JP2003147055A - ポリピロールの製造方法及び固体電解コンデンサ - Google Patents

ポリピロールの製造方法及び固体電解コンデンサ

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JP2003147055A
JP2003147055A JP2001344879A JP2001344879A JP2003147055A JP 2003147055 A JP2003147055 A JP 2003147055A JP 2001344879 A JP2001344879 A JP 2001344879A JP 2001344879 A JP2001344879 A JP 2001344879A JP 2003147055 A JP2003147055 A JP 2003147055A
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polypyrrole
sulfonic acid
aromatic sulfonic
electrolytic capacitor
solid electrolytic
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Sumihito Otani
純人 大谷
Masaaki Sato
正昭 佐藤
Minoru Nakano
稔 中野
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Tomiyama Pure Chemical Industries Ltd
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Tomiyama Pure Chemical Industries Ltd
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  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ピロールを化学酸化重合させポリピロールを
得るに際し、芳香族スルホン酸の第二鉄塩と芳香族スル
ホン酸の第二銅塩とからなる酸化剤を用いて重合させ
る。酸化剤を用いると共に酸化防止剤を添加して重合さ
せるとよい。得られたポリピロールを陰極導電性材料と
して用いてなる固体電解コンデンサ。 【効果】 高い導電性と優れた耐熱性を示す導電性高分
子材料を得ることができ、また、この導電性高分子材料
を固体電解コンデンサの陰極導電材料として使用する
と、共振周波数におけるインピーダンスが小さく、高周
波特性が良好であり、しかも高温での特性劣化の少ない
固体電解コンデンサを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリピロールの製
造方法及び固体電解コンデンサに関し、特に、高伝導度
で且つ耐熱性のポリピロールを得ることができる製造方
法とそれにより得られたポリピロールの高伝導度性、高
耐熱性を利用してそのポリピロールを電極の陰極導電材
料に適用した固体電解コンデンサに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、エレクトロニクスの発展に伴っ
て、新しい電子部品材料の開発が行われており、特に、
機能性高分子材料において目覚しい発展が見られてい
る。導電性材料に限ってみても、ポリピロール、ポリア
ニリン,ポリチオフェンなどの電子共役系高分子物質と
電子受容性化合物(ドーパント)が開発され、キャパシ
タ電極材料、電池電極材料、帯電防止材料等として実用
化されている例もある。前述したポリピロール、ポリア
ニリン,ポリチオフェン等の導電性高分子物質をコンデ
ンサの陰極として用いると、これら導電性高分子物質
は、二酸化マンガンよりも、誘電率が高く、また、テト
ラシアノキノジメタン(TCNQ)錯塩よりも耐熱性に
優れるという特性が見出されている。この特性に注目し
て、例えば特開昭64−74711号公報、特開昭64
−74712号公報、特開昭64−74713号公報に
は、酸化剤を用いた化学酸化重合法で導電性高分子を酸
化皮膜上に形成するコンデンサの製造法が開示されてい
るここに、化学酸化重合法とは、導電性高分子のモノマ
ーと酸化剤とを混合させることでポリマーを得る方法
で、酸化剤として、一般に、有機酸等の第二鉄塩を各種
の溶媒に溶解させたものが多く用いられている。しかる
