JP2008074894A - Method for producing nano-particle of conductive polymer using ionic liquid and method for producing conductive polymer composite material using the same - Google Patents

Method for producing nano-particle of conductive polymer using ionic liquid and method for producing conductive polymer composite material using the same Download PDF

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Chinretsu Kim
鎭烈 金
Hiroo Hamaguchi
宏夫 濱口
Zaitaku Kim
在澤 金
Eikon Bin
榮根 閔
Zeju Ken
是重 權
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a nano-particle of a conductive polymer and to provide a method for producing a conductive polymer composite material using the method. <P>SOLUTION: The method for producing the nano-particle of the conductive polymer is carried out as follows. An ionic liquid containing an imidazole cation salt having substituents on both nitrogens is used as a solvent to synthesize a microparticle of the conductive polymer represented by structural formula 2 (wherein, R1 and R2 represent each independently any one kind selected from the group consisting of a hydrogen, a 1-15C alkyl group, a 1-15C ether group, a halogen atom and a benzene group; X represents a sulfur (S), an oxygen (O), a selenium (Se) or an NH; and n is an integer of 100-10,000). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、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に係り、さらに詳しくは、下記構造式1で表わされる化合物を含むイオン液体を溶剤として用い、下記構造式2で表わされる伝導性高分子の微粒子を合成することを特徴とする伝導性高分子ナノ粒子の製造方法及びこの方法により得られた、下記構造式2で表わされる伝導性高分子ナノ粒子を静電気防止及び電磁波遮蔽機能付き真空成形材又はその他の電子部品の素材として用いる伝導性高分子コンポジット物質の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing conductive polymer nanoparticles and a method for producing a conductive polymer composite material using the same, and more specifically, an ionic liquid containing a compound represented by the following structural formula 1 as a solvent. And a method for producing conductive polymer nanoparticles characterized by synthesizing fine particles of a conductive polymer represented by the following structural formula 2 and a conductive polymer represented by the following structural formula 2 obtained by this method. The present invention relates to a method for producing a conductive polymer composite material in which molecular nanoparticles are used as a material for vacuum forming materials having an antistatic and electromagnetic wave shielding function or other electronic components.

現在、伝導性高分子化合物として多用されているものとして、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等があり、これらの化合物は重合が容易であり、かつ、かなり優れた電気伝導性と熱的安定性及び酸化安定性を有することから、それらの物質に関する研究が広範になされている。この種の伝導性高分子化合物は、2次電池の電極、電磁波遮蔽用の素材、柔軟性を有する電極、帯電防止用の素材、腐食防止用のコート剤、固体電解コンデンサー電解質等、その応用範囲が非常に多岐にわたっている。ところが、この種の伝導性高分子化合物は、構造的な点で高分子鎖の剛性が極めて大であり、しかも、酸によりドープされた伝導性高分子化合物は電荷を帯びているが故に、高分子鎖間の相互作用が非常に強くて加工性を低減させ、その結果、実用性に多くの制限が伴われる。これにより、プラスチックを加工する通常の方法、すなわち、溶媒に溶解して加工する方法や応用加工等の方法が用いることができなくなる。このため、これらの不都合を解消することが、伝導性高分子化合物の実用化にあたっての最も重要な課題となっている。   Currently, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, etc. are widely used as conductive polymer compounds. These compounds are easy to polymerize, and have excellent electrical conductivity, thermal stability and oxidation stability. Due to its nature, research on these substances has been extensive. This type of conductive polymer compound includes secondary battery electrodes, electromagnetic shielding materials, flexible electrodes, antistatic materials, anticorrosion coating agents, solid electrolytic capacitor electrolytes, etc. Is very diverse. However, this type of conductive polymer compound has a very high rigidity of the polymer chain in terms of structure, and the conductive polymer compound doped with an acid is charged. The interaction between the molecular chains is very strong and reduces processability, resulting in many limitations on practicality. This makes it impossible to use a normal method for processing plastics, that is, a method of processing by dissolving in a solvent or a method of applied processing. For this reason, eliminating these disadvantages is the most important issue in the practical application of conductive polymer compounds.

このような加工性の不都合を解消するために種々の方法が提案されている。先ず、第1の方法は、ポリアニリンについては、酸によりドープさせるときに用いられる陽性子酸の相手陰イオンの分子サイズが大となるものを用いてポリアニリンの溶解度を高める方法である。実際に、ポリアニリンのドープ試薬として、カンファースルホン酸やドデシルベンゼンスルホン酸を用いる場合、有機溶媒としてのメタクレゾール、クロロホルム及びキシレン中でポリアニリンの溶解度をある程度高め得ることが知られている(非特許文献1参照)。しかしながら、この方法は、ポリアニリンを合成するに際し、既に塩酸によりドープされているものをアンモニア水と反応させて中和させた後、前記相手陰イオンの分子サイズが大となる酸により再びドープし直す必要があるという難点があった。しかも、この方法は、特殊な技術を用いなければ、溶解度を高めることができないため、実用レベルの使用には不足する感があるという欠点があった。   Various methods have been proposed to eliminate such inconvenience of workability. First, the first method is a method for increasing the solubility of polyaniline by using a polyaniline that increases the molecular size of the partner anion of the positive child acid used when doping with acid. Actually, when camphorsulfonic acid or dodecylbenzenesulfonic acid is used as a polyaniline doping reagent, it is known that the solubility of polyaniline can be increased to some extent in metacresol, chloroform and xylene as organic solvents (Non-Patent Documents). 1). However, in this method, in synthesizing polyaniline, after being neutralized by reacting with ammonia water what is already doped with hydrochloric acid, it is again doped with an acid that increases the molecular size of the partner anion. There was a difficulty that was necessary. Moreover, this method has a drawback that it cannot be used at a practical level because the solubility cannot be increased unless a special technique is used.

第2の方法は、ポリアニリンを陽性子酸の存在下で酸化重合させた後、これをさらに塩基により処理し、反ドープされたポリアニリンをN−メチルピロリドンに溶解させて加工した後、次いで、陽性子酸により再ドープする方法である(非特許文献2参照)。ところが、この方法は、再ドープが必須となっているが故に、過程が複雑化するといった欠点があった。   In the second method, after polyaniline is oxidatively polymerized in the presence of positive carboxylic acid, this is further treated with a base, the anti-doped polyaniline is dissolved in N-methylpyrrolidone, processed, and then positive. This is a method of re-doping with a ferric acid (see Non-Patent Document 2). However, this method has a drawback that the process becomes complicated because re-doping is essential.

第3の方法は、モノマーに極性を帯びる置換体を結合してから重合させることにより、その溶解度を高める方法である(非特許文献3参照)。ところが、この方法は、モノマー置換体を生成して精製する過程が複雑であるといった欠点があった。   The third method is a method of increasing the solubility by bonding a polar substituent to a monomer and then polymerizing the monomer (see Non-Patent Document 3). However, this method has a drawback that the process of producing and purifying the monomer substitution product is complicated.

第4の方法は、モノマーの側鎖をアルキル長鎖に置換し、これより合成された伝導性高分子化合物の溶解度及び溶融加工度を高める方法である(非特許文献4参照)。ところが、この方法は、モノマーの合成が困難であり、コスト高の原因となって不利であった。   The fourth method is a method in which the side chain of the monomer is replaced with a long alkyl chain to increase the solubility and the melt processing degree of the conductive polymer compound synthesized therefrom (see Non-Patent Document 4). However, this method is disadvantageous because it is difficult to synthesize the monomer and causes high cost.

