一种聚噻吩复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种聚噻吩复合材料，它包括磺化处理的绝缘聚合物膜和在磺化处理的聚合物膜的一个或两个面上层叠的聚噻吩膜，该聚噻吩复合材料是由噻吩和/或噻吩衍生物在磺化处理的绝缘聚合物膜的一个或两个面上聚合所得到的。聚合单体优选噻吩和3-甲基噻吩；绝缘聚合物膜优选聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨基双马来酰亚胺或聚苯乙烯。此外，本发明专利技术还提供一种高导电率的聚噻吩复合材料的制备方法，通过聚噻吩与基体的复合，使得该复合材料不仅具有优良的导电性同时还具有通用高分子的柔韧性。该复合材料的导电率可达10-3S/cm量级，其可以应用于电磁波屏蔽、防静电和有机电子器件等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，具体涉及一种高导电率的聚噻吩/绝缘聚合物膜复合材料及其制备方法。
技术介绍
导电聚合物因具有很好的热稳定性、化学稳定性、较高的储存电荷能力、较好的电化学性能和气体分离性能，被认为是21世纪的新材料。聚噻吩又因电性能优异、易制备、热稳定性好、与其他通用高分子复合后仍具有较高的使用价值等特点引起了科研工作者的极大兴趣(Synthetic Metals 2004，142，309)。通常，聚噻吩或聚噻吩衍生物与其他通用高分子制备聚噻吩复合材料的过程中选择不同的制备工艺和制备条件所得聚噻吩复合膜的导电性、形态及性能都有较大的差异。聚噻吩复合材料的制备一般有两种方法化学法和电化学法。化学法分为直接法和间接法。直接法是指单体在催化剂的作用下，直接生成所需 聚合物，然后采用滴涂的方法将聚噻吩涂覆在基材上。这种方法比较简单，但生成的聚合物溶解性差，难以加工成型。间接法是指首先合成溶解性和加工性能较好的低分子聚合物，然后涂覆在基材上，最后再进一步聚合成所需的复合材料。但是由于第二步中可能会发生交联反应以及生成多种共轭链构型，因而产物的导电率不高。电化学法可分为一步法和二步法。一步法是将聚合单体溶解于电解液中，支撑多孔聚合物基材置于电解液中，一次电解直接得到所需要的复合膜。所谓二步法是指首先将聚合物基材粘接在电极上，并溶胀聚合物网络；然后通过电化学聚合，聚噻吩在基膜内生长(Applied Surface Science 2003,205,27)。CN100489028C公开了一种高导电率的聚噻吩复合材料和制备方法。该复合材料是由可溶性聚(3- 丁基)噻吩材料和绝缘聚合物共混构成；可溶性聚(3- 丁基)噻吩绝缘聚合物的质量配比为4:1-1:39 ;所述的绝缘聚合物为可溶性非共轭聚合物，为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或热固性环氧树脂。该专利是直接用聚噻吩材料与绝缘混合物共混制备复合材料，通过长时间的研究发现，聚噻吩与通用高分子共混会在很大程度上降低材料的导电性。CN1200045C公开了一种导电聚合物——磺化高分子弹性体合成导电橡胶及其制备方法，该导电橡胶是黑色薄膜，是由可溶性磺化高分子弹性体和杂环类导电聚合物的单体进行聚合得到的。可溶性磺化高分子弹性体是导电聚合物的掺杂剂，可为含芳环或含不饱和双键的高分子弹性体；杂环类导电聚合物可为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩及其衍生物。该导电橡胶是用以下方法制得的，先将高分子弹性体溶解磺化，再加入吡咯、苯胺或噻吩单体，所得溶液在工作电极表面聚合生成导电橡胶膜。CN101932653A公开了一种导电性组合物的分散液、导电性组合物以及固体电解电容，其中，该导电性组合物是将含有导电性高分子和高沸点溶剂的导电性组合物的分散液干燥得到的，其中该导电性高分子是在聚苯乙烯磺酸与具有特殊重复单元的苯酚磺酸酚醛清漆树脂和磺化聚酯构成的群组的至少I种的存在下，将噻吩或其衍生物在水中或在由水和水混性溶剂的混合物形成的水性溶液中，氧化聚合得到的。CN101516969A公开了一种新型组合物，该组合物可通过将磺化聚合物的溶液与包含具有共轭双键的聚合连的聚合物的单体混合，并使所述单体在所述磺化聚合物的存在下原位聚合来制备。所述磺化聚合物含形成刚性或半刚性主链的芳族重复单元。适宜的聚合物有聚(苯醚)、聚(3，5- 二甲基-1，4-苯醚)和聚(硫醚)，芳族聚酰亚胺、Kevlar型聚合物和聚(醚醚酮)。