一种制备纳米尺寸的PEDOT/PSS水分散液的方法技术

一种制备纳米尺寸的PEDOT/PSS水分散液的方法，步骤包括：(1)将阴离子表面活性剂，3,4‐乙撑二氧噻吩和重均分子量为20000～70000的聚4‐苯乙烯磺酸分散于水中，加入消泡剂，温度控制在20～50℃，通过搅拌或高压均质形成微乳；(2)将步骤(1)得到的微乳液降温至20～25℃，向微乳液中滴加过硫酸铵和氯化铁的水溶液；(3)将经步骤(2)得到的溶液进行除杂、高压均质，加入二甲基亚砜DMSO，即得到PEDOT/PSS水分散液。本发明专利技术工艺简单，所得PEDOT/PSS粒径小、稳定性高、导电性好。

Method for preparing nano sized PEDOT/PSS water dispersible liquid

A method for preparation of nanometer size PEDOT/PSS water dispersion comprises the following steps: (1) the anionic surfactant, 3,4 - ethylene oxygen two thiophene and weight average molecular weight is 20000 ~ 70000 poly 4 - sulfonic acid dispersed in water, adding defoaming agent, temperature control in 20 ~ 50 degrees. The formation of microemulsion by stirring or high pressure homogenization; (2) the step (1) microemulsion get down to 20 to 25 DEG C to aqueous microemulsion droplets with ammonium sulfate and ferric chloride; (3) the step (2) to obtain a solution for removing impurity, high pressure homogenization, adding a two sulfoxide DMSO, PEDOT/PSS dispersion is obtained. The invention has the advantages of simple process, small particle size, high stability and good conductivity of PEDOT/PSS.

