TW201706332A - 導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液的製備方法 - Google Patents

Abstract

一種導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液的製備方法，包含以下步驟：提供一第一溶液，包括酸摻雜劑、第一有機溶劑及苯胺。提供一第二溶液，包括起始劑，及溶解該起始劑且與該第一有機溶劑互溶的第二有機溶劑。將該第一溶液及該第二溶液接觸，以使該苯胺進行聚合反應，得到一導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液。本發明製備方法所製得的導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液的儲存安定性高，能長時間久放而不會產生分層或沉澱現象，從而有利於後續應用時加工。

Description

導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液的製備方法

本發明是有關於一種導電性與酸共摻雜聚苯胺 的製備方法，特別是指一種僅涉及有機相的導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液的製備方法。

導電性聚苯胺依其摻雜程度及分子鏈型態可具 有不同程度的導電性，導電性聚苯胺的導電度界於導體與半導體之間，並具有質量輕、合成方法等優點，可應用的領域相當廣泛，例如可應用在抗靜電塗料、防蝕、電磁波干擾屏蔽、微波吸收材、透明或半透明導電膜等。上述應用中不乏需要將導電性聚苯胺製成漿料後塗佈者。然，聚苯胺本身難溶，在水及有機溶劑中的溶解度皆不佳，增添了後續應用時的加工難度。

為了提昇導電性聚苯胺的導電性以及改善導電 性聚苯胺的溶解度，現有利用酸摻雜的方式，已成功讓導電性聚苯胺溶於有機溶劑中。例如中國專利CN1084757 C揭露了一種易溶高濃度聚苯胺溶液的製備方法，是先以乳 液聚合合成聚苯胺粉末，再將聚苯胺粉末進行熱反應摻雜，包含以下步驟：先將十二烷基苯磺酸及苯胺溶於二甲苯中得到一混合溶液，再於混合溶液中滴加過硫酸銨水溶液，使苯胺進行聚合反應，得到一深藍色均勻膠體乳液。 接著在該膠體乳液中加入乙醇進行破乳，得到深藍色的固體粉末。再將該固體粉末進行熱反應摻雜，所得到的橡膠狀摻雜態聚苯胺在二苯胺中的溶解度為90.1至93.4%。

該專利案所製得的聚苯胺在二苯胺中的溶解度 雖可達90.1至93.4%，但儲存安定性不佳，靜置不久後即會產生分層或沉澱現象，因此在後續應用時，使用該專利案所製得的聚苯胺配製得到的塗佈漿料仍需經過攪拌成均勻相才能使用，而增添加工時的不便及成本，甚至可想而知該塗佈漿料於久放後會發生沉澱及分層現象。

由上述可知，為降低導電性聚苯胺於後續應用 時加工的不便，仍有需要改良導電性聚苯胺的製備方法。

因此，本發明之目的，即在提供一種導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液的製備方法，所製得的導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液具有較佳的儲存安定性。

於是本發明導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液的製備方法，包含以下步驟：提供一第一溶液，包括酸摻雜劑、第一有機溶劑及苯胺；提供一第二溶液，包括起始劑，及溶解該起始劑 且與該第一有機溶劑互溶的第二有機溶劑；及將該第一溶液及該第二溶液接觸，以使該苯胺進行聚合反應，得到一導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液。

本發明之功效在於：該導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液的製備方法透過使用彼此互溶的該第一有機溶劑及該第二有機溶劑，該第一溶液與該第二溶液皆為有機相而能互溶不分層，進而讓所製得的導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液不會有分層的現象且其中的導電性與酸共摻雜聚苯胺不會沉澱，該導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液具有較佳的儲存安定性，即使長時間存放也不會發生分層或沉澱現象，有利於後續應用時的加工。

以下將就本發明內容進行詳細說明：該導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液的製備方法中，製備第一溶液及第二溶液時的溫度、攪拌時間、各組份的用量等製備條件，以及該聚合反應的溫度、時間等反應條件於此不需特別限制，可視該導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液的後續應用所需的導電度調整。

該第一有機溶劑的作用是用於溶解該苯胺，例如但不限於：二甲苯、甲苯、苯、氯仿、苯乙烯、乙醚或上述的一組合。較佳地，該第一有機溶劑是選自於二甲苯、甲苯、苯、氯仿或上述的一組合。以該苯胺的總量為100重量份計，該第一有機溶劑的用量範圍為50至150重量份。

該酸摻雜劑的作用是用以提昇該導電性與酸共 摻雜聚苯胺溶液的導電性，例如但不限於：十二烷基苯磺酸、鹽酸、硫酸、硝酸或上述的一組合。其中，十二烷基苯磺酸還具有界面活性劑的作用，而有助於該苯胺溶解於該第一有機溶劑中。

有別於習知技術使用水相溶液及有機相溶液， 使苯胺在水相與有機相間的不溶界面進行界面聚合。在該導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液的製備方法中，是使該第一溶液與該第二溶液互溶且不分層，因此為配合該第一溶液是有機相，該第二溶液中的該第二有機溶劑需選用與該第一有機溶劑互溶的有機溶劑，同時因該第二有機溶劑的作用是用於溶解該起始劑，所以該起始劑也需選用可溶解於該第二有機溶劑者。也就是該第二有機溶劑及該起始劑的選用，需考慮到該起始劑在該第二有機溶劑中的溶解度，以及該第二有機溶劑與該第一有機溶劑間的互溶性。

