一種聚噻吩復合材料及其制備方法技術

本發(fā)明專利技術涉及一種聚噻吩復合材料，它包括磺化處理的絕緣聚合物膜和在磺化處理的聚合物膜的一個或兩個面上層疊的聚噻吩膜，該聚噻吩復合材料是由噻吩和/或噻吩衍生物在磺化處理的絕緣聚合物膜的一個或兩個面上聚合所得到的。聚合單體優(yōu)選噻吩和3-甲基噻吩；絕緣聚合物膜優(yōu)選聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚氨基雙馬來酰亞胺或聚苯乙烯。此外，本發(fā)明專利技術還提供一種高導電率的聚噻吩復合材料的制備方法，通過聚噻吩與基體的復合，使得該復合材料不僅具有優(yōu)良的導電性同時還具有通用高分子的柔韌性。該復合材料的導電率可達10-3S/cm量級，其可以應用于電磁波屏蔽、防靜電和有機電子器件等領域。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及，具體涉及一種高導電率的聚噻吩/絕緣聚合物膜復合材料及其制備方法。
技術介紹
導電聚合物因具有很好的熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性、較高的儲存電荷能力、較好的電化學性能和氣體分離性能，被認為是21世紀的新材料。聚噻吩又因電性能優(yōu)異、易制備、熱穩(wěn)定性好、與其他通用高分子復合后仍具有較高的使用價值等特點引起了科研工作者的極大興趣(Synthetic Metals 2004，142，309)。通常，聚噻吩或聚噻吩衍生物與其他通用高分子制備聚噻吩復合材料的過程中選擇不同的制備工藝和制備條件所得聚噻吩復合膜的導電性、形態(tài)及性能都有較大的差異。聚噻吩復合材料的制備一般有兩種方法化學法和電化學法。化學法分為直接法和間接法。直接法是指單體在催化劑的作用下，直接生成所需 聚合物，然后采用滴涂的方法將聚噻吩涂覆在基材上。這種方法比較簡單，但生成的聚合物溶解性差，難以加工成型。間接法是指首先合成溶解性和加工性能較好的低分子聚合物，然后涂覆在基材上，最后再進一步聚合成所需的復合材料。但是由于第二步中可能會發(fā)生交聯反應以及生成多種共軛鏈構型，因而產物的導電率不高。電化學法可分為一步法和二步法。一步法是將聚合單體溶解于電解液中，支撐多孔聚合物基材置于電解液中，一次電解直接得到所需要的復合膜。所謂二步法是指首先將聚合物基材粘接在電極上，并溶脹聚合物網絡；然后通過電化學聚合，聚噻吩在基膜內生長(Applied Surface Science 2003,205,27)。CN100489028C公開了一種高導電率的聚噻吩復合材料和制備方法。該復合材料是由可溶性聚(3- 丁基)噻吩材料和絕緣聚合物共混構成；可溶性聚(3- 丁基)噻吩絕緣聚合物的質量配比為4:1-1:39 ;所述的絕緣聚合物為可溶性非共軛聚合物，為聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或熱固性環(huán)氧樹脂。該專利是直接用聚噻吩材料與絕緣混合物共混制備復合材料，通過長時間的研究發(fā)現，聚噻吩與通用高分子共混會在很大程度上降低材料的導電性。CN1200045C公開了一種導電聚合物——磺化高分子彈性體合成導電橡膠及其制備方法，該導電橡膠是黑色薄膜，是由可溶性磺化高分子彈性體和雜環(huán)類導電聚合物的單體進行聚合得到的。可溶性磺化高分子彈性體是導電聚合物的摻雜劑，可為含芳環(huán)或含不飽和雙鍵的高分子彈性體；雜環(huán)類導電聚合物可為聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩及其衍生物。該導電橡膠是用以下方法制得的，先將高分子彈性體溶解磺化，再加入吡咯、苯胺或噻吩單體，所得溶液在工作電極表面聚合生成導電橡膠膜。CN101932653A公開了一種導電性組合物的分散液、導電性組合物以及固體電解電容，其中，該導電性組合物是將含有導電性高分子和高沸點溶劑的導電性組合物的分散液干燥得到的，其中該導電性高分子是在聚苯乙烯磺酸與具有特殊重復單元的苯酚磺酸酚醛清漆樹脂和磺化聚酯構成的群組的至少I種的存在下，將噻吩或其衍生物在水中或在由水和水混性溶劑的混合物形成的水性溶液中，氧化聚合得到的。CN101516969A公開了一種新型組合物，該組合物可通過將磺化聚合物的溶液與包含具有共軛雙鍵的聚合連的聚合物的單體混合，并使所述單體在所述磺化聚合物的存在下原位聚合來制備。所述磺化聚合物含形成剛性或半剛性主鏈的芳族重復單元。