[发明专利]用于合成PEDOT‑(共聚)‑聚合物电解质的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于以单步合成聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)-电解质(共)聚合物复合物的方法。

背景技术

以缩写PEDOT已知的聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)是20世纪80年代末在与AGFA集团合作的德国的Bayer AG的实验室中发现的聚合物。

考虑到聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)的良好的导电性和特别地考虑到其对氧化的稳定性及其透明度，其特别地用于有机电子应用中，尤其地用于光伏电池中，但是更通常地用于光电子应用中。

其与电解质(共)聚合物一起使用，所述电解质(共)聚合物在合成之后添加，使得所得到的复合物形成供体-受体体系，并且为水溶性的。PEDOT的合成通常在表面活性剂存在下进行，所述表面活性剂有时难以除去。

申请人已发现，可伴随地(同时地)(即，以单步)制备PEDOT-电解质(共)聚合物的复合物乳胶。除了方法的简化之外，还在没有另外的添加剂例如表面活性剂(充当稳定剂的电解质(共)聚合物)的情况下，直接获得PEDOT-电解质(共)聚合物。在以该方式制备时获得的乳胶还更加稳定(当与添加电解质(共)聚合物至预制备的PEDOT相比时)。

发明内容

本发明涉及用于PEDOT和电解质(共)聚合物的伴随合成的方法，其包括下列相继的步骤：

-在反应器中在15-25℃的温度在搅拌下制备水和离子单体的溶液，

-引入预溶解在溶剂中的EDOT的溶液，

-搅拌直到溶解，

-引入溶剂-非离子单体分散体，

-搅拌直到所得到的分散体已经变成白色，

-加热至35-55℃的温度，

-引入剩余EDOT和引发剂的溶液，

-在连续或半连续地引入引发剂和剩余EDOT的溶液的同时，持续搅拌和加热。

清楚地理解，该方法可包括其它预备或中间步骤或在以上那些之后的步骤。

具体实施方式

术语“聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)和电解质(共)聚合物的复合物乳胶的伴随聚合”意为这样的聚合，其中使用相同的引发剂将单体3,4-亚乙基二氧噻吩(EDOT)和电解质(共)聚合物的前体单体同时聚合。

术语“电解质(共)聚合物”意为包括至少一种离子单体的任何聚合物。

其可为离子和非离子单体的任何组合。

所述离子单体可为苯乙烯磺酸盐、丙烯酸盐、具有膦酰亚胺官能团或磺酰亚胺官能团的化合物。优选地，其为苯乙烯磺酸钠或苯乙烯磺酸钾和更优选地其为苯乙烯磺酸钠。

非离子单体可为苯乙烯、取代的苯乙烯或(甲基)丙烯酸烷基酯。该单体优选地为苯乙烯。

使用水溶性引发剂以乳液进行EDOT和电解质(共)聚合物的前体单体的伴随聚合。其优选地为过硫酸盐和更特别地过硫酸铵，但是可使用任何其它水溶性引发剂。过硫酸铵使得可经由自由基途径将EDOT氧化性地聚合成PEDOT和将电解质(共)聚合物的前体单体氧化性地聚合成电解质(共)聚合物。聚合可以分批、连续或半连续模式进行，具有或不具有接种(seeding)的预备合成步骤。优选地，聚合半连续地进行。合成温度为35-55℃、优选地40-50℃和更优选地44-46℃。

(3,4-亚乙基二氧噻吩)-聚电解质(共)聚合物复合物乳胶可用于分散纳米填料例如碳纳米管(CNT)(无论其为单壁的或多壁的)、石墨烯、富勒烯或这些纳米填料的组合。

(3,4-亚乙基二氧噻吩)-聚电解质(共)聚合物复合物乳胶可用于在存在或不存在纳米填料的情况下制造导电透明膜。导电透明膜可用于光伏有机电池或任何其它光电子应用中。

实施例1：

PEDOT-聚苯乙烯-共聚-聚苯乙烯磺酸盐乳胶的合成：

聚合反应器装配有：用于循环加热/冷却系统的热交换流体的夹套、用于引入探针以测量介质温度的颈部、用于引入氮气以冲走易于抑制聚合反应的氧气的颈部、用于以可变速度旋转的连接至发动机的搅拌器、用于添加添加剂的两个颈部和连接至冷凝/回流系统的颈部。

将溶解于10ml脱矿质水中的390mg苯乙烯磺酸盐(1mol/当量)(浓度0.04g/ml)放置在反应器中。搅拌设置在450转/分钟(rpm)。经由氮气管线，将反应器原料脱气至少15分钟直到溶液是均匀的。然后，所述反应器保持在恒定的氮气流下。

在第二阶段中，在合适的容器中制备下列三种混合物：

a)由0.2ml(即266mg＝1mol/当量)的EDOT和6.6ml的异丙醇制得的溶液；