一种可紫外光二聚的pedot导电墨水及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及导电材料技术领域，尤其是涉及一种采用可紫外光二聚的PVMA来分散 PED0T并制成导电墨水的方法。
【背景技术】
[0002] 喷墨打印技术（inkjet printing)是在计算机控制下，通过非接触的方式使连续 的微小墨滴打印到基底上形成薄膜的印刷技术。随着科技的发展，功能性墨水已取代传统 的染料墨水和颜料墨水通过喷墨打印技术成功的应用到电子产品中，使喷墨打印技术在功 能材料图案化及光电器件应用领域引起了广泛关注。
[0003] 而随着人们对电子产品的多功能需求不断增加，导电墨水作为喷墨打印技术的关 键因素之一也得到了迅速发展，近年来出现了纳米金属粒子墨水、导电高分子墨水、碳基墨 水等导电墨水。但目前的导电墨水仍存在许多问题，如传统的金属纳米粒子墨水在常用溶 剂如水，异丙醇，四氢呋喃中不稳定，易聚沉，需要通过稳定剂或化学改性才能稳定分散，并 且打印后金属纳米粒子易被氧化，成本$父尚；碳基墨水粒径$父大，不易喷涂；而PED0T，由于 其具有高电导率、出色的环境稳定性以及透明和易加工成膜特性，成为目前研究最多的导 电尚分子墨水材料之一。
[0004] 但是PED0T具有不溶不熔的缺点，导致其加工性能变差，目前主要的加工方法是将 PED0T制备成粉末，目前，水性体系成为绿色环保型经济发展模式的大趋势。采用PSS以及其 它酸性掺杂剂掺杂可以大幅提高PED0T的水溶性以及氧化态PED0T阳离子的稳定性。Eom等 (Org Electron，2009,10(8) :536-542)以PED0T:PSS为原料，通过喷墨打印在ΙΤ0上制备了 聚合太阳能电池膜，但是水溶性大分子PSS的引入会影响材料整体的耐水性、稳定性等基本 应用性能。Yin等(Polymer，2001，52(22) :5065-5074)合成了一种具有热交联性能的共聚物 P(SS-NMA)，热交联之后的PEDOT:P(SS-NMA)涂层耐水性、稳定性得到了明显的提高。但交联 共聚物的加入对PED0T的导电存在一定的影响。因此需要开发出一种使PED0T稳定分散在水 中的导电墨水，并使其在喷墨打印后可以形成耐水性好，稳定性好的导电材料。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种可紫外光二聚的PED0T导电 墨水及其制备方法。本发明导电墨水解决了传统PED0T墨水耐水性和耐候性较差，制备工艺 较复杂的问题，本发明的导电墨水具有成本低，制备方法简单，耐水耐候性好，导电性好等 优点。
[0006] 本发明的技术方案如下：
[0007] 一种可紫外光二聚的PED0T导电墨水，所述导电墨水所含组分及各组分的质量百 分数为： PED0T7PVMA 粉木 卜3% 保湿剂 1~10% 掺杂剂 1~10%
[0008] 表面活性剂 0.1~5% pH调节剂 卜10% 溶剂 63~98%;
[0009] 所述PED0T/PVMA导电粉末为（7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素)-alt-马来酸 酐与聚3，4_乙烯二氧噻吩的混合物，所述PED0T/PVMA导电粉末的的制备方法为:将PED0T与 PVMA按照1:1~5的质量比，在水中混合，通过搅拌、超声分散制得PED0T/PVMA水分散液，再 通过冷冻干燥，制得该PED0T/PVMA导电粉末。
[0010] 所述PVMA的重均分子量为40000~60000，分子量分布为1.17-1.25;所述PVMA中马 来酸酐基团所占的比例为10~25%，香豆素基团所占的比例为10~40%。
[0011] 所述PED0T/PVMA导电粉末的粒径为140nm~210nm。
[0012] 所述保湿剂为三甘醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、已二醇中的一种或多种;所述掺杂 剂为DMS0;所述表面活性剂为曲拉通X-100、十二烷基苯磺酸钠、聚苯乙烯磺酸钠、聚乙二 醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。
[0013] 所述pH调节剂为5wt %的盐酸溶液；所述溶剂为去离子水、乙醇、异丙醇、丁醇、 DMF、二乙醇丁醚中的一种或多种。
[0014] -种所述导电墨水的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0015] (1)将1~3%的PED0T/PVMA导电粉末溶于63~98%的溶剂中，再加入1~10%的掺 杂剂，1~10 %的保湿剂，0.1~5 %的表面活性剂和1~10 %的pH调节剂，经搅拌，超声得到 均勾分散的混合液；
[0016] (2)将步骤（1)所得混合液通过孔径为0.22μπι~0.45μπι的微孔滤膜过滤，即可得到 所述导电墨水。
[0017]所述步骤（1)中搅拌采用磁力搅拌，搅拌转速为200~500rpm的条件下，搅拌1~ 24h;所述超声条件为:超声功率为200W~600W，时间为20~40分钟。
[0018] -种所述导电墨水的应用，该导电墨水可用于喷墨打印。
[0019] 本发明有益的技术效果在于：
[0020] (1)本发明通过加入PVMA，使PED0T可以在溶剂中稳定分散，使PED0T在水中具有高 度分散性和可加工性。
