本发明专利技术的导电聚合物水性分散液由蒸馏水、分散于蒸馏水中的分散相Ａ和后处理剂Ｂ组成；蒸馏水与分散相Ａ及后处理剂Ｂ重量份配比＝６９－２０∶３０－７０∶１－１０；分散相Ａ中的导电聚合物单体与氧化剂及掺杂剂的摩尔配比为１∶２－７．５∶１０－２０；其制备为：在－２０℃至５０℃，将分散相Ａ加入至蒸馏水中，搅拌下反应１２ｈ－４８ｈ；之后停止搅拌反应，静置，倾倒出上层清液；再向体系中加入后处理剂，继续在搅拌下反应，反应完全后，过滤得到导电聚合物水性分散液；该导电聚合物水性分散液成膜后具有电导率高、透明性好和耐热性好的特点，且操作过程非常简单，易于工业化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种导电聚合物水性分散液及其制备方法和用途。
技术介绍
导电聚合物近年来成为功能材料领域的研究热点。导电聚合物具有电导率宽范围内可逆可调(10_9 105S/cm)、分子结构可控、易于多功能化等特点，在有机电致发光器件、 电致变色器件、电子纸、塑料存储器、太阳能电池、电解电容器和传感器等高新科技领域有 着诱人的应用前景；同时它们还在防静电材料、电磁屏蔽、吸波材料、防腐蚀材料和导电纤 维等领域获得广泛应用。但导电聚合物在众多常用溶剂中的不溶解是影响其应用及开发的 关键因素之一，因此，获得可溶性的导电聚合物是该领域所亟需解决的重要问题。目前，可溶性导电聚合物可通过结构修饰(取代、接枝或共聚)、乳液聚合或功能 性掺杂等多种方法来进行制备。其中，功能性掺杂是利用可溶性掺杂剂获得可溶性导电聚 合物，该方法有效、廉价、简单，适合大规模制备。聚对苯乙烯磺酸及其水溶性盐类是一种毒 性低、水溶性好的乳化剂，当其用作导电聚合物的掺杂剂时，可制备出导电聚合物水性分散 液。例如，聚(3，4_乙撑二氧噻吩)/聚对苯乙烯磺酸水性分散液(简称PED0T/PSS)已经 由德国Bayer公司率先推出商业品，但目前其电导率较低，最高只到lS/cm，严重影响到其 应用。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种高电导率导电聚合物水性分散液及其制备方法，该方法 所得到的导电聚合物水性分散液成膜后的电导率高，且透明性和耐热性好，该方法简单有 效，成本低廉，易于工业化生产。本专利技术的另一目的在于本专利技术得到的导电聚合物水性分散液，可用于电子器件的 电极材料、电致发光或电致变色材料、防静电材料、电磁屏蔽、吸波材料、防腐蚀材料以及导 电纤维的制备。本专利技术的技术方案如下本专利技术提供的导电聚合物水性分散液，其由蒸馏水、分散于所述蒸馏水中的分散 相A和后处理剂B组成；所述蒸馏水与分散相A及后处理剂B重量份配比=69-20 30-70 1-10 ；所述分散相A为导电聚合物单体与氧化剂和掺杂剂发生聚合反应所生 成的聚合物；所述分散相A中的导电聚合物单体与氧化剂及掺杂剂的摩尔配比为 1 2-7. 5 10-20 ；所述导电聚合物单体为聚3，4_乙撑二氧噻吩、苯胺单体或吡咯单体；所述氧化剂为过硫酸钠、过硫酸铵或三氯化铁；或为由过硫酸钠与三氯化铁组成 的混合物；或为由过硫酸铵与硫酸铁组成的混合物；所述掺杂剂为聚对苯乙烯磺酸或为聚对苯乙烯磺酸的水溶性盐；所述后处理剂为四氟硼酸-1-乙基-3-甲基咪唑、对甲苯磺酸钠、对甲苯磺酸铁、 1-乙基-3-甲基咪唑氢碘酸盐、对甲苯磺酸或1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸盐。本专利技术提供的导电聚合物水性分散液的制备方法，其步骤如下1)在_20°C至50°C，将分散相A加入至蒸馏水中，搅拌下反应12h_48h ；之后停止 搅拌反应，静置，倾倒出上层清液；所述分散相A为导电聚合物单体与氧化剂和掺杂剂发生聚合反应所生成的聚合 物；所述分散相A中的导电聚合物单体与氧化剂及掺杂剂的摩尔配比为1;2-7. 5 10-20 ；所述导电聚合物单体为3，4_乙撑二氧噻吩、苯胺单体或吡咯单体；所述氧化剂为过硫酸钠、过硫酸铵或三氯化铁；或为由过硫酸钠与三氯化铁组成 的混合物；或为由过硫酸铵与硫酸铁组成的混合物；所述掺杂剂为聚对苯乙烯磺酸或为聚对苯乙烯磺酸的水溶性盐；2)再向体系中加入后处理剂，继续在搅拌下反应，反应完全后，过滤，得到高电导 率导电聚合物水性分散液；所述蒸馏水与分散相A及后处理剂B重量份配比=69-20 30-70 I-IO0本专利技术提供的导电聚合物水性分散液的用途，其可通过旋转喷涂或涂抹用于制备 导电薄膜。本专利技术提供的导电聚合物水性分散液的用途，其可与高分子材料溶液混合用作导 电材料的添加剂。本专利技术提供的导电聚合物水性分散液的用途，其可用于制备电子器件材料、电致 发光材料、电致变色材料、防静电材料、电磁屏蔽材料、吸波材料、防腐蚀材料或导电纤维材 料。