(57)【要約】【解決手段】本発明は、導電性ポリマまたは有機金属であって、１００ｎｍ未満の粒径を持つ上記ポリマまたは金属から作られたナノスケールの粒子は異方性形態を有し、この異方性形態は球形でなく、長さ／直径（“Ｌ／Ｄ”）比が１．２より大きい、ことを特徴とする導電性ポリマまたは有機金属に関する。本発明は、そのようなポリマの製造方法、および導電性を有する付形部品、自立箔または塗膜の調製へのそれらの使用であって、特に異方性支持体上または異方性媒体および界での使用にも関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性ポリマであって、
１００ｎｍ未満の粒径を持つ上記ポリマから作られたナノスケールの粒子は異方性形態を有し、上記異方性形態は球形でなく、長さ／直径（“Ｌ／Ｄ”）比が１．２より大きい、
ことを特徴とする導電性ポリマ。
【請求項２】
分散剤の除去後、上記ポリマの分散液から形成された層、箔またはシートは１００Ｓ／ｃｍより大きな導電率を持つ、
ことを特徴とする請求項１のポリマ。
【請求項３】
導電率が２００Ｓ／ｃｍより大きいか、またはそれと等しい、
ことを特徴とする請求項２のポリマ。
【請求項４】
導電率が３００Ｓ／ｃｍ〜３，０００Ｓ／ｃｍである、
ことを特徴とする請求項３のポリマ。
【請求項５】
上記ポリマがポリアニリン、ポリチオフェン、ポリチエノチオフェン、ポリピロール、これらのポリマのモノマのコポリマ、およびこれらのモノマの誘導体から得られるポリマまたはコポリマからなる群から選ばれる、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかのポリマ。
【請求項６】
上記ポリマが分散液中に存在し、分散剤が１０，０００未満の相対粘度を持つ、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかのポリマ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかのポリマの製造方法であって、以下の順序によることを特徴とする方法。
（ａ）  固有導電性ポリマがモノマから調製され、重合中温度が出発温度より５℃以上の数値より高くならないように制御され、
（ｂ）  段階（ａ）の生成物は、上記導電性ポリマと比較して不活性である非導電性非重合極性物質の存在下、必要であれば非導電性ポリマの存在下、充分な剪断力を適用して粉砕および／または分散され、この際、上記導電性ポリマと上記極性物質との重量比は２：１〜１：１０であり、段階（ｂ）の生成物は２５０℃より低い温度でいっそうの分散剤中で分散されてもよく、この際、上記導電性ポリマと上記分散剤との重量比は１：１０より小さい。
【請求項８】
段階（ａ）において、光学的に活性の対イオンが重合中に使用される、
ことを特徴とする請求項７の方法。
【請求項９】
段階（ｂ）の生成物は１８０℃より低い、特に１００℃より低い温度でさらに分散される、
ことを特徴とする請求項７または８の方法。
【請求項１０】
分散は非導電性ポリマの存在下に実施され、温度は上記非導電性ポリマのガラス転移点より５℃〜最大８０℃高い、
ことを特徴とする請求項７乃至９のいずれかの方法。
【請求項１１】
重合中、段階（ａ）の温度上昇率は１Ｋ／分より大きくならない、
ことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかの方法。
【請求項１２】
上記非導電性ポリマは熱可塑性ポリマである、
ことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれかの方法。
【請求項１３】
段階（ｂ）の生成物は二次処理に付される、
ことを特徴とする請求項７乃至１２のいずれかの方法。
【請求項１４】
段階（ｂ）の生成物中の極性物質または非導電性ポリマの比率は、二次処理中に洗浄または抽出により低下される、
ことを特徴とする請求項１３の方法。
【請求項１５】
必要に応じて行う以後の分散段階を支える溶媒および／または助剤が添加される、ことを特徴とする請求項７乃至１４のいずれかの方法。
【請求項１６】
第二の分散の生成物は二次処理に付される、
ことを特徴とする請求項７乃至１５のいずれかの方法。
【請求項１７】
必要に応じ行われる以後の付形工程を支える粘度調整剤、湿潤剤、マトリックスポリマ、安定剤、湿潤助剤、蒸発調整剤、および／または他の助剤および添加剤が添加される、
ことを特徴とする請求項７乃至１６のいずれかの方法。
【請求項１８】
第二の分散段階前または第二の分散段階中に添加が行われる、
ことを特徴とする請求項１７の方法。
【請求項１９】
段階（ｂ）の生成物の二次処理中および／または第二の分散段階中、２５ｍＮ／ｍより大きな表面張力を持つ有機溶媒が用いられる、
ことを特徴とする請求項１３乃至１８のいずれかの方法。
【請求項２０】
導電性を有する付形部品、自立箔または塗膜の調製への、請求項１乃至６のいずれかの分散液、または請求項７乃至１９のいずれかの方法にしたがい調製された分散液、の使用。
【請求項２１】
付形部品、自立箔または塗膜は電極、アンテナ、重合電子部品、コンデンサ、および二層コンデンサ（ＤＬＣ）である、
ことを特徴とする請求項２０の使用。
【請求項２２】
付形は異方性材料および／または異方性の界において行われ、沈着は異方性支持体上になされる、
ことを特徴とする請求項２０または２１の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異方性形態を持つ粒子からなる導電性ポリマ、そのポリマの製造方法、および付形部品（成形品）、箔または塗膜の製造への上記ポリマの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
導電性ポリマ、または“固有導電性ポリマ”あるいは“有機金属”という用語は、低分子量化合物（モノマ）から誘導され、重合により少なくともオリゴマとなっており、したがって化学結合により結合された少なくとも３つのモノマ単位を含有し、中性（非導電性）状態において共役π電子系を持ち、酸化、還元またはプロトン化（“ドーピング”と記述されることが多い）により導電性であるイオン型に変換できる物質を表すのに用いられる。導電性は少なくとも１０-7Ｓ／ｃｍである。
