MX2013001963A - Composiciones de polimero, peliculas de polimero, geles de polimero, espumas de polimero, y dispositivos electronicos que contienen dichas peliculas, geles, y espumas. - Google Patents

Composiciones de polimero, peliculas de polimero, geles de polimero, espumas de polimero, y dispositivos electronicos que contienen dichas peliculas, geles, y espumas.

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Abstract

Una película de polímero, un gel de polímero, y una espuma de polímero cada una contiene un polímero eléctricamente conductor y un líquido iónico y son cada uno útiles como componente de un dispositivo electrónico.

Description

COMPOSICIONES DE POLÍMERO, PELÍCULAS DE POLÍMERO, GELES DE POLÍMERO, ESPUMAS DE POLÍMERO, Y DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS QUE CONTIENEN DICHAS PELÍCULAS, GELES. Y ESPUMAS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a composiciones de polímero, películas, geles y espumas, más particularmente a composiciones de polímero, películas, geles y espumas que comprenden polímeros eléctricamente conductores y dispositivos electrónicos que contienen estas películas, geles y espumas de polímeros.
ANTECEDENTES Conductores transparentes tales como Óxido de Indio Estaño (ITO = Indium Tin Oxide), combinan la conductividad eléctrica del metal con la transparencia óptica del vidrio y son útiles como componentes en dispositivos electrónicos tales como dispositivos de exhibición. La flexibilidad probablemente se va a volver un reto más amplio para ITO, que no parece ser bien adecuado para la siguiente generación de dispositivos de exhibición, iluminación o fotovoltaicos. Estas consideraciones han motivado una búsqueda por reemplazos utilizando materiales convencionales y nanomateriales. Hay variedad de enfoques técnicos para desarrollar sustitutos de ITO y hay cuatro áreas en donde estas diversas alternativas compiten: precio, conductividad eléctrica, transparencia óptica y elasticidad física.
Polímeros eléctricamente conductores tales como polímeros de politiofeno, particularmente una mezcla de polímeros de poli(3,4-etilendioxitiofeno) y poli(estireno sulfonato) ("PEDOT-PSS") se han investigado como alternativas posibles a ITO. La conductividad eléctrica de polímeros eléctricamente conductores, típicamente es menor que la de ITO, pero puede mejorarse a través del uso de rellenos conductores tales como nanotubos de carbón y adulterantes. Sin embargo, el desempeño de estas películas todavía queda corto respecto al ITO y existen compensaciones entre optimizar la conductividad eléctrica y optimizar la transparencia óptica de películas de polímeros eléctricamente conductores.
Ha habido cierto interés en modificar las propiedades de películas de polímeros eléctricamente conductores utilizando líquidos iónicos. La Patente de los E.U.A. Número 842,197, otorgada en noviembre 30, 2010, ampliamente describe mezclas de polímeros eléctricamente conductores y líquidos iónicos, incluyendo específicamente mezclas de PEDOT-PSS y tetrafluoroborato de 1-butil-3-metil-imidazolio. La Patente de los E.U.A. Número 7,842,197, otorgada en noviembre 30, 2010, describe un método para producir un material conductor al poner en contacto un polímero eléctricamente conductor con ciertos líquidos iónicos. La Publicación de la Solicitud de Patente de los E.U.A. Número 2008/0139710 A1 , publicada en junio 12, 2008, describe geles conductores que comprenden ciertos polímeros conductores dispersos o disueltos en ciertos líquidos iónicos, en combinación con ciertos agentes de gelificación.
Hay un interés continuo sin resolver por incrementar la conductividad eléctrica y transparencia óptica de películas de polímeros eléctricamente conductores, más específicamente de películas PEDOT-PSS.
Compendio de la Invención En un primer aspecto, la presente invención se dirige a una película de polímero, que comprende una mezcla de: (a) un polímero eléctricamente conductor, y (b) un líquido iónico.
En una modalidad, la película de polímero comprende: (a) uno o más polímeros eléctricamente conductores seleccionados de polímeros de politiofeno, polímeros de poliselenofeno, polímeros de politelurofeno, polímeros de polipirrol, polímeros de polianilina, polímeros heteroaromáticos heterocíclicos fusionados y sus mezclas y opcionalmente además comprende uno o más adulterantes de ácidos poliméricos solubles en agua, y (b) un líquido iónico que comprende uno o más compuestos, cada uno que comprende: (i) un catión orgánico, y (ii) un anión seleccionado de aniones cianato, aniones tetracianoborato, aniones tetraquis-(p-(dimetil(1 H, 1 H, 2H, 2H-per-fluorooctil)silil)fenil)borato, y aniones hexafluorofosfato, con la condición que si el líquido iónico comprende un compuesto que comprende un anión hexafluorofosfato, entonces uno o más polímeros eléctricamente conductores deben comprender una mezcla de uno o más polímeros de politiofeno y uno o más adulterantes de ácido polimérico solubles en agua.
En un segundo aspecto, la presente invención se dirige a un método para producir una película de polímero de acuerdo con la presente invención, que comprende: (A) formar una capa de una composición de polímero, la composición de polímero comprende (a) un portador líquido, (b) uno o más polímeros eléctricamente conductores disueltos o dispersos en el portador líquido, y (c) uno o más líquidos iónicos disueltos o dispersos en el portador líquido, y (B) retirar el portador líquido de la capa.
En un tercer aspecto, la presente invención se dirige a una composición polimérica útil para producir una película de polímero de acuerdo con la presente invención y que comprende: (a) un portador líquido, (b) un polímero eléctricamente conductor disuelto o disperso en el portador líquido, y (c) un líquido iónico disuelto o disperso en el portador líquido.
En un cuarto aspecto, la presente invención se dirige a un método para producir una composición de polímero, que comprende una solución o dispersión de un polímero eléctricamente conductor en un portador líquido y disolver o dispersar un líquido iónico en la solución o dispersión del polímero eléctricamente conductor en un portador líquido.
En un quinto aspecto, la presente invención se dirige a un dispositivo electrónico que comprende una pluralidad de capas, en donde al menos una capa de la pluralidad de capas comprende película de polímero de acuerdo con la presente invención.
La película de polímero respectiva de la presente invención y el componente de película de polímero del dispositivo electrónico de la presente invención cada uno típicamente proporcionan alta conductividad eléctrica al igual que en algunas modalidades, alta transmitancia óptica. En una modalidad, la película de polímero de la presente invención exhibe una resistencia laminar menor que o igual a aproximadamente 500 Ohms por cuadrado. En una modalidad, la película de polímero de la presente invención exhibe una conductividad mayor a 500 Siemens por centímetro.
En un sexto aspecto, la presente invención se dirige a un gel de polímero eléctricamente conductor, que comprende la combinación gelificada de un polímero eléctricamente conductor, un líquido iónico y un medio líquido acuoso.
En una modalidad, el gel de polímero comprende: (a) una red de polímero, que comprende: (i) un polímero eléctricamente conductor, que comprende: (1 ) uno o más polímeros de politiofeno eléctricamente conductores, y (2) uno o más adulterantes de ácido polimérico solubles en agua, y (ii) una cantidad de uno o más líquidos iónicos efectivos para gelificar el polímero eléctricamente conductor, y (b) un medio líquido soportado dentro de la red de polímero.
En un séptimo aspecto, la presente invención se dirige a un método para producir un gel de polímero eléctricamente conductor, que comprende poner en contacto en un medio líquido acuoso, uno o más polímeros eléctricamente conductores en una cantidad de uno o más líquidos iónicos efectivos para gelificar el uno o más polímeros eléctricamente conductores.
En un octavo aspecto, la presente invención se dirige a un dispositivo electrónico que comprende una pluralidad de capas, en donde al menos una capa de la pluralidad de capas comprende un gel de polímero de acuerdo con la presente invención.
En un noveno aspecto, la presente invención se dirige a una espuma de polímero, que comprende una red de polímero poroso de la combinación de polímero eléctricamente conductor y un líquido iónico.
En una modalidad, la espuma de polímero comprende una red porosa, la red porosa comprende el producto que se obtiene por: (a) poner en contacto en un medio líquido: (i) un polímero eléctricamente conductor, que comprende: (1 ) uno o más polímeros de politiofeno eléctricamente conductores, y (2) uno o más adulterantes de ácido polimérico solubles en agua, y (ii) una cantidad de uno o más líquidos iónicos efectivos para gelificar el polímero eléctricamente conductor, y (b) retirar el medio líquido del gel.
En un décimo aspecto, la presente invención se dirige a un método para producir una espuma de polímero eléctricamente conductora, que comprende (A) poner en contacto en un medio líquido, típicamente un medio líquido acuoso, uno o más polímeros eléctricamente conductores y una cantidad de uno o más líquidos iónicos efectivos para gelificar el uno o más polímeros eléctricamente conductores para formar un gel de polímero, y (B) retirar el medio líquido del gel de polímero.
En un onceavo aspecto, la presente invención se dirige a un dispositivo electrónico, que comprende una pluralidad de capas, en donde al menos una capa de la pluralidad de capas comprende una espuma de polímero de acuerdo con la presente invención.
En una modalidad, la espuma de polímero exhibe una resistencia laminar menor que o igual a aproximadamente 50 Ohms por cuadrado.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama esquemático de un dispositivo electrónico de acuerdo con la presente invención.
La Figura 2 es un trazo de Conductividad, expresada en Siemens por centímetro ("S cnrf1 ") contra la cantidad de líquido iónico en la película, expresado como por ciento en peso de la película ("% en peso"), para las películas de poli(3,4-etilendioxitiofeno):ácido poli(estiren sulfónico) / tetracianoborato de 1 -etil-3-metilimidazolio de los Ejemplos 35 a 38, como se describe a continuación ("PEDOT PSS EMIM TCB P1 "), y Ejemplos 39 a 43, como se describe a continuación ("PEDOT PSS EMIM TCB P2"), y a las películas de poli(3,4-etilendioxitiofeno):ác¡do poli(estiren sulfónico) / tetrafluoroborato de 1 -etil-3-metilimidazolio de los Ejemplos Comparativos C32 a C36, como se describe a continuación ("PEDOT PSS EMIM BF4 P2").
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Como se emplea aquí, los siguientes términos tienen los significados adjudicados a continuación: "grupo acídico" significa un grupo capaz de ionizar para donar un ión hidrógeno, "ánodo" significa un electrodo que es más eficiente para inyectar orificios en comparación con un cátodo determinado, "capa amortiguadora" genéricamente se refiere a materiales o estructuras eléctricamente conductores o semiconductores que tienen una o más funciones en un dispositivo electrónico, incluyendo pero no limitado a planarización de una estructura adyacente en el dispositivo, tal como una capa subyacente, propiedades de inyección de carga y/o transporte de carga, depuración de impurezas tales como oxígeno o iones de metal, y otros aspectos para facilitar o mejorar el desempeño del dispositivo electrónico, "cátodo" significa un electrodo que es particularmente eficiente para inyectar electrones o portadores de carga negativa, "capa de confinamiento" significa una capa que impide o evita reacciones de neutralización en las interfases de la capa, "adulterado" como se emplea aquí con referencia a un polímero eléctricamente conductor significa que el polímero eléctricamente conductor se ha combinado con un contraión de polímero para el polímero eléctricamente conductor, este contraión de polímero se refiere aquí como "adulterante" y típicamente es un polímero ácido que se refiere aquí como "adulterante de polímero ácido", "polímero eléctricamente conductor adulterado" significa una mezcla de polímero que comprende un polímero eléctricamente conductor y un contraión de polímero para el polímero eléctricamente conductor, "polímero eléctricamente conductor" significa cualquier polímero o mezcla de polímeros que en forma inherente o intrínseca sin la adición de rellenos eléctricamente conductores tales como negro de carbón o partículas de metal conductoras, capaces de conductividad eléctrica, en forma más típica a cualquier polímero u oligómero que exhibe una conductancia específica en volumen mayor que o igual a 10"7 Siemens por centímetro ("S/cm"), a menos que se indique de otra forma, una referencia aquí a un "polímero eléctricamente conductor" incluye cualquier adulterante de polímero ácido opcional, "eléctricamente conductor" incluye conductor y semiconductor, "electroactivo" cuando se emplea aquí, con referencia a un material o estructura, significa que el material o estructura exhibe propiedades electrónicas o electro-radiativas, tales como emitir radiación o exhibir un cambio en concentración de pares de electrón-orificio cuando se recibe radiación, "dispositivo electrónico" significa un dispositivo que comprende una o más capas que comprenden uno o más materiales semiconductores y utiliza movimiento controlado de electrones a través de la una o más capas, "inyección/transporte de electrones" como se emplea aquí, con referencia a un material o estructura, significa este material o estructura que promueve o facilita migración de cargas negativas a través de este material o estructura en otro material o estructura, "solvente de alto punto de ebullición" se refiere a un compuesto orgánico que es un líquido a temperatura ambiente y tiene un punto de ebullición mayor a 100°C, "transporte de orificio" cuando se emplea con referencia a un material o estructura, significa que este material o estructura facilita la migración de cargas positivas a través del espesor de este material o estructura con eficiencia relativa y pequeña pérdida de carga, "capa" como se emplea aquí con referencia a un dispositivo electrónico, significa un revestimiento que cubre un área deseada de dispositivo, en donde el área no se limita por tamaño, esto es el área cubierta por la capa por ejemplo puede ser tan grande como todo el dispositivo, ser tan grande como un área funcional específica del dispositivo tal como la exhibición visual actual, o tan pequeña como un solo sub-píxel, "polímero" incluye homopolímeros y copolímeros, "mezcla de polímeros" significa una mezcla de dos o más polímeros, y "red de polímero" significa una estructura tridimensional de segmentos interconectados de una o más moléculas de polímero, en donde los segmentos son de una sola molécula de polímero y se interconectan por enlaces covalentes (una "red de polímeros entrelazados"), en donde los segmentos son de dos o más moléculas de polímero y se interconectan por medios diferentes a enlaces covalentes, (tales como enmarañados físicos, enlaces o puentes de hidrógeno o enlaces iónicos) o tanto por enlaces covalentes como por medios diferentes a enlaces covalentes (una "red de polímero física").
Como se emplea aquí, la terminología "(Cx-Cy)" con referencia a un grupo orgánico, en donde x e y son cada uno enteros, significa que el grupo puede contener de x átomos de carbono a y átomos de carbono por grupo.
Como se emplea aquí, el término "alquilo" significa un radical hidrocarburo monovalente, recto, ramificado o cíclico saturado, en forma más típica, un radical (Cr C40)hidrocarburo saturado de cadena recta o ramificada monovalente, tal como por ejemplo, metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, n-butilo, isobutilo, ter-butilo, hexilo, octilo, hexadecilo, octadecilo, eicosilo, behenilo, tricontilo, y tertacontilo. Como se emplea aquí, el término "cicloalquilo" significa un radical hidrocarburo saturado, en forma más típica un radical (C5-C22) hidrocarburo saturado, que incluye uno o más anillos de alquilo cíclico, que opcionalmente puede estar sustituidos en uno o más átomos de carbono del anillo con uno o más grupos (C C6) alquilo por átomo de carbono, tal como por ejemplo ciclopentilo, cicloheptilo, ciclooctilo. El término "heteroalquilo" significa un grupo alquilo en donde uno o más de los átomos de carbono dentro del grupo alquilo se ha reemplazado por un heteroátomo, tal como un nitrógeno, oxígeno, azufre. El término "alquileno" se refiere a un grupo alquilo divalente incluyendo por ejemplo, metileno, y poli (metileno).
Como se emplea aquí, el término "hidroxíalquilo" significa un radical alquilo, en forma más típica un radical (C1-C22) alquilo, que está sustituido con uno o más grupos hidroxilo, incluyendo por ejemplo, hidroximetilo, hidroxietilo, hidroxipropilo, e hidroxidecilo.
Como se emplea aquí, el término "alcoxialquilo" significa un radical alquilo que está sustituido con uno o más sustituyentes alcoxi, en forma más típica un radical (C C22)alqu¡loxi-(Ci-C6)alquilo, incluyendo, por ejemplo, metoximetilo y etoxibutilo.
Como se emplea aquí, el término "alquenilo" significa un radical hidrocarburo recto o ramificado insaturado, en forma más típica un radical (C2-C22) hidrocarburo recto, ramificado insaturado, que contiene uno o más dobles enlaces carbono-carbono, incluyendo por ejemplo, etenilo, n-propenilo, e iso-propenilo, Como se emplea aquí, el término "cicloalquenilo" significa un radical hidrocarburo insaturado, típicamente un radical (C5-C22) hidrocarburo insaturado, que contiene uno o más anillos alquenilo cíclicos y que opcionalmente puede estar sustituido en uno o más átomos de carbono del anillo con uno o dos grupos (C C6) alquilo por átomo de carbono, incluyendo por ejemplo, ciclohexenilo y cicloheptenílo.
