[發明專利]聚噻吩/磺酸水性聚氨酯導電材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201710214387.4
• 申請日: 2017-04-01
• 公開（公告）號: CN106883596B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 何明輝;崔艷艷
• 申請（專利權）人: 廣州紐楷美新材料科技有限公司
• 主分類號: C08L75/08
• 分類號: C08L75/08;C08L65/00;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/34;C08K5/42;C08G61/12;C09D175/08;C09D165/00;C09D5/24
• 代理公司: 廣州潤禾知識產權代理事務所(普通合伙) 44446
• 代理人: 周鄭奇;林名欽

本發明公開了一種聚噻吩/磺酸水性聚氨酯導電材料及其制備方法與應用，所述聚噻吩/磺酸水性聚氨酯導電材料的制備方法包括如下步驟：（1）將分子量為15000～20000的聚四氫呋喃與六次甲基二異氰酸酯、二羥甲基丙酸、鹽酸羥胺、胺基磺酸鹽反應，結束后加水乳化，得到磺酸/水性聚氨酯乳液；（2）將磺酸/水性聚氨酯乳液配置成水溶液，加入單體3,4‐乙撐二氧噻吩，使其在水溶液中聚合，反應結束后除去無機鹽得到聚噻吩/磺酸水性聚氨酯導電材料。本發明所述制備方法簡單，原料易得，成本低廉，具有重要的工業應用價值。所制備出的聚噻吩/磺酸水性聚氨酯導電材料導電性非常突出，且導電成膜性能好，可用于制備PET表面抗靜電圖層。

技術領域

本發明涉及導電高分子材料制備技術領域，具體地，本發明涉及一種聚噻吩/磺酸水性聚氨酯導電材料及其制備方法與應用。

背景技術

導電高分子是由具有共扼π-鍵的高分子經化學或電化學“摻雜”使其由絕緣體轉變為導體的一類高分子材料。與金屬相比，導電高分子具有質輕、加工性好等優點。與傳統無機材料相比，導電聚合物在制程上較簡單，原料和制程都較便宜，還可制做成薄膜狀。具有共扼π-鍵的高分子實例為聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚乙炔、聚亞苯基和聚（對亞苯基-亞乙烯基）。目前國內外大量的專利和文獻報道了聚噻吩可通過將側基連接至噻吩單體上，然后使其聚合或者通過由噻吩單元和旨在提高溶解性的單元制備嵌段共聚物而變得可溶。例如專利201210219581.9描述了由PEDOT-PSS中摻雜硫酸戊聚糖鈉和聚乙二醇制備嵌段共聚物，所述聚合物測得電導率最好的為16.42 S/cm。然而該方法的缺點在于在噻吩中引入側鏈不僅影響溶解性，而且影響所述分子的導電性能。另有專利201510427292.1公開了一種PEDOT:PSS水溶性富勒烯衍生物或非水溶性富勒烯衍生物，其通過在PEDOT:PSS中引入導電性富勒烯衍生物，但是富勒烯較為昂貴且在水溶液中溶解性差。

發明內容

基于此，本發明在于克服現有技術的缺陷，提供一種聚噻吩/磺酸水性聚氨酯導電材料的制備方法，所述制備方法在水混溶性體系中制備，環境友好，且整個工藝無需對產物分離提純，制備過程簡單、原料易得，成本低廉，具有重要的工業應用價值。

本發明的另一目的在于提供一種聚噻吩/磺酸水性聚氨酯導電材料，其導電性能優異，導電率不低于80 S/cm，甚至可高達120 S/cm，導電穩定性和導電成膜性好，可用于制備PET表面抗靜電圖層，透光性好，附著力強。

其技術方案如下：

一種聚噻吩/磺酸水性聚氨酯導電材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）磺酸/水性聚氨酯乳液的制備

向數均分子量為15000～20000的聚四氫呋喃、丙酮、催化劑二月桂酸二丁基錫的混合溶液中滴加六次甲基二異氰酸酯和二羥甲基丙酸的混合溶液，控制反應溫度70～100℃，反應3～5h，然后滴加鹽酸羥胺、胺基磺酸鹽的混合溶液，反應1～2h，加水乳化，得到磺酸/水性聚氨酯乳液；其中，所述聚四氫呋喃、六次甲基二異氰酸酯、二羥甲基丙酸的摩爾比為1:（1.05～1.2）:（0.4～0.5），所述六次甲基二異氰酸酯與鹽酸羥胺、胺基磺酸鹽的摩爾比為1:（0.6～0.7）:（0.6～0.7）；

（2）聚噻吩/磺酸水性聚氨酯的制備

將磺酸/水性聚氨酯乳液配置成質量濃度為5～15％的水溶液，加入單體3,4‐乙撐二氧噻吩，機械攪拌1500～2000轉/分鐘攪拌20～30分鐘，混合均勻，加入催化劑過渡金屬鹵化物，加入堿調節pH值為5～6，加入偶聯劑，室溫攪拌反應20～30h，反應結束后，除去無機鹽得到聚噻吩/磺酸水性聚氨酯，其中所述3, 4‐乙撐二氧噻吩的質量為水溶液的10%～15%、所述過渡金屬鹵化物的質量為3, 4‐乙撐二氧噻吩的2～5%。