其通过本身已知的方法进行磺化。CN101932628A—种导电性组合物的分散液，其特征在于包含导电性高分子以及高沸点溶剂或具有环状结构的有机酸，其中导电性高分子通过在具有下述通式(I)所示的重复单元的苯酚磺酸酚醛清漆树脂、磺化聚酯或聚苯乙烯磺酸的存在下，将噻吩或其衍生物在水中或在由水和水混性溶剂的混合液形成的水性溶液中，电解氧化聚合得到，权利要求1.一种聚噻吩复合材料，它包括磺化处理的绝缘聚合物膜和在磺化处理的聚合物膜的一个或两个面上层叠的聚噻吩膜，该聚噻吩复合材料是由噻吩和/或噻吩衍生物在磺化处理的绝缘聚合物膜的一个或两个面上聚合所得到的。2.根据权利要求I所述的聚噻吩复合材料，其中，噻吩和/或噻吩衍生物在磺化处理的绝缘聚合物膜上的聚合是在芳香族磺酸的铁(III)盐的存在下通过噻吩和/或噻吩衍生物单体溶液进行聚合反应来实现的。3.根据权利要求I或2所述的聚噻吩复合材料，其中，由噻吩和/或噻吩衍生物聚合而成的聚噻吩与绝缘聚合物膜的质量比为1:10-10:1,优选为1:9-9: I。4.根据权利要求广3中任一项所述的聚噻吩复合材料，其中，磺化处理的绝缘聚合物膜的厚度为O. I μ πΓ · 5mm,优选为I μ πΓ800 μ m。5.根据权利要求广4中任一项所述的聚噻吩复合材料，其中，在磺化处理的聚合物膜的的一个或两个面上层叠的一层或两层聚噻吩膜的厚度各自为O. I μ πΓ . 5mm，优选为I μ m 800 μ m。6.根据权利要求1飞中任一项所述的聚噻吩复合材料，其中，磺化处理的绝缘聚合物膜是为磺化处理的聚酯、磺化处理的聚酰亚胺或磺化处理的乙烯基芳族烃聚合物，进一步优选为磺化处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、磺化处理的聚氨基双马来酰亚胺(PABM)或磺化处理的聚苯乙烯(PS )。7.根据权利要求1飞中任一项所述的聚噻吩复合材料，其中，所述芳香族磺酸的铁(III)盐选自甲苯磺酸铁(III)盐、甲氧基苯磺酸铁(III)盐或萘磺酸铁(III)盐。8.根据权利要求广7中任一项所述的聚噻吩复合材料，其中，聚噻吩分子结构式如下式(I)所示9.制备权利要求广8中任一项的聚噻吩复合材料的方法，包括 1)将绝缘聚合物膜用磺化剂进行磺化反应，得到磺化后的绝缘聚合物膜，再将该聚合物膜洗涤后干燥，得到具有磺酸根的绝缘聚合物膜； 2)将具有磺酸根的绝缘聚合物膜浸入芳香族磺酸的铁(III)盐溶液中，浸泡I一 10小时，优选2小时-8小时，之后取出绝缘聚合物膜进行烘干，获得含有芳香族磺酸的铁(III)盐作为氧化剂的聚合物膜；然后再含有氧化剂的聚合物膜浸入噻吩或噻吩衍生物单体溶液中，进行聚合反应，之后取出绝缘聚合物膜烘干，获得干燥膜； 或 将具有磺酸根的绝缘聚合物膜浸入噻吩或噻吩衍生物单体溶液中，浸泡时间为I 一 10小时，优选2小时-8小时，取出绝缘聚合物膜进行烘干，获得含有单体的聚合物膜；然后再将含有单体的聚合物膜浸入芳香族磺酸的铁(III)盐溶液中进行聚合反应，然后取出绝缘聚合物膜后进行烘干，获得干燥膜； 3)任选地用所获得的干燥膜重复以上步骤2) —次或两次或多次。10.根据权利要求9的方法，其中步骤2)中的芳香族磺酸的铁(III)盐溶液的浓度是O. 01—0. 24mol/L，和/或步骤2)中噻吩或噻吩衍生物单体溶液的浓度是O. 01—0. 24mol/L ;优选地，其中所述的芳香族磺酸的铁(III)盐溶液与单体溶液的用量使得铁盐与单体的摩尔比为6:1—1:6。11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，磺化处理是如下进行的用磺化剂例如氯磺酸、三氧化硫(SO3)、浓硫酸、发烟硫酸或氨基磺酸对绝缘聚合物薄膜进行处理O. 5-10小时；例如在(TlO°C的温度条件下在磺化剂例如氯磺酸中磺化反应广4小时。1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚噻吩复合材料，它包括磺化处理的绝缘聚合物膜和在磺化处理的聚合物膜的一个或两个面上层叠的聚噻吩膜，该聚噻吩复合材料是由噻吩和/或噻吩衍生物在磺化处理的绝缘聚合物膜的一个或两个面上聚合所得到的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鸣才，许凯，喻小琦，
申请(专利权)人：喻小琦，
类型：发明
国别省市：