Como se emplea aquí, el término "a rilo" significa un radical hidrocarburo insaturado monovalente que contiene uno o más anillos de carbono de seis miembros en donde la insaturacion puede ser representada por tres dobles enlaces conjugados, que pueden ser sustituidos uno o más carbonos del anillo con hidroxi, alquilo, alcoxilo, alquenilo, halo, haloalquilo, arilo monocíclico, o amino, incluyendo por ejemplo, fenilo, metilfenilo, metoxifenilo, dimetilfenilo, trimetilfenilo, clorofenilo, triclorometilfenilo, triisobutil fenilo, tristirilfenilo, y aminofenilo.
Como se emplea aquí, el término "aralquilo" significa un grupo alquilo sustituido con uno o más grupos arilo, en forma más típica un (CrCi8)alquilo sustituido con uno o más sustituyentes (C6-Ci4)arilo, incluyendo por ejemplo, fenilmetilo, feniletilo, y trifenilmetilo.
Como se emplea aquí, el término "heteroaromático policíclico" se refiere a compuestos que tienen más de un anillo aromático, al menos uno de los cuales incluye cuando menos un heteroátomo en el anillo, en donde anillos adyacentes pueden estar ligados entre sí por uno o más enlaces o grupos puente divalentes o pueden fusionarse en conjunto.
Como se emplea aquí, los siguientes términos se refieren a los grupos sustituyentes correspondientes: "amido" es -R1-C(0)N(R6)R6, "amidosulfonato" es ~R1-C(0)N(R4)R2-S03Z, "bencilo" es -CH2-C6H5, "carboxilato" es -R1-C(0)0-Z o -R1-0-C(0)-Z, "éter" es -R1-(0-R3)p-0-R3, "éter carboxilato" es -R1-0-R2-C(0)0-Z o -R1-0-R2-0-C(0)-Z, "éter sulfonato" es -R^O-R^SOgZ, "éster sulfonato" es -R1-0-C(0)R2-S03Z, "sulfonimida" es -R1-S02-NH-S02-R3, y "uretano" es -R1-0-C(0)-N(R4)2, en donde: cada R1 está ausente o es alquileno, cada R2 es alquileno, cada R3 es alquilo, cada R4 es H o un alquilo, p es 0 o un entero de 1 a 20, y cada Z es H, metal alcalino, metal alcalino térreo, N(R3)4 o R3, en donde cualquiera de los grupos anteriores puede estar sin sustituir o sustituido, y cualquier grupo puede tener flúor sustituido por uno o más hidrógenos, incluyendo grupos perfluorados.
En una modalidad, película polímero respectiva de la presente invención y componente de película de polímero del dispositivo electrónico de la presente invención cada uno comprende, con base 100 partes en peso ("pbw" = parts by weight) de la película polímero: (i) de aproximadamente 1 a aproximadamente 99.9 pbw, en forma más típica de aproximadamente 2 a aproximadamente 99.9 pbw, y aún más típica de aproximadamente 10 a aproximadamente 80 pbw del polímero eléctricamente conductor, y (ii) de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 99 pbw, más típica de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 97.5 pbw, y aún más típica de aproximadamente 20 a aproximadamente 90 pbw del líquido iónico.
En una modalidad, el polímero eléctricamente conductor de la película de polímero respectivo de la presente invención y/o el componente de película de polímero del dispositivo electrónico de la presente invención forma una fase continua y líquido iónico forma una fase discontinua que se dispersa en la fase continua de polímero eléctricamente conductor.
En una modalidad, el polímero eléctricamente conductor de la película de polímero respectiva de la presente invención y/o componente de película de polímero del dispositivo electrónico de la presente invención, forma una red de polímero y la red de polímero se impregna con el líquido iónico.
En una modalidad, el polímero eléctricamente conductor de la correspondiente película polímero de la presente invención y/o componente de película de polímero del dispositivo electrónico de la presente invención, forma una red de polímero física de moléculas no entrelazadas del polímero eléctricamente conductor.
En una modalidad, el polímero eléctricamente conductor de la respectiva película de polímero de la presente invención y/o el componente de película de polímero del dispositivo electrónico de la presente invención, forma una red de polímero entrelazado.
En una modalidad, la película de polímero respectiva de la presente invención y el componente de película de polímero del dispositivo electrónico de la presente invención cada uno comprenden, con base en 100 pbw de la película de polímero: (i) de mayor que 25 pbw a aproximadamente 99.9 pbw, en forma más típicamente mayor que 25 pbw a aproximadamente 99.9 pbw, y aún más típicamente mayor que 25 pbw a aproximadamente 80 pbw del polímero eléctricamente conductor, y (ii) de aproximadamente 0.1 a menos de 75 pbw, en forma más típica de aproximadamente 0.1 a menos de 75 pbw, y aún más típica de aproximadamente 20 a menos de 75 pbw del líquido iónico.
En una modalidad de la respectiva película de polímero de la presente invención y componente de película polímero del dispositivo electrónico de la presente invención, la proporción de la cantidad total en peso del líquido iónico en esta película a la cantidad total en peso del polímero eléctricamente conductor en esta película, típicamente es mayor que 0:1 a aproximadamente 1.5:1 , en forma más típica de aproximadamente 0.1 : 1 a 1 :1.
En una modalidad, la película de polímero respectiva de la presente invención y componente de película de polímero del dispositivo electrónico de la presente invención cada uno comprende, con base en 100 pbw de la película de polímero: (i) de mayor que 25 pbw a aproximadamente 99.9 pbw, en forma más típica de mayor que 25 pbw a aproximadamente 99.9 pbw, y aun más típica de mayor que 25 pbw a aproximadamente 80 pbw del polímero eléctricamente conductor, y (ii) de aproximadamente 0.1 a menos de 75 pbw, en forma más típica de aproximadamente 0.1 a menos de 75 pbw, y aún más típica de aproximadamente 20 a menos de 75 pbw del líquido iónico, y la proporción de la cantidad total en peso del líquido iónico en esta película a la cantidad total en peso del polímero eléctricamente conductor en esta película típicamente es mayor que 0:1 a aproximadamente 1.5:1 , más típica de aproximadamente 0.1 :1 a 1 :1.
En una modalidad, la respectiva película de polímero de la presente invención y el componente de película de polímero del dispositivo electrónico de la presente invención cada uno comprenden una fase líquida iónica discontinua dispersa dentro de una fase continua del polímero eléctricamente conductor, y típicamente exhiben buena estabilidad química, baja inflamabilidad, despreciable presión de vapor, y alta conductividad iónica.
En una modalidad, el gel de polímero de la presente invención comprende, con base en 100 pbw del gel, (a) de aproximadamente 2 pbw a aproximadamente 90 pbw de una red de polímero, la red comprende con base en 100 pbw de la red: (i) de aproximadamente 10 a aproximadamente 40 pbw, más típica de aproximadamente 15 a aproximadamente 35 pbw, y aún más típica de aproximadamente 20 a aproximadamente 35 pbw del polímero eléctricamente conductor, y (ii) de aproximadamente 60 a aproximadamente 90 pbw, en forma más típica de aproximadamente 65 a aproximadamente 85 pbw, y aún más típica de aproximadamente 65 a aproximadamente 80 pbw del líquido iónico, y (b) de aproximadamente 10 pbw a aproximadamente 98 pbw del medio líquido acuoso.
En una modalidad del gel de polímero de la presente invención, la proporción de la cantidad total en peso del líquido iónico en este gel a la cantidad total en peso del polímero eléctricamente conductor es típico de aproximadamente 1 .5:1 a aproximadamente 45:1 , más típicamente de 1.7:1 a 20:1 , aún más típica de aproximadamente 1.7:1 a aproximadamente 10:1 , y todavía más típicamente de 2:1 a 8:1.
En una modalidad, el gel de polímero de la presente invención comprende con base en 100 pbw del gel, (a) de aproximadamente 2 pbw a aproximadamente 90 pbw de una red de polímero, la red comprende con base en 100 pbw de la red: (i) de aproximadamente 10 a aproximadamente 40 pbw, en forma más típica de aproximadamente 15 a aproximadamente 35 pbw, y aún más típica de aproximadamente 20 a aproximadamente 35 pbw del polímero eléctricamente conductor, y (ii) de aproximadamente 60 a aproximadamente 90 pbw, en forma más típica de aproximadamente 65 a aproximadamente 85 pbw, y aún más típica de aproximadamente 65 a aproximadamente 80 pbw del líquido iónico, y (b) de aproximadamente 10 pbw a aproximadamente 98 pbw de un medio líquido acuoso, y la proporción de la cantidad total en peso de líquido iónico en este gel a la cantidad total en peso de polímero eléctricamente conductor en este gel típicamente es de aproximadamente 1.5:1 a aproximadamente 45:1 , en forma más típicamente de 1 .7:1 a 20:1 , aún más típica de aproximadamente 1.7:1 a aproximadamente 10:1 , y todavía más típicamente de 2:1 a 8:1.
En una modalidad, la red de polímero del gel de polímero de la presente invención comprende un producto de reacción del polímero eléctricamente conductor y el líquido iónico. En una modalidad, la red de polímero se impregna con el medio líquido acuoso. En una modalidad, el módulo de almacenamiento, G', del gel de polímero excede el módulo de pérdida, G", del gel de polímero a cualquier frecuencia angular dentro de un intervalo de aproximadamente 0.01 a aproximadamente 100 radianes/segundo, como se determina por mediciones de oscilador dinámico utilizando un instrumento de análisis mecánico dinámico, tal como por ejemplo, un aparato TA Instruments Q400 DMA.
En una modalidad, la espuma de polímero de la presente invención y el componente de espuma de polímero del dispositivo electrónico de la presente invención cada uno comprende el producto obtenido por contacto, típicamente en un medio líquido, con base en 100 pbw de la espuma de polímero: (i) de aproximadamente 10 a aproximadamente 40 pbw, en forma más típica de aproximadamente 15 a aproximadamente 35 pbw, y aún más típica de aproximadamente 20 a aproximadamente 35 pbw del polímero eléctricamente conductor, y (¡i) de aproximadamente 60 a aproximadamente 90 pbw, en forma más típica de aproximadamente 65 a aproximadamente 85 pbw, y aún más típica de aproximadamente 65 a aproximadamente 80 pbw del líquido iónico.
En una modalidad de la espuma de polímero de la presente invención y el componente de espuma de polímero del dispositivo electrónico de la presente invención, la proporción de la cantidad total en peso del líquido iónico en esta espuma a la cantidad total en peso del polímero eléctricamente conductor en esta espuma es típica de aproximadamente 1.5:1 a aproximadamente 45:1 , más típicamente de 1.7:1 a 20:1 , aún más típica de aproximadamente 1.7:1 a aproximadamente 10:1 , y todavía más típicamente de 2:1 a 8:1.
En una modalidad, la espuma de polímero de la presente invención y el componente de espuma de polímero del dispositivo electrónico de la presente invención cada uno comprende el producto obtenido por contacto, con base en 100 pbw de la espuma de polímero: (i) de aproximadamente 10 a aproximadamente 40 pbw, en forma más típica de aproximadamente 15 a aproximadamente 35 pbw, y aún más típica de aproximadamente 20 a aproximadamente 35 pbw del polímero eléctricamente conductor, y (ii) de aproximadamente 60 a aproximadamente 90 pbw, en forma más típica de aproximadamente 65 a aproximadamente 85 pbw, y aún más típica de aproximadamente 65 a aproximadamente 80 pbw del líquido iónico, y la proporción de la cantidad total en peso del líquido iónico en esta espuma a la cantidad total en peso del polímero eléctricamente conductor en esta espuma típicamente es de aproximadamente 1.5:1 a aproximadamente 45:1 , más típicamente de 1.7:1 a 20:1 , aún más típica de aproximadamente 1.7:1 a aproximadamente 10:1 , y todavía más típicamente de 2:1 a 8:1 .
En una modalidad, la espuma de polímero de la presente invención comprende un producto de reacción del polímero eléctricamente conductor y el líquido iónico. En una modalidad, la espuma de polímero tiene una estructura porosa, una proporción de alta resistencia a peso y área superficial a volumen, y alta conductividad eléctrica. En una modalidad, el módulo de almacenamiento, G', de la espuma de polímero excede el módulo de pérdida G", de la espuma de polímero a cualquier frecuencia angular dentro de un intervalo desde aproximadamente 0.01 a aproximadamente 100 radianes/segundo, como se determina por mediciones oscilatorias dinámicas utilizando un instrumento de análisis mecánico dinámico, tal como por ejemplo un TA Instruments Q400 DMA.
En una modalidad, la composición de polímero de la presente invención comprende, con base en 100 pbw de la composición de polímero: (a) de mayor que 0 a menor que 100 pbw, en forma más típica de aproximadamente 50 a menos de 100 pbw, aún más típica de aproximadamente 90 a aproximadamente 99.5 pbw de portador líquido, (b) de mayor que 0 a menor que 100 pbw, en forma más típicamente de mayor que 0 a aproximadamente 50 pbw, aún más típicamente de 0.5 a aproximadamente 10 pbw, de la mezcla del polímero eléctricamente conductor y líquido iónico, que comprende con base en 100 pbw de la cantidad total del polímero eléctricamente conductor y el líquido iónico; (i) de aproximadamente 1 a aproximadamente 99.9 pbw, en forma más típica de aproximadamente 2 a aproximadamente 99.9 pbw, y aún más típica de aproximadamente 25 a aproximadamente 80 pbw del polímero eléctricamente conductor, y (ü) de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 99 pbw, en forma más típica de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 97.5 pbw, y aún más típica de aproximadamente 20 a aproximadamente 75 pbw del líquido iónico.
Como se mencionó anteriormente, la Publicación de la Solicitud de Patente de los E.U.A. No. 2008/0139710 A1 , publicada en junio 12, 2008, describe geles conductores que comprenden ciertos polímeros conductores dispersos o disueltos en ciertos líquidos iónicos, en combinación con ciertos agentes de gelificación. Agentes de gelificación convenientes se dice que incluyen compuestos que tienen al menos dos grupos polares, tales como pentaeritritol, o compuestos que tienen al menos dos grupos funcionales reactivos, tales como compuestos de isocianato que tienen al menos dos grupos isocianato, en donde un enlace intermolecular, tal como un enlace de hidrógeno, se forma entre los grupos polares del agente de gelificación o un enlace covalente se forma entre el funcional reactivo del agente de gelificación, para de esta manera formar una red tri-dimensional que facilita la gelación de esta composición. Mientras que no se desea estar limitados por teoría, se considera que el gel de polímero y la espuma de polímero de la presente invención cada uno comprende la combinación de una red de polímero poroso y un líquido acuoso dentro de los intersticios de la red, que la espuma de polímero de la presente invención comprende la red de polímero poroso que permanece después de retirar algo o todo del componente de medio líquido del gel de polímero de la presente invención, y que en cada caso, la red de polímero poroso es un producto de una asociación o una reacción entre el polímero eléctricamente conductor y el líquido iónico, para formar un nuevo compuesto o complejo, en la ausencia de un agente de gelificación separado. En cualquier caso, los únicos componentes requeridos para formar el gel de polímero y las composiciones de espuma de la presente invención son el portador líquido, el polímero conductor y el líquido iónico y el gel de polímero y espuma de polímero de la presente invención, pueden de esta manera ser y típicamente se forman en la ausencia de un agente de gelificación. En una modalidad, el gel de polímero de la presente invención no comprende un agente de gelificación. En una modalidad, la espuma de polímero de la presente invención no comprende un agente de gelificación.
En una modalidad, la composición de polímero de la presente invención es una dispersión de polímero, en donde el componente portador líquido de la dispersión puede ser cualquier líquido en donde el componente de polímero eléctricamente conductor de la composición es insoluble, pero dentro del cual el componente de polímero eléctricamente conductor de la composición es dispersable. En una modalidad, el portador líquido de la composición de polímero de la presente invención es un medio acuoso que comprende agua. En una modalidad, el portador líquido es un medio acuoso que esencialmente consiste de agua. En una modalidad, el portador líquido de la composición de polímero de la presente invención es un medio no acuoso que comprende uno o más líquidos orgánicos miscibles en agua. En una modalidad, el portador líquido de la composición de polímero de la presente invención es un medio acuoso que comprende agua y opcionalmente, uno o más líquidos orgánicos miscibles en agua, y el polímero eléctricamente conductor es dispersable en el medio acuoso. Líquidos orgánicos miscibles en agua convenientes incluyen solventes orgánicos apróticos polares, tales como por ejemplo metanol, etanol, y propanol. En una modalidad, el portador líquido comprende, con base en 100 pbw del medio líquido, de aproximadamente 10 a 100 pbw, en forma más típica de aproximadamente 50 pbw a 100 pbw, y aún más típica de aproximadamente 90 a 100 pbw, agua y de 0 pbw a aproximadamente 90 pbw, más típica de 0 pbw a aproximadamente 50 pbw, y aún más típica de 0 pbw a aproximadamente 10 pbw de uno o más líquidos orgánicos miscibles en agua.
