CN107840956A - 一种溶胶型聚苯胺导电薄膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种溶胶型聚苯胺导电薄膜，它是由下述重量份的原料组成的：甲酰胺0.7‑1.4%、双丙酮醇5‑6%、溶胶分散液20‑27%、苯骈三氮唑0.3‑1%、过硫酸铵1‑2.5%、丙烯酸1‑2%、对甲基苯磺酸0.01‑0.02%、氧化锌2‑3%、硫化亚锡0.04‑0.1%、其余的为苯胺,本发明将苯胺单体聚合后采通过酯化改性，有效的改善了其在氯仿中的溶解性能，从而提高了原料利用率。

Description

一种溶胶型聚苯胺导电薄膜及其制备方法

技术领域

本发明属于导电薄膜领域，具体涉及一种溶胶型聚苯胺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，聚苯胺由于其在空气中的稳定性好，原料易得、单体价格便宜、合成方法简便，电导率容易调节等优点而被广泛应用，例如电极材料、电致变色材料、金属防腐材料、电磁屏蔽材料、防静电材料、分子器件等，但是由于聚苯胺链的刚强性和链间的强的相互作用使它的溶解性极差，几乎不溶于溶剂中，因而限制它在技术上的广泛应用，同时聚苯胺存在机械强度较低、力学性能较差缺点；

因此，本发明的目的就是为了改善聚苯胺在有机溶剂中的溶解性，以提高成品的均匀稳定性，提高原料的利用率，同时增强将无机氧化物掺杂到高分子聚合物的基体中，以此来提高薄膜表面强度，增强其力学性能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种溶胶型聚苯胺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：

一种溶胶型聚苯胺导电薄膜，它是由下述重量份的原料组成的：

甲酰胺0.7-1.4%、双丙酮醇5-6%、溶胶分散液20-27%、苯骈三氮唑0.3-1%、过硫酸铵1-2.5%、丙烯酸1-2%、对甲基苯磺酸0.01%-0.02、氧化锌2-3%、硫化亚锡0.04-0.1%、其余的为苯胺。

所述的溶胶分散液是由下述重量百分比的原料组成的：

三羟甲基丙烷1%、2-丁氧基乙醇10%、硬脂酸钙2%、硼砂2%、10%的氨水10%、其余的为异丙醇铝；

所述的溶胶分散液的制备方法包括以下步骤：

（1）取硼砂，加入到其重量30-40倍的去离子水中，搅拌均匀，加入2-丁氧基乙醇，在50-60℃下保温搅拌10-15分钟，加入三羟甲基丙烷，超声2-4分钟，得烷基醇溶液；

（2）取异丙醇铝，加入到上述烷基醇溶液中，搅拌均匀，滴加上述10-13%的氨水，滴加完毕搅拌1-2小时，升高温度为65-70℃，加入硬脂酸钙，保温搅拌20-30分钟，得所述溶胶分散液。

一种溶胶型聚苯胺导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）取过硫酸铵，加入到其重量30-40倍的去离子水中，搅拌均匀；

（2）取双丙酮醇，加入到其重量4-7倍的去离子水中，搅拌均匀，加入苯胺，送入到反应釜中，与上述溶胶分散液混合，搅拌均匀，通入氮气，调节反应釜温度为75-80℃，滴加上述过硫酸铵水溶液，滴加完毕后保温搅拌3-5小时，出料，得聚苯胺醇溶液；

（3）取苯骈三氮唑，加入到上述聚苯胺醇溶液中，搅拌均匀，与丙烯酸混合，搅拌均匀，升高温度为90-95℃，加入对甲基苯磺酸，保温搅拌1-3小时，得聚苯胺醇酯溶液；

（4）取氧化锌，加入到其重量30-44倍去离子水中，加入甲酰胺，超声2-10分钟，得甲酰胺溶液；

（5）取上述聚苯胺醇酯溶液、甲酰胺溶液混合，搅拌均匀，过滤，将沉淀水洗，真空70-80℃下干燥1-2小时，得改性聚苯胺；

（6）取上述改性聚苯胺，加入到其重量5-7倍的氯仿中，搅拌均匀，加入硫化亚锡，超声10-20分钟，送入到匀胶机中，旋涂成膜，即得所述溶胶型聚苯胺导电薄膜。

本发明以异丙醇铝为前驱体，在含有三羟甲基丙烷的乙醇水溶液中水解，得到溶胶分散液，然后以苯胺为单体，通过双丙酮醇掺杂，以过硫酸铵为引发剂，得到聚苯胺醇溶液，然后与丙烯酸混合，对甲基苯磺酸为催化剂，在高温下酯化，得到聚苯胺醇酯溶液；之后再将氧化锌采用甲酰胺水溶液分散处理，将得到的甲酰胺溶液与聚苯胺醇酯溶液混合，得到改性聚苯胺，最后将其分散到溶剂中，旋涂成膜。

