JPS638457A

JPS638457A - 発電性高分子

Info

Publication number: JPS638457A
Application number: JP15094586A
Authority: JP
Inventors: Shinya Hirokawa; 広川　信哉; Jun Sato; 純佐藤; Toshio Kadoi; 角井　寿雄; Koji Masamizu; 正水　孝二
Original assignee: Lion Corp
Current assignee: Lion Corp
Priority date: 1986-06-27
Filing date: 1986-06-27
Publication date: 1988-01-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、加圧により高電流・高電圧が得られる発電性
高分子に関するものである。

〔従来の技術〕

これまでに、高分子ゲルに電気刺激を与えると該ゲルが
収縮することが見出されている。これに対して、この現
象の反対の現象として、ポリメタクリル酸（以下、Ｐ　
Ｍ　ＡΔという）ゲルに荷重を加えると、電位が速かに
発生し、荷重を加えている間電位が発生し続け、荷重を
取り除くと電位がすぐに減少することが長田らによって
報告されている（１９８５年第３４回高分子学会予稿集
）。

そして、この現象は、高分子ゲルに力を加えて変形させ
るとランダム状態にあったポリマー鎖が一部伸張し、電
荷の偏りが生じ電位差が生じるものと考えられている。

尚、上記報告において、荷重６００ｇを加えた時に発生
する電力は３．６×１０−’Ｗ、変換効率は０．０２％
と計算されている（１９８６年第３５回高分子予稿集）
。

〔発明が解決しようとする問題点コ本発明は、上記報告よりも、一層高い電圧が発生し、高
電流を得ることができる発電性高分子を得ることを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、少なくとも２種類の含水ポリマーを組合せた
ものを加圧すると高電圧が発生し、高電流が得られると
の知見に基づいてなされたものである。

すなわち、本発明は、少なくとも２種類の含水ポリマー
を組合せることを特徴とする発電性高分子を提供する。

本発明で用いる含水ポリマーとしては種々のものが使用
できる。これらのうち、含水量が５重量％（以下％と略
称する。）以上のものが好ましく、より好ましくは１０
〜９０％、最も好ましくは４０〜８０％のものである。

このような含水ポリマーは種々の原料を用い公知の方法
で得られるが、これらのうち、分子内に重合性不飽相基
を有すルヒニルモノマー、例えば、カルボキシル基、カ
ルボキレート基、スルホン基、スルホネート基又はアミ
ノ基等を有するビニルモノマー及び酢酸ビニル等があげ
られる。これらのうち、カルボキシル基またはカルボキ
シレート基を有するビニルモノマーとしてはアクリル酸
、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸
などの不飽和カルボン酸、アクリル酸メチル、アクリル
酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルヘ
キシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ドデシル、メ
タクリル酸メチル、メタクリル酸オクチル、メタクリル
酸ドデシル、メトキシポリエチレングリコールメタクリ
レート、フェノキシポリエチレングリコールメタクリレ
ート、マレイン酸ジメチル、マリイン酸ジェチノペマレ
イン酸ジブチル、マレイン酸ジオクチル、マレイン酸ジ
ドデシル、フ？−７１ｚ酸ジメチル、フマール酸ジエチ
ル、フマール酸ジブチル、フマール酸ジオクチル、フマ
ール酸ジドデシルなど前記不飽和カルボン酸のアルキル
（炭素数１〜１８）エステル、前記不飽和カルボン酸の
ナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩、アル
カリ土類金属塩、アミン塩、アンモニウム塩などの水溶
性塩が例示される。又、スルホン酸基を有するビニルモ
ノマーとしては、例えばアクリルアミドメチルプロパン
スルホン酸、アリルスルホン酸などの不飽和スルホン酸
及びそのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモ
ニウム塩などが挙げられ、アミノ基を有するビニルモノ
マーとしては、例えばアクリルアミド、ジメチルアミン
エチルメタクリレート及びこれらをハロゲン化アルキル
、ジエチル硫酸等で四級化したビニルモノマーをあげる
ことができる。

上記各種モノマーは１種又は２種以上の混合物として使
用することができる。又、上記モノマーの重合は、溶液
重合、塊状重合などによってもよいが、水溶液重合で重
合するのが好ましい。尚、重合に際しては、重合開始剤
をモノマーに対して０．０１〜５％添加するのがよい。

このような重合開始剤としては、過酸化水素、過硫酸カ
リウム、過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩、過塩素酸
カリウム、過塩素酸す）　ＩＪウムなどの過塩素酸、２
−（カルバモイルアゾ）−イソブチロニトリル、２．２
′−アゾビス（Ｎ、Ｎ’−ジメチレンイソブチルアミジ
ン）ジヒドロクロリド、２．２’−アゾビス（２−アミ
ジノプロパン）ジヒドロクロリド、２，２′−アゾビス
（Ｎ、Ｎ’−ジメチレンイソブチルアミジン）、４．４
’−アゾビス（４−シアノペンタノイックアシド）、ア
ゾビスイソブチロニトリル、２．２’−アゾビス（４−
メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル）、２．２
’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、（
１−フェニルエチル）アゾジフェニルメタン、２．２’
−アゾビスイソブチロニトリル、ジメチル−２，２’−
アゾビスイソブチレー）、２．２’−アゾビス（２−メ
チルブチロニトリル）、１．ｌ’−アゾビス（１−シク
ロ−ヘキサンカルボニトリル）、２．２’−アゾビス（
２゜４．４’−）リメチルベンクン）、２−フェニルア
ゾ−２，４−ジメチル−４−メトキシバレロニトリル、
２．２’−アゾビス（２−メチルプロピル）などのアゾ
化合物、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキ
シドなどのジアシルパーオキシド等が例示される。これ
らの重合開始剤は１種又は２種以上の混合物として使用
できる。

