导电聚合物的制备方法技术

本发明专利技术提供一种制备导电聚合物的方法，其特征在于包括于可聚合单体、表面活性剂、溶剂和氧化剂的存在下在所述可聚合单体的浓度是０．２０－２．８ｍｏｌ／Ｌ以及所述表面活性剂的摩尔比例是每ｍｏｌ所述可聚合单体０．８－１．６ｍｏｌ的初始条件下进行聚合；以及提供通过该方法得到的导电聚合物。由于本发明专利技术的导电聚合物具有高导电率，因此其可用作电子部件的构成材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制备具有高导电率的新型π-共轭聚合物的方法，以及通过该方法得到的导电聚合物。更具体地，本专利技术涉及制备新型π-共轭聚合物的方法，该聚合物适合在电子领域中用作可加工性要求高的如电极、传感器、电子显示器件、光电换能器和抗静电材料的多种导电材料、光学材料或多种电子部件的构成材料；以及涉及通过该方法得到的导电聚合物。
技术介绍
迄今为止，对于以聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩为代表的π-共轭聚合物而言，通过其π电子显示出的特定的电学、磁性和光学特性已经引起众多关注，并且进行了多种研究和开发。其中，具有高导电率的π-共轭聚合物材料正被用作替代在加工性能上存在缺陷的金属材料和金属氧化物材料的材料、抗静电材料和有机EL显示器的构成材料，以及另外用作固体电解电容的固体电解质。尤其是近年来，对个人电脑需求的增加导致进一步改进功能性。就这一点而言，需要满足在更高频率下运行要求的电子部件。因而，需要高性能的制品。制备π-共轭聚合物的典型方法包括电解聚合法和化学氧化聚合法。在前者电解聚合法中，将可聚合单体溶解在包含其中溶解有支持电解质的电解液的电化学电池中，以及通过控制电流密度和电压在例如铂电极上形成致密膜状的聚合物。一般而言，该聚合物作为具有高导电率的聚合物得到。然而，在电解聚合法中，所得聚合物的大小取决于装置的电极面积。因此，难以获得大面积的薄膜。另外也不适于制备形状复杂的膜。因此该方法具有工业和经济方面的问题。另一方面，后者化学氧化聚合法是工业上有用的技术，因为通过使可聚合单体与适当的氧化剂混合而容易得到π-共轭聚合物。然而，存在以下缺陷所得到的聚合物通常是微细颗粒形式，以及与通过电解聚合得到的聚合物相比其导电率低。迄今为止已经提出大量的具有高导电率的π-共轭材料及其制备方法。例如，提出了通过机械方法(如拉伸材料)提高取向从而提高导电率的方法。尽管该方法对于高度致密的膜状聚合物是有用的，但是其使得在多孔电极的微区域中拉伸取向在技术上是不可能的。提出了许多通过使用电场或磁场的电磁方法提高π-共轭聚合物的聚合规整度从而提高导电率的方法。然而，该方法要求专用设备，而且在生产率和成本上存在工业化的问题。为了解决这些问题，已经就材料的开发提出了多种方法。例如，JP-T-7-509743(本文所用的术语“JP-T”指的是PCT专利申请的日文译文出版物)公开了一种形成导电聚苯胺的方法，其包括(i)形成包含(1)极性溶液、(2)与所述极性溶液不混溶的非极性或弱极性溶液、(3)至少一种苯胺和(4)至少一种功能质子酸的乳液的步骤，和(ii)向所述乳液中加入氧化剂以引发苯胺聚合的步骤。然而，通过前述方法得到的聚苯胺的导电率仅为数S/cm。即使在得到高导电率的实施例中，该值是通过浇注法等得到的膜的测量值，通常预计该值远高于使用压缩球形式的粒状聚合物通过四极法测定的值。因此，通过该聚合方法得到的聚苯胺的导电率不能说是相当高的。JP-A-2001-278964公开了一种制备导电聚合物的方法，其包括在含有阴离子表面活性剂、过硫酸盐和摩尔浓度低于所述过硫酸盐的过渡金属盐的介质中聚合可聚合单体。然而，在该方法中，以低摩尔浓度使用所述过渡金属盐用于防止伴随着使用过硫酸盐而抑制聚合的作用。因此，反应溶液的浓度低，所得导电聚合物的导电率也低。Synthetic Metals，95(1998)191-196，Kudo等人公开了在含有铁盐、硫酸基表面活性剂和酚衍生物的含水介质中对吡咯进行化学氧化聚合，所得聚吡咯的导电率至多为约40S/cm。Synthetic Metals，98(1998)65-70，Kudo等人公开了在含有阴离子表面活性剂的含水介质中对3，4-亚乙基二氧噻吩进行化学氧化聚合，从而得到具有高导电率的聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)以及其导电率为约60S/cm。