En una modalidad, la composición de polímero es una solución de polímero, en donde el componente portador líquido de la composición puede ser cualquier líquido en donde el componente de polímero eléctricamente conductor de la composición es soluble. En una modalidad, el portador líquido es un medio líquido no acuoso y el polímero eléctricamente conductor es soluble en y se disuelve en el medio líquido no acuoso. Medios líquidos no acuosos convenientes incluyen líquidos orgánicos que tienen un punto de ebullición menor a 120°C, en forma más típica, menor que o igual a aproximadamente 100°C, elegidos con base en la selección del polímero eléctricamente conductor, de solventes orgánicos no-polares, tales como hexanos, ciclohexano, benceno, tolueno, cloroformo y dietil éter, solventes orgánicos apróticos polares, tales como diclorometano, etil acetato, acetona y tetrahidrofurano, solventes orgánicos próticos polares, tales como metanol, etanol, y propanol, así como mezclas de estos solventes.
En una modalidad, el portador líquido puede opcionalmente además comprender, con base en 100 pbw de la composición de polímero de la presente invención, de mayor que 0 pbw a aproximadamente 15 pbw, en forma más típica de aproximadamente 1 pbw a aproximadamente 10 pbw, de un líquido orgánico seleccionado de líquidos orgánicos polares de alto punto de ebullición, en foma típica que tienen un punto de ebullición de al menos 120°C, más típica de dietilen glicol, meso-eritritol, 1 ,2,3,4,-tetrahidroxibutano, 2-nitroetanol, glicerol, sorbitol, dimetil sulfóxido, tetrahidrofurano, dimetil formamida, y sus mezclas.
El componente polímero eléctricamente conductor de la composición de polímero respectiva, película de polímero y/o dispositivo electrónico de la presente invención puede comprender uno o más homopolímeros, uno o más co-polímeros de dos o más monómeros respectivos, o una mezcla de uno o más homopolímeros y uno o más copolímeros. La composición de polímero, película de polímero, y componente de película de polímero eléctricamente conductora respectiva del dispositivo electrónico de la presente invención pueden cada una comprender un solo polímero o pueden comprender una mezcla de dos o más polímeros que difieren entre sí en cierto aspecto, por ejemplo respecto a composición, estructura o peso molecular.
En una modalidad, el polímero eléctricamente conductor de la composición de polímero respectiva, película de polímero y/o componente de película de polímero eléctricamente conductora del dispositivo electrónico de la presente invención, comprende uno o más polímeros seleccionados de polímeros de politiofeno, polímeros de poli(selenofeno), polímeros de poli(telurofeno), polímeros de polipirrol, polímeros de polianilina, polímeros heteroaromáticos policíclicos fusionados, y mezclas de cualesquiera de estos polímeros.
En una modalidad, el polímero eléctricamente conductor comprende uno o más polímeros seleccionados de polímeros de politiofeno eléctricamente conductores, polímeros de polí(selenofeno) eléctricamente conductores, polímeros de poli(telurofeno) eléctricamente conductores, y sus mezclas. Convenientes polímeros de politiofeno, polímeros de poli(selenofeno), polímeros de poli(telurofeno) y métodos para producir estos polímeros, en general se conocen. En una modalidad, el polímero eléctricamente conductor comprende al menos un polímero de politiofeno, polímero de poli(selenofeno), o polímero de polí(telurofeno) que comprende 2 o más, en forma más típica 4 o más, unidades monoméricas de acuerdo con la estructura (I) por molécula del polímero: en donde: Q es S, SE, o Te, en forma más típica, S, y cada ocurrencia de R1 y cada ocurrencia de R12 es independientemente H, alquilo, alquenilo, alcoxi, alcanoilo, alquiltio, ariloxi, alquiltioalquilo, alquilarilo, arilalquilo, amino, alquilamino, dialquilamino, arilo, alquilsulfinilo, alcoxialquilo, alquilsulfonilo, ariltio, arilsulfinilo, alcoxicarbonilo, arilsulfonilo, ácido acrílico, ácido fosfórico, ácido fosfónico, halógeno, nitro, ciano, hidroxilo, epoxi, silano, siloxano, hidroxi, hidroxialquilo, benzilo, carboxilato, éter, éter carboxilato, amidosulfonato, éter sulfonato, éster sulfonato y uretano, o tanto el grupo R1 y el grupo R2 de una unidad monomérica determinada se fusionan para formar, junto con los átomos de carbono a los cuales se conectan, una cadena alquileno o alquenileno que completa un anillo aromático o alicíclico de 3, 4, 5, 6, o 7-miembros, este anillo puede opcionalmente incluir uno o más átomos divalentes de nitrógeno, selenio, telurio, azufre u oxígeno.
En una modalidad, Q es S, R11 y R12 de la unidad monomérica de acuerdo con la estructura (I) se fusionan y el polímero eléctricamente conductor comprende un polímero de polidioxitiofeno que comprende 2 o más, en forma más típica 4 o más, unidades monoméricas de acuerdo con la estructura (I.a) por molécula del polímero: en donde: Q es S, SE, o Te, en forma más típica S, cada ocurrencia de R13 es independientemente H, alquilo, hidroxi, heteroalquilo, alquenilo, heteroalquenilo, hidroxalquilo, amidosulfonato, benzilo, carboxilato, éter, éter carboxilato, éter sulfonato, éster sulfonato o uretano, y m' es 2 ó 3.
En una modalidad, todos los grupos R 3 de la unidad monomérica de acuerdo con la estructura (l.a) son cada uno H, alquilo o alquenilo. En una modalidad, al menos uno de los grupos R13 de la unidad monomérica de acuerdo con la estructura (l.a) no es H. En una modalidad, cada uno de los grupos R13 de la unidad monomérica de acuerdo con la estructura (l.a) es H.
En una modalidad, el polímero eléctricamente conductor comprende un homopolímero de politiofeno de unidades monoméricas de acuerdo con la estructura (l.a) en donde cada R13 es H y m' es 2, conocido como poli(3,4-etilendioxitiofeno), en forma más típica referido como "PEDOT".
En una modalidad, el polímero eléctricamente conductor comprende uno o más polímeros de polipirrol. Polímeros de polipirrol convenientes y métodos para producir estos polímeros en general se conocen. En una modalidad, el polímero eléctricamente conductor comprende un polímero de polipirrol que comprende 2 o más, más típica 4 o más, unidades monoméricas de acuerdo con la estructura (II) por molécula del polímero: en donde: cada ocurrencia de R21 y cada ocurrencia de R22 es independientemente H, alquilo, alquenilo, alcoxi, alcanoilo, alquiltio, ariloxi, alquiltioalquilo, alquiladlo, arilalquilo, amino, alquilamino, dialquilamino, arilo, alquilsulfinilo, alcoxialquilo, alquilsulfonilo, ariltio, arilsulfinilo, alcoxicarbonilo, arilsulfonilo, ácido acrílico, ácido fosfórico, ácido fosfónico, halógeno, nitro, ciano, hidroxilo, epoxi, silano, siloxano, hidroxi, hidroxialquilo, benzilo, carboxilato, éter, amidosulfonato, éter carboxilato, éter sulfonato, éster sulfonato, y uretano, o R21 y R22 de una unidad pirrol determinada se fusionan para formar, junto con los átomos de carbono a los cuales se conectan, una cadena alquileno o alquenileno que completa un anillo aromático o alicíclico de 3, 4, 5, 6, ó 7-miembros, este anillo puede opcionalmente incluir uno o más átomos divalentes de nitrógeno, azufre u oxígeno, y cada ocurrencia de R23 se elige independientemente para ser igual o diferente en cada ocurrencia y se elige de hidrógeno, alquilo, alquenilo, arilo, alcanoilo, alquiltioalquilo, alquilarlo, arilalquilo, amino, epoxi, silano, siloxano, hidroxi, hidroxialquilo, benzilo, carboxilato, éter, éter carboxilato, éter sulfonato, éster sulfonato y uretano.
En una modalidad, cada ocurrencia de R21 y cada ocurrencia de R22 independientemente es H, alquilo, alquenilo, alcoxi, cicloalquilo, cicloalquenilo, hidroxi, hidroxialquilo, benzilo, carboxilato, éter, amidosulfonato, éter carboxilato, éter sulfonato, éster sulfonato, uretano, epoxi, silano, siloxano o alquilo, en donde el grupo alquilo puede opcionalmente estar sustituido con una o más porciones de ácido sulfónico, ácido carboxílico, ácido acrílico, ácido fosfórico, ácido fosfónico, halógeno, nitro, ciano, hidroxilo, epoxi, silano o porciones siloxano.
En una modalidad, cada ocurrencia de R23 es independientemente H, alquilo, y alquilo substituido con uno o más de porciones ácido sulfónico, ácido carboxílico, ácido acrílico, ácido fosfórico, ácido fosfónico, halógeno, ciano, hidroxilo, epoxi, silano o siloxano.
En una modalidad, cada ocurrencia de R21, R22, y R23 es H.
En una modalidad, R y R se fusionan para formar junto con los átomos de carbono a los cuales se conectan, un anillo alicíclico de 6- ó 7-miembros, que además está sustituido con un grupo seleccionado de alquilo, heteroalquilo, hidroxi, hidroxialquilo, benzilo, carboxilato, éter, éter carboxilato, éter sulfonato, éster sulfonato y uretano. En una modalidad, R21 y R22 se fusiona para formar, junto con los átomos de carbono a los cuales se conectan, un anillo alicíclico de 6- ó 7- miembros, que además está substituido con un grupo alquilo. En una modalidad, R21 y R22 se fusionan para formar, junto con los átomos de carbono a los cuales se conectan, un anillo alicíclico de 6- ó 7-miembros, que además está substituido con un grupo alquilo que tiene al menos 1 átomo de carbono.
En una modalidad, R21 y R22 se fusionan para formar, junto con los átomos de carbono a los cuales se conecta, un grupo -0-(CHR24)n'-0-, en donde: cada ocurrencia de R24 es independientemente H, alquilo, hidroxi, hidroxialquilo, benzilo, carboxilato, amidosulfonato, éter, éter carboxilato, éter sulfonato, éster sulfonato, y uretano, y n" es 2 ó 3.
En una modalidad, al menos un grupo R24 no es hidrógeno. En una modalidad, al menos un grupo R24 es un sustituyente que tiene F substituido por al menos un hidrógeno. En una modalidad, al menos un grupo Y es perfluorado.
En una modalidad, el polímero eléctricamente conductor comprende uno o más polímeros de polianilina. Polímeros de polianilina convenientes y métodos para producir estos polímeros en general se conocen. En una modalidad, el polímero eléctricamente conductor comprende un polímero de polianilina que comprende 2 o más, en forma más típica 4 o más, unidades monoméricas seleccionadas de unidades monoméricas de acuerdo con la estructura (III) y unidades monoméricas de acuerdo con la estructura (III. a) por molécula del polímero: en donde: cada ocurrencia de R31 y R32 es independientemente alquilo, alquenilo, alcoxi, cicloalquilo, cicloalquenilo, alcanoilo, alquiltio, ariloxi, alquiltioalquilo, alquilarilo, arilalqui , amino, alquilamino, dialquilamino, arilo, alquilsulfinilo, alcoxialquilo, alquilsulfonilo, ariltio, arilsulfinilo, alcoxicarbonilo, arilsulfonilo, ácido carboxiiico, halógeno, ciano, o alquilo substituido con uno o más porciones de ácido sulfónico, ácido carboxiiico, halo, nitro, ciano o epoxi, o dos grupos R31 o R32 en el mismo anillo pueden ser fusionados para formar junto con los átomos de carbono a los cuales se conectan, un anillo aromático o alicíclico de 3, 4, 5, 6, ó 7-miembros, este anillo puede opcionalmente incluir uno o más átomos divalentes de nitrógeno, azufre u oxígeno, y cada a y a' independientemente es un entero de 0 a 4, cada b y b' es un entero de 1 a 4, en donde por cada anillo, la suma de los coeficientes a y b del anillo o los coeficientes a' y b' del anillo es 4.
En una modalidad, a o a' = 0 y el polímero de polianilina son polímeros de polianilina no sustituidos referidos aquí como un polímero "PAÑI".
En una modalidad, el polímero eléctricamente conductor comprende uno o más polímeros heteroaromáticos policíclicos. Polímeros heteroaromáticos policíclicos convenientes y métodos para producir estos polímeros, en general se conocen. En una modalidad, el polímero eléctricamente conductor comprende uno o más polímeros heteroaromáticos policíclicos que comprenden 2 o más, en forma más típica 4 o más, unidades monoméricas por molécula que se derivan de uno o más monómeros heteroaromáticos, cada uno de los cuales independientemente es de acuerdo con la Fórmula (IV): en donde: Q es S o NH, R41, R42, R43, y R44 cada uno es independientemente H, alquilo, alquenilo, alcoxi, alcanoilo, alquiltio, ariloxi, alquiltioalquilo, alquilarilo, arilalquilo, amino, alquilamino, dialquilamino, arilo, alquilsulfinilo, alcoxialquilo, alquilsulfonilo, ariltio, arilsulfinilo, alcoxicarbonilo, arilsulfonilo, ácido acrílico, ácido fosfórico, ácido fosfónico, halógeno, nitro, ciano, hidroxilo, epoxi, silano, siloxano, hidroxi, hidroxialquilo, benzilo, carboxilato, éter, éter carboxilato, amidosulfonato, éter sulfonato, éster sulfonato, o uretano, siempre que al menos un par de sustituyentes adyacentes R41 y R42, R42 y R43, o R43 y R44 se fusionan para formar, junto con los átomos de carbono a los cuales se conectan, un anillo aromático de 5 ó 6-miembros, este anillo puede opcionalmente incluir uno o más hetera átomos, en forma más típica seleccionados de átomos divalentes de nitrógeno, azufre y oxígeno, como miembros de anillo.
En una modalidad, los polímeros heteroaromáticos policíclicos comprenden 2 o más, más típicamente 4 o más, unidades monoméricas por molécula que se derivan de uno o más monómeros heteroaromáticos, cada uno de los cuales independientemente es de acuerdo con la estructura (V): en donde: Q es S, Se, Te, o NR55, T es S, Se, Te, NR55, O, Sí(R55)2, o PR55, E es alquenileno, arileno y heteroarileno, R55 es hidrógeno o alquilo, R51, R52, R53, y R54 cada uno son independientemente H, alquilo, alquenilo, alcoxi, alcanoilo, alquiltio, ariloxi, alquiltioalquilo, alquilarilo, arilalquilo, amino, alquilamino, dialquilamíno, arilo, alquilsulf ¡nilo, alcoxialquilo, alquilsulfonilo, ariltio, arilsulf inilo, alcoxicarbonilo, arilsulfonilo, ácido acrílico, ácido fosfórico, ácido fosfónico, halógeno, nitro, nitrilo, ciano, hidroxilo, epoxí, silano, siloxano, hidroxi, hidroxialquílo, benzilo, carboxilato, éter, éter carboxilato, amidosulfonato, éter sulfonato, y uretano, o en donde cada par de sustituyentes adyacentes R51 y R52 y sustituyentes adyacentes R53 y R54 pueden formar independientemente junto con los átomos de carbono a los cuales se conectan, un anillo aromático o alicíclico de 3, 4, 5, 6, ó 7-miembros, este anillo puede opcionalmente incluir uno o más hetera átomos, en forma más típica seleccionados de átomos divalentes de nitrógeno, azufre y oxígeno como miembros de anillo.
En una modalidad, el polímero eléctricamente conductor comprende uno o más copolímeros que comprenden cada uno cuando menos una primer unidad monomérica por molécula que es de acuerdo con la fórmula (I), (l.a), (II), (III), o (lll.a) o que se deriva de un monómero heteroaromático de acuerdo con la estructura (IV) o (V), y además comprende una o más segundas unidades monoméricas por molécula que difieren en estructura y/o composición de las primeras unidades monoméricas. Cualquier tipo de segundas unidades monoméricas puede emplearse, siempre que no afecte en forma nociva las propiedades deseadas del copolímero. En una modalidad, el copolímero comprende, con base en el número total de unidades monómero del copolímero, menos que o igual a 50%, en forma más típica menos que o igual a 25%, aún más en forma típica menor que o igual a 10% de segundas unidades monoméricas.
Tipos ejemplares de segundas unidades monoméricas incluyen, pero no están limitados a aquellos derivados de monómeros de alquenilo, alquinilo, arileno y heteroarileno, tales como por ejemplo, fluoreno, oxadiazol, tiadiazol, benzotiadiazol, fenileno vinileno, fenilen etinileno, piridina, diazinas, y triazinas, todos los cuales pueden además estar substituidos, que son copolimerizables con los monómeros de los cuales se derivan las primeras unidades monoméricas.