与现有技术相比，本专利技术的优点在于1.本专利技术提供的导电聚合物水性分散液，通过简单的后处理，大大提高了成膜后 的电导率，且成膜性能优良；2.本专利技术所提供的导电聚合物水性分散液，其成膜后的电导率可以通过控制反应 中掺杂剂、氧化剂和单体的比例，以及调节聚合反应温度等条件，来调节材料的导电性，以 满足不同技术应用的需求；3.本专利技术提供的化学氧化制备方法，其简单易行，设备简单，适用于大规模生产。4.本专利技术的提供的导电聚合物水性分散液可通过旋转喷涂等加工方法制成导电 薄膜，也可以和多种高分子材料溶液混合，还可以用作添加剂，而在电子器件、电致发光或 电致变色材料、防静电材料、电磁屏蔽、吸波材料、防腐蚀材料、导电纤维等方面获得广泛应用。附图说明图1为实施例1制备的PED0T/PSS不同厚度薄膜的紫外谱图；图中a、b、c、d的膜0. ΙμπκΟ. 5μ 、1μπ 、2μπ 。图2为实施例6制备的PANI/PSS不同厚度薄膜的紫外谱图；图中a、b、c的膜厚度分别为 0. 5μπι、1μπι、2μπι。图3为实施例11制备的PPy/PSS厚度为0. 5 μ m薄膜的紫外谱图。图4为实施例1、6、11制备的PED0T/PSS、PANI/PSS和PPy/PSS干燥成膜后研磨所得粉末材料的热失重曲线。具体实施例方式实施例1、制备本专利技术的高电导率PED0T/PSS水性分散液在0°C，将 0. 5mL 的 EDOT 单体；3. 2g过硫酸铵+2. 8g硫酸铁(氧化剂)；和9. 6g聚对苯乙烯磺酸钠(掺杂剂)依次加入到20mL蒸馏水中，边搅拌边反应24h ； 之后停止搅拌和反应，静置48h，倾倒出上层清液；所述EDOT单体与过硫酸铵、硫酸铁和聚对苯乙烯磺酸钠的摩尔比为 1 3 1. 5 10 ；再向体系中加入0. 5g四氟硼酸-1-乙基-3-甲基咪唑(后处理剂)，继续搅拌反 应4h后，过滤，得到本实施例的高电导率PED0T/PSS水性分散液(深蓝色)28g。该水性分 散液中，四氟硼酸-I-乙基-3-甲基咪唑占1. 8% (即0. 5 + 28 = 0. 018)，PED0T/PSS占 36.2% (该数值的计算方法为lg水性分散液干燥后得到固体产物0. 38g，则PED0T/PSS所 占的重量百分比为0. 38-0. 018 = 0. 362)，其余为水。红外和紫外光谱结果证明其为PED0T/PSS的典型结构。使用该产物制备的不同厚 度的薄膜的紫外光谱如图1所示，可以看出，其在可见光区具有良好的透光性；图4中给出 的TG曲线则说明其耐热性良好；采用四探针电极法测定薄膜的室温电导率为380S/cm。将 其通过旋涂在ITO玻璃上成膜后，作为工作电极，采用饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极， 钼电极作为对电极，在0. IM的HClO4溶液中通过电化学工作站测其电致变色性能，发现其 可在-0. 5 +1. 5V的范围内从透明的浅天蓝色变为深蓝色。实施例2、制备本专利技术的高电导率PED0T/PSS水性分散液在0 °C，将 0. 5mL 的 EDOT 单体；3. 2g过硫酸铵+2. 8g硫酸铁(氧化剂)；和19. 2g聚对苯乙烯磺酸钠(掺杂剂)依次加入到20mL蒸馏水中，边搅拌边反应 12h ；之后停止搅拌和本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种导电聚合物水性分散液，其特征在于，其由蒸馏水、分散于所述蒸馏水中的分散相Ａ和后处理剂Ｂ组成； 所述蒸馏水与分散相Ａ及后处理剂Ｂ重量份配比＝６９－２０∶３０－７０∶１－１０； 所述分散相Ａ为导电聚合物单体与氧化剂和掺杂剂发生聚合反应所生成的聚合物；所述分散相Ａ中的导电聚合物单体与氧化剂及掺杂剂的摩尔配比为１∶２－７．５∶１０－２０； 所述导电聚合物单体为聚３，４－乙撑二氧噻吩、苯胺单体或吡咯单体； 所述氧化剂为过硫酸钠、过硫酸铵或三氯化铁；或为由过硫酸钠与三氯化铁组成的混合物；或为由过硫酸铵与硫酸铁组成的混合物； 所述掺杂剂为聚对苯乙烯磺酸或为聚对苯乙烯磺酸的水溶性盐； 所述后处理剂为四氟硼酸－１－乙基－３－甲基咪唑、对甲苯磺酸钠、对甲苯磺酸铁、１－乙基－３－甲基咪唑氢碘酸盐、对甲苯磺酸或１－乙基－３－甲基咪唑三氟甲基磺酸盐。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李昕，赵国樑，张焱，王江伟，刘志敏，钱晶，刘岭，
申请(专利权)人：北京服装学院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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