[发明专利]一种PEDOT:PSS薄膜及其制备方法与应用

说明书

本发明属于导电高分子功能材料领域，更具体地，涉及一种PEDOT:PSS薄膜及其制备方法与应用。本发明制备方法包括以下步骤：(1)在经过表面处理的基底上涂抹PEDOT:PSS水溶液，加热固化形成PEDOT:PSS薄膜；(2)使用酸浸泡处理PEDOT:PSS薄膜，使PEDOT:PSS薄膜从基底上脱落，然后将薄膜转移至展开溶剂中；(3)向展开溶剂中滴加功能助剂，推动PEDOT:PSS薄膜在展开溶剂表面展开，所述功能助剂溶于展开溶剂且表面张力小于展开溶剂；(4)将承印物压至水面展开的PEDOT:PSS薄膜上，缓慢抬起承印物，并用氮气干燥。本发明制备的可水转印的PEDOT:PSS薄膜印刷光电器件，相比传统的印章转印技术操作窗口大、对表面粘附力要求低，并且可以将PEDOT:PSS薄膜转印至凹凸不平的异形表面，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于导电高分子功能材料领域，更具体地，涉及一种PEDOT:PSS薄膜及其制备方法与应用。

背景技术

随着有机太阳能电池(OPV)和有机发光二极管(OLED)等光电器件的发展，光电器件已经逐渐从小规模热蒸发制备走向了大规模全溶液印刷制备的新时代。导电高分子由于具有较高的电导率、较好的空气稳定性及柔性等优点，是印刷光电器件理想选择。其中，聚3，4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐(简称PEDOT:PSS)溶液的固相含量为0.6％-5.0％，PEDOT与PSS的质量比为5:8-1:20，PEDOT为EDOT(3，4-乙撑二氧噻吩单体)的聚合物，PSS为聚苯乙烯磺酸盐，为提高PEDOT的溶解性而添加在溶液中。

现有技术中的PEDOT:PSS薄膜，通常直接利用PEDOT:PSS水溶液平铺或者旋涂制备获得，如CN104934140A公开了一种自支撑PEDOT/PSS透明导电薄膜的制备方法，一定条件下于洗干净的PET基板上涂布该PEDOT/PSS分散液，加热干燥成膜，冲刷使薄膜脱离PET基板，加热干燥或真空冷冻干燥得到PEDOT/PSS薄膜，这样的PEDOT/PSS薄膜存在机械性能较差、电学性能不足等弱点。也有通过胶体来制备薄膜，如CN105405977B公开了一种自支撑PEDOT:PSS薄膜及其制备方法与应用，将PEDOT:PSS溶液滴加于酸溶液中，使得PEDOT:PSS固体析出，将所述PEDOT:PSS固体搅碎直至形成均匀的PEDOT:PSS胶体，除去胶体中的水分，得到所述PEDOT:PSS薄膜。但是该技术方案，加入表面活性剂来改善其润湿性，或者对有机活性层进行臭氧等离子处理来提高其表面能，机械性能光电性能还存在提高的空间。

转印技术是将溶液或油墨制备的薄膜转印到目标物表面的一种技术，其转印的是已经固化或者接近固化的薄膜，因此大大减弱了转印薄膜对目标物表面的溶剂反应。目前PEDOT:PSS薄膜的转印基本上采用的是传统的印章转印技术，即利用薄膜在不同基底表面上的粘附力差异，借助弹性橡胶印章B将基底A上制备的PEDOT:PSS薄膜转印至基底C上，其中表面粘附力必须严格满足ABC，否则无法成功完成薄膜转印，这就导致了传统转印技术无法有效的将薄膜转印到任意基底上。除此之外，由于弹性橡胶印章具有较大的弹性模量，对曲面或异形表面进行转印时，印章B无法完美地贴合基底C表面，导致的薄膜有破损。

水转印是一种利用水的压力将漂浮在水面上具有一定图案的薄膜压印至目标物表面的技术，由于水和薄膜之间的粘附力极低，远远小于薄膜和基底C之间的粘附力，因此几乎可以将薄膜转印到任意表面。除此之外，由于水的可流动性，薄膜可以和基底C完美贴附，可将薄膜转印到凹凸不平的异形表面，对光电器件在各种表面的制造和不同场景下的应用有着至关重要的推动作用。但是，对于PEDOT:PSS薄膜的水转印来说，将平面玻璃基底上制备的PEDOT:PSS薄膜完整剥离至水中，并在水面上平坦展开形成可水转印的薄膜，仍是一个难题。

综上所述，现有技术缺乏一种稳定的PEDOT:PSS薄膜水转印制备方法。

发明内容