【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于导电高分子薄膜，尤其涉及一种导电高分子薄膜的制备方法。
技术介绍
1、导电高分子具有可调的电性能、良好的机械性能、生物相容性和高环境稳定性等优点，广泛应用于储能、光催化、防腐涂层、生物医学和传感等领域。常见的导电高分子有聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚环萘等。其中，聚环萘由于分子结构中含有共轭的长链结构和大量的共轭电子，使其具有良好的导电性、热稳定性和化学稳定性，在电池、气体选择传感器、功能化涂层等领域得到了广泛的应用。
2、目前制备聚环萘薄膜主要通常采用热化学气相沉积、脉冲激光烧蚀沉积或等离子体增强化学气相沉积。如以3,4,9,10-四羧酸酐(ptcda)作为单体，经过热、激光或等离子诱导，产生苝自由基，然后经气相聚合后沉积在基板上，由此形成聚环萘薄膜。但是现有的技术工艺条件较为苛刻，需要在高真空，高温条件下进行，同时面临着成本高昂，图案化困难，无法制备大面积薄膜等问题。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种导电高分子薄膜，尤其是聚环萘薄膜及其制备方法。通过将不溶的3,4,9,10-四羧酸酐制成可溶的盐，经分离、清洗后配置成溶液，并以金属离子对其进行螯合，由此获得3,4,9,10-四羧酸酐盐与金属离子的螯合物。在此基础上，通过溶液成膜获得前驱体薄膜，再通过激光直写技术将该前驱体薄膜制成聚环萘薄膜。
2、本专利技术的第一个目的是提供一种导电高分子薄膜的制备方法，包括以下步骤：
3、s1、将3,4,9,10-四羧酸酐制
4、s2、将s1所述的3,4,9,10-四羧酸酐盐配置成盐溶液，并通过金属离子进行螯合处理；
5、s3、将s2所述的螯合处理后的3,4,9,10-四羧酸酐盐溶液制成前驱体薄膜；
6、s4、采用激光直写技术对s3所述的前驱体薄膜进行原位热解，得到所述的导电高分子薄膜。
7、在本专利技术的一个实施例中，在s1中，所述可溶性的3,4,9,10-四羧酸酐盐的制备方法包括以下步骤：将3,4,9,10-四羧酸酐和碱液进行反应，得到所述的可溶性的3,4,9,10-四羧酸酐盐。
8、进一步地，所述碱液选自氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液。
9、进一步地，所述反应的温度为50℃-150℃，时间为0.5h-10h。
10、进一步地，所述3,4,9,10-四羧酸酐和碱的摩尔比为1:1-10:1。
11、进一步地，所述反应是在水相中进行。
12、在本专利技术的一个实施例中，在s1后，还包括对3,4,9,10-四羧酸酐盐进行分离、清洗、复溶的步骤，以除去反应中多余的碱。
13、进一步地，所述分离是向3,4,9,10-四羧酸酐盐的溶液中加入酒精，以使得3,4,9,10-四羧酸酐盐从水中沉淀出来，再通过过滤或离心的方法将3,4,9,10-四羧酸酐盐从溶液中分离出来。
14、进一步地，所述清洗是使用酒精和丙酮进行清洗。
15、进一步地，所述复溶是将3,4,9,10-四羧酸酐盐溶于有机溶剂或水，得到浓度为0.05wt％-10wt％的3,4,9,10-四羧酸酐盐的溶液。
16、优选地，以水作为溶剂。
17、在本专利技术的一个实施例中，在s2中，所述金属离子选自钙离子、铬离子、铜离子、铁离子、镁离子、锰离子和锌离子中的一种或多种。
18、进一步地，在s2中，所述金属离子选自镁离子。
19、在本专利技术的一个实施例中，在s2中，所述3,4,9,10-四羧酸酐盐和金属离子的摩尔比为1:1-10:1。
20、在本专利技术的一个实施例中，在s2中，所述螯合处理的温度为25℃-100℃，时间为0.5h-48h。
21、在本专利技术的一个实施例中，在s3中，将螯合处理后的3,4,9,10-四羧酸酐盐的溶液制成前驱体薄膜的方法包括以下步骤：采用涂覆方式在支撑基体的表面直接形成前驱体薄膜。
22、在本专利技术的一个实施例中，在s3中，所述前驱体薄膜的制备方法选自旋涂、喷涂、刮涂、滴涂和浸涂中的一种或多种。
23、在本专利技术的一个实施例中，在s3中，所述前驱体薄膜的支撑基体的表面平整，热导系数为0.1w/(m·k)-200w/(m·k)。
24、在本专利技术的一个实施例中，在s3中，所述支撑基体的材质选自石英、云母、硅片、玻璃、铝片、不锈钢片或陶瓷片。
25、进一步地，在s3中，所述支撑基体的材质选自石英。
26、在本专利技术的一个实施例中，在s3中，所述前驱体薄膜的厚度为1nm-1μm。
27、在本专利技术的一个实施例中，在s4中，所述激光直写技术的工艺条件为：激光波长为10nm-1mm，激光功率为100mw-10w，激光能量密度为6j/m-660j/m。
28、进一步地，在s4中，所述激光直写技术的工艺条件为：激光波长为0.4μm-10.6μm，激光功率为1w-2w，激光能量密度为70j/m-140j/m。