En una modalidad, los copolímeros se elaboran al primero formar un oligómero intermedio que tiene la estructura A-B-C, en donde A y C representan primeras unidades monoméricas, que pueden ser iguales o diferentes, y B representa una segunda unidad monomérica. El oligómero intermediario A-B-C puede prepararse utilizando técnicas orgánicas de síntesis estándar, tales como acoplamientos Yamamoto, Stille, metátesis Grignard, Suzuki y Negishi. El copolímero después se forma por polimerización oxidativa del oligómero intermediario solo, o por copolimerización del oligómero intermediario con uno o más monómeros adicionales.
En una modalidad, el polímero eléctricamente conductor comprende al menos un homopolímero de un monómero seleccionado de monómeros tiofeno, monómeros pirrol, monómeros de anilina, y monómeros aromáticos policíclicos, en forma más típica un homopolímero de poli(tiofeno). En una modalidad, el polímero eléctricamente conductor comprende al menos un copolímero de dos o más monómeros, en donde al menos uno de estos monómeros se elige de monómeros de tiofeno, monómeros de pirrol, monómeros de anilina, y monómeros aromáticos policíclicos.
En una modalidad, el peso molecular promedio en peso del polímero eléctricamente conductor es de aproximadamente 1000 a aproximadamente 2,000,000 gramos por mol, en forma más típica de aproximadamente 5,000 a aproximadamente 1 ,000,000 gramos por mol, y aún más típica de aproximadamente 10,000 a aproximadamente 500,000 gramos por mol.
En una modalidad, el polímero eléctricamente conductor además comprende un polianión, tal como un adulterante de ácido polímero, típicamente (en forma particular cuando el medio líquido de la composición de polímero es un medio acuoso), un adulterante ácido polímero soluble en agua. En una modalidad, los polímeros eléctricamente conductores empleados en las nuevas composiciones y métodos, se preparan al polimerizar en forma oxidativa los monómeros correspondientes en solución acuosa que contienen un ácido soluble en agua, típicamente un ácido polímero soluble en agua. En una modalidad, el ácido es un ácido sulfónico polímero. Algunos ejemplos no- limitantes de los ácidos son polímeros de ácido polisulfónico, tales como por ejemplo, ácido polí(estirensulfónico) ("PSSA"), ácido polivinilsulfónico, y ácido poli(2-acrilamido-2-metil-1-propansulfónico) ("PAAMPSA"), y polímeros de 'ácido policarboxílico, tales como por ejemplo, ácido poli(acrílico), ácido poli(metacrílico), y ácido poli(maleico), así como sus mezclas. El anión ácido proporciona el adulterante del polímero conductor. En una modalidad, el polímero eléctricamente conductor comprende un polímero catiónico eléctricamente conductor y un polianión. La polimerización oxidativa se lleva a cabo utilizando un agente oxidante tal como persulfato de amonio, persulfato de sodio, y sus mezclas. De esta manera, por ejemplo, cuando se polimeriza en forma oxidativa anilina en la presencia de PMMPSA, la mezcla de polímero adulterado eléctricamente conductor PANI/PAAMPSA se forma. Cuando etilendioxitiofeno (EDT) se polimeriza en forma oxidativa en la presencia de PSSA, se forma la mezcla de polímero adulterada eléctricamente conductora de PEDT/PSS. La estructura principal conjugada de PEDT se oxida parcialmente y se carga en forma positiva. Pirróles y tienotiofenos polimerizados en forma oxidativa también tienen una carga positiva que se equilibra por el anión ácido.
En una modalidad, el ácido polímero soluble en agua seleccionado de ácidos polisulfónicos, en forma más típica, ácido poli(estiren sulfónico), o ácido poli(acrilamido-2-metil-1-propan-sulfónico), o un ácido policarboxílico, tal como ácido poliacrílico, ácido polimetacrílico, o ácido polimaleico. El ácido polímero típicamente tiene un peso molecular promedio en peso desde aproximadamente 1 ,000 a aproximadamente 2,000,000 gramos por mol (g/mol), en forma más típica desde aproximadamente 2,000 a aproximadamente 1 ,000,000 g/mol.
En una modalidad, el componente de polímero eléctricamente conductor de la respectiva película de polímero, gel de polímero, espuma de polímero, composición de polímero y/o dispositivo electrónico de la presente invención, comprende con base en 100 pbw del polímero eléctricamente conductor: (i) de mayor a 0 pbw a 100 pbw, en forma más típica de aproximadamente 10 a aproximadamente 50 pbw, y aún más típica de aproximadamente 20 a aproximadamente 50 pbw, de uno o más polímeros eléctricamente conductores, en forma más típica de una o más unidades monoméricas que comprenden uno o más polímeros eléctricamente conductoras que comprenden unidades monoméricas de acuerdo con la estructura (l.a), en forma más típica uno o más polímeros de politiofeno que comprenden unidades monoméricas de acuerdo con la estructura (l.a) en donde Q es S, y aún más típica de uno o más polímeros eléctricamente conductores que comprenden poli(3,4-etilendioxitiofeno), y (ii) de 0 pbw a 100 pbw, en forma más típica de aproximadamente 50 a aproximadamente 90 pbw, y aún más típica de aproximadamente 50 a aproximadamente 80 pbw, de uno o más adulterantes de ácido polímero soluble en agua, en forma más típica de uno o más adulterantes de ácido polímero solubles en agua que comprenden un adulterante de ácido poli(estiren sulfónico).
Líquidos iónicos son sales orgánicas que consisten totalmente de especies aniónicas y catiónicas y tienen un punto de fusión menor que o igual a 100°C. En una modalidad, el líquido iónico tiene un punto de fusión menor que o igual a 75°C, en forma más típica menor que o igual a 50°C y aún más típica menor que o igual a 25°C.
En una modalidad, el líquido iónico comprende una o más sales orgánicas que consisten totalmente de especies aniónicas y catiónicas y tienen un punto de fusión menor que o igual a 100°C.
En una modalidad, el catión de un compuesto de líquido iónico es una porción orgánica voluminosa, asimétrica. Cationes típicos para compuestos líquidos iónicos convenientes incluyen por ejemplo: cationes de amonio o tetraalquil amonio, tales como por ejemplo, cationes tetrametil amonio, tetrabutil amonio, tetrahexil amonio, butiltrimetil amonio, y metiltrioctil amonio, cationes de guanidinio tales como por ejemplo, cationes de ?,?,?',?'-tetrahexil-N",N"-dimetilguanidinio, cationes de imidazolio, en forma más típica, cationes de imidazolio que están substituidos con de 1 a 3, en forma más típica de 2 a 3, sustituyentes alquilo, hidroxialquilo, y/o arilo por átomo de boro, tal como por ejemplo, cationes 1 ,3-dimetil-imidazolio, 1-benz¡l-3-metil-imidazolio, 1 -butil-3-metil-imidazolio, 1-etil-3-met¡l-im¡dazolio, 1-hexil-3-metil-imidazolio, 1-metil-3-propil-imidazolÍo, 1-metil-3-octil-imidazolio, 1-metil-3-tetradecil-imidazolio, 1-metil-3-fenil-imidazolio, 1 ,2,3-trimetil-imidazolio, 1 ,2-metil-3-octil-imidazolio, 1-butil-2,3-dimetil-imidazolio, 1-hexil-2,3-metil-imidazolio, y 1-(2-hidroxietil)-2,3-dimetil-imidazolio, cationes morfolinio, tales como por ejemplo cationes N-metil-morfolinio y N-etil-morfolinio, cationes fosfonio, tales como por ejemplo, cationes tetrabutil fosfonio y tributilmetil fosfonio, cationes piperidinio, tales como por ejemplo cationes 1-butil-1-metil-piperidinio y 1-metil-1-propil-p¡peridinio, cationes piradazinio, cationes pirazinio, tales como por ejemplo, cationes 1 -etil-4-metil-pirazinio, 1-octil-4-propil-pirazinio, cationes pirazolio, tales como por ejemplo cationes 1-etil-2,3,5-pirazolinio, cationes piridinio, tales como por ejemplo cationes N-butil-piridinio y N-hexil-piridinio, cationes de pirimidinio, tales como por ejemplo cationes 1-hexil-3-propil-pirimidinio, 1-etil-3-metil-pirimidinio, cationes pirrolidinio, tales como por ejemplo cationes 1 -butil-1 -metil-pirrolidinio y 1 -metil-1 -propil-pirrolidinio, cationes pirrolio, tales como por ejemplo cationes 1 ,1-dimetil-pirrolio, 1-metil-1 -pentil-pirrolio, cationes pirrolinio, cationes sulfonio, tales como por ejemplo cationes trimetil sulfonio, cationes tiazolio, cationes oxazolio, y cationes triazolio.
Aniones típicos para compuestos líquidos iónicos convenientes incluyen por ejemplo: aniones borato, tales como por ejemplo aniones tetrafluoroborato, tetrada noborato, tetraquis-(p-(dimetil(1 H, 1 H, 2H, 2H-perfluorooctil)silil)fenil)borato, alquiltrifluoroborato, perfluoroalquiltrifluoroborato, y aniones alqueniltrifluoroborato aniones carbonato tales como por ejemplo, hidrógeno carbonato y aniones metilcarbonato, aniones carboxilato, tales como por ejemplo aniones salicilato, tiosalicilato, L-lactato, acetato, trifluroacetato y formiato, aniones clorato, aniones cianato, tales como por ejemplo, aniones tiocianato, dicianamida, y tricianometano, aniones haluro, tales como por ejemplo aniones fluoruro, cloruro, bromuro y yoduro, aniones ¡mida, tales como por ejemplo, aniones ¡mida y bis(fluorometilsulfonil)imida, aniones nitrato, aniones fosfato, tales como por ejemplo, aniones de dihidrógeno fosfato, hexafluorofosfato, d¡(tr¡flurometil)tetrafluorofosfato, tris(trifluorometil)trifluorofosfato, tris(perfluoroalquil)trifluorofosfato, tetra(trifluorometil)difluorofosfato, penta(trifluorometil)fluorofosfato, y hexa(trifluorometilfosfato), aniones sulfato y sulfonato, tales como por ejemplo, aniones trifluorometansulfonato, hidrógeno sulfato, tosilato, (CVC^alquilsulfato y (C C12)alquilsulfonato, aniones perfluoroalquil yS-dicetonato, tales como por ejemplo aniones 6,6, 7,7,8, 8,8-heptafluoro-2,2-dimetil-3,5-octandionato, 1 ,1 ,1 ,5,5,5-hexafluoro-2,4-pentandionato, y 4,4,4-trifluoro-1 -(2-tienil)-1 ,3-butandionato, aniones fluorohidrogenato, tales como por ejemplo aniones fluoruro de poli(hidrógeno) y fluoruro, y aniones fluorometalato, tales como por ejemplo, aniones oxopentafluorotungsteno (VI).
El líquido iónico puede comprender una mezcla de compuestos líquidos iónicos y de esta manera una mezcla de dos o más de estos cationes y/o dos o más de estos aniones.
El anión y catión de líquido iónico se eligen, de acuerdo con las técnicas conocidas en la especialidad, para ajustar a la medida las propiedades de líquido iónico para las demandas de la aplicación particular, por ejemplo un líquido iónico con un catión imidazolio típicamente se esperará que proporcione menor viscosidad y superior conductividad, pero menor estabilidad, que un líquido iónico análogo con catión amonio o pirrolidio, y un líquido iónico con un anión menor, tal como aniones dicianamida y tetracianoborato, típicamente se esperará que proporcionen una superior conductividad, pero menor estabilidad, que un líquido iónico análogo con un anión más grande, tal como anión tris(pentafluoroetil)triflurofosfato.
En una modalidad, el líquido iónico es un compuesto iónico que tiene un punto de fusión menor que o igual a 25°C, tal como por ejemplo tetracloroaluminato de 1-etil-3-metil-imidazolio, tetracloroaluminato de 1-butil-3-met¡l-imidazolio, acetato 1 -etil-3-metil-imidazolio, acetato 1 -butil-3-metil-imidazolio, etilsulfato de 1-etil-3-metil-imidazolio, metilsulfato de 1-butil-3-metil-imidazolio, tiocianato de 1-etil-3-metil-imidazolio, tiocianato de 1 -butil-3-metil-imidazolio, bis(trifluorometansulfonil)imida de 1 -ettl-3-metil-imidazolio, tetracianoborato de 1-etil-3-metil-imidazolio, dicianamida de 1 -butil-1 -metil-pirrolidinio, tetrafluoroborato de 1-etil-3-metil-imidazolio, trifluroacetato de 1-etil-3-metil-imidazolio, bis(fluorometilsulfonil)imida de 1-etil-3-metil-imidazolio, y sus mezclas.
En una modalidad, el líquido iónico es un compuesto iónico que tiene un punto de fusión menor a 25°C, una viscosidad a 20°C menor que o igual a aproximadamente 100 centiPoise, y una conductancia específica mayor que o igual a aproximadamente 5 milliSiemens por centímetro ("mS/cm"), en forma más típica mayor que 10 mS/cm, tal como por ejemplo, tetracianoborato de 1-etil-3-metil-imidazolio, dicianamida de 1 -butil-1 -metil-pirrolidinio, tetrafluoroborato de 1-etil-3-metil-imidazolio, tiocianato de 1 -etil-3-metil-imidazolio, trifluroacetato de 1-etil-3-metil-imidazolio y bis(fluorometilsulfonil)imida de 1-etil-3-metil-imidazolio, y sus mezclas.
En una modalidad, el líquido iónico comprende una sal de un catión imidazolio sustituido con alquilo-, hidroxialquilo y/o arilo y un anión cianato, tal como por ejemplo dicianato de 1 ,3-dimetil-imidazolio, tiocianato de 1 -benzil-3-metil-imidazolio, tricianometano de 1 -butil-3-metil-imidazolio, dicianato de 1-etil-3-metil-imidazolio, tiocianato de 1-hexil-3-metil-im¡dazolio, tricianometan 1-metil-3-propil-imidazolio, dicianato de l-metil-3-octil-imidazolio, tiocianato de 1 -metil-3-tetradecil-¡midazolio, dicianato de 1-metil-3-fenil-imidazolio, tiocianato de 1 ,2,3-trimetil-imidazolio, tricianometano de 1 ,2-metil-3-octil-imidazolio, dicianato de 1 -butil-2,3-dimetil-imidazolio, tiocianato de 1-hexil-2,3-metil-imidazolio, y tricianometano 1 -(2-hidroxietil)-2,3-dimetil-imidazolio, y sus mezclas.
En una modalidad, el líquido iónico comprende una sal de un catión imidazolio sustituido con alquilo-, hidroxialquilo- y/o arilo y un anión tetracianoborato, tal como por ejemplo, tetracianoborato de 1 ,3-dimetil-imidazolio, tetracianoborato de 1 -benzil-3-metil-imidazolio, tetracianoborato de 1 -butil-3-metil-imidazolio, tetracianoborato de 1-etil-3-metil-imidazolio, tetracianoborato de l-hexil-3-metil-imidazolio, tetracianoborato de 1-metil-3-propil-imidazolio, tetracianoborato de 1 -metil-3-octil-im¡dazolio, tetracianoborato de 1-metil-3-tetradecil-imidazolio, tetracianoborato de 1-metil-3-phenil-imidazolio, tetracianoborato de 1 ,2,3-trimetil-imidazolio, tetracianoborato de 1 ,2-metil-3-octil-imidazolio, tetracianoborato de 1 -butil-2,3-dimetil-imidazolio, tetracianoborato de 1 -hexil-2,3-metil-imidazolio, y tetracianoborato de 1-(2-hidrox¡etil)-2,3-dimetil-imidazolio, y sus mezclas.