[0021] (2)本发明通过加入可光二聚的PVMA，使导电墨水在365nm紫外灯照射下可进行光 交联，提高了导电图案的耐水性和耐候性，而掺杂剂，保湿剂等的加入也可以提高墨水的导 电性。
[0022] (3)本发明通过加入不同比例的表面活性剂、pH调节剂、保湿剂，掺杂剂，使导电墨 水表面张力，粘度，粒径，pH值等均适用于喷墨打印。
【具体实施方式】
[0023]下面结合实施例，对本发明进行具体描述。
[0024] 实施例1
[0025] 一种可紫外光二聚的PED0T导电墨水，该导电墨水的制备方法包括如下步骤：
[0026] (1)将lg PED0T/PVMA导电粉末溶于23g去离子水和17g乙醇组成的混合溶剂中，再 加入3g掺杂剂DMS0,3.5g保湿剂丙三醇，1.5g表面活性剂曲拉通X-100和2.5g 5wt%的盐酸 溶液，经磁力搅拌(转速为400rpm的条件下，搅拌10h)，超声(超声功率为400W，时间为30分 钟)得到均匀分散的混合液；
[0027] (2)将步骤(1)所得混合液通过孔径为0.22μπι的微孔滤膜过滤，即可得到所述喷墨 打印用导电墨水。
[0028] 所述PED0T/PVMA导电粉末为（7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素)-alt-马来酸 酐与聚3，4_乙烯二氧噻吩的混合物，所述PED0T/PVMA导电粉末的的制备方法为:将PED0T与 PVMA(重均分子量为60000,分子量分布为1.25;马来酸酐基团所占的比例为25%，香素 基团所占的比例为20%)按照1:1的质量比，在水中混合，通过搅拌、超声分散制得PED0T/ PVMA水分散液，再通过冷冻干燥，制得该PED0T/PVMA导电粉末(粒径为185nm)。
[0029] 使用EPSON R230型打印机，以相纸为打印介质，进行喷墨打印实验。重复打印50次 在相纸上得到导电图案，在360nm紫外灯照射下，得到光交联后的导电墨图案，在超声下测 试其耐水性，自然放置数月测试其耐候性，并用数字万用表在测试前后比较导电图案的电 阻，在测试前后，导电图案的电阻无明显变化。测试数据见表1所示。
[0030] 实施例2
[0031] 一种可紫外光二聚的PED0T导电墨水，该导电墨水的制备方法包括如下步骤：
[0032] (1)将lg PED0T/PVMA导电粉末溶于16g去离子水和llg异丙醇组成的混合溶剂中， 再加入2.67g掺杂剂DMS0，1.67g保湿剂乙二醇，0.33g表面活性剂曲拉通X-100和0.67g 5wt%的盐酸溶液，经磁力搅拌(转速为200rpm的条件下，搅拌24h)，超声(超声功率为600W， 时间为20分钟)得到均匀分散的混合液；
[0033] (2)将步骤（1)所得混合液通过孔径为0.30μπι的微孔滤膜过滤，即可得到所述喷墨 打印用导电墨水。
[0034] 所述PED0T/PVMA导电粉末为（7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素)-alt-马来酸 酐与聚3，4_乙烯二氧噻吩的混合物，所述PED0T/PVMA导电粉末的的制备方法为:将PED0T与 PVMA(重均分子量为50000,分子量分布为1.20;马来酸酐基团所占的比例为20%，香_&素基 团所占的比例为25% )按照1:1的质量比，在水中混合，通过搅拌、超声分散制得PED0T/PVMA 水分散液，再通过冷冻干燥，制得该PED0T/PVMA导电粉末(粒径为21 Onm)。
[0035] 使用EPSON R230型打印机，以相纸为打印介质，进行喷墨打印实验。重复打印50次 在相纸上得到导电图案，在360nm紫外灯照射下，得到光交联后的导电墨图案，在超声下测 试其耐水性，自然放置数月测试其耐候性，并用数字万用表在测试前后比较导电图案的电 阻，在测试前后，导电图案的电阻无明显变化。测试数据见表1所示。
[0036] 实施例3
[0037] 一种可紫外光二聚的PED0T导电墨水，该导电墨水的制备方法包括如下步骤：
[0038] (1)将lg PED0T/PVMA导电粉末溶于13g去离子水、8g乙醇和4.7g二乙醇丁醚组成 的混合溶剂中，再加入.03g掺杂剂DMS0，3.3g保湿剂丙三醇，0.33g表面活性剂曲拉通X-100 和1.33g 5wt%的盐酸溶液，经磁力搅拌(转速为500rpm的条件下，搅拌lh)，超声(超声功率 为200W，时间为40分钟)得到均匀分散的混合液；
[0039] (2)将步骤（1)所得混合液通过孔径为0.45μπι的微孔滤膜过滤，即可得到所述喷墨 打印用导电墨水。
[0040] 所述PED0T/PVMA导电粉末为（7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素)-alt-马来酸 酐与聚3，4_乙烯二氧噻吩的混合物，所述PED0T/PVMA导电粉末的的制备方法为:将PED0T与 PVMA(重均分子量为45000,分子量分布为1.22;马来酸酐基团所占的比例为15%，香_&素基 团所占的比例为30% )按照1:5的质量比，在水中混合，通过搅拌、超声分散制得PED0T/PVMA 水分散液，再通过冷冻干燥，制得该PED0T/PVMA导电粉末(粒径为207nm)。
[0041 ] 使用EPSON R230型打印机，以相