較佳地，該第二有機溶劑是選自於二甲苯、甲 苯、苯、氯仿、苯乙烯、乙醚或上述的一組合。更佳地，該第二有機溶劑是選自於二甲苯、甲苯、苯、氯仿或上述的一組合。最佳地，因二甲苯毒性較低，該第二有機溶劑是二甲苯。以更有助於該導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液的儲存安定性而言，較佳地，該第一有機溶劑與該第二有機溶劑為相同。

該起始劑只要能溶解於該第二有機溶劑並能誘 發該聚合反應者即可。習知用於誘發苯胺進行聚合反應的氧化劑，例如：(NH₄)₂S₂O₈、FeCl₃、K₂Cr₂O₇、H₂O₂等， 不會溶解於有機溶劑中而不適用於該導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液的製備方法。較佳地，該起始劑是選自於2,2'-偶氮雙異丁腈、過氧化苯甲醯或上述的一組合。更佳地，該起始劑是過氧化苯甲醯。

本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。

〈實施例〉 [實施例1]導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液

於25℃下將80重量份的十二烷基苯磺酸及81 重量份的二甲苯混合，並攪拌10分鐘至十二烷基苯磺酸溶解，再加入100重量份的苯胺混合並攪拌10分鐘，得到一第一溶液。

將80重量份的過氧化苯甲醯及81重量份的二甲苯混合，於25℃下攪拌24小時至過氧化苯甲醯溶解，得到一第二溶液。

在25℃下將該第二溶液與該第一溶液混合並持續攪拌至出現墨綠色，得到一導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液。

[實施例2至5]導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液

用與實施例1相同的方式製備實施例2至5的 導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液，差別在於如表1所示改變實施例2至5中的第一有機溶劑及第二有機溶劑的種類及用量。

[比較例1]導電性與酸共摻雜聚苯胺組成物

於25℃下將80重量份的十二烷基苯磺酸及81 重量份的二甲苯混合，並攪拌10分鐘至十二烷基苯磺酸溶解，再加入100重量份的苯胺混合並攪拌10分鐘，得到一第一溶液。

於25℃下，用560重量份的水溶解80重量份的 過硫酸銨，得到一第二溶液。

在25℃下將該第二溶液與該第一溶液混合並持 續攪拌至出現墨綠色，得到一導電性與酸共摻雜聚苯胺組成物。

[評價項目] 1.儲存安定性

分別將實施例1至5及比較例1置於燒杯中並 在25℃下靜置後，斜傾燒杯並觀看燒杯底部是否有沉澱物。

2.導電性

分別將實施例1至5及比較例1置於烘箱中以 140℃乾燥，得到聚苯胺粉末。將聚苯胺粉末壓成碇，並使用一四點探針薄膜電阻量測儀(廠商：太陽能科技，型號：SRM103)以四點探針法量測導電度。

註：「---」表示無使用；「a」表示用量是以苯胺的總量為100重量份做為計算基準。

由表1可知，實施例1至5透過該第一有機溶劑、該第二有機溶劑及該起始劑的配合，製得導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液，其中，實施例2存放1個月後才開始產生沉澱，實施例3至5存放3個月還未發生沉澱，實施 例1更是存放10個月還未產生沉澱，代表實施例1至5導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液具有絕佳的儲存安定性。

比較例1中，第一溶液使用有機溶劑，第二溶液使用水，所製得的導電性與酸共摻雜聚苯胺組成物僅存放3天就開始產生沉澱，代表其儲存安定性較不佳。

此外，實施例1至5導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液具有較佳的導電度(0.005至0.834S/cm)。

綜上所述，本發明製備方法所製得的導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液的儲存安定性高，能長時間久放而不會產生分層或沉澱現象，從而有利於後續應用時加工，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (10)

1. 一種導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液的製備方法，包含以下步驟：提供一第一溶液，包括酸摻雜劑、第一有機溶劑及苯胺；提供一第二溶液，包括起始劑，及溶解該起始劑且與該第一有機溶劑互溶的第二有機溶劑；及將該第一溶液及該第二溶液接觸，以使該苯胺進行聚合反應，得到一導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液。
2. 如請求項1所述的導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液的製備方法，其中，該第二有機溶劑是選自於二甲苯、甲苯、苯、氯仿、苯乙烯、乙醚或上述的一組合。
3. 如請求項2所述的導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液的製備方法，其中，該第二有機溶劑是選自於二甲苯、甲苯、苯、氯仿或上述的一組合。
4. 如請求項3所述的導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液的製備方法，其中，該第二有機溶劑是二甲苯。
5. 如請求項1所述的導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液的製備方法，其中，該第一有機溶劑與該第二有機溶劑相同。
6. 如請求項1所述的導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液的製備方法，其中，該起始劑是選自於2,2'-偶氮雙異丁腈、過氧化苯甲醯或上述的一組合。
7. 如請求項6所述的導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液的製備 方法，其中，該起始劑是選自於過氧化苯甲醯。
8. 如請求項1所述的導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液的製備方法，其中，該第一有機溶劑是選自於二甲苯、甲苯、苯、氯仿、苯乙烯、乙醚或上述的一組合。
9. 如請求項8所述的導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液的製備方法，其中，該第一有機溶劑是選自於二甲苯、甲苯、苯、氯仿或上述的一組合。
10. 如請求項1所述的導電性與酸共摻雜聚苯胺溶液的製備方法，其中，該酸摻雜劑是選自於十二烷基苯磺酸、鹽酸、硫酸、硝酸或上述的一組合。