En una modalidad, el líquido iónico comprende una sal de un catión imidazolio sustituido con alquilo-, hidroxialquilo y/o arilo y un anión tetraquis-(p-(dimetil(1 H, 1 H, 2H, 2H-perfluorooctil)silil)fenil)borato, tal como por ejemplo tetraquis-(p-(dimetil(1 H,1 H,2H,2H-perfluorooctil)silil)fenil)borato de 1 ,3-dimetil-imidazolio, tetraquis-(p-(dimetil(1 Hr1 H,2H,2H-perfluorooctil)silil)-fenil)borato de 1-benzil-3-metil-im¡dazolio, tetraquis-(p-(dimetil(1 H,1 H,2H,2H-perfluorooctil)silil)fenil)borato de 1-butil-3-metil-imidazolio, tetraquis-(p-(dimetil(1 H,1 H,2H,2H-perfluorooctil)silil)fenil)borato de 1 -etil-3-metil-imidazolio, tetraquis-(p-(dimetil(1 H,1 H,2H,2H-perfluorooctil)silil)fenil)borato de 1-hexil-3-metil-imidazolio, tetraquis-(p-(dimetil(1 H,1 H,2H,2H-perfluorooctil)silil)fenil)borato de 1-metil-3-prop¡l-im¡dazol¡o, tetraquis-(p-(dimetil(1 H,1 H,2H,2H-perfluorooctil)silil)fenil)borato de 1-metil-3-octil-imidazolio, tetraquis-(p-(dimetil(1 H, 1 H,2H,2H-perfluorooctil)sil¡l)fen¡l)borate de 1 -metil-3-tetradecil-imidazolio, tetraquis-(p-(d¡met¡l(1 H,1 H,2H,2H-perfluorooct¡l)silil)fen¡l)borato de 1 -metil-3-fen¡l-¡m¡dazolio, tetraquis-(p-(dimetil(1 H,1 H,2H,2H-perfluorooctil)silil)fenil)borato de 1 ,2,3-trimetil-imidazolio, tetraquis-(p-(dimetil(1 H,1 H,2H,2H-perfluorooct¡l)silil)fen¡l)borato de 1 ,2-metil-3-octil-imidazolio, tetraquis-(p-(d¡metil(1 H,1 H,2H,2H-perfluorooctil)silil)fenil)borato de 1-butil-2,3-dimetil-imidazolio, tetraquis-(p-(d¡rnetil(1 H,1 H,2H,2H-perfluorooctil)s¡l¡l)fen¡l)borato de 1-hexil-2,3-metil-im¡dazolio, y tetraquis-(p-(dimetil(1 H,1 H,2H,2H-perfluorooct¡l)silil)fenil)borato de 1-(2-hidroxiet¡l)-2,3-d¡met¡l-imidazolio, y sus mezclas.
En una modalidad, el líquido iónico comprende una sal de un catión imidazolio substituido con alquilo-, hidroxialquilo- y/o arilo y un anión hexafluorofosfato tal como por ejemplo hexafluorofosfato de 1 ,3-dimetil-imidazolio, hexafluorofosfato de 1 -benzil-3-metil-imidazolio, hexafluorofosfato de 1-butil-3-metil-imidazolio, hexafluorofosfato de 1 -etil-3-metil-imidazolio, hexafluorofosfato de 1 -hexil-3-metil-imidazolio, hexafluorofosfato de 1-metil-3-propil-imidazolio, hexafluorofosfato de 1-metil-3-octil-imidazolio, hexafluorofosfato de l -metil-3-tetradecil-imidazolio, hexafluorofosfato de 1-metil-3-phenil-imidazolio, hexafluorofosfato de 1 ,2,3-trimetil-imidazolio, hexafluorofosfato de 1 ,2-metil-3-octil-imidazolio, hexafluorofosfato de 1-butil-2,3-dimetil-imidazolio, hexafluorofosfato de 1-hexil-2,3-metil-imidazolio, y hexafluorofosfato de 1-(2-hidroxietil)-2,3-dimetil-imidazolio, y sus mezclas.
Como se mencionó anteriormente, la patente de los E.U.A. No. 7,438,832, otorgada en octubre 21 , 2008 describe ampliamente mezclas de polímeros eléctricamente conductores y líquidos iónicos, incluyendo específicamente, mezclas de PEDOT-PSS y tetrafiuoroborato de 1 -butil-3-metil-imidazolio. En una modalidad en donde el componente de polímero eléctricamente conductor de la película de polímero, composición de polímero y/o dispositivo electrónico respectivo de la presente invención comprende una mezcla de un polímero poli(tiofeno) y un polímero ácido soluble en agua, o en forma más típica de poli(3,4-etilendioxitiofeno) y ácido poli(estiren sulfónico), el componente de líquido iónico de esta película de polímero, composición de polímero y/o dispositivo electrónico no comprende tetrafluoroborato de 1-butil-3-metil-imidazolio, o en forma más típica el componente líquido iónico de esta película de polímero, composición de polímero y/o dispositivo electrónico no comprende un anión tetrafluoroborato.
En una modalidad, el componente líquido iónico de la película de polímero, composición de polímero y/o dispositivo electrónico respectivo de la presente invención, no comprende un anión de tetrafluoroborato.
Como se mencionó anteriormente, la patente de los E.U.A. No. 7,842,197, otorgada en noviembre 30, 2010, describe un método para producir un material conductor, al poner en contacto un polímero eléctricamente conductor con ciertos líquidos iónicos, incluyendo específicamente, poner en contacto PEDOT-PSS y 1-hexil-3-metilimidazolio yodado o bis(ácido triflurometan sulfónico)imida de 1-etil-3-metilimidazolio. En una modalidad, en donde el componente de polímero eléctricamente conductor de la película de polímero, gel de polímero, espuma de polímero, composición de polímero y/o dispositivo electrónico respectivo de la presente invención, es una mezcla de un polímero de poli(tiofeno) y un polímero ácido soluble en agua, el componente líquido iónico de esta película de polímero, composición de polímero y/o dispositivo electrónico no comprende 1-hexil-3-metilimidazolio yodado o bis(ácido trifluorometan sulfónico)imida de 1 -etil-3-metilimidazolio, en forma más típica no comprende un anión de para-toluen sulfonato, anión tetrafluoroborato, anión bis(trifluorometilsulfonil)imida, anión de (CF3SO3)", anión (CH3CH2CH2CH2SO3)-, o anión de (CHF2CF2CF2 CF2CH2S03)~, y en forma aún más típica, no comprende un anión sulfonato, anión sulfato, anión carboxilato, anión bis(trifluorometilsulfonil)imida, anión nitrato, anión nitro, anión halógeno, anión PF6", o anión tetrafluoroborato.
En una modalidad, componente líquido iónico de la película de polímero, gel de polímero, espuma de polímero, composición de polímero y/o dispositivo electrónico respectivo de la presente invención no comprende un anión sulfonato, anión tetrafluoroborato, anión sulfonilimida, anión bis(trifluorometilsulfonil)imida, en forma más típica el componente líquido iónico de la película de polímero, gel de polímero, espuma de polímero, composición de polímero y/o dispositivo electrónico respectivo de la presente invención no comprende un anión sulfonato, anión sulfato, anión carboxilato, anión bis(trifluorometilsulfonil)imida, anión nitrato, anión nitro, anión halógeno, anión PF6", o anión tetrafluoroborato.
La composición de polímero, película de polímero y componente de película de polímero respectivo del dispositivo electrónico de la presente invención cada uno puede además comprender opcionalmente uno o más componentes adicionales, tales como por ejemplo uno o más de polímeros, colorantes, auxiliares de revestimiento, partículas conductoras, tintas conductoras, pastas conductoras, materiales de transporte de carga, agentes de entrelazamiento, y sus combinaciones que se disuelven o dispersan en el portador líquido.
La composición de polímero, película de polímero, y componente de película de polímero del dispositivo electrónico de la presente invención cada uno puede además comprender opcionalmente uno o más aditivos eléctricamente conductores, tales como por ejemplo, partículas de metal, incluyendo nano partículas de metal y nano alambres de metal, partículas de grafito, incluyendo fibras de grafito o partículas de carbón, incluyendo fulerenos de carbón y nanotubos de carbón, y así como combinaciones de cualesquiera de estos aditivos. Fulerenos convenientes incluyen por ejemplo, fulerenos C60, C70 y C84, cada uno de los cuales puede derivatizarse por ejemplo con un grupo (3-metoxicarbonil)-propil-fenil ("PCBM"), tal como fulerenos derivatizados C60-PCBM, C-70-PCBM y C-84 PCBM. Nanotubos de carbón convenientes incluyen nanotubos de carbón de una sola pared que tienen una estructura de sillón, zigzag o quiral, así como nanotubos de carbón de múltiples paredes, incluyendo nanotubos de carbón de paredes dobles, y sus mezclas.
En una modalidad, la película de polímero respectiva de la presente invención y el componente de película de polímero del dispositivo electrónico de la presente invención además cada uno comprende hasta aproximadamente 65 pbw, en forma más típica de aproximadamente 12 a aproximadamente 62 pbw de partículas de carbón, en forma más típica nanotubos de carbón y aún más típica nanotubos de carbón de múltiples paredes, por 100 pbw de la película.
En una modalidad, la composición de polímero de la presente invención se elabora al proporcionar una solución o dispersión del polímero eléctricamente conductor en el portador líquido o disolver o dispersar el polímero eléctricamente conductor en el portador líquido y disolver o dispersar el líquido iónico en el portador líquido, típicamente al agregar el polímero eléctricamente conductor y líquido iónico al portador líquido y agitar la mezcla, en forma más típica al proporcionar una solución o dispersión de un polímero eléctricamente conductor en un portador líquido y disolver o dispersar un líquido iónico en la solución o dispersión del polímero eléctricamente conductor en el portador líquido.
En una modalidad, el líquido iónico se agrega a una solución o dispersión acuosa tranquila, sin mezclado, del polímero eléctricamente conductor en el portador líquido y después se mezcla. En otra modalidad, una solución o dispersión acuosa del polímero eléctricamente conductor en el portador líquido, se mezcla y el líquido iónico se agrega a la dispersión acuosa del polímero eléctricamente conductor en el portador líquido con mezclado continuo. Al formar versiones de gel de la composición de la presente invención, agregar líquido iónico a una solución o dispersión acuosa tranquila del polímero eléctricamente conductor en el portador líquido y después el mezclado tiende a resultar en gelación inmediata, mientras que el mezclado de la solución o dispersión acuosa del polímero eléctricamente conductor en el portador liquido y agregar el líquido iónico a la dispersión acuosa del polímero eléctricamente conductor en el portador líquido con mezclado continuo, tiende a retardar la gelación.
En una modalidad, película de polímero eléctricamente conductora de acuerdo con la presente invención se elabora a partir de la composición de polímero de la presente invención al depositar una capa de la composición de polímero por ejemplo por vaciado, revestimiento por rocío, revestimiento por centrifugado, revestimiento con grabado, revestimiento cortina, revestimiento por inmersión, revestimiento con matriz-ranura, impresión de inyección de tinta, impresión de grabado o impresión de estarcido, en un substrato y retirar el portador líquido de la capa. Típicamente, el portador líquido se retira de la capa al permitir que el componente portador líquido de la capa se evapore. La capa soportada con sustrato puede someterse a temperatura elevada para estimular evaporación del portador líquido.
El sustrato puede ser rígido o flexible y puede comprender por ejemplo, un metal, un polímero, un vidrio, un papel o un material cerámico. En una modalidad, el sustrato es una hoja de plástico flexible. En una modalidad, el sustrato son hojas de plástico flexibles que comprenden un polímero seleccionado de poliésteres, polisulfonas, poliétersulfonas, poliarilates, poliimidas, poliéterimidas, politetrafluoroetilenos, poli(éter cetona)s, poli(éter cetona éter)s, poli ((met)acrilato)s, policarbonatos, poliolefinas, y sus mezclas.
La película de polímero puede cubrir un área del sustrato que es tan grande como todo un dispositivo electrónico o tan pequeña como un área funcional específica, tales como el exhibidor visual actual o tan pequeña como un solo sub-píxel. En una modalidad, la película de polímero tiene un espesor mayor a 0 hasta aproximadamente 10 µ??, en forma más típica de 0 a aproximadamente 50 nm.
En una modalidad alterna, la película de polímero de la presente invención se elabora al poner en contacto una película de polímero eléctricamente conductor, típicamente soportada en un sustrato, con el líquido iónico. La película de polímero puede ponerse en contacto con el líquido iónico por ejemplo por inmersión de la película de polímero en un volumen del líquido iónico o por aplicación de una capa del líquido iónico a una superficie de la película, tal como por ejemplo, mediante aplicación por rocío. El tiempo y temperatura de contacto pueden determinarse en una base caso por caso, dependiendo de la identidad de polímero, la identidad del líquido iónico, la geometría de la película, y el resultado deseado. Típicamente el contacto se realiza a temperatura ambiente o a temperatura elevada, en forma típica de hasta aproximadamente 100°C. El tiempo de contacto puede ser cualquier tiempo de contacto no cero, en forma más típica el tiempo de contacto es de aproximadamente 1 minuto a aproximadamente una hora. Después de la etapa de contacto, cualquier líquido iónico en exceso puede retirarse al lavar la película de polímero con un medio líquido conveniente, tal como por ejemplo agua, un solvente orgánico o una mezcla de agua y un solvente orgánico miscible en agua.
En una modalidad, la película de polímero de la presente invención no es redíspersable en el portador líquido, y la película puede de esta manera aplicarse como una serie de múltiples películas delgadas. Además, la película puede ser sobre revestida con una capa de un material diferente disperso en el portador líquido sin ser dañada.
En una modalidad, la espuma eléctricamente conductora de la presente invención se elabora por contacto, en un medio líquido acuoso del material eléctricamente conductor con una cantidad de líquido iónico efectivo para gelificar el polímero eléctricamente conductor y retirar el medio líquido acuoso del gel para formar la espuma de polímero. En una modalidad, el medio líquido se retira del gel mediante secado por congelamiento del gel.
En una modalidad, la composición de polímero de la presente invención comprende, con base en 100 pbw de la composición de polímero: (a) de mayor que 0 a menor que 100 pbw, en forma más típica de aproximadamente 50 a menos que 100 pbw, aún más típica de aproximadamente 90 a aproximadamente 99.5 pbw de un portador líquido, (b) de mayor que 0 a menor que 100 pbw, en forma más típica de mayor que 0 a aproximadamente 50 pbw, aún más típica de 0.5 a aproximadamente 10 pbw, de un polímero conductor eléctrico y un líquido iónico, que comprende con base en 100 pbw de la cantidad total del polímero eléctricamente conductor y líquido iónico, (i) de aproximadamente 1 a aproximadamente 99.9 pbw, en forma más típica de aproximadamente 2 a aproximadamente 99.9 pbw, y aún más típica de aproximadamente 25 a aproximadamente 80 pbw del polímero eléctricamente conductor, el polímero eléctricamente conductor comprende, con base en 100 pbw del polímero eléctricamente conductor: (1 ) de mayor que 0 pbw a 100 pbw, en forma más típica de aproximadamente 10 a aproximadamente 50 pbw, y aún más típica de aproximadamente 20 a aproximadamente 50 pbw de uno o más polímeros eléctricamente conductores, en forma más típica uno o más polímeros eléctricamente conductores que comprenden unidades monoméricas de acuerdo con la estructura (l.a), aún más típica uno o más polímeros de politiofeno que comprenden unidades monoméricas de acuerdo con la estructura (l.a) en donde Q es S, y aún más típica uno o más polímeros eléctricamente conductores que comprenden poli(3,4-etilendioxitiofeno), y (2) de 0 pbw a 100 pbw, en forma más típica de aproximadamente 50 a aproximadamente 90 pbw, y aún más típica de aproximadamente 50 a aproximadamente 80 pbw, de uno o más adulterantes de polímero ácido solubles en agua, en forma más típica de uno o más adulterantes de polímero ácido solubles en agua que comprenden adulterante ácido poli(estiren sulfónico), y (ii) de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 99 pbw, en forma más típica de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 97.5 pbw, y aún más típica de aproximadamente 20 a aproximadamente 75 pbw del líquido iónico, el líquido iónico comprende un anión cianato, un anión tetracianoborato, un anión tetraquis-(p-(dimetil(1 H,1 H,2H,2H-per-fluorooctil) silil)fenil)borato, o un anión hexafluorofosfato, en forma más típica comprende una sal de un catión imidazolio substituido con alquilo-, hidroxialquilo- y/o arilo y un anión cianato, un anión tetracianoborato, un anión tetraquis-(p-(dimetil(1 H, 1 H,2H,2H-per-fluorooctil)silil)fenil)borato, o un anión hexafluorofosfato, y aún más típica que comprende dicianato de 1-etil-3-metil-imidazolio, tetracianoborato 1 -etil-3-metil-imidazolio, 1 -etil-3-metil-imidazolio anión tetraquis-(p-(dimetil(1 H,1 H,2H,2H-per-fluorooctil) silil)fenil)borato, o tetracianoborato hexafluorofosfato de 1-etil-3-metil-imidazolio, aún más típica tetracianoborato de 1-etil-3-metil-imidazolio.
