[发明专利]制备基于聚噻吩及其衍生物呈现增加传导性的涂层之方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备呈现增加传导性之涂层的方法，该涂层包含聚噻吩及其可选取代的衍生物，还可选地包含另外的传导性聚合物。

背景技术

业界熟知通过添加极性溶剂来增加聚噻吩的传导性。这样，比如B.F.Louwet等人在Synth.Met.2003135-136，115中描述通过添加N-甲基吡咯烷酮(NMP)来提高PEDT/PSSH的传导性(PEDT＝聚乙烯二氧噻吩；PSSH＝聚苯乙烯磺酸或其阴离子，也以缩写形式称为“PSS”)。文献中优先描述了添加NMP(＝N-甲基吡咯烷酮)、DMSO(＝二甲亚砜)或二乙二醇(diethylene glycol)，其中，添加与PEDT-PSSH的水性分散液或溶液所相对应的溶剂，大部分情况下所添加的范围高达10％，随后涂层由含有相应量溶剂的分散液/溶液而形成。

J.Ouyang等人在Polymer 2004，45，8443中描述了其针对传导性增加之起因所做研究的结果。在Journal ofPolymer Science：Part B：Polymer Physics，Vol.41，2561-2583(2003)中，X.Crispin等人在其综述中对基于聚噻吩或噻吩衍生物的传导性聚合物的性能做了全面的概述，重点强调PEDT-PSSH，并且在相应章节报告了有关添加极性溶剂时传导性增加起因的研究结果。他们将该现象归属于由MacDiarmid和Epstein在Synth.Met.(Special Issue)Vol.65，Nos.2-3，August1994，pp.103-116页中所描述的有关聚苯胺的现象，并称之为“二次掺杂(secondary doping)”。该公开文献中引述了MacDiarmid和Epstein的如下资料：“在现象学术语中，二次掺杂剂似乎为‘惰性’物质，其诱导一次掺杂共轭聚合物传导性的进一步提高。二次掺杂剂与一次掺杂剂之间的差别在于即使在二次掺杂剂被完全去除之后，已经改良的性能仍然会保留”。J.Ouyang等人进一步揭示：

“通过化学方法制备的PEDT/PSS在加入惰性溶剂时呈现出传导性由0.8S/cm至80S/cm的显著增加。根据前面给出的定义，这种效应可归类为二次掺杂，尽管其机理似乎与聚苯胺的不同。关于阻抗的温度依赖性显示如果使用有机溶剂(二甲亚砜(DMSO)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)及四氢呋喃(THF))，则PEDT/PSS系统接近临界范围(绝缘体-金属转变)。基于这些新的资料，发明人提出关于带有DEG时PEDT/PSS二次掺杂的解释。在乳状液中，溶剂DEG存在于水及PEDT/PSS颗粒中。DEG对PEDT/PSS的重量比值0.5代表在PEDT/PSS颗粒中将过度绝缘的PSS与传导性的PEDT/PSS分离所需DEG量的限度。这种相的分离是可能的，因为当水随静电键合的减弱而被蒸发后DEG便会吸收PEDT/PSS”。

在所有这些情况下，比如DMSO以及其它的极性溶剂在层的形成之前被添加到水性分散液(或经常也称作为溶液)。这种极性溶液似乎导致形态学的改变，对此Crispin等人也在CHem.Mater.2006，18，4354-4360中作了描述。他们解释，添加二乙二醇时PEDT/PSSH分散液形成三维网络，使得PEDT/PSSH分散液的传导性由于二乙二醇的添加而增加三个数量级。在这一点上，有趣的发现是含有PSSH作为反离子的水性聚苯胺分散液不会对相应极性溶剂的加入并伴随的传导性增加而引起反应。相反地，这种现象仅局限于樟脑磺酸作为反离子并且添加酚类之情形的聚苯胺。

在专利文献中也有对于相应过程的描述，而且有一系列专利其中描述了在水性聚噻吩分散液中添加不同极性溶剂的特殊情形，例如美国专利US 6692662B2根据其权利要求1披露了一种组合物包含可选取代的聚-3，4-烯基二氧噻吩离子及相关联聚阴离子的水性分散液与1％(重量/体积)至100％(重量/体积)的二甲基乙酰胺(DMAC)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、乙二醇或其混合物中的至少其一的组合，其中该水性分散液中至少30％(重量/体积)的水被从该组合物中去除。

WO-A-02/072660，尤其在其权利要求1中披露了一种制备含有可选取代的聚噻吩在有机溶剂中的分散液或溶液的方法，其特征在于：

a)将与水可混溶的有机溶剂或与水可混溶的溶剂混合物添加到含有可选取代的聚噻吩的水性分散液或溶液，以及

b)将水从所得混合物中至少部分移除。

WO-A-2004/021366在其权利要求1中公开了一种混合物包含：