最後に、第5の方法は、伝導性高分子化合物を合成するに当たって、立体構造安定剤としてポリビニールアルコール、ポリビニールアセテート、又はセルロース誘導体等を用いて得られる高分子化合物の粒子を微粒化させ、この高分子化合物を溶液中に分散させる方法である(非特許文献5参照)。しかしながら、この方法において用いられるポリビニールアルコール等の化合物は、高分子化合物を合成する際に立体構造安定剤としてのみ働き、ドーパントとして機能できないといった欠点があった。   Finally, in the fifth method, in synthesizing the conductive polymer compound, particles of the polymer compound obtained by using polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, cellulose derivative or the like as the three-dimensional structure stabilizer are atomized. In this method, the polymer compound is dispersed in a solution (see Non-Patent Document 5). However, the compound such as polyvinyl alcohol used in this method has a defect that it functions only as a three-dimensional structure stabilizer and cannot function as a dopant when a polymer compound is synthesized.

ここ数年間、ヘテロサイクル状の伝導性高分子は、フィルム状又は粒状として電子部品及び各種のセンサー等に有効使用されていた。ヘテロシクロ化合物の中でも、ポリピロールとポリチオフェンは、合成が容易であり、しかも、合成された高分子は高い電気伝導性と優れた大気安定性を有することから、合成とその応用に関する研究が盛んに進んできている。これまでは、通常、電気化学重合法、化学酸化法、及び気相重合法等による合成法が知られている。ところが、これらの合成法は、他の共役系の伝導性高分子と同様に、溶融又は溶解が進まず、フィルム状に加工し難いといった欠点があり、しかも高価であるが故に、その使用に多くの制約があった。   For several years, heterocycle-like conductive polymers have been used effectively in electronic parts and various sensors as films or granules. Among heterocyclo compounds, polypyrrole and polythiophene are easy to synthesize, and the synthesized polymers have high electrical conductivity and excellent atmospheric stability. ing. Until now, synthesis methods such as an electrochemical polymerization method, a chemical oxidation method, and a gas phase polymerization method are generally known. However, these synthetic methods, like other conjugated conductive polymers, have the disadvantages that they do not progress in melting or dissolution and are difficult to process into a film, and are expensive, so they are often used. There were restrictions.

また、化学酸化法により合成された高分子はほとんどが粒子状であり、電気化学法により合成された高分子は、薄いフィルム状に製造するのが通常の技術的な特徴であるが、この場合、合成過程が複雑であり、別途の精製及びドープ工程が必要になる。いずれにせよ、伝導性高分子の製造に関する多くの研究が進んできており、特に、粒子状を呈する伝導性高分子の場合、通常の高分子と混合して加工性と物性とが良くなる複合材を製作する方法が提案されている。さらに、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、加工性が低く、しかも連続工程による製造には難点がある。近年、気相重合方法が一部紹介されているが、この方法は、総じて、酸化剤が分散された通常の高分子フィルムをホスト材とし、ここに単量体の蒸気を吹き付ける。しかし、この場合、反応時間が長引く等のさらなる問題点が提起されている。   In addition, most of the polymers synthesized by the chemical oxidation method are in the form of particles, and the polymers synthesized by the electrochemical method are usually produced in a thin film shape. The synthesis process is complicated and requires separate purification and doping steps. In any case, much research on the production of conductive polymers has progressed, especially in the case of conductive polymers that are in the form of particles, a composite that improves processability and physical properties when mixed with ordinary polymers. A method of producing a material has been proposed. Furthermore, as a method for producing a thin conductive composite film, an electrochemical polymerization method is widely known, but its processability is low, and there is a difficulty in production by a continuous process. In recent years, some gas phase polymerization methods have been introduced. In general, however, this method uses a normal polymer film in which an oxidant is dispersed as a host material, and sprays monomer vapor thereon. However, in this case, further problems such as prolonged reaction time have been raised.

本発明者らは、イオン液体溶剤中に重合に必要となる酸化剤等を入れ、温度等の必要条件を満たした上で、伝導性高分子のモノマー(単量体)を液状で簡単に合成することにより、重合と同時にドーパントがドープされている数十nmの伝導性高分子粒子を与え、合成及びドープが単一の工程において同時になされるとともに、90%以上の高い歩留まりが得られることから、工程が簡単であり、しかも、安価な伝導性高分子合成体を得る上で有利であることを知見した。さらには、本発明者らは、これらの粒子は他のホスト高分子とも容易にブレンドでき、伝導性コンポジット素材を製造するのに使用可能であることを知見した。本発明はこれらの知見に基づいて完成されたものである。
Synthetic Metal, 1992, 48, p91-97 J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1989, p1736-1738 J. Electrochem. Soc., 1994, 141, L26 Synth. Met. 1988, 26, p267 Polymer, 1992, 33, p4857
The present inventors put an oxidant necessary for polymerization into an ionic liquid solvent and satisfy the necessary conditions such as temperature, and then synthesize a monomer (monomer) of a conductive polymer in a liquid form. As a result, conductive polymer particles of several tens of nanometers doped with a dopant at the same time as polymerization are provided, and synthesis and doping are simultaneously performed in a single process, and a high yield of 90% or more can be obtained. The present inventors have found that the process is simple and advantageous in obtaining an inexpensive conductive polymer composite. Furthermore, the inventors have found that these particles can be easily blended with other host polymers and can be used to produce conductive composite materials. The present invention has been completed based on these findings.
Synthetic Metal, 1992, 48, p91-97 J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1989, p1736-1738 J. Electrochem. Soc., 1994, 141, L26 Synth. Met. 1988, 26, p267 Polymer, 1992, 33, p4857

本発明の目的は、電気的な特性に特に優れており(例えば、電気伝導度が、面抵抗にて最大300Ωまで発現可能)、しかも、粒径が自由に調節可能な伝導性高分子、特に、ポリピロール及びポリチオフェン又はその誘導体を、イオン液体を溶媒として製造し、これを電子部品の素材及びディスプレイ等の静電気防止及び電磁波遮蔽等の機能性素材として提供することにある。   The object of the present invention is particularly excellent in electrical characteristics (for example, electrical conductivity can be expressed up to 300Ω by sheet resistance), and a conductive polymer whose particle size can be freely adjusted, particularly Another object of the present invention is to produce polypyrrole and polythiophene or a derivative thereof using an ionic liquid as a solvent, and provide it as a functional material for preventing static electricity and shielding electromagnetic waves such as materials for electronic parts and displays.

上記目的を達成するために、本発明は、下記構造式1で表わされる化合物を含むイオン液体を溶剤として用い、下記構造式2で表わされる伝導性高分子の微粒子を合成し、高分子ナノ粒子の粒径を10〜500nmの範囲とすることを特徴とする伝導性高分子ナノ粒子の製造方法を提供する(請求項1)。   In order to achieve the above object, the present invention synthesizes fine particles of a conductive polymer represented by the following structural formula 2 using an ionic liquid containing a compound represented by the following structural formula 1 as a solvent, and polymer nanoparticles. The present invention provides a method for producing conductive polymer nanoparticles, wherein the particle diameter is in the range of 10 to 500 nm.

