一种水性分散剂及导电分散液的制备方法

文档序号:10527251阅读:1383来源:国知局
一种水性分散剂及导电分散液的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种水性分散剂及导电分散液的制备方法。本发明利用该方法针对当前水性分散剂的耐水性、稳定性与导电性,对含有丰富磺酸基的单体进行自由基共聚改性,设计合成水性光敏大分子分散剂,提高其耐水性与热稳定性。且其分子链中带有丰富的磺酸基团,以其作为聚噻吩合成的模板剂和掺杂剂,以化学氧化聚合法制备均一稳定的高导电分散剂,以其制备的薄膜具有较高的透光率和优异的导电性,可应用于油墨、导电涂层、抗静电剂等。
【专利说明】
一种水性分散剂及导电分散液的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种水性分散剂及导电分散液的制备方法,属于电化学和光电技术领域。
[0002]背景介绍
[0003]新型聚噻吩导电聚合物——ΡΗ)0Τ具有电导率高、透光性好、性能优良等众多优良性能,但ΡΗ)0Τ本身是难溶难加工的聚合物,因而以PSS为掺杂剂制备的PEDOT:PSS具有很好的水溶性,大大推进了 ΡΗ)0Τ的应用进程。然而,由于PSS具有很强的水溶性,这使得PEDOT:PSS涂层的耐水性、稳定性等基本应用性能变得不足,限制了其发展与应用。
[0004]Yin等(Yin H E,Lee C F,Chiu ff F,et al.Preparat1n of thermally curableconductive films PEDOT:P(SSNMA)and their performances on weather stability andwater resistance.Polymer,2001,52 (22):5065-5074)制备了一种热固化型导电聚合物PEDOT:P(SS-NMA),热固化后的涂层耐水性、稳定性得到显著提升,但其需要在110°C下维持3h,耗能费时。相对于热固化技术而言,光固化技术具有高效、节能、绿色环保等优势。