29、在本专利技术的一个实施例中，在s4后，支撑基体上的导电高分子薄膜可以直接进行后续应用；
30、和/或，采用转印的方式，将所述导电高分子薄膜从支撑基体表面转移到其他支撑基体表面形成导电高分子薄膜与其他支撑基体的复合结构，进行后续应用。
31、进一步地，所述其他支撑基体的材质为高分子材料。
32、本专利技术的第二个目的是提供一种所述的制备方法制备的导电高分子薄膜，所述导电高分子薄膜的厚度为0.5nm-500nm。
33、在本专利技术的一个实施例中，所述导电高分子薄膜的电阻在湿气变化下可发生变化。
34、本专利技术的第三个目的是提供一种所述的导电高分子薄膜在湿气传感器中的应用。
35、在本专利技术的一个实施例中，所述湿气传感器的形状可以是任意形状尺寸的几何图形，以及几种任意形状尺寸的几何图形的组合。
36、本专利技术的技术方案相比现有技术具有以下优点：
37、(1)ptcda难溶于绝大多数溶剂，难以通过溶液法得到前驱体膜。相较于现有气相沉积ptcda的技术方案，本专利技术所述的制备方法将不溶性的ptcda制成可溶性的ptcda盐，由此可以便捷地通过溶液成膜的方法获得ptcda及其衍生物的薄膜。此外，由于ptcda及其衍生物的热稳定性较差，以激光加工ptcda及其衍生物的薄膜时，热解产物被裂解产生的二氧化碳、一氧化碳气体带离基板，难以得到完整的薄膜结构。本专利技术提出使用金属离子对ptcda的盐进行螯合处理，获得具有高热稳定性的前驱体薄膜；在此基础上，采用激光直写技术对经螯合处理后的ptcda前驱体薄膜进行原位热解，将其转化为导电高分子薄膜。经由螯合处理的前驱体薄膜，由于提高了高温热稳定性，避免了ptcda在激光加工过程中的裂解反应过程中，裂解产物被迅速释放的二氧化碳、一氧化碳等小分子气体带离基板的问题，在激光直写过程中可以获本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种导电高分子薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的导电高分子薄膜的制备方法，其特征在于，在S1中，所述可溶性的3,4,9,10-四羧酸酐盐的制备方法包括以下步骤：将3,4,9,10-四羧酸酐和碱液进行反应，得到所述的可溶性的3,4,9,10-四羧酸酐盐。
3.根据权利要求1所述的导电高分子薄膜的制备方法，其特征在于，在S1中，在S1后，还包括对可溶性的3,4,9,10-四羧酸酐盐进行分离、清洗、复溶的步骤。
4.根据权利要求1所述的导电高分子薄膜的制备方法，其特征在于，在S2中，所述金属离子选自钙离子、铬离子、铜离子、铁离子、镁离子、锰离子和锌离子中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的导电高分子薄膜的制备方法，其特征在于，在S2中，所述3,4,9,10-四羧酸酐盐和金属离子的摩尔比为1:1-10:1。
6.根据权利要求1所述的导电高分子薄膜的制备方法，其特征在于，在S3中，所述前驱体薄膜的制备方法选自旋涂、喷涂、刮涂、滴涂和浸涂中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的
8.根据权利要求1所述的导电高分子薄膜的制备方法，其特征在于，在S4中，所述激光直写技术的工艺条件为：激光波长为10nm-1mm，激光功率为100mW-10W，激光能量密度为6J/m-660J/m。
9.一种权利要求1-8任一项所述的制备方法制备的导电高分子薄膜，其特征在于，所述导电高分子薄膜的厚度为0.5nm-500nm。
10.一种权利要求9所述的导电高分子薄膜在湿气传感器中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种导电高分子薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的导电高分子薄膜的制备方法，其特征在于，在s1中，所述可溶性的3,4,9,10-四羧酸酐盐的制备方法包括以下步骤：将3,4,9,10-四羧酸酐和碱液进行反应，得到所述的可溶性的3,4,9,10-四羧酸酐盐。
3.根据权利要求1所述的导电高分子薄膜的制备方法，其特征在于，在s1中，在s1后，还包括对可溶性的3,4,9,10-四羧酸酐盐进行分离、清洗、复溶的步骤。
4.根据权利要求1所述的导电高分子薄膜的制备方法，其特征在于，在s2中，所述金属离子选自钙离子、铬离子、铜离子、铁离子、镁离子、锰离子和锌离子中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的导电高分子薄膜的制备方法，其特征在于，在s2中，所述3,4,9,10-四羧酸酐盐和金属离子的摩尔...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。