Figure 2008074894
Figure 2008074894

式中R’及びR”はそれぞれ独立して、炭素数1〜15のアルキル基、エーテル基、アルコキシ基、及びエステル基からなる群より選ばれるいずれか1種を表し、Yは、1価の陰イオンを表す。 In the formula, R ′ and R ″ each independently represent any one selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, an ether group, an alkoxy group, and an ester group, and Y represents a monovalent group. Represents the anion.

Figure 2008074894
Figure 2008074894

式中、R1及びR2はそれぞれ独立して、水素、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数1〜15のエーテル基、ハロゲン原子、及びベンゼン基からなる群より選ばれるいずれか1種を表し、Xは、硫黄(S)、酸素(O)、セレニウム(Se)又はNHを表し、nは、100〜10000の整数である。   In the formula, R1 and R2 each independently represent any one selected from the group consisting of hydrogen, an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, an ether group having 1 to 15 carbon atoms, a halogen atom, and a benzene group. , X represents sulfur (S), oxygen (O), selenium (Se) or NH, and n is an integer of 100 to 10,000.

上記発明(請求項1)において、前記構造式1で表わされる化合物の置換基R’及びR”としては、それぞれ炭素数1から15の炭化水素又は炭素外の原子数5以下を含有する炭化水素が用いられることが好ましく(請求項2)、前記イオン液体は、ピリジニウム、ホスホニウム、モルホリニウム、ピロリジニウム、ピロリドニウム、ピペリジニウム及びピペリジニウム誘導体からなる群より選ばれるいずれか1種であることが好ましく(請求項3)、前記イオン液体は、磁性体であることが好ましい(請求項4)。上記発明(請求項4)においては、前記イオン液体は、陰イオン物質が塩化鉄類であることが好ましい(請求項5)。   In the above invention (invention 1), the substituents R ′ and R ″ of the compound represented by the structural formula 1 are each a hydrocarbon having 1 to 15 carbon atoms or a hydrocarbon containing 5 or less atoms outside carbon. Is preferably used (Claim 2), and the ionic liquid is preferably one selected from the group consisting of pyridinium, phosphonium, morpholinium, pyrrolidinium, pyrrolidonium, piperidinium and piperidinium derivatives (Claim 3). The ionic liquid is preferably a magnetic substance (Invention 4) In the invention (Invention 4), the anionic substance is preferably an iron chloride (Invention). 5).

また、上記発明(請求項1)においては、前記構造式2で表わされる化合物の単量体は、ピロール、チオフェン、フラン及びこれらの誘導体よりなる群から選ばれるいずれか1種であることが好ましい(請求項6)。上記発明(請求項6)においては、前記単量体は、アニリン又はパイ結合をしている共役系の物質であることが好ましい(請求項7)。   In the above invention (Invention 1), the monomer of the compound represented by Structural Formula 2 is preferably any one selected from the group consisting of pyrrole, thiophene, furan and derivatives thereof. (Claim 6). In the above invention (invention 6), the monomer is preferably a conjugated substance having aniline or pi bond (invention 7).

さらに、上記発明(請求項1)においては、前記イオン液体は、他の有機溶剤と混合されて用いられ、前記イオン液体は、重合時に少なくとも50%以上含まれることが好ましく(請求項8)、前記構造式2で表わされる伝導性高分子ナノ粒子を少なくとも1%以上の他の物質と混合し、コート材又は他の素材への添加物として用いることが好ましい(請求項9)。   Furthermore, in the said invention (invention 1), it is preferable that the said ionic liquid is mixed with another organic solvent, and the said ionic liquid is contained at least 50% or more at the time of superposition | polymerization (invention 8), The conductive polymer nanoparticles represented by the structural formula 2 are preferably mixed with at least 1% or more of another substance and used as an additive to a coating material or another material (claim 9).

また、本発明は、請求項1に記載の方法により得られた、前記構造式2で表わされる伝導性高分子ナノ粒子を、静電気防止及び電磁遮蔽機能付き真空成形材又はその他の電子部品の素材として用いることを特徴とする伝導性高分子コンポジット物質の製造方法を提供する(請求項10)。上記発明(請求項10)においては、前記真空成形材又はその他の電子部品の素材は、ポリエスタ(PET、A−PET、PBT又はPET−G)、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン(PS)及びポリウレタンからなる群より選ばれるいずれか1種とは異なるホスト高分子とブレンドされることが好ましい(請求項11)。なお、上記発明(請求項1)においては、前記伝導性高分子の形状が、チューブ状又はロッド状になることが好ましい(請求項12)。   In addition, the present invention provides a conductive polymer nanoparticle represented by the structural formula 2 obtained by the method according to claim 1, a vacuum forming material with an antistatic and electromagnetic shielding function, or other electronic component material. The present invention provides a method for producing a conductive polymer composite material characterized by being used as (claim 10). In the said invention (invention 10), the said vacuum forming material or the raw material of another electronic component is a polyester (PET, A-PET, PBT, or PET-G), a polycarbonate (PC), a polystyrene (PS), and a polyurethane. It is preferably blended with a host polymer different from any one selected from the group (claim 11). In the above invention (Invention 1), the shape of the conductive polymer is preferably a tube or a rod (Invention 12).

本発明によれば、イオン液体溶剤中に重合に必要となる酸化剤等を入れ、温度等の必要条件を満たした上で、伝導性高分子のモノマー(単量体)を液状で混合するだけで、簡単に合成が起こる。また、重合と同時にドーパントがドープされている数十nmの伝導性高分子粒子を与えることで、合成及びドープが単一の工程において同時になされるとともに、90%以上の高い歩留まりが得られることから、工程が簡単であり、しかも、安価な伝導性高分子合成体を得る上で有利である。さらに、これらの粒子は他のホスト高分子とも容易にブレンドでき、伝導性コンポジット素材を製造するのに使用可能である。さらには、本発明により得られる伝導性高分子ナノ粒子は、炭素ナノチューブを用いる伝導性素材の代替品として有用である。なおかつ、本発明によれば、伝導性高分子のナノ粒子を一層経済的に合成可能であり、各種の用途として利用可能である。   According to the present invention, an oxidizing agent or the like necessary for polymerization is placed in an ionic liquid solvent, and after satisfying necessary conditions such as temperature, the conductive polymer monomer (monomer) is mixed in a liquid state. So synthesis is easy. In addition, by providing conductive polymer particles of several tens of nanometers doped with a dopant simultaneously with polymerization, synthesis and doping can be simultaneously performed in a single process, and a high yield of 90% or more can be obtained. The process is simple and advantageous in obtaining an inexpensive conductive polymer composite. Furthermore, these particles can be easily blended with other host polymers and can be used to produce conductive composite materials. Furthermore, the conductive polymer nanoparticles obtained by the present invention are useful as an alternative to a conductive material using carbon nanotubes. Moreover, according to the present invention, conductive polymer nanoparticles can be synthesized more economically and can be used for various applications.

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は、上記構造式1で表わされる化合物を含むイオン液体を溶剤として用い、上記構造式2で表わされる伝導性高分子の微粒子を合成することを特徴とする伝導性高分子ナノ粒子の製造方法を提供する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The present invention provides a conductive polymer nano-particle characterized in that the ionic liquid containing the compound represented by the structural formula 1 is used as a solvent to synthesize conductive polymer fine particles represented by the structural formula 2. Provide a method.