に、こうして得られた導電性高分子物質は、アニオンが
ドープされた高酸化状態であることから、熱などによる
導電率の低下が生じ、長期間安定に導電率を維持するこ
とが困難とされてきた。特に、ポリピロールは、酸化さ
れ易いために、電気伝導度の減少が著しく、又、初期の
電気伝導度もチオフェン誘導体などに比べて、それほど
高くはないことが知られている。その為、ポリピロール
を陰極導電性材料として用いた固体電解コンデンサは、
インピーダンス特性や耐熱性もチオフェン誘導体などを
用いた固体コンデンサに比べて劣っていることが知られ
ており、価格がチオフェン誘導体などに比べて安価であ
るにもかかわらず、実用化されている例がそれ程多くは
ないのが現状である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の有する欠点を解消できる技術を提供することを目
的としたものである。本発明の前記ならびにそのほかの
目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から
もあきらかになるであろう。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、ピロールを化
学酸化重合させポリピロールを得るに際し、芳香族スル
ホン酸の第二鉄塩と芳香族スルホン酸の第二銅塩とから
なる酸化剤を用いて重合させることを特徴とするポリピ
ロールの製造方法に係り、好ましい実施態様として、当
該芳香族スルホン酸が、パラトルエンスルホン酸である
ことを特徴とする。又、本発明は、ピロールを化学酸化
重合させポリピロールを得るに際し、酸化剤を用いると
共に、酸化防止剤を添加して重合させることを特徴とす
るポリピロールの製造方法に係り、好ましい実施態様と
して、当該酸化剤が、芳香族スルホン酸の第二鉄塩と芳
香族スルホン酸の第二銅塩とからなることを特徴とす
る。更に、本発明は、上記で得られたポリピロールを、
陰極導電性材料として用いてなることを特徴とする固体
電解コンデンサに係るものである。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【0006】本発明で使用されるピロールは、次の一般
式(1)で表される化合物である。
【0007】
【化1】 (式中、R及びRは、各々独立して、水素原子、C
1〜6の直鎖状若しくは分岐状の飽和若しくは不飽和の
炭化水素基、C1〜6の直鎖状若しくは分岐状の飽和若
しくは不飽和のアルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子、
ニトロ基、シアノ基、トリハロメチル基、フェニル基若
しくは置換フェニル基を表し、又、R及びRは、互
いに任意の位置で結合して、少なくとも1以上の5〜7
員環の飽和若しくは不飽和の環状構造を形成する二価の
基を形成してもよい。)
【0008】上記化学的酸化重合法による重合法は、芳
香族スルホン酸の共役塩基を配位子とする遷移金属錯体
と、電子共役系の分子構造を有する高分子化合物を形成
する繰り返し単位を持った単量体即ちピロールとを溶媒
中で接触させることで行うことができる。遷移金属錯体
を構成する中心金属として、本発明では、鉄及び銅が選
択され、芳香族スルホン酸のFe(III)塩及びCu
(II)塩を併用する。芳香族スルホン酸のFe(II
I)塩及びCu(II)塩の混合溶液を用いればよい。
当該遷移金属錯体は、通常、単量体即ちピロール1モル
に対して0.5〜10モルの量で使用される。反応に使
用される溶媒は、上記遷移金属錯体並びに単量体を溶解
するものであればよく、例えば、水、メタノール、エタ
ノール、n−プロパノール、n−ブタノール,ニトロメ
タンジメチルフォルムアミド、アセトニトリル、プロピ
レンカーボネート等を挙げることができる。重合温度は
0℃〜50℃が好ましく、反応時間は0.1〜24時間
が好ましい。また、重合は不活性雰囲気下で行われるこ
とが望ましい。
【0009】本発明で使用される芳香族スルホン酸のF
e(III)塩及びCu(II)塩を構成する芳香族ス
ルホン酸の例としては、パラトルエンスルホン酸が挙げ
られる。
【0010】本発明のポリピロールは、次の一般式
(2)で表される構造単位からなる。
【0011】
【化2】 (式中のR及びRは、前記一般式(1)に同じであ
る。)
【0012】本発明でピロールを化学酸化重合させポリ
ピロールを得るに際し、酸化剤を用いると共に、酸化防
