain per gram of film was 0.8 g, which indicates that acrylic acid was doped at a molar ratio of 1: 1 with respect to nitrogen atoms of polyaniline. The electrical conductivity at this time was 0.02 Scm −1 . The doped polyaniline film was heated at 80 ° C. for 6 hours to obtain the polyaniline composite molded body of the present invention. The fact that acrylic acid was polymerized was measured by IR (1635 cm −1 derived from C═C bond).
Absorption disappears, and 2850 to 2950 derived from C--C bond
The absorption at cm −1 was increased). The conductivity is
It was 0.02 Scm -1 . Further, this conductivity did not change even when immersed in water or methanol.
【0015】実施例2 実施例1のポリアニリンの5重量%NMP溶液を室温で
2時間攪拌し、ポリアニリンゲルを得た。このゲルを型
に流し込み、80℃で2時間処理した後、可溶成分をN
MPで12時間抽出し、さらに、メタノールで収縮さ
せ、乾燥した。それにより10×50×2mmのブロッ
ク状のポリアニリンを得た。得られたポリアニリンブロ
ックを1重量%の水を含むメタクリル酸に2時間含浸し
た。ブロック1g当りの重量増加は1.1gであり、こ
れはポリアニリンの窒素原子に対し、1:1.2のモル
比でメタクリル酸がドープされたことを示している。こ
のときの導電率は、0.05Scm-1であった。このド
ープされたポリアニリンブロックを80℃で6時間加熱
して、本発明のポリアニリン複合成形体を得た。メタク
リル酸が重合したことはIR測定(C=C結合由来の1
635cm-1の吸収が消失し、C−C結合由来の285
0〜2950cm-1の吸収が増大した)から確認され
た。導電率は、0.05Scm-1であった。また、この
導電率は、水やメタノールに浸漬しても変化しなかっ
た。Example 2 A 5 wt% NMP solution of polyaniline of Example 1 was stirred at room temperature for 2 hours to obtain a polyaniline gel. After pouring this gel into a mold and treating it at 80 ° C. for 2 hours, the soluble component was dissolved in N.
It was extracted with MP for 12 hours, further contracted with methanol and dried. Thereby, 10 × 50 × 2 mm block-shaped polyaniline was obtained. The obtained polyaniline block was impregnated with methacrylic acid containing 1% by weight of water for 2 hours. The weight increase per 1 g of the block was 1.1 g, which means that methacrylic acid was doped at a molar ratio of 1: 1.2 with respect to the nitrogen atom of polyaniline. The electrical conductivity at this time was 0.05 Scm −1 . The doped polyaniline block was heated at 80 ° C. for 6 hours to obtain the polyaniline composite molded body of the present invention. The fact that methacrylic acid was polymerized was measured by IR (1 derived from C = C bond).
Absorption at 635 cm -1 disappeared and 285 derived from C-C bond
The absorption was increased from 0 to 2950 cm -1 ). The conductivity was 0.05 Scm -1 . Further, this conductivity did not change even when immersed in water or methanol.
【0016】実施例3 実施例1において、アクリル酸の代わりに3−クロロア
クリル酸を用いて同様の処理を行った。フィルム1g当
りの重量増加は1.2gであり、これはポリアニリンの
窒素原子に対し、1:1のモル比で3−クロロアクリル
酸がドープされたことを示している。このときの導電率
は、0.04Scm-1であった。このドープされたポリ
アニリンブロックを80℃で6時間加熱して、本発明の
ポリアニリン複合成形体を得た。3−クロロアクリル酸
が重合したことはIR測定(C=C結合由来の1635
cm-1の吸収が消失し、C−C結合由来の2850〜2
950cm-1の吸収が増大した)から確認された。導電
率は、0.04Scm-1であった。また、この導電率
は、水やメタノールに浸漬しても変化しなかった。Example 3 The same treatment as in Example 1 was carried out by using 3-chloroacrylic acid instead of acrylic acid. The weight gain per gram of film was 1.2 g, which indicates that 3-chloroacrylic acid was doped at a molar ratio of 1: 1 with respect to nitrogen atoms of polyaniline. The electric conductivity at this time was 0.04 Scm −1 . The doped polyaniline block was heated at 80 ° C. for 6 hours to obtain the polyaniline composite molded body of the present invention. The fact that 3-chloroacrylic acid was polymerized was measured by IR (1635 derived from C = C bond).
The absorption at cm -1 disappeared, and 2850 to 2 derived from C-C bond.
The absorption at 950 cm −1 was increased). The conductivity was 0.04 Scm -1 . Further, this conductivity did not change even when immersed in water or methanol.
