由聚合酸胶体制备的用于电子用途的水分散性聚苯胺制造技术

提供包含至少一种聚苯胺和至少一种形成胶体的聚合酸的水性分散体的组合物。新组合物能用于电子器件和其他应用中的导电层和半导体电性的层。还提供了制备所述组合物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
所述新的组合物涉及苯胺的导电聚合物的水分散体，所述导电聚合物是在聚合酸胶体的存在下合成的。相关申请交叉引用本专利技术是申请系列号第10/669577号的后续部分。
技术介绍
导电聚合物已经被用于多种有机电子器件中，包括发光显示器所用的电致发光(“EL”)器件的开发中。对于EL器件，例如包含导电聚合物的有机发光二极管(OLED)，这些器件通常具有以下结构阳极/缓冲层/EL材料/阴极阳极通常是能够向半导体EL聚合物的满π带注入空穴的任何材料，例如，氧化铟/锡(ITO)。阳极任选地负载在玻璃或塑料基材上。EL材料包括荧光染料、荧光和磷光金属配合物、共轭聚合物及其混合物。阴极通常是任何能够向半导体EL聚合物的空π*带注入电子的材料(例如Ca或Ba)。缓冲层通常是导电聚合物，以利于将空穴从阳极注入EL聚合物层中。缓冲层也可称为“空穴注入”层、空穴输运层，或表征为双层阳极的一部分。作为缓冲层的典型导电聚合物包括聚苯胺(PANI)和聚二氧噻吩(polydioxythiophene)，如聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)(PEDT)。这些材料可通过在水溶性聚合酸，如聚(苯乙烯磺酸)(PSSA)的存在下在水溶液中聚合相应的单体而制备。用水溶性聚合物磺酸合成的导电聚合物的水分散体具有不希望出现的低pH。该低pH会缩短含有该缓冲层的EL器件的应力寿命，并促使器件内部腐蚀。因此，需要具有改进性能的组合物和由其制备的缓冲层。导电聚苯胺通常是使用过硫酸铵(APS)、过硫酸钠或过硫酸钾之类的氧化剂，使苯胺或取代的苯胺在水溶液中发生氧化聚合而制备的。所述水溶液包含聚(2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸)(″PAAMPSA″)、PSSA之类的水溶性聚合酸。通常包含足量的这种酸，与聚苯胺的翠绿亚胺碱形成酸/碱盐，所述酸/碱盐的形成使得聚苯胺具有电导性。因此，例如聚苯胺(PANI)的翠绿亚胺碱通常是用PAAMPSA形成，制得导电性的PANI/PAAMPSA。聚苯胺的水分散体购自Ormecon Chemie GmbH and Co.KG(Ammersbeck，德国)。它也被称为D 1005 W LED。聚苯胺由苯胺和水溶性聚(苯乙烯磺酸)制备。将得自D 1005 W LED的干燥的膜重新稳定地分散在水中。当浓度为2.5％(重量/重量)时，水变成酸性，pH值为1左右。在环境条件下，膜获得大约24.0％(重量/重量)的水分。还将由聚苯胺/聚(2-丙烯酰氨基2-甲基-1-丙磺酸)的实验室批料水分散体制得的干膜稳定地重新分散在水中。聚苯胺由苯胺和水溶性PAAMPSA制备。导电聚合物也可用作电子器件的电极，如薄膜场效应晶体管。在所述晶体管中，在源极和漏极之间具有有机半导体薄膜。为了能够用于电极应用，导电聚合物和用来分散或溶解导电聚合物的液体必须与半导体聚合物和半导体聚合物的溶剂相容，以免导电聚合物或半导体聚合物再次溶解。由导电聚合物制成的电极电导率应高于10西门子/厘米(其中西门子是欧姆的倒数)。然而，由聚合酸制备的导电聚苯胺的电导率一般约等于或小于10-3西门子/厘米。为了提高电导率，可在聚合物中加入导电添加剂。