CN107629453A - 一种聚吡咯溶胶导电薄膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚吡咯溶胶导电薄膜，它是由下述重量份的原料组成的：三乙胺3‑4、吡咯27‑30、2‑巯基苯并咪唑0.1‑0.2、羟基乙叉二膦酸0.4‑1、过氧化二异丙苯0.7‑1、烯丙基聚乙二醇2‑5、聚二甲基硅氧烷1‑2、乙炔炭黑1‑2、棕榈蜡5‑7、聚磷酸铵2‑3、二甲基甲酰胺100‑140、异丙醇17‑20，本发明将导电的炭黑预先分散到二甲基甲酰胺中，实现了炭黑与聚合物的有效共混结合性，从而进一步提高了成品的导电性和力学性能。

Description

一种聚吡咯溶胶导电薄膜及其制备方法

技术领域

本发明属于薄膜领域，具体涉及一种聚吡咯溶胶导电薄膜及其制备方法。

背景技术

导电薄膜是一种非常重要的光电材料，它具有低电阻的特点，被广泛用于太阳能电池、电极材料、显示器等各种光电材料中，目前应用较多的为无机氧化物薄膜，其透光性好，电阻率低，化学温度性好，但是作为无机填料，其薄膜的脆性较大、韧性较差，合成温度较高，这些都限制了它们的进一步发展，因此，市场逐渐出现了高分子导电材料，包括聚苯胺、聚吡啶等；

聚吡咯为一种杂环共轭型导电高分子，通常为无定型黑色固体，以吡咯为单体，经过电化学氧化聚合制成导电性薄膜，氧化剂通常为三氯化铁、过硫酸铵等。或者用化学聚合方法合成，电化学阳极氧化吡咯也是制备聚吡咯的有效手段。是一种空气稳定性好，易于电化学聚合成膜的导电聚合物，不溶不熔。它在酸性水溶液和多种有机电解液中都能电化学氧化聚合成膜，其电导率和力学强度等性质与电解液阴离子、溶剂、pH值和温度等聚合条件密切相关；

然而由于聚吡咯不溶不熔的特性，使得其很难与别的导电物质形成有效结合，从而限制了其高导电领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中，提供一种聚吡咯溶胶导电薄膜及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种聚吡咯溶胶导电薄膜，它是由下述重量份的原料组成的：

三乙胺3-4、吡咯27-30、2-巯基苯并咪唑0.1-0.2、羟基乙叉二膦酸0.4-1、过氧化二异丙苯0.7-1、烯丙基聚乙二醇2-5、聚二甲基硅氧烷1-2、乙炔炭黑1-2、棕榈蜡5-7、聚磷酸铵2-3、二甲基甲酰胺100-140、异丙醇17-20。

包括以下步骤：

（1）取2-巯基苯并咪唑，加入到其重量5-7倍的无水乙醇中，在60-70℃下保温搅拌1-2小时，加入三乙胺，搅拌至常温，得胺化醇溶液；

（2）取聚磷酸铵，加入到其重量14-20倍的去离子水中，加入聚二甲基硅氧烷，超声3-5分钟，得聚磷酸铵分散液；

（3）取吡咯，加入到上述胺化醇溶液中，在70-75℃下保温搅拌20-30分钟，与上述聚磷酸铵分散液混合，搅拌均匀，得胺化吡咯溶液；

（4）取过氧化二异丙苯，加入到其重量10-13倍的无水乙醇中，搅拌均匀；

（5）取上述胺化吡咯溶液，加入到反应釜中，通入氮气，滴加上述过氧化二异丙苯的乙醇溶液，调节反应釜温度为75-80℃，加入烯丙基聚乙二醇，保温搅拌3-4小时，得胺化聚吡咯溶液；

