[發明專利]一種制備納米尺寸的PEDOT/PSS水分散液的方法

有效

• 申請號: 201710331918.8
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN107082873B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 蘇曉波;王宏達
• 申請（專利權）人: 寧波智銳新材料有限公司
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;C08L25/18;C08L65/00
• 代理公司: 中國有色金屬工業專利中心 11028
• 代理人: 范威;李子健

一種制備納米尺寸的PEDOT/PSS水分散液的方法，步驟包括：(1)將陰離子表面活性劑，3,4‐乙撐二氧噻吩和重均分子量為20000～70000的聚4‐苯乙烯磺酸分散于水中，加入消泡劑，溫度控制在20～50℃，通過攪拌或高壓均質形成微乳；(2)將步驟(1)得到的微乳液降溫至20～25℃，向微乳液中滴加過硫酸銨和氯化鐵的水溶液；(3)將經步驟(2)得到的溶液進行除雜、高壓均質，加入二甲基亞砜DMSO，即得到PEDOT/PSS水分散液。本發明工藝簡單，所得PEDOT/PSS粒徑小、穩定性高、導電性好。

技術領域

本發明涉及導電高分子功能材料領域，特別涉及一種制備納米尺寸的PEDOT/PSS水分散液的方法。

背景技術

聚(3,4‐乙撐二氧噻吩)摻雜的聚(4‐苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)是一種由水分散形成的凝膠顆粒的膠體，是目前開發的最成功的導電聚合物。PEDOT/PSS的一級結構為PEDOT和PSS的單體單元的序列，次級結構為它們之間通過靜電作用形成聚離子復合物。三級結構為聚離子復合物分散在水中作為膠體粒子，疏水PEDOT分子聚集形成物理交聯在親水的PSS鏈之間，含水量一般在90～99％，PEDOT的共軛π鍵吸收峰在約300nm處。PEDOT/PSS膠體凝膠顆粒其導電摻雜狀態非常穩定，具有優異的可塑性，電磁性能，電化學穩定性，良好的透光性。因此，可應用于印刷有機電子，柔性顯示，透明電極，觸摸屏和太陽能電池等。

常用的PEDOT/PSS聚合方法通常在室溫下，利用表面活性劑輔助制備的聚合物納米材料分子量分布范圍廣，平均分子量較大，粒徑分布較寬較大，形貌大小不可控，對成膜后的產品性能有影響，無法應用于高端材料的領域中。Polymer2007，48(15),4459‐4465報道用傳統油水界面聚合制備的PEDOT納米顆粒形貌大小難以控制。CN104072736報道利用微乳液水熱法合成PEDOT，粒徑可控在10‐25nm，但是未報道其分散到水中的穩定性。Trans.Mat.Res.Soc.Japan 37[4]515‐518(2012)報道了在PEDOT/PSS合成中，PSS與PEDOT質量比值α越大，其粒徑可以越小，α值為6時，粒徑可控在400～600nm，但是由于PSS成分大，使導整體電性下降幾個數量級。US20150348671，CN105229077，CN104603226及CN103189440等報道的PEDOT/PSS合成中不加入表面活性劑，后處理采用多次均質手段控制粒徑，然后再次摻雜表面活性劑提高其穩定性，工藝較為復雜，要求均質壓力高，不利于生產。CN104211969報道的一種微乳液聚合法合成PEDOT/PSS，粒徑較小，但表面活性劑用量較大，需用多次透析才能除去，生產受到限制。

發明內容

針對上述已有技術存在的不足，本發明提供了一種制備納米尺寸的PEDOT/PSS水分散液的方法。

本發明是通過以下技術方案實現的。

一種制備納米尺寸的PEDOT/PSS水分散液的方法，其特征在于，所述方法步驟包括：

(1)將陰離子表面活性劑，3,4‐乙撐二氧噻吩和重均分子量為20000～70000的聚4‐苯乙烯磺酸分散于水中，加入消泡劑，溫度控制在20～50℃，通過攪拌或高壓均質形成微乳；

(2)將步驟(1)得到的微乳液降溫至20～25℃，向微乳液中滴加過硫酸銨和氯化鐵的水溶液；

(3)將經步驟(2)得到的溶液進行除雜、高壓均質，加入二甲基亞砜(DMSO)，即得到PEDOT/PSS水分散液。

根據上述方法，其特征在于，所述步驟(1)陰離子表面活性劑中的陰離子基團選自硫酸根離子或磺酸根離子中的一種。

根據上述方法，其特征在于，所述步驟(1)陰離子表面活性劑為十二烷基苯磺酸(DBS)、十二烷基硫酸鈉或十二烷基磺酸鈉中的一種。