En una modalidad, la película de polímero respectiva de la presente invención y/o el componente de película de polímero del dispositivo electrónico de la presente invención cada una comprenden con base en 100 pbw de la película de polímero: (a) de aproximadamente 1 a aproximadamente 99.9 pbw, en forma más típica de aproximadamente 2 a aproximadamente 99.9 pbw, y aún más típica de aproximadamente 10 a aproximadamente 80 pbw de un polímero eléctricamente conductor, el polímero eléctricamente conductor comprende, con base en 100 pbw del polímero eléctricamente conductor: (1 ) de mayor que 0 pbw a 100 pbw, en forma más típica de aproximadamente 10 a aproximadamente 50 pbw, y aún más típica de aproximadamente 20 a aproximadamente 50 pbw de uno o más polímeros eléctricamente conductores, en forma más típica uno o más polímeros eléctricamente conductores que comprenden unidades monoméricas de acuerdo con la estructura (l.a), en forma más típica uno o más polímeros de politiofeno que comprenden unidades monoméricas de acuerdo con la estructura (l.a) en donde Q es S, y aún más típico, uno o más polímeros eléctricamente conductores que comprenden poli(3,4-etilend¡oxit¡ofeno), y (2) de 0 pbw a 100 pbw, en forma más típica de aproximadamente 50 a aproximadamente 90 pbw, y aún más típica de aproximadamente 50 a aproximadamente 80 pbw, de uno o más adulterantes de polímero ácido solubles en agua, en forma más típica de uno o más adulterantes de polímero ácido solubles en agua que comprenden un adulterante de ácido poli(estiren sulfónico), y (b) de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 99 pbw, en forma más típica de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 97.5 pbw, y aún más típica de aproximadamente 20 a aproximadamente 90 pbw de un líquido iónico, el líquido iónico comprende un anión cianato, un anión tetracianoborato, un anión tetraquis-(p-(dimetil(1 H, 1 H, 2H, 2H-per-fluorooctil)silil)fenil)borato, o un anión hexafluorofosfato, en forma más típica que comprende una sal de un catión imidazolio alquilo-, hidroxialquilo- y/o arilo substituido y un anión cianato, un anión tetracianoborato, un anión tetraquis-(p-(dimetil(1 H, 1 H, 2H, 2H-per-fluorooctil)silil)fenil)borato, o un anión hexafluorofosfato, y aún más típica que comprende dicianato de 1-etil-3-metil-imidazolio, tetracianoborato de 1-etil-3-metil-imidazolio, anión tetraquis-(p-(dimetil(1H, 1 H, 2H, 2H-per-fluorooctil)silil)fenil)borato 1 -etil-3-metil-imidazolio, o tetracianoborato 1-etil-3-metil-imidazolio hexafluorofosfato, aún más típica tetracianoborato 1-etil-3-metil-imidazolio.
En una modalidad, la película de polímero respectiva de la presente invención y/o el componente de película de polímero del dispositivo electrónico de la presente invención cada uno comprende con base en 100 pbw de la película de polímero: (a) de aproximadamente 10 a aproximadamente 80 pbw de un polímero eléctricamente conductor, que comprende, con base en 100 pbw del polímero eléctricamente conductor: (1 ) de aproximadamente 20 a aproximadamente 50 pbw de poli(3,4-etilendioxitiofeno), y (2) de aproximadamente 50 a aproximadamente 80 pbw de adulterante ácido poli (estiren sulfónico), y (b) de aproximadamente 20 a aproximadamente 90 pbw de un líquido iónico que comprende dicianato de 1-etil-3-metil-imidazolio, tetracianoborato de 1 -etil-3-metil-imidazolio, anión tetraquis-(p-(dimetil(1 H, 1 H, 2H, 2H-per-fluorooctil)silil)fenil)borato de 1-etil-3-metil-imidazolio o tetracianoborato hexafluorofosfato de 1 -etil-3-metil-imidazolio, aún más típica de tetracianoborato de 1-etil-3-metil-imidazolio.
La película de polímero de acuerdo con la presente invención típicamente exhibe alta conductividad y alta transparencia óptica y es útil como una capa en un dispositivo electrónico en el que la conductividad elevada se desea en combinación con transparencia óptica.
En una modalidad, la película de polímero respectiva de la presente invención y/o el componente de película de polímero del dispositivo electrónico de la presente invención cada una exhibe una resistencia laminar menor que o igual a 500 Ohms por cuadrado ("O/D"). En otra modalidad, la película de polímero respectiva de la presente invención y el componente de película de polímero del dispositivo electrónico de la presente invención cada uno exhibe una resistencia laminar menor que o igual a 300 O/D. En otra modalidad, la película de polímero respectiva de la presente invención y el componente de película de polímero del dispositivo electrónico de la presente invención, cada uno exhiben una resistencia laminar menor que o igual a 200 O/a, en forma más típica menor que o igual a 100 O/ La película de polímero de la presente invención exhibe los valores de resistencia laminar anteriormente descritos incluso en la ausencia de partículas eléctricamente conductoras, tales como partículas de metal, partículas de grafito o partículas de carbón, y la resistencia laminar de la película de polímero además puede reducirse por adición de estas partículas eléctricamente conductoras. En una modalidad, una película de polímero que consiste esencialmente de (esto es en la ausencia de cualesquiera partículas eléctricamente conductoras), una mezcla del polímero eléctricamente conductor y el líquido iónico exhibe resistencia laminar menor que o igual a 500 O/D, O menor que o igual a 300 O/G, o menor que o igual a 200 O/D. En una modalidad, una película de polímero que consiste de una mezcla del polímero eléctricamente conductor y el líquido iónico, exhiben una resistencia laminar menor que o igual a 500 O/a, o menor que o igual a 300 O/D, o menor que o igual a 200 O/a En una modalidad, la película de polímero respectiva de la presente invención y/o el componente de película de polímero del dispositivo electrónico de la presente invención, cada uno exhibe una transmitancia óptica a 550 nm mayor que o igual a 90% , en forma más típica mayor que o igual a 93%, aún más típica mayor que o igual a 95%, y todavía más típica mayor que o igual a 98% .
En una modalidad, la película de polímero respectiva de la presente invención y/o el componente de película de polímero del dispositivo electrónico de la presente invención cada uno exhiben una resistencia laminar menor que o igual a 500 O/a, o menor que o igual a 300 O/D, o menor que o igual a 200 O/a, o menor que o igual a 100 O/D, y una transmitancia óptica a 550 nm mayor que o igual a 90%, en forma más típica mayor que o igual a 93%, incluso más típica mayor que o igual a 95% y todavía más típica mayor que o igual a 98%.
En una modalidad, la película de polímero respectiva de la presente invención y/o el componente de película de polímero del dispositivo electrónico de la presente invención cada una exhiben una conductividad mayor que o igual a 500 Siemens por centímetro ("S/cm"), en forma más típica mayor que o igual a 1000 S/cm, aún más típica mayor que o igual a 1500 S/cm, y todavía más típica mayor que o igual a 2000 S/cm. La conductividad de la película se calcula de acuerdo con la fórmula (1 ): a = 1/pst (1 ) en donde: a es la conductividad de la película, en Siemens por centímetro ("S/cm"), ps es la resistencia laminar de la película, en Ohms por cuadrado ("O/D"), y t es el espesor de la película, en centímetros ("cm").
La película de polímero de la presente invención exhibe los valores de conductividad anteriormente descritos incluso en la ausencia de partículas eléctricamente conductoras, tales como partículas de metal, partículas de grafito o partículas de carbón, y la conductividad de la película de polímero además puede ser reducida por adición de estas partículas eléctricamente conductoras. En una modalidad, una película de polímero que consiste esencialmente de (esto es, en la ausencia de cualesquiera partículas eléctricamente conductoras), una mezcla de polímero eléctricamente conductor y líquido iónico, exhibe conductividad mayor que o igual a 500 S/cm o mayor que o igual a 1000 S/cm, o mayor que o igual a 1500 S/cm o mayor que o igual a 2000 S/cm. En una modalidad, una película de polímero que consiste de una mezcla del polímero eléctricamente conductor y del líquido iónico, exhibe una conductividad mayor que o igual a 500 S/cm o mayor que o igual a 1000 S/cm, o mayor que o igual a 1500 S/cm o mayor que o igual a 2000 S/cm.
En una modalidad, la película de polímero respectiva de la presente invención y/o componente de película de polímero del dispositivo electrónico de la presente invención, cada uno exhibe una conductividad mayor que o igual a 500 S/cm o mayor que o igual a 1000 S/cm, o mayor que o igual a 1500 S/cm o mayor que o igual a 2000 S/cm, y una transmitancia óptica a 550 nm mayor que o igual a 90%, en forma más típica mayor que o igual a 93%, aún más típica mayor que o igual a 95% y todavía más típica mayor que o igual a 98%.
En una modalidad, el gel acuoso de la presente invención comprende con base en 100 pbw del gel, (A) de aproximadamente 2 pbw a aproximadamente 90 pbw de una red de polímero, con base en 100 pbw de la red de polímero: (i) de aproximadamente 10 a aproximadamente 40 pbw, en forma más típica de aproximadamente 15 a aproximadamente 35 pbw, y aún más típica de aproximadamente 20 a aproximadamente 35 pbw de un polímero eléctricamente conductor que comprende una mezcla de, con base en 100 pbw de la mezcla: (1 ) de aproximadamente 20 a aproximadamente 50 pbw de poli(3, 4-etilendioxitiofen), y (2) de aproximadamente 50 a aproximadamente 80 pbw de adulterante ácido poli(estiren sulfónico), y (ii) de aproximadamente 60 a aproximadamente 90 pbw, en forma más típica de aproximadamente 65 a aproximadamente 85 pbw, y aún más típica de aproximadamente 65 a aproximadamente 80 pbw de un líquido iónico que comprende tetracianoborato de l -etil-3-metil-imidazolio, (B) de aproximadamente 10 pbw a aproximadamente 98 pbw de un medio líquido acuoso, en donde la proporción de la cantidad total en peso del líquido iónico en esta película a la cantidad total en peso del polímero eléctricamente conductor en esta película es típica de aproximadamente 1 .5:1 a aproximadamente 45:1 , más típica de aproximadamente 1 .7:1 a 20:1 , aún más típica de aproximadamente 1.7:1 a aproximadamente 10:1 , y todavía más típica de 2:1 a 8:1.
En una modalidad, la espuma de polímero de la presente invención y el componente de espuma de polímero del dispositivo electrónico de la presente invención, cada una comprende el producto obtenido por contacto con base en 100 pbw de la espuma de polímero: (i) de aproximadamente 10 a aproximadamente 40 pbw, en forma más típica de aproximadamente 15 a aproximadamente 35 pbw, y aún más típica de aproximadamente 20 a aproximadamente 35 pbw de un polímero eléctricamente conductor que comprende una mezcla con base en 100 pbw de la mezcla: (1 ) de aproximadamente 20 a aproximadamente 50 pbw de poli(3, 4-etilendioxitiofeno), y (2) de aproximadamente 50 a aproximadamente 80 pbw de adulterante ácido poli(estiren sulfónico), y (ii) de aproximadamente 60 a aproximadamente 90 pbw, en forma más típica de aproximadamente 65 a aproximadamente 85 pbw, y aún más típica de aproximadamente 65 a aproximadamente 80 pbw de un líquido iónico que comprende tetracianoborato de 1-etil-3-metil-imidazolio, en donde la proporción de la cantidad total en peso del líquido iónico en esta película a la cantidad total en peso del polímero eléctricamente conductor en esta película típicamente es de aproximadamente 1.5:1 a aproximadamente 45:1 , más típica de 1.7:1 a 20:1 , aún más típica de aproximadamente 1 .7:1 a aproximadamente 10:1 , y todavía más típica de 2:1 a 8:1.
En una modalidad, el gel de polímero respectivo de la presente invención y el componente de gel de polímero del dispositivo electrónico de la presente invención cada uno exhiben una resistencia laminar menor que o igual a 50 O/D, más típica menor que o igual a 10 O/a En una modalidad, la película de polímero de acuerdo con la presente invención se utiliza como una capa de electrodo, en forma más típica una capa de ánodo, de un dispositivo electrónico.
En una modalidad, la película de polímero de acuerdo con la presente invención se utiliza como una capa amortiguadora de un dispositivo electrónico.
En una modalidad, una película de polímero de acuerdo con la presente invención se utiliza como un electrodo combinado y capa amortiguadora, típicamente una capa amortiguadora y ánodo combinados de un dispositivo electrónico.
En una modalidad, el dispositivo electrónico de la presente invención es un dispositivo electrónico 100, como se muestra en la Figura 1 , que tiene una capa de ánodo 101 , una capa electroactiva 104, y una capa de cátodo 106 y opcionalmente además tiene una capa amortiguadora 102, capa de transporte de orificios 103, y/o capa de transporte/inyección de electrones o capa de confinamiento 105, en donde al menos una de las capas del dispositivo es una película de polímero de acuerdo con la presente invención. El dispositivo 100 además puede incluir un soporte o sustrato (no mostrado) que puede estar adyacente a la capa de ánodo 101 o la capa de cátodo 106, en forma más típica adyacente a la capa de ánodo 101. El soporte puede ser flexible o rígido, orgánico o inorgánico. Materiales de soporte convenientes incluyen, por ejemplo películas de vidrio, cerámica, metal y plástico.
En una modalidad, la capa de ánodo 101 del dispositivo 100 comprende una película de polímero de acuerdo con la presente invención. La película de polímero de la presente invención es particularmente adecuada como capa de ánodo 106 del dispositivo 100 debido a su elevada conductividad eléctrica.
En una modalidad, la capa de ánodo 101 misma tiene una estructura de múltiples capas y comprende una capa de la película de polímero de acuerdo con la presente invención, típicamente como la capa superior de ánodo de múltiples capas y una o más capas adicionales, cada una que comprende metal, metales mixtos, aleación, óxido de metal u óxidos mixtos. Materiales convenientes incluyen los óxidos mixtos de los elementos del Grupo 2 (es decir, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra), los elementos del Grupo 1 1 , los elementos de los Grupos 4, 5 y 6, y los elementos de transición del Grupo 8 a 10. Si la capa de ánodo 101 va a ser transmisora de luz, pueden emplearse óxidos mixtos de los elementos de los Grupos 12, 13 y 14, tales como óxido de indio-estaño. Como se emplea aquí, la frase "óxidos mixtos" se refiere a los óxidos que tienen dos o más cationes diferentes seleccionados de elementos del Grupo 2 o los elementos de los Grupos 12, 13 ó 14. Algunos ejemplos específicos no limitantes de materiales para la capa de ánodo 101 incluyen pero no están limitados a óxido de indio-estaño, óxido de indio-zinc, óxido de aluminio-estaño, oro, plata, cobre y níquel. La capa de óxidos mixtos puede formarse por un proceso de deposición de vapor químico o físico o un proceso de vaciado por centrifugado. La deposición de vapor químico puede ser realizada como una deposición de vapor químico mejorada con plasma ("PECVD = Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition") o deposición de vapor químico orgánico de metal ("MOCVD = Metal Organic Chemical Vapor Deposition"). La deposición de vapor físico puede incluir todas las formas de electrodeposición, incluyendo electrodeposición de haz de iones, así como evaporación de haz de electrones y evaporación por resistencia. Formas específicas de deposición de vapor físico incluyen electrodeposición de magnetrón con radiofrecuencia y deposición de vapor físico-plasma acoplado inductivamente ("IMP-PVD = Inductively-Coupled Plasma Physical Vapor Deposition"). Éstas técnicas de deposición son bien conocidas dentro de las especialidades de fabricación de semiconductores.
En una modalidad, la capa de óxidos mixtos está en patrón. El patrón puede variar según se desee. Las capas pueden formarse en un patrón, por ejemplo al colocar una máscara de patrón o capa protectora en la primera estructura barrera compuesta flexible antes de aplicar el primer material de capa de contacto eléctrico. En forma alterna, las capas pueden aplicarse como una capa total (también denominada de depósito de manto) y subsecuentemente en patrón utilizando por ejemplo una capa de resistencia en patrón y técnicas de mordentado en seco o húmedo químicas. Otros procesos para formar patrón que son bien conocidos en la técnica también pueden emplearse.
En una modalidad, el dispositivo 100 comprende una capa amortiguadora 102 y la capa amortiguadora 102 comprende una película de polímero de acuerdo con la presente invención.
En una modalidad, una capa amortiguadora separada 102 está ausente y la capa de ánodo 101 funciona como una capa amortiguadora y de ánodo combinada. En una modalidad, la capa amortiguadora/ánodo combinada 101 comprende una película de polímero de acuerdo con la presente invención.