本発明において、上記の構造式1で表わされる化合物の置換基R’及びR”としては、炭素数1〜15の炭化水素又はイミダゾール系のものが用いられることが好適であり、前記イオン液体は、イミダゾール系を中心としてピリジニウム、ホスホニウム、モルホリニウム、ピロリジニウム、ピロリドニウム、ピペリジニウム及びピペリジニウム誘導体からなる群より選ばれるいずれか1種であることが好ましい。   In the present invention, as the substituents R ′ and R ″ of the compound represented by the structural formula 1, it is preferable to use a hydrocarbon having 1 to 15 carbon atoms or an imidazole type, and the ionic liquid is In particular, it is preferably any one selected from the group consisting of pyridinium, phosphonium, morpholinium, pyrrolidinium, pyrrolidonium, piperidinium and piperidinium derivatives centering on imidazole series.

また、本発明において、前記イオン液体は、磁性体であることが好ましく、より好ましくは、陰イオン物質が塩化鉄類(鉄を含むFeCl イオン)である。 Further, in the present invention, the ionic liquid is preferably a magnetic material, more preferably, anionic substances are iron chloride compounds (FeCl 4 containing iron - ions) it is.

また、本発明において、上記構造式2で表わされる化合物の単量体は、ピロール、チオフェン、フラン及びこれらの誘導体からなる群より選ばれるいずれか1種であることが好ましく、より好ましくは、上記単量体は、アニリン又はパイ結合をしている共役系の物質である。   In the present invention, the monomer of the compound represented by the structural formula 2 is preferably any one selected from the group consisting of pyrrole, thiophene, furan and derivatives thereof, more preferably The monomer is an aniline or conjugated substance having a pi bond.

さらに、本発明において、前記イオン液体は、他の有機溶剤と混合されて用いられ、前記イオン液体は、重合時に少なくとも50%以上含まれることが好ましく、上記の方法により得られた、上記の構造式2で表わされる伝導性高分子ナノ粒子を少なくとも1%以上の他の物質と混合してコート材又は他の素材への添加物として用いることが好ましい。   Furthermore, in the present invention, the ionic liquid is used by being mixed with another organic solvent, and the ionic liquid is preferably contained at least 50% or more at the time of polymerization, and the structure obtained by the above method is used. It is preferable to mix the conductive polymer nanoparticles represented by Formula 2 with at least 1% or more of other substances and use them as an additive to a coating material or other materials.

本発明は、イオン液体を溶剤として用い、液状でポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン及びこれらの誘導体とポリアニリン等の伝導性高分子物質を一定寸法の粒子状に直接的に重合する伝導性粒子の製造方法及びその応用に関する。ここで、イオン液体とは、イオンのみにより構成される液体をいい、通常、窒素を含む巨大な陽イオンと、これより小さな陰イオンとにより構成される。このような構造により結晶構造の格子エネルギーが低減され、その結果、低い融点と高い沸点を有する。特に、常温下で液体として存在し、不揮発性、不燃性、400℃までの温度下における液体としての安定性、有機物と無機物の高い溶解性、高い電気伝導性等の特異的な化学・物理的な特性を持っている新概念の清浄媒体である。また、使用後の層分離による100%の完全回収が可能であることから、「GREEN SOLVENT(グリーン溶液)」とも呼ばれている。イオン液体は、有機陽イオンと陰イオンにより構成されており、その代表的な陽イオンとしては、イミダゾリニウム、ピリジニウム、アンモニウム、ホスホニウム等があり、近年に至っては、モルホリニウム、ピロリジニウム、ピロリドニウム、ピペリジニウム、ピペリジニウム等へと拡大している傾向にある。そして、ここに、NO ,BF ,PF ,AlCl ,AlCl ,FeCl 等の種々な構造の陰イオン物質が含まれている。本発明により使用可能なイオン液体物質のうち、イミダゾリニウム誘導体の構造は、下記の構造式1で表わされる。 The present invention relates to a method for producing conductive particles in which an ionic liquid is used as a solvent, and a liquid polymer such as polypyrrole, polythiophene, polyfuran and derivatives thereof and a conductive polymer material such as polyaniline are directly polymerized into particles of a certain size and Regarding its application. Here, the ionic liquid refers to a liquid composed only of ions, and is generally composed of a huge cation containing nitrogen and a smaller anion. Such a structure reduces the lattice energy of the crystal structure, resulting in a low melting point and a high boiling point. In particular, it exists as a liquid at room temperature, and is non-volatile, non-flammable, stable as a liquid at temperatures up to 400 ° C., high solubility of organic and inorganic substances, high electrical conductivity, etc. It is a new concept cleaning medium with unique characteristics. Further, since 100% complete recovery by layer separation after use is possible, it is also called “GREEN SOLVENT (green solution)”. The ionic liquid is composed of an organic cation and an anion. Typical examples of the cation include imidazolinium, pyridinium, ammonium, phosphonium and the like. In recent years, morpholinium, pyrrolidinium, pyrrolidonium, piperidinium , Tend to expand to piperidinium and the like. Here, anion substances having various structures such as NO 3 , BF 4 , PF 6 , AlCl 4 , Al 2 Cl 7 , and FeCl 4 are included. Among the ionic liquid substances that can be used according to the present invention, the structure of the imidazolinium derivative is represented by the following structural formula 1.

Figure 2008074894
Figure 2008074894

式中、R’及びR”はそれぞれ独立して、炭素数1〜15のアルキル基、エーテル基、アルコキシ基、及びエステル基からなる群より選ばれるいずれか1種であり、Yは、1価の陰イオンである。 In the formula, R ′ and R ″ are each independently any one selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, an ether group, an alkoxy group, and an ester group, and Y is 1 It is a valent anion.

上記構造式1において、Yとしては、例えば、NO 、BF 、PF 、AlCl 、AlCl 、FeCl 等の種々な構造の陰イオン物質が挙げられる。 In the above structural formula 1, examples of Y include anionic substances having various structures such as NO 3 , BF 4 , PF 6 , AlCl 4 , Al 2 Cl 7 , and FeCl 4 −. .

本発明は、電気的な特性に特に優れており(例えば、電気伝導度が、面抵抗にて最大300Ωまで発現可能)、しかも、粒径が自由に調節可能な伝導性高分子、特に、ポリピロール及びポリチオフェン又はその誘導体を、イオン液体を溶媒として製造することができる。また、これを電子部品の素材及びディスプレイ等の静電気防止及び電磁波遮蔽等の機能性素材として供することができる。すなわち、本発明によれば、イオン液体溶剤中に重合に必要な酸化剤等を入れ、温度等の必要条件を満たした上で、伝導性高分子のモノマー(単量体)を液状で混合するだけで、簡単に合成を起こすとともに、重合と同時にドーパントがドープされている数十nmの伝導性高分子粒子を得る。これにより、合成及びドープが単一の工程において同時になされるとともに、90%以上の高い歩留まりが得られることから、工程が簡単であり、しかも、安価な伝導性高分子合成体を得る上で有利である。   The present invention is particularly excellent in electrical characteristics (for example, electrical conductivity can be developed up to 300Ω in terms of surface resistance), and a conductive polymer whose particle size can be freely adjusted, particularly polypyrrole. In addition, polythiophene or a derivative thereof can be produced using an ionic liquid as a solvent. Moreover, this can be used as a functional material for preventing static electricity and shielding electromagnetic waves in materials for electronic components and displays. That is, according to the present invention, an oxidant necessary for polymerization is placed in an ionic liquid solvent, and after satisfying necessary conditions such as temperature, the monomer (monomer) of the conductive polymer is mixed in a liquid state. As a result, conductive polymer particles of several tens of nanometers that are easily synthesized and doped with a dopant simultaneously with polymerization are obtained. As a result, synthesis and dope are simultaneously performed in a single process, and a high yield of 90% or more can be obtained. Therefore, the process is simple and advantageous in obtaining an inexpensive conductive polymer composite. It is.

