[發(fā)明專利]PEDOT:PSS聚合物及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611130186.8
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN108610470B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐浩;佘芳;劉雅文;劉閃閃;曹倩倩
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南師范大學(xué)
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;C08L25/18;C08L65/00;H01L51/30
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 林青中

一種PEDOT:PSS聚合物及其制備方法和應(yīng)用，包括如下步驟：將聚苯乙烯磺酸鹽的水溶液和EDOT混合并調(diào)節(jié)溶液至酸性，得到混合液；在保護(hù)氛圍、頻率為20KHz～40KHz的超聲下將混合液和催化劑混合，繼續(xù)超聲3～10min，得到反應(yīng)液；將反應(yīng)液于5～30℃反應(yīng)5～24h，以使反應(yīng)液中的EDOT發(fā)生聚合反應(yīng)形成PEDOT，PEDOT和聚苯乙烯磺酸鹽在靜電作用下結(jié)合，得到PEDOT:PSS聚合物。該方法操作簡便，綠色無污染。制得的聚合物在水中分散性好，且顆粒粒徑適中粒徑均勻。形成的薄膜導(dǎo)電率高，結(jié)合力強，循環(huán)使用的穩(wěn)定性高，其用于有機電化學(xué)晶體管，具有較大的初始源漏電流和良好的源漏電流調(diào)控性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及導(dǎo)電高分子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種PEDOT:PSS聚合物及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

自Shirakaw發(fā)現(xiàn)具有高導(dǎo)電性的聚乙炔，開創(chuàng)了有機導(dǎo)電聚合物這一新的研究領(lǐng)域以來，聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩及其它們的衍生物等各類有機導(dǎo)電聚合物在抗靜電涂料、超級電容器、傳感器、顯示器、有機電子設(shè)備和功能電極等方面實現(xiàn)了廣泛應(yīng)用。其中聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)是一種聚噻吩類的有機導(dǎo)電聚合物，其具有高導(dǎo)電性、良好的生物兼容性等優(yōu)點，然而存在在水中分散性差的缺點，無法采用水溶液旋轉(zhuǎn)涂膜制備薄膜大大限制其應(yīng)用。

近年研究發(fā)現(xiàn)采用聚苯乙烯磺酸摻雜可得到能較好的分散在水溶液和有機溶劑的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸聚合物(PEDOT:PSS聚合物)。此外，PEDOT:PSS聚合物還具有在可見光范圍內(nèi)透明度高，機械柔性較高，熱穩(wěn)定性優(yōu)越和pH使用范圍寬等優(yōu)點。然而目前的PEDOT:PSS制備得到的PEDOT:PSS薄膜的導(dǎo)電率較低，影響著其在傳感器、顯示器和有機電子器件等領(lǐng)域中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種導(dǎo)電率高的PEDOT:PSS聚合物及其制備方法和應(yīng)用。

一種PEDOT:PSS聚合物的制備方法，包括如下步驟：

將聚苯乙烯磺酸鹽的水溶液和EDOT混合并調(diào)節(jié)溶液至酸性，得到混合液；

在保護(hù)氣體氛圍下，在超聲處理條件下將所述混合液和催化劑混合，繼續(xù)超聲處理3～10min，得到反應(yīng)液，其中所述超聲處理的頻率為20KHz～40KHz；

將所述反應(yīng)液于5～30℃反應(yīng)5～24h，以使所述反應(yīng)液中的所述EDOT發(fā)生聚合反應(yīng)形成PEDOT，所述PEDOT和所述聚苯乙烯磺酸鹽在靜電作用下結(jié)合，得到PEDOT:PSS聚合物。

上述PEDOT:PSS聚合物的制備方法，操作簡便，綠色無污染。制得的PEDOT:PSS聚合物不僅在水中分散性好，而且PEDOT:PSS聚合物的顆粒粒徑適中且粒徑均勻。采用該PEDOT:PSS聚合物形成的薄膜，其導(dǎo)電率高，結(jié)合力強，循環(huán)使用的穩(wěn)定性高。此外，PEDOT:PSS聚合物用于有機電化學(xué)晶體管，具有較大的初始源漏電流和良好的源漏電流調(diào)控性能。

在其中一個實施例中，所述聚苯乙烯磺酸鹽的水溶液中所述聚苯乙烯磺酸鹽的質(zhì)量百分比為1％～5％。

在其中一個實施例中，所述聚苯乙烯磺酸鹽與所述EDOT的質(zhì)量體積比為(1～5)g:1mL。

在其中一個實施例中，所述催化劑以水溶液加入，將所述催化劑溶于水得到所述催化劑水溶液，所述催化劑水溶液與所述混合液的體積為1～2:1。

在其中一個實施例中，所述調(diào)節(jié)溶液至酸性的步驟具體為：調(diào)節(jié)溶液的pH值至1～3。

在其中一個實施例中，所述催化劑包括鐵鹽和過硫酸鹽，所述鐵鹽和所述過硫酸鹽的摩爾比為1:2～6。

在其中一個實施例中，所述鐵鹽為氯化鐵，所述過硫酸鹽為過硫酸鉀。