En algunas modalidades, está presente la capa de transporte de orificios opcional 103, ya sea entre la capa de ánodo 101 y la capa electroactiva 104, o en aquellas modalidades que comprende la capa amortiguadora 102, entre la capa amortiguadora 102 y la capa electroactiva 104. La capa de transporte de orificios 103 puede comprender una o más moléculas de transporte de orificios y/o polímeros. Moléculas de transporte de orificios comúnmente empleadas incluye pero no están limitadas a: 4, 4', 4"-tris(N, N-difenil-amino)-trifenilamina, 4, 4', 4"-tris( ?-3-metilfen i l-N-f e n i I-amino)-trifenilamina, N, N'-difenil-N, N'-bis(3-metilfenil)-(1 , 1'-bifenil)-4, 4'-diamina, 1 , 1-bis((di-4-tolilamino)fenil)ciclohexano, N, N'-bis(4-metilfenil)-N, N'-bis(4-etilfenil)-(1 , 1'-(3, 3'-dimetil)bifenil)-4, 4'-diamina, tetraquis-(3-metilfenil)-N, N, N', N'-2, 5-fenilendiamina, .alfa-fenil-4-?, N-difenilaminoestireno, p-(dietilamino)benzaldehído difenilhidrazona, trifenilamina, bis(4-(N, N-dietilamino)-2-metilfenil)(4-metilfenil)metano, 1-fenil-3-(p-(dietilamino)estiril)-5-(p-(dietilamin)fenil)pirazolina, 1 , 2-trans-bis(9H-carbazol-9-il)ciclobutano, N, N, N', N'-tetraquis(4-metilfenil)-(1 , 1 '-bifenil)-4, 4'-diamina, N, N'-bis(naftalen-1-il)-N, N'-bis-(fenil)benzidina, y compuestos porfirínicos, tales como ftalocianina de cobre. Polímeros de transporte de orificios comúnmente empleados incluyen pero no están limitados a polivinilcarbazol, (fenilmetil)polisilano, poli(dioxitiofenos), polianilinas y polipirroles. También es posible obtener polímeros de transporte de orificios al adulterar moléculas de transporte de orificios tales como aquellas mencionadas anteriormente, en polímeros tales como poliestireno y pol ¡carbonato.
La composición de la capa electroactiva 104 depende de la función pretendida del dispositivo 100, por ejemplo la capa electroactiva 104 puede ser una capa emisora de luz, que es activa por un voltaje aplicado (tal como un diodo emisor de luz o celda electroquímica emisora de luz), o una capa de material que responde a energía radiante y genera una señal con y sin un voltaje de polarización (tal como en un fotodetector). En una modalidad, la capa electroactiva 104 comprende un material electroluminiscente ("EL") orgánico, tal como por ejemplo compuestos orgánicos de moléculas pequeñas electroluminiscentes, complejos de metal electroluminiscentes y polímeros conjugados electroluminiscentes así como sus mezclas. Convenientes compuestos orgánicos de moléculas pequeñas EL incluyen por ejemplo pireno, perileno, rubreno y coumarina, así como sus derivados y sus mezclas. Complejos de metal EL convenientes incluyen por ejemplo compuestos oxinoides quelados de metal, tales como tris(8-hidroxiquinolato) aluminio, iridio ciclo metalado y compuestos electroluminiscentes de platino, tales como complejos de iridio con ligandos fenilpiridina, fenilquinolina o fenilpirimidina como se describe por Petrov et al., Patente de los E.U.A. Número 6,670,645, y complejos organometálicos tales como aquellos descritos por ejemplo en la Solicitudes PCT Publicadas WO 03/008424, así como mezclas de cualquiera de estos complejos de metal EL. Ejemplos de polímeros conjugados EL incluyen pero no están limitados a poli(fenilenvinilenos), polifluorenos, poli(espirobifluo°renos), politiofenos y poli(p-fenilenos), así como sus copolímeros y sus mezclas.
La capa opcional 105 puede funcionar como una capa de transporte/inyección de electrones y/o una capa de confinamiento. En forma más específica, la capa 105 puede promover movilidad de electrones y reducir la probabilidad de una reacción de neutralización si las capas 104 y 106 de otra forma estuvieran en contacto directo. Ejemplos de materiales adecuados para la capa opcional 105 incluyen por ejemplo compuestos oxinoides quelados de metal tales como b¡s(2-metil-8-quinolinolato)(para-fenil-fenolato) aluminio (III) y tris(8-hidroxiquinolato) aluminio, tetraquis(8-hidroxiquinolinato)zirconio, compuestos azol tales como 2-(4-bifenilil)-5-(4-t-butilfenil)-1 , 3, 4-oxadiazol, 3-(4-bifenilil)-4-fenil-5-(4-t-butilfenil)-1 , 2, 4-triazol y 1 , 3, 5-tri(fenil-2-benzimidazol)benceno, derivados de quinoxalina tales como 2, 3-bis(4-fluorofenil)quinoxalina, derivados fenantrolina tales como 9, 10-difenilfenantrolina y 2, 9-dimetil-4, 7-difenil-1 , 10-fenantrolina, y así como sus mezclas. En forma alterna, la capa opcional 105 puede comprender un material inorgánico tal como por ejemplo BaO, LiF, Li20.
La capa de cátodo 106 puede ser cualquier metal o no metal que tiene una inferior función de trabajo que la capa de ánodo 101. En una modalidad, la capa de ánodo 101 tiene una función de trabajo mayor que o igual a aproximadamente 4.4 eV y la capa de cátodo 106 tiene una función de trabajo menor que aproximadamente 4.4 eV. Materiales adecuados para uso como la capa de cátodo 106 se conocen en la técnica e incluyen por ejemplo metales alcalinos del Grupo 1 , tales como Li, Na, K, Rb, y Cs, metales del Grupo 2 tales como, Mg, Ca, Ba, metales del Grupo 12, lantánidos tales como Ce, Sm y Eu, y actínidos así como aluminio, indio, itrio y combinaciones de cualquiera de estos materiales. Ejemplos no limitantes específicos de materiales adecuados para la capa de cátodo 106 incluyen pero no están limitados a Bario, Litio, Cerio, Cesio, Europio, Rubidio, Itrio, Magnesio, Samario y aleaciones y sus combinaciones. La capa de cátodo 106 típicamente se forma por un proceso de deposición física o química de vapor. En algunas modalidades, la capa de cátodo se formará en patrón como se discutió anteriormente con referencia a la capa de ánodo 101.
En una modalidad, una capa de encapsulación (no mostrada) se deposita sobre la capa de cátodo 106 para evitar entrada de componentes indeseables, tales como agua y oxígeno, en el dispositivo 100. Estos componentes pueden tener un efecto nocivo en la capa electroactiva 104. En una modalidad, la capa de encapsulación es una capa o película barrera. En una modalidad, la capa de encapsulación es una tapa de vidrio.
Aunque no se muestra en la Figura 1 , se entiende que el dispositivo 100 puede comprender capas adicionales. Otras capas se conocen en la técnica o de otra forma pueden emplearse. Además, cualquiera de las capas anteriormente descritas pueden comprender dos o más subcapas y pueden formar una estructura laminar. En forma alterna, algunas o todas de la capa de ánodo 101 , capa amortiguadora 102, capa de transporte de orificios 103, capa de transporte de electrones 105, capa de cátodo 106 y cualesquiera capas adicionales pueden ser tratadas, en especial tratadas en superficie para incrementar deficiencia de transporte de portador de carga u otras propiedades físicas de los dispositivos. La selección de materiales para cada una de las capas componente de preferencia se determina al balancear las metas de proporcionar un dispositivo con alta eficiencia de dispositivo con consideraciones de vida útil operacional del dispositivo, tiempo de fabricación y factores de complejidad y otras consideraciones apreciadas por las personas con destreza en la técnica. Se apreciará que determinar componentes óptimos, configuración de componentes e identidades de composición será rutina para aquellos con destreza ordinaria en la especialidad.
Las diversas capas del dispositivo electrónico pueden formarse por cualquier técnica de deposición convencional, incluyendo deposición de vapor, deposición de líquido (técnicas continuas y discontinuas), y transferencia térmica. Técnicas de deposición continua, incluyen pero no están limitadas a revestimiento con centrifugado, revestimiento con grabado, revestimiento cortina, revestimiento por inmersión, revestimiento de ranura-matriz, revestimiento de rocío y revestimiento de boquilla continuo. Técnicas de deposición discontinuas incluyen, pero no están limitadas a impresión con inyección de tinta, impresión de gravado e impresión de estarcido o serigrafía. Otras capas en el dispositivo pueden ser elaboradas de cualesquiera materiales conocidos como útiles en dichas capas ante consideración de la función que sirven dichas capas. ° En una modalidad del dispositivo 100, las diferentes capas tienen el siguiente intervalo de espesores: capa de ánodo 101 , típicamente 500-5000 Angstroms ("A"), en forma más típica, 1000-2000 Á, capa amortiguadora opcional 102: típicamente 50-2000 Á, en forma más típica, 200-1000 Á, capa de transporte de orificios opcional 103: típicamente 50-2000 A, en forma más típica, 100-1000 A, capa fotoactiva 104: típicamente, 10-2000 Á, en forma más típica, 100-1000 A, capa de transporte de electrones opcional: típicamente 105, 50-2000 A, en forma más típica, 100- 000 Á, y capa de cátodo 106: típicamente 200-10000 A, más típicamente, 300-5000 A.
Como se conoce en la técnica, la ubicación de las zonas de recombinación de electrones-orificios en el dispositivo y de esta manera el espectro de emisión del dispositivo, puede ser afectada por el espesor relativo de cada capa. La proporción apropiada de espesores de capa dependerá de la naturaleza exacta del dispositivo y los materiales empleados.
En una modalidad, el dispositivo electrónico de la presente invención, comprende: (a) un ánodo o capa amortiguadora y ánodo combinados 101 , (b) una capa de cátodo 106, (c) una capa electro activa 104, colocada entre la capa de ánodo 101 y capa de cátodo 106, (d) opcionalmente, una capa de amortiguadora 102, colocada típicamente entre la capa de ánodo 101 y la capa electro activa 104, (e) opcionalmente, una capa de transporte de orificios 105, típicamente dispuesta entre la capa de ánodo 101 y la capa electro activa 104, o si la capa amortiguadora 102 está presente, entre la capa amortiguadora 102 y la capa electro activa 104, y (f) opcionalmente un capa de inyección de electrones 105, colocada típicamente entre la capa electro activa 104 y la capa de cátodo 106, en donde al menos una de las capas del dispositivo, en forma típica al menos uno de la capa de ánodo o de amortiguador y ánodo combinados 101 y si está presente, la capa de amortiguador 102, comprende una película de polímero de acuerdo con la presente invención.
El dispositivo electrónico de la presente invención puede ser cualquier dispositivo que comprende una o más capas de materiales semiconductores y hace uso del movimiento controlado de electrones a través de esta una o más capas, tal como, por ejemplo: un dispositivo que convierte la energía eléctrica en radiación, tal como, por ejemplo, un diodo emisor de luz, exhibidor de diodo emisor de luz, láser de diodo, un exhibidor de cristal líquido o panel de iluminación, un dispositivo que detecta señales a través de procesos electrónicos, tales como por ejemplo un foto detector, una celda foto conductora, un foto resistor, foto interruptor, fototransistor, fototubo, detector de infrarrojo ("IR"), biosensor, o un dispositivo de exhibición de pantalla sensible al tacto, un dispositivo que convierte radiación en energía eléctrica, tal como, por ejemplo un dispositivo fotovoltaico o celda solar, y un dispositivo que incluye uno o más componentes electrónicos con una o más capas semiconductoras, tales como por ejemplo un transistor o diodo.
En una modalidad, el dispositivo electrónico de la presente invención es un dispositivo para convertir energía eléctrica en radiación, y comprende un ánodo 101 que comprende una película de polímero de acuerdo con la presente invención, una capa de cátodo 106, una capa electro activa 104 que es capaz de convertir energía eléctrica en radiación, colocada entre la capa de ánodo 101 y la capa de cátodo 106, y opcionalmente además comprende una capa amortiguadora 102, una capa de transporte de orificios 103 y/o una capa de inyección de electrones 105. En una modalidad, el dispositivo es un dispositivo diodo emisor de luz ("LED" = light emitting diode) y la capa electro activa 104 del dispositivo es un material electroluminiscente, en forma aún más típica, y el dispositivo es un dispositivo de diodo emisor de luz orgánico ("OLED" = organic light emitting diode) y la capa electro activa 104 del dispositivo es material electroluminiscente orgánico. En una modalidad, el dispositivo OLED es un dispositivo OLED "de matriz activa", en donde, depósitos individuales de películas orgánicas fotoactivas pueden ser excitados independientemente por el paso de corriente, lo que lleva a píxeles individuales de emisión de luz. En otra modalidad, el OLED es un exhibidor OLED de "matriz pasiva" en donde los depósitos de películas orgánicas fotoactivas pueden ser excitados por hileras y columnas de capas de contacto eléctrico.
En una modalidad, el dispositivo electrónico de la presente invención es un dispositivo para convertir radiación en energía eléctrica, y comprende un ánodo 101 que comprende una película de polímero de acuerdo con la presente invención, una capa de cátodo 106, una capa electro activa 104 que comprende un material que es capaz de convertir radiación en energía eléctrica, colocada entre la capa de ánodo 101 y la capa de cátodo 106, y opcionalmente además comprende una capa amortiguadora 102, una capa de transporte de orificios 103 y/o una capa de inyección de electrones 105.
En operación de una modalidad del dispositivo 100, tal como un dispositivo para convertir energía eléctrica en radiación, un voltaje de una fuente de energía apropiada (no ilustrado) se aplica al dispositivo 100, de manera tal que una corriente eléctrica pasa a través de las capas del dispositivo 100 y electrones entran a la capa electro activa 104 y se convierten en radiación, tal como en el caso de un dispositivo electroluminiscente, una liberación de fotones de la capa electro activa 104.
En operación de otra modalidad del dispositivo 100, tal como un. dispositivo para convertir radiación en energía eléctrica, el dispositivo 100 se expone a radiación que incide en la capa electro activa 104, y se convierte en un flujo de corriente eléctrica a través de las capas del dispositivo.
En una modalidad, el dispositivo electrónico 100 es una batería que comprende un ánodo 101 , una capa de cátodo 106 y una capa de electrolito 104 colocadas entre la capa de ánodo y la capa de cátodo, en donde la capa de electrolito 104 comprende una película de polímero de acuerdo con la presente invención, en la forma de un gel acuoso.
En una modalidad, el dispositivo electrónico 100 comprende una capa electro activa 104, en donde la capa electro activa 104 comprende una espuma de polímero de acuerdo con la presente invención.
Ejemplos 1-13 y Ejemplos Comparativos C1 - C26 Las composiciones de los Ejemplos 1-4 y los Ejemplos Comparativos C1-C20 se elaboraron al mezclar los componentes citados a continuación: PEDOT: Dispersión acuosa que contiene 1 .3 por ciento en en las cantidades relativas establecidas en las TABLAS I - III a continuación, cada una de las composiciones se revistieron por centrifugado y sustratos plástico (alícuota de 100 microLitros ("µ?_") de la composición respectiva en 1.5 x 1.5 centímetro ("cm") a 380 revoluciones por minuto ("rpm") por 18 segundos y después a 3990 rpm por 1 minuto) para formar una película de la composición. Dos muestras revestidas por centrifugado cada una se seca en un homo por 1 hora y después cada una se seca a temperatura ambiente.
La resistencia de cada una de las películas revestidas con centrifugado se midió entre dos electrodos de pasta de plata en lados opuestos de un cuadrado teórico, utilizando un multímetro. La transmitancía óptica de las películas revestidas con centrifugado se caracterizó con un espectrofotómetro Cary 100 Bio UV-Visible. La resistencia laminar, en unidades de Ohms por cuadrado ("O/?"), y la transmitancia en el intervalo de 300-800 nm, en unidades de por ciento de transmitancia (%), para cada muestra se establecen en las TABLAS IA, IB, NA, IIB, MIA, IIIB, y IV a continuación.
TABLA IA TABLA IB TABLA IIA TABLA IIB TABLA MIA TABLA MIB TABLA IV Ejemplos 14-24 y Ejemplo Comparativo C31 Las composiciones de los Ejemplos 14 a 24 y el Ejemplo Comparativo C31 se elaboraron como sigue. En cada caso, tetracianoborato de (etil-3-metilimidazolio líquido iónico (punto de fusión 13°C, EMD Chemicals) se agrega, en la cantidad respectiva que se establece a continuación en la TABLA V, a 1 gramo de una dispersión acuosa a 1 .3% en peso de PEDOT:PSS (Clevios PH 1000 H.C. Starck) y mezclan.
La viscosidad de las dispersiones aumenta al incrementarse la cantidad del líquido iónico. A una proporción de 1.7 pbw de líquido iónico por 1 pbw PEDOT:PSS de sólidos de polímero, la composición empieza a mostrar evidencia de gelación y un gel completo se forma en una proporción de 2 pbw de líquido iónico por 1 pbw PEDOT:PSS de sólidos de polímero. Geles se formaron hasta una proporción de aproximadamente 45 pbw de líquido iónico por 1 pbw de sólidos de polímero PEDOT:PSS. Composiciones que comprenden una proporción mayor a aproximadamente 45 pbw de líquido iónico por sólidos de polímero 1 pbw de PEDOT:PSS formaron pastas conductoras.
Una alícuota de 100 micro litros de cada una de las composiciones líquidas respectivas de los Ejemplos 14, 15, 16, y 17 y el Ejemplo Comparativo C31 se revistió por centrifugado en una hoja de plástico a 380 revoluciones por minuto ("rpm") por 18 segundos y después 3990 rpm por 1 minuto para formar una película. Las películas revestidas por centrifugado se secaron en el homo a 120°C por 20 minutos cada una y después se almacenan a temperatura ambiente.
