导电聚合物络合物以及含有此类络合物的电子设备制造技术

在此描述的是聚合物络合物，这些聚合物络合物包括聚合物凝胶和聚合物泡沫，含有导电聚合物和离子液体。在此描述的聚合物络合物作为电子设备的组分是有用的。

Conductive polymer complex and electronic device containing the same

Polymer complexes are described herein, including polymer gels and polymer foams, containing conductive polymers and ionic liquids. The polymer complex described herein is useful as a component of the electronic device.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导电聚合物络合物以及含有此类络合物的电子设备相关申请的交叉引用本申请要求于2014年7月11日提交的美国临时申请号62/023,222的优先权。将该申请的全部内容通过援引方式明确并入本申请。专利
本专利技术涉及包含导电聚合物和离子液体的聚合物络合物，以及含有此类络合物的电子设备。背景导电聚合物如聚噻吩聚合物特别是聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)和聚(苯乙烯磺酸盐)的聚合物共混物(“PEDOT-PSS”)已作为用于在要求高导电性的各种应用中使用的金属涂层、特别是ITO涂层的可能的替代物被研究。导电聚合物的导电性典型地低于ITO的导电性，但可以通过使用导电填料(如碳纳米管)和掺杂剂来增强。然而，此类材料的性能仍然达不到ITO的性能，并且在优化包含导电聚合物的组分的导电性与优化价格、光学透明度、以及物理弹性之间存在折衷。已经研究了PEDOT:PSS薄膜的特性，但是迄今为止一直缺乏对具有在数十至数百微米的范围内的厚度的本体凝胶和PEDOT:PSS材料的特性的研究。然而，因为与延展性结合的高导电性呈现出制造用于在各种各样的应用中使用的可变形电极和/或有机导体的可能性，此类材料是非常有前途的。此外，在本体材料中存在压阻特性是在压力传感应用中有利的。在增加导电聚合物、更确切地PEDOT-PSS的导电性，以及使它们适应于在工业应用中使用上存在持续的未解决的兴趣。专利技术概述在第一方面，本披露涉及一种聚合物组合物，该聚合物组合物包含：(a)至少一种导电聚合物，(b)任选地一种或多种聚合物酸掺杂剂，(c)至少一种离子液体，(d)液体介质，以及(e)任选地一种或多种添加剂。在第二方面，本披露涉及一种聚合物凝胶以及一种用于形成聚合物凝胶的方法，该方法包括：(I)通过包括在液体介质中使以下项接触的方法形成聚合物组合物：(i)导电聚合物，(ii)任选地一种或多种聚合物酸掺杂剂，(iii)离子液体，(iv)任选地一种或多种添加剂，其中该离子液体的量对于胶化该导电聚合物是有效的，并且(II)允许该凝胶形成。在第三方面，本披露涉及一种聚合物泡沫以及一种用于形成聚合物泡沫的方法，该方法包括：(I)通过包括在液体介质中使以下项接触的方法形成聚合物组合物：(i)导电聚合物，(ii)任选地一种或多种聚合物酸掺杂剂，(iii)离子液体，(iv)任选地一种或多种添加剂，其中该离子液体的量对于胶化该导电聚合物是有效的，(II)允许该凝胶形成，并且(III)从该凝胶中去除在该凝胶上或中剩余的任何液体。在第四方面，本披露涉及一种压阻设备，该压阻设备包括：(I)在此描述的聚合物泡沫或聚合物凝胶，以及(II)第一和第二电极。在第五方面，本披露涉及一种电子设备，该电子设备包括：(a)阳极层，(b)阴极层，(c)被布置在该阳极层与该阴极层之间的电活性层，(d)任选地，缓冲层，(e)任选地，空穴传输层，以及(f)任选地，电子注入层，其中该阳极层、该阴极层和若存在的话该缓冲层中的至少一种包括在此描述的聚合物泡沫或聚合物凝胶。