可溶性导电聚合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种导电聚合物，其用酸掺杂且在以碱型形式提供时具有５，０００或更小的重均分子量，并且在极性有机溶剂中具有３％或更大的溶解度。由于所述导电聚合物可溶解在各种极性有机溶剂中，因此可以根据导电聚合物的最终用途自由地选择溶剂，由此导电聚合物具有极宽广的工业用途。本发明专利技术还提供制备导电聚合物的方法，该方法简单且产生少量的废水，因而降低了制备成本且是环境友好的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，更具体而言，涉及具有低分子量的 导电聚合物，其使用控制分子量的合成方法制得，因而有效地溶解在各种极性有机溶剂中， 并涉及制备这样的导电聚合物的方法。
技术介绍
通常，聚苯胺通过在盐酸水溶液或硫酸水溶液的存在下使苯胺单体与氧化剂反应 从而获得聚苯胺盐，然后用碱中和聚苯胺盐而以碱型聚苯胺形式制得。为非导体的碱型聚 苯胺，只有当再用酸掺杂时才被赋予导电性。由此制得的导电聚苯胺不能溶解在大多数有 机溶剂中，即使当加热时也不熔化，这导致其加工性差。而且，导电聚苯胺的制备工艺由于 水溶液处理而产生大量废水，因而不合意地引起严重的环境污染。为了解决这样的问题，已进行各种尝试。在这方面，首先公开了用樟脑磺酸掺杂聚 苯胺由此将掺杂的聚苯胺溶解在间甲酚中的方法，因为用具有简单结构的酸(如硫酸或盐 酸)掺杂的聚苯胺难以溶解。此外，公开了使用各种酸掺杂聚合物由此将聚合物溶解在间 甲酚中的方法，但是由于间甲酚的高毒性，其工业用途受到限制。而且，公开了将取代基连 接至苯胺的芳环以提高溶解度的方法。尽管这些方法提高了溶解度，但是出现导电率下降 以及制备成本提高的问题，且废水仍旧产生。MacDiarmid φ (A. G. MacDiarmid "Polyaniline :A New Concept in Conducting Polymers”，Synthetic Metals. 18 (1987)，第 285-290 页)描述了 对聚苯 胺的导电率变化的观察结果，该聚苯胺通过在盐酸水溶液存在下将合成的聚苯胺去掺杂 (de-doping)由此制备碱型聚苯胺，然后用各种酸掺杂碱型聚苯胺而获得。但是，该方法是 不利的，因为可用作掺杂剂的酸的种类是有限的，仅存在有限数量的溶剂能够溶解导电聚 合物。聚吡咯通常通过在酸水溶液的存在下用氧化剂聚合吡咯单体而制得。但是，因 为该聚吡咯不溶解在水或有机溶剂中，因此其工业应用困难。而且，Lee Jin-Yoimg等人 (J. Y. Lee D. Y. Kim 和 C. Y. Kim, Synthetic Metals 74 (1995)，第 103 页)描述了使用十二 烷基苯磺酸(HDBSA)作为掺杂剂，可溶于间甲酚、四氢呋喃(THF)或二甲基甲酰胺(DMF)的 聚吡咯。但是，该聚合物的制备是不利的，因为掺杂剂只包括十二烷基苯磺酸，能够溶解该 聚合物的溶剂仅仅示例了间甲酚、四氢呋喃(THF)或二甲基甲酰胺(DMF)，聚合物的溶解度 也受到限制。已知的是使用迄今报道的合成方法获得的聚合物如聚噻吩、对聚苯 (poly(p-phenylene))、聚(对苯乙炔)(poly (p-phenylenevinylene))等很少溶解于水或 有机溶剂。美国专利No. 5，567，356公开了一种乳液聚合法，但是其是有问题的，因为过量掺 杂剂剩余在有机溶剂层中且导电率低。因此，韩国专利No. 10-0633031公开了一种使用掺 杂剂混合物提高溶解度的方法，但是其是不利的，因为有机溶剂层和水层需彼此分离，需使用昂贵的掺杂剂混合物，且没有各种类型的掺杂剂。此外，当具有复杂结构的掺杂剂大量存 在于有机溶剂层中并被去除时，不合意地产生大量废水。导电聚合物在工业领域具有各种用途。但是，常规导电聚合物难以应用于各种最 终用途，因为仅当用如上所述特定掺杂剂掺杂时，所述常规导电聚合物才在最低数量的特 定有机溶剂中溶解。常规导电聚合物存在以上问题的主要原因被认为是由于掺杂导电聚合 物(doped conductive polymer)的大分子量。通常，在包括相当数量水的溶剂中进行导电聚合物的合成。