CN102731923A - 一种高导电率的pedot-pss溶液的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明主要涉及一种由掺杂硫酸戊聚糖钠的PEDOT-PSS聚合物、乙二醇和水组成的高导电率的PEDOT-PSS溶液的制备方法,依照本方法制得的PEDOT-PSS溶液成膜性和透明性均较好,并且制备方法简易、环保,适合工业化生产。

Description

一种高导电率的PEDOT-PSS溶液的制备方法
技术领域
本发明属于导电高分子功能材料领域,具体涉及一种高导电率的PEDOT-PSS溶液的制备方法。
背景技术
导电聚合物聚 3,4-乙撑二氧噻吩〔Poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT〕是3,4-乙撑二氧噻吩(3,4-ethylenedioxythiophene ,EDOT)单体的聚合物,具有分子结构简单、能隙小、电导率高、较好的环境稳定性和薄膜透明性而受到广泛的关注,被广泛用于固体电解电容器、有机薄膜太阳能电池材料、抗静电涂料、OLED材料、电致变色材料、透明电极材料、印刷线路板涂层等领域的研究。
但由于 PEDOT 的共轭长链带来的不溶和不熔问题使其加工处理困难,从而限制了其商业应用,因此改善 PEDOT 的加工性能成为该领域重要且极具意义的研究,而制备掺杂 PEDOT 溶液分散体是解决其加工问题直接且重要的途径。
PEDOT能和聚苯磺酸乙烯〔Poly(styrenesulfonate),PSS〕通过一定比例的混合而溶于水,形成均一分散的PEDOT- PSS(结构如下式所示)水溶液。PEDOT- PSS是聚(3,4-乙撑二氧噻吩)与聚苯磺酸乙烯的复合材料,PEDOT- PSS形成的膜,具有较好的光透射性和环境稳定性。基于其良好的性能,研发人员开发出了PEDOT- PSS的多种用途,并使其商业化,诸如应用于抗静电材料、有机电致发光器件和太阳能电池等。近年来,又开发出一些新的应用领域:例如CN101125950A披露的空穴传输材料、CN102214791A披露的有机动态随机存储器等等。
Figure 157127DEST_PATH_IMAGE001
随着PEDOT- PSS应用领域的不断扩大,因此开发出制备性能更为优越的PEDOT- PSS溶液的方法是十分必要的。
发明内容
发明人围绕探索改善 PEDOT 加工性能的方法进行深入研究,成功研究出一种制备掺杂硫酸戊聚糖钠和乙二醇的PEDOT-PSS溶液的方法。
本发明提供了一种高导电率的PEDOT-PSS溶液的方法,该方法包括以下步骤:
(1)配制一定比例的硫酸戊聚糖钠和PSS的去离子水溶液;
(2)加入3,4-乙烯二氧噻吩,搅拌反应,形成乳白色分散体;
(3)然后加入Fe2(SO4)3和(NH4)2S2O8,搅拌反应;
(4)加入乙二醇,搅拌反应一定时间,最后用离子树脂纯化处理,即得。
   应当说明的是,除特殊指明外,文中PEDOT 指代的是聚3,4-乙撑二氧噻吩〔Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)〕,PSS指代的是聚苯磺酸乙烯〔Poly(styrenesulfonate)〕,EDOT指代的是3,4-乙撑二氧噻吩。
优选地,上述的高导电率的PEDOT-PSS溶液的制备方法中,步骤(1)中所述的硫酸戊聚糖钠和PSS的重量比例为1:10~30。
进一步优选地,上述的高导电率的PEDOT-PSS溶液的制备方法中,步骤(1)中所述的硫酸戊聚糖钠和PSS的重量比例为1:15~20。
优选地,上述的高导电率的PEDOT-PSS溶液的制备方法中,步骤(2)中所述的搅拌形成乳白色分散体的时间为10~60分钟。
优选地,上述的高导电率的PEDOT-PSS溶液的制备方法中,步骤(3)中Fe2(SO4)3的加入的重量为PEDOT加入重量的0.5~0.6%。
优选地,上述的高导电率的PEDOT-PSS溶液的制备方法中,步骤(3)中(NH4)2S2O8的加入的重量为PEDOT加入重量的230~250%。
优选地,上述的高导电率的PEDOT-PSS溶液的制备方法中,步骤(3)中加入Fe2(SO4)3和(NH4)2S2O8后搅拌反应时间为10~30小时。
优选地,上述的高导电率的PEDOT-PSS溶液的制备方法中,步骤(4)中加入乙二醇后搅拌反应的时间为20~25小时。
依照本方法制得的PEDOT-PSS溶液成膜性和透明性均较好,制备方法简易、环保,适合工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步阐述本发明。
实施例1 PEDOT-PSS溶液及其制备
常温下,于1000毫升反应瓶中,称取710g去离子水、1g硫酸戊聚糖钠和10g的PSS,搅拌10分钟,形成澄清溶液;然后称取8g的3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)加到上述澄清溶液中,搅拌反应20分钟,反应体系成乳白色分散体;分别称取0.045g的Fe2(SO4)3和19.27g (NH4)2S2O8加到上述乳白色分散体中,搅拌反应20小时形成深蓝色溶液;再称取15.1g乙二醇加到上述深蓝色溶液中,搅拌反应20小时,最后用离子树脂纯化处理制得目标溶液。