さらに、これらの粒子は、他のホスト高分子とも容易にブレンド可能であり、しかも、伝導性コンポジット素材を製造することも容易である。本発明により製造可能な伝導性高分子物質は、主として、ヘテロ環構造を有する共役系の高分子であって、ポリピロール及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリフラン及びその誘導体、そしてポリセレノフェン及びその誘導体等が挙げられる。これらは、下記の構造式2で表わされる。   Furthermore, these particles can be easily blended with other host polymers, and a conductive composite material can be easily produced. The conductive polymer material that can be produced according to the present invention is mainly a conjugated polymer having a heterocyclic structure, and includes polypyrrole and derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof, polyfuran and derivatives thereof, and polyselenophene and derivatives thereof. Derivatives and the like. These are represented by the following structural formula 2.

Figure 2008074894
Figure 2008074894

上記式中、R1及びR2はそれぞれ独立して、水素、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数1〜15のエーテル基、ハロゲン原子、及びベンゼン基からなる群より選ばれるいずれか1種であり、Xは、硫黄(S)、酸素(O)、セレニウム(Se)又はNHであり、nは、100〜10000の整数である。   In the above formula, R1 and R2 are each independently any one selected from the group consisting of hydrogen, an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, an ether group having 1 to 15 carbon atoms, a halogen atom, and a benzene group. Yes, X is sulfur (S), oxygen (O), selenium (Se), or NH, and n is an integer from 100 to 10,000.

本発明において用いられるイオン液体は、上記構造式1で表わされる構造を基本として、1−エチル−3−メチルイミダゾリニウムテトラフルオロボレート、1−エチル−3−メチルイミダゾリニウムエチルサルフェート、1−エチル−3−メチルイミダゾリニウム塩化鉄、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリニウムトリフルオロエタンサルフェート、1−アリール−3−ブチルイミダゾリニウムテトラフルオロボレート、1−エチルピリジニウムブロマイド、1−ブチルピリジニウムヘキサフルオロフォスフェート等を用いることができ、用途に応じて、これらを組み合わせて歩留まりを高めることもできる。場合によっては、磁性を持つ磁性イオン液体を用いてもよい。このときに使用可能な陰イオンとしては、(3価イオンの)鉄を含むことができる。   The ionic liquid used in the present invention is based on the structure represented by the structural formula 1 above, and 1-ethyl-3-methylimidazolinium tetrafluoroborate, 1-ethyl-3-methylimidazolinium ethyl sulfate, 1-ethyl Ethyl-3-methylimidazolinium iron chloride, 1-hexyl-3-methylimidazolinium trifluoroethane sulfate, 1-aryl-3-butylimidazolinium tetrafluoroborate, 1-ethylpyridinium bromide, 1-butylpyridinium Hexafluorophosphate or the like can be used, and these can be combined to increase the yield depending on the application. In some cases, a magnetic ionic liquid having magnetism may be used. Anions that can be used at this time can include iron (trivalent ions).

本発明に従い得られた共役系の高分子については、電気伝度度が10〜10−2S/cm程度であり、粒径は、合成時間と反応温度条件によって異なる。なお、低温よりは高温において大きな粒子が得られる。特に、ピロールを単量体としたとき、反応時間、反応温度、反応溶媒、酸化剤等の要因が合成された伝導性高分子の微細構造と電気伝導度に大いに影響する。 The conjugated polymer obtained according to the present invention has an electric conductivity of about 10 2 to 10 −2 S / cm, and the particle size varies depending on the synthesis time and reaction temperature conditions. Larger particles can be obtained at higher temperatures than at lower temperatures. In particular, when pyrrole is used as a monomer, factors such as reaction time, reaction temperature, reaction solvent, and oxidizing agent greatly affect the microstructure and electrical conductivity of the synthesized conductive polymer.

本発明による、イオン液体における重合による伝導性高分子粒子の合成方法は、0〜120℃までの温度条件下で行うことができ、合成から粒子の形成までが単一の工程により行われるところに特徴がある。また、化学ドープのために、別途の工程を要することもない。合成された伝導性高分子のナノ粒子は、磁性イオン液体との簡単な層分離により分離回収が可能であり、層分離のためには、アルコール類を加えてもよい。高分子粒子構造の多様化及び歩留まりの向上のために、各種のイオン液体を混合することができ、陰イオンの形も、2〜3種を混合して用いることができる。   The method for synthesizing conductive polymer particles by polymerization in an ionic liquid according to the present invention can be performed under a temperature condition of 0 to 120 ° C., and from synthesis to particle formation is performed in a single step. There are features. Further, no additional process is required for chemical doping. The synthesized conductive polymer nanoparticles can be separated and recovered by simple layer separation from the magnetic ionic liquid, and alcohols may be added for layer separation. In order to diversify the polymer particle structure and improve the yield, various ionic liquids can be mixed, and two or three types of anions can be mixed and used.

重合後、未反応の単量体及び不純物を除去するために、洗浄を行う。このとき、使用可能な溶剤としては、通常、アルコール類が挙げられるが、場合によっては、水を用いてもよい。このような一連の工程は、段階的又は連続的に行うことができ、重合から粒子化までの一連の作業工程により処理可能であるという特徴を有する。   After the polymerization, washing is performed to remove unreacted monomers and impurities. In this case, the usable solvent usually includes alcohols, but depending on the case, water may be used. Such a series of processes can be performed stepwise or continuously, and can be processed by a series of operation processes from polymerization to particle formation.

本発明に従い得られた伝導性高分子粒子は、99%以上の純度を保持するとともに、伝導性に優れている。また、通常のアルコール類の有機溶剤中で安定的な特性を示す。   The conductive polymer particles obtained according to the present invention maintain a purity of 99% or more and are excellent in conductivity. In addition, it exhibits stable characteristics in ordinary organic solvents such as alcohols.

反応終了後、分離回収された伝導性高分子粒子は、ドーパントの変形を考慮して、60℃以下の真空乾燥機において乾燥される。合成された伝導性高分子粒子は、ホスト高分子物質としてのポリウレタン、ポリビニールクロライド、ポリエステル、ナイロン、ABS樹脂、ポリスチレン、そしてポリビニールアルコール等のほとんどの高分子物質と親和力があって容易に混合されることが特徴である。このため、これらの合成高分子物質は、上述したホスト高分子とブレンドしてコンポジット物質を製造することができる。   After completion of the reaction, the separated and recovered conductive polymer particles are dried in a vacuum dryer at 60 ° C. or lower in consideration of the deformation of the dopant. The synthesized conductive polymer particles have an affinity with most polymer materials such as polyurethane, polyvinyl chloride, polyester, nylon, ABS resin, polystyrene, and polyvinyl alcohol as host polymer materials and are easily mixed. It is a feature that it is done. For this reason, these synthetic polymer materials can be blended with the host polymer described above to produce a composite material.