在第六方面，本披露涉及一种电池组，该电池组包括：第一电极，至少一种电解质，以及第二电极，其中该第一电极、该电解质和该第二电极中的至少一种包括在此描述的聚合物泡沫或聚合物凝胶。在第七方面，本披露涉及一种热电设备，该热电设备包括：第一电极，至少一种电解质，以及第二电极；其中该第一电极、该至少一种电解质和该第二电极中的至少一种包括在此描述的聚合物泡沫或聚合物凝胶。附图简要说明图1A和1B示出了在40X放大倍率下的本专利技术的泡沫材料的薄层的表面的光学显微镜图像。图2示出了通过其他(Schaarschmidt等人，非绝热退火对PEDOT-PSS膜的形态和分子结构的影响(InfluenceofNonadiabaticAnnealingontheMorphologyandMolecularStructureofPEDOT-PSSFilms)，物理化学杂志B(JournalofPhysicalChemistryB)，113:9352–9355，2009)获得的PEDOT:PSS膜的拉曼光谱。虚线包围归因于在获得该光谱中使用的硅基底的峰。图3示出了本专利技术的泡沫材料：漂洗的(浅色)和未漂洗的(深色)的薄层的拉曼光谱。光谱分辨率是1.5cm-1。图4示出了图3中示出的光谱的放大的部分。光谱分辨率是0.5cm-1。图5示出了本专利技术的各种泡沫材料的薄层的扫描电子显微镜(SEM)图像：(A)60分钟的凝胶化时间，没有漂洗形成的泡沫；(B)90分钟的凝胶化时间，没有漂洗形成的泡沫；(C)90分钟的凝胶化时间，在搅动下漂洗泡沫；(D)120分钟的凝胶化时间，没有漂洗形成的泡沫；(E)120分钟的凝胶化时间，没有搅动地漂洗泡沫；以及(F)120分钟的凝胶化时间，在搅动下漂洗泡沫。图6示出了用于电导率的纵向测量的装置。(A)是玻璃载片、电线、以及泡沫材料样品的示意图并且(B)是照片。图7示出了用于电导率和阻抗的全厚度测量的装置。(a)示出了使用作为电极的铜带与导电膏，(b)示出了使用可商购的电极装置，并且(c)示出了该装置的示意图。图8示出了本专利技术的泡沫材料的阻抗特性：(A)是随频率变化的阻抗的波特图，并且(B)是示出随电阻变化的电抗的相图。由于测量仪器，在高频率下电抗较高。图9示出了用于测量本专利技术的泡沫材料的压阻特性的装置。(A)和(B)是该装置的示意图的不同视图，并且(C)是该装置的照片。图10示出了随应变变化的应力的曲线图。通过线性回归获得该样品的杨氏模量。图11示出了随本专利技术的具体泡沫材料的应力和杨氏模量变化的该泡沫材料的电阻变化。对于样品A(60分钟的凝胶化时间)获得12.1的应变系数(gaugeforctor)并且对于样品B(90分钟的凝胶化时间)获得17.1的应变系数。图12示出了压阻设备120的示意图。图13示出了压阻设备130的示意图。图14示出了电子设备140的示意图。图15示出了a)PEDOT:PSS和离子液体组合物；b)在(聚合物凝胶形成)1小时之后的PEDOT:PSS和离子液体组合物；以及c)通过冷冻干燥去除剩余的液体制备的本专利技术的泡沫。专利技术的详细说明如在此使用的，术语“一个/一种(a/an)”、或“该(the)”意指“一个/一种或多个/多种”或“至少一个/一种”，除非另外说明。如在此使用的，术语“包含”囊括了“主要由……组成”和“由……组成”。术语“包含着”囊括了“主要由……组成”和“由……组成”。如在此使用的，以下术语具有以下赋予的含义：“酸性基团”意指能够离子化以贡献氢离子的基团，“阳极”意指与给定的阴极相比对于注入空穴更有效的电极，“缓冲层”一般指的是在电子设备中具有一种或多种功能的导电或半导电的材料或结构，这些功能包括但不限于，在该设备中的相邻结构(如底层)的平坦化，电荷传输和/或电荷注入特性，杂质如氧或金属离子的清除，以及促进或改进该电子设备的性能的其他方面，“阴极”意指对于注入电子或负电荷载流子特别有效的电极，“约束层”意指阻止或防止在层界面处的淬灭反应的层，如在此关于导电聚合物所使用的“掺杂的”意指导电聚合物已与用于该导电聚合物的聚合物抗衡离子结合，该聚合物抗衡离子在此被称为“掺杂剂”，并且典型地为聚合物酸，在此被称为“聚合物酸掺杂剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物组合物，包含：(a)至少一种导电聚合物，(b)任选地一种或多种聚合物酸掺杂剂，(c)至少一种离子液体，(d)液体介质，以及(e)任选地一种或多种添加剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.11 US 62/0232221.