实施例2 PEDOT-PSS溶液及其制备
常温下,于1000毫升反应瓶中,称取710g去离子水、1g硫酸戊聚糖钠和15g的PSS,搅拌10分钟,形成澄清溶液;然后称取8g的3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)加到上述澄清溶液中,搅拌反应30分钟,反应体系成乳白色分散体;分别称取0.045g的Fe2(SO4)3和19.27g (NH4)2S2O8加到上述乳白色分散体中,搅拌反应25小时形成深蓝色溶液;再称取15.1g乙二醇加到上述深蓝色溶液中,搅拌反应20小时,最后用离子树脂纯化处理制得目标溶液。
实施例3 PEDOT-PSS溶液及其制备
常温下,于1000毫升反应瓶中,称取700g去离子水,1g硫酸戊聚糖钠和25g的PSS,搅拌10分钟,形成澄清溶液。称取8g的3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)加到上述澄清溶液中,搅拌反应50分钟,反应体系成乳白色分散体;然后称取0.045g的Fe2(SO4)3和19.27g (NH4)2S2O8加到上述乳白色分散体中,搅拌反应20小时形成深蓝色溶液;再称取30g乙二醇加到上述深蓝色溶液中,搅拌反应20小时,最后用离子树脂纯化处理制得目标溶液。
实施例4 PEDOT-PSS溶液及其制备
常温下,于2000毫升反应瓶中,称取885g去离子水,1g硫酸戊聚糖钠和19g的PSS,搅拌10分钟,形成澄清溶液;称取10g的3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)加到上述澄清溶液中,搅拌反应20分钟,反应体系成乳白色分散体;然后称取0.056g的Fe2(SO4)3和24.09g (NH4)2S2O8加到上述乳白色分散体中,搅拌反应20小时形成深蓝色溶液;再称取18.8g乙二醇加到上述深蓝色溶液中,搅拌反应20小时,最后用离子树脂纯化处理制得目标溶液。
实施例5 PEDOT-PSS溶液及其制备
常温下,于1000毫升反应瓶中,称取750g去离子水、1g硫酸戊聚糖钠和25g的PSS,搅拌10分钟,形成澄清溶液;然后称取12g的3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)加到上述澄清溶液中,搅拌反应60分钟,反应体系成乳白色分散体;分别称取0.045g的Fe2(SO4)3和19.27g (NH4)2S2O8加到上述乳白色分散体中,搅拌反应20小时形成深蓝色溶液;再称取18.0g乙二醇加到上述深蓝色溶液中,搅拌反应20小时,最后用离子树脂纯化处理制得目标溶液。
应当说明的是,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用于限制本发明的范围,凡在本发明的精神和原则之内所作出的任何修改、等同的替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高导电率的PEDOT-PSS溶液的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)配制一定比例的硫酸戊聚糖钠和PSS的去离子水溶液;
(2)加入3,4-乙烯二氧噻吩,搅拌反应,形成乳白色分散体;
(3)然后加入Fe2(SO4)3和(NH4)2S2O8,搅拌反应;
(4)加入乙二醇,搅拌反应一定时间,最后用离子树脂纯化处理,即得。
2.根据权利要求1所述的高导电率的PEDOT-PSS溶液的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述的硫酸戊聚糖钠和PSS的重量比例为1:10~30。
3.根据权利要求2所述的高导电率的PEDOT-PSS溶液的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述的硫酸戊聚糖钠和PSS的重量比例为1:15~20。
4.根据权利要求1所述高导电率的PEDOT-PSS溶液的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述的搅拌形成乳白色分散体的时间为10~60分钟。
5.根据权利要求1所述高导电率的PEDOT-PSS溶液的制备方法,其特征在于,步骤(3)中Fe2(SO4)3的加入的重量为EDOT重量的0.5~0.6%。
6.根据权利要求1所述高导电率的PEDOT-PSS溶液的制备方法,其特征在于,步骤(3)中(NH4)2S2O8的加入的重量为EDOT重量的230~250%。
7.根据权利要求1所述高导电率的PEDOT-PSS溶液的制备方法,其特征在于,步骤(3)中加入Fe2(SO4)3和(NH4)2S2O8后搅拌反应时间为10~30小时。
8.根据权利要求1所述高导电率的PEDOT-PSS溶液的制备方法,其特征在于,步骤(4)中加入乙二醇后搅拌反应的时间为20~25小时。
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