本发明的优点：

本发明将氧化锌、溶剂分散到聚合物中，实现了无机氧化物在聚苯胺中的分散均匀性，减少了聚苯胺中大量粒子团聚导致应力集中的缺陷，提高了成品薄膜的稳定性和力学性能；本发明将苯胺单体聚合后采通过酯化改性，有效的改善了其在氯仿中的溶解性能，从而提高了原料利用率。

具体实施方式

实施例1

一种溶胶型聚苯胺导电薄膜，它是由下述重量份的原料组成的：

甲酰胺0.7%、双丙酮醇5%、溶胶分散液20%、苯骈三氮唑0.3%、过硫酸铵1%、丙烯酸1%、对甲基苯磺酸0.01%、氧化锌2%、硫化亚锡0.04%、其余的为苯胺。

所述的溶胶分散液是由下述重量百分比的原料组成的：

三羟甲基丙烷1%、2-丁氧基乙醇10%、硬脂酸钙2%、硼砂2%、10%的氨水10%、其余的为异丙醇铝；

所述的溶胶分散液的制备方法包括以下步骤：

（1）取硼砂，加入到其重量40倍的去离子水中，搅拌均匀，加入2-丁氧基乙醇，在60℃下保温搅拌15分钟，加入三羟甲基丙烷，超声4分钟，得烷基醇溶液；

（2）取异丙醇铝，加入到上述烷基醇溶液中，搅拌均匀，滴加上述13%的氨水，滴加完毕搅拌2小时，升高温度为70℃，加入硬脂酸钙，保温搅拌30分钟，得所述溶胶分散液。

一种溶胶型聚苯胺导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）取过硫酸铵，加入到其重量40倍的去离子水中，搅拌均匀；

（2）取双丙酮醇，加入到其重量7倍的去离子水中，搅拌均匀，加入苯胺，送入到反应釜中，与上述溶胶分散液混合，搅拌均匀，通入氮气，调节反应釜温度为80℃，滴加上述过硫酸铵水溶液，滴加完毕后保温搅拌5小时，出料，得聚苯胺醇溶液；

（3）取苯骈三氮唑，加入到上述聚苯胺醇溶液中，搅拌均匀，与丙烯酸混合，搅拌均匀，升高温度为90-95℃，加入对甲基苯磺酸，保温搅拌3小时，得聚苯胺醇酯溶液；

（4）取氧化锌，加入到其重量44倍去离子水中，加入甲酰胺，超声10分钟，得甲酰胺溶液；

（5）取上述聚苯胺醇酯溶液、甲酰胺溶液混合，搅拌均匀，过滤，将沉淀水洗，真空80℃下干燥2小时，得改性聚苯胺；

（6）取上述改性聚苯胺，加入到其重量5-7倍的氯仿中，搅拌均匀，加入硫化亚锡，超声20分钟，送入到匀胶机中，旋涂成膜，即得所述溶胶型聚苯胺导电薄膜。

实施例2

一种溶胶型聚苯胺导电薄膜，它是由下述重量份的原料组成的：

甲酰胺1.4%、双丙酮醇6%、溶胶分散液27%、苯骈三氮唑1%、过硫酸铵2.5%、丙烯酸2%、对甲基苯磺酸0.02%、氧化锌3%、硫化亚锡0.1%、其余的为苯胺。

所述的溶胶分散液是由下述重量百分比的原料组成的：

三羟甲基丙烷2%、2-丁氧基乙醇15%、硬脂酸钙4%、硼砂3%、13%的氨水15%、其余的为异丙醇铝；

所述的溶胶分散液的制备方法包括以下步骤：

（1）取硼砂，加入到其重量30倍的去离子水中，搅拌均匀，加入2-丁氧基乙醇，在50℃下保温搅拌10分钟，加入三羟甲基丙烷，超声2分钟，得烷基醇溶液；

（2）取异丙醇铝，加入到上述烷基醇溶液中，搅拌均匀，滴加上述10%的氨水，滴加完毕搅拌1小时，升高温度为65℃，加入硬脂酸钙，保温搅拌20分钟，得所述溶胶分散液。

一种溶胶型聚苯胺导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）取过硫酸铵，加入到其重量30倍的去离子水中，搅拌均匀；

