一种聚（3-己基噻吩）导电网络结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚(3‑己基噻吩)导电网络结构及其制备方法。该方法制备出超高分子量聚乙烯溶液，通过旋涂仪将该溶液旋涂在氧化后的热硅片上制备得到超高分子量聚乙烯shish‑kebab网络结构；然后将配制的聚(3‑己基噻吩)溶液滴涂在上述网络结构上制备得到聚(3‑己基噻吩)导电网络结构。该方法简单易于操作，制备时间短、效率高；得到的网络结构成环状规则排列，具有很好的导电性能，作为聚合物导电网络，具有很好的应用前景。

A poly (3-hexythiophene) conductive network structure and its preparation method

The invention discloses a poly (3 hexyl thiophene) conductive network structure and a preparation method thereof. Ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) solution was prepared by spinning the solution onto the oxidized hot silicon wafer with a spin coating apparatus, and then the shish kebab network structure of UHMWPE was prepared by dropping the prepared poly (3 hexythiophene) solution onto the above network structure to prepare the conductive network structure of poly (3 hexythiophene). The method is simple, easy to operate, short preparation time and high efficiency. The network structure is arranged in a regular circular arrangement, and has good conductivity. As a conductive polymer network, it has good application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种聚(3-己基噻吩)导电网络结构及其制备方法
本专利技术属于导电聚合物加工
具体涉及一种聚(3-己基噻吩)导电网络结构及其制备方法。技术背景导电聚合物的发现对于微电子、光电工业制造技术革新有着极其重要的影响。导电聚合物不仅具有独特的电(光、磁)学性质，而且易于加工，具有独特的性能组合，这是其他材料所不具备的。聚(3-己基噻吩)(简称P3HT)作为一种优良的共轭光电材料具有独特的结构特征(π电子共轭体系)，因其成本低，场效应移动性高，溶液加工性强，并且相比于其他聚噻吩材料有着更高的自组织和电荷传输性能，使其在光显示、场效应晶体管和太阳能电池等方面，具有很大的潜在应用市场。因此，自发现导电聚合物以来，该材料受到广泛关注，进行了深入的探索研究。目前，诱导聚(3-己基噻吩)结晶的方法主要有三种，其一，在一层取向薄膜上用熔体拉膜的方法诱导聚(3-己基噻吩)结晶，由于在过程中聚(3-己基噻吩)没有和硅片直接接触，其导电效果很差；其二，采用溶剂蒸发法，但过程缓慢，效率差，操作难度大；其三，采用其它高分子聚合物诱导聚(3-己基噻吩)外延结晶，但是每个聚(3-己基噻吩)晶体之间缺乏联系，而导致其导电性较差。聚乙烯作为一种典型的半结晶性聚合物，拥有简洁的化学结构。超高分子量聚乙烯是一种线性结构的具有优良综合性能的热塑性工程塑料，超高分子量聚乙烯溶液通过超高拉伸工艺会形成shish-kebab网络结构，此结构中伸直链晶体作为“shish”，折叠链晶体作为“kebab”，因此，该结构具有很好的热稳定性，能够较好的作为聚(3-己基噻吩)导电网络结构制备的诱导体。本专利技术利用聚(3-己基噻吩)容易在其他材料表面上成核的性能，将聚(3-己基噻吩)与超高分子量聚乙烯相结合，利用超高分子量聚乙烯诱导聚(3-己基噻吩)外延结晶制备得到了聚(3-己基噻吩)导电网络。
技术实现思路
