聚(3,4-乙烯二氧噻吩）及其制备方法、应用技术

本公开涉及了一种聚(3,4

【技术实现步骤摘要】
聚(3,4
‑
乙烯二氧噻吩)及其制备方法、应用


[0001]本公开涉及导电聚合物材料领域，具体涉及一种聚(3,4
‑
乙烯二氧噻吩)及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]随着现代工业水平与通信技术的快速发展，电磁辐射已经成为继噪声污染、水污染和大气污染之后的第四大污染，严重危害到人们正常的生产生活，尤其是对较精密仪器的干扰。因此，采取有效的方式来减少或消除电磁辐射的危害是十分必要的，电磁屏蔽材料是一类可吸收或反射电磁波的材料，这就凸显了发展电磁屏蔽材料的重要性。导电聚合物相比于传统的金属材料，导电高分子复合材料不仅成本较低、密度较低，同时耐腐蚀且易加工成型，能够通过调节材料结构或导电填料的用量或种类来进一步调节材料的电导率。这些优点使得导电聚合物的复合材料成为相关研究的主要方向。相关技术通常使用银、铜等金属颗粒作为导电体，聚合物泡沫为基体，两者形成电磁屏蔽的复合泡沫材料。但其存在制备工艺较为复杂、需要使用溶剂、导电性较差等缺点。
[0003]聚(3,4
‑
乙烯二氧噻吩)作为一种热稳定性高、耐弯折、导电率可调且廉价的聚合物材料，使得其应用于电磁屏蔽领域。目前，聚(3,4
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乙烯二氧噻吩)的聚合方法主要包括：电化学沉积法、蒸汽聚合法以及化学原位聚合法。其中，电化学沉积法通过对含有3,4
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乙烯二氧噻吩的溶液通电，利用电化学方法使3,4
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乙烯二氧噻吩聚合，其仅适用于小规模的制备。蒸汽聚合法通过使用氮气或氩气吹送3,4
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乙烯二氧噻吩至涂覆氧化剂的反应基体表面，氧化生成于基体表面沉积的聚(3,4
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乙烯二氧噻吩)。这种方法工艺较为复杂，可控性较差。化学原位聚合法通过两步法，先于基材上涂布一层氧化剂再叠加3,4
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乙烯二氧噻吩，进而聚合生成聚(3,4
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乙烯二氧噻吩)，该方法工艺较为复杂，并且制备的聚(3,4
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乙烯二氧噻吩)膜层较薄，限制了该聚合物在电磁屏蔽领域的应用。
[0004]因此需要寻找一种制备工艺简单且具有良好导电的聚合物材料作为电磁波屏蔽材料来解决上述问题。