然而，该添加剂的存在会对导电聚苯胺的加工性造成负面影响。因此，需要具有良好的加工性和提高的电导率的改进型导电聚苯胺。专利技术简述提供了一种组合物，该组合物包含至少一种聚苯胺和至少一种形成胶体的聚合酸的水分散体。在另一个实施方式中，提供了包含至少一个含有所述新组合物的层的电子器件。在一个实施方式中，提供了一种制备所述新组合物的方法，该方法包括在形成胶体的聚合酸的存在下使至少一种苯胺单体聚合。上面的简述和下面的详述仅仅是示例性和说明性的，并未对本专利技术构成限制，本专利技术的范围由所附的权利要求书所限定。附图简述在附图中用实施例的方式说明本专利技术，但是本专利技术并不限于此。附图说明图1显示了包括含有所述新组合物的缓冲层的电子器件的截面图。图2显示了薄膜场效应晶体管的截面图，该晶体管含有一种包含一种所述新组合物的电极。专利技术详述提供了一种组合物，该组合物包含至少一种聚苯胺和至少一种形成胶体的聚合酸的水分散体。在一个实施方式中，这些新的组合物包含其中分散有聚苯胺和形成胶体的聚合酸的连续水相。可通过任一数量的上述溶液处理技术沉积所述组合物，以形成层或膜。在本文中，术语“分散体”指一种包含微粒悬浮体的连续液体介质。根据本专利技术，“连续介质”通常包含水性液体，例如水。在本文中，术语“水性”指含有很大一部分的水，在一个实施方式中，水含量至少约为40重量％。在本文中，术语“胶体”指悬浮在该连续介质中的微粒，所述微粒具有纳米级的粒度。在本文中，术语“形成胶体”指当分散在水溶液中时形成微粒的物质，即“形成胶体”的聚合酸是不溶于水的。本文使用的术语“层”或“薄膜”指覆盖所需区域的涂层。该区域可以大至整个器件或小至具体功能区域(如用来制造有机发光显示器的时候，为实际的可见显示区域)，或小至一个亚像素。薄膜可通过任何常规沉积技术形成，包括气相沉积和液相沉积。典型的液相沉积技术包括，但不限于，连续沉积技术，如旋涂、凹版涂布、幕涂、浸涂、狭缝模头涂布、喷涂和连续喷嘴涂布；不连续沉积技术，如喷墨印刷、凹版印刷和丝网印刷。预期可用于实施本专利技术的聚苯胺源自具有下面结构式I的苯胺单体。 式I中n是0-4的整数；m是1-5的整数，前提是n+m＝5；独立地选择R1，使其在各自存在时是相同或不同的，所述R1选自烷基、链烯基、烷氧基、环烷基、环烯基、烷酰基、烷硫基、芳氧基、烷硫基烷基、、烷芳基、芳烷基、氨基、烷氨基、二烷氨基、芳基、烷基亚磺酰基、烷氧基烷基、烷基磺酰基、芳硫基、芳基亚磺酰基、烷氧羰基、芳基磺酰基、羧酸、卤素、氰基，或者被磺酸、羧酸、卤素、硝基、氰基或环氧基团中的一个或多个取代的烷基；或者任意两个R1基团一起形成完成3元、4元、5元、6元或7元芳环或脂环的亚烷基或亚烯基链，这些环可任选包括一个或多个二价氮原子、硫原子或氧原子。聚合后的材料包含苯胺单体单元，各苯胺单体单元具有选自下面结构式II或III的结构式。 式中，n、m和R1按照上面定义。聚苯胺可以是两种或多种苯胺单体单元的均聚物或共聚物。聚苯胺和形成胶体的聚合酸的水性分散体可包含一种或一种以上的聚苯胺聚合物和一种或一种以上的形成胶体的聚合酸。本文中，术语“包含”、“含有”、“包括”、“具有”或它们的任意其它变体，都表示非排他性的包含。例如，包含一列元素的过程、方法、制品或装置并不一定只限于那些元素，还可以包括其它没有明显列出或这些过程、方法、制品或装置所固有的其它元素。而且，除非明确作相反声明，否则“或”表示包含或而非异或。例如，以下任一条件满足条件A或BA为真(或存在)且B为假(或不存在)，A为假(或不存在)且B为真(或存在)，以及A和B都为真(或存在)。同样，使用“一个”或“一种”对本专利技术的元素和组分进行描述。