KR-20260061206-A - 전도성 성형체를 성형하기 위한 조성물

Abstract

본 발명은 높은 전기 전도성을 갖는 전도성 성형체를 성형하기 위한 조성물을 제공한다. 일반식 (A)로 표시되는 폴리티오펜 화합물, 암모니아 및 아민 화합물을 포함하는, 전도성 성형체를 성형하기 위한 조성물이 제공된다. 또한 상기 조성물을 사용한 전도성 성형체의 성형 방법도 제공된다. 일반식 (A)에서 L은 알킬렌 등이다. M¹ 및 M²는 독립적으로 알킬기 또는 수소 원자이다. R 1A 는 수소 원자, 알킬기, 알콕시기, 아실기, 또는 식 (15)로 표시되는 기(group)이다. L¹, M 1c 및 M 2c 는 각각 L, M¹ 및 M²와 동일하다.

Inventors

• 키리야마, 가호리
• 하타이, 도모히로
• 히라오, 도시카즈 (사망)
• 아마야, 도루

Assignees

• 다이하치 카가쿠 고교 가부시키가이샤
• 고꾸리쯔 다이가꾸 호우징 오사까 다이가꾸
• 공립대학법인 나고야 시립대학

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20240827

Priority Date

20230828

Claims (15)

1. 전기 전도성 성형체를 성형하기 위해 사용되는 조성물로서, 상기 조성물은 폴리티오펜 화합물, 아민 화합물 및 암모니아를 포함하고, 상기 폴리티오펜 화합물은 하기 일반식 (A)로 표시되는 구조 단위를 포함하며: [화학식 1] 여기서 L은 식 (21)로 표시되며: [화학식 21] 여기서 R 5 는 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 5의 직쇄 또는 분기쇄 알킬기이고, R 6 는 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 5의 직쇄 또는 분기쇄 알킬기이며, n¹은 0 또는 1이고, n²는 독립적으로 1 내지 6의 정수이며, n³는 독립적으로 0 또는 1이고, n 4 는 0 내지 12의 정수이며, 식 (21)의 좌단은 식 (A)의 다이옥산 고리의 탄소 원자에 결합되고, M¹ 및 M²는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 15의 알킬기 또는 수소 원자이며, R 1A 는 수소 원자, 알킬기, 알콕시기, 아실기, 또는 식 (15)로 표시되는 기(group)이고: [화학식 15] 여기서 L¹은 식 (22)로 표시되며: [화학식 22] 여기서 R 15 는 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 5의 직쇄 또는 분기쇄 알킬기이고, R 16 는 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 5의 직쇄 또는 분기쇄 알킬기이며, m¹은 0 또는 1이고, m²는 독립적으로 1 내지 6의 정수이며, m³는 독립적으로 0 또는 1이고, m 4 는 0 내지 12의 정수이며, 식 (22)의 좌단은 식 (A)의 다이옥산 고리의 탄소 원자에 결합되고, M 1c 및 M 2c 는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 15의 알킬기 또는 수소 원자이며, 상기 아민 화합물은 질소 원자, 탄소 원자 및 수소 원자로 이루어지고, 상기 전기 전도성 성형체는 커패시터에 사용되는 부재가 아닌, 조성물.
2. 제1항에 있어서, 용매를 더 포함하는, 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 아민 화합물은 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분기쇄 알킬기를 갖는, 조성물.
4. 제1항에 있어서, 상기 아민 화합물은 1 내지 3개의 질소 원자를 갖는, 조성물.
5. 제1항에 있어서, 상기 아민 화합물은 모노알킬아민, 다이알킬아민 및 트리알킬아민으로부터 선택되며, 상기 아민 화합물 중의 상기 알킬기는 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분기쇄 알킬기인, 조성물.
6. 제1항에 있어서, 상기 아민 화합물은 모노메틸아민, 다이메틸아민 및 트리메틸아민으로부터 선택되는, 조성물.
7. 제1항에 있어서, 상기 조성물에 포함되는 상기 아민 화합물과 암모니아의 합계량에 대한 상기 아민 화합물의 몰비는 1 mol% 내지 99 mol%인, 조성물.
8. 제2항에 있어서, 상기 용매는 물인, 조성물.
9. 제1항에 있어서, 상기 폴리티오펜 화합물 중의 R 1A 는 수소인, 조성물.
10. 제9항에 있어서, 상기 폴리티오펜 화합물 중의 M¹ 및 M²는 수소인, 조성물.
11. 제9항에 있어서, 상기 폴리티오펜 화합물에 있어서 n¹은 0, n²는 1, n³는 0, n 4 는 1인, 조성물.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 상기 조성물을 사용하여 성형된 전기 전도성 성형체로서, 커패시터의 부재로서 사용되지 않는 전기 전도성 성형체.
13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 상기 조성물을 사용하여 성형된 전기 전도성 성형체로서, 상기 전기 전도성 성형체는 필름의 형태이며, 커패시터의 부재로서 사용되지 않는, 전기 전도성 성형체.
14. 전기 전도성 성형체의 제조 방법에 있어서, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 상기 조성물을 준비하는 단계 및 전기 전도성 성형체를 얻기 위해 상기 조성물을 성형하는 단계를 포함하고, 상기 전기 전도성 성형체는 커패시터에 사용되는 부재가 아닌, 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 조성물에 포함되는 폴리티오펜 화합물을 얻기 위해 상기 폴리티오펜 화합물에 대응하는 단량체를 중합하는 단계를 더 포함하며, 상기 폴리티오펜 화합물을 얻는 단계는 상기 조성물을 준비하는 단계 이전에 수행되는, 방법.

