[發(fā)明專利]一種高導(dǎo)電率的PEDOT水分散體及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410357309.6
• 申請(qǐng)日: 2014-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN104151565B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李堅(jiān);顧佳歡;任強(qiáng);汪稱意
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號(hào): C08J3/03
• 分類號(hào): C08J3/03;C08L65/00;C08L51/10;C08G61/12;C08F290/06;C08F112/14
• 代理公司: 常州市維益專利事務(wù)所(普通合伙)32211
• 代理人: 王凌霄

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于導(dǎo)電高分子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高導(dǎo)電率的PEDOT水分散體及其制備方法。

背景技術(shù)

上世紀(jì)80年代末拜耳公司開發(fā)出新型聚噻吩衍生物聚3，4-乙撐二氧噻吩(PEDOT)。PEDOT擁有高電導(dǎo)率(>10³S/cm)、薄膜高透明性、較好電化學(xué)穩(wěn)定性等卓越性能成為導(dǎo)電高分子的研究熱點(diǎn)。但PEDOT不溶不熔的特點(diǎn)限制了其工業(yè)應(yīng)用，以水溶性聚合物聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)作為模板和摻雜劑克服了這一缺點(diǎn)，使其廣泛應(yīng)用在抗靜電材料、有機(jī)發(fā)光二極體和太陽能電池等領(lǐng)域。

隨著對(duì)PEDOT:PSS研究的不斷深入，對(duì)PEDOT:PSS的性能也提出了越來越高的要求。PEDOT:PSS作為工業(yè)應(yīng)用中最成功的導(dǎo)電聚合物，如何進(jìn)一步提高PEDOT:PSS薄膜的導(dǎo)電性能成為了研究的熱點(diǎn)。赫志紅等發(fā)現(xiàn)DMSO后摻雜后PEDOT:PSS薄膜的導(dǎo)電性能提高了3個(gè)數(shù)量級(jí)；王鐵軍等發(fā)現(xiàn)PEG的加入使得載流子躍遷的能量降低而使得PEDOT:PSS的導(dǎo)電率提高；Desalegn?Alemu等用甲醇后處理PEDOT:PSS薄膜使得PEDOT:PSS薄膜的導(dǎo)電率達(dá)到了1362?S/cm；Jianyong?Quyang等通過兩親性含氟化合物處理PEDOT:PSS薄膜，使其的導(dǎo)電率從0.3?S/cm提高到了1164?S/cm。但是這些提高PEDOT:PSS導(dǎo)電率的方法主要是對(duì)PEDOT:PSS溶液的共混和薄膜的后處理來實(shí)現(xiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：基于上述問題，本發(fā)明提供一種以PSS-APEG共聚物為模板，氟醇化合物為添加劑的高導(dǎo)電性PEDOT水分散體及其制備方法。此方法制得的PEDOT:PSS-APEG薄膜不僅穩(wěn)定性好、不易吸水，而且透明性好、導(dǎo)電性高。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的一個(gè)技術(shù)方案是：一種高導(dǎo)電率的PEDOT水分散體，包括聚合物PEDOT:PSS-APEG、氟醇化合物和水，聚合物PEDOT:PSS-APEG的結(jié)構(gòu)式為：

其中，m為2～140，n為2～240，x為28。應(yīng)當(dāng)說明的是，除特殊指明外，文中PEDOT指代的是聚3,4-乙撐二氧噻吩〔Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)〕，PSS指代的是聚苯乙烯磺酸鈉〔Poly(sodium-p-styrenesulfonate)〕，APEG指代的是烯丙基聚乙二醇(Acrylic?polyethers)；SSNa指代的是苯乙烯磺酸鈉，EDOT指代的是3,4-乙撐二氧噻吩，SSNa為PSS的單體，EDOT為PEDOT的單體。APEG的分子量為1000，市售。

進(jìn)一步地，聚合物PEDOT:PSS-APEG以共聚物PSS-APEG為模板，聚合物PEDOT:PSS-APEG的重量為水分散體總重量的1～10％，氟醇化合物的重量為水分散體總重量的0.1～10％。

進(jìn)一步地，氟醇化合物為三氟乙醇、四氟丙醇、六氟丁醇中的一種或幾種。

一種高導(dǎo)電率的PEDOT水分散體的制備方法，具體步驟如下：

(1)共聚物PSS-APEG的合成：

在反應(yīng)器中加入SSNa、APEG和去離子水，在N₂保護(hù)下溶解，加熱至80～90℃時(shí)，緩慢滴入氧化劑，滴加結(jié)束后升溫至90～100℃；反應(yīng)4～6h后，用無水乙醇沉淀，重復(fù)沉淀3次后將白色沉淀物放入真空烘箱干燥。共聚物PSS-APEG的結(jié)構(gòu)如下：

其中，m為2～140，x為28。

(2)聚合物PEDOT:PSS-APEG水分散體的制備：

將步驟(1)制得的共聚物PSS-APEG、EDOT、氟醇化合物和去離子水加入反應(yīng)瓶中，30～45℃攪拌溶解，溶解完全后加入氧化劑、催化劑和異丙醇(IPA)，反應(yīng)12～24h，反應(yīng)過程中定時(shí)取樣測(cè)轉(zhuǎn)化率，得到水分散體；將水分散體通過陰陽離子交換樹脂過濾純化；將水分散體離心后去除上層液，取沉淀用蒸餾水稀釋后再次分散溶解，再次以同樣的方式離心后去除上層液，反復(fù)三次上述離心操作后，最后將沉淀用去離子水稀釋后超聲分散1h，得含PEDOT:PSS-APEG的深藍(lán)色水分散體。聚合物PEDOT:PSS-APEG的結(jié)構(gòu)式為：

其中，m為2～140，n為2～240，x為28。

進(jìn)一步地，步驟(1)中氧化劑為過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉中的一種或幾種。

進(jìn)一步地，步驟(1)中SSNa和APEG的摩爾比＝(1～50):1，氧化劑和SSNa的摩爾比＝(100～300):1。