一种聚合物组合物，包含：(a)至少一种导电聚合物，(b)任选地一种或多种聚合物酸掺杂剂，(c)至少一种离子液体，(d)液体介质，以及(e)任选地一种或多种添加剂。2.根据权利要求1所述的聚合物组合物，基于该聚合物组合物的100wt％，该聚合物组合物包含：(a)从约0.1wt％至约10.0wt％的导电聚合物，(b)从约0至约10.0wt％的聚合物酸掺杂剂，(c)从约0.1wt％至约70.0wt％的离子液体，(d)从约1.0wt％至约99.0wt％的液体介质。3.根据权利要求1或2所述的聚合物组合物，其中该离子液体的按重量计的总量与该导电聚合物的按重量计的总量的比率是从约1:1至约45:1。4.根据权利要求1-3中任一项所述的聚合物组合物，其中该至少一种导电聚合物包括至少一种包含根据结构(I.a)且其中Q是S的单体单元的聚噻吩聚合物。5.根据权利要求4所述的聚合物组合物，其中该至少一种包含根据结构(I.a)且其中Q是S的单体单元的聚噻吩聚合物包括聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)。6.根据权利要求1-5中任一项所述的聚合物组合物，包括一种或多种聚合物酸掺杂剂，其中该聚合物酸掺杂剂是水溶性聚合物酸掺杂剂。7.根据权利要求6所述的聚合物组合物，其中该水溶性聚合物酸掺杂剂包括聚(苯乙烯磺酸)掺杂剂。8.根据权利要求1-7中任一项所述的聚合物组合物，其中该至少一种离子液体包括一种或多种具有咪唑鎓阳离子的化合物。9.根据权利要求1-8中任一项所述的聚合物组合物，其中该至少一种离子液体包括一种或多种化合物，该一种或多种化合物包含：(ⅰ)咪唑鎓阳离子，以及(ii)四氰基硼酸根阴离子。10.根据权利要求1-9中任一项所述的聚合物组合物，其中该一种或多种化合物具有咪唑鎓阳离子，该咪唑鎓阳离子选自：1,3-二甲基咪唑鎓、1-苄基-3-甲基-咪唑鎓、1-丁基-3-甲基-咪唑鎓、1-乙基-3-甲基-咪唑鎓、1-己基-3-甲基-咪唑鎓、1-甲基-3-丙基-咪唑鎓、1-甲基-3-辛基-咪唑鎓、1-甲基-3-十四烷基-咪唑鎓、1-甲基-3-苯基咪唑鎓、1,2,3-三甲基-咪唑鎓、1,2-甲基-3-辛基-咪唑鎓、1-丁基-2,3-二甲基-咪唑鎓、1-己基-2,3-甲基-咪唑鎓、以及1-(2-羟乙基)-2,3-二甲基-咪唑鎓阳离子。11.根据权利要求1-10中任一项所述的聚合物组合物，其中该至少一种离子液体包括1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氰基硼酸盐。12.一种用于形成聚合物凝胶的方法，该方法包括：(I)通过包括在液体介质中使以下项接触的方法形成根据权利要求1-11中任一项所述的聚合物组合物：(i)导电聚合物，(ii)任选地一种或多种聚合物酸掺杂剂，(iii)离子液体，(iv)任选地一种或多种添加剂，其中该离子液体的量对于胶化该导电聚合物是有效的，并且(II)允许该凝胶形成。13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：(III)用漂洗液体漂洗该凝胶。14.根据权利要求12或13所述的方法，其中该凝胶化时间是从约1分钟至约150分钟。15.通过根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：A尼古拉，B帕瓦格奥，C巴德尔，LA霍夫，
申请(专利权)人：罗地亚经营管理公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR