(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アントラセンモノマー、少なくとも１種の酸化剤および少なくとも１種の反応溶媒を含む重合反応混合物を形成することと、
２個以上のアントラセンモノマーを共有結合させるのに有効な条件下に重合反応混合物を保持して、１個または複数個のポリアントラセンを形成することと
を含むポリアントラセンの製造方法であって、前記１個または複数個のポリアントラセンの重量平均分子量が３０００以上である方法。
【請求項２】
酸化剤がルイス酸である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
酸化剤が、ＦｅＣｌ３、ＦｅＢｒ３、ＡｌＣｌ３、ＡｌＢｒ３、ＡｌＩ３、ＡｌＲＣｌ２、ＡｌＲ２Ｃｌ、ＡｌＲ３、ＣｕＣｌ２、ＣｕＢｒ２、ＭｏＣｌ５、ＳｎＣｌ４、ＳｎＢｒ４、ＳｎＩ４、ＭｇＣｌ２、ＭｇＢｒ２、ＭｇＩ２、ＣａＣｌ２、ＣａＢｒ２、ＣａＩ２、ＺｎＣｌ２、ＺｎＢｒ２、ＺｎＩ２、ＢＦ３、ＴｉＣｌ４、ＴｉＢｒ４、ＳｂＣｌ５およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
酸化剤がＦｅＣｌ３である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
酸化剤とアントラセンモノマーとのモル比が１：１〜９：１の範囲である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
反応溶媒が、ニトロアルカン、芳香族ニトロ化合物、炭化水素、ハロゲン化炭化水素、ニトリルおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
反応溶媒が、ニトロメタン、ニトロエタン、ニトロベンゼン、ジニトロベンゼン、ヘキサン、ベンゼン、ペンタン、イソオクタン、シクロヘキサン、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロベンゼン、ブロモエタン、ジブロモエタン、ブロモベンゼン、ジブロモベンゼン、ブロモペンタン、四塩化炭素、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリルおよびそれらの任意の組合せからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
保持工程が２０〜１００℃の範囲の温度で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
温度が２０〜８０℃の範囲である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
温度が２０〜４０℃の範囲である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
重合反応混合物が水を含有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
保持工程が１〜２４時間にわたって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
酸化剤および反応溶媒の存在下でアントラセンモノマーを重合することを含む方法によって製造される、１個または複数個のポリアントラセンを含有する組成物であって、前記１個または複数個のポリアントラセンの５重量％〜８０重量％が、１８個以上のアントラセンモノマー単位を含む組成物。
【請求項１４】
１個または複数個のポリアントラセンの熱分解温度が、窒素の存在下で４００℃以上である、請求項１３に記載の組成物。
【請求項１５】
発生期状態における１個または複数個のポリアントラセンの導電率が、１０−９〜１０−１１Ｓｃｍ−１である、請求項１３に記載の組成物。
【請求項１６】
１個または複数個のポリアントラセンの１０００℃でのチャー収率が７０％〜９５％である、請求項１３に記載の組成物。
【請求項１７】
１個または複数個のポリアントラセンの５重量％〜１００重量％が、有機溶媒に可溶である、請求項１３に記載の組成物。
【請求項１８】
有機溶媒が、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、クロロホルム、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）およびジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）からなる群から選択される、請求項１７に記載の組成物。
【請求項１９】
１個または複数個のポリアントラセンが３８０ｎｍ〜６９０ｎｍの範囲の波長に吸光度ピークを有する、請求項１３に記載の組成物。
【請求項２０】
前記組成物が耐熱性材料、耐アブレーション性材料、炭素前駆体、導電性材料、帯電防止電気材料、抗アブレーションペイント、再充電式電池、ウルトラキャパシタ、又は触媒用担体の調製に使用される、請求項１３に記載の組成物。
【請求項２１】
１８個以上のアントラセンモノマー単位を含有するポリアントラセン。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
ポリアントラセンは、アントラセンモノマーのπ共役ポリマーである。ポリアントラセンは、基礎物理学研究ならびに光電子工学およびマイクロエレクトロニクスでの応用可能性において、多大な注目を集めている。ポリアントラセンは通常、電気化学的合成および化学的重合の２つの方法によって調製される。しかし、この２方法には実際の適用の上で欠点が存在する。たとえば、電気化学的合成法は複雑な反応装置を必要とし、電極面積の大きさの限界のためポリアントラセン収率は低い。化学的重合法は、危険でかつ激烈なものとなり得る反応を伴い、製造収率も低い。
【０００２】
さらには、上述の２方法から得たポリアントラセンには、物理的特性の上でいくつかの制限がある。第一に、ポリアントラセンはテトラヒドロフランおよびクロロホルムなどの一般的な有機溶媒への溶解性が低い。第二に、ポリアントラセンは一般的に重合度が低く、したがって低い熱安定性および低いチャー収率（char yield）を示す。
【０００３】
電気化学的方法を用いた１試験では、三フッ化ホウ素ジエチルエーテラートを電解質として用いてアントラセンを重合した。この試験によると、４〜１７個のアントラセン繰り返し単位を有するポリアントラセンが得られ、その伝導率はおよそ０．１  Ｓ／ｃｍと測定され、製造収率は約２５％と算出された（Ｂ．  Ｆａｎら、「Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｎｔｈｒａｃｅｎｅ  ｉｎ  ｂｏｒｏｎ  ｔｒｉｆｌｕｏｒｉｄｅ  ｄｉｅｔｈｙｌ  ｅｔｈｅｒａｔｅ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｏａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、５７５巻：２８７〜２９２ページ（２００５年））。
【発明の概要】
【０００４】
一態様では、本開示は、酸化剤および反応溶媒の存在下でアントラセンモノマーを重合することを含むポリアントラセンの製造方法を提供する。
【０００５】
別の態様では、本開示は、酸化剤、反応溶媒および水の存在下でアントラセンモノマーを重合することを含むポリアントラセンの製造方法を提供する。
【０００６】
別の態様では、本開示は、酸化剤および反応溶媒の存在下でアントラセンモノマーを重合することを含む方法によって製造されるポリアントラセンを提供する。
【０００７】
別の態様では、本開示は、１８個以上のアントラセンモノマー単位を含むポリアントラセンを提供する。
【０００８】
別の態様では、本開示は、有機溶媒に可溶なポリアントラセンを提供する。
【０００９】
別の態様では、本開示は、熱安定性材料または耐アブレーション性材料を作製するのに有用なポリアントラセンを提供する。
【００１０】
別の態様では、本開示は、本明細書に記載の方法によって製造されるポリアントラセンを含有する組成物を提供する。
【００１１】
別の態様では、本開示は、ポリアントラセンの５重量％〜８０重量％が１８個以上のアントラセンモノマー単位を含むポリアントラセンを含有する組成物を提供する。
【００１２】
前述の概要は単に例示的なものに過ぎず、いかなる場合においても限定的であることを意図するものではない。上述の例示的な態様、実施形態および特徴に加えて、さらなる態様、実施形態および特徴が、図面および以下の詳細な説明を参照することによって明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ポリアントラセンを製造する例示的な重合反応を示す図である。
