有机可溶性导电聚合物制造技术

本发明专利技术的名称是有机可溶性导电聚合物。使用二壬基萘磺酸(DNNSA)作为掺杂剂和Fe(III)对甲苯磺酸盐(Fe(III)p

【技术实现步骤摘要】
有机可溶性导电聚合物


[0001]通常涉及包括掺杂有磺酸的导电聚合物的聚合方法、涂料和制品，其中该导电聚合物可溶于有机溶剂。

技术介绍

[0002]导电聚合物，比如聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)和聚苯胺(PANI)已经被提出用于飞机、航天器和其他机械的制造和服务中的各种用途。
[0003]在一种应用中，导电聚合物已经被提出用作机翼的除冰涂层，比如飞机的机翼和旋翼机交通工具的旋翼叶片。导电聚合物可帮助将热量从内部和/或外部加热元件散布到机翼的所需区域。在另一种应用中，导电聚合物已经被提出用作静电消散涂层。当运动时交通工具比如飞机的表面产生静电荷。例如，飞机的机头和/或机翼可能会形成某种形式的静电，这种静电被称为静电干扰。静电干扰可能会对飞机的电子设备产生负面影响，比如位于飞机机头后面的雷达。在仍另一种应用中，导电聚合物已经被提出用作无铬酸盐的防腐蚀涂层。用于制造飞机、航天器和其他机械的金属，比如钢、铝、铝合金和镀锌金属容易受到腐蚀。铬酸盐，比如六价铬的锌盐，已被用作缓蚀涂料中的缓蚀剂。希望减少涂料和其他应用中使用的铬酸盐的量，以使其对环境更加友好。导电聚合物可以作为底漆、密封剂、底层漆、中间漆或面漆，为飞机、航天器和其他机械提供腐蚀保护。导电聚合物通过改变金属表面的腐蚀电位来帮助钝化金属表面。
[0004]导电聚合物通常包含使聚合物主链带电的掺杂剂。例如，PEDOT可以使用聚苯乙烯磺酸(PSSA)作为带正电的PEDOT聚合物主链的抗衡阴离子(掺杂剂)。但是，PEDOT：PSSA聚合物的应用受到限制，因为该聚合物仅可溶于水性溶剂，并且与可溶于有机溶剂的粘合剂树脂不相容。例如，PANI使用二壬基萘磺酸(DNNSA)作为抗衡阴离子掺杂剂。尽管PANI：DNNSA可溶于有机溶剂，但其通常与用于形成环氧或聚氨酯涂料的组分不相容。而且，PANI：DNNSA的热稳定性有限，通常会在150℃左右分解。此外，导电聚合物可能需要后处理，比如异丙醇(IPA)后处理洗涤，以增加聚合物的导电性。然而，这样的后处理增加了制造和服务时间以及成本。
[0005]因此，需要一种改进的导电聚合物。