【０００３】
酸化によるドーピングの場合には、ドーピング剤として、例えばヨウ素、過酸化物、ルイス酸およびプロトン酸が、還元によるドーピングの場合には、ドーピング剤として、例えばナトリウム、カリウム、カルシウムが使用される。
【０００４】
導電性ポリマは、並外れて変化のある化学組成を持つ可能性もある。例えば、アセチレン、ベンゼン、ナフタレン、ピロール、アニリン、チオフェン、硫化フェニレン、ペリナフタレン、その他、およびスルホアニリン、エチレンジオキシチオフェン、チエノチオフェンその他のようなそれらの誘導体、それらのアルキルまたはアルコキシ誘導体、またはスルホン酸塩、フェニルおよび他の側基のような他の側基との誘導体が、モノマであると判明している。
【０００５】
上に挙げたモノマの組み合わせもモノマとして用いることができる。例えば、アニリンと硫化フェニレンを結合させ、これらのＡ−Ｂダイマをモノマとして使用する。目的に応じ、ピロール、チオフェンまたはアルキルチオフェン類、エチレンジオキシチオフェン、チエノチオフェン、アニリン、硫化フェニレン、その他を互いに結合させてＡ−Ｂ構造を形成し、次にこれらを反応させてオリゴマまたはポリマを形成することができる。または、２つ以上の、例えば３つの異なったモノマを共に重合させることができる。
【０００６】
ほとんどの導電性ポリマは温度が上がると導電性の多少の増加を示し、これはそれらのポリマが非金属導体であることを示している。温度が上がると導電性が低下する限りでは、この物質群のうち２、３の代表は少なくとも室温に近い温度範囲において金属の挙動を示す。金属挙動を検出するいっそうの方法は、低温（０Ｋ近くまで）で伝導性のいわゆる”還元活性化エネルギ(reduced activation energy)”を温度に対しプロットすることである。導電性に金属的寄与をする導体は、低温で曲線の正の傾斜を示す。このような物質は“有機金属”と呼ばれる。
【０００７】
そのような有機金属は下記非特許文献１においてWesslingらにより説明されている。非金属導体の状態から少なくとも部分的に金属導体への転移は、固有導電性ポリマの合成が完了した後の一段摩擦または分散法により実施された。ここで、上記分散法により導電性も増大するが、用いた導電性ポリマの化学組成は実質的に変化することはなかった。
【０００８】
導電性を明らかに増大させる多くの努力を従来技術に認めることができる。特に、導電性ポリマの溶液を作成し（特殊のドーピング剤を用いてもよい）、次に流延または他の加工およびその後の乾燥で得られた製品（フィルム、線維）を延伸するという戦略が用いられている。下記非特許文献２に加え、これらの方法はEpsteinらやHeegerら（下記非特許文献３）による論文にも適切に略述されている。
【０００９】
約５Ｓ／ｃｍ未満の導電率範囲は通常、合成で達成されるが、数十、時には数百Ｓ／ｃｍの数値は様々な操作により達成される。下記非特許文献４においてNaarmannとTheophilouにより１５年前に特殊な重合法とその後の延伸に基づきポリアセチレンで達成されたような、数千または数万Ｓ／ｃｍの導電率値は、他の導電性ポリマ系では従来達成できなかった。しかしながら、Naarmannらの方法は、実行が困難で、再現も難しいという欠点がある。さらに、この方法は、空気安定性と酸化安定性がなく、それ以上の加工ができない製品をもたらす。
【００１０】
上記のハンドブックにおけるKohlmanとEpsteinの図３．２には従来得られた導電率値が極めて適切に概説されており、一般的に、固有導電性ポリマから作られた箔または線維の延伸によってのみ、１０2Ｓ／ｃｍの高値が達成されている。
【００１１】
ポリアニリンの場合には、操作は例えば塩酸水溶液中でアニリンを重合するというもので、プロトン化ポリアニリンの塩酸塩が形成される。これは強塩基、例えばアンモニア、により中和され、ＨＣｌが除去される。これにより、いわゆるエメラルジン塩基が得られる。これを、キシレンまたはクロロホルム中、有毒なｍ−クレゾールの存在下に樟脳スルホン酸で溶解する。次に、この溶液から皮膜を流延し、次に延伸する。延伸後、約１０2Ｓ／ｃｍの導電率が得られる。
【００１２】
この二次ドーピングと呼ばれる方法（下記非特許文献５参照）は、様々な多くの形態で実施されており（特に、下記非特許文献６または下記非特許文献７）、この際、酸と二次ドーピング剤（“二次ドーパント”）を変える。Monkmanらによるいっそうの論文が下記非特許文献８−１１に開示されている。
【００１３】
この方法をさらに変形させた方法において、Mattes ら（下記特許文献１）は、延伸後ほぼ１０2Ｓ／ｃｍの導電率を持つ線維を調製した。この方向をさらに追求したvon Mattes et al.による論文が下記非特許文献１２および下記特許文献２，３に開示されている。
【００１４】
これらの論文全てに共通するのは、上記導電性ポリマの分子溶液から出発しており、溶媒の蒸発後にポリマの鎖を伸ばすことにより、これらのポリマ鎖を配向させ（平行にし）、すなわち、整合させることを試みていることである。この方法により、導電性は例えば１００倍は増加でき、異方性効果（すなわち、或る用途には有益で、他の用途には不利益ではない、導電性または或る光学特性の好ましい方向）も可能となることは、極めて明らかである。
【００１５】
しかしながら、これに反して不溶性の導電性ポリマまたは有機金属が用いられ、そのためこれらは溶液から加工されず、分散液から加工される場合、延伸しても、分散されたナノ粒子の配向とその後の導電性の増加は得られず、鎖の配向ももたらされない。ポリマ粒子（一次粒子）は一般的に分散液中で球形の形状で存在する、すなわち、等方性構造（形態）で存在する。これらの粒子が凝集すると、特に、分散剤が分散液から層状で除去されると、同様に等方性の二次形態が形成される。
【００１６】
