导电性水分散性纳米粒子的制造方法
【专利摘要】本发明涉及导电性水分散性纳米粒子的制造方法，其包括如下步骤：a）在水溶性溶剂中对噻吩（thiophene）、吡咯（pyrrole）或者呋喃（furan）单体、选自由HCI、HF、HBr以及HI组成的组中的化合物、稳定化剂以及第一氧化剂进行混合后，制造乳液（emulsion）；b）在上述步骤a）的乳液中混合并搅拌第二氧化剂，从而制造乳液状态的导电性粒子；以及c）对上述步骤b）的乳液状态的导电性粒子进行干燥。根据本发明所制造的导电性水分散性纳米粒子与根据现有方法所制造的导电性水分散性纳米粒子相比，具有优良的加工性和高电导率。
【专利说明】导电性水分散性纳米粒子的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及导电性水分散性纳米粒子的制造方法，其根据现有方法，具有高聚合度，并且所制造的导电高分子具有优良的加工性和电导率。
【背景技术】
[0002]导电高分子作为一种能够同时具有金属的电、磁、光学性能和一般高分子的物理性质及加工的易用性的物质，其重量轻并且柔软，并且可自由调节电导率及电子状态。由此，能够取代现有的金属以及适用于电子材料等领域的范围非常广。一般的导电高分子的用途如下:1)抗静电剂，通过涂覆等防止在塑料、高分子等表面产生的静电；2)电容器(condenser),代替电解质而使用；3)印刷电路基板(printed circuit board)涂覆，因为能够取代现有的金属镀金，所以能够对环境污染进行最小化；4)有机电致发光(EL，electrolumin escence)装置,用作氧化铟锡(ΙΤ0, indium tin oxide)基板的空穴注入层(hole injecting layer)。
[0003]另外，导电高分子具有优良的导电性，但是与现有一般高分子相比，具有如下缺点:例如加工性的机械性能稍微不足。换句话说，具有如下缺点:热稳定性差，耐溶剂性(特别是耐碱性)低，以及长期使用的局限性。
[0004]特别是，导电高分子只有在P型掺杂的情况下才具有导电性，而在N型掺杂的情况下不具有导电性。
[0005]换句话说，掺杂物的作用很重要。通常，通过氧化高分子反应所生成的聚噻吩(Polythiophene)因为在制造工艺时所使用的氧化剂执行掺杂物作用,所以具有电导率。但是，通过氧化高分子反应在有机溶剂条件下所制造的聚噻吩粉末具有不溶性，此外，在水溶液下所制造的掺杂的聚噻吩通过使用的表面活性剂等以分散于水溶液的状态存在。换句话说，通过氧化高分子方法所制造的聚噻吩在任何溶剂中都具有不溶性。
[0006]此外，聚吡咯和聚呋喃不易溶于有机溶剂中，从而不易加工，并且对聚合物骨架(Backbone)的分子的活动性进行限制，从而会影响导电性，并且不仅在聚吡咯和聚呋喃的掺杂步骤，而且在未掺杂的步骤中非常不稳定。
[0007]由此，现在要求开发易于溶解在各种溶剂中的导电高分子，并且据此在韩国专利申请第10-2005-0093714号以及第10-2008-0064545号中记载有聚噻吩纳米粒子的制造方法，但是依然迫切需要具有优良的电导率以及加工性的导电性纳米粒子的制造方法。
【发明内容】
[0008]本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种导电性水分散性纳米粒子的制造方法及据此所制造的导电性水分散性纳米粒子，上述导电性水分散性纳米粒子聚合度高，并且所制造的导电高分子具有优良的加工性和较高的电导率。
[0009]为了实现上述目的，本发明提供一种导电性水分散性纳米粒子的制造方法，其包括如下步骤:8)在水溶剂中对噻吩(1:11；[0卩116116)、吡咯(卩5^1'016)或者呋喃(；1!\1以11)单体、选自由HC1、HF、HBr以及HI组成的组中的化合物、稳定剂以及第一氧化剂进行混合后，制造乳液(emulsion)；
[0010]b)在上述步骤a)的乳液中混合并搅拌第二氧化剂，从而制造乳液状态的导电性粒子；以及
[0011]c)对上述步骤b)的乳液状态的导电性粒子进行干燥。
[0012]此外，本发明提供一种根据上述方法制造的导电性水分散性纳米粒子。
[0013]此外，本发明提供一种利用上述导电性水分散性纳米粒子所制造的电子材料、光学材料、调色剂(toner)或者墨水。
[0014]根据本发明的方法所制造的导电性水分散性纳米粒子与现有的通常所制造的导电性纳米粒子相比，表现出优良的加工性和高电导率。
【具体实施方式】