Description

전도성 성형체를 성형하기 위한 조성물 본 발명은 폴리티오펜 화합물을 이용하여 전기 전도성 성형체를 성형하기 위한 조성물 및 전기 전도성 성형체의 제조 방법에 관한 것이다. 전기 전도성을 갖는 폴리티오펜 수지로서, 특허문헌 1에는 인계 구조 단위를 갖는 폴리티오펜 화합물이 개시되어 있다. 그러나 다양한 전기 전도성 성형체가 사용되는 분야에서는 더욱 높은 전기 전도성이 요구되는 경우가 있으며, 더욱 높은 전기 전도성을 갖는 재료의 개발이 요구되고 있다. 이하에서 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명의 조성물은 폴리티오펜 화합물, 아민 화합물 및 암모니아를 포함하며, 필요에 따라 용매를 포함한다. 상기 폴리티오펜 화합물로서는, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 폴리티오펜 화합물을 사용할 수 있다. [폴리티오펜 화합물] 상기 폴리티오펜 화합물은 예를 들어 하기 일반식 (12)로 표시된다: -(A)q- (12) 여기서 A는 각각 독립적으로 티오펜 단량체 잔기이다. q는 중합도로서, 임의의 양의 정수이다. 구체적으로, q는 예를 들어 3 이상, 6 이상, 또는 10 이상일 수 있으며, q는 2,000 이하, 1,000 이하, 800 이하, 또는 400 이하일 수 있다. 폴리티오펜 화합물의 구조를 일반식으로 표기하는 경우, 통상 그 양 말단은 생략된다. 따라서 본 명세서에서는 원칙적으로 폴리티오펜 화합물의 구조를 기재할 때 양 말단을 생략한다. 단, 상기 일반식 (12)의 양 말단을 기재하는 경우, 예를 들어 하기의 일반식 (12A)가 된다: E1-(A)q-E2 (12A) 여기서 E¹ 및 E²는 각각 말단기이다. 일반적으로 하나는 중합 개시 말단이고 다른 하나는 중합 종료 말단이다. 폴리티오펜 화합물은 바람직하게는 단독중합체이다. 단, 필요에 따라 폴리티오펜 화합물은 공중합체일 수도 있다. 상기 공중합체는 블록 공중합체일 수 도 있고 랜덤 공중합체일 수도 있다. 본 명세서에서, 중합체의 반복 구조를 구성하는 단위를 구조 단위라고 한다. 구체적으로, 상기 일반식 (12A)의 중합체에서 "A"가 구조 단위이다. 상기 중합체는 구조 단위와 말단기로 구성된다. 즉, 상기 중합체에서 중합 개시 말단 및 중합 종료 말단을 제외한 부분(moieties)이 구조 단위로 구성된다. 따라서 본 명세서에서 "폴리티오펜 화합물이 일반식 (A)를 제외한 구조 단위를 포함하지 않는다"는 것은 말단기를 제외한 부분(moieties)이 일반식 (A)의 구조 단위로만 구성됨을 의미한다. 본 발명의 상기 폴리티오펜 화합물은 하기 일반식 (A)로 표시되는 구조 단위를 포함한다: [화학식 1] 일반식 (A)에서 L은 식 (21)로 표시된다: [화학식 21] 이 경우 R5는 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 5의 직쇄 또는 분기쇄 알킬기이고, 바람직하게는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기이며, 보다 바람직하게는 수소 원자이다. R6는 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 5의 직쇄 또는 분기쇄 알킬기이고, 바람직하게는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기이며, 보다 바람직하게는 수소 원자이다. n¹은 0 또는 1이고, 바람직하게는 0이다. n²는 독립적으로 1 내지 6의 정수이고, 바람직하게는 1 내지 4, 보다 바람직하게는 1 내지 2, 더욱 바람직하게는 1이다. n³는 