最近、原則として配向および延伸がおそらく考えられるであろうポリアニリンから調製された、いわゆる“ナノファイバ”（英語では“ナノフィブリル”とも言う）が技術文献において提示されて来ている。しかしながら、これらのナノファイバを綿密に検討すると、それらは球形の一次粒子からなり、一方では延伸できず、他方では特に高い初期導電率を持たない（わずか数Ｓ／ｃｍのみ）ことがわかる。さらに、線維の寸法（直径１００〜２００ｎｍ）からすると、これらナノファイバは決して“ナノ世界”に含められて当然ということにはならない。
【００１７】
導電性ポリマに基づく真のナノファイバ（カーボンナノファイバの寸法と類似した寸法を持つものであり、充分に高い導電性を持つものであることは言うまでもない）は、現在までのところ知られていない。
【００１８】
したがって、分散液から沈着させた箔、皮膜または線維を延伸することによる導電性の増加を、一次粒子の配列、すなわち、始めから好ましい方向に配向された配列、以上に達成することは、これまで不可能であった（したがって、そのような製品を延伸することによる導電性の増加も不可能であった）。導電性ポリマおよび有機金属の従来入手されていた一次粒子（ナノ粒子）は、本質的に等方性であったからである。
【００１９】
【特許文献１】米国特許第６１２３８８３号明細書
【特許文献２】米国特許第５９８１６９５号明細書
【特許文献３】国際公開第２００４／０４２７４３号パンフレット
【特許文献４】欧州特許出願公開第０３２９７６８号明細書
【非特許文献１】Wessling et al., Eur. Phys. J.E., 2, p. 207-210 (2000)
【非特許文献２】Synthetic Metal (Special Issue), Vol. 65, Nos. 2-3 (1994)
【非特許文献３】Handbook of Conductive Polymers, Skotheim, Eisenbanner, Reynolds (ed.), M. Dekker, N.Y. (1998)
【非特許文献４】Synth. Met., 22, 1 (1987)
【非特許文献５】MacDiarmid and Epstein, Synth. Met. (Special Issue), Vol. 65, Nos. 2-3, p. 103-116 (1994)
【非特許文献６】Holland, Monkman et al., J. Phys. Condens. Matter, 8, p.2991-3002 (1996)
【非特許文献７】Dufour, Pron et al., Synth. Met., No. 133-136, p. 63-68 (2003),
【非特許文献８】Polymer, 41, p. 2265 (2000)
【非特許文献９】J. Mater. Sci., 36(13), p. 3089-3095 (2001)
【非特許文献１０】Synth. Met., (102), 685 (1999)
【非特許文献１１】P N Adams et al., "A new acid-processing route to polyaniline films which exhibit metallic conductivity and electrical transport strongly dependent upon intrachain molecular dynamics", J. Phys. Condens. Matter, 10, p. 8293-8303 (1998)
【非特許文献１２】Synth. Met., 84, p. 45-49 (1997)
【非特許文献１３】Herbst/Hunger, "Industrielle Organische Pigmente", VCH (1987)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
したがって、本発明の目的は、導電性ポリマまたは有機金属の一次粒子を配向（整合）させる可能性を作り出すこと、すなわち、そのような形状に適した形態を持つ導電性ポリマまたは有機金属を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記の目的は、本発明によれば、固有導電性ポリマまたは有機金属であって、１００ｎｍ未満の粒径を持つ同ポリマから作られたナノスケールの粒子は異方性形態を有し、この異方性形態は球形形態から外れ、長さ／直径（“Ｌ／Ｄ”）比が１．２より大きいことを特徴とする固有導電性ポリマまたは有機金属により達成される。
【００２２】
塗膜、箔またはシートにさらに加工される前に、本発明に係るポリマ粒子は、一般的に安定な分散液の形で得られ、この分散液は、少なくとも固有導電性ポリマの粒子を含有し、粒径が平均（重量で）１μｍ未満であり、分散剤が室温で液体であるものである。分散剤の除去後、この分散液から形成された層、箔またはシートは一般的に１００Ｓ／ｃｍより大きな導電率を持つ。
【００２３】
本発明の主題は、上記のポリマ粒子の製造方法でもあり、この方法においては、ポリマ粒子が分散液の形状で得られ、以下の順序による。
（ａ）  固有導電性ポリマがモノマから調製され、重合中温度が出発温度より１℃以上の数値より高くならないように制御され、
（ｂ）  段階（ａ）の生成物は、導電性ポリマと比較して不活性である非導電性非重合極性物質の存在下、必要であれば非導電性ポリマの存在下、充分な剪断力を適用して粉砕および／または分散され、この際、上記導電性ポリマと上記極性物質との重量比は２：１〜１：１０であり、段階（ｂ）の生成物は２５０℃より低い温度、好ましくは１８０℃より低い温度、特に好ましくは１００℃より低い温度でいっそうの分散剤中で分散されてもよく、この際、上記導電性ポリマと上記分散剤との重量比は１：１０より小さく、非導電性ポリマの存在下に分散を実施する場合、温度は上記の限度を超えず、上記非導電性ポリマのガラス転移点より５℃〜最大８０℃高い。
【００２４】
この方法は、粒子が本発明で望まれる形態を獲得するように実施され、この事実は走査トンネル顕微鏡法または原子間力顕微鏡法および透過型電子顕微鏡法のような分析法により確認できる。
【００２５】