適宜的聚合物有聚(苯醚)、聚(3，5- 二甲基-1，4-苯醚)和聚(硫醚)，芳族聚酰亞胺、Kevlar型聚合物和聚(醚醚酮)。其通過本身已知的方法進行磺化。CN101932628A—種導電性組合物的分散液，其特征在于包含導電性高分子以及高沸點溶劑或具有環(huán)狀結構的有機酸，其中導電性高分子通過在具有下述通式(I)所示的重復單元的苯酚磺酸酚醛清漆樹脂、磺化聚酯或聚苯乙烯磺酸的存在下，將噻吩或其衍生物在水中或在由水和水混性溶劑的混合液形成的水性溶液中，電解氧化聚合得到，權利要求1.一種聚噻吩復合材料，它包括磺化處理的絕緣聚合物膜和在磺化處理的聚合物膜的一個或兩個面上層疊的聚噻吩膜，該聚噻吩復合材料是由噻吩和/或噻吩衍生物在磺化處理的絕緣聚合物膜的一個或兩個面上聚合所得到的。2.根據權利要求I所述的聚噻吩復合材料，其中，噻吩和/或噻吩衍生物在磺化處理的絕緣聚合物膜上的聚合是在芳香族磺酸的鐵(III)鹽的存在下通過噻吩和/或噻吩衍生物單體溶液進行聚合反應來實現的。3.根據權利要求I或2所述的聚噻吩復合材料，其中，由噻吩和/或噻吩衍生物聚合而成的聚噻吩與絕緣聚合物膜的質量比為1:10-10:1,優(yōu)選為1:9-9: I。4.根據權利要求廣3中任一項所述的聚噻吩復合材料，其中，磺化處理的絕緣聚合物膜的厚度為O. I μ πΓ · 5mm,優(yōu)選為I μ πΓ800 μ m。5.根據權利要求廣4中任一項所述的聚噻吩復合材料，其中，在磺化處理的聚合物膜的的一個或兩個面上層疊的一層或兩層聚噻吩膜的厚度各自為O. I μ πΓ . 5mm，優(yōu)選為I μ m 800 μ m。6.根據權利要求1飛中任一項所述的聚噻吩復合材料，其中，磺化處理的絕緣聚合物膜是為磺化處理的聚酯、磺化處理的聚酰亞胺或磺化處理的乙烯基芳族烴聚合物，進一步優(yōu)選為磺化處理的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、磺化處理的聚氨基雙馬來酰亞胺(PABM)或磺化處理的聚苯乙烯(PS )。7.根據權利要求1飛中任一項所述的聚噻吩復合材料，其中，所述芳香族磺酸的鐵(III)鹽選自甲苯磺酸鐵(III)鹽、甲氧基苯磺酸鐵(III)鹽或萘磺酸鐵(III)鹽。8.根據權利要求廣7中任一項所述的聚噻吩復合材料，其中，聚噻吩分子結構式如下式(I)所示9.制備權利要求廣8中任一項的聚噻吩復合材料的方法，包括 1)將絕緣聚合物膜用磺化劑進行磺化反應，得到磺化后的絕緣聚合物膜，再將該聚合物膜洗滌后干燥，得到具有磺酸根的絕緣聚合物膜； 2)將具有磺酸根的絕緣聚合物膜浸入芳香族磺酸的鐵(III)鹽溶液中，浸泡I一 10小時，優(yōu)選2小時-8小時，之后取出絕緣聚合物膜進行烘干，獲得含有芳香族磺酸的鐵(III)鹽作為氧化劑的聚合物膜；然后再含有氧化劑的聚合物膜浸入噻吩或噻吩衍生物單體溶液中，進行聚合反應，之后取出絕緣聚合物膜烘干，獲得干燥膜； 或 將具有磺酸根的絕緣聚合物膜浸入噻吩或噻吩衍生物單體溶液中，浸泡時間為I 一 10小時，優(yōu)選2小時-8小時，取出絕緣聚合物膜進行烘干，獲得含有單體的聚合物膜；然后再將含有單體的聚合物膜浸入芳香族磺酸的鐵(III)鹽溶液中進行聚合反應，然后取出絕緣聚合物膜后進行烘干，獲得干燥膜； 3)任選地用所獲得的干燥膜重復以上步驟2) —次或兩次或多次。10.根據權利要求9的方法，其中步驟2)中的芳香族磺酸的鐵(III)鹽溶液的濃度是O. 01—0. 24mol/L，和/或步驟2)中噻吩或噻吩衍生物單體溶液的濃度是O. 01—0. 24mol/L ;優(yōu)選地，其中所述的芳香族磺酸的鐵(III)鹽溶液與單體溶液的用量使得鐵鹽與單體的摩爾比為6:1—1:6。11.根據權利要求9或10所述的方法，其中，磺化處理是如下進行的用磺化劑例如氯磺酸、三氧化硫(SO3)、濃硫酸、發(fā)煙硫酸或氨基磺酸對絕緣聚合物薄膜進行處理O. 5-10小時；例如在(TlO°C的溫度條件下在磺化劑例如氯磺酸中磺化反應廣4小時。1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種聚噻吩復合材料，它包括磺化處理的絕緣聚合物膜和在磺化處理的聚合物膜的一個或兩個面上層疊的聚噻吩膜，該聚噻吩復合材料是由噻吩和/或噻吩衍生物在磺化處理的絕緣聚合物膜的一個或兩個面上聚合所得到的。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：陳鳴才，許凱，喻小琦，
申請(專利權)人：喻小琦，
類型：發(fā)明
國別省市：