【0017】実施例4 実施例1において、アクリル酸に浸漬する時間を30分
にした以外は、全て同様の処理を行った。フィルム1g
当りの重量増加は0.4gであり、これはポリアニリン
の窒素原子に対し、1:0.5のモル比でアクリル酸が
ドープされたことを示している。このときの導電率は、
0.005Scm-1であった。このドープされたポリア
ニリンフィルムを80℃で6時間加熱して、本発明のポ
リアニリン複合成形体を得た。アクリル酸が重合したこ
とはIR測定(C=C結合由来の1635cm-1の吸収
が消失し、C−C結合由来の2850〜2950cm-1
の吸収が増大した)から確認された。導電率は、0.0
05Scm-1であった。また、この導電率は、水やメタ
ノールに浸漬しても変化しなかった。Example 4 The same treatment as in Example 1 was carried out except that the immersion time in acrylic acid was changed to 30 minutes. Film 1g
The weight increase per unit was 0.4 g, which shows that acrylic acid was doped at a molar ratio of 1: 0.5 with respect to the nitrogen atom of polyaniline. The conductivity at this time is
It was 0.005 Scm -1 . The doped polyaniline film was heated at 80 ° C. for 6 hours to obtain the polyaniline composite molded body of the present invention. Acrylic acid was polymerized by IR measurement (absorption at 1635 cm −1 derived from C═C bond disappeared, and 2850 to 2950 cm −1 derived from C—C bond).
The absorption was increased). Conductivity is 0.0
It was 05 Scm -1 . Further, this conductivity did not change even when immersed in water or methanol.
【0018】実施例5 実施例1において、アクリル酸に浸漬する時間を12時
間にした以外は、全て同様の処理を行った。フィルム1
g当りの重量増加は1.2gであり、これはポリアニリ
ンの窒素原子に対し、1:1.5のモル比でアクリル酸
がドープされたことを示している。このときの導電率
は、0.09Scm-1であった。このドープされたポリ
アニリンフィルムを80℃で6時間加熱して、本発明の
ポリアニリン複合成形体を得た。アクリル酸が重合した
ことはIR測定(C=C結合由来の1635cm-1の吸
収が消失し、C−C結合由来の2850〜2950cm
-1の吸収が増大した)から確認された。導電率は、0.
09Scm-1であった。また、この導電率は、水やメタ
ノールに浸漬しても変化しなかった。Example 5 The same treatment as in Example 1 was carried out except that the time of immersion in acrylic acid was 12 hours. Film 1
The weight increase per gram was 1.2 g, which indicates that acrylic acid was doped at a molar ratio of 1: 1.5 with respect to the polyaniline nitrogen atom. The electrical conductivity at this time was 0.09 Scm −1 . The doped polyaniline film was heated at 80 ° C. for 6 hours to obtain the polyaniline composite molded body of the present invention. Acrylic acid was polymerized by IR measurement (absorption at 1635 cm −1 derived from C═C bond disappeared, and 2850 to 2950 cm derived from C—C bond).
-1 increased absorption). The conductivity is 0.
It was 09 Scm -1 . Further, this conductivity did not change even when immersed in water or methanol.
【0019】実施例6 実施例1において、アクリル酸の代わりにクロトン酸を
用いて同様の処理を行った。フィルム1g当りの重量増
加は0.9gであり、これはポリアニリンの窒素原子に
対し、1:1のモル比でクロトン酸がドープされたこと
を示している。このときの導電率は、0.02Scm-1
であった。このドープされたポリアニリンブロックを8
0℃で6時間加熱して、本発明のポリアニリン複合成形
体を得た。3−クロトン酸が重合したことはIR測定
(C=C結合由来の1635cm-1の吸収が消失し、C
−C結合由来の2850〜2950cm-1の吸収が増大
した)から確認された。導電率は、0.02Scm-1で
あった。また、この導電率は、水やメタノールに浸漬し
ても変化しなかった。Example 6 The same treatment as in Example 1 was carried out by using crotonic acid instead of acrylic acid. The weight gain per gram of film was 0.9 g, which indicates that crotonic acid was doped at a molar ratio of 1: 1 with respect to nitrogen atoms of polyaniline. The conductivity at this time is 0.02 Scm -1
Met. 8 of this doped polyaniline block
By heating at 0 ° C. for 6 hours, a polyaniline composite molded body of the present invention was obtained. The polymerization of 3-crotonic acid means that IR measurement (absorption at 1635 cm −1 derived from C═C bond disappears, and C
The absorption at 2850 to 2950 cm −1 derived from —C bond was increased). The conductivity was 0.02 Scm -1 . Further, this conductivity did not change even when immersed in water or methanol.