驚くべきことに、光学的に活性の対イオンも重合中に使用できる。そのような対イオンの例は、Ｄ−またはＬ−樟脳スルホン酸、アミノ酸、または例えば光学的に活性の置換された芳香族スルホン酸（例えばパラスルホフェニルアラニンのような）である。
【００２６】
本発明の主題は、上記のような、または上述の方法により得られたような分散液の、導電性を持つ付形部品（成形品）、自立箔または塗膜の製造への使用である。
【００２７】
本発明のさらに好ましい実施形態は従属請求項から派生する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本願で用いた“導電性ポリマ”という用語は、冒頭で述べたように、固有導電性ポリマといわゆる有機金属との両方を含む。
【００２９】
本願において“一次粒子”とは、導電性ポリマの分散液中孤立して生じるか、または導電性ポリマの走査または透過型電子顕微鏡において認められる、最小の形態学的単位、すなわち、超分子構造単位を意味する。
【００３０】
“二次粒子”または“二次構造”とは、高次構造（二次および三次構造）を意味し、一次粒子同士の累積（凝集）から生じる。“凝結体”とは、合体によりもたらされ、一次粒子同士の物的な橋により安定化された集合体を表す。したがって、“凝集体”とは、一次粒子同士の実質的に点状の接点からなる合体物を意味するだけである。凝集体は支持体中で破壊され、一次粒子として分散されることがあるが、凝結体の場合、これは化学結合の分解なしには起こらない。この限界設定は、顔料技術において慣用であり（上記非特許文献１３参照）、本論中でも用いられている。この技術分野における従来技術は、常に上記の限界設定に留意するとは限らないが、特に区別することなく“凝集体”について述べている、ということを特に念頭に置くべきである。
【００３１】
したがって、本発明により達成された成功は、特に次の理由から驚くべきことと思われる。すなわち、分散方法はそれ自体好ましい方向を持つものではないので、球形形態（粗状態では、第一の分散段階より前、重合の直後に存在する）から逸脱する形態が生じることは予想されないことである。さらに、重合中に用いられる光学的に活性の対イオンは異方性の一次粒子の形成に好都合であるという事実は、極めて驚くべきことである。光学的に活性の対イオンを持つ導電性ポリマは既に記述されているが、逸脱する一次形態はまったく観察されていない。
【００３２】
一般的に分散方法はポリマの導電性にとり有害であると考えられているので、本発明により達成された成功は驚くべきことである。導電性ポリマの鎖は分散中にちぎれ、その結果、電子の伝導（これらの鎖に沿っての）は悪化する、とほとんどの専門家は推定している。したがって、従来技術において前述したように、導電性ポリマの真溶液を調製することが試みられている。さらに、分散剤および添加剤の使用も一般的に不都合とみなされている。それらは電子の輸送に対する障壁を作り、強化する可能性があるからである。実際には、本発明に係る方法において、二つの分散段階が好ましい。
【００３３】
最後に、本発明に係る方法において、以下により詳細に説明するように、第一の分散段階（段階（ｂ））の後で、必要に応じ実施される第二の分散段階の前に、存在してもよい非導電性ポリマを完全に除去することは実際には必須ではない、ということは驚くべきことと思われる。
【００３４】
本発明からは一連の利点が生じる。例えば、導電性またはその他の（特に、光学的または機械的）特性の好ましい方向を達成できること、導電性が増加した（および、必要により機械的負荷運搬能力が増大した）延伸箔および線維を調製できること、さらに、導電性ポリマを異方性の環境で（例えば、電界または磁界中、または異方性構造の支持体中）沈着できること、および、そうする際に特性の向上を達成できること、といったものである。
【００３５】
特定の理論に縛られることは望まないが、できるだけ低い温度で実施された分散方法は、流れの方向にほとんど差を作らず、そのため、一次粒子の異方性変形をもたらす可能性のある粒子に作用する力の好ましい方向にほとんど差を作らないので、本発明に係る粒子形態が生じると推定される。重合中に提唱される本発明に係る温度設定プログラムは、その後の異方性付形にとって有利な鎖配列度をもたらす限り、役に立つ可能性がある。光学的に活性の対イオンの使用は、同様の方向に導く可能性がある。
【００３６】
本発明に係る導電性ポリマからなる分散液も、安定であるという利点がある。したがって、本発明に係る安定な分散液は、調製の直後または少なくとも短時間後にさらに加工する必要はなく、長期、例えば数時間、例えば５〜１０時間、または数日、例えば１〜３日または４〜６日、または数週間、例えば１週間以上から数ヶ月、例えば１ヶ月以上、好ましくは３ヶ月以上、にわたり貯蔵できる。上記の貯蔵の詳細は周囲条件に関係がある。“周囲条件”とは、特に、温度がほぼ室温、すなわち約５〜２５℃、であり、圧力がほぼ常圧、すなわち１０１３ｋＰａであることを意味する。しかしながら、貯蔵場所によっては、上記の事柄はやや逸脱する典型的な周囲条件にも関係することは、当業者には明らかである。
【００３７】
本発明に係る固有導電性ポリマまたは有機金属の例は、本明細書の冒頭に挙げたものである。特に以下のものを例として挙げることができる：ポリアニリン（ＰＡｎｉ）、ポリチオフェン（ＰＴｈ）、ポリ（３、４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＴ）、ポリジアセチレン、ポリアセチレン（ＰＡｃ）、ポリピロール（ＰＰｙ）、ポリイソチアナフテン（ＰＩＴＮ）、ポリヘテロアリーレンビニレン（ＰＡｒＶ）（ここでヘテロアリーレン基は例えばチオフェン、フランまたはピロールであることができる）、ポリ−ｐ−フェニレン（ＰｐＰ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリペリナフタレン（ＰＰＮ）、ポリフタロシアニン（ＰＰｃ）、及びその他、そしてそれらの誘導体（例えば側鎖または基により置換されたモノマから形成されるもの）、それらのコポリマ、およびそれらの物理的混合物。ポリアニリン（ＰＡｎｉ）、ポリチオフェン（ＰＴｈ）、ポリ（３、４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＴ）、ポリチエノチオフェン（ＰＴＴ）およびそれらの誘導体が特に好ましい。