【図２】本出願の実施例１に記載される方法によって製造されるポリアントラセンのモノマー単位の数および分子量を表す測定結果を示すグラフである。
【図３】本出願の実施例２に記載される方法によって製造されるポリアントラセンの、３８０ｎｍ、４７０ｎｍ、４８０ｎｍ、６１０ｎｍおよび６９０ｎｍの波長での吸収ピークを示すグラフである。
【図４】本出願の実施例３〜６に記載される方法によって製造されるポリアントラセンの、３８０ｎｍ、４６０ｎｍ、および４８０ｎｍの波長での吸収ピークを示すグラフである。
【図５】本出願の実施例４および６に記載される方法によって製造されるポリアントラセンのＴＧ（熱重量分析）、ＤＴＧ（示差熱重量分析）およびＤＴＡ（示差熱分析）を示すグラフである。熱分析は、窒素雰囲気中、２０℃／分（ａ、ｂ）または１０℃／分（ｃ）の走査速度で行われる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の詳細な説明では、本明細書の一部を構成する添付の図面を参照する。詳細な説明、図面および特許請求の範囲に記載される例示的な実施形態は、限定的であることを意図するものではない。本明細書に提示される主題の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用すること、および他の変更を施すことが可能である。
【００１５】
一態様では、本開示は、酸化剤および反応溶媒の存在下でアントラセンモノマーを重合することを含むポリアントラセンの製造方法を提供する。
【００１６】
用語「酸化剤」とは、還元−酸化反応において電子を獲得することのできる１つまたは複数の物質を指す。例示的な実施形態では、酸化剤はルイス酸または２種類以上のルイス酸の組合せである。別の例示的な実施形態では、酸化剤としては、ＦｅＣｌ３、ＦｅＢｒ３、ＡｌＣｌ３、ＡｌＢｒ３、ＡｌＩ３、ＡｌＲＣｌ２、ＡｌＲ２Ｃｌ、ＡｌＲ３、ＣｕＣｌ２、ＣｕＢｒ２、ＭｏＣｌ５、ＳｎＣｌ４、ＳｎＢｒ４、ＳｎＩ４、ＭｇＣｌ２、ＭｇＢｒ２、ＭｇＩ２、ＣａＣｌ２、ＣａＢｒ２、ＣａＩ２、ＺｎＣｌ２、ＺｎＢｒ２、ＺｎＩ２、ＢＦ３、ＴｉＣｌ４、ＴｉＢｒ４、ＳｂＣｌ５、およびそれらの任意の組合せのうち１つまたは複数が挙げられるが、これらに限らない。別の例示的な実施形態では、酸化剤はＦｅＣｌ３である。
【００１７】
用語「反応溶媒」とは、酸化反応を促進および容易にするために反応中に用いることが可能な有機溶媒である。反応溶媒は、ニトロアルカン、芳香族ニトロ化合物、炭化水素、ハロゲン化炭化水素、ニトリルおよびそれらの任意の組合せなど（これらだけに限らない）、反応温度下で液体形態の１つまたは複数の有機化合物を含有してもよい。炭化水素は、もっぱら水素および炭素からなる有機化合物である。例示的な具体例としては、ヘキサン、ベンゼン、およびイソオクタンが挙げられるが、これらだけに限らない。ニトロアルカンは、少なくとも１つのニトロ基（−ＮＯ２）を有する飽和炭化水素誘導体である。例示的な具体例としては、ニトロメタン、ニトロエタン、１−ニトロプロパン、および２−ニトロプロパンが挙げられるが、これらだけに限らない。芳香族ニトロ化合物は、少なくとも１つのベンゼン環およびベンゼン環に結合した少なくとも１つのニトロ基を有する有機化合物である。例示的な具体例としては、ニトロベンゼン、およびジニトロベンゼンが挙げられるが、これらだけに限らない。ハロゲン化炭化水素は、少なくとも１つのハロゲンを有する炭化水素誘導体である。例示的な具体例としては、ジクロロベンゼン、ブロモエタン、クロロホルム、ＣＨ３−ＣＨＣｌ２、ＣＨ３−ＣＨＣｌ２、ＣＨ２Ｃｌ−ＣＨ２Ｃｌ、ＣＨ２Ｃｌ２、およびブロモペンタンが挙げられるが、これらだけに限らない。ニトリルは、少なくとも１つの−Ｃ≡Ｎ官能基を有する有機化合物である。例示的な具体例としては、アセトニトリル、プロピオニトリルおよびブチロニトリルが挙げられるが、これらだけに限らない。別の例示的な実施形態では、反応溶媒としては、ニトロメタン（ＣＨ３ＮＯ２）、ニトロエタン（ＣＨ３ＣＨ２ＮＯ２）、ニトロベンゼン、ジニトロベンゼン、ヘキサン、ベンゼン、ペンタン、イソオクタン、シクロヘキサン、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロベンゼン、ブロモエタン、ジブロモエタン、ブロモベンゼン、ジブロモベンゼン、ブロモペンタン、四塩化炭素、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、およびそれらの任意の組合せの１つまたは複数が挙げられるが、これに限らない。
【００１８】
反応溶媒は、アントラセンおよび／または酸化剤を少なくとも部分的に（または完全に）溶解可能なものであるべきである。ある種の実施形態では、反応溶媒はアントラセンモノマーを少なくとも部分的に（または完全に）溶解することができる。例示的な実施形態では、反応溶媒中に溶解されるアントラセンモノマーは、反応溶媒中に存在するアントラセンモノマーの総重量の少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、または少なくとも９０％である。例示的な実施形態では、反応溶媒中に溶解されるアントラセンモノマーは、反応溶媒中に存在するアントラセンモノマーの総重量の５％〜１００％、５％〜９０％、５％〜８０％、５％〜７０％、５％〜６０％、５％〜５０％、５％〜４０％、５％〜３０％、５％〜２０％、５％〜１０％、１０％〜１００％、１０％〜９０％、１０％〜８０％、１０％〜７０％、１０％〜６０％、１０％〜５０％、１０％〜４０％、１０％〜３０％、または１０％〜２０％である。
【００１９】
ある種の実施形態では、反応溶媒は酸化剤を少なくとも部分的に（または完全に）溶解することができる。例示的な実施形態では、反応溶媒中に溶解される酸化剤は、反応溶媒中に存在する酸化剤の総重量の少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、または少なくとも９０％である。例示的な実施形態では、反応溶媒中に溶解される酸化剤は、反応溶媒中に存在する酸化剤の総重量の５％〜１００％、５％〜９０％、５％〜８０％、５％〜７０％、５％〜６０％、５％〜５０％、５％〜４０％、５％〜３０％、５％〜２０％、５％〜１０％、１０％〜１００％、１０％〜９０％、１０％〜８０％、１０％〜７０％、１０％〜６０％、１０％〜５０％、１０％〜４０％、１０％〜３０％、または１０％〜２０％である。
【００２０】
ある種の実施形態では、反応溶媒は、アントラセンモノマーと酸化剤との双方を少なくとも部分的に（または完全に）溶解する１種類の有機溶媒からなる。このような反応溶媒の例示的な具体例としては、ニトロメタンおよびニトロエタンなど（これらだけに限らない）のニトロアルカン、炭化水素、ハロゲン化炭化水素、およびニトリルが挙げられるが、これらだけに限らない。ある種の実施形態では、反応溶媒は、アントラセンモノマーおよび酸化剤の双方を少なくとも部分的に（または完全に）溶解し得る、異なる有機溶媒の混合物を含有する。このような反応溶媒の例示的な具体例としては、ジクロロメタン／ニトロメタン、ジクロロエタン／ニトロメタン、ジクロロメタン／ニトロエタン、ジクロロエタン／ニトロエタンなどのハロゲン化炭化水素／ニトロアルカン；ジクロロメタン／ニトロベンゼン、およびジクロロエタン／ニトロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素／芳香族ニトロ化合物；ベンゼン／ニトロメタン、およびベンゼン／ニトロエタンなどの炭化水素／ニトロアルカン；ｎ−ヘキサン／ニトロベンゼン、およびベンゼン／ニトロベンゼンなどの炭化水素／芳香族ニトロ化合物；ならびにアセトニトリル／ニトロメタンなどのニトリル／ニトロアルカンが挙げられるが、これらだけに限らない。
【００２１】
ある種の実施形態では、反応溶媒は、アントラセンモノマーを少なくとも部分的に（または完全に）溶解し得る第１の有機溶媒、および酸化剤を少なくとも部分的に（または完全に）溶解し得る第２の有機溶媒を含有してもよく、２つの溶媒は互いに混和性である。例示的な具体例としては、ジクロロメタン／ニトロメタン、ジクロロエタン／ニトロメタン、およびベンゼン／ニトロメタンが挙げられるが、これらだけに限らない。ある種の実施形態では、反応溶媒は、アントラセンモノマーを少なくとも部分的に（または完全に）溶解し得る第１の有機溶媒、および酸化剤を少なくとも部分的に（または完全に）溶解し得る第２の有機溶媒を含有してもよく、２つの反応溶媒は互いに溶解することがなく、したがって互いに混合した場合、２つの相に分離することとなろう。例示的な具体例としては、ｎ−ヘキサン／ニトロメタン、シクロヘキサン／ニトロメタン、ｉ−ペンタン／ニトロメタン、ｎ−ペンタン／ニトロメタン、およびイソオクタン／ニトロメタン等が挙げられるが、これらだけに限らない。さらには、第１の有機溶媒および第２の有機溶媒はそれぞれ、１つまたは複数の有機化合物からなっていてもよい。
