[发明专利]含苯胺溶液及其制备方法

说明书

本发明涉及一种含聚苯胺溶液及其制备方法，特别是涉及一种在苯胺单体聚合时原地(in-situ)形成的具有光透明性含聚苯胺溶液及其制备方法。

导电性涂料已被广泛使用于抗静电放电，电磁干扰(EMI)遮蔽物以及绝缘的塑料。

一种导电性涂料是通过将锌、镍、或银之类的金属粉末与树脂混合而制得的。然而，该种导电性涂料却具有数种缺点。第一，由高密度的金属粉末存在于该导电性涂料中，因此无论何时该涂料有搅拌不足或完全停止搅拌时，该金属粉末会倾向于沉淀于该导电性涂料的底部。该导电性涂料的搅拌是必需的，以在涂覆过程中维持该涂料有均匀的浓度。第二，当该导电性涂料的涂覆层系在一开放的环境下被干燥，存在于该导电性涂料中的金属粉末会倾向于逐渐地沉淀出来且结合在一起，因此造成在品质上逐渐的劣化。第三，当该涂料暴露于空气中时，该金属粉末容易被氧化，因而变成电绝缘性的。最后，使用金属粉末于导电性金属中的成本是很昂贵的，且对于其所混合或涂覆的塑料，在成为残余废弃物后，该金属粉末对于环境是有害的。

聚苯胺已成为一种具有潜力的导电性聚合物，且可被使用于多种的用途上，如涂料，抗静电保护，电磁保护，光电装置如液晶显示器(LCDs)以及光电元件，传感器以及电路板等。然而，将聚苯胺制成如上述有用的产品和装置是有问题的，因为其不溶于一般的溶剂中。

典型上，聚苯胺是在如盐酸及硫酸的质子酸中藉由化学氧化聚合形成呈固态的翠绿亚胺盐而被制备。该固态翠绿亚胺盐一般是在聚合过程中在反应混合物中被沉淀出来。因此，该固态盐必须自该反应混合物中回收，且经由过滤，以水及溶剂清洗，以及干燥以产生固态聚苯胺以作为上述的用途。以此方式获得的聚苯胺通常是不溶的，因而阻碍该聚苯胺的用途。

PCT US92 No.04167揭露使用一种功能化质子酸来制备导电性聚苯胺以赋予该导电性聚苯胺在有机溶剂中的可加工性及可溶解性。

哈雷夫等的美国专利U.S.Pat.No.5,618,469揭露一种制备可加工的翠绿亚胺盐(emeraldine salt)溶液的方法，以用于制备具有导电性及光透明性的涂料，以及物品如液晶显示器与其他光电装置。该方法包括在质子酸如丙酮酸的存在下氧化聚合苯胺单体以产生固态翠绿亚胺盐，然后使该固态翠绿亚胺盐与氨水溶液反应，形成固态翠绿亚胺碱盐(emeraldine base)，及将该固态翠绿亚胺碱盐溶解于额外量的丙酮酸中以形成聚苯胺溶液。

上述方法的缺点为，在该氧化聚合反应过程中形成于该反应混合物中的该翠绿亚胺盐为不溶的，且被沉淀出来，使得须要一个复杂的方法以将该盐转换成固态翠绿亚胺碱盐，然后该翠绿亚胺碱盐被溶解于丙酮酸中以形成可加工的聚苯胺溶液。

史密斯的美国专利U.S.Pat.No.5,470,505揭露了用在质子酸存在下氧化聚合苯胺单体的标准方法所制备的翠绿亚胺盐可以被溶解在一种酸中，特别是强酸，如浓硫酸，甲磺酸(CH₃SO₃H)，氯甲磺酸(CI₃SO₃H)，三氟甲磺酸(CF₃SO₃H)以及硝酸(70％或发烟的)。然后，溶解于这些酸溶液之一的该翠绿亚胺盐(聚苯胺)在使用时被加工成所需的制品。

亚伯(Abe)等的美国专利U.S.Pat.NO.5,728,321揭露一种在搀杂态(dopedstate)的聚苯胺溶液(其是溶解在非质子传递极性溶剂中，如N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-pyrrolidone))，其可以藉由一种使用特殊的质子酸如氢氟硼酸，氢氟磷酸，高氯酸或任何一种具有酸离解常数为低于4.8的有机酸作为在苯胺单体氧化聚合反应的搀杂剂的方法而被获得。同时，依据上述方法所获得的聚苯胺，其是不溶于一有机溶剂中，而其在非搀杂态下则可以被溶解在非质子传递极性溶剂中。经搀杂的聚苯胺的去搀杂以容许该聚苯胺可以溶解在有机溶剂中是费力的且增加生产成本。

由于形成于反应混合物中的聚苯胺的不溶性，包括上述现有技术的制备可加工形态的聚苯胺的常规方法都必须经过产物回收，过滤，清洗以及干燥等加工步骤以获得固态的聚苯胺，以及其他额外的加工如将翠绿亚胺盐转换成翠绿亚胺碱盐以及将该固态聚苯胺或该翠绿亚胺碱盐溶解于溶剂中以获得所需的聚苯胺溶液。