【００３８】
固有導電性ポリマの好ましい二元混合物は、ＰＡｎｉとＰＴｈとの混合物、ＰＡｎｉとＰＥＤＴとの混合物、ＰＡｎｉとＰＰｙとの混合物、ＰＥＤＴとＰＰｙとの混合物、およびＰＥＤＴとＰＴｈとの混合物である。ポリアニリンはもっとも好ましい。
【００３９】
本発明に係る方法の段階（ａ）において、分散性の固有導電性ポリマ、好ましくはポリアニリン、は一般的に上記特許文献４に記載されたように調製される。特に、上記特許文献４で用いられた定義を参照する。これらの定義は、本明細書中において本発明に係る方法の段階（ａ）の実施に関しても当てはまる。
【００４０】
温度は、重合中、本発明に係る方法の段階（ａ）において以下のように制御されるのが好ましい。すなわち、上記特許文献４の方法と異なり、重合中、温度は出発温度より１℃以上高い数値より高くならず、また、重合中、温度上昇率は１Ｋ／分より大きくはならない。反応は、温度上昇が０．５℃未満であり、温度上昇率が０．２°Ｋ／分より大きくはならないように操作されるのが好ましい。
【００４１】
温度を制御するのに必要な冷却は、一般的に、少なくとも０．０２Ｋ／分、好ましくは０．０５Ｋ／分の冷却率で得ることができる。冷却率は、各々の場合に用いられた反応容器での活性化冷却中の温度変化を反応を開始させずに測定することにより決定される。
【００４２】
本発明により段階（ａ）の後に得られた（中間）生成物は一般的にほぼ５Ｓ／ｃｍの導電率を有する。
【００４３】
段階（ａ）の中間生成物は一般的に粉末として生成され、一次粒子の８０重量％は５００ｎｍより小さく、２０重量％以下は１μｍより大の凝結体に凝結している。これは、乾燥固形物の走査電子顕微鏡写真およびポリマブレンド中の分散液の光学顕微鏡検査から判る。
【００４４】
それらの一次粒子形態は、実質的に球形であり続ける。
【００４５】
光学顕微鏡検査は、本発明に係る固形物を直接または濃縮させて被検ポリマ中に密閉式混合機を使って分散させることにより行われる。ＰＣＬまたはＰＶＣが被検ポリマとして適している。分散される物質の濃度は通常０．５重量％である。混合物を押し出して薄膜を形成する。本発明に係る原料では、均一に強く色づけられた半透明の物質が認められ、この色は分散された一次粒子に由来する。また、０．５〜１μｍの非分散粒子と個々の粗大粒子が認められる場合もある。
【００４６】
重合および処理後、得られたポリマが既に完全に乾燥しているか否かは重要でなく、本発明に係る段階（ｂ）においては、同ポリマが非重合極性物質の存在下に分散されるか、または同物質と共に粉砕される。この極性物質（“分散助剤”とも呼ばれることがある）は以下の特性を持つ：
・  ３０ダイン／ｃｍより大の表面張力を持ち、
・  導電性がなく（すなわち、１０-6Ｓ／ｃｍ未満の導電率を持ち）、
・  液状か固形状であることがあり、
・  導電性ポリマに比べ不活性であり、すなわち、同ポリマとの有意な化学反応に参加せず、とりわけ、酸化的または還元的反応および酸−塩基反応は望ましくなく、
・  通常条件下では、必ずしも分散助剤ではなく、界面活性剤の材料群には属さない。
【００４７】
そのような極性物質の例は以下の通りである：
ａ）  固体：  硫酸バリウム；二酸化チタン、特に３００ｎｍ未満の粒径を持つ超微細二酸化チタン；ピグメントイエロー１８のような有機顔料；
ｂ）  不活性溶媒：  水、ＤＭＦ、ＤＭＳＯ、γ−ブチロラクトン、ＮＭＰおよびその他のピロリドン誘導体、例えば、ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジオキサン、ＴＨＦ；
但し、上記の列挙は例示のためであり、本発明を限定するものではない。
【００４８】
上記極性物質を伴う分散または粉砕は一般的に、高速ミキサー（例えばいわゆる流動ミキサー）のような分散装置中で、または超音波下で、またはボールミル、ビーズミル、二本または三本ロールミル、または高圧分散装置（マイクロフルイディクスタイプ）において実施できる。
【００４９】
高速ミキサー中または超音波下での加工時間は少なくとも３分間である。ボールミル中、二本または三本ロールミル上、または高剪断力を持つ他の装置中では、より長い処理時間、例えば少なくとも３０分間の処理時間が必要である。同時に、電界、特に整流電界を用いると有利なことがある。この場合、ほとんどの状況で２４時間より長時間が必要となる。
【００５０】
固有導電性ポリマに比べ不活性の極性非導電性物質は、導電性ポリマ粉末と極性物質との重量比が２：１〜１：１０となる量で用いられる。
【００５１】
段階（ｂ）を実施する際、少なくとも非導電性ポリマ、特に熱可塑性ポリマも存在するのが好ましい。例えば、Eastman Kodak社またはDegussa社から市販されているポリエチレンテレフタレート共重合体、またはDegussa社から入手されるポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）が使用できる。熱可塑性ポリマが存在すると、分散が高い剪断下、２５０℃未満、好ましくは１８０℃未満、特に好ましくは１００℃未満の温度で、同時に上記非導電性ポリマのガラス転移点より５〜８０℃高い温度で行われることが必要である。
【００５２】
冷却後、固体混合物、すなわちポリマブレンド、が得られる。これは、導電性ポリマ、極性物質、必要に応じ非導電性ポリマからなる、室温で固体の段階（ｂ）で生成された組成物の成分に対して２０〜６０重量％、好ましくは約３５重量％の導電性ポリマを含有している。段階（ｂ）を実施した後、導電性ポリマは一般的に約６０Ｓ／ｃｍの導電率を有する。
【００５３】
段階（ｂ）の後、添加された極性、不活性および非導電性物質または同様に存在する非導電性ポリマは洗浄または抽出により部分的にまたはほぼ完全に除去できる。この二次処理段階は、上記段落で記載したような段階（ｂ）の終了後に行うのが好ましい。あるいは、二次処理は既に段階（ｂ）中から開始することもできる。
【００５４】