为了实现上述目的，本专利技术提供了一种聚(3-己基噻吩)导电网络结构及其制备方法，该方法简单易于操作、时间短、效率高，制备得到的聚(3-己基噻吩)导电网络结构具有很好的导电性；另外，通过该方法制备得到的聚(3-己基噻吩)导电网络结构，P3HT纳米纤维(P3HT晶体)微观上采取edge-on取向，均匀并垂直排列在超高分子量聚乙烯网络结构上，形成了shish-kebab结构，而宏观上是各向同性的，并且借助超高分子量聚乙烯网络结构，每个P3HT晶体相互联系并形成网络结构；制备得到的P3HT纳米纤维(P3HT晶体)和硅片直接接触，上述结构均增强了网络结构导电性。本专利技术是通过以下技术方案实现的一种聚(3-己基噻吩)导电网络结构的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)超高分子量聚乙烯shish-kebab网络结构的制备：a.取超高分子量聚乙烯在溶剂中进行溶解混合，然后对混合物进行加热，得到超高分子量聚乙烯溶液；b.取硅片，对硅片进行氧化处理，氧化处理完成后，将氧化后的硅片置于旋涂仪中，然后对置于旋涂仪上的硅片进行加热并保温；c.步骤b所述旋涂仪上的硅片加热保温完成后，迅速将步骤a所述加热溶解后的超高分子量聚乙烯溶液置于旋涂仪的硅片上进行旋涂，旋涂完成后，将旋涂在硅片上的超高分子量聚乙烯冷却至室温，即得到超高分子量聚乙烯shish-kebab网络结构；(2)聚(3-己基噻吩)导电网络结构的制备(超高分子量聚乙烯诱导聚(3-己基噻吩)外延结晶制备导电网络结构)：d.取聚(3-己基噻吩)溶于溶剂中，然后对聚(3-己基噻吩)与溶剂的混合溶液进行加热使聚(3-己基噻吩)完全溶解，完全溶解后得到聚(3-己基噻吩)溶液；e.将步骤d得到的聚(3-己基噻吩)溶液滴涂在步骤(1)制备得到的超高分子量聚乙烯shish-kebab网络结构上；滴涂完成后，自然挥发，溶剂完全挥发后即得到聚(3-己基噻吩)的导电网络结构；或者首先对步骤(1)制备得到的硅片上冷却至室温的超高分子量聚乙烯shish-kebab网络结构进行加热，加热至温度与步骤d所得聚(3-己基噻吩)溶液的温度相同，加热完成后、在该温度下保温；保温完成后，再将步骤d所得聚(3-己基噻吩)溶液滴涂在保温后硅片上的超高分子量聚乙烯shish-kebab网络结构上；滴涂完成后，自然挥发，溶剂完全挥发后即得到聚(3-己基噻吩)的导电网络结构。进一步的，步骤a所述溶解超高分子量聚乙烯的溶剂为对二甲苯；步骤a所述对混合物进行加热为在130～135℃条件下加热2～3小时。进一步的，步骤a所得超高分子量聚乙烯溶液中超高分子量聚乙烯的质量分数为0.02％～0.04％。进一步的，步骤b所述的硅片为P100；所述对硅片进行氧化处理具体过程为：将硅片在紫外灯照射下氧化1小时；对置于旋涂仪的硅片进行加热为：将硅片加热至50～80℃、并在该条件下保温3～5min。进一步的，步骤c所述高分子量聚乙烯溶液进行旋涂时，旋涂仪的转速为4000rpm、旋涂时间为30s。进一步的，步骤d所述溶解聚(3-己基噻吩)的溶剂为对二甲苯、氯仿或氯苯；所述对聚(3-己基噻吩)与溶剂的混合溶液进行加热为：在40～70℃条件下加热5小时(以对二甲苯或氯苯为溶剂时，在70℃条件下加热5小时；以氯仿为溶剂时，在40℃条件下加热5小时)。进一步的，步骤d所得聚(3-己基噻吩)溶液中聚(3-己基噻吩)的质量分数为0.001％～0.005％。进一步的，所述超高分子量聚乙烯的重均分子量为3×106g/mol～4×106g/mol。一种采用上述方法制备的聚(3-己基噻吩)导电网络结构。即本专利技术首先利用溶剂溶解一定量的超高分子量聚乙烯，在加热条件下使其完全溶解，溶解后得到超高分子量聚乙烯溶液，同时对要用的硅片进行氧化处理，氧化后置于旋涂仪中、并对硅片加热保温；然后将得到的超高分子量聚乙烯溶液置于旋涂仪中加热之后的硅片上，再用旋涂仪进行旋涂，旋涂完成后，冷却至室温即得到超高分子量聚乙烯shish-kebab网络结构；然后聚(3-己基噻吩)溶解在溶剂中、加热配制为聚(3-己基噻吩)溶液，将该溶液滴涂在超高分子量聚乙烯shish-kebab网络结构表面上，由于聚乙烯(110)晶面和聚(3-己基噻吩)(100)晶面晶胞参数非常匹配，所以P3HT会在超高分子量聚乙烯网络结构上成核，并由于分子间较强的π-π相互作用，使P3HT纳米纤维在π-π堆积方向上的生长具有优势，所以P3HT晶体采取edge-on取向，即a轴垂直于基板，b轴和c轴平行于基板(注：P3HT侧基沿a轴方向，π-π堆积沿着b轴方向，主链沿着c轴方向。)