독립적으로 0 또는 1이고, 바람직하게는 0이다. n³가 0인 경우, n4는 바람직하게는 1 또는 2이고, 보다 바람직하게는 1이다. n4는 0 내지 12의 정수이고, 바람직하게는 0 내지 6, 보다 바람직하게는 1 또는 2, 더욱 바람직하게는 1이다. n²와 n4의 곱은 다이옥산 고리와 인(P) 사이의 탄소 원자의 총 수를 나타낸다. (다이옥산 고리와 인 사이의 탄소 원자 수) = n²× n4 다이옥산 고리와 인 사이의 탄소 원자 수는 바람직하게는 1 내지 12, 보다 바람직하게는 1 내지 9, 더욱 바람직하게는 1 내지 6, 특히 바람직하게는 1 내지 3이다. 일 실시예에서 탄소 원자 수는 1 또는 2이다. 식 (21)의 좌단은 식 (A)의 다이옥산 고리의 탄소 원자에 결합되고, 식 (21)의 우단은 식 (A)의 인 원자에 결합된다. 일 실시예에서 R5 및 R6는 수소 원자이고, n¹은 0, n³는 0, n4는 1이다. 즉, 이 실시예에서 L은 -(CH2)n²- 이며, n²는 독립적으로 0 내지 12이다. n²는 바람직하게는 0 내지 4, 보다 바람직하게는 0 내지 2이다. n²는 특히 바람직하게는 1이다. M¹ 및 M²는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 15의 알킬기 또는 수소 원자이다. 바람직한 일 실시예에서 M¹ 및 M² 중 적어도 하나는 수소 원자이다. 더욱 바람직하게는 M¹ 및 M² 모두 수소 원자이다. 일반식 (A)에서 R1A는 수소 원자, 알킬기, 알콕시기, 아실기, 또는 식 (15)로 표시되는 기(group)이고, 바람직하게는 알킬기 또는 수소 원자이며, 더욱 바람직하게는 수소 원자이다. [화학식 15] 상기 식에서, L¹은 식 (22)로 표시된다: [화학식 22] 상기 식에서, R15는 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 5의 직쇄 또는 분기쇄 알킬기이고, 바람직하게는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기이며, 보다 바람직하게는 수소 원자이다. R16는 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 5의 직쇄 또는 분기쇄 알킬기이고, 바람직하게는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬기이며, 보다 바람직하게는 수소 원자이다. m¹은 0 또는 1이고, 바람직하게는 0이다. m²는 독립적으로 1 내지 6의 정수이고, 바람직하게는 1 내지 4, 보다 바람직하게는 1 내지 2, 더욱 바람직하게는 1이다. m³는 독립적으로 0 또는 1이고, 바람직하게는 0이다. m³가 0인 경우, m4는 바람직하게는 1 또는 2이고, 보다 바람직하게는 1이다. m4는 0 내지 12의 정수이고, 바람직하게는 0 내지 6, 보다 바람직하게는 1 또는 2, 더욱 바람직하게는 1이다. m²와 m4의 곱은 다이옥산 고리와 인 사이의 탄소 원자의 총 수를 나타낸다. (다이옥산 고리와 인 사이의 탄소 원자 수) = m²× m4 다이옥산 고리와 인 사이의 탄소 원자 수는 바람직하게는 1 내지 12, 보다 바람직하게는 1 내지 9, 더욱 바람직하게는 1 내지 6, 특히 바람직하게는 1 내지 3이며, 일 실시예에서 1 또는 2이다. 또한, L에서의 다이옥산 고리와 인 사이의 탄소 원자 수와 L¹에서의 다이옥산 고리와 인 사이의 탄소 원자 수의 합계는 바람직하게는 1 내지 16, 보다 바람직하게는 1 내지 12, 더욱 바람직하게는 1 내지 8, 특히 바람직하게는 1 내지 4이며, 일 실시예에서 1 또는 2이다. 