这种做法只是为了方便起见，并给出本专利技术的大致意义。这种描述应当理解为包括一(个)种或至少一(个)种，单数也包括复数，除非很明显有其它含义。用于实施本专利技术的形成胶体的聚合酸不溶于水，在分散在水性介质时形成胶体。聚合酸的分子量通常在约10,000-4,000,000的范围内。在一个实施方式中，聚合酸的分子量约为100,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，包含至少一种聚苯胺和至少一种形成胶体的聚合酸的水性分散体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-3-17 10/803,1131.一种组合物，包含至少一种聚苯胺和至少一种形成胶体的聚合酸的水性分散体。2.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述聚苯胺具有至少一个具有选自下面式II或III所示结构式的苯胺单体单元 式中n是0-4的整数；m是1-5的整数，前提是n+m＝5；独立地选择R1，使各R1在存在时是相同或不同的，R1选自烷基、链烯基、烷氧基、环烷基、环烯基、烷酰基、烷硫基、芳氧基、烷硫基烷基、烷芳基、芳烷基、氨基、烷氨基、二烷氨基、芳基、烷基亚磺酰基、烷氧基烷基、烷基磺酰基、芳硫基、芳基亚磺酰基、烷氧羰基、芳基磺酰基、羧酸、卤素、氰基，或被磺酸、羧酸、卤素、硝基、氰基或环氧基团中的一个或多个取代的烷基；或者，任意两个R1基团一起形成完成3元、4元、5元、6元或7元芳环或脂环的亚烷基或亚烯基链，这些环可任选包括一个或多个二价氮原子、硫原子或氧原子。3.如权利要求2所述的组合物，其特征在于，所述m是5。4.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述形成胶体的聚合酸选自聚合磺酸、聚合羧酸、聚合丙烯酸、聚合磷酸、聚合膦酸以及它们的混合物。5.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述聚合酸包括氟化的聚合磺酸。6.如权利要求5所述的组合物，其特征在于，所述聚合磺酸包括全氟亚烷基磺酸。7.如权利要求1所述的组合物，所述组合物还包含至少一种选自下列的物质导电聚合物、金属颗粒、石墨纤维、石墨颗粒、碳纳米管、碳纳米颗粒、金属纳米丝、有机导电油墨、有机导电糊料、无机导电油墨、无机导电糊料、电荷传输物质、半导体无机氧化物纳米颗粒、绝缘无机氧化物纳米颗粒、压电氧化物纳米颗粒、压电聚合物、热电氧化物纳米颗粒、热电聚合物、铁电氧化物纳米颗粒、铁电聚合物、分散剂、交联剂，以及它们的组合。8.一种电子器件，该器件包含至少一层含至少一种聚苯胺和至少一种形成胶体的聚合酸的组合物的层。9.如权利要求8所述的层，其特征在于，所述组合物的pH大于3.5。10.如权利要求8所述的器件，其特征在于，所述器件是薄膜场效应晶体管、场效应电阻器件、光传感器、光控开关、发光二极管、发光二极管显示器、光电晶体管、光电导管、IR检测器、二极管激光器、电致变色显示器、电磁屏蔽器件、固体电解质电容器、储能器件、记忆储存器件、生物传感器、光导电池、光伏器件、太阳能电池或二极管。11.一种制备至少一种聚苯胺的水性分散体的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：CH修，FP乌克特，
申请(专利权)人：EI内穆尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]