【００２２】
例示的な実施形態では、本開示は、酸化剤および反応溶媒の存在下でアントラセンモノマーを重合することを含み、酸化剤とアントラセンモノマーとのモル比が１：１〜９：１の範囲内であるポリアントラセンを製造する方法を提供する。別の例示的な実施形態では、酸化剤とアントラセンモノマーとのモル比は１：１〜８：１の範囲内である。別の例示的な実施形態では、酸化剤とアントラセンモノマーとのモル比は１：１〜７：１の範囲内である。別の例示的な実施形態では、酸化剤とアントラセンモノマーとのモル比は１：１〜６：１の範囲内である。別の例示的な実施形態では、酸化剤とアントラセンモノマーとのモル比は１：１〜５：１の範囲内である。別の例示的な実施形態では、酸化剤とアントラセンモノマーとのモル比は１：１〜４：１の範囲内である。別の例示的な実施形態では、酸化剤とアントラセンモノマーとのモル比は１：１〜３：１の範囲内である。別の例示的な実施形態では、酸化剤とアントラセンモノマーとのモル比は１：１〜２：１の範囲内である。
【００２３】
例示的な実施形態では、本開示は、酸化剤および反応溶媒の存在下でアントラセンモノマーを重合することを含み、重合が２０℃〜１００℃の範囲の反応温度で行われるポリアントラセンの製造方法を提供する。別の例示的な実施形態では、反応温度は２０℃〜８０℃である。別の例示的な実施形態では、反応温度は２０℃〜６０℃である。別の例示的な実施形態では、反応温度は２０℃〜５０℃である。別の例示的な実施形態では、反応温度は２０℃〜４５℃である。別の例示的な実施形態では、反応温度は２０℃〜４０℃である。別の例示的な実施形態では、反応温度は２０℃〜３５℃である。別の例示的な実施形態では、反応温度は２０℃〜３０℃である。別の例示的な実施形態では、反応温度は約２０℃、２１℃、２２℃、２３℃、２４℃、または２５℃以上であるが、約１００℃以下である。反応温度は、反応混合物または反応混合物の周辺の浴にほぼ浸した温度計を用いてモニタリングおよび／または測定することができる。
【００２４】
例示的な実施形態では、本開示は、酸化剤および反応溶媒の存在下でアントラセンモノマーを重合することを含み、重合が１〜２４時間の反応時間にわたって行われる、ポリアントラセンの製造方法を提供する。別の例示的な実施形態では、反応時間は２〜１２時間である。別の例示的な実施形態では、反応時間は６〜８時間である。別の例示的な実施形態では、反応時間は最大４時間、６時間、８時間、１０時間、１２時間、１４時間、１６時間、１８時間、２０時間、２２時間または２４時間までである。別の例示的な実施形態では、反応時間は少なくとも１時間、２時間、３時間、４時間、または５時間である。
【００２５】
例示的な実施形態では、本開示は、酸化剤、反応溶媒、および水の存在下でアントラセンモノマーを重合することを含むポリアントラセンの製造方法を提供する。別の例示的な実施形態では、水は重合反応混合物の少なくとも１体積％、５体積％、１０体積％、２０体積％、３０体積％、４０体積％、または５０体積％を構成する。別の例示的な実施形態では、水は重合反応混合物の約１体積％〜５体積％、約５体積％〜１０体積％、約１０体積％〜１５体積％、約１５体積％〜２０体積％、約２０体積％〜２５体積％、約２５体積％〜３０体積％、約３０体積％〜３５体積％、約３５体積％〜４０体積％、約４０体積％〜４５体積％、または約４５体積％〜５０体積％を構成する。別の例示的な実施形態では、水は重合反応混合物の約１体積％〜１０体積％、約５体積％〜２０体積％、約１０体積％〜３０体積％、約２０体積％〜４０体積％、約３０体積％〜５０体積％、約４０体積％〜５０体積％、約１体積％〜５０体積％、約５体積％〜４０体積％、約１０体積％〜４０体積％、または約２０体積％〜３０体積％を構成する。
【００２６】
別の態様では、本開示は、本明細書に記載の方法によって製造されるポリアントラセンを提供する。例示的な実施形態では、酸化剤は、ルイス酸または２種類以上のルイス酸の組合せである。別の例示的な実施形態では、酸化剤としては、ＦｅＣｌ３、ＦｅＢｒ３、ＡｌＣｌ３、ＡｌＢｒ３、ＡｌＩ３、ＡｌＲＣｌ２、ＡｌＲ２Ｃｌ、ＡｌＲ３、ＣｕＣｌ２、ＣｕＢｒ２、ＭｏＣｌ５、ＳｎＣｌ４、ＳｎＢｒ４、ＳｎＩ４、ＭｇＣｌ２、ＭｇＢｒ２、ＭｇＩ２、ＣａＣｌ２、ＣａＢｒ２、ＣａＩ２、ＺｎＣｌ２、ＺｎＢｒ２、ＺｎＩ２、ＢＦ３、ＴｉＣｌ４、ＴｉＢｒ４、ＳｂＣｌ５、およびそれらの任意の組合せの１つまたは複数が挙げられるが、これらに限らない。別の例示的な実施形態では、酸化剤はＦｅＣｌ３である。別の例示的な実施形態では、反応溶媒は、ニトロアルカン、芳香族ニトロ化合物、炭化水素、ハロゲン化炭化水素、および／またはニトリルである。別の例示的な実施形態では、反応溶媒としては、ニトロメタン、ニトロエタン、ニトロベンゼン、ジニトロベンゼン、ヘキサン、ベネンゼ、ペンタン、イソオクタン、シクロヘキサン、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロベンゼン、ブロモエタン、ジブロモエタン、ブロモベンゼン、ジブロモベンゼン、ブロモペンタン、四塩化炭素、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、およびそれらの任意の組合せの１つまたは複数が挙げられるが、これらに限らない。
【００２７】
例示的な実施形態では、本開示は、酸化剤および反応溶媒の存在下でアントラセンモノマーを重合することを含み、酸化剤とアントラセンモノマーとのモル比が１：１〜９：１の範囲内である方法によって製造されるポリアントラセンを提供する。別の例示的な実施形態では、酸化剤とアントラセンモノマーとのモル比は１：１〜８：１の範囲内である。別の例示的な実施形態では、酸化剤とアントラセンモノマーとのモル比は１：１〜７：１の範囲内である。別の例示的な実施形態では、酸化剤とアントラセンモノマーとのモル比は１：１〜６：１の範囲内である。別の例示的な実施形態では、酸化剤とアントラセンモノマーとのモル比は１：１〜５：１の範囲内である。別の例示的な実施形態では、酸化剤とアントラセンモノマーとのモル比は１：１〜４：１の範囲内である。別の例示的な実施形態では、酸化剤とアントラセンモノマーとのモル比は１：１〜３：１の範囲内である。別の例示的な実施形態では、酸化剤とアントラセンモノマーとのモル比は１：１〜２：１の範囲内である。
【００２８】
例示的な実施形態では、本開示は、酸化剤および反応溶媒の存在下でアントラセンモノマーを重合することを含み、重合が２０℃〜１００℃の範囲の反応温度で行われる方法によって製造されるポリアントラセンを提供する。別の例示的な実施形態では、反応温度は２０℃〜８０℃の範囲である。別の例示的な実施形態では、反応温度は２０℃〜６０℃の範囲である。別の例示的な実施形態では、反応温度は２０℃〜５０℃の範囲である。別の例示的な実施形態では、反応温度は２０℃〜４５℃の範囲である。別の例示的な実施形態では、反応温度は２０℃〜４０℃の範囲である。別の例示的な実施形態では、反応温度は２０℃〜３５℃の範囲である。別の例示的な実施形態では、反応温度は２０℃〜３０℃の範囲である。別の例示的な実施形態では、反応温度は約２０℃、２１℃、２２℃、２３℃、２４℃、または２５℃以上であるが、約１００℃以下である。
【００２９】
例示的な実施形態では、本開示は、酸化剤および反応溶媒の存在下でアントラセンモノマーを重合することを含み、重合が１〜２４時間の範囲の反応時間にわたって行われる方法によって製造されるポリアントラセンを提供する。別の例示的な実施形態では、反応時間は２〜１２時間の範囲である。別の例示的な実施形態では、反応時間は６〜８時間の範囲である。別の例示的な実施形態では、反応時間は最大４時間、６時間、８時間、１０時間、１２時間、１４時間、１６時間、１８時間、２０時間、２２時間または２４時間までである。別の例示的な実施形態では、反応時間は少なくとも１時間、２時間、３時間、４時間、または５時間である。
【００３０】
例示的な実施形態では、本開示は、酸化剤、反応溶媒、および水の存在下でアントラセンモノマーを重合することを含む方法によって製造されるポリアントラセンを提供する。別の例示的な実施形態では、重合反応混合物は、少なくとも１体積％、５体積％、１０体積％、２０体積％、または５０体積％の水を含有する。