二次処理（段階（ｂ）の生成物の状態調整とも呼ばれ、必要に応じさらに行われる以後の分散段階でもある）の目的は、段階（ｂ）の生成物を必要に応じ行う次の分散段階に備えさせる（状態調整する）ことである。洗浄または抽出には最も広範な物質が使用できる。例えば、芳香族炭化水素類、アルコール類、エステル類、エーテル類、ケトン類、例えばキシレン、トルエン、エタノール、イソプロパノール、クロロベンゼン、ジイソプロピルエーテル等である。以後の分散段階を支える溶媒および助剤も使用できる。これらは、例えばキシレンまたはクロロベンゼンおよびドデシルベンゼンスルホン酸（ＤＢＳＨ）でよい。
【００５５】
段階（ｂ）の生成物の二次処理中、生成物中の導電性ポリマの比率は、室温で固形の生成物成分に対し少なくとも５重量％、好ましくは１０重量％、特に２０重量％増加されるのが好ましい。
【００５６】
あるいは、例えば、いっそうの加工および導電性ポリマの使用が添加された物質の存在により妨害されない場合、極性物質または熱可塑性ポリマを減少もしくは除去させずに、加工を続けることができる。ポリマ粉末の導電性は、極性物質または熱可塑性ポリマの存在により損なわれることはない。
【００５７】
段階（ｂ）と二次処理の後に達成される導電性ポリマの好ましい濃度は、組成物全体に対し４５〜９９重量％、好ましくは５５〜７０重量％である。例えば、段階（ｂ）の生成物は、二次処理で用いた溶媒または助剤の比率が比較的高い湿潤なペーストであることができる。また、本発明に係る方法のいっそうの分散段階を実施する前に二次処理中に用いた物質のほとんどを除去することは、本発明にとり必須ではない。但し、これは、産業界の慣行においては有利なことがある。
【００５８】
本発明に係る方法のいっそうの分散段階は、有機または水性媒体（分散剤）中で行われる分散であり、一般的に室温で、またはごくわずかに異なった温度で実施される分散である。分散集合体として、系中に高い分散エネルギーを導入できるような機械を考慮できる。これらの機械は例えば、Ultraturrax、Disolver、ビーズミル、ボールミル、Microfluidics型のような高圧分散装置、または超音波システムのような装置であることができる。分散時間は数分間、例えば２０分間、から数時間まで、例えば１〜３時間、例えば２．５時間であることができる。
【００５９】
分散剤として特に適しているのは、少なくとも２５ｍＮ／ｍの表面張力を持つ溶媒である。本発明に係る分散剤は室温で液状であり、特に１０，０００未満、例えば５，０００未満、特に１，０００未満の相対粘度を持つ。
【００６０】
本発明に係る分散剤の例は、キシレン、クロロフェノール、ジクロロ酢酸、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、オクタノール、ベンジルアルコールまたは高級アルコール類、例えばパラフィン系または芳香族のＣ9−Ｃ20アルコール類、またはこれらの混合物である。
【００６１】
上記分散剤は、固有導電性ポリマに対し分散剤が過剰（重量比）であるような量で本発明に係る方法の段階（ｂ）の生成物に添加される。特に、導電性ポリマと分散剤との重量比は１：１０より小さい、好ましくは１：１５より小さい、例えば１：１８である。
【００６２】
一般的に、この分散段階の生成物として、分散液全体に対し一般的にほぼ１０重量％以下の導電性ポリマ濃度を持つ、高粘度ペースト、または液状低粘度分散液が得られる。この分散段階の後に得られる分散液は、状態調整の程度に応じ、段階（ｂ）で用いられた極性物質および非導電性ポリマを低い比率で含有するのが好ましい。
【００６３】
導電性を有する成形品、自立箔または塗膜を製造する際、本発明に係る分散液の使用を準備するには、最後に記載した分散段階の後、またはこの分散段階中に助剤と添加剤を添加することができる。これらの助剤と添加剤は、例えば粘度調整剤、湿潤剤、ワニス結合剤のようなマトリックスポリマ、皮膜形成物質、安定剤、湿潤助剤、蒸発促進剤または蒸発遅延剤のような蒸発調整剤、またはいっそうの助剤と添加剤でよい。これにより、生成物のいっそうの付形および特性にとり有用または決定的な成分の全てを含有する安定な分散液が得られる。
【００６４】
二次処理および配合を含めた分散後に得られた分散液は、次に必要に応じいっそうの分散および二次処理工程を実施した後、導電性を持つ付形部品（成形品）、自立箔、または最も可変の層厚さを持つ塗膜の調製（付形）に使用できる。
【００６５】
付形は、浸漬、滴下による湿潤、噴霧、スピンコーティング、印刷（例えばシルクスクリーン印刷、オフセット印刷、インクジェット、その他）、押出、流延、ナイフコーティング、エレクトロスピニング、その他のような一連の工程を経て行うことができる。付形は、浸漬、流延、滴下湿潤、スピンコーティング、または印刷により実施するのが特に好ましい。
【００６６】
分散液を除去した後、このようにして得られた層、塗膜、箔、シートまたは他の付形部品または要素は、１００Ｓ／ｃｍより大、好ましくは少なくとも２００Ｓ／ｃｍ以上、例えば２５０Ｓ／ｃｍより大、特に少なくとも５００Ｓ／ｃｍ、例えば２００〜２００，０００Ｓ／ｃｍ，２００〜２０，０００Ｓ／ｃｍまたは５００〜１０，０００Ｓ／ｃｍ、例えば３００〜３，０００または５００〜１，０００Ｓ／ｃｍの導電率を持つ。
【００６７】
さらに、本発明に係る分散液の粒子は、例えばポリアニリン（ｐ−トルエンスルホン酸を“投入”）についてのＸ線回折像が鋭い反射を示さないことを特徴とし、さらに、２θ＝約３°で反射が見られ、本発明に係る分散液からのポリアニリンの場合、この反射は２θ＝約１９°での広い反射に比べ高い強度を示すことを特徴とする。これに比較すると、段階（ａ）からの“粗”粉末はそこにピークを示さないか、または極めて弱い強度を示すだけである。他方、段階（ｂ）に係る第一の粉砕／分散方法後のポリアニリンは明らかな反射を示すが、これは約１９°でのピークに比べ弱い。
【００６８】
第二の分散後、および本発明にしたがい実施されるので１００Ｓ／ｃｍより大きな導電率を与える分散についてだけ、この反射は明らかに最強であり、他の反射は導電性が増加するにつれて増々弱くなる。
【００６９】