[0015]本发明的发明人为了克服现有技术的问题，在反复进行研究中，着眼于以下并完成了本发明:作为氧化剂，利用如极微量铁盐一样的第二氧化剂和其他氧化剂以及稳定剂(Stabilizer)，上述其他氧化剂在上述第二氧化剂将要还原的情况下可对其再次进行氧化，并且特别地，在同时执行氧环境的组成和掺杂物(dopant)功能的物质的存在下，在将要制造粒子的乳液的情况下，可制造具有优良的加工性和导电性的聚噻吩、聚吡咯及聚呋喃粒子。
[0016]本发明的导电性水分散性纳米粒子的制造方法包括如下步骤:a)在水溶剂中对噻吩、吡咯或者呋喃单体、选自由HC1、HF、HBr以及HI组成的组中的化合物、稳定剂以及第一氧化剂进行混合后，制造乳液(emulsion);b)在上述步骤a)的乳液中混合并搅拌第二氧化齐U，从而制造乳液状态的导电性粒子；以及c)对上述步骤b)的乳液状态的导电性粒子进行干燥。
[0017]在本发明中所制造的导电性水分散性纳米粒子可表示为以下化学式I。
[0018][化学式I]
[0019]
W
[0020]上述化学式I中X表示硫、氮、氧、磷、硅树脂或者砷，RJPR2分别独立地可以是氢、齒素(halogen)、轻基、C1-C10烧基、烧氧基、羰基、3至8元脂环族(membered alicyclic)或者芳族环(Aromatic ring)结构的亚烃基(alkyIene)、亚链烯基(Alkenylene)、链烯氧基(Alkenyloxy)、链烯二氧基(Alkenyl dioxy)、炔氧基(alkynyloxy)、炔二氧基(alkynyldioxy)，上述除了氢、碳、氧原子之外，可含有氮、硫、磷、硒、硅树脂等原子。
[0021]在本发明中，作为上述原料(Starting Material)的噻吩、卩比咯或者呋喃单体是通过聚合反应制造为聚噻吩、聚吡咯以及聚呋喃的原料，如果是在所属领域中通常所使用的噻吩、吡咯以及呋喃，则使用任何一个都无妨，并且作为一个例子，可表示为以下化学式2，优选为利用从烧基环氧(alkyl ethoxy)、羧基(Carboxyl group) / 磺基(Sulfone group)或者上述中所选择的一个以上的取代基来取代的噻吩、吡咯或者呋喃。[0022][化学式2]
[0023]
【权利要求】
1.一种导电性水分散性纳米粒子的制造方法，其特征在于，包括如下步骤: a)在水溶剂中对噻吩、吡咯或者呋喃单体、选自由HC1、HF、HBr以及HI组成的组中的化合物、稳定剂以及第一氧化剂进行混合后，制造乳液； b)在上述步骤a)的乳液中混合并搅拌第二氧化剂，从而制造乳液状态的导电性粒子；以及 c)对上述步骤b)的乳液状态的导电性粒子进行干燥。
2.根据权利要求1所述的导电性水分散性纳米粒子的制造方法，其特征在于: 在上述步骤a)中使用HCI。
3.根据权利要求1所述的导电性水分散性纳米粒子的制造方法，其特征在于: 在上述步骤a)中，将选自由HC1、HF、HBr以及HI组成的组中的化合物按照上述单体的1-100摩尔比例(mole ratio)进行投入。
4.根据权利要求1所述的导电性水分散性纳米粒子的制造方法，其特征在于: 在上述步骤a)中，相对于所使用的单体100重量份，投入0.01-2000重量份的稳定剂。
5.根据权利要求1所述的导电性水分散性纳米粒子的制造方法，其特征在于: 在上述步骤a)中，将第一氧化剂按照上述单体的0.01至10摩尔比例(mole ratio)进行投入。
6.根据权利要求1所述的导电性水分散性纳米粒子的制造方法，其特征在于: 在上述步骤b)中，将第二氧化剂按照上述单体的0.001至5.0摩尔比例(mole ratio)进行投入。
7.根据权利要求1所述的导电性水分散性纳米粒子的制造方法，其特征在于: 上述稳定剂为聚苯乙烯磺酸。
8.根据权利要求1所述的导电性水分散性纳米粒子的制造方法，其特征在于: 上述第一氧化剂是选自由H202、(NH4) 2S208,HMnO4,HNO3>HCIO4,F2,Cl2以及Br2组成的组中的一种以上。
9.根据权利要求1所述的导电性水分散性纳米粒子的制造方法，其特征在于: 上述第二氧化剂是选自由FeCI3、Fe (SO4) 2.6Η20以及铁(II )螯合物组成的组中的一种以上。
10.根据权利要求1所述的制造方法制造的导电性水分散性纳米粒子。
11.根据权利要求10所述的导电性水分散性纳米粒子的制造方法，其特征在于: 上述导电性水分散性纳米粒子的大小为10-1000nm。
12.利用权利要求10所记载的导电性水分散性纳米粒子来制造的电子材料、光学材料、调色剂或者墨水。
【文档编号】B82B3/00GK103748032SQ201280028262
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2012年6月5日 优先权日:2011年6月7日
【发明者】金重贤, 金炳郁, 李宣宗 申请人:株式会社韩国恩瑅肯