Cada uno de los geles que se obtienen en las composiciones de los Ejemplos 18 a 24 se seca por congelamiento. Estructuras de espumas comprimibles porosas que tienen una forma cilindrica aproximadamente circular recta de aproximadamente 1.5 mm diámetro y de 0.4 a 3.5 mm de altura, se obtuvieron. Las espumas no fueron solubles en agua cuando se someten a (i) agitación mecánica por más de un día, (ii) sonicación por más de una hora, o (iü) calentamiento de hasta 60°C. Las espumas son flexibles y deformables con baja fuerza de compresión, por ejemplo con presión de los dedos, y recuperan su forma inicial después de que se retira la fuerza de compresión.
La resistencia de cada película revestida por centrifugado se mide entre dos electrodos de pasta de plata en lados opuestos de un cuadrado teórico, utilizando un multímetro. Los valores de resistencia laminar (en Ohms por cuadrado ("O/?")) exhibidos por cada una de las películas de los Ejemplos 14-17 y el Ejemplo Comparativo 31 se establecen en las TABLAS VA y VB siguientes. La resistencia de cada una de las espumas de los Ejemplos 18 a 24, se midió directamente por compresión de la espuma y utilizando un multímetro, y en cada caso se encontró que está en el intervalo de aproximadamente 5O a aproximadamente 100O, dependiendo del espesor de la espuma comprimida.
TABLA VB Ejemplos 25-34 Las composiciones de los Ejemplos 25 a 29 se elaboraron al agregar un líquido iónico (diciandiamida de 1-Etil-3-metilimidazolio (???? N(CN)2")), én las cantidades respectivas que se establecen a continuación en la TABLA VI, a 1 gramo de una dispersión acuosa al 1.3% en peso de PEDOTPSS (Clevios PH 1000 H.C. Starck) y mezclado.
Las composiciones de los Ejemplos 30-34 se elaboraron al agregar un líquido iónico (hexafluorofosfato de 1-Etil-3-metilimidazolio ("EMIM PF6")), en las cantidades respectivas que se establecen a continuación en la TABLA VII, a 1 gramo de una dispersión acuosa al 1.3% en peso de PEDOT:PSS (Clevios PH 1000 H.C. Starck) y mezclado.
Una alícuota de 100 microlitros de cada una de las composiciones líquidas respectivas de los Ejemplos 25 a 34, se reviste por centrifugado en una hoja de plástico a 380 revoluciones por minutos ("rpm") por 18 segundos y después 3990 rpm por 1 minuto para formar una película. Las películas revestidas por centrifugado se secan en el horno a 120°C por 20 minutos cada una y después se almacenan a temperatura ambiente. La resistencia de cada película revestida por centrifugado se mide entre dos electrodos de pasta de plata en lados opuestos de un cuadrado teórico, utilizando un multímetro. La cantidad líquida iónico (expresada como gramos ("g") de líquido iónico por 0.013 g de polímero de PEDOT SS) en cada dispersión de dispersión de líquido iónico/polímero acuoso, la proporción (peso:peso) de líquido iónico a polímero PEDOTPSS en la dispersión y película de líquido iónico/polímero acuoso, el estado físico de la dispersión de líquido iónico/polímero acuoso, y la resistencia laminar de la película (en Ohms por cuadrado ("O/D")), para cada uno de los Ejemplos 25 a 34 se establecen en las TABLAS VI y VII respectivas siguientes.
TABLA VI TABLA VII Ejemplos 35 a 43 y Ejemplos Comparativos C32 a C36 Las composiciones de los Ejemplos 35 a 38 se elaboraron al agregar un liquido iónico (tetracianoborato de 1 -Etil-3-metilimidazolio ("EMIM TCB")), en las cantidades respectivas que se establecen a continuación en la TABLA VIII, a 1 gramo de una dispersión acuosa al 1 .3% en peso de PEDOTPSS (Clevios PH 1000 H.C. Starck), sin agitar la dispersión durante adición y después agitación (Proceso 1 "P1 ")).
Las composiciones de los Ejemplos 39 a 43 se elaboraron al agregar un líquido iónico (tetracianoborato 1 -Etil-3-metilimidazolio ("EMIM TCB")), en las cantidades respectivas que se establecen a continuación en la TABLA IX, a 1 gramo de una dispersión acuosa al 1.3% en peso de PEDOTPSS (Clevios PH 1000 H.C. Starck) mientras que agita la dispersión, con agitación continua (Proceso 2 "P2")).
Las composiciones de los Ejemplos Comparativos C32 a C36 se elaboran al agregar un líquido iónico (tetrafluoroborato de 1-Etil-3-metilimidazolio ("EMIM BF4")), en la cantidad respectiva que se establece a continuación en la TABLA X, a 1 gramo de una dispersión acuosa al 1.3% en peso de PEDOTPSS (Clevios PH 1000 H.C. Starck) mientras que se agita la dispersión, con agitación continua (Proceso 2 "P2")).
Una alícuota de 100 microlitros de cada una de las composiciones respectivas de los Ejemplos 35 a 43 y los Ejemplos Comparativos C32 a C36, se reviste por centrifugado en una hoja de vidrio a 380 revoluciones por minutos ("rpm") por 18 segundos y después 3990 rpm por 1 minuto para formar una película. Las películas revestidas por centrifugado se secan en el horno a 120°C por 20 minutos cada una y después se almacenan a temperatura ambiente. La resistencia de cada película revestida por centrifugado se mide entre dos electrodos de pasta de plata en lados opuestos de un cuadro teórico, utilizando un multímetro. El espesor de cada película se mide utilizando un elipsómetro espectroscópico alpha-SE™ (J. A. Wollam & Co., Inc.). La conductividad de cada película se calcula de acuerdo con la fórmula (1 ), como se describió anteriormente.
La cantidad de líquido iónico (expresada como gramos ("g") del líquido iónico por 0.013 g de polímero PEDOT:PSS) en cada dispersión de líquido iónico/polímero acuoso, la proporción (peso:peso) de líquido iónico a polímero PEDOT.PSS en la dispersión y película de líquido iónico/polímero acuoso, el estado físico de la dispersión de líquido iónico/polímero acuoso, la resistencia (en ohm/sq) de la película, valores de resistencia laminar (en Ohms por cuadrado ("O/D")) la cantidad de líquido iónico en película (como por ciento en peso ("% en peso") de la película), el espesor de la película (en lianómetros ("nm")), y la conductividad (en Siemens por centímetro ("S/cm")) para cada uno de los Ejemplos 35 a 43 y los Ejemplos Comparativos C32 a C36 como se establece en las respectivas TABLAS VIII, IX, y X siguientes.
TABLA VIII TABLA IX TABLA X La conductividad de las películas PEDT:PSS/EMIM TCB de los Ejemplos 39 a 43 ("PEDOT PSS EMIM TCB P2") fue mayor que la conductividad de las películas análogas de PEDOT:PSS/EMIM TCB de los Ejemplos 35 a 38 ("PEDOT PSS EMIM TCB P1 "), como se muestra gráficamente en la FIGURA 2.
La conductividad de las películas PEDT:PSS/EMIM TCB de los Ejemplos 39 a 43 ("PEDOT PSS EMIM TCB P2") fue significantemente mayor que la conductividad de las películas análogas PEDOT:PSS/EMIM BF4 de los Ejemplos Comparativos C32 a C36 (("PEDOT PSS EMIM BF4 P2"), como se muestra gráficamente en la FIGURA 2.

Claims (29)

REIVINDICACIONES
1. Un gel de polímero, caracterizado porque comprende: (a) una red de polímero, que comprende: (i) un polímero eléctricamente conductor, que comprende: (1 )' uno o más polímeros de politiofeno eléctricamente conductores, y (2) uno o más adulterantes de ácido polimérico solubles en agua, y (ii) una cantidad de uno o más líquidos iónicos efectivos para gelificar el polímero eléctricamente conductor, y (b) un medio líquido soportado dentro de la red de polímero.
2. El gel de polímero de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el gel comprende con base en 100 partes en peso del gel de polímero: (a) desde aproximadamente 2 partes en peso a aproximadamente 90 partes en peso de la red de polímero, en donde la red de polímero comprende, con base en 100 partes en peso de la red: (i) de aproximadamente 10 a aproximadamente 40 partes en peso del polímero eléctricamente conductor, y (ii) de aproximadamente 60 a aproximadamente 90 partes en peso del uno o más líquidos iónicos, y (b) de aproximadamente 10 partes en peso a aproximadamente 98 partes en peso del medio líquido.
3. El gel de polímero de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la proporción de la cantidad total en peso de uno o más líquidos iónicos a la cantidad total en peso del polímero eléctricamente conductor es de aproximadamente 1.5:1 a aproximadamente 45:1.
4. El gel de polímero de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el uno o más polímeros de politiofeno eléctricamente conductores comprenden poli(3,4-etilendioxitiofeno).
5. El gel de polímero de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el uno o más polímeros de politiofeno eléctricamente conductores comprenden poli(3,4-etilendioxitiofeno) y uno o más adulterantes de ácido polimérico solubles en agua que comprenden un adulterante de ácido poli(estiren sulfónico).
6. El gel de polímero de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el líquido iónico comprende uno o más compuestos que tiene un catión imidazolio.
7. El gel de polímero de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el líquido iónico comprende uno o más compuestos que comprenden un catión imidazolio seleccionado de cationes 1 ,3-dimetil-imidazolio, 1-benzil-3-metil-imidazolio, 1-butil-3-metil-imidazolio, 1-etil-3-metil-imidazolio, 1-hex¡l-3-metil-imidazolio, 1-metil-3-propil-imidazolio, 1-metil-3-oct¡l-¡midazolio, 1 -metil-3-tetradecil-imidazolio, 1 -metil-3-fenil-imidazolio, 1 ,2,3-trimetil-imidazolio, 1 ,2-metil-3-octil-imidazolio, 1-butil-2,3-dimetil-imidazolio, 1-hexil-2,3-metil-imidazolio, y 1-(2-hidroxietil)-2,3-dimetil-imidazolio.
8. El gel de polímero de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el líquido iónico comprende uno o más compuestos que comprende: (i) un catión imidazolio y (ii) un anión tetracianoborato.
9. El gel de polímero de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el líquido iónico comprende tetracianoborato de 1-etil-3-metil-imidazolio.
10. Un método para producir un gel de polímero eléctricamente conductor, que comprende poner en contacto, en un medio líquido, (i) un polímero eléctricamente conductor, que comprende: (1 ) uno o más polímeros de politiofeno eléctricamente conductores, y (2) uno o más adulterantes de ácido polimérico solubles en agua, y (ii) una cantidad de uno o más líquidos iónicos efectivos para gelificar el polímero eléctricamente conductor.
11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque se agita una mezcla del medio líquido y el polímero eléctricamente conductor antes de poner en contacto la mezcla con el líquido iónico, y el líquido iónico se agrega a la mezcla de medio líquido y el polímero eléctricamente conductor mientras que se agita la mezcla.
12. Un dispositivo electrónico, caracterizado porque comprende una pluralidad de capas, en donde al menos una capa de la pluralidad de capas comprende un gel de polímero de acuerdo con la reivindicación 1.
13. Un dispositivo electrónico de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el dispositivo comprende: (a) un ánodo o capa combinada de ánodo y amortiguador, (b) una capa de cátodo, (c) una capa electro activa, colocada entre la capa de ánodo y la capa de cátodo, (d) opcionalmente, una capa amortiguadora, colocada entre la capa de ánodo y la capa electro activa, (e) opcionalmente, una capa de transporte de orificios, colocada entre la capa de ánodo y la capa electro activa, o si la capa amortiguadora está presente, entre la capa amortiguadora y la capa electro activa, y (f) opcionalmente una capa de inyección de electrones, colocada entre la capa electro activa y la capa de cátodo.
14. Un dispositivo electrónico de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el dispositivo es una batería que comprende un ánodo, una capa de cátodo y una capa de electrolito, colocado entre la capa de ánodo y la capa de cátodo, y la capa de electrolito comprende el gel de polímero.
15. Una espuma de polímero que comprende una red porosa, la red porosa comprende el producto que se obtiene por: (a) poner en contacto, en un medio líquido: (i) un polímero eléctricamente conductor, que comprende: (1 ) uno o más polímeros de politiofeno eléctricamente conductores, y (2) uno o más adulterantes de ácido polimérico solubles en agua, y (¡i) una cantidad de uno o más líquidos iónicos efectivos para gelificar el polímero eléctricamente conductor, y (b) retirar el medio líquido del gel.
16. La espuma de polímero de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque la red porosa comprende el producto que se obtiene al poner en contacto, con base en 100 partes en peso de la cantidad total de polímero eléctricamente conductor y uno o más líquidos iónicos: (i) de aproximadamente 10 partes en peso a aproximadamente 40 partes en peso, del polímero eléctricamente conductor, y (ii) de aproximadamente 60 partes en peso a aproximadamente 90 partes en peso del uno o más líquidos iónicos.
17. La espuma de polímero de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque la proporción de la cantidad total en peso del uno o más líquidos iónicos a la cantidad total en peso del polímero eléctricamente conductor es de aproximadamente 1.5:1 a aproximadamente 45:1.
18. La espuma de polímero de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque el uno o más polímeros de politiofeno eléctricamente conductores comprenden poli(3,4-etilendioxitíofeno).
19. La espuma de polímero de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque el uno o más polímeros de politiofeno eléctricamente conductores comprende poli(3,4-etilendioxitiofeno) y uno o más adulterantes de ácido polimérico soluble en agua que comprenden un adulterante de ácido poli(estireno sulfónico).
20. La espuma de polímero de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque el uno o más líquidos iónicos comprenden uno o más compuestos que tiene un catión imidazolio.
21. La espuma de polímero de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque el uno o más líquidos iónicos comprenden uno o más compuestos que comprenden un catión imidazolio seleccionado de cationes 1 ,3-dimetil-imidazolio, 1-benzil-3-metil-imidazolio, 1 -butil-3-metil-imidazolio, 1 -etil-3-metil-imidazolio, 1-hexil-3-metil-imidazolio, 1-metil-3-propil-imidazolio, 1-metil-3-octil-imidazolio, 1-metil-3-tetradecil-imidazolio, 1-metil-3-fenil-imidazolio, 1 ,2,3-trimetil-imidazolio, 1 ,2-metil-3-octil-imidazolio, 1-butil-2,3-dimetil-imidazolio, 1-hexil-2,3-metil-imidazolio, y 1-(2-hidroxietil)-2,3-dimetil-imidazolio.
22. La espuma de polímero de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque el líquido iónico comprende uno o más compuestos que comprenden: (i) un catión imidazolio y (ii) un anión tetracianoborato.
23. El gel de polímero de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el líquido iónico comprende tetracianoborato de 1-et¡l-3-metil-imidazolio.
24. Un método para producir una espuma de polímero eléctricamente conductora, que comprende (a) poner en contacto, en un medio líquido, (i) un polímero eléctricamente conductor, que comprende: (1 ) uno o más polímeros de politiofeno eléctricamente conductores, y (2) uno o más adulterantes de ácido polimérico solubles en agua, y (ii) una cantidad de uno o más líquidos iónicos efectivos para gelificar el polímero eléctricamente conductor, y (b) retirar el medio líquido del gel.
25. El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque con base en 100 partes en peso de la cantidad total de polímero eléctricamente conductor y uno o más líquidos iónicos, de aproximadamente 10 partes en peso a aproximadamente 40 partes en peso, del polímero eléctricamente conductor se ponen en contacto con de aproximadamente 60 partes en peso a aproximadamente 90 partes en peso del uno o más líquidos iónicos.
26 El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque la proporción de la cantidad total en peso del uno o más líquidos iónicos a la cantidad total en peso del polímero eléctricamente conductor es de aproximadamente 1 .5:1 a aproximadamente 45:1.
27. Un dispositivo electrónico que comprende una pluralidad de capas, en donde al menos una capa de la pluralidad de capas comprende una espuma de polímero de acuerdo con la reivindicación 15.
28. Un dispositivo electrónico de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque el dispositivo comprende: (a) un ánodo o capa combinada de ánodo y amortiguador, (b) una capa de cátodo, (c) una capa electro activa, colocada entre la capa de ánodo y la capa de cátodo, (d) opcionalmente, una capa amortiguadora, colocada entre la capa de ánodo y la capa electro activa, (e) opcionalmente, una capa de transporte de orificios, colocada entre la capa de ánodo y la capa electro activa, o si la capa amortiguadora está presente, entre la capa amortiguadora y la capa electro activa, y (f) opcionalmente una capa de inyección de electrones, colocada entre la capa electro activa y la capa de cátodo.
29. Un dispositivo electrónico de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque la capa electro activa comprende la espuma de polímero.
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