【技术实现步骤摘要】
一种制备纳米尺寸的PEDOT/PSS水分散液的方法
本专利技术涉及导电高分子功能材料领域，特别涉及一种制备纳米尺寸的PEDOT/PSS水分散液的方法。
技术介绍
聚(3,4‐乙撑二氧噻吩)掺杂的聚(4‐苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)是一种由水分散形成的凝胶颗粒的胶体，是目前开发的最成功的导电聚合物。PEDOT/PSS的一级结构为PEDOT和PSS的单体单元的序列，次级结构为它们之间通过静电作用形成聚离子复合物。三级结构为聚离子复合物分散在水中作为胶体粒子，疏水PEDOT分子聚集形成物理交联在亲水的PSS链之间，含水量一般在90～99％，PEDOT的共轭π键吸收峰在约300nm处。PEDOT/PSS胶体凝胶颗粒其导电掺杂状态非常稳定，具有优异的可塑性，电磁性能，电化学稳定性，良好的透光性。因此，可应用于印刷有机电子，柔性显示，透明电极，触摸屏和太阳能电池等。常用的PEDOT/PSS聚合方法通常在室温下，利用表面活性剂辅助制备的聚合物纳米材料分子量分布范围广，平均分子量较大，粒径分布较宽较大，形貌大小不可控，对成膜后的产品性能有影响，无法应用于高端材料的领域中。Polymer2007，48(15),4459‐4465报道用传统油水界面聚合制备的PEDOT纳米颗粒形貌大小难以控制。CN104072736报道利用微乳液水热法合成PEDOT，粒径可控在10‐25nm，但是未报道其分散到水中的稳定性。Trans.Mat.Res.Soc.Japan37[4]515‐518(2012)报道了在PEDOT/PSS合成中，PSS与PEDOT质量比值α越大，其粒径可以越小，α值为6时，粒径可控在400～600nm，但是由于PSS成分大，使导整体电性下降几个数量级。US20150348671，CN105229077，CN104603226及CN103189440等报道的PEDOT/PSS合成中不加入表面活性剂，后处理采用多次均质手段控制粒径，然后再次掺杂表面活性剂提高其稳定性，工艺较为复杂，要求均质压力高，不利于生产。CN104211969报道的一种微乳液聚合法合成PEDOT/PSS，粒径较小，但表面活性剂用量较大，需用多次透析才能除去，生产受到限制。
技术实现思路
针对上述已有技术存在的不足，本专利技术提供了一种制备纳米尺寸的PEDOT/PSS水分散液的方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的。一种制备纳米尺寸的PEDOT/PSS水分散液的方法，其特征在于，所述方法步骤包括：(1)将阴离子表面活性剂，3,4‐乙撑二氧噻吩和重均分子量为20000～70000的聚4‐苯乙烯磺酸分散于水中，加入消泡剂，温度控制在20～50℃，通过搅拌或高压均质形成微乳；(2)将步骤(1)得到的微乳液降温至20～25℃，向微乳液中滴加过硫酸铵和氯化铁的水溶液；(3)将经步骤(2)得到的溶液进行除杂、高压均质，加入二甲基亚砜(DMSO)，即得到PEDOT/PSS水分散液。根据上述方法，其特征在于，所述步骤(1)阴离子表面活性剂中的阴离子基团选自硫酸根离子或磺酸根离子中的一种。根据上述方法，其特征在于，所述步骤(1)阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸(DBS)、十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠中的一种。根据上述方法，其特征在于，所述阴离子表面活性剂的加入量按质量百分比计为PEDOT/PSS水分散液总量的0.1％‐1.0％。根据上述方法，其特征在于，所述步骤(1)的消泡剂为聚硅氧烷或长链含氧烃类。根据上述方法，其特征在于，所述步骤(1)的消泡剂为聚乙二醇400或聚乙二醇2000中的一种。根据上述方法，其特征在于，所述消泡剂加入量按质量百分比计为PEDOT/PSS水分散液总量的0.1％‐3.0％。根据上述方法，其特征在于，所述步骤(2)中3,4‐乙撑二氧噻吩、氯化铁和过硫酸铵质量比为(10～12):(0.014～0.018):(22～24)。根据上述方法，其特征在于，所述步骤(3)中DMSO的加入量按质量百分比计为PEDOT/PSS水分散液总量的0.5％～10％。根据上述方法，其特征在于，所述步骤(3)中DMSO的加入量按质量百分比计为PEDOT/PSS水分散液总量的2％～5％。根据上述方法，其特征在于，所述步骤(3)采用离子交换法或超滤法除去杂质。根据上述方法，其特征在于，得到的PEDOT/PSS水分散液中的PSS与PEDOT的摩尔比为1：2～1:6。根据上述方法，其特征在于，得到的PEDOT/PSS水分散液中的PSS与PEDOT的摩尔比为1：2.5～1:3.2。根据上述方法，其特征在于，得到的PEDOT/PSS水分散液中PEDOT/PSS的含量按质量百分比计为PEDOT/PSS水分散液总量的0.1％～2.0％。根据上述方法，其特征在于，得到的PEDOT/PSS分散液中PEDOT/PSS的含量按质量百分比计为PEDOT/PSS水分散液总量的0.9％～1.3％。根据上述方法，其特征在于，得到的PEDOT/PSS水分散液中PEDOT/PSS的粒径为10～500nm，平均粒径100nm。根据上述方法，其特征在于，所述搅拌速度控制范围为6000～12000rpm，所述高压均质压力为300～500bar。根据上述方法，其特征在于，所述步骤(1)的聚4‐苯乙烯磺酸重均分子量为20000～50000；所述重均分子量为20000～50000的聚4‐苯乙烯磺酸、3,4‐乙撑二氧噻吩、阴离子表面活性剂质量比为30:10:0.6。本专利技术的有益技术效果，本专利技术提供了一种制备纳米尺寸的PEDOT/PSS水分散液的方法，工艺简单，所得PEDOT/PSS粒径小、稳定性高、导电性好。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。一种制备纳米尺寸的PEDOT/PSS水分散液的方法，其特征在于，所述方法步骤包括：(1)将阴离子表面活性剂，3,4‐乙撑二氧噻吩和重均分子量为20000～70000的聚4‐苯乙烯磺酸分散于水中，加入消泡剂，其中，阴离子表面活性剂的加入量按质量百分比计为PEDOT/PSS水分散液总量的0.1％‐1.0％；消泡剂加入量按质量百分比计为PEDOT/PSS水分散液总量的0.1％‐3.0％，温度控制在20～50℃，通过搅拌机搅拌或高压均质机进行高压均质形成微乳；其中，阴离子表面活性剂中的阴离子基团选自硫酸根离子或磺酸根离子中的一种，优选，十二烷基苯磺酸(DBS)、十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠中的一种；消泡剂为聚硅氧烷或长链含氧烃类，优选，消泡剂为聚乙二醇(PEG)400或聚乙二醇2000中的一种；搅拌速度控制范围为6000～12000rpm；高压均质压力为300～500bar；(2)将步骤(1)得到的微乳液降温至20～25℃，向微乳液中滴加过硫酸铵和氯化铁的水溶液；其中，3,4‐乙撑二氧噻吩、氯化铁和过硫酸铵质量比按3，4‐乙撑二氧噻吩(10～12)：氯化铁(0.014～0.018)：过硫酸铵(22～24)；(3)将经步骤(2)得到的溶液采用离子交换法或超滤法进行除杂，高压均质机进行高压均质，高压均质压力为300～500bar，加入二甲基亚砜DMSO，即得到PEDOT/PSS水分散液。其中，DMSO的加入量按质量百分比计为PEDOT/PSS水分散液总量的0.5％本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备纳米尺寸的PEDOT/PSS水分散液的方法，其特征在于，所述方法步骤包括：(1)将阴离子表面活性剂，3,4‐乙撑二氧噻吩和重均分子量为20000～70000的聚4‐苯乙烯磺酸分散于水中，加入消泡剂，温度控制在20～50℃，通过搅拌或高压均质形成微乳；(2)将步骤(1)得到的微乳液降温至20～25℃，向微乳液中滴加过硫酸铵和氯化铁的水溶液；(3)将经步骤(2)得到的溶液进行除杂、高压均质，加入二甲基亚砜，即得到PEDOT/PSS水分散液。

【技术特征摘要】
1.一种制备纳米尺寸的PEDOT/PSS水分散液的方法，其特征在于，所述方法步骤包括：(1)将阴离子表面活性剂，3,4‐乙撑二氧噻吩和重均分子量为20000～70000的聚4‐苯乙烯磺酸分散于水中，加入消泡剂，温度控制在20～50℃，通过搅拌或高压均质形成微乳；(2)将步骤(1)得到的微乳液降温至20～25℃，向微乳液中滴加过硫酸铵和氯化铁的水溶液；(3)将经步骤(2)得到的溶液进行除杂、高压均质，加入二甲基亚砜，即得到PEDOT/PSS水分散液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)阴离子表面活性剂中的阴离子基团选自硫酸根离子或磺酸根离子中的一种；所述阴离子表面活性剂的加入量按质量百分比计为PEDOT/PSS水分散液总量的0.1％‐1.0％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)的消泡剂为聚硅氧烷或长链含氧烃类，所述消泡剂加入量按质量百分比计为PEDOT/PSS水分散体总量的0.1％—3.0％。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)的消泡剂为聚乙二醇400或聚乙二醇2000中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏晓波，王宏达，
申请(专利权)人：宁波智锐新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33