【００３１】
例示的な実施形態では、本開示は、１８個以上のアントラセンモノマー単位を含む本明細書に記載の方法によって製造されるポリアントラセンを提供する。別の例示的な実施形態では、本開示は、１８個以上のアントラセンモノマー単位を含むポリアントラセンを提供する。別の例示的な実施形態では、本開示のポリアントラセンは、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０個以上のアントラセンモノマー単位を含む。別の例示的な実施形態では、ポリアントラセンは１８〜２５個のアントラセンモノマー単位を含む。別の例示的な実施形態では、ポリアントラセンの約５重量％〜８０重量％は、１８個以上のアントラセンモノマー単位を含む。別の例示的な実施形態では、ポリアントラセンの約１０重量％〜５０重量％は、１８個以上のアントラセンモノマー単位を含む。別の例示的な実施形態では、ポリアントラセンの約２０重量％〜３０重量％は、１８個以上のアントラセンモノマー単位を含む。ポリアントラセン中のアントラセンモノマー単位の数は、マトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析装置（ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ）によって測定することができる（Ｗ．Ｓｃｈｒｅｐｐ、Ｈ．Ｐａｓｃｈ、「Ｍａｌｄｉ−Ｔｏｆ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ  ｏｆ  Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ」（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）（２００３年）、Ｂｅｒｌｉｎ：Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａ；Ｎｉｅｌｅｎ、Ｍｉｃｈｅｌ  Ｗ．Ｆ．、「Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｏｌｙｄｉｓｐｅｒｓｅ  ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｐｏｌｙｍｅｒｓ  ｂｙ  ｓｉｚｅ−ｅｘｃｌｕｓｉｏｎ  ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ／ｍａｔｒｉｘ−ａｓｓｉｓｔｅｄ  ｌａｓｅｒ  ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ／ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ  ｔｉｍｅ−ｏｆ−ｆｌｉｇｈｔ  ｍａｓｓ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ」、Ｒａｐｉｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ  １１巻：１１９４ページ（１９９７年））。
【００３２】
例示的な実施形態では、本開示は、１８個以上のアントラセンモノマー単位を含むポリアントラセンを含有する組成物を提供する。別の例示的な実施形態では、本開示は、ポリアントラセンの５重量％〜８０重量％が１８個以上のアントラセンモノマー単位を含むポリアントラセンを含有する組成物を提供する。
【００３３】
例示的な実施形態では、本開示は、ポリアントラセンの約５％〜９５％が約５００〜１０，０００の重量平均分子量を有する本明細書に記載の方法によって製造されるポリアントラセンを提供する。別の例示的な実施形態では、本開示は、ポリアントラセンの約５％〜９５％が約５００〜１０，０００の重量平均分子量を有するポリアントラセンを提供する。別の例示的な実施形態では、本開示のポリアントラセンは、約５００〜９０００、約５００〜８，０００、約５００〜７，０００、約５００〜６，５００、約５００〜６，０００、約５００〜５，０００、約５００〜４，５００、約５００〜４，０００、約５００〜３，５００、約５００〜３，０００、約５００〜２，５００、約５００〜２，０００、約５００〜１，５００、約５００〜１，０００、約１，０００〜１０，０００、約２，０００〜１０，０００、約３，０００〜１０，０００、約４，０００〜１０，０００、約５，０００〜１０，０００、約６，０００〜１０，０００、約７，０００〜１０，０００、約８，０００〜１０，０００、または約９，０００〜１０，０００の分子量を有する。ポリアントラセンの分子量は、ポリスチレン標準品を用いたゲル浸透クロマトグラフィーによって測定することができる（Ａ．Ｋｕｍａｒら、「Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ」、ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ刊行、第２版、Ｃｈａｐｔｅｒ  ８  ｓｅｃｔｉｏｎ  ７、３６４〜３６８ページ（２００３年））。
【００３４】
例示的な実施形態では、本開示は、約３００℃〜１０００℃の熱分解温度を有する本明細書に記載の方法によって製造されるポリアントラセンを提供する。別の例示的な実施形態では、本開示は、約３００℃〜１０００℃の熱分解温度を有するポリアントラセンを提供する。別の例示的な実施形態では、本開示のポリアントラセンは、窒素の存在下で約３００℃〜９００℃、約４００℃〜９００℃、約５００℃〜９００℃、約６００℃〜９００℃、約７００℃〜９００℃、約８００℃〜９００℃、約３００℃〜８００℃、約３００℃〜７００℃、約３００℃〜６００℃、約３００℃〜５００℃、または約３００℃〜４００℃の熱分解温度を有する。用語「熱分解温度」とは、ポリアントラセンの重量減少の速度が最大となる温度を指す。熱分解温度は、熱重量分析（ＴＧＡ）によって測定することができる（Ｊ．Ｍｅｎｃｚｅｌ、Ｂ．Ｐｒｉｍｅ、「Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，  Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ，  Ｉｎｃ．刊行、Ｈｏｂｏｋｅｎ、Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ、Ｃｈａｐｔｅｒ  ３、２４１〜３１１ページ（２００９年））。
【００３５】
例示的な実施形態では、本開示は、ポリアントラセンの導電率が約１０−９〜１０−１１Ｓｃｍ−１である本明細書に記載の方法によって製造されるポリアントラセンを提供する。別の例示的な実施形態では、本開示は、約１０−９〜１０−１１Ｓｃｍ−１の導電率を有するポリアントラセンを提供する。別の例示的な実施形態では、本開示のポリアントラセンの導電率は約７×１０−９〜１０−１１Ｓｃｍ−１である。ポリアントラセンの導電率は、ポリアントラセンを溶媒に溶解して溶液を調製し、マルチメータを用いて溶液の電気抵抗を室温で測ることによって測定することができる。
【００３６】
例示的な実施形態では、本開示は、ポリアントラセンの１０００℃でのチャー収率が７０％以上である本明細書に記載の方法によって製造されるポリアントラセンを提供する。別の例示的な実施形態では、本開示は、１０００℃で７０％以上のチャー収率を有するポリアントラセンを提供する。別の例示的な実施形態では、本開示のポリアントラセンの１０００℃でのチャー収率は７５％以上である。別の例示的な実施形態では、ポリアントラセンの１０００℃でのチャー収率は８０％以上である。別の例示的な実施形態では、ポリアントラセンの１０００℃でのチャー収率は８５％以上である。別の例示的な実施形態では、ポリアントラセンの１０００℃でのチャー収率は７０％〜９５％、７０％〜９０％、７０％〜８５％、または７０％〜８０％である。チャーを得るために、ポリアントラセンは、窒素流量が４０ｍｌ  ｍｉｎ−１の割合のチャンバ内で、２０℃  ｍｉｎ−１の割合で加熱する。チャー収率は、ポリアントラセンの当初の重量に対する残留物質の重量のパーセントとして計算する。
【００３７】