（2）取双丙酮醇，加入到其重量4倍的去离子水中，搅拌均匀，加入苯胺，送入到反应釜中，与上述溶胶分散液混合，搅拌均匀，通入氮气，调节反应釜温度为75℃，滴加上述过硫酸铵水溶液，滴加完毕后保温搅拌3小时，出料，得聚苯胺醇溶液；

（3）取苯骈三氮唑，加入到上述聚苯胺醇溶液中，搅拌均匀，与丙烯酸混合，搅拌均匀，升高温度为90℃，加入对甲基苯磺酸，保温搅拌1小时，得聚苯胺醇酯溶液；

（4）取氧化锌，加入到其重量30倍去离子水中，加入甲酰胺，超声2分钟，得甲酰胺溶液；

（5）取上述聚苯胺醇酯溶液、甲酰胺溶液混合，搅拌均匀，过滤，将沉淀水洗，真空70℃下干燥1小时，得改性聚苯胺；

（6）取上述改性聚苯胺，加入到其重量5倍的氯仿中，搅拌均匀，加入硫化亚锡，超声10分钟，送入到匀胶机中，旋涂成膜，即得所述溶胶型聚苯胺导电薄膜。

性能测试：

本发明实施例1的溶胶型聚苯胺导电薄膜：

拉伸强度：13.5MPa、断裂伸长率：4.1%；

本发明实施例2的溶胶型聚苯胺导电薄膜：

拉伸强度：16.8MPa、断裂伸长率：5.6%；

市售聚苯胺导电薄膜：

拉伸强度：7-9MPa、断裂伸长率：2-3%。

可以看出，本发明的溶胶型聚苯胺导电薄膜具有更好的力学性能。

Claims (3)

1.一种溶胶型聚苯胺导电薄膜，其特征在于，它是由下述重量百分比的原料组成的：

甲酰胺0.7-1.4%、双丙酮醇5-6%、溶胶分散液20-27%、苯骈三氮唑0.3-1%、过硫酸铵1-2.5%、丙烯酸1-2%、对甲基苯磺酸0.01-0.02%、氧化锌2-3%、硫化亚锡0.04-0.1%、其余的为苯胺。

2.根据权利要求1所述的一种溶胶型聚苯胺导电薄膜，其特征在于，所述的溶胶分散液是由下述重量百分比的原料组成的：

三羟甲基丙烷1-2%、2-丁氧基乙醇10-15%、硬脂酸钙2-4%、硼砂2-3%、10-13%的氨水10-15%、其余的为异丙醇铝；

所述的溶胶分散液的制备方法包括以下步骤：

（1）取硼砂，加入到其重量30-40倍的去离子水中，搅拌均匀，加入2-丁氧基乙醇，在50-60℃下保温搅拌10-15分钟，加入三羟甲基丙烷，超声2-4分钟，得烷基醇溶液；

（2）取异丙醇铝，加入到上述烷基醇溶液中，搅拌均匀，滴加上述10-13%的氨水，滴加完毕搅拌1-2小时，升高温度为65-70℃，加入硬脂酸钙，保温搅拌20-30分钟，得所述溶胶分散液。

3.一种如权利要求1所述的溶胶型聚苯胺导电薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）取过硫酸铵，加入到其重量30-40倍的去离子水中，搅拌均匀；

（2）取双丙酮醇，加入到其重量4-7倍的去离子水中，搅拌均匀，加入苯胺，送入到反应釜中，与上述溶胶分散液混合，搅拌均匀，通入氮气，调节反应釜温度为75-80℃，滴加上述过硫酸铵水溶液，滴加完毕后保温搅拌3-5小时，出料，得聚苯胺醇溶液；

（3）取苯骈三氮唑，加入到上述聚苯胺醇溶液中，搅拌均匀，与丙烯酸混合，搅拌均匀，升高温度为90-95℃，加入对甲基苯磺酸，保温搅拌1-3小时，得聚苯胺醇酯溶液；

（4）取氧化锌，加入到其重量30-44倍去离子水中，加入甲酰胺，超声2-10分钟，得甲酰胺溶液；

（5）取上述聚苯胺醇酯溶液、甲酰胺溶液混合，搅拌均匀，过滤，将沉淀水洗，真空70-80℃下干燥1-2小时，得改性聚苯胺；

（6）取上述改性聚苯胺，加入到其重量5-7倍的氯仿中，搅拌均匀，加入硫化亚锡，超声10-20分钟，送入到匀胶机中，旋涂成膜，即得所述溶胶型聚苯胺导电薄膜。