これらは、電気伝導性を有し、帯電防止又は電磁波遮蔽用のフィルム類又はシート状として製造しやすいほか、成形性にも優れていることから、真空成形体又はその他の加工品に使用可能である。成形品としての優れた成形性とともに、機械的な強度を備えており、ポリピロールの場合、大気中における熱的・化学的な安定性も高くて、これまで多くの関心を集めている。   They have electrical conductivity, are easy to manufacture as antistatic or electromagnetic shielding films or sheets, and are excellent in moldability, so they can be used for vacuum molded products or other processed products. is there. In addition to excellent moldability as a molded product, it has mechanical strength, and in the case of polypyrrole, it has high thermal and chemical stability in the atmosphere, and has attracted much attention so far.

なお、本発明は、上記の方法により得られた、上記の構造式2で表わされる伝導性高分子ナノ粒子を静電気防止及び電磁波遮蔽機能付き真空成形材又はその他の電子部品の素子として用いる伝導性高分子コンポジット物質の製造方法を提供する。   In the present invention, the conductive polymer nanoparticle represented by the structural formula 2 obtained by the above method is used as a vacuum forming material with an antistatic and electromagnetic wave shielding function or an element of other electronic components. A method for producing a polymer composite material is provided.

このとき、前記真空成形材又はその他の電子部品の素材は、ポリエスタ(PET、A−PET、PBT又はPET−G)、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン(PS)及びポリウレタンよりなる群から選ばれるいずれか1種とは異なるホスト高分子とブレンドされることが好ましい。   At this time, the material of the vacuum forming material or other electronic component is any one selected from the group consisting of polyester (PET, A-PET, PBT or PET-G), polycarbonate (PC), polystyrene (PS) and polyurethane. It is preferably blended with a host polymer different from one kind.

本発明において、面抵抗は4端子法により測定され、85℃/85%RH条件の高温高湿の条件下で信頼性の実験を行い、そして、コンポジットの場合は、鉛筆強度の測定による硬度測定を行った。熱安定性の評価は、TGA2050分析計(デュポン社製)を用い、30〜500℃の測定範囲において、加熱速度を10℃/分にして行った。粒子の形状は、光学顕微鏡により観察可能であった。   In the present invention, sheet resistance is measured by a four-terminal method, reliability is tested under high temperature and high humidity conditions of 85 ° C./85% RH, and in the case of composite, hardness is measured by measuring pencil strength. Went. Evaluation of thermal stability was performed using a TGA2050 analyzer (manufactured by DuPont) at a heating rate of 10 ° C./min in a measurement range of 30 to 500 ° C. The shape of the particles could be observed with an optical microscope.

本発明に従い得られた伝導性粒子は、重合条件及び高分子の化学的な構造差により僅かな違いを示している。電気伝導度の場合、最低300Ω/□から最高1000Ω/□まで示しており、これは、反応時間、温度等により粒径を自由に調節可能である。他のホスト高分子と混合して伝導性高分子コンポジットを調製する場合、帯電防止用、又は電磁波遮蔽用のフィルム状、電磁波遮蔽用のシート状として使用可能である。さらに、このコンポジットの場合、3〜5倍の延伸までは伝導度を保持することができ、成形材としての特性をも有する。   The conductive particles obtained according to the present invention show slight differences due to polymerization conditions and chemical structure differences of the polymer. In the case of electrical conductivity, the minimum is 300 Ω / □ to the maximum 1000 Ω / □, and the particle size can be freely adjusted by the reaction time, temperature and the like. When a conductive polymer composite is prepared by mixing with another host polymer, it can be used as an antistatic film, an electromagnetic wave shielding film, or an electromagnetic wave shielding sheet. Furthermore, in the case of this composite, the conductivity can be maintained up to 3 to 5 times stretching, and it also has the characteristics as a molding material.

近年、半導体ICチップ又は精密電子機器の搬送用(船積みトレイ又はキャリアテープ等)はもとより、ディスプレイ用の材料へと用途が拡大可能であると報告されている。しかしながら、これらの材料は、今まで、伝導性高分子そのものを重合した後、別途のコート工程によりフィルム化する方法が用いられている。さらに、真空蒸着による金属薄膜が透明な導電材として用いられている。しかし、これらは、電極材としては優れた性能を示すとはいえ、真空成形等の2次加工を要する材料としては使用することが困難であり、しかも、製造コストが高いといった不都合がある。また、場合によっては、炭素ナノチューブを用いる伝導性素材の代替品としても有用であると考えられ、伝導性高分子のナノ粒子を一層安価に、かつ、種々な用途として提供することができる。   In recent years, it has been reported that the application can be expanded to materials for displays as well as for transporting semiconductor IC chips or precision electronic devices (shipping trays or carrier tapes). However, for these materials, a method of forming a film by a separate coating process after polymerizing the conductive polymer itself has been used so far. Furthermore, a metal thin film formed by vacuum deposition is used as a transparent conductive material. However, although these exhibit excellent performance as electrode materials, they are difficult to use as materials that require secondary processing such as vacuum forming, and have the disadvantage of high manufacturing costs. Further, in some cases, it is considered useful as a substitute for a conductive material using carbon nanotubes, and the nanoparticles of the conductive polymer can be provided at a lower cost and for various uses.

本発明は、イオン液体に酸化剤を混合してピロール単量体を反応させた後、沈殿物を分離回収して伝導性ポリピロール高分子粒子を得る。次いで、これから不純物を除去して真空乾燥する。その結果、伝導性高分子ポリピロール粒子が得られ、これは、高い電気伝導度の値を示し、有機溶剤に安定しているほか、200℃以上の高温処理時にも電気伝導度の変化がない。   In the present invention, an oxidant is mixed with an ionic liquid to react a pyrrole monomer, and then a precipitate is separated and recovered to obtain conductive polypyrrole polymer particles. Next, impurities are removed from this and vacuum dried. As a result, conductive polymer polypyrrole particles are obtained, which show high electrical conductivity values, are stable in organic solvents, and have no change in electrical conductivity even during high temperature treatment at 200 ° C. or higher.

以下、本発明を、実施例を挙げて詳細に説明する。ただし、下記の実施例は、単なる本発明を例示するためのものに過ぎず、本発明の内容が下記の実施例に限定されることはない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the following examples are merely for illustrating the present invention, and the content of the present invention is not limited to the following examples.

〔実施例1〕
イオン液体としての1−エチル−3−メチルイミダゾリニウムテトラフルオロボレート100重量%中に、酸化剤としての第3塩化鉄(FeCl)3重量%を混合し、60℃の温度条件下、ピロール単量体10重量%を入れて60分をかけて反応させた。次いで、沈殿物を分離回収して平均粒径500nmの伝導性ポリピロール高分子粒子を回収した。
[Example 1]
3% by weight of ferric chloride (FeCl 3 ) as an oxidant is mixed with 100% by weight of 1-ethyl-3-methylimidazolinium tetrafluoroborate as an ionic liquid, and pyrrole is heated at a temperature of 60 ° C. The monomer was allowed to react for 60 minutes by adding 10% by weight. Next, the precipitate was separated and recovered, and conductive polypyrrole polymer particles having an average particle diameter of 500 nm were recovered.