例示的な実施形態では、本開示は、製造したポリアントラセンが有機溶媒に少なくとも部分的に（または完全に）可溶である本明細書に記載の方法によって製造されるポリアントラセンを提供する。別の例示的な実施形態では、本開示は、有機溶媒に少なくとも部分的に（または完全に）可溶であるポリアントラセンを提供する。別の例示的な実施形態では、有機溶媒中に溶解し得る本開示のポリアントラセンは、有機溶媒中に存在するポリアントラセンの総重量の少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、または少なくとも９０％である。別の例示的な実施形態では、有機溶媒中に溶解されるポリアントラセンは、有機溶媒中に存在するポリアントラセンの総重量の５％〜１００％、５％〜９０％、５％〜８０％、５％〜７０％、５％〜６０％、５％〜５０％、５％〜４０％、５％〜３０％、５％〜２０％、５％〜１０％、１０％〜１００％、１０％〜９０％、１０％〜８０％、１０％〜７０％、１０％〜６０％、１０％〜５０％、１０％〜４０％、１０％〜３０％、または１０％〜２０％である。別の例示的な実施形態では、ポリアントラセンの５重量％〜１００重量％が、有機溶媒に可溶である。ポリアントラセンが可溶である有機溶媒の例示的な具体例としては、酢酸エチルおよびｎ−酢酸ブチルなどのエステル、アセトンおよびメチルエチルケトンなどのケトン、エタノールおよびイソプロパノールなどのアルコール、ジエチルエーテルおよびジオキサンなどのエーテル、トルエンおよびシクロヘキサンなどの脂肪族または芳香族炭化水素、ならびにそれらの任意の混合物が挙げられるが、これらだけに限らない。別の例示的な実施形態では、ポリアントラセンは、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、クロロホルム、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、および／またはジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）など（これらだけに限らない）の極性有機溶媒に、少なくとも部分的に（または完全に）可溶である。別の例示的な実施形態では、ポリアントラセンの５重量％〜１００重量％は、以下のもののうちの１つまたは複数など（これらだけに限らない）の有機溶媒に可溶である：Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、クロロホルム、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、およびジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）。
【００３８】
例示的な実施形態では、本開示は、製造したポリアントラセンが約３８０ｎｍ〜約６９０ｎｍの範囲の波長で吸光度ピークを有する本明細書に記載の方法によって製造されるポリアントラセンを提供する。別の例示的な実施形態では、本開示は、約３８０ｎｍ〜約６９０ｎｍの範囲の波長で吸光度ピークを有するポリアントラセンを提供する。別の例示的な実施形態では、本開示のポリアントラセンは、約４７０ｎｍ〜約６９０ｎｍの範囲の波長で吸光度ピークを有する。別の例示的な実施形態では、ポリアントラセンは、約６００ｎｍ〜約６９０ｎｍの範囲の波長で吸光度ピークを有する。
【００３９】
例示的な実施形態では、本開示は、複数のアントラセンモノマーおよび酸化剤を含有する組成物を提供する。別の例示的な実施形態では、酸化剤としては、ＦｅＣｌ３、ＦｅＢｒ３、ＡｌＣｌ３、ＡｌＢｒ３、ＡｌＩ３、ＡｌＲＣｌ２、ＡｌＲ２Ｃｌ、ＡｌＲ３、ＣｕＣｌ２、ＣｕＢｒ２、ＭｏＣｌ５、ＳｎＣｌ４、ＳｎＢｒ４、ＳｎＩ４、ＭｇＣｌ２、ＭｇＢｒ２、ＭｇＩ２、ＣａＣｌ２、ＣａＢｒ２、ＣａＩ２、ＺｎＣｌ２、ＺｎＢｒ２、ＺｎＩ２、ＢＦ３、ＴｉＣｌ４、ＴｉＢｒ４、ＳｂＣｌ５およびそれらの任意の組合せの１つまたは複数が挙げられるが、これらに限らない。別の例示的な実施形態では、組成物は反応溶媒をさらに含有する。別の例示的な実施形態では、反応溶媒は、ニトロアルカン、芳香族ニトロ化合物、炭化水素、ハロゲン化炭化水素、および／またはニトリルである。別の例示的な実施形態では、反応溶媒としては、ニトロメタン、ニトロエタン、ニトロベンゼン、ジニトロベンゼン、ヘキサン、ベネンゼ、ペンタン、イソオクタン、シクロヘキサン、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロベンゼン、ブロモエタン、ジブロモエタン、ブロモベンゼン、ジブロモベンゼン、ブロモペンタン、四塩化炭素、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、およびそれらの任意の組合せの１つまたは複数が挙げられるが、これらに限らない。別の例示的な実施形態では、組成物は水をさらに含有する。別の例示的な実施形態では、水は、組成物の少なくとも１体積％、５体積％、１０体積％、２０体積％、３０体積％、４０体積％、または５０体積％を構成する。別の例示的な実施形態では、水は組成物の約１体積％〜５体積％、約５体積％〜１０体積％、約１０体積％〜１５体積％、約１５体積％〜２０体積％、約２０体積％〜２５体積％、約２５体積％〜３０体積％、約３０体積％〜３５体積％、約３５体積％〜４０体積％、約４０体積％〜４５体積％、または約４５体積％〜５０体積％を構成する。
【００４０】
本開示のポリアントラセンは、高い熱安定性および耐アブレーション性を有する。アブレーションは、材料が１２００℃超などの高温に曝される際、材料が部分的に熱酸化によって侵食される侵食現象である。アブレーションを受けている物質は、高圧および高速の燃焼炎によって除去することが可能である。耐アブレーション性を有する材料は、高温または極端な高温に曝される場合でも低い侵食速度および長い材料寿命を有することが可能である。ポリアントラセン製品のアブレーションに対する耐性は、限定するものではないが酸素アセチレンアブレーションテストなどのアブレーション試験によってテストすることが可能である。たとえば、酸素アセチレンアブレーションテストでは、溶落ち（burn-through）が達成されるまで、高温燃焼ガス（酸素アセチレンなど）をポリアントラセンの試験品の中心に対して垂直な方向に沿って向けることができる。ポリアントラセンの侵食速度は、試験品の元の厚さを溶落ちまでに要した時間で割ることによって決定することができる（ＡＳＴＭ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｅ  ２８５−８０、（２００２）、「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｏｘｙａｃｅｔｙｌｅｎｅ  Ａｂｌａｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ｏｆ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」、ＡＳＴＭ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、Ｗｅｓｔ  Ｃｏｎｓｈｏｈｏｃｋｅｎ、ＰＡ、ｗｗｗ．ａｓｔｍ．ｏｒｇ；Ｎａｊｉｍ，  Ｔ．ら、「Ｔｈｅｒｍａｌ  ａｎｄ  Ａｂｌａｔｉｖｅ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｉｐｎｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ  ｏｆ  Ｈｉｇｈ  Ｏｒｔｈｏ  Ｒｅｓｏｌｅ  Ｒｅｓｉｎ  ａｎｄ  Ｄｉｆｕｒｆｕｒｙｌｉｄｅｎｅ  Ａｃｅｔｏｎｅ」、Ｌｅｏｎａｒｄｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｒａｃｔｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、１３巻：３４〜４６ページ（２００８年））。アブレーション試験用の他の方法を用いてもよく、たとえば、ポリアントラセン製品を、製品に一定の速度および温度で一定の期間当てられる炎に曝し、そのような炎の製品への影響を観察することができる。
【００４１】
別の態様では、本開示は、熱安定性材料または耐アブレーション性材料を作製するのに有用なポリアントラセンを提供する。熱安定性材料または耐アブレーション性材料は、当業者に公知の任意の方法によって作製してよい。簡単に述べると、例示的な実施形態では、本明細書に記載の方法を用いてポリアントラセンを製造し、得られたポリアントラセンを単離および精製し、ポリアントラセンを粉末、フィルム、発泡体、シート、ブロック、溶液およびペーストなどの所望の形状および構造にすることによって、該材料を作製することが可能である。本開示の耐アブレーション性ポリアントラセンを、火炎および極端な高熱に対する耐性を必要とし得る機械、建造物、建築物および鉄鋼構造物など、これらだけに限らないが、任意の表面への表面保護材料として使用することが可能である。
【００４２】
