[发明专利]烷基芳香族磺酸铁的制备方法

说明书

技术领域

本发明是一种电子级别烷基芳香族磺酸铁及其溶液的合成及其提纯方法。

背景技术

烷基芳香族磺酸铁作为一种有机合成中常用的催化剂和氧化剂，有着极为广泛的用途。与无机铁盐相比，由于其体积相对较大的亲油性阴离子，使其在多数有机溶剂中均具有良好的溶解性，从而可以作为催化剂、氧化剂或反应原料广泛用于有机反应过程中。因为其合适的氧化电位，和其还原后释放出的阴离子同时具备良好的掺杂功能，故很适合用于PEDOT、PPY和PAN型导电高分子的氧化合成，由其氧化聚合生成导电聚合物不仅具有优良的导电率，而且由于掺杂对离子的体积位阻作用，其在空气中、高温条件下具备良好的稳定性，故此类导电高分子在问世以后，就迅速得到广泛的应用。其应用领域涉及到：有机合成、电解电容器、OLED、防静电涂层、有机半导体等领域。

专利文献[US4910645，US5812367，US6206937，US6556427，US6798664，US7087292]中将其作为氧化剂和3，4-乙撑二氧噻吩原位反应制备PEDOT型卷绕式固态电解电容。采用合适比例的单体和氧化剂进行混合，以经过炭化、化成处理的电容器芯子进行浸渍，在一定的温度序列下进行原位聚合，形成具有高电导率电容器的实际阴极。由于对甲苯磺酸铁的氧化电位与EDOT的氧化电位相近，聚合反应速度适中，使得浸渍过程可以顺利进行，故现大规模应用于导电聚合物电解电容领域。

专利文献[US5,766,515，US 5,965,281，US 6,050,677，US 6,083,635，US 6,136,372，US 6,515,417，US 6,498,918，US 6,483,099，US 6,201,051]中也有将其作为氧化剂和掺杂剂与3，4-乙撑二氧噻吩相结合应用于防静电涂层、OLED、印刷电路板等诸多领域。

除用于化学反应中作为催化剂和氧化剂外，由于其应用领域多涉及到电子元器件行业，故对其纯度、含水量、外观和黏度和产品的固体含量等特性有特殊要求。

比如氯离子和硫酸根离子对很多金属极其氧化膜有着强烈的腐蚀作用，会对导电高分子的基底材料有破坏作用，尤其是用于电容器的试剂，需要严格控制这两种离子的含量。

而微量水含量对所生成的聚合物的电导率和稳定性影响很大。少量水的存在使得所生成的聚合物电导率降低，稳定性也较差，应用于固体电容时，表现为阻抗和损耗变大，产品的寿命缩短。

发明内容

本发明的目的是为了通过一系列提纯方法获得能满足电子行业等有着特殊要求的烷基芳香族磺酸铁产品。

本发明的烷基芳香族磺酸铁的制备方法，包含如下步骤：

1)无水三氯化铁或六水合三氯化铁和烷基芳香族磺酸按照摩尔比(1∶2～1∶4)在乙醇溶液中回流反应；

2)然后在温度为120℃～180℃的条件下脱除溶剂和氯化氢气体，生成烷基芳香族磺酸铁的粗品；

3)用乙醚洗涤粗品，除去多余的烷基芳香族磺酸；

4)用甲醇和乙腈的混合溶剂对粗品进行重结晶提纯，得到烷基芳香族磺酸铁的成品。

本发明还在所述步骤2)和3)之间有步骤2′)将粗品重新溶于无水乙醇中，加入适量的反应性试剂，去除微量的氯离子和硫酸根离子，过滤滤去不溶物后，脱去溶剂。

本发明的反应性试剂中的阳离子为银离子和钡离子，阴离子为对甲苯磺酸根、苯磺酸根、烷基芳香族磺酸根、硝酸根或氢氧根中的至少一种。

而且反应型试剂的加入量是以离子色谱所测出的有害杂质离子的量为准，等摩尔或稍微过量加入。

在所述步骤4)之后还有步骤5)将重结晶提纯的烷基芳香族磺酸铁经过真空干燥后，溶于醇类溶剂中，得到烷基芳香族磺酸铁的溶液。

所述醇类溶剂是乙醇、异丙醇、丁醇中的至少一种。

所述混合溶剂中甲醇和乙腈的体积比为1∶5。

本发明的长链烷基芳香族磺酸铁的制备方法，包含如下步骤：

a)无水三氯化铁或六水合三氯化铁和长链烷基芳香族磺酸钠按照摩尔比(1∶2～1∶4)在水中反应；

b)过滤出水中析出的产物，清洗后烘干，制成长链烷基芳香族磺酸铁的粗品；

c)用甲醇和乙腈的混合溶剂对粗品进行重结晶提纯，得到长链烷基芳香族磺酸铁的成品。

在所述步骤b)和c)之间有步骤b′)将粗品重新溶于无水乙醇中，加入适量的反应性试剂，去除微量的氯离子和硫酸根离子，过滤滤去不溶物后，脱去溶剂。