技术实现思路

[0005]针对上述技术问题中的至少之一或一部分，本公开提供了一种聚(3,4
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乙烯二氧噻吩)及其制备方法、应用，可实现无溶剂化快速制备聚(3,4
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乙烯二氧噻吩)，作为磁屏蔽材料具有合适的膜层厚度和电磁屏蔽性能。
[0006]为了实现上述目的，作为本公开的一个方面，提供了一种聚(3,4
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乙烯二氧噻吩)的制备方法，包括：将含氮杂环化合物或芳胺类化合物加入至3,4
‑
乙烯二氧噻吩中，进行搅拌并得到混合液；
[0007]将混合液加入至铁盐化合物中进行搅拌，在含氮杂环化合物或芳胺类化合物的聚合调节作用下以及铁盐化合物的氧化作用下，得到3,4
‑
乙烯二氧噻吩部分聚合的预聚液；
[0008]对预聚液进行加热，以使得3,4
‑
乙烯二氧噻吩继续聚合，得到含有聚(3,4
‑
乙烯二
氧噻吩)的聚合物。
[0009]根据本公开的实施例，芳胺类化合物包括苯胺；含氮杂环化合物包括咪唑、吡啶中的至少之一；铁盐化合物包括对甲苯磺酸铁、卤化铁中的至少之一。
[0010]根据本公开的实施例，含氮杂环化合物或芳胺类化合物与3,4
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乙烯二氧噻吩的投加质量比为1:6.8
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1:136。
[0011]根据本公开的实施例，混合液与铁盐化合物的质量比为1:1
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10:1。
[0012]根据本公开的实施例，形成预聚液的条件为：在5
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10℃的条件下，搅拌10
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20min，搅拌频率为200
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300r/min。
[0013]根据本公开的实施例，得到混合液的条件为：在搅拌频率为400
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500r/min的条件下，搅拌1
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10min。
[0014]根据本公开的实施例，对预聚液进行加热包括：
[0015]将预聚液进行浇铸处理或者进行涂布处理后，对得到的膜层进行加热。
[0016]根据本公开的实施例，加热条件为：在55
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75℃条件下加热12
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72h。
[0017]作为本公开的另一个方面，还提供了一种通过如上所述制备方法制得的聚(3,4
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乙烯二氧噻吩)。
[0018]作为本公开的再一个方面，还提供了一种聚(3,4
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乙烯二氧噻吩)在电磁屏蔽中的应用。
[0019]基于本公开上述实施例的聚(3,4
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乙烯二氧噻吩)及其制备方法、应用，3,4
‑
乙烯二氧噻吩能够与铁盐化合物进行聚合并在聚合反应过程中释放质子，而含氮杂环化合物或芳胺类化合物中的氮原子包含未共用的电子对，氮原子上未共用的电子对能够与聚合反应中释放的质子以配位键结合，发生络合反应，使得生成的氢离子无法提升铁盐化合物的氧化能力，随着铁盐化合物逐渐消耗，其氧化能力逐渐降低，从而使得氧化电位下降，反应速率得以进一步减缓或者终止。而通过进一步的加热，在升温的状态下，相结合的配位键中电子运动加剧，配位键相对更容易断裂，而且含氮杂环化合物或芳胺类化合物相对较容易挥发，使得与其结合的氢离子被释放，提升了铁盐化合物的氧化能力，从而加速了聚合反应的进行，进而形成了聚合度较高的聚(3,4
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乙烯二氧噻吩)。通过该含氮杂环化合物或芳胺类化合物的加入来调控聚合反应的程度和聚合状态，提高了制备的含有聚(3,4
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乙烯二氧噻吩)的聚合物的成膜厚度，使用本公开的制备方法可以实现成膜厚度达到2毫米，较大程度地提高了聚(3,4
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乙烯二氧噻吩)的导电率以及电磁屏蔽效果，并且克服了相关技术中聚(3,4
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乙烯二氧噻吩)制备中对溶液的依赖性，实现了无溶剂化制备。
附图说明
[0020]以下结合附图对本公开做进一步详细描述。
[0021]图1示出了本公开实施例中聚(3,4
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乙烯二氧噻吩)的方法流程图；
[0022]图2示出了本公开实施例中聚(3,4
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乙烯二氧噻吩)的加热浇铸模具示意图；
[0023]图3示出了本公开实施例中聚(3,4
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乙烯二氧噻吩)成膜表面以及截面的表观形貌图；
[0024]图4示出了本公开实施例3中对聚(3,4
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乙烯二氧噻吩)进行电磁屏蔽效能测试的示意图；以及
[0025]图5示出了本公开实施例3中不同厚度的聚(3,4
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乙烯二氧噻吩)在30本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚(3,4
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乙烯二氧噻吩)的制备方法，包括以下步骤：将含氮杂环化合物或芳胺类化合物加入至3,4
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乙烯二氧噻吩中，进行搅拌，得到混合液；将所述混合液加入至铁盐化合物中，进行搅拌，在所述含氮杂环化合物或芳胺类化合物的聚合调节作用，以及铁盐化合物的氧化作用下，得到3,4
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乙烯二氧噻吩部分聚合的预聚液；对所述预聚液进行加热，以使得3,4
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乙烯二氧噻吩继续聚合，得到含有聚(3,4
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乙烯二氧噻吩)的聚合物。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述芳胺类化合物包括苯胺；所述含氮杂环化合物包括咪唑、吡啶中的至少之一；所述铁盐化合物包括对甲苯磺酸铁、卤化铁中的至少之一。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述含氮杂环化合物或芳胺类化合物与3,4
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乙烯二氧噻吩的投加质量比为1:6.8
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1:136。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述混合液与所述铁盐化合物的质量比为1:1

【专利技术属性】
技术研发人员：周雪琴，赵珍，娄鸿飞，范伟，刘东志，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：