不純物を除去するために、メタノール50gにより洗浄し、60℃の温度条件下、1時間をかけて真空乾燥して、濃い茶色の伝導性高分子ポリピロール粒子9.5gを得た。得られた伝導性高分子ポリピロール粒子は、電気伝導度として10S/cm程度と高い値を示し、有機溶剤に安定しているほか、200℃以上の高温処理時にも電気伝導度の変化が認められなかった。 In order to remove impurities, it was washed with 50 g of methanol and vacuum-dried for 1 hour under a temperature condition of 60 ° C. to obtain 9.5 g of dark brown conductive polymer polypyrrole particles. The obtained conductive polymer polypyrrole particles have a high electric conductivity of about 10 2 S / cm, are stable in organic solvents, and change in electric conductivity even during high-temperature treatment at 200 ° C. or higher. I was not able to admit.

〔実施例2〕
イオン液体として1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリニウムトリフルオロエタンサルフェートを100g用い、第3塩化鉄(FeCl)溶媒に60℃の温度条件下、ピロール単量体を10重量%入れ、60分をかけて反応させた後、沈殿物を分離回収して伝導性ポリピロール高分子粒子8.7gを得た。得られた伝導性ポリピロール高分子粒子は、平均粒径が80nmであった。
[Example 2]
100 g of 1-hexyl-3-methylimidazolinium trifluoroethane sulfate was used as the ionic liquid, and 10% by weight of a pyrrole monomer was added to a ferric chloride (FeCl 3 ) solvent at 60 ° C. for 60 minutes. Then, the precipitate was separated and recovered to obtain 8.7 g of conductive polypyrrole polymer particles. The obtained conductive polypyrrole polymer particles had an average particle size of 80 nm.

〔実施例3〕
チオフェン誘導体の単量体を用いた以外は、上記実施例1の方法と同様にして、青色のポリチオフェン誘導体9gを得た。得られたポリチオフェン誘導体は、電気伝導度が10S/cm程度とポリピロールよりも高目であり、約800nmの板状粒子を呈していた。
Example 3
9 g of a blue polythiophene derivative was obtained in the same manner as in Example 1 except that a thiophene derivative monomer was used. The obtained polythiophene derivative had an electrical conductivity of about 10 2 S / cm, which was higher than that of polypyrrole, and exhibited plate-like particles of about 800 nm.

〔実施例4〕
チオフェン誘導体の単量体を用いた以外は、上記実施例2の方法と同様にして、青色のポリチオフェン誘導体8.2gを得た。得られたポリチオフェン誘導体は、電気伝導度が10S/cm程度とポリピロールよりも高く、約120nmの板状粒子を呈していた。
Example 4
8.2 g of a blue polythiophene derivative was obtained in the same manner as in Example 2 except that the thiophene derivative monomer was used. The obtained polythiophene derivative had an electric conductivity of about 10 2 S / cm, which was higher than that of polypyrrole, and exhibited plate-like particles of about 120 nm.

〔実施例5〕
酸化剤としてCu(ClOを溶解して合成した以外は、上記実施例1の方法と同様にして、透明な茶色の伝導性高分子粒子を得た。このとき、歩留まりは75%程度と低かった。得られた伝導性高分子粒子の電気伝導度は、実施例1のものと類似であった。
Example 5
Transparent brown conductive polymer particles were obtained in the same manner as in Example 1 except that Cu (ClO 4 ) 2 was synthesized by dissolving Cu (ClO 4 ) 2 as an oxidizing agent. At this time, the yield was as low as about 75%. The electrical conductivity of the obtained conductive polymer particles was similar to that of Example 1.

〔実施例6〕
イオン液体として1−エチル−3−メチルイミダゾリニウム塩化鉄を用い、20℃の温度条件下、ピロール単量体を10重量%入れて60分をかけて反応させた後、沈殿物を分離回収した以外は、上記実施例1の方法と同様にして、平均粒径60nmの伝導性ポリピロール微粒子を得た。その結果、濃い茶色の伝導性高分子ポリピロール粒子8gを得た。得られた伝導性高分子ポリピロール粒子は、電気伝導度が実施例1と同様であり、かつ、低温工程における重合であるが故に、粒径が著しく小さくなる現象が見られた。
Example 6
1-ethyl-3-methylimidazolinium iron chloride was used as the ionic liquid, and the pyrrole monomer was added at 10% by weight under the temperature condition of 20 ° C. and reacted for 60 minutes, and then the precipitate was separated and recovered. Except that, conductive polypyrrole fine particles having an average particle diameter of 60 nm were obtained in the same manner as in Example 1 above. As a result, 8 g of dark brown conductive polymer polypyrrole particles were obtained. The obtained conductive polymer polypyrrole particles had the same electrical conductivity as that of Example 1 and polymerization in a low temperature process, and therefore a phenomenon that the particle size was remarkably reduced was observed.

〔実施例7〕
ピロール単量体に代えてチオフェン誘導体の単量体を用いた以外は、上記実施例6の方法と同様にして、青色のポリチオフェン誘導体7.8gを得た。得られたポリチオフェン誘導体は、電気伝導度がポリピロールの方よりもやや高く、約80nmの板状粒子を呈していた。
Example 7
7.8 g of a blue polythiophene derivative was obtained in the same manner as in Example 6 except that a thiophene derivative monomer was used instead of the pyrrole monomer. The obtained polythiophene derivative had slightly higher electrical conductivity than that of polypyrrole, and exhibited plate-like particles of about 80 nm.

〔実施例8〕
ホスト高分子としての分子量80000〜120000のポリスチレンを100重量%とし、実施例1に従い得られる伝導性高分子合成物5重量%を溶融混合して、薄い茶色のコンポジットを得た後、シート状にキャストして混合性及び電気的な特性を観察した。その結果、混合状態は、極めて均一な面状を示し、電気伝導度は、面抵抗にて10Ω/□程度を示した。なお、透明な茶色の伝導性高分子シートを得たが、これも、良好な成形性を示した。
Example 8
Polystyrene having a molecular weight of 80,000 to 120,000 as a host polymer is 100% by weight, and 5% by weight of a conductive polymer composition obtained according to Example 1 is melt-mixed to obtain a light brown composite. Cast and observed for mixing and electrical properties. As a result, the mixed state showed a very uniform surface, and the electric conductivity was about 10 8 Ω / □ in terms of surface resistance. In addition, although the transparent brown conductive polymer sheet was obtained, this also showed favorable moldability.

〔実施例9〕
イオン液体とメチルアルコール、イソ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の割合にて混合された溶媒とを3:1の混合比にて混合して用いた以外は、上記実施例1の方法と同様にして行った。その結果、伝導性高分子粒子の分離能が大幅に高まることが認められた。
Example 9
The method of Example 1 above, except that the ionic liquid and a solvent in which methyl alcohol, isobutyl alcohol and ethyl cellosolve were mixed in a ratio of 6: 3: 1 were mixed at a mixing ratio of 3: 1. And performed in the same manner. As a result, it was confirmed that the separation ability of the conductive polymer particles was greatly increased.

〔実施例10〕
ホスト高分子としての分子量100000〜150000のポリエスタ(PET)を100重量%とし、実施例1に従い得られる伝導性高分子合成物5重量%を溶融混合してコンポジットを得た。得られたコンポジットは、混合性及び電気的な特性が実施例8のものと類似であった。
Example 10
Polyester (PET) having a molecular weight of 100,000 to 150,000 as a host polymer was 100% by weight, and 5% by weight of a conductive polymer composite obtained according to Example 1 was melt-mixed to obtain a composite. The resulting composite was similar in mixing and electrical properties to that of Example 8.