，另外还会沿着侧基方向排列形成多层结构。与现有技术相比，本专利技术具有以下积极有益效果本专利技术通过采用结构稳定的超高分子量聚乙烯诱导聚(3-己基噻吩)外延结晶制备得到导电网络结构，该方法操作简单、制备时间短，并且得到的P3HT导电网络结构导电性能优良；通过该方法得到edge-on取向的聚(3-己基噻吩)纳米纤维，能够直观的观察到聚(3-己基噻吩)纤维垂直分布在超高分子量聚乙烯网状结构上；P3HT纳米纤维微观上采取edge-on取向，垂直排列在超高分子量聚乙烯网络结构上，形成了shish-kebab结构，而宏观上是各向同性的，并且借助超高分子量聚乙烯网络结构，每个P3HT晶体(P3HT纳米纤维)相互联系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚(3‑己基噻吩)导电网络结构的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)超高分子量聚乙烯shish‑kebab网络结构的制备a.取超高分子量聚乙烯在溶剂中进行溶解混合，然后对混合物进行加热，使其中的超高分子量聚乙烯完全溶解，完全溶解后得到超高分子量聚乙烯的溶液；b.取硅片，对硅片进行氧化处理，氧化处理完成后，将氧化后的硅片置于旋涂仪中，然后对置于旋涂仪上的硅片进行加热并保温；c.步骤b所述硅片加热保温完成后，将步骤a所述加热溶解之后的超高分子量聚乙烯溶液置于旋涂仪的硅片上进行旋涂，旋涂完成后，将旋涂在硅片上的超高分子量聚乙烯冷却至室温，即得到超高分子量聚乙烯shish‑kebab网络结构；(2)聚(3‑己基噻吩)导电网络结构的制备：d.取聚(3‑己基噻吩)溶于溶剂中，然后对聚(3‑己基噻吩)与溶剂的混合溶液进行加热使聚(3‑己基噻吩)完全溶解，溶解后得到聚(3‑己基噻吩)的溶液；e.将步骤d制备得到的聚(3‑己基噻吩)溶液滴涂在步骤(1)制备得到的超高分子量聚乙烯shish‑kebab网络结构上；滴涂完成后，自然挥发，溶剂完全挥发后即得到聚(3‑己基噻吩)的导电网络结构；或者首先对步骤(1)制备得到的硅片上冷却至室温的超高分子量聚乙烯shish‑kebab网络结构进行加热，加热至温度与步骤d所得聚(3‑己基噻吩)溶液的温度相同，加热完成后、在该温度下保温；保温完成后，再将步骤d所得聚(3‑己基噻吩)溶液滴涂在保温后硅片上的超高分子量聚乙烯shish‑kebab网络结构上；滴涂完成后，自然挥发，溶剂完全挥发后即得到聚(3‑己基噻吩)的导电网络结构。...

【技术特征摘要】
1.一种聚(3-己基噻吩)导电网络结构的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)超高分子量聚乙烯shish-kebab网络结构的制备a.取超高分子量聚乙烯在溶剂中进行溶解混合，然后对混合物进行加热，使其中的超高分子量聚乙烯完全溶解，完全溶解后得到超高分子量聚乙烯的溶液；b.取硅片，对硅片进行氧化处理，氧化处理完成后，将氧化后的硅片置于旋涂仪中，然后对置于旋涂仪上的硅片进行加热并保温；c.步骤b所述硅片加热保温完成后，将步骤a所述加热溶解之后的超高分子量聚乙烯溶液置于旋涂仪的硅片上进行旋涂，旋涂完成后，将旋涂在硅片上的超高分子量聚乙烯冷却至室温，即得到超高分子量聚乙烯shish-kebab网络结构；(2)聚(3-己基噻吩)导电网络结构的制备：d.取聚(3-己基噻吩)溶于溶剂中，然后对聚(3-己基噻吩)与溶剂的混合溶液进行加热使聚(3-己基噻吩)完全溶解，溶解后得到聚(3-己基噻吩)的溶液；e.将步骤d制备得到的聚(3-己基噻吩)溶液滴涂在步骤(1)制备得到的超高分子量聚乙烯shish-kebab网络结构上；滴涂完成后，自然挥发，溶剂完全挥发后即得到聚(3-己基噻吩)的导电网络结构；或者首先对步骤(1)制备得到的硅片上冷却至室温的超高分子量聚乙烯shish-kebab网络结构进行加热，加热至温度与步骤d所得聚(3-己基噻吩)溶液的温度相同，加热完成后、在该温度下保温；保温完成后，再将步骤d所得聚(3-己基噻吩)溶液滴涂在保温后硅片上的超高分子量聚乙烯shish-kebab网络结构上；滴涂完成后，自然挥发，溶剂完全挥发后即得到聚(3-己基噻吩)的导电网络结构。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈静波，赵卫国，张彬，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南,41