（6）取上述二甲基甲酰胺重量的30-44%，加入棕榈蜡，在90-95℃的恒温水浴中保温搅拌30-50分钟，出料，加入乙炔炭黑，搅拌至常温，得碳黑分散液；

（7）取上述胺化聚吡咯溶液、碳黑分散液混合，搅拌均匀，蒸馏除去乙醇，加入羟基乙叉二膦酸，在60-65℃下保温搅拌3-4小时，脱水，得导电改性聚吡咯；

（8）取剩余的二甲基甲酰胺、异丙醇混合，加入导电改性聚吡咯，超声10-20分钟，送入到匀胶机中，旋涂成膜，即得所述聚吡咯溶胶导电薄膜。

本发明的优点：

本发明采用三乙胺的醇溶液处理吡咯单体，在处理的过程中还引入了聚磷酸铵的分散液，用以提高成品薄膜的力学性能，然后将该单体在过氧化二异丙苯的作用下聚合，得到胺化的聚合物，之后再将其与羟基乙叉二膦酸混合，通过胺与膦酸的反应，使得聚合物有效的溶解到含有二甲基甲酰胺的溶剂中，而本发明还将导电的炭黑预先分散到二甲基甲酰胺中，实现了炭黑与聚合物的有效共混结合性，从而进一步提高了成品的导电性和力学性能。

具体实施方式

实施例1

一种聚吡咯溶胶导电薄膜，它是由下述重量份的原料组成的：

三乙胺4、吡咯30、2-巯基苯并咪唑0.2、羟基乙叉二膦酸1、过氧化二异丙苯1、烯丙基聚乙二醇5、聚二甲基硅氧烷2、乙炔炭黑2、棕榈蜡7、聚磷酸铵2、二甲基甲酰胺140、异丙醇20。

制备方法包括以下步骤：

（1）取2-巯基苯并咪唑，加入到其重量7倍的无水乙醇中，在60-70℃下保温搅拌2小时，加入三乙胺，搅拌至常温，得胺化醇溶液；

（2）取聚磷酸铵，加入到其重量20倍的去离子水中，加入聚二甲基硅氧烷，超声5分钟，得聚磷酸铵分散液；

（3）取吡咯，加入到上述胺化醇溶液中，在75℃下保温搅拌30分钟，与上述聚磷酸铵分散液混合，搅拌均匀，得胺化吡咯溶液；

（4）取过氧化二异丙苯，加入到其重量13倍的无水乙醇中，搅拌均匀；

（5）取上述胺化吡咯溶液，加入到反应釜中，通入氮气，滴加上述过氧化二异丙苯的乙醇溶液，调节反应釜温度为80℃，加入烯丙基聚乙二醇，保温搅拌4小时，得胺化聚吡咯溶液；

（6）取上述二甲基甲酰胺重量的44%，加入棕榈蜡，在90-95℃的恒温水浴中保温搅拌50分钟，出料，加入乙炔炭黑，搅拌至常温，得碳黑分散液；

（7）取上述胺化聚吡咯溶液、碳黑分散液混合，搅拌均匀，蒸馏除去乙醇，加入羟基乙叉二膦酸，在65℃下保温搅拌4小时，脱水，得导电改性聚吡咯；

（8）取剩余的二甲基甲酰胺、异丙醇混合，加入导电改性聚吡咯，超声20分钟，送入到匀胶机中，旋涂成膜，即得所述聚吡咯溶胶导电薄膜。

实施例2

一种聚吡咯溶胶导电薄膜，它是由下述重量份的原料组成的：

三乙胺3、吡咯27、2-巯基苯并咪唑0.1、羟基乙叉二膦酸0.4、过氧化二异丙苯0.7、烯丙基聚乙二醇2、聚二甲基硅氧烷1、乙炔炭黑1、棕榈蜡5、聚磷酸铵2、二甲基甲酰胺100、异丙醇17。