由此合成的导电聚合 物据报道具有至少10，000的重均分子量。特另Ij地，Mattoso 等人("Controlled Synthesis of High Molecular Weight Polyaniline and Poly (o-methoxyani line，，，L. H. C. Mattoso, A. G. MacDiarmid 禾口 A.J Epstein, Synthetic Metals，68 (1994)，第1-11页)描述了在盐酸水溶液存在下在0°C下 合成的具有大约53，000的重均分子量的聚苯胺，以及在其中温度变化至低于0°C且改变反 应催化剂的条件下，具有控制在36，900 384，900范围的重均分子量的聚苯胺。韩国专利No. 10-0373926 (专利权人Smart Teck Co. Ltd.，专利技术人Lee Simg-Joo)公开了在酸性水溶液的存在下合成的具有至少10，000的重均分子量的聚苯胺。E.J.Oh 等人("High Molecular Weight Soluble Polypyrrole", Ε. J. Oh, K. S. Jang 和 A. G. MacDiarmid, Synthetic Metals, 125 (2002)，第 267-272 页)描述了通过 使吡咯单体和二(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠与过硫酸铵在0°C下水溶液的存在下反应合 成的具有62，296的重均分子量的聚吡咯。Jang Kwan-Sic ( ff iifei, Myong Ji University Graduate School it^M, 2001)描述了在酸水溶液的存在下合成的具有10，000或更大的重均分子量的聚吡咯。而且，韩国未审查专利公布No. 2001-0112574公开了在0°C下在如上文Lee Jin-Yoimg等人所述的水溶液的存在下使用十二烷基苯甲酸和聚吡咯通过氧化反应合成的 具有约13，441的重均分子量的聚吡咯，。基于前述理论基础，为了使得用各种掺杂剂掺杂的导电聚合物能够有效地溶解在 各种有机溶剂中，需要合成具有显著低于目前通常水平(重均分子量10，000或以上)的 重均分子量的导电聚合物。
技术实现思路
技术问题因此，为解决在相关领域中遇到的上述问题得到本专利技术，本专利技术旨在提供低分子 量导电聚合物(重均分子量5，000或以下)，其可溶于通常的极性有机溶剂，并用各种酸掺ο而且，本专利技术旨在提供简单且以环境友好的方式制备低分子量导电聚合物的方法。技术方案本专利技术的一个方面提供用酸掺杂且当以碱型形式提供时具有5，000或更小重均 分子量的导电聚合物，其在有机溶剂中具有3 %或更大的溶解度。本专利技术的另一方面提供制备导电聚合物的方法，该方法包括将导电聚合物的单体溶解在有机溶解中由此得到单体溶液，向单体溶液中加入以100重量份有机溶剂计大于0 重量份至10重量份的量的水，向单体溶液中以任意顺序加入掺杂剂和氧化剂从而发生各 自反应，由此获得反应混合物；以及过滤反应混合物从而得到导电聚合物溶液。有益效果根据本专利技术，用酸掺杂的导电聚合物具有低分子量，因而可溶解在各种极性有机 溶剂中。因此，有可能根据导电聚合物的最终用途自由地选择溶剂，且导电聚合物具有极宽 广的工业用途。此外，由于使用具有简单结构且便宜的酸作为掺杂剂，因此制备成本低。而且，根据本专利技术，制备导电聚合物的方法能够合成具有低分子量(重均分子量 5，000或更低)的导电聚合物，因为单体在少量水和有机溶剂的存在下聚合。此外，由于使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电聚合物，其用酸掺杂且当以碱型提供时具有５，０００或更小的重均分子量，并且在有机溶剂中具有３％或更大的溶解度。

【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：李成柱，赵胜九，李弘燮，金昇圭，
申请(专利权)人：李成柱，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]