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供具有高导电率的导电聚合物、其制备方法，以及通过该方法得到并可用作电化学元件等的构成材料的导电聚合物。作为深入研究的结果，本专利技术人已经发现通过进行聚合使得可聚合单体和表面活性剂的初始浓度被调节至大于特定浓度，可以解决所述问题。基于上述发现，完成本专利技术。也就是说，本专利技术例如包括以下内容。1.制备导电聚合物的方法，其特征在于包括于可聚合单体、表面活性剂、溶剂和氧化剂的存在下在所述可聚合单体的浓度是0.20-2.8mol/L以及所述表面活性剂的摩尔比例是每mol所述可聚合单体0.8-1.6mol的初始条件下进行聚合。2.上述1的制备导电聚合物的方法，其中所述可聚合单体由通式(I)表示 其中R1和R2相互独立地表示一价基团，其选自氢原子、线型或支化的饱和或不饱和的具有1-10个碳原子的烃基、线型或支化的饱和或不饱和的具有1-10个碳原子的烃氧基、线型或支化的饱和或不饱和的具有1-10个碳原子的烃基酯基、卤素原子、硝基、氰基、伯、仲或叔氨基、三卤代甲基、苯基和具有取代基的苯基。3.上述1的制备导电聚合物的方法，其中所述可聚合单体由通式(II)表示 其中R3和R4相互独立地表示一价基团，其选自氢原子、线型或支化的饱和或不饱和的具有1-10个碳原子的烃基、线型或支化的饱和或不饱和的具有1-10个碳原子的烃氧基、线型或支化的饱和或不饱和的具有1-10个碳原子的烃基酯基、卤素原子、硝基、氰基、伯、仲或叔氨基、三卤代甲基、苯基和具有取代基的苯基。4.上述3的制备导电聚合物的方法，其中所述可聚合单体是2，3-二氢噻吩并二氧杂环己烯。5.上述1的制备导电聚合物的方法，其中所述可聚合单体由通式(III)表示 其中R5、R6和R7相互独立地表示一价基团，其选自氢原子、线型或支化的饱和或不饱和的具有1-10个碳原子的烃基、线型或支化的饱和或不饱和的具有1-10个碳原子的烃氧基、线型或支化的饱和或不饱和的具有1-10个碳原子的烃基酯基、卤素原子、硝基、氰基、伯、仲或叔氨基、三卤代甲基、苯基和具有取代基的苯基。6.上述5的制备导电聚合物的方法，其中所述可聚合单体是吡咯。7.上述1的制备导电聚合物的方法，其中所述表面活性剂是有机磺酸化合物。8.上述7的制备导电聚合物的方法，其中所述有机磺酸化合物是萘磺酸钠或其衍生物。9.上述1的制备导电聚合物的方法，其中所述氧化剂是铁盐。10.上述1的制备导电聚合物的方法，其中所述表面活性剂的摩尔比例是每mol所述可聚合单体0.9-1.5mol。11.上述1的制备导电聚合物的方法，其中所述氧化剂的摩尔比例是每mol所述可聚合单体0.05-1.5mol。12.通过上述1-11中任一项的方法得到的导电聚合物。实施专利技术的最佳方式以下更详细地描述本专利技术。本专利技术涉及制备导电聚合物的方法，其特征在于包括于可聚合单体、表面活性剂、溶剂和氧化剂的存在下在所述可聚合单体的浓度是0.2-2.8mol/L以及所述表面活性剂的摩尔比例是每mol所述可聚合单体0.8-1.6mol的初始条件下进行聚合。用于本专利技术中的可聚合单体包括由以下通式(I)表示的噻吩类 其中R1和R2相互独立地表示一价基团，其选自氢原子、线型或支化的饱和或不饱和的具有1-10个碳原子的烃基、线型或支化的饱和或不饱和的具有1-10个碳原子的烃氧基、线型或支化的饱和或不饱和的具有1-10个碳原子的烃基酯基本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备导电聚合物的方法，其特征在于包括于可聚合单体、表面活性剂、溶剂和氧化剂的存在下在所述可聚合单体的浓度是０．２０－２．８ｍｏｌ／Ｌ以及所述表面活性剂的摩尔比例是每ｍｏｌ所述可聚合单体０．８－１．６ｍｏｌ的初始条件下进行聚合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大簱英树，雷勇，山本隆一，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，国立大学法人东京工业大学，
类型：发明
国别省市：JP[]