[发明专利]导电微凝胶及其制造方法

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及导电微凝胶。具体而言，本发明涉及一种导电微凝胶，其结构是在掺杂剂和氧化性聚合催化剂存在条件下，在分散于有机溶剂中的微凝胶颗粒表面上聚合出导电聚合物或低聚物，向该微凝胶提供了优良的导电性能。本发明还涉及制造这样的导电微凝胶的方法。

现有技术描述

目前，导电聚合物在表面张力控制、电磁波屏蔽、燃料电池等方面许多应用已得到深入研究。尤其是聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩在空气中稳定，它们具有高的导电性能。这些导电聚合物的另一个优点是容易通过电化学聚合或化学聚合进行合成。然而，由电化学聚合合成的导电聚合物制成的薄膜，尽管导电性在其表面上稳定，但是由于其分子间吸引力大而不易熔化，其应用受到很大限制。通过化学聚合合成的导电聚合物粉末应用时则需要复杂的后处理过程。

近年来，在改进导电聚合物的加工性能方面进行了广泛研究。通过化学聚合制备水溶性多组分的复合颗粒就是这种研究的一个例子。韩国专利申请公报99-018821揭示一种使用有机酸如十二烷基苯磺酸或对甲苯磺酸作为掺杂剂和过硫酸铵作为氧化剂，在ABS乳胺中制备聚苯胺和聚吡咯的方法。然而，这种方法的缺点是，当单体发生聚合时，掺杂剂中离子基团与乳胶的乳化剂的存在使单体处于不稳定的水分散液中，导致不合要求的粉末沉淀。而这种沉淀的粉末很难形成透明薄膜，并且需要另外的均匀化工艺，如粉碎和细分散，粉末才能涂布在布上或用于挤出成形。

美国专利6,001,549描述一种包括导电聚合物颗粒和共聚物微凝胶颗粒的抗静电组合物。这种抗静电组合物由于有了使用水介质制备的微凝胶颗粒，而在导电颗粒体积比例较低情况下仍显示良好的导电性。然而，选自金属氧化物、金属锑酸盐和陶瓷颗粒的这些导电颗粒不适于得到透明或低反射性的涂布膜。

美国专利6,025,462揭示一种导电枝状分子体(dendrimer)，其表面的反应官能团对合成能一定程度解决前一专利遇到的问题的复合颗粒的导电聚合物是有用的。

发明概述

本发明人对导电微凝胶进行广泛深入的研究得到本发明，结果发现，在掺杂剂和氧化性聚合催化剂存在条件下，导电聚合物或低聚物可以在微凝胶颗粒分散液中聚合并吸附到微凝胶颗粒上，给微凝胶提供优良的导电性。

所以，本发明的目的是提供一种制造导电微凝胶的方法，通过这种方法可获得优良的导电性。本发明的另一个目的是提供一种导电微凝胶，它具有导电聚合物与聚合物粘合剂结合的三维排列，从而在虽存在少量导电聚合物时也能显示优良的导电性、电磁波屏蔽、静电防护和成膜性能。

本发明提供一种制造导电微凝胶的方法，该方法包括下列步骤：在15-80％(重量)的含5-60％(重量)微凝胶的有机溶剂中加入3-30％(重量)合成导电聚合物用的单体和1-20％(重量)掺杂剂，在0-80℃，加入2-40％(重量)的含1-40％(重量)氧化性聚合催化剂水溶液，聚合所述的单体，所得聚合物吸附在微凝胶颗粒表面上。

本发明的第三个目的是提供一种适用于导电、电磁无线电频率干涉屏蔽、静电放电防护和防雾的导电微凝胶。

发明详细描述

本发明中，导电微凝胶制备方法，是在分散于有机溶剂的导电微凝胶颗粒表面上合成导电聚合物，并使合成的聚合物吸附在微凝胶上。本发明使用的微凝胶颗粒是分子间交联的超细聚合物颗粒，其平均粒径为0.01-10微米，通常采用两种方法制备。为便于参考，本文中使用的术语“含微凝胶有机溶液”是指微凝胶颗粒在有机溶剂中的分散液。

美国专利4,403,003描述了一种制备微凝胶颗粒在有机溶剂中分散液的方法，该专利揭示的是一种非水相分散(NAD)法。在欧洲专利公报No.029637中还揭示了一种有机溶剂中微凝胶颗粒的分散液，可结合乳液聚合和水-有机溶剂的转换获得。

在NAD法中，是在有聚合物稳定剂存在条件下，在有机溶剂中通过分散聚合，使乙烯单体聚合成微凝胶。聚合物稳定剂具有位阻稳定能力，能抑制生成的微凝胶絮凝。详细地说，聚合物稳定剂通过在各微凝胶颗粒周围形成聚合物的链伸长构形，提供防止颗粒絮凝的能垒。在4,403,003专利中，聚合物稳定剂的制备如下。12-羟基硬脂酸自缩合为酸值约为31-34 mg KOH/g(相应于平均分子量为1650-1800)，然后与等量的甲基丙烯酸缩水甘油酯反应。得到的不饱和酯与甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸(95∶5)的混合物以2∶1重量比共聚。