制备方法包括以下步骤：

（1）取2-巯基苯并咪唑，加入到其重量5倍的无水乙醇中，在60℃下保温搅拌1小时，加入三乙胺，搅拌至常温，得胺化醇溶液；

（2）取聚磷酸铵，加入到其重量14-20倍的去离子水中，加入聚二甲基硅氧烷，超声3分钟，得聚磷酸铵分散液；

（3）取吡咯，加入到上述胺化醇溶液中，在70-75℃下保温搅拌20-30分钟，与上述聚磷酸铵分散液混合，搅拌均匀，得胺化吡咯溶液；

（4）取过氧化二异丙苯，加入到其重量10-13倍的无水乙醇中，搅拌均匀；

（5）取上述胺化吡咯溶液，加入到反应釜中，通入氮气，滴加上述过氧化二异丙苯的乙醇溶液，调节反应釜温度为75℃，加入烯丙基聚乙二醇，保温搅拌3小时，得胺化聚吡咯溶液；

（6）取上述二甲基甲酰胺重量的30%，加入棕榈蜡，在90℃的恒温水浴中保温搅拌30分钟，出料，加入乙炔炭黑，搅拌至常温，得碳黑分散液；

（7）取上述胺化聚吡咯溶液、碳黑分散液混合，搅拌均匀，蒸馏除去乙醇，加入羟基乙叉二膦酸，在60℃下保温搅拌3小时，脱水，得导电改性聚吡咯；

（8）取剩余的二甲基甲酰胺、异丙醇混合，加入导电改性聚吡咯，超声10-20分钟，送入到匀胶机中，旋涂成膜，即得所述聚吡咯溶胶导电薄膜。

性能测试：

实施例1的聚吡咯溶胶导电薄膜：

电导率为125S/cm、拉伸强度为105MPa；

实施例2的的聚吡咯溶胶导电薄膜：

电导率为117S/cm、拉伸强度为103MPa；

传统聚吡咯薄膜：

电导率为100-105S/cm、拉伸强度为60-70MPa。

可以看出，本发明的导电薄膜具有更高的导电性能和力学性能。

Claims (2)

1.一种聚吡咯溶胶导电薄膜，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：

三乙胺3-4、吡咯27-30、2-巯基苯并咪唑0.1-0.2、羟基乙叉二膦酸0.4-1、过氧化二异丙苯0.7-1、烯丙基聚乙二醇2-5、聚二甲基硅氧烷1-2、乙炔炭黑1-2、棕榈蜡5-7、聚磷酸铵2-3、二甲基甲酰胺100-140、异丙醇17-20。

2.一种如权利要求1所述的聚吡咯溶胶导电薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）取2-巯基苯并咪唑，加入到其重量5-7倍的无水乙醇中，在60-70℃下保温搅拌1-2小时，加入三乙胺，搅拌至常温，得胺化醇溶液；

（2）取聚磷酸铵，加入到其重量14-20倍的去离子水中，加入聚二甲基硅氧烷，超声3-5分钟，得聚磷酸铵分散液；

（3）取吡咯，加入到上述胺化醇溶液中，在70-75℃下保温搅拌20-30分钟，与上述聚磷酸铵分散液混合，搅拌均匀，得胺化吡咯溶液；

（4）取过氧化二异丙苯，加入到其重量10-13倍的无水乙醇中，搅拌均匀；

（5）取上述胺化吡咯溶液，加入到反应釜中，通入氮气，滴加上述过氧化二异丙苯的乙醇溶液，调节反应釜温度为75-80℃，加入烯丙基聚乙二醇，保温搅拌3-4小时，得胺化聚吡咯溶液；

（6）取上述二甲基甲酰胺重量的30-44%，加入棕榈蜡，在90-95℃的恒温水浴中保温搅拌30-50分钟，出料，加入乙炔炭黑，搅拌至常温，得碳黑分散液；

（7）取上述胺化聚吡咯溶液、碳黑分散液混合，搅拌均匀，蒸馏除去乙醇，加入羟基乙叉二膦酸，在60-65℃下保温搅拌3-4小时，脱水，得导电改性聚吡咯；

（8）取剩余的二甲基甲酰胺、异丙醇混合，加入导电改性聚吡咯，超声10-20分钟，送入到匀胶机中，旋涂成膜，即得所述聚吡咯溶胶导电薄膜。