さらには、本明細書に記載のポリアントラセンは、さまざまな炭素材料および複合炭素材料を作製するための前駆体材料として使用することができる。
【００４３】
本明細書に記載のポリアントラセンは、炭素繊維および炭素繊維強化炭素複合材料の調製のための炭素前駆体として使用することができる。例示的な実施形態では、本明細書に記載のポリアントラセンを使用して炭素繊維が作製される。簡単に述べると、ポリアントラセンを繊維の長いストランド中に引き入れ、次いで、酸素の非存在下で非常に高温に、繊維が炭化するまで加熱し得る。製造した炭素繊維を使用して、レーシングカーのボディ、ゴルフクラブシャフト、自転車のフレーム、釣ざお、自動車のスプリング、帆船のマストなどの製品、ならびに軽量および高強度が望ましい他の多くの製品を作製することができる。本明細書に記載のポリアントラセンを使用して、高強度繊維、超顕微鏡的試験管（submicroscopic test tube）、および新たな集積回路用半導体材料を作製し得るナノチューブを作製することも可能である（総説として、以下を参照されたい：Ｐ．Ｍｏｒｇａｎ、Ｃａｒｂｏｎ  ｆｉｂｅｒｓ  ａｎｄ  ｔｈｅｉｒ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ、ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ刊行（２００５年）；Ｂ．Ｇｅｏｒｇｅら、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ．  ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ刊行、１９９７年；Ｅｂｂｅｓｅｎ，Ｔ．Ｗ．「Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅｓ．」Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｔｏｄａｙ、２６〜３２ページ（１９９６年６月））。別の例示的な実施形態では、本明細書に記載のポリアントラセンを使用して炭素繊維強化炭素複合材料が作製される（製造法についての総説として、以下を参照されたい：Ｐ．Ｍｏｒｇａｎ、Ｃａｒｂｏｎ  ｆｉｂｅｒｓ  ａｎｄ  ｔｈｅｉｒ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ、ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ刊行（２００５））。得られた炭素繊維強化炭素複合材料は、高性能ロードカーまたは高速列車におけるブレーキシステムの構成部品（たとえば、ブレーキディスクおよびブレーキパッド）など、自動車応用および鉄道応用に用いることができる。
【００４４】
本明細書に記載のポリアントラセンは中程度の導電性を有し、したがってこれを用いて電気を伝導することができる。例示的な実施形態では、ポリアントラセンまたはドーピングしたポリアントラセンを、導電性のないまたは導電性に乏しい材料に添加剤として用いて、その材料の伝導性を改善することができる。別の例示的な実施形態では、ポリアントラセンを、静電気を蓄積する傾向のある材料に添加剤として用いて、そのような材料における静電気の蓄積を防止することができる。別の例示的な実施形態では、ポリアントラセンをパッケージ材料に用いて、材料における静電気の蓄積を防止することが可能である。
【００４５】
本明細書に記載のポリアントラセンは幅広い応用が可能である。たとえば、本明細書に記載のポリアントラセンを使用して、抗アブレーション塗料（anti-ablation paint）、再充電式電池、ウルトラキャパシタ、および触媒用担体を作製することが可能である（Ｄ．Ｆａｕｔｅｕｘら、「Ｌｉｔｈｉｕｍ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ  ｂａｔｔｅｒｙ」、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａ  Ａｃｔａ、４０巻（１３〜１４号）：２１８５〜２１９０ページ（１９９５年）；Ａ．Ｂ．Ｓｔｒｏｎｇ、「Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ｏｆ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ：  ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、ＳＭＥ刊行、第２版、１３３〜１３６ページ（２００７年）；Ｍ．Ｓｔａｓｉａｋら、「Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｆｉｂｅｒｓ  ａｓ  Ｃａｒｒｉｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ  Ｃａｔａｌｙｓｔｓ」、Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ−Ａ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｊｏｕｒｎａｌ、１３巻（２１号）：６１５０〜６１５６ページ（２００７年））。別の態様では、本開示は、本開示のポリアントラセンを含む抗アブレーション塗料を提供する。別の態様では、本開示は、本開示のポリアントラセンを含む再充電式電池を提供する。別の態様では、本開示は、本開示のポリアントラセンを含むウルトラキャパシタを提供する。別の態様では、本開示は、本開示のポリアントラセンを含む触媒用担体を提供する。
【００４６】
別の態様では、本開示は、耐熱性材料または耐アブレーション性材料を作製するのに有用なポリアントラセンを提供する。別の態様では、本開示は、本開示のポリアントラセンを含む耐熱性材料を提供する。別の態様では、本開示は、本開示のポリアントラセンを含む耐アブレーション性材料を提供する。
【００４７】
別の態様では、本開示は、炭素繊維および炭素繊維強化炭素複合材料の調製のための炭素前駆体を作製するのに有用なポリアントラセンを提供する。別の態様では、本開示は、炭素繊維および炭素繊維強化炭素複合材料の調製のための、本開示のポリアントラセンを含む炭素前駆体を提供する。
【００４８】
別の態様では、本開示は、導電性材料を作製するのに有用なポリアントラセンを提供する。別の態様では、本開示は、本開示のポリアントラセンを含む導電性材料を提供する。
【００４９】
別の態様では、本開示は、帯電防止電気材料を作製するのに有用なポリアントラセンを提供する。別の態様では、本開示は、本開示のポリアントラセンを含む帯電防止電気材料を提供する。
【実施例】
【００５０】
以下の実施例は、本開示の理解の一助とするために記載するものであって、いかなる場合においても、その後に続く特許請求の範囲で定義される本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【００５１】
（実施例１）
ＦｅＣｌ３、ニトロメタンおよび水の存在下でのポリアントラセンの調製
８００ｍｇ（４．４８８ｍｍｏｌ）のアントラセンを３０ｍｌのニトロメタンに溶解する。溶液を８０℃の温度まで温める。２１８４ｍｇ（１３．４６４ｍｍｏｌ）のＦｅＣｌ３を３０ｍｌのニトロメタンに溶解し、濾過する。０．４８ｍｌの水を濾過したＦｅＣｌ３溶液に加え、８０℃まで温める。ＦｅＣｌ３溶液をアントラセン溶液に加える。混合物を水浴中で、８０℃で６時間、磁気棒で撹拌しながらインキュベートする。６０ｍｌの９５％エタノールを加えて反応を終了させる。
【００５２】
反応混合物を遠心分離して沈殿を得る。沈殿を水で２〜４回、Ｆｅ３＋、Ｆｅ２＋またはＣｌ−イオンが洗液（wash out）中に検出されなくなるまで洗浄する。次いで、沈殿をエタノールで３〜５回、洗液に着色が見られなくなるか、薄い着色しか見られなくなるまで洗浄する。Ｆｅ３＋またはＦｅ２＋不純物をさらに除去するために、得られたポリアントラセンを２０ｍｌの１Ｍ  ＨＣｌに加え、混合物を丸一日撹拌する。混合物を遠心分離して沈殿を回収する。沈殿を水で、洗液のｐＨ値が中性になるまで洗浄する。次いで、得られたポリアントラセンを３０ｍｌの０．２Ｍ  ＮＨ３に加え、混合物を丸一日撹拌する。次いで、混合物を遠心分離して沈殿を得、次いでそれを水で洗液が中性になるまで洗浄する。洗浄した沈殿を８０℃で、残留物の重量が一定になるまで乾燥する。得られたポリアントラセンは濃褐色の粉末である。製造収率は３８．１％である。
【００５３】
