[發明專利]一種SPS?PEDOT復合微球的制備方法

在審

• 申請號: 201710149748.1
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106914197A
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 袁妍;彭博;李聰;劉仁
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: B01J13/18
• 分類號: B01J13/18;C08F212/08;C08F212/14;C08G61/12
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙)32228
• 代理人: 聶啟新

技術領域

本發明涉及導電材料技術領域，尤其是涉及一種制備導電SPS-PEDOT復合微球的方法。

背景技術

聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)是在1989年由德國Bayer公司合成的新型導電高分子聚合物，因其具有高電導率、良好的環境穩定性以及高透光率等優勢被廣泛的應用在柔性電極、傳感器、OLED、電磁屏蔽材料、太陽能電池中，但PEDOT自身具有不熔不溶的性質，同時也需要通過進一步的摻雜來提高其水分散性和導電性。為了克服這個難題，軟模板法摻雜PEDOT被廣泛的應用。

聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)做為軟模板摻雜PEDOT已經商品化被用于導電墨水，抗靜電涂層中，然而PEDOT:PSS由于PSS的吸水性導致PEDOT:PSS形成的導電膜吸濕性強，PEDOT與PSS進行復合時，PEDOT易形成低聚物的短鏈段，且在水作為溶劑時，PSS與PEDOT復合后，易形成導電聚合物是核，空間穩定劑為殼的微球，對導電性有一定的影響。

目前，Foulger，王昭群等課題組以聚苯乙烯微球為模板制備PEDOT微球，Shin S.等以功能化納米Fe3O4磁性粒子做為模板制備PEDOT微球，這類基于乳膠粒子制備的PEDOT水分散體具有的優勢是用很少的導電聚合物就能達到較好的電性能，而且導電聚合物做為次要成分，只占總量的5-20％，可以達到節省成本，制備簡單等優點。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本申請人提供了一種SPS-PEDOT復合微球的制備方法。本發明復合微球解決了傳統PEDOT耐水性差和不溶不熔的問題，本發明復合微球具有價格低廉，制備簡單等優點。

本發明的技術方案如下：

一種SPS-PEDOT復合微球的制備方法，所述方法包括如下步驟：

(1)制備磺化苯乙烯微球作為復合微球的硬模板；

(2)在磺化苯乙烯微球表面原位聚合3,4-乙烯二氧噻吩，制得SPS-PEDOT復合微球。

所述磺化苯乙烯微球的制備方法為：

(1)將苯乙烯磺酸鈉與苯乙烯按1:9～3:2的摩爾比在30～60g去離子水中混合，倒入三口燒瓶中后，室溫超聲20～40min至形成粗乳化液體；

(2)再在室溫下，將步驟(1)制得的微乳化液體通過機械攪拌下通氮氣處理20～40min，然后升溫至65～85℃，冷凝回流1～3h至細乳化液體；

(3)再將過硫酸銨水溶液滴入步驟(2)得到的細乳化液體中，繼續反應20～28h結束反應；

(4)將步驟(3)的反應產物依次經過離心、無水乙醇洗3～5次、水洗3～5次，最后冷凍干燥得到磺化苯乙烯微球粉末。

步驟(1)中所述超聲的功率為50W～600W。

步驟(2)中所述機械攪拌的轉速為250～500rpm。

步驟(3)中所述過硫酸銨水溶液的質量濃度為5～20％；所述過硫酸銨水溶液中過硫酸銨的質量與苯乙烯磺酸鈉和苯乙烯總量的比為0.01～0.05:1。

所述原位聚合的具體步驟為：

(1)將磺化苯乙烯微球與3,4-乙烯二氧噻吩單體按照5～1:1的質量比混合在30～60g去離子水中，倒入三口燒瓶中后，室溫超聲20～50min至3,4-乙烯二氧噻吩均勻的吸附在磺化苯乙烯微球的表面；

(2)用鹽酸將反應溶液的pH值調為3～5，通氮氣，在轉速為300～700rpm的條件下磁力攪拌20min，再加入引發劑，室溫下繼續攪拌反應20～30h；

(3)將步驟(2)所得反應產物透析至pH值為6～7，通過冷凍干燥得到藍色SPS-PEDOT復合微球粉末。

步驟(1)中所述超聲的功率為50～600W。

步驟(2)中所述引發劑為過硫酸銨與硫酸鐵的混合溶液，其中過硫酸銨、硫酸鐵與3,4-乙烯二氧噻吩的摩爾比為1～3:0.01～0.1:0.8～1.2。

本發明有益的技術效果在于：

(1)本發明先制備了可在水中分散的SPS微球，再以SPS微球作為模板法制得在水中高度分散的SPS-PEDOT復合微球，使PEDOT更易被進一步的加工，制備方法簡單易得。

(2)本發明以兩步法制備SPS-PEDOT復合微球，SPS微球表面的磺酸根帶有負電荷，可以吸附弱正電的EDOT單體，保證了PEDOT可以包覆在SPS微球的表面上形成SPS為核，PEDOT為殼的SPS-PEDOT復合微球，同時單體EDOT原材料較為昂貴，將導電聚合物作為次要成分聚合在SPS復合微球的表面上，可以大大降低對EDOT的使用，節省成本。