【0020】上記各実施例のポリアニリンとカルボキシ
ル基含有重合体の複合成形体について、それらの特性
を、複合化前(ドーパントであるα−エチレン性不飽和
カルボン酸の重合前)のポリアニリンと比較し、表1に
示す。With respect to the composite molded article of the polyaniline and the carboxyl group-containing polymer of each of the above-mentioned examples, their characteristics were compared with those of the polyaniline before the compounding (before the polymerization of the α-ethylenically unsaturated carboxylic acid as the dopant). , Shown in Table 1.
【表1】 上記表1の結果から、ドーパントであるα−エチレン性
不飽和カルボン酸を重合して複合化することにより、ド
ープ状態で強度の低下が殆どなく、また、水への浸漬に
よって導電率が低下しない複合成形体が得られているこ
とが分かる。[Table 1] From the results in Table 1 above, by polymerizing the α-ethylenically unsaturated carboxylic acid, which is a dopant, to form a composite, there is almost no decrease in strength in the doped state, and the conductivity does not decrease due to immersion in water. It can be seen that a composite molded body is obtained.
【0021】[0021]
【発明の効果】本発明のポリアニリン複合成形体は、上
記のように、ドーパントであるα−エチレン性不飽和カ
ルボン酸が重合体となって、ポリアニリン主鎖に絡み合
った状態で存在するから、ドープ状態でも強度の低下が
なく、また、水や極性溶媒によって脱ドープされること
がない安定したドープ状態を示し、電子材料、導電材料
として種々の用途に非常に有用である。As described above, in the polyaniline composite molded article of the present invention, the dopant α-ethylenically unsaturated carboxylic acid becomes a polymer and exists in a state of being entangled with the polyaniline main chain. Even in the state, the strength does not decrease, and it shows a stable doped state in which it is not dedoped by water or a polar solvent, and is very useful for various applications as an electronic material and a conductive material.
Claims (3)
+m)=0〜1、m+n=10〜5000である。)で
示される構造単位よりなる数平均分子量2000〜50
0000のポリアニリンと、α−エチレン性不飽和カル
ボン酸の1種または2種以上から形成されたカルボキシ
ル基含有重合体とからなることを特徴とするポリアニリ
ン複合成形体。1. The following general formula (I): (In the formula, m and n are integers of 0 or more, and m / (n
+ M) = 0 to 1, m + n = 10 to 5000. ) The number average molecular weight of the structural unit represented by
A polyaniline composite molded article, which comprises a polyaniline of 0000 and a carboxyl group-containing polymer formed from one or more of α-ethylenically unsaturated carboxylic acids.
ボキシル基含有重合体のカルボキシル基が、モル比で
1:0.2〜1:1.5であることを特徴とする請求項
1記載のポリアニリン複合成形体。2. The polyaniline according to claim 1, wherein the carboxyl group of the carboxyl group-containing polymer has a molar ratio of 1: 0.2 to 1: 1.5 with respect to the nitrogen atom of the polyaniline. Composite molded body.
りなる数平均分子量2000〜500000のポリアニ
リンよりなるポリアニリン成形体に、α−エチレン性不
飽和カルボン酸の1種または2種以上を含浸させた後、
該α−エチレン性不飽和カルボン酸を、ポリアニリン成
形体中で重合させることを特徴とする請求項1記載のポ
リアニリン複合成形体の製造方法。3. A polyaniline molded product made of polyaniline having a number average molecular weight of 2000 to 500000, which comprises the structural unit represented by the general formula (I), is impregnated with one or more kinds of α-ethylenically unsaturated carboxylic acid. After letting
The method for producing a polyaniline composite molded article according to claim 1, wherein the α-ethylenically unsaturated carboxylic acid is polymerized in the polyaniline molded article.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP5299147A JP2835816B2 (en) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | Method for producing polyaniline composite molded article |
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JPH07126526A true JPH07126526A (en) | 1995-05-16 |
JP2835816B2 JP2835816B2 (en) | 1998-12-14 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015105374A (en) * | 2013-12-03 | 2015-06-08 | 国立大学法人 東京大学 | Curable conductive polymer composition and composite material using the same |
CN108503755A (en) * | 2017-12-26 | 2018-09-07 | 刘超 | A kind of manufacturing process of novel polymerizable polyaniline material |
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JPS6469621A (en) * | 1987-09-10 | 1989-03-15 | Fuji Photo Film Co Ltd | Preparation of conductive polymer emulsion |
JPH0317132A (en) * | 1989-06-15 | 1991-01-25 | Bridgestone Corp | Molded polyaniline article |
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JPH04268375A (en) * | 1991-02-25 | 1992-09-24 | Fuji Xerox Co Ltd | Polyamide composite |
-
1993
- 1993-11-05 JP JP5299147A patent/JP2835816B2/en not_active Expired - Fee Related
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CN108503755A (en) * | 2017-12-26 | 2018-09-07 | 刘超 | A kind of manufacturing process of novel polymerizable polyaniline material |
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