〔実施例11〕
ホスト高分子としてポリオレフィン系の樹脂を用いた以外は、上記実施例2の方法と同様にして行った。
Example 11
The same procedure as in Example 2 was performed except that a polyolefin-based resin was used as the host polymer.

〔実施例12〕
2,3−ジヒドロチオ−3,4−ジオキシン(EDOT)単量体を用いた以外は、上記実施例1の方法と同様にして行った。このとき、反応温度は40℃に調整した。その結果、重合状態及び電気的な特性が実施例1と類似であった。
Example 12
The procedure was the same as in Example 1 except that 2,3-dihydrothio-3,4-dioxin (EDOT) monomer was used. At this time, the reaction temperature was adjusted to 40 ° C. As a result, the polymerization state and electrical characteristics were similar to those in Example 1.

〔実施例13〕
アニリン単量体を用いた以外は、前記実施例1の方法と同様にして、緑色の重合物質を得た。得られた重合物質は、数十nmにおける粒子の不揃いはあったが、電気的な特性に変化は見られなかった。
Example 13
A green polymer material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the aniline monomer was used. The obtained polymerized material had irregularity of particles at several tens of nm, but no change in electrical characteristics was observed.

Claims (12)

下記構造式1で表わされる化合物を含むイオン液体を溶剤として用い、下記構造式2で表わされる伝導性高分子の微粒子を合成し、高分子ナノ粒子の粒径を10〜500nmの範囲とすることを特徴とする伝導性高分子ナノ粒子の製造方法。
Figure 2008074894

(式中R’及びR”はそれぞれ独立して、炭素数1〜15のアルキル基、エーテル基、アルコキシ基、及びエステル基からなる群より選ばれるいずれか1種を表し、Yは、1価の陰イオンを表す。)
Figure 2008074894

(式中、R1及びR2はそれぞれ独立して、水素、炭素数1〜15のアルキル基、炭素数1〜15のエーテル基、ハロゲン原子、及びベンゼン基からなる群より選ばれるいずれか1種を表し、Xは、硫黄(S)、酸素(O)、セレニウム(Se)又はNHを表し、nは、100〜10000の整数である。)
Using an ionic liquid containing a compound represented by the following structural formula 1 as a solvent, fine particles of a conductive polymer represented by the following structural formula 2 are synthesized, and the particle size of the polymer nanoparticles is in the range of 10 to 500 nm. A method for producing conductive polymer nanoparticles, characterized by comprising:
Figure 2008074894

(Independently of R 'and R ", wherein represents any one selected from the group consisting of alkyl group, an ether group, an alkoxy group and an ester group, of 1 to 15 carbon atoms, Y - is 1 Represents a valent anion.)
Figure 2008074894

(Wherein R1 and R2 each independently represents any one selected from the group consisting of hydrogen, an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, an ether group having 1 to 15 carbon atoms, a halogen atom, and a benzene group. X represents sulfur (S), oxygen (O), selenium (Se) or NH, and n is an integer of 100 to 10,000.
前記構造式1で表わされる化合物の置換基R’及びR”としては、それぞれ炭素数1から15の炭化水素又は炭素外の原子数5以下を含有する炭化水素が用いられることを特徴とする請求項1に記載の伝導性高分子ナノ粒子の製造方法。   As the substituents R ′ and R ″ of the compound represented by the structural formula 1, hydrocarbons having 1 to 15 carbon atoms or hydrocarbons having 5 or less carbon atoms are used, respectively. Item 2. A method for producing conductive polymer nanoparticles according to Item 1. 前記イオン液体は、ピリジニウム、ホスホニウム、モルホリニウム、ピロリジニウム、ピロリドニウム、ピペリジニウム及びピペリジニウム誘導体からなる群より選ばれるいずれか1種であることを特徴とする請求項1に記載の伝導性高分子ナノ粒子の製造方法。   The conductive polymer nanoparticles according to claim 1, wherein the ionic liquid is any one selected from the group consisting of pyridinium, phosphonium, morpholinium, pyrrolidinium, pyrrolidonium, piperidinium, and piperidinium derivatives. Method. 前記イオン液体は、磁性体であることを特徴とする請求項1に記載の伝導性高分子ナノ粒子の製造方法。   The method for producing conductive polymer nanoparticles according to claim 1, wherein the ionic liquid is a magnetic substance. 前記イオン液体は、陰イオン物質が塩化鉄類であることを特徴とする請求項4に記載の伝導性高分子ナノ粒子の製造方法。   The method for producing conductive polymer nanoparticles according to claim 4, wherein the ionic liquid is an anionic substance of iron chloride. 前記構造式2で表わされる化合物の単量体は、ピロール、チオフェン、フラン及びこれらの誘導体からなる群より選ばれるいずれか1種であることを特徴とする請求項1に記載の伝導性高分子ナノ粒子の製造方法。   2. The conductive polymer according to claim 1, wherein the monomer of the compound represented by Structural Formula 2 is any one selected from the group consisting of pyrrole, thiophene, furan, and derivatives thereof. A method for producing nanoparticles. 前記単量体は、アニリン又はパイ結合をしている共役系の物質であることを特徴とする請求項6に記載の伝導性高分子ナノ粒子の製造方法。   The method for producing conductive polymer nanoparticles according to claim 6, wherein the monomer is an aniline or conjugated substance having a pi bond. 前記イオン液体は、他の有機溶剤と混合されて用いられ、
前記イオン液体は、重合時に少なくとも50%以上含まれることを特徴とする請求項1に記載の伝導性高分子ナノ粒子の製造方法。
The ionic liquid is used by being mixed with another organic solvent,
The method for producing conductive polymer nanoparticles according to claim 1, wherein the ionic liquid is contained at least 50% or more during polymerization.
前記構造式2で表わされる伝導性高分子ナノ粒子を少なくとも1%以上の他の物質と混合し、コート材又は他の素材への添加物として用いることを特徴とする請求項1に記載の伝導性高分子ナノ粒子の製造方法。   The conductive polymer nanoparticle represented by the structural formula 2 is mixed with at least 1% or more of another substance and used as an additive to a coating material or another material. For producing functional polymer nanoparticles. 請求項1に記載の方法により得られた、前記構造式2で表わされる伝導性高分子ナノ粒子を、静電気防止及び電磁遮蔽機能付き真空成形材又はその他の電子部品の素材として用いることを特徴とする伝導性高分子コンポジット物質の製造方法。   The conductive polymer nanoparticles represented by the structural formula 2 obtained by the method according to claim 1 are used as a vacuum forming material with an antistatic and electromagnetic shielding function or as a material for other electronic components, A method for producing a conductive polymer composite material. 前記真空成形材又はその他の電子部品の素材は、ポリエスタ(PET、A−PET、PBT又はPET−G)、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン(PS)及びポリウレタンからなる群より選ばれるいずれか1種とは異なるホスト高分子とブレンドされることを特徴とする請求項10に記載の伝導性高分子コンポジット物質の製造方法。   The material of the vacuum forming material or other electronic component is any one selected from the group consisting of polyester (PET, A-PET, PBT or PET-G), polycarbonate (PC), polystyrene (PS) and polyurethane. The method of claim 10, wherein the method is blended with a different host polymer. 前記伝導性高分子の形状が、チューブ状又はロッド状になることを特徴とする請求項1に記載の伝導性高分子ナノ粒子の製造方法。   The method for producing conductive polymer nanoparticles according to claim 1, wherein the shape of the conductive polymer is a tube shape or a rod shape.
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