本発明の発電性高分子を１昇るには、公知の架橋剤、例
えばＮ、Ｎ’−ジアリルアクリルアミド、ジアリルアミ
ン、ジアリルメタクリルアミド、ジアリルツクレート、
ジアリルマレート、ジアリルテレフタレート、トリアリ
ルシアヌレート、トリアリルホスフェートなどのポリア
リル化合物、ジビニルベンゼン　Ｎ　、　Ｎ　／−メチ
レンビスアクリルアミド、エチレングリコールジアクリ
レート、エチレングリコールジメタクリレート、グリセ
リントリメタクリレートなどのポリビニル化合物、エチ
レングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレング
リコールジグリシジルエーテルなどのポリグリシジシル
エーテル、エピクロルヒドリン、α−メチルクロルヒド
リンなどのハロエポキシ化合物、ゲルタールアルデヒド
、グリオキザールなどのポリアルデヒド、グリセンなど
のポリオール、エチレンジアミンなどのポリアミン、２
−ヒドロキシエチルメククリレートなどのヒドロキシビ
ニル化合物、またカルシウム、マグネシウム、亜鉛およ
びアルミニウムなどの多価イオンを生じる無機塩または
有機金属塩などを用いることができる。

また、フェノール（ＥＯ）、グリシジルエーテルなどの
モノグリシジル化合物を改質剤として用いることができ
る。これらの架橋剤は、重合前、重合時または重合後の
いずれにも添加することができる。

そして、本発明方法の実施にあたり、上記多官能性架橋
剤またはモノグリシジル化合物などの単官能性改質剤を
使用する場合は、最終生成物である含水ポリマーの所望
の性状に従い、任意の量とすることができるが、通常ポ
リマーに対して、０．０１〜１０％の範囲であることが
好ましい。

さらに上記方法により製造される発電性高分子に水、無
機質または有機質を含む水溶液あるいは有機溶剤を加え
て膨潤させて用いることもできる。

次に、本発明において少なくとも２種の含水ポリマーを
組合させるとは、上記の方法によって製造した組成の異
なる含水ポリマーを２種又は３種以上重ね合わせて用い
ることを意味する。尚、ここで組成の異なるとは、使用
モノマーが異なるものはもとより、使用モノマーが同一
であっても最終的に製造したポリマーの含水量の異なる
ものも含まれるのである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、加圧により高い電流及び電圧を得るこ
とができるので、本発明の発電性高分子をスピーカー、
ヘッドホン、マイクなどのオーディオ＠器、医用や工業
用の診断・探傷装置に好適に用いることができる。さら
に、超音波接触子、アクチュエーター、振動センサー、
衝撃センサー、ロボット用触覚センサーなどの用途も幅
広く用いることができる。

次に実施例により本発明を説明するが、本発明はこれら
に限定されるものではない。

〔実施例〕

実施例１アクリル酸４０ｇを水６０ｇに溶解し、これに過硫酸ア
ンモニウム１２０ｍｇとエチレングリコールジグリシジ
ルエーテル１６０ｍｇを加えて、１００ｍ１のアクリル
製容器に密閉した後、６０℃にて重合反応を行ない、熟
成して含水率６０％のポリアクリル酸ポリマー（ＦＡＡ
）を得た。

一方、上記とは別に、アクリル酸ソーダ４０ｇを水６０
ｇに溶解し、これに過硫酸アンモニウム１２０ｍｇとエ
チレングリコールジグリシジルエーテル１６　Ｑｍｇを
加えて、１００ｍ１のアクリル製容器に密閉した後６０
℃にて重合反応を行ない熟成して含水率６０％のポリア
クリル酸ナトリウムポリマー（ＰＡＡ　　Ｎａ）を得た
。

次に、それぞれのポリマーを直径３．５　ａｍ　、厚み
ｌ　ａｍの大きさに切り出し、２つを上下に重ね合せて
本発明の発電性高分子をつくった。

実施例２アクリル酸ソーダ４０ｇの代りにアクリルアミドメチル
プロパンスルホン酸ソーダ４０ｇを用いた以外は実施例
１と同様にして含水量６０％のポリマー（Ｐ、１４ＰＳ
）を辱た。

これを実施例１と同様の大きさに切り出し、ＦＡＡと重
ねて本発明の発電性高分子をつくった。

実施例３実施例１で辱、かつ同じ大きさに切り出したＦＡＡ及び
ＦＡＡ−ＮａをＦＡＡ／ＰΔＡ−Ｎａ／ＦＡＡ／ＦＡＡ
−Ｎａの順に重ね合せ、本発明の発電性高分子をつくっ
た。

上記、各発電性高分子及びＰＡＡＳＰＡΔ−Ｎａ。

ＰＡＭＰＳ単独のものについて加圧下で電圧及び電流を
次のようにして測定した。すなわち、これらの各試料の
上部及び下部に極板（銅板）を置き、その上におもりを
のせたときに発生する電流、電圧を検流検圧針（ＳＡＮ
ＷＡ−Ｎ−５０１・２μＡＦＳ）を用いて測定した。

結果をまとめて表−１に示す。

表−１の結果より、本発明品によれば、高電圧、高電流
が得られることがわかる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも２種の含水ポリマーを組合せることを
特徴とする発電性高分子。
（２）含水ポリマーの含水量が５重量％以上である特許
請求の範囲第（１）項記載の発電性高分子。