技术实现思路

[0006]在一个方面，一种产生可溶于有机溶剂的导电聚合物的方法包括使乙烯二氧噻吩(EDOT)单体、作为氧化剂的过渡金属对甲苯磺酸(p
‑
TSA)和磺酸反应以形成在反应产物混合物中与多个磺酸阴离子掺杂的聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)。用水性溶液洗涤该反应产物混合物。掺杂有磺酸阴离子的PEDOT被保留在反应产物混合物的有机相中。从有机相中分离出掺杂有阴离子的PEDOT。
[0007]在另一方面，一种在衬底上形成导电聚合物涂层的方法包括将掺杂有多个阴离子的聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)和粘合剂树脂溶解在有机溶剂中以形成导电聚合物涂料组合
物。将导电聚合物涂料组合物施加在衬底上以形成导电聚合物涂层。在小于100℃的温度下干燥导电聚合物涂层持续至少一小时的时间段。
[0008]在一个方面，在表面上形成的导电聚合物涂料包括掺杂有多个二壬基萘磺酸(DNNSA)阴离子的聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)。PEDOT的电阻率约为100,000欧姆或更小。该表面选自金属表面、碳同素异形体表面、边缘保护层表面和航天器表面。
附图说明
[0009]为了可以详细地理解本公开内容的上述特征的方式，可以通过参考方面来对上面简要概述的公开内容进行更详细的描述，其中一些方面在附图中示出。然而，应注意，附图仅示出示例性方面，因此不应被认为是对其范围的限制，可以允许其他等效方面。
[0010]图1是说明包括掺杂有阴离子的未官能化EDOT单体单元的聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)的实例。
[0011]图2是说明通过化学氧化合成PEDOT和用阴离子掺杂PEDOT的方法的实例。
[0012]为了便于理解，在可能的情况下使用了相同的附图标记来表示图中相同的元件。可以预期的是，一个方面的元件和特征可以有益地并入其他方面，而无需进一步叙述。
具体实施方式
[0013]现在下面将更详细地描述一些方面，包括特定方面、版本和实例，但是本公开不限于这些方面、版本或实例，其被包括以使本领域的普通技术人员能够当本公开中的信息与可获得的信息和技术结合时，做出和使用方面。
[0014]下面定义本文所使用的各种术语。在以下未对权利要求中使用的术语进行定义的范围内，应给予相关领域技术人员所给出的最广泛的定义，如在一个或多个印刷出版物或授权专利中所反映的。
[0015]本文所描述的所有文件均通过引用并入本文至与本文不矛盾的程度，包括任何优先权文件和/或测试程序。从前面的一般描述和特定方面显而易见的是，尽管已经说明和描述了这些方面的形式，但是可以进行各种不脱离本公开的精神和范围的修改。因此，不意欲限制本公开。同样，术语“包括”被认为与术语“包含”同义。同样地，每当在一个组合物、一个元素或一组元素的前面加上过渡短语“包括”时，应理解的是，我们也可以在组合物、要素或多种要素进行叙述之前具有过渡短语“基本上由
……
组成”、“由
……
组成”、“选自以下组成的组”或“I”的情况下预期相同的组合或元素组，反之亦然，例如，术语“包括”、“基本上由
……
组成”、“由
……
组成”也包含术语后列出的元素组合的结果。
[0016]为了简洁起见，本文仅明确公开某些范围。然而，可以将任何下限与任何上限组合形成范围以列举未明确叙述的范围，以及可以将任何下限与任何其他下限组合形成范围以列举未明确叙述的范围，以相同方式，可以将任何上限与任何其他上限组合形成范围以列举未明确叙述的范围。另外，在一个范围内，即使没有明确叙述，也包括其端点之间的每个点或单个值。因此，每个点或单个值可以用作与任何其他点或单个值或任何其他下限或上限相结合的自己的下限或上限，以列举未明确叙述的范围。
[0017]本专利技术的导电聚合物可溶于有机溶剂。导电聚合物可与粘合剂一起在有机溶剂中用在涂料组合物中以形成导电聚合物涂料。例如，导电聚合物可以是通过将3,4
‑
乙烯二氧
噻吩(EDOT)与二壬基萘磺酸(DNNSA)氧化，用作为氧化剂的过渡金属对甲苯磺酸(p
‑
TSA)形成掺杂剂阴离子，而合成的聚(3,4
‑
乙烯二氧噻吩)(PEDOT)。掺杂有DNNSA的所得产品PEDOT具有导电性并且可溶于有机溶剂。氧化化学聚合可以生产工业量的PEDOT：DNNSA导电聚合物。本PEDOT：DNNSA导电聚合物可以溶解在有机溶剂中，并且可以被施加以在飞机、航天器、船舶或其他机械的表面形成涂层，作为除冰涂层、静电消散涂层、防腐蚀涂层或其他合适的应用。在某些方面，所形成的涂层的后处理，比如高于100℃的热固化和/或有机溶剂洗涤，对于形成具有高电导率的导电聚合物涂层，例如PEDOT：DNNSA导电聚合物涂层而言是不必要的。
[0018]导电聚合物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生产可溶于有机溶剂的导电聚合物的方法，包括：引入乙烯二氧噻吩(EDOT)单体(110)、过渡金属对甲苯磺酸(p
‑
TSA)(130)和磺酸(140)以形成产物混合物，所述产物混合物包括掺杂有多种磺酸的阴离子(120)的聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)(100)；用水性溶液洗涤所述产物混合物；保留所述产物混合物的有机相，所述有机相包括掺杂有所述磺酸的阴离子的所述PEDOT；和从所述有机相分离掺杂有阴离子的所述PEDOT。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述EDOT单体(110)是未官能化的单体。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述过渡金属p
‑
TSA(130)是Fe(III)p
‑
TSA。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述磺酸(140)是二壬基萘磺酸(DNNSA)。5.一种在衬底上形成导电聚合物涂层的方法，包括：将掺杂有多种阴离子(120)的聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)(100)和粘合剂树脂溶解在有机溶剂中以形成导电聚合物涂料组合物；在所述衬底上施加所述导电聚合物涂料组合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：