止剤を添加して重合させると耐熱性の良好なポリピロー
ルが得られることが判った。当該酸化防止剤の例として
は、プラスチック用に一般的に用いられている酸化防止
剤を使用することができ、例えば、フェノール系酸化防
止剤(モノフェノール系、ビスフェノール系、高分子型
の各種フェノール系酸化防止剤を含む。)を使用するこ
とができる。当該フェノール系酸化防止剤の具体例とし
ては、ブチル化ヒドロキシアニソール(BHA)、2,
6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、p−メトキシフ
ェノール、ヒドロキノン、2,2−メチレンビス(4−
メチル−6−ブチルフェノール)、2,2−メチレンビ
ス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、1,
1,3−トリスメチル−2,4,6−トリス(3,5−
ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼンな
どが挙げられる。酸化防止剤の添加量は任意に選択する
ことができるが、1ppm〜10重量%の濃度範囲で添
加することが好ましい。1ppm未満では、耐熱性向上
効果が少なく、一方、10重量%を超えても、効果が飽
和し、経済的でない。上記の場合の酸化剤としては、芳
香族スルホン酸のFe(III)塩及びCu(II)塩
を併用する以外に、鉄、ルテニウムなどを遷移金属とし
た各種芳香族スルホン酸の共役塩基を配位子とする遷移
金属錯体を使用することができる。
【0013】上記ピロールの化学酸化重合で得られたポ
リピロールは、前記構造単位を有するポリピロールに、
ドーパントとして芳香族スルホン酸のアニオンが含有さ
れる。芳香族スルホン酸のFe(III)塩及びCu
(II)塩を併用し、或いは、酸化剤に酸化防止剤を添
加することにより、高導電性、耐熱性に優れた導電性材
料が得られる。又、当該導電性高分子材料を、電極の陰
極導電性材料として用いると、高周波領域まで良好なイ
ンピーダンス特性を有し、しかも、耐熱性に優れた固体
電解コンデンサを得ることができる。固体電解コンデン
サは、一般に、陽極金属と陰極導電材料とが誘電体層を
介して接合した基本構造を有してなり、各陽極金属及び
陰極導電材料には電極リードが取付けられている。陽極
金属を構成する金属としては、アルミウム、タンタル、
ニオブ等が挙げられ、通常箔の状態で使用される。ま
た、その表面はエッチングされていてもよい。誘電体層
は、通常、陽極金属の酸化層よりなる。陰極及び陽極を
配置した固体電解コンデンサの形状としては円筒型、デ
ィップ型などいかなる形状でもよい。
【0014】本発明では、その目的を損なわない範囲内
で、従来ドーパント材料として知られている他の化合物
等を、重合系に共存させ重合を進めることもできる。
【0015】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに説明
する。
【0016】実施例1 p−トルエンスルホン酸第二鉄40g、p−トルエンス
ルホン酸第二銅10gをエタノール中に溶解し、p−ト
ルエンスルホン酸第二鉄として40%、p−トルエンス
ルホン酸第二銅として10%の酸化剤を作成した。この
40%p−トルエンスルホン酸第二鉄+10%p−トル
エンスルホン酸第二銅の混合溶液23.6gをビーカー
に取り、これをスタラーを用いて良く攪拌を行っている
ところに、0.6gのピロールを少しづつ加え、化学酸
化重合を行った。得られたポリピロールをメタノールに
て良く洗浄し、その後、乾燥を行った。得量0.93
g。得られたポリマーを圧縮成型して、ディスクを成型
し、その初期電気伝導度を四探針法で測定した結果、4
2.1S/cmの電気伝導度が得られた。又、105℃
の恒温槽中で保存し、200時間後の電気伝導度を同様
にして測定し、初期電気伝導度を基準として、伝導度保
持率を算出した。結果を表1に示す。
【0017】実施例2 p−トルエンスルホン酸第二鉄40g、p−トルエンス
ルホン酸第二銅10gをエタノール中に溶解し、p−ト
ルエンスルホン酸第二鉄として40%、p−トルエンス
ルホン酸第二銅として10%の酸化剤を作成した。この
40%p−トルエンスルホン酸第二鉄+10%p−トル
エンスルホン酸第二銅の混合溶液にp−メトキシフェノ
ールを1000ppm添加し、これを良く攪拌し完全に
溶解させた。その23.6gをビーカーに取り、これを
スタラーを用いて良く攪拌を行っているところに、0.