さらに、原子間力顕微鏡検査においては、一次粒子は明らかにもはや球形ではないが、約２のＬ／Ｄ比、約８〜１１ｎｍの長さ、約４ｎｍの幅を持つことが判っている（図６参照）。
【００７０】
等方性粒子形態を持つ導電性ポリマ／有機金属と異なり、例えば液状−結晶状（低または高分子）物質のような異方性媒体からの付形、または異方性電界および／または磁界または配向され、あるいは事前に構造化された配向支持体（ＨＯＰＧ、延伸配向したポリプロピレンまたは他のプラスチック箔、好ましくは一軸延伸箔等）の影響下での付形が今や可能となり、有用であり、異方性を持つ付形（成形）部品や表面塗膜の作成ができる。したがって、本発明に係るポリマ粒子を配向支持体（例えば配向ポリプロピレン）に沈着することにより、約１，０００Ｓ／ｃｍ以上の導電率が達成される。これに比べ、等方性支持体（例えばガラス）への同分散液からの沈着の場合、約３００Ｓ／ｃｍの導電率が達成される。
【００７１】
帯電防止または導電性塗膜、透明および不透明電極、ＥＭＩ遮蔽に適したワニス、エレクトロニクスにおける接点、または電界効果トランジスタにおける“ソース”、“ドレイン”または“ゲート”は、付形といっそうの加工により製造でき、アンテナ、発振回路、論理回路、導体、またはコンデンサ、電解コンデンサ、またはいわゆる“スーパーコンデンサ”における対向極も同様である。従来の金属、電極の高ドープ半導体、酸化還元活性塗膜により従来の電気工学およびエレクトロニクスで発揮される機能のような多くの機能が発揮できる。
【００７２】
乾燥により、または上記の付形方法のいずれかを実施することにより実現できる製品であって、本発明に係る分散液から入手できる導電性ポリマを含有する製品は、本発明の実施形態の一つである。上記の製品は実質的に導電性ポリマからなるのが好ましい。
【００７３】
新規の一次粒子形態は、一般的に高い導電性に起因して多くの用途に興味深い利点をもたらし、ただ１つの好ましい方向において慣用されている場合よりも高い導電性でよいことは不利ではない（例えば、ＥＭＩ遮蔽において、導電性が等方性に高いか異方性に高いかは重要でなく、導電性はそのままで遮蔽の効率にとり決定的である）。
【００７４】
“ソース”、“ドレイン”および“ゲート”は従来慣用の導電率でも可能であるが、有機電界効果トランジスタへのリード（“直接接続”）およびそれらの配線は気相蒸着金属で実施される、ポリマエレクトロニクスにおいて、新規の形態は幾つかの用途について導電性ポリマの使用をはじめて可能にするものである。導電性ポリマ／有機金属の使用も、“直接接続”の方向における導電性の増大を通してはじめて実現するものである。
【００７５】
以下の用途が実例として挙げられよう：
・  電気導体（例えば電気接点、電気リード、押しボタンスイッチ、電極等）または半導体として、
・  静電負荷に対する防御として、
・  電磁波を遮蔽するため（ＥＭＩ遮蔽）、
・  マイクロ波を吸収するため（遮蔽または加熱の目的で）、
・  コンデンサを製造するため、または電解コンデンサにおける電解質の代わりとして、
・  いわゆる“スーパーコンデンサ”における電極または電極成分として（このタイプのコンデンサは二層コンデンサ（ＤＬＣ）とも呼ばれ、カーボンブラックおよび／またはグラファイトに基づくことが多い電気的二層の形成を特徴とする。“電気化学的二層コンデンサ”という用語も英語で使われることが多い）、
・  ダイオード、トランジスタその他のような半導体部品を製造するため、
・  光導電体として、または光起電エネルギー変換において、
・  金属または半金属を含む組成物において、または熱電作用を温度センサ（ＩＲ吸収）として利用する様々な導電性ポリマを含む組成物において、または熱起電エネルギー変換において、
・  センサとして、
・  例えばエレクトロクロミズム、マイクロ波吸収、熱電力等による表示器として、
・  電気分解または電気合成法において電極触媒電極として（例えば燃料電池において）、
・  光電極触媒作用または合成において、および光起電作用において、
・  腐食防御において、例えば陽極腐食防御において、
・  蓄電池における電極として、
・  ＵＶおよび光に安定な顔料として、
・  電界ルミネセンスアレイにおける電極またはリードとして（例えば、不透明ないわゆる“バック電極”として、または透明ないわゆる“フロント電極”として）、
・  正孔注入層または陽極緩衝層として、または有機／重合発光ダイオードまたは太陽電池における透明陽極として。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】図１は、走査トンネル顕微鏡写真であり、大きさが約１０μｍのポリアニリンの球形一次粒子の凝集物を示す。
【図２】図２は、透過型電子顕微鏡写真であり、約１００〜１５０μｍの大きさを持つポリアニリン二次粒子の構造であって、約１０μｍの大きさの球形一次粒子の微細構造を持つ構造を示す。
【図３】図３は、ポリアニリン分散液から流延され、その後に乾燥された箔であって、球形一次粒子からなる箔の走査電子顕微鏡写真である。乾燥後、球形の二次または三次形態も存在していることが判る。
【図４】図４は、キシレンに基づく分散液から沈着させたポリアニリン粒子の透過型電子顕微鏡写真であり、無定形の乾燥残渣に加え、球形の一次および二次粒子を示している。
【図５】図５は、高解像度透過型電子顕微鏡写真であり、ポリアニリンの分散液から沈着させた、互いの上に堆積した一次粒子を示している。
【図６】図６は、本発明に係る形態を持つ、互いに沿って並んだポリアニリン一次粒子の原子間力顕微鏡写真である。
【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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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年1月5日(2007.1.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性ポリマであって、
