一种含氟有机酸处理制造技术

本发明专利技术公开了一种含氟有机酸处理

【技术实现步骤摘要】
一种含氟有机酸处理PEDOT:PSS薄膜的方法及其应用


[0001]本专利技术属于导电高分子材料领域，具体涉及一种含氟有机酸处理
PEDOT:PSS
薄膜的方法及其应用
。

技术介绍

[0002]聚
(3,4
‑
乙烯二氧噻吩
):
聚苯乙烯磺酸盐
(PEDOT:PSS)
是商业化的导电聚电解质复合物，被广泛用于静电涂料
、
有机电极
、
太阳能电池和发光二极管等柔性储能器件和电子器件领域
。
由于
PEDOT:PSS
具有高导电率和良好的透光性，在电子器件和储能设备中有望替代
ITO
等金属氧化物镀膜，用作透明柔性电极
、
空穴传输层和传感导体
。
然而，未经处理的
PEDOT:PSS
薄膜由于含有大量的亲水性绝缘物
PSS
，其电导率极低
(
通常
<1S/cm)
，无法满足器件要求
。
为提高
PEDOT:PSS
薄膜的电导率，科学家们采用各种方法对其进行改性
。
[0003]PEDOT:PSS
薄膜改性方法分为前掺杂处理和后浸泡处理
。
已报道的
PEDOT:PSS
掺杂剂主要包括有机极性溶剂
(
甲醇
、
乙醇
、N,N
‑
二甲基甲酰胺等
)
和无机强酸
(
硫酸
、
磷酸
、
硝酸等
)。
然而掺杂处理存在一定的局限性：有机极性溶剂能够削弱薄膜内
PEDOT
和
PSS
分子链之间的静电相互作用，诱导
PEDOT
和
PSS
之间发生相分离并促进
PEDOT
分子链由低电导率的卷曲芳式结构转变为高导电率的线性延展醌式结构，在一定程度上能够提高薄膜的电导率，但这种方法无法去除
PSS
，对薄膜电导率的提升幅度有限；而用硫酸
、
硝酸等无机强酸处理
PEDOT:PSS
薄膜虽然可以通过削减薄膜内
PSS
的含量来大幅提升薄膜的电导率，但其腐蚀性强，容易腐蚀薄膜和基底，使薄膜的透光性变差；因此，迫切需要开发简单
、
绿色
、
低成本的
PEDOT:PSS
薄膜改性方法，拓宽
PEDOT:PSS
薄膜的应用范围
。
[0004]公开号为
CN112062992A
的中国专利文献中公开了一种苯磺酸钠改性
PEDOT:PSS
的薄膜，将浓度为3～
15mg/mL
的苯磺酸钠溶液加入到
PEDOT/PSS
溶液中，搅拌使其混合均匀，通过旋涂的方式制成薄膜即为苯磺酸钠改性
PEDOT:PSS
的薄膜
。
该
PEDOT:PSS
薄膜具有较高的电导率和较小的表面粗糙度，该
PEDOT:PSS
高导电薄膜的高电导率主要由添加的苯磺酸钠所实现
。
[0005]公开号为
CN109627700A
的中国专利文献中公开了一种高电导率
PEDOT/PSS
自支撑薄膜的制备方法
。
该方法首先将在冰浴条件下，配制浓度为
0.1
～
1mol/L
的含有双键的极性小分子单体
NIPAM(N
‑
异丙基丙烯酰胺
)
溶液，室温环境下
,
向
PEDOT:PSS
水分散液中加入
NIPAM
单体溶液，混合均匀，再将混合液干燥成膜
。
该方法制得的
PEDOT:PSS
导电薄膜的电导率提高了
30
倍
。
[0006]公开号为
CN104934540A
的中国专利文献中公开了一种塑基高导电
PEDOT:PSS
薄膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)
清洗基底，
(2))
配制混合
PEDOT
：
PSS
旋涂液；
(3)
旋涂及甲醇处理；
(4)
甲基磺酸溶液酸处理
。
该专利技术通过两步法，即先甲醇处理后甲基磺酸处理，并控制反应温度和时间，从而在
PET
塑料上制备了高导电的
PEDOT:PSS
薄膜，经测试，该
PEDOT:PSS
薄膜导电率高达
3560S cm
‑1。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种含氟有机酸处理
PEDOT:PSS
薄膜的方法，该方法操作便捷且成本低，所述的含氟有机酸能够促进
PEDOT
与
PSS
发生相分离，同时将
PSS
质子化来降低
PSS
含量，且热处理后易挥发几乎无残留，得到的
PEDOT:PSS
薄膜具有高电导率
、
可调控的厚度及良好的透光率
。
[0008]具体采用的技术方案如下：
[0009]一种含氟有机酸处理
PEDOT:PSS
薄膜的方法，包括以下步骤：
[0010](1)
将
PEDOT:PSS
溶液在基底上通过溶液成膜方法制备得到
PEDOT:PSS
薄膜，退火热处理；
[0011](2)
将含氟有机酸溶液涂覆在热处理后的
PEDOT:PSS
薄膜上，随后用水洗涤至洗出液
pH
值为6～7，进一步退火处理后得到改性
PEDOT:PSS
薄膜；所述的含氟有机酸为三氟甲磺酸
、
五氟丙酸
、
三氟乙酸
、
全氟辛酸
、
全氟庚酸中的至少一种
。
[0012]PEDOT
：
PSS
薄膜良好的导电性能依赖于
PEDOT
分子中共轭体系的
π
‑
π
堆积作用，离域的
π
电子沿着
PEDOT
分子链和
PEDOT
与
PSS
之间的空隙流动，从而产生导电性能，但
PSS
分子链亲水性强且绝缘，容易让薄膜吸潮膨胀，限制了薄膜电导率的提升；含氟有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种含氟有机酸处理
PEDOT:PSS
薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)
将
PEDOT:PSS
溶液在基底上通过溶液成膜方法制备得到
PEDOT:PSS
薄膜，退火热处理；
(2)
将含氟有机酸溶液涂覆在热处理后的
PEDOT:PSS
薄膜上，随后用水洗涤至洗出液
pH
值为6～7，进一步退火处理后得到改性
PEDOT:PSS
薄膜；所述的含氟有机酸为三氟甲磺酸
、
五氟丙酸
、
三氟乙酸
、
全氟辛酸
、
全氟庚酸中的至少一种
。2.
根据权利要求1所述的含氟有机酸处理
PEDOT:PSS
薄膜的方法，其特征在于，所述的基底包括玻璃
、
陶瓷
、
聚氨酯
、
聚酯
、
聚酰亚胺或塑料
。3.
根据权利要求1所述的含氟有机酸处理
PEDOT:PSS
薄膜的方法，其特征在于，步骤
(1)
中，
PEDOT:PSS
溶液的浓度为
0.5
～
5wt
％，所述的溶液成膜方法为刮涂法
。4.
根据权利要求3所述的含氟有机酸处理
PEDOT:PSS
薄膜的方法，其特征在于，
PEDOT:PSS
溶液在基底上的用量为4～
200
μ
L/cm2；刮涂速率为
200

【专利技术属性】
技术研发人员：杜淼，钱昕元，邱佳欢，单国荣，吴子良，宋义虎，郑强，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：