【发明内容】

[0005]本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种水性分散剂及导电分散液的制备方法,该方法针对当前水性分散剂的耐水性与导电性,设计合成水性光敏聚合物。且其分子链中带有丰富的磺酸基团,以其作为PEDOT合成的模板和掺杂剂,以化学氧化聚合法制备均一稳定的ΡΗ)0Τ分散剂,可应用于油墨、导电涂层、抗静电剂等。
[0006]本发明的技术方案是:
[0007](I) 一种水性大分子分散剂的合成,具体步骤如下:
[0008]在60_90°C的温度下,用引发剂引发含磺酸基或磺酸钠基单体A与含羧基或酸酐的单体B共聚,反应6_24h后得到前驱聚合物,然后在其中加入催化剂、阻聚剂,并滴加含有环氧基团的单体C,于90-120°C反应6-12h后,测定酸值,用沉淀剂提纯,产物放置于真空箱干燥至恒重,最后得到淡黄色大分子分散剂;
[0009]其中单体A与单体B摩尔比为(1-10):1 ;引发剂用量是单体A、B总质量的1-5%;催化剂是单体C质量的0.5-3% ;阻聚剂是单体C质量的0.1-1% ;
[0010]其中所述引发剂为偶氮二异丁氰、偶氮二异庚氰或过氧化苯甲酰中的至少一种;
[0011]其中所述单体A为对苯乙烯磺酸、对苯乙烯磺酸钠、乙烯磺酸或乙烯磺酸钠中的至少一种;
[0012]其中所述单体B为丙烯酸、甲基丙烯酸、肉桂酸(反式)、顺丁烯二酸酐或柠康酐中的至少一种;
[0013]其中所述催化剂为三苯基膦、三丁基膦、四丁基溴化铵或苄基二甲胺中的至少一种;
[0014]其中所述阻聚剂为对甲氧基苯酚、对苯二酚、甲基对苯二酚或对叔丁基邻苯二酚中的至少一种;
[0015]其中所述单体C为甲基丙烯酸缩水甘油酯或烯丙基缩水甘油醚;
[0016]其中沉淀剂为二氯甲烷与甲醇复合溶剂,其体积比为1: (0.2-5);
[0017](2) 一种导电分散剂的制备,具体步骤如下:
[0018]在-20_50°C的温度下,步骤I)制得的水性大分子分散剂用溶剂分散于三口瓶中,加入导电单体D搅拌,得到白色乳液,调节溶液pH ;然后加入氧化剂和催化剂,室温氮气保护下反应6-12h后补加一定量的氧化剂,继续反应12-18h,最后得到深蓝色反应液,用阴阳离子交换树脂洗涤,滤布过滤,最后加入醇单体E,超声分散,得到深蓝色分散液;
[0019]其中所述溶剂为二甲亚砜或去离子水;
[0020]其中所述单体D为3,4-乙撑二氧噻吩及其衍生物;
[0021 ] 其中所述氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钾或对甲苯磺酸铁和双氧水复合物中的至少一种;
[0022]其中所述催化剂为硫酸铁、三氯化铁或对苯磺酸铁的至少一种;
[0023]其中所述单体E为乙二醇、异丙醇、叔丁醇、甘露醇或山梨醇的至少一种;
[0024]其中固含为1-5%;大分子分散剂与导电单体质量比为(1-10):1 ;氧化剂与单体D摩尔比为(0.5-5): I ;催化剂与单体D摩尔比为(0.001-0.005): I ;单体E与分散液质量比为(0.01-0.2): 10
【具体实施方式】
[0025]下列实施实例用以更详细地描述本发明方案,但本发明并不局限于实例所描述的方案。
[0026]实施例1
[0027]首先以6.6g对苯乙烯磺酸钠、1.1g丙烯酸为单体,40g 二甲亚砜为溶剂,N2氛围下,70°C,偶氮二异丁氰(3wt% )引发聚合,反应6h后得到前驱聚合物。然后滴加2.6g甲基丙烯酸缩水甘油酯、三苯基膦(1.5wt% )、对甲氧基苯酚(0.5wt% ),100°C反应6h后,测定酸值低于3mgK0H/g即可,以二氯甲烷和甲醇混合溶剂(体积比1:1)为沉淀剂,提纯产物,后放置于40°C真空箱干燥48h,最后得到淡黄色大分子分散剂;
[0028]首先称取2.1g大分子分散剂溶于装有75mL去离子水的三口瓶,加入0.7g3,4_乙撑二氧噻吩搅拌30min (速度700r/min),得到白色乳液,加入37 %的盐酸,调节溶液pH为2-3 ;然后滴加溶于25mL去离子水中的0.0075mol过硫酸铵和0.0OOOlmol Fe2 (SO4)3溶液,室温氮气保护下反应7h后补加0.00075mol过硫酸铵,继续反应17h,最后得到深蓝色反应液。反应液经阴离子交换树脂和阳离子交换树脂各交换4h,滤布过滤,最后加入4wt%乙二醇,超声分散,得到深蓝色分散液。
[0029]实施例2
[0030]首先以5.2g乙烯磺酸钠、1.5g肉桂酸(反式)为单体,35g 二甲亚砜为溶剂,N2氛围下,80°C,偶氮二异庚氰引发聚合,反应6h后得到前驱聚合物。然后滴加甲基丙烯酸缩水甘油酯、三苯基膦(1.5wt% )、对甲氧基苯酚(0.5wt% ),100°C反应6h后,测定酸值低于3mgK0H/g即可,以二氯甲烷和甲醇混合溶剂(体积比2: I)为沉淀剂,提纯产物,后放置于50°C真空箱干燥48h,最后得到淡黄色大分子分散剂;
[0031]首先称取1.4g大分子分散剂溶于装有75mL 二甲亚砜的三口瓶,加入0.7g3,4_乙撑二氧噻吩搅拌30min (速度700r/min),得到白色乳液,加入37 %的盐酸,调节溶液pH为2-3 ;然后滴加溶于25mL 二甲亚砜中的0.0lmol过硫酸钾和0.00002mol对苯磺酸铁溶液,20°C,氮气保护下反应Sh后补加0.0Olmol过硫酸钾,继续反应16h,最后得到深蓝色反应液。反应液经阴离子交换树脂和阳离子交换树脂各交换6h,滤布过滤,最后加入Swt %山梨醇,超声分散,得到深蓝色分散液。
【主权项】
1.一种水性分散剂及导电分散液的制备方法,其特征步骤为: (1)一种水性大分子分散剂的合成,具体步骤如下: 在60-90°C的温度下,用引发剂引发含磺酸基或磺酸钠基单体A与含羧基或酸酐的单体B共聚,反应6-24h后得到前驱聚合物,然后在其中加入催化剂、阻聚剂,并滴加含有环氧基团的单体C,于90-120°C反应6-12h后,测定酸值,用沉淀剂提纯,产物放置于真空箱干燥至恒重,最后得到淡黄色大分子分散剂; 其中单体A与单体B摩尔比为(1-10): I;引发剂用量是单体A、B总质量的1-5%;催化剂是单体C质量的0.5-3% ;阻聚剂是单体C质量的0.1-1% ; 其中所述引发剂为偶氮二异丁氰、偶氮二异庚氰或过氧化苯甲酰中的至少一种;其中所述单体A为对苯乙烯磺酸、对苯乙烯磺酸钠、乙烯磺酸或乙烯磺酸钠中的至少一种; 其中所述单体B为丙烯酸、甲基丙烯酸、肉桂酸(反式)、顺丁烯二酸酐或柠康酐中的至少一种; 其中所述催化剂为三苯基膦、三丁基膦、四丁基溴化铵或苄基二甲胺中的至少一种;其中所述阻聚剂为对甲氧基苯酚、对苯二酚、甲基对苯二酚或对叔丁基邻苯二酚中的至少一种; 其中所述单体C为甲基丙烯酸缩水甘油酯或烯丙基缩水甘油醚; 其中沉淀剂为二氯甲烷与甲醇复合溶剂,其体积比为1: (0.2-5); (2)一种导电分散剂的制备,具体步骤如下: 在-20-50°C的温度下,步骤I)制得的水性大分子分散剂用溶剂分散于三口瓶中,加入导电单体D搅拌,得到白色乳液,调节溶液pH ;然后加入氧化剂和催化剂,室温氮气保护下反应6-12h后补加一定量的氧化剂,继续反应12-18h,最后得到深蓝色反应液,用阴阳离子交换树脂洗涤,滤布过滤,最后加入醇单体E,超声分散,得到深蓝色分散液; 其中所述溶剂为二甲亚砜或去离子水; 其中所述单体D为3,4-乙撑二氧噻吩及其衍生物; 其中所述氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钾或对甲苯磺酸铁和双氧水复合物中的至少一种; 其中所述催化剂为硫酸铁、三氯化铁或对苯磺酸铁的至少一种; 其中所述单体E为乙二醇、异丙醇、叔丁醇、甘露醇或山梨醇的至少一种; 其中固含为1-5%;大分子分散剂与导电单体质量比为(1-10):1;氧化剂与单体D摩尔比为(0.5-5): I ;催化剂与单体D摩尔比为(0.001-0.005): I ;单体E与分散液质量比为(0.01-0.2): 10
【文档编号】C08F220/04GK105884955SQ201410783357
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年12月15日
【发明人】姚伯龙, 张国标, 齐家鹏, 邓丽朵
【申请人】江南大学
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