上記導電性ポリマは１００ｎｍ未満の粒径を持つナノスケールの一次粒子の形状で存在し、上記粒子は異方性形態を有し、上記異方性形態は球形でなく、長さ／直径（“Ｌ／Ｄ”）比が１．２より大きく、分散剤の除去後、上記ポリマの分散液から形成された層、箔またはシートは１００Ｓ／ｃｍより大きな導電率を持つ、
ことを特徴とする導電性ポリマ。
【請求項２】
導電率が２００Ｓ／ｃｍより大きいか、またはそれと等しい、
ことを特徴とする請求項１のポリマ。
【請求項３】
導電率が３００Ｓ／ｃｍ〜３，０００Ｓ／ｃｍである、
ことを特徴とする請求項２のポリマ。
【請求項４】
上記ポリマがポリアニリン、ポリチオフェン、ポリチエノチオフェン、ポリピロール、これらのポリマのモノマのコポリマ、およびこれらのモノマの誘導体から得られるポリマまたはコポリマからなる群から選ばれる、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかのポリマ。
【請求項５】
上記ポリマが分散液中に存在し、分散剤が１０，０００未満の相対粘度を持つ、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかのポリマ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかのポリマの製造方法であって、以下の順序によることを特徴とする方法。
（ａ）  固有導電性ポリマがモノマから調製され、重合中温度が出発温度より１℃以上の数値より高くならないように制御され、
（ｂ）  段階（ａ）の生成物は、上記導電性ポリマと比較して不活性である非導電性非重合極性物質の存在下、必要であれば非導電性ポリマの存在下、充分な剪断力を適用して粉砕および／または分散され、この際、上記導電性ポリマと上記極性物質との重量比は２：１〜１：１０であり、段階（ｂ）の生成物は２５０℃より低い温度でいっそうの分散剤中で分散されてもよく、この際、上記導電性ポリマと上記分散剤との重量比は１：１０より小さい。
【請求項７】
段階（ａ）において、光学的に活性の対イオンが重合中に使用される、
ことを特徴とする請求項６の方法。
【請求項８】
段階（ｂ）の生成物は１８０℃より低い、特に１００℃より低い温度でさらに分散される、
ことを特徴とする請求項６または７の方法。
【請求項９】
分散は非導電性ポリマの存在下に実施され、温度は上記非導電性ポリマのガラス転移点より５℃〜最大８０℃高い、
ことを特徴とする請求項６乃至８のいずれかの方法。
【請求項１０】
重合中、段階（ａ）の温度上昇率は０．２Ｋ／分より大きくならない、
ことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかの方法。
【請求項１１】
上記非導電性ポリマは熱可塑性ポリマである、
ことを特徴とする請求項６乃至１０のいずれかの方法。
【請求項１２】
段階（ｂ）の生成物は二次処理に付される、
ことを特徴とする請求項６乃至１１のいずれかの方法。
【請求項１３】
段階（ｂ）の生成物中の極性物質または非導電性ポリマの比率は、二次処理中に洗浄または抽出により低下される、
ことを特徴とする請求項１２の方法。
【請求項１４】
必要に応じて行う以後の分散段階を支える溶媒および／または助剤が添加される、ことを特徴とする請求項６乃至１３のいずれかの方法。
【請求項１５】
第二の分散の生成物は二次処理に付される、
ことを特徴とする請求項６乃至１４のいずれかの方法。
【請求項１６】
必要に応じ行われる以後の付形工程を支える粘度調整剤、湿潤剤、マトリックスポリマ、安定剤、湿潤助剤、蒸発調整剤、および／または他の助剤および添加剤が添加される、
ことを特徴とする請求項６乃至１５のいずれかの方法。
【請求項１７】
第二の分散段階前または第二の分散段階中に添加が行われる、
ことを特徴とする請求項１６の方法。
【請求項１８】
段階（ｂ）の生成物の二次処理中および／または第二の分散段階中、２５ｍＮ／ｍより大きな表面張力を持つ有機溶媒が用いられる、
ことを特徴とする請求項１２乃至１７のいずれかの方法。
【請求項１９】
導電性を有する付形部品、自立箔または塗膜の調製への、請求項１乃至５のいずれかの分散液、または請求項６乃至１８のいずれかの方法にしたがい調製された分散液、の使用。
【請求項２０】
付形部品、自立箔または塗膜は電極、アンテナ、重合電子部品、コンデンサ、および二層コンデンサ（ＤＬＣ）である、
ことを特徴とする請求項１９の使用。
【請求項２１】
付形は異方性材料および／または異方性の界において行われ、沈着は異方性支持体上になされる、
ことを特徴とする請求項１９または２０の使用。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
温度は、重合中、本発明に係る方法の段階（ａ）において以下のように制御されるのが好ましい。すなわち、上記特許文献４の方法と異なり、重合中、温度は出発温度より１℃以上高い数値より高くならず、また、重合中、温度上昇率は１Ｋ／分より大きくはならない。反応は、温度上昇が０．５℃未満であり、温度上昇率が０．２Ｋ／分より大きくはならないように操作されるのが好ましい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】  図１は、走査トンネル顕微鏡写真であり、大きさが約１０ｎｍのポリアニリ
ンの球形一次粒子の凝集物を示す。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】  図２は、透過型電子顕微鏡写真であり、約１００〜１５０ｎｍの大きさを持
つポリアニリン二次粒子の構造であって、約１０ｎｍの大きさの球形一次粒子の微細構造を持つ構造を示す。
【国際調査報告】
2008531797.tif 000008
2008531797.tif 000009
2008531797.tif 000010
2008531797.tif 000011
2008531797.tif 000012
2008531797.tif 000013
2008531797.tif 000014
2008531797.tif 000015