[發明專利]有機可溶性導電聚合物

在審

• 申請號: 202011397254.3
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112898541A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: P·J·肯倫
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;C08K5/42;C09D165/00;C09D5/24
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 尚曉芹

本發明的名稱是有機可溶性導電聚合物。使用二壬基萘磺酸(DNNSA)作為摻雜劑和Fe(III)對甲苯磺酸鹽(Fe(III)p?TSA)作為氧化劑，在聚合過程中聚合乙烯二氧噻吩(EDOT)，以生產有機可溶性聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)。

技術領域

通常涉及包括摻雜有磺酸的導電聚合物的聚合方法、涂料和制品，其中該導電聚合物可溶于有機溶劑。

背景技術

導電聚合物，比如聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)和聚苯胺(PANI)已經被提出用于飛機、航天器和其他機械的制造和服務中的各種用途。

在一種應用中，導電聚合物已經被提出用作機翼的除冰涂層，比如飛機的機翼和旋翼機交通工具的旋翼葉片。導電聚合物可幫助將熱量從內部和/或外部加熱元件散布到機翼的所需區域。在另一種應用中，導電聚合物已經被提出用作靜電消散涂層。當運動時交通工具比如飛機的表面產生靜電荷。例如，飛機的機頭和/或機翼可能會形成某種形式的靜電，這種靜電被稱為靜電干擾。靜電干擾可能會對飛機的電子設備產生負面影響，比如位于飛機機頭后面的雷達。在仍另一種應用中，導電聚合物已經被提出用作無鉻酸鹽的防腐蝕涂層。用于制造飛機、航天器和其他機械的金屬，比如鋼、鋁、鋁合金和鍍鋅金屬容易受到腐蝕。鉻酸鹽，比如六價鉻的鋅鹽，已被用作緩蝕涂料中的緩蝕劑。希望減少涂料和其他應用中使用的鉻酸鹽的量，以使其對環境更加友好。導電聚合物可以作為底漆、密封劑、底層漆、中間漆或面漆，為飛機、航天器和其他機械提供腐蝕保護。導電聚合物通過改變金屬表面的腐蝕電位來幫助鈍化金屬表面。

導電聚合物通常包含使聚合物主鏈帶電的摻雜劑。例如，PEDOT可以使用聚苯乙烯磺酸(PSSA)作為帶正電的PEDOT聚合物主鏈的抗衡陰離子(摻雜劑)。但是，PEDOT：PSSA聚合物的應用受到限制，因為該聚合物僅可溶于水性溶劑，并且與可溶于有機溶劑的粘合劑樹脂不相容。例如，PANI使用二壬基萘磺酸(DNNSA)作為抗衡陰離子摻雜劑。盡管PANI：DNNSA可溶于有機溶劑，但其通常與用于形成環氧或聚氨酯涂料的組分不相容。而且，PANI：DNNSA的熱穩定性有限，通常會在150℃左右分解。此外，導電聚合物可能需要后處理，比如異丙醇(IPA)后處理洗滌，以增加聚合物的導電性。然而，這樣的后處理增加了制造和服務時間以及成本。

因此，需要一種改進的導電聚合物。

發明內容

在一個方面，一種產生可溶于有機溶劑的導電聚合物的方法包括使乙烯二氧噻吩(EDOT)單體、作為氧化劑的過渡金屬對甲苯磺酸(p-TSA)和磺酸反應以形成在反應產物混合物中與多個磺酸陰離子摻雜的聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)。用水性溶液洗滌該反應產物混合物。摻雜有磺酸陰離子的PEDOT被保留在反應產物混合物的有機相中。從有機相中分離出摻雜有陰離子的PEDOT。

在另一方面，一種在襯底上形成導電聚合物涂層的方法包括將摻雜有多個陰離子的聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)和粘合劑樹脂溶解在有機溶劑中以形成導電聚合物涂料組合物。將導電聚合物涂料組合物施加在襯底上以形成導電聚合物涂層。在小于100℃的溫度下干燥導電聚合物涂層持續至少一小時的時間段。

在一個方面，在表面上形成的導電聚合物涂料包括摻雜有多個二壬基萘磺酸(DNNSA)陰離子的聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)。PEDOT的電阻率約為100,000歐姆或更小。該表面選自金屬表面、碳同素異形體表面、邊緣保護層表面和航天器表面。

附圖說明

為了可以詳細地理解本公開內容的上述特征的方式，可以通過參考方面來對上面簡要概述的公開內容進行更詳細的描述，其中一些方面在附圖中示出。然而，應注意，附圖僅示出示例性方面，因此不應被認為是對其范圍的限制，可以允許其他等效方面。

圖1是說明包括摻雜有陰離子的未官能化EDOT單體單元的聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)的實例。

圖2是說明通過化學氧化合成PEDOT和用陰離子摻雜PEDOT的方法的實例。