6gのピロールを少しづつ加え、化学酸化重合を行っ
た。得られたポリピロールをメタノールにて良く洗浄
し、その後、乾燥を行った。得量0.73g。得られた
ポリマーを圧縮成型して、ディスクを成型し、その初期
電気伝導度を四探針法で測定した結果、15.6S/c
mの電気伝導度が得られた。又、105℃の恒温槽中で
保存し、200時間後の電気伝導度を同様にして測定
し、初期電気伝導度を基準として、伝導度保持率を算出
した。結果を表1に示す。
【0018】実施例3 40%p−トルエンスルホン酸第二鉄エタノール溶液
に、p−メトキシフェノールを1000ppm添加し、
これを良く攪拌し完全に溶解させた。その31.8gを
ビーカーに取り、これをスタラーを用いて良く攪拌を行
っているところに、0.6gのピロールを少しづつ加
え、化学酸化重合を行った。得られたポリピロールをメ
タノールにて良く洗浄し、その後、乾燥を行った。得量
0.81g。得られたポリマーを圧縮成型して、ディス
クを成型し、その初期電気伝導度を四探針法で測定した
結果、2.3S/cmの電気伝導度が得られた。又、1
05℃の恒温槽中で保存し、200時間後の電気伝導度
を同様にして測定し、初期電気伝導度を基準として、伝
導度保持率を算出した。結果を表1に示す。
【0019】
【比較例】以下、比較例を説明する。
【0020】比較例1 酸化剤として、40%p−トルエンスルホン酸第二鉄エ
タノール溶液を用いた以外は、実施例1と同様にして化
学酸化重合を行い、1.08gのポリピロールを得、実
施例1と同様にして、得られたポリマーを圧縮成型し
て、ディスクを成型し、その初期電気伝導度を四探針法
で測定した結果、4.7S/cmの電気伝導度が得られ
た。又、105℃の恒温槽中で保存し、200時間後の
電気伝導度を同様にして測定し、初期電気伝導度を基準
として、伝導度保持率を算出した。結果を表1に示す。
【0021】比較例2 酸化剤として、40%p−トルエンスルホン酸第二銅エ
タノール溶液を用いて実施例1と同様にして化学酸化重
合を行ったが、ディスクを形成するだけのポリピロール
を得ることができなかった。
【0022】
【表1】
【0023】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。すなわち、本発明によれば、芳香族
スルホン酸のFe(III)塩及びCu(II)塩を酸
化剤として用いることにより、高電導度を有するポリピ
ロールを得ることができた。又、酸化剤中に酸化防止剤
を添加することで、高耐熱性を有するポリピロールを得
ることができた。更に、酸化防止剤を上記芳香族スルホ
ン酸のFe(III)塩及びCu(II)塩からなる酸
化剤に添加することにより、高電導度、高耐熱性のポリ
ピロールを得ることができた。当該ポリピロールよりな
る導電性高分子材料を、固体電解コンデンサの陰極導電
材料として使用すると、共振周波数におけるインピーダ
ンスが小さく、高周波特性が良好であり、しかも高温で
の特性劣化の少ない固体電解コンデンサを得ることがで
きる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 稔 埼玉県富士見市水谷東3−11−1 富山薬 品工業株式会社志木工場内 Fターム(参考) 4J032 BA13 BA14 BC03 BC12 BD02 BD05 CG01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ピロールを化学酸化重合させポリピロー
    ルを得るに際し、芳香族スルホン酸の第二鉄塩と芳香族
    スルホン酸の第二銅塩とからなる酸化剤を用いて重合さ
    せることを特徴とするポリピロールの製造方法。
  2. 【請求項2】 芳香族スルホン酸が、パラトルエンスル
    ホン酸であることを特徴とする、請求項1に記載のポリ
    ピロールの製造方法。
  3. 【請求項3】 ピロールを化学酸化重合させポリピロー
    ルを得るに際し、酸化剤を用いると共に、酸化防止剤を
    添加して重合させることを特徴とするポリピロールの製
    造方法。
  4. 【請求項4】 酸化剤が、芳香族スルホン酸の第二鉄塩
    と芳香族スルホン酸の第二銅とからなることを特徴とす
    る、請求項3に記載のポリピロールの製造方法。
  5. 【請求項5】請求項1、2,3又は4で得られたポリピ
    ロールを、陰極導電性材料として用いてなることを特徴
    とする固体電解コンデンサ。
JP2001344879A 2001-11-09 2001-11-09 ポリピロールの製造方法及び固体電解コンデンサ Pending JP2003147055A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007523234A (ja) * 2004-01-21 2007-08-16 ユニバーシティ オブ マサチューセッツ ローウェル 高分子抗酸化剤
US8177369B2 (en) 2006-05-26 2012-05-15 Sony Corporation Reflective liquid crystal projector and image reproduction apparatus
JP2015095651A (ja) * 2013-11-11 2015-05-18 財團法人工業技術研究院Industrial Technology Research Institute 電解質およびその製造方法、電解質を形成するのに用いる組成物、ならびにそれを含むコンデンサ

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