식 (22)의 좌단은 식 (A)의 다이옥산 고리의 탄소 원자에 결합되고, 식 (22)의 우단은 식 (15)의 인 원자에 결합된다. 일 실시예에서, R15 및 R16는 수소 원자이고, m¹은 0, m³는 0, m4는 1이다. 즉, 이 실시예에서 L¹은 -(CH2)m2- 이고, m2 는 독립적으로 0 내지 12이다. M1c 및 M2c는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 15의 알킬기 또는 수소 원자이다. 본 명세서에서 인산(phosphoric acid) 또는 포스폰산(phosphonic acid) 모이어티란, 인산기(phosphoric acid group) 또는 그 유도체(예: 염, 에스테르) 또는 포스폰산기 또는 그 유도체(예: 염, 에스테르)의 구조를 갖는 모이어티를 가리킨다. 예를 들어 본 명세서에서는 일반식 (A)의 M¹ 및 M²가 인산기 또는 포스폰산기에 결합된 모이어티, 및 식 (15)의 M1c 및 M2c가 인산기 또는 포스폰산기에 결합된 모이어티도 인산 또는 포스폰산 모이어티라 한다. 일반식 (A)에서 R1A의 알킬기는 각각 독립적으로 직쇄형, 분기쇄형 또는 고리형일 수 있다. 상기 고리형 알킬기는 고리형 구조만으로 이루어질 수도 있고, 고리형 구조에 사슬형 알킬기가 추가로 결합된 구조일 수도 있다. 상기 알킬기의 탄소수는 바람직하게는 1 내지 15, 더욱 바람직하게는 1 내지 8, 특히 바람직하게는 1 내지 4이다. 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기, 트리데실기, 테트라데실기, 펜타데실기 등이 있다. R¹의 알콕시기는 각각 독립적으로 직쇄형, 분기쇄형 또는 고리형일 수 있다. 상기 고리형 알콕시기는 고리형 구조만으로 이루어질 수도 있고, 상기 고리형 구조에 사슬형 알킬기 및/또는 사슬형 알콕시기가 추가로 결합된 구조일 수도 있다. 상기 알콕시기의 탄소수는 바람직하게는 1 내지 15, 더욱 바람직하게는 1 내지 8, 특히 바람직하게는 1 내지 4이다. 구체적인 예로는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 펜틸옥시기, 헥실옥시기, 헵틸옥시기, 옥틸옥시기, 노닐옥시기, 데실옥시기, 운데실옥시기, 도데실옥시기, 트리데실옥시기, 테트라데실옥시기, 펜타데실옥시기 등을 들 수 있다. R1A의 아실기는 각각 독립적으로 직쇄형, 분기쇄 또는 고리형일 수 있다. 고리형 아실기는 고리형 구조만으로 이루어질 수도 있고, 고리형 구조에 사슬형 알킬기 및/또는 사슬형 아실기가 추가로 결합된 구조일 수도 있다. 상기 아실기의 탄소수는 바람직하게는 1 내지 15, 더욱 바람직하게는 1 내지 8, 특히 바람직하게는 1 내지 4이다. 구체적인 예로는 아세틸기, 프로피오닐기, 부타노일기, 펜타노일기, 헥사노일기, 헵타노일기, 옥타노일기, 노나노일기, 데카노일기, 운데카노일기, 도데카노일기, 트리데카노일기, 테트라데카노일기, 펜타데세노일기 등을 들 수 있다. 바람직한 일 실시예에서, R1A는 수소 원자이다. M¹ 및 M²는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 바람직한 일 실시예에서, M¹ 및 M²는 동일하다. M1c 및 M2c는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 바람직한 일 실시예에서, M1c 및 M2c는 동일하다. 상기 일반식 (A)에서 M¹, M², M1c 및 M2c의 알킬기는 직쇄 또는 분기쇄일 수 있으며, 탄소수는 바람직하게는 1 내지 12, 더욱 바람직하게는 1 내지 8, 특히 바람직하게는 1 내지 5이다. 더욱 바람직한 실시예에서 알킬기의 탄소수는