用部分取代的聚合物作为掺杂剂合成的导电聚合物制造技术

本发明专利技术公开了一种使用部分具有取代基的聚合物作为掺杂剂来合成导电聚合物的方法，其中，以预定官能团取代各种聚合物以用作掺杂剂，由此，取代的官能团起到导电聚合物的掺杂剂的作用，或者，具有可以用作掺杂剂的取代基的单体被共聚以制备部分具有取代基的聚合物掺杂剂。用于本发明专利技术的部分取代的聚合物掺杂剂可以用作合成导电聚合物时的掺杂剂或用作合成的聚合物的附加掺杂时的掺杂剂。与常规的单体掺杂剂相比，聚合物掺杂剂并不给出低分子量物质，且具有较高的溶解度。而且，与全部具有取代基如磺酸基的聚合物掺杂剂相比，合成的导电聚合物可以具有优异的机械性能和最大达５×１０″１Ｓ／ｃｍ的电导率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种使用部分具有取代基的聚合物掺杂剂来合成导电聚合 物的方法。更具体地，本专利技术涉及一种合成导电聚合物的方法，该导电聚合 物在需要的位置以需要的量具有部分取代的部分，以用作导电聚合物的掺杂 剂，留下的未取代部分起到保持机械性能或决定在溶剂中的溶解度的作用。
技术介绍
通常，由电绝缘体得到的导电聚合物是通过掺杂工艺来赋予导电性的。此外，导电聚合物由于离域双键(delocalized double bond)的强相互作用， 而具有非常低的溶解度。要使用导电聚合物，就需要掺杂工艺来呈现导电性。 另外，导电聚合物应具有适于抗静电产品或电磁干扰(EMI)屏蔽材料的商 业应用的溶解度。因此，就提高导电性和溶解度的目的而言，掺杂剂的使用 至关重要。同样地，为起到掺杂剂的作用，预定的化合物应该在导电聚合物 的主链上形成极化子，而且由于带正电或负电，该预定的化合物还应具有离 解性能。为此，用于导电聚合物的掺杂剂主要以具有官能团如磷酸基、羧基或磺 酸基的化合物为例子。这些化合物中，为了具有高导电性和优异的掺杂性能， 最优选具有磺酸基的化合物。尤其，在具有磺酸基的化合物中，单体化合物 的例子包括十二垸基苯磺酸、樟脑磺酸、对甲苯磺酸、萘磺酸、甲苯磺酸铁 (ferric toluene sulfonic acid)、三氟甲基磺酸和溴苯磺酸，聚合物掺杂剂的例 子包括聚苯乙烯磺酸。但是，这些掺杂剂有一些问题。那就是，尽管单体磺 酸如掺杂剂的去掺杂(dedoping)。而且，对于商购的传统惨杂剂，例如100%磺 化的聚苯乙烯磺酸，导电聚合物与具有高分子量的磺化的苯乙烯聚合物的主 链连接并由此与该传统的掺杂剂掺杂(BaytronP.， BayrtonPH， H.C. Starck)，但是这有两个缺点。首先，由于100%磺化的苯乙烯聚合物主链上存在离子 而在机械性能上变得太脆，因此该聚合物具有较差的性能。其次，100%磺 化的聚合物具有很高的极性并因此仅溶于水。因此，需要进行技术开发以合成出具有优异机械性能并同时抑制单体掺 杂剂的去掺杂性能，且在除水以外的溶剂中具有相当好的溶解度的导电聚合 物。
技术实现思路
根据上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种合成导电 聚合物的方法，其中，采用部分取代的低聚物或聚合物作为导电聚合物的掺 杂剂，由此呈现出比使用单体掺杂剂时较小的去掺杂性能，并呈现出比使用 全部仅具有磺酸基团的聚合物掺杂剂时更佳的机械性能，以及在除水之外的 其他溶剂中的更佳的溶解度。为实现上述目的，本专利技术提供了一种含有掺杂剂的导电聚合物，其中， 所述掺杂剂为部分具有取代基的聚合物、低聚物、或聚合物和低聚物的混合 物，并用于合成导电聚合物，由于掺杂剂溶解在水或有机溶剂中，该合成的 导电聚合物显现出优异的机械性能。另外，本专利技术还提供了一种合成导电聚合物的方法，该方法包括用取 代基取代部分聚合物或低聚物而形成掺杂剂；将导电聚合物的单体与部分具 有磺酸基的聚合物混合，从而合成了掺杂的导电聚合物，然后洗涤并干燥以 去除未反应的物质，或者先合成导电聚合物，然后与预先制备并提纯的部分 磺化的聚合物混合，随后进行掺杂。同样地，通过将磺酸基引入可以磺化的聚合物或通过将具有磺酸基的单 体共聚来制备掺杂剂，以形成部分磺化的低聚物或聚合物。根据本专利技术，在合成导电聚合物时，由于使用部分具有取代基的聚合的 掺杂剂，因此可以抑制由于使用单体掺杂剂而导致的去掺杂性能，从而稳定 地起作用。