ポリアントラセンは、ＮＭＰ（溶解度：２７．１ｇ／ｌ）、ＤＭＦ（溶解度：２５．３ｇ／ｌ）、ＤＭＳＯ（溶解度：２４．１ｇ／ｌ）、ＴＨＦ（溶解度：２６．６ｇ／ｌ）、およびＣＨＣｌ３（溶解度：２４．９ｇ／ｌ）などの有機溶媒に可溶である。そのＵＶ−可視スペクトルには、約６８５ｎｍの波長で強い吸収が見られる。その未処理の塩状態（virgin salt state）における導電率は７．０×１０−９Ｓｃｍ−１であり、ヨウ素によるドーピング後の導電率は７．５×１０−４Ｓｃｍ−１である。ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ法によれば、重合度はアントラセンモノマー単位約１８個であり、分子量は約３２００である（図２）。ポリアントラセンは、空気中で３５０℃に加熱した後、安定なままである。ポリアントラセンを窒素の存在下、２０℃／分の割合で、室温から１，０００℃まで加熱する際、ポリアントラセンの分解速度が最大となる熱分解温度は５３０℃であることが確認され、残留物は金属光沢を伴う暗色のチャーである。チャー収率は８１．５％であり、チャーの導電率は５１．５Ｓｃｍ−１である。
【００５４】
（実施例２）
ＦｅＣｌ３、ジクロロメタン／ニトロメタンおよび水の存在下でのポリアントラセンの調製
８００ｍｇ（４．４８８ｍｍｏｌ）のアントラセンを３０ｍｌのジクロロメタンに溶解する。溶液を３０℃の温度まで温める。６５５２ｍｇ（４０．３９２ｍｍｏｌ）のＦｅＣｌ３を３０ｍｌのニトロメタンに溶解し、濾過する。０．７２ｍｌ（４０．３９２ｍｍｏｌ）の水を濾過したＦｅＣｌ３溶液に加え、３０℃まで温める。ＦｅＣｌ３溶液をアントラセン溶液に加える。混合物を水浴中で、３０℃で６時間、磁気棒で撹拌しながらインキュベートする。６０ｍｌの９５％エタノールを加えて反応を終了させる。
【００５５】
反応混合物を遠心分離して沈殿を得る。沈殿を水で２〜４回、Ｆｅ３＋、Ｆｅ２＋またはＣｌ−イオンが洗液中に検出されなくなるまで洗浄する。次いで、沈殿をエタノールで３〜５回、洗液に着色が見られなくなるか、薄い着色しか見られなくなるまで洗浄する。Ｆｅ３＋またはＦｅ２＋不純物をさらに除去するために、得られたポリアントラセンを２０ｍｌの１Ｍ  ＨＣｌに加え、混合物を丸一日撹拌する。混合物を遠心分離して沈殿を回収する。沈殿を水で洗液が中性になるまで洗浄する。次いで、得られたポリアントラセンを３０ｍｌの０．２Ｍ  ＮＨ３に加え、混合物を丸一日撹拌する。次いで、混合物を遠心分離して沈殿を得、次いでそれを脱イオン水で洗液が中性になるまで洗浄する。洗浄した沈殿を８０℃で、残留物の重量が一定になるまで乾燥する。残留物は濃褐色の粉末である。製造収率は２５．０％である。
【００５６】
ポリアントラセンは、ＮＭＰ（溶解度：２５．０ｇ／ｌ）、ＤＭＦ（溶解度：２０．６ｇ／ｌ）、ＤＭＳＯ（溶解度：１９．８ｇ／ｌ）、ＴＨＦ（溶解度：２３．４ｇ／ｌ）、およびＣＨＣｌ３（溶解度：２３．１ｇ／ｌ）などの有機溶媒に可溶である。そのＵＶ−可視スペクトルには、約３８０ｎｍ、４７０ｎｍ、４８０ｎｍ、６１０ｎｍ、および６９０ｎｍの波長で比較的強い吸収が見られる（図３）。その未処理の塩状態におけるポリアントラセンの導電率は１０−１１Ｓｃｍ−１未満であり、ヨウ素によるドーピング後は４．０×１０−４Ｓｃｍ−１に増加する。
【００５７】
（実施例３）
ＦｅＣｌ３、ジクロロメタン／ニトロメタンの存在下、反応温度２０℃でのポリアントラセンの調製
８００ｍｇ（４．４８８ｍｍｏｌ）のアントラセンを３０ｍｌのジクロロメタンに溶解する。溶液を２０℃の温度まで温める。６５５２ｍｇ（４０．３９２ｍｍｏｌ）のＦｅＣｌ３を３０ｍｌのニトロメタンに溶解し、濾過する。濾過したＦｅＣｌ３溶液を水浴中で２０℃まで温める。ＦｅＣｌ３溶液を、磁気棒で撹拌しながらアントラセン溶液に加える。混合物を水浴中で、２０℃で６時間、磁気棒で撹拌しながらインキュベートする。６０ｍｌのエタノールを加えて反応を終了させる。
【００５８】
反応混合物を遠心分離して沈殿を得る。沈殿をエタノールで洗浄して、残っているモノマーおよびオリゴマーを全て除去する。次いで、沈殿を脱イオン水で２〜４回、洗液中にＦｅ３＋、Ｆｅ２＋またはＣｌ−イオンが０．１Ｍ  ＮａＯＨを用いて検出できなくなるまで洗浄する。全ての残っているアントラセンモノマーおよび低分子量ポリマーをさらに除去するために、沈殿をエタノールで３〜５回、洗液に着色が見られなくなるか、薄い着色しか見られなくなるまで洗浄する。洗浄した沈殿を８０℃で、重量が一定になるまで乾燥する。得られたポリアントラセンは濃褐色の粉末である。製造収率は６６．３％である。
【００５９】
ポリアントラセンは、ＮＭＰ（溶解度：１７．７ｇ／ｌ）、ＤＭＦ（溶解度：１６．９ｇ／ｌ）、ＤＭＳＯ（溶解度：１６．３ｇ／ｌ）、ＴＨＦ（溶解度：１７．２ｇ／ｌ）、およびＣＨＣｌ３（溶解度：１５．４ｇ／ｌ）などの有機溶媒に部分的に可溶である。そのＵＶ−可視スペクトルには、約３８０ｎｍ、４６０ｎｍ、および４８０ｎｍの波長で比較的強い吸収が見られる（図４）。未処理の塩状態における導電率は約１．０×１０−９Ｓｃｍ−１であり、ヨウ素によるドーピング後は２．３×１０−３Ｓｃｍ−１に増加する。ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ測定によれば、重合度は約１０であり、分子量は約１７２２である。ポリアントラセンは、空気中、３００℃未満の温度で安定なままである。
【００６０】
（実施例４）
ＦｅＣｌ３、ジクロロメタン／ニトロメタンの存在下、反応温度３０℃でのポリアントラセンの調製
８００ｍｇ（４．４８８ｍｍｏｌ）のアントラセンを３０ｍｌのジクロロメタンに溶解する。溶液を３０℃の温度まで温める。６５５２ｍｇ（４０．３９２ｍｍｏｌ）のＦｅＣｌ３を３０ｍｌのニトロメタンに溶解し、濾過する。濾過したＦｅＣｌ３溶液を水浴中で３０℃まで温める。ＦｅＣｌ３溶液を、磁気棒で撹拌しながらアントラセン溶液に加える。混合物を水浴中で、３０℃で６時間、磁気棒で撹拌しながらインキュベートする。６０ｍｌのエタノールを加えて反応を終了させる。
【００６１】
製造したポリアントラセンを、実施例３に記載の通りに洗浄し、単離する。得られたポリアントラセンは濃褐色の粉末である。製造収率は７８．３％である。
【００６２】
ポリアントラセンは、ＮＭＰ（溶解度：１４．１ｇ／ｌ）、ＤＭＦ（溶解度：１３．４ｇ／ｌ）、ＤＭＳＯ（溶解度：１０．８ｇ／ｌ）、ＴＨＦ（溶解度：１１．９ｇ／ｌ）、およびＣＨＣｌ３（溶解度：９．７ｇ／ｌ）などの有機溶媒に部分的に可溶である。そのＵＶ−可視光励起結果には、約３８０ｎｍ、４６０ｎｍ、および４８０ｎｍの波長で比較的強い吸収が見られる（図４）。未処理の塩状態における導電率は約５．４×１０−９Ｓｃｍ−１であり、ヨウ素によるドーピング後は１．１×１０−２Ｓｃｍ−１に増加する。ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ測定によれば、重合度は約７であり、分子量は約１２３０である。ポリアントラセンは、空気中、３００℃未満の温度で安定なままである。ポリアントラセンを窒素の存在下、２０℃／分の割合で、室温から１，０００℃まで加熱する際、熱分解温度は４６６℃（図５（ａ））であることが確認され、残留物は暗色のバルク状の固形物質である。チャー収率は７１．１％（図５（ａ））であり、チャーの導電率は５．８Ｓｃｍ−１である。
【００６３】
（実施例５）
ＦｅＣｌ３、ジクロロメタン／ニトロメタンの存在下、反応温度４０℃でのポリアントラセンの調製
８００ｍｇ（４．４８８ｍｍｏｌ）のアントラセンを３０ｍｌのジクロロメタンに溶解する。溶液を４０℃の温度まで温める。６５５２ｍｇ（４０．３９２ｍｍｏｌ）のＦｅＣｌ３を３０ｍｌのニトロメタンに溶解し、濾過する。濾過したＦｅＣｌ３溶液を水浴中で４０℃まで温める。ＦｅＣｌ３溶液を、磁気棒で撹拌しながらアントラセン溶液に加える。混合物を水浴中で、４０℃で６時間、磁気棒で撹拌しながらインキュベートする。６０ｍｌのエタノールを加えて反応を終了させる。
【００６４】
製造したポリアントラセンを、実施例３に記載の通りに洗浄し、単離する。得られたポリアントラセンは褐色を帯びた黒色の粉末である。製造収率は８１．８％である。
【００６５】
ポリアントラセンは、ＮＭＰ（溶解度：１３．８ｇ／ｌ）、ＤＭＦ（溶解度：１３．１ｇ／ｌ）、ＤＭＳＯ（溶解度：１０．６ｇ／ｌ）、ＴＨＦ（溶解度：１１．７ｇ／ｌ）、およびＣＨＣｌ３（溶解度：９．４ｇ／ｌ）などの有機溶媒に部分的に可溶である。そのＵＶ−可視光励起結果には、約３８０ｎｍ、４６０ｎｍ、および４８０ｎｍの波長で比較的強い吸収が見られる（図４）。未処理の塩状態における導電率は約４．１×１０−１１Ｓｃｍ−１であり、ヨウ素によるドーピング後は６．８×１０−３Ｓｃｍ−１に増加する。ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ測定によれば、重合度は約６であり、分子量は約１０５０である。ポリアントラセンは、空気中、３００℃未満の温度で安定なままである。