而且，相对于全部具有取代基例如磺酸基的聚合物的有限的溶解 度和差的机械性能，本专利技术合成的导电聚合物可以具有更好的机械性能，并 且由于存在未取代的部分而具有更佳的溶解度。具体实施方式根据本专利技术，掺杂剂是以通常的官能团例如磺酸基、磷酸基和羧基部分 取代的低聚物和/或聚合物。这样，本专利技术的特征在于使用部分具有取代基的 低聚物掺杂剂和/或聚合物掺杂剂来合成导电聚合物。由于与使用常规单体掺 杂剂相比，由此合成的导电聚合物的去掺杂性能受到抑制以及机械性能得到 提高，这是非常有利的。下面，对磺酸基的应用作为例子加以描述。本专利技术中，制备部分磺化的磺酸低聚物或磺酸聚合物作为掺杂剂的步 骤，被认为是至关重要的。这是因为，部分聚合物链被磺化以起到掺杂剂的 作用，而其余未被磺化的部分起到决定溶解度和机械性能的作用。制备部分 磺化的聚合物的方法被划分为两种技术。作为第一种技术，可以采用向预先制备好的聚合物中引入磺酸基的方 法。为此，只要能够引入磺酸基，就可以使用任何聚合物。特别地，当使用 苯乙烯聚合物或具有双键的环氧基聚合物时，可以有效地发生磺化，导致高 磺化率。例如，在使用聚苯乙烯(PS)聚合物的情况下，磺化可以在苯乙烯 的对位上发生。同样地，苯乙烯基聚合物的例子包括叔丁基苯乙烯、以一个 或两个氯原子取代的苯乙烯、以甲基在其邻位或对位取代的苯乙烯聚合物、 各种苯乙烯共聚物例如所有含苯乙烯的共聚物，如苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、苯乙烯-丙烯腈(SAN)、苯乙烯-甲基丙烯酸(SMA)等。另外，可以使用在上述聚合物上接枝有另一化合物的聚合物。 而且，可以使用重复单元为具有至少一个双键的C2-C4的聚合物，也可以使 用含有这种官能团的共聚物。此外，可以使用具有环氧基的聚合物和含有环 氧基的共聚物。再者，可以对具有醚基、酮基、丙烯酰基或马来酰基的化合 物实现磺化。由于导电聚合物被掺杂，在进行部分磺化时，优选使用嵌段聚合物形式。 同样地，与全部磺化相比，部分磺化能使磺酸基在一个取代部位上集中分布， 从而进一步提高掺杂效率。作为第二种技术，可以采用将具有磺酸基的化合物与另一种单体共聚的 方法。即，通过在苯乙烯的邻位、间位或对位以磺酸基取代苯乙烯得到的磺 酸苯乙烯，可以与另一种单体共聚。当将具有被引入到上述双键部分的磺酸 基的化合物或磺酸基被引入到环氧基的单体用于普通共聚(general copolymerization)时，可以制备出具有部分引入的磺酸基的低聚物或聚合物。以含有嵌段共聚物的全部聚合物为基准，部分磺化度为10-80%。如果 磺化度低于10%，则由于磺酸基的量很小而不会发生有效掺杂。另一方面， 当磺化度超过80%时，机械性能会变差。对于在第一种技术中合成聚合物的磺化，使用各种方法，磺化可以发生 在苯乙烯的位置和其双键部分。例如，最初提出的磺化方法，是使用氯仿于 -2CTC下在S03或HS03C1的存在下进行的。在一些磺化方法中，根据Turbak 等人开发的磺化技术，提出了向聚苯乙烯均匀引入磺酸基时通过将磷酸三乙酯及S03与二氯乙烷溶液在室温下混合的均匀磺化过程。由于产生了具有大分子量的化合物，此磺化过程可以有效地防止溶解度的急剧下降，结果，在 仅使用S03或HS03C1的前面的磺化中由于S03的交联，导致良好的溶液状态的磺化聚合物。Makowski等人公开了使用乙酰磺酸盐(acetic sulfonate)作为磺化物质 在5(TC下磺化1小时，其中，乙酰磺酸盐是由刚在磺化前通过磺酸与乙酸酐 在二氯乙垸中的反应而制得的乙酰磺酸衍生而来的。该方法可以产生具有与 以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有部分取代的掺杂剂的导电聚合物，其中，所述掺杂剂为部分具有取代基的聚合物、低聚物、或聚合物和低聚物的混合物，且所述掺杂剂用于合成所述导电聚合物，由于所述掺杂剂溶解于水或有机溶剂或它们的混合物中，所述合成的导电聚合物具有优异的机械性能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐光锡，金钟银，金太永，
申请(专利权)人：徐光锡，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]