【００６６】
（実施例６）
ＦｅＣｌ３、ジクロロメタン／ニトロメタンの存在下、反応温度８０℃でのポリアントラセンの調製
８００ｍｇ（４．４８８ｍｍｏｌ）のアントラセンを３０ｍｌのジクロロメタンに室温で溶解する。６５５２ｍｇ（４０．３９２ｍｍｏｌ）のＦｅＣｌ３を３０ｍｌのニトロメタンに溶解し、濾過する。濾過したＦｅＣｌ３溶液を水浴中で８０℃まで温める。次いで、ＦｅＣｌ３溶液をアントラセン溶液に一度に加え、次いで混合物を水浴中で、８０℃で６時間、磁気棒で撹拌しながらインキュベートする。この状況では、ジクロロメタン溶媒の蒸発を避けるために冷却管が必要となる。６０ｍｌのエタノールを加えて反応を終了させる。
【００６７】
製造したポリアントラセンを、実施例３に記載の通りに洗浄し、単離する。得られたポリアントラセンは褐色を帯びた黒色の粉末である。製造収率は９４．０％である。
【００６８】
ポリアントラセンは、ＮＭＰ（溶解度：１２．５ｇ／ｌ）、ＤＭＦ（溶解度：１２．０ｇ／ｌ）、ＤＭＳＯ（溶解度：９．９ｇ／ｌ）、ＴＨＦ（溶解度：１０．８ｇ／ｌ）、およびＣＨＣｌ３（溶解度：９．０ｇ／ｌ）などの有機溶媒に部分的に可溶である。そのＵＶ−可視光励起結果には、約３８０ｎｍ、４６０ｎｍ、および４８０ｎｍの波長で比較的強い吸収が見られる（図４）。未処理の塩状態における導電率は約２．２×１０−９Ｓｃｍ−１であり、ヨウ素によるドーピング後は３．６×１０−４Ｓｃｍ−１に増加する。ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ−ＭＳ測定によれば、重合度は約８であり、分子量は約１４００である。ポリアントラセンは、空気中、３００℃未満の温度で安定なままである。ポリアントラセンを窒素の存在下、２０℃／分の割合で、室温から１，０００℃まで加熱する際、熱分解温度は７３６℃（図５（ｂ））であることが確認され、残留物は暗色のバルク状の固形物質である。チャー収率は７０．４％（図５（ｂ））であり、チャーの導電率は３．９Ｓｃｍ−１である。
【００６９】
本実施例に記載される方法によって製造されるポリアントラセン１００ｍｇを、５ｍｌのＴＨＦで６０分にわたって２回抽出し、不溶部分を遠心分離によって回収し、８０℃で空気中で２４時間乾燥し、収率は約５０％である。得られたポリアントラセンは比較的濃縮されており、ポリアントラセン分子は、ＴＨＦ中に溶解されているものと比較して高い分子量および剛直な鎖構造を有する。ポリアントラセンを窒素の存在下、１０℃／分の割合で、室温から１，０００℃まで加熱する際、熱分解温度は７４０℃（図５（ｃ））であることが確認され、残留物は金属光沢を伴う暗色の固形物質である。チャー収率は７０．０％（図５（ｃ））であり、チャーの導電率は１１６６．７Ｓｃｍ−１である。
【００７０】
概要
本明細書における実質的にすべての複数形および／または単数形の用語の使用に対して、当業者は、状況および／または用途に適切なように、複数形から単数形に、および／または単数形から複数形に変換することができる。
【００７１】
通常、本明細書において、特に添付の特許請求の範囲（たとえば、添付の特許請求の範囲の本体部）において使用される用語は、全体を通じて「オープンな（open）」用語として意図されていることが、当業者には理解されよう（たとえば、用語「含む（including）」は、「含むがそれに限定されない（including but not limited to）」と解釈されるべきであり、用語「有する（having）」は、「少なくとも有する（having at least）」と解釈されるべきであり、用語「含む（includes）」は、「含むがそれに限定されない（includes but is not limited to）」と解釈されるべきである、など）。導入される請求項で具体的な数の記載が意図される場合、そのような意図は、当該請求項において明示的に記載されることになり、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが、当業者にはさらに理解されよう。たとえば、理解の一助として、添付の特許請求の範囲は、導入句「少なくとも１つの（at least one）」および「１つまたは複数の（one or more）」を使用して請求項の記載を導くことを含む場合がある。しかし、そのような句の使用は、同一の請求項が、導入句「１つまたは複数の」または「少なくとも１つの」および「ａ」または「ａｎ」などの不定冠詞を含む場合であっても、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による請求項の記載の導入が、そのように導入される請求項の記載を含む任意の特定の請求項を、単に１つのそのような記載を含む実施形態に限定する、ということを示唆していると解釈されるべきではない（たとえば、「ａ」および／または「ａｎ」は、「少なくとも１つの」または「１つまたは複数の」を意味すると解釈されるべきである）。同じことが、請求項の記載を導入するのに使用される定冠詞の使用にも当てはまる。また、導入される請求項の記載で具体的な数が明示的に記載されている場合でも、そのような記載は、少なくとも記載された数を意味すると解釈されるべきであることが、当業者には理解されよう（たとえば、他の修飾語なしでの「２つの記載（two recitations）」の単なる記載は、少なくとも２つの記載、または２つ以上の記載を意味する）。
【００７２】
さらに、本開示の特徴または態様がマーカッシュグループにより記載される場合、それによって本開示が、マーカッシュグループの任意の個々の構成要素または構成要素のサブグループに関しても記載されることを、当業者は認識されよう。
【００７３】
当業者には理解されるであろうが、書面での説明を提供することに関してなど、任意のおよびあらゆる目的について、本明細書で開示したすべての範囲は、任意のおよびあらゆる可能な部分範囲（subrange）ならびにその部分範囲の組合せもまた包含する。任意の列挙した範囲は、同範囲が少なくとも均等な２分の１、３分の１、４分の１、５分の１、１０分の１等に分割されることを十分に説明し可能にしているものと容易に認識し得る。非限定的な例として、本明細書で論じた各範囲は、下位の３分の１、中位の３分の１および上位の３分の１等に容易に分割することができる。さらに当業者には理解されるであろうが、「まで」、「少なくとも」、「超」、「未満」等のすべての語は、記載の数を含み、上記で論じたように部分範囲にその後分割することができる範囲を指すものである。最後に、当業者には理解されるであろうが、範囲は各個々の構成要素を含むものである。したがって、たとえば、１〜３員を有する基が、１、２、または３員を有する基を指すなどである。
【００７４】
本出願において説明した特定の実施形態は、さまざまな態様の例示であることを意図したものであって、本開示はこれらに限定されるものではない。その趣旨および範囲から逸脱することなく、多くの修正および変更を施すことが可能であり、このことは当業者には明らかとなろう。本明細書中に列挙されたものに加えて、本開示の範囲内にある機能的に等価な方法および生産物が、前述の説明から当業者には明らかとなろう。このような修正および変更は、添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれることが意図されている。本開示は、添付の特許請求の範囲ならびに特許請求の範囲によって権利が与えられる等価物の完全な範囲によってのみ限定されるものである。本開示は特定の方法、試薬、化合物、組成物または生物システムに限定されるものではなく、そのような方法、試薬、化合物、組成物または生物システムは当然に変更可能であることを理解されたい。また、本明細書で用いられる用語は単に特定の実施形態を説明することを目的としたものであって、限定的であることを意図するものではないことも理解されたい。
【００７５】
さまざまな態様および実施形態が本明細書において開示されたが、当業者には他の態様および実施形態が明らかとなろう。本明細書で開示したさまざまな態様および実施形態は、例示を目的とするものであって、限定的であることを意図するものではなく、その真の範囲および趣旨は以下の特許請求の範囲によって示される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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