[发明专利]一种含有聚（3，4-乙撑二氧噻吩）/木质素磺酸的导电性组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚(3，4-乙撑二氧噻吩)/木质素磺酸的导电性组合物及其制备方法，属于功能高分子材料技术领域。

背景技术

绝缘体产生的静电积累到一定程度后，在合适的条件下便会产生静电放电，妨碍生产或降低产品质量，甚至造成巨大灾难。因此对绝缘材料通过抗静电剂处理，使得产生的静电荷能够以平和的方式得以消除是非常必要的。不同的材料其导电性能不同，绝缘材料的表面电阻在10¹²Ω/平方以上；半导体材料的表面电阻一般为10⁰～10⁶Ω/平方；具有传导性的金属材料的表面电阻为10^-3～10⁰Ω/平方。抗静电涂层的必要条件主要有：表面电阻10⁵～10⁹Ω/平方；外观透明度高；粘结性好；硬度高(梁杰，导电聚，一乙烯二氧噻吩复合物的合成及基于有机表面的图案化，北京化工大学博士研究生学位论文，2010)。传统抗静电剂如无机盐或有机抗静电剂(即表面活性剂)虽然可以使绝缘材料的表面电阻下降，但在很大程度上依赖于环境湿度的变化。当空气湿度低于50％时传统抗静电剂的抗静电效果非常差。此外表面活性剂不耐水洗，水洗后的材料的抗静电性能急剧下降，存在潜在的静电效应隐患。解决该问题的关键是新的抗静电涂层表面电阻低、不受空气湿度的影响、耐水洗。

研究发现经过掺杂之后的导电聚合物，如聚噻吩、聚吡咯和聚苯胺等，具有较高的电导率，并在空气中稳定性比较好，可以用于抗静电材料(EP 0203438；EP 0206133；US5093439；US 5968417；Gregory，R.V.，et al.，″Electrically Conductive Non-Metallic Textile Coatings″，J.Coated Fabrics，1991，20，1-9)。在抗静电领域中，研究最为广泛的导电聚合物是聚苯胺类衍生物和聚(3，4-乙撑二氧噻吩)。与聚(3，4-乙撑二氧噻吩)相比，聚苯胺及其衍生物抗静电材料具有明显的价格低廉优势。聚苯胺及其衍生物由于导电态比较稳定，成本低且产量大，且用聚阴离子掺杂解决了溶液与熔融加工难题(US 5370825)，所以在导电高分子家族中非常突出。但是聚苯胺类化合物在形成的聚合物主链上有可能形成联二苯胺缺陷结构，降解时产生有毒致癌物质，造成环境污染问题，所以其发展受到很大限制(陈湘宁，王天文.用于最佳静电防护的本征导电聚合物的最新进展，化工新型材料，2002，30，47-50)。

聚(3，4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)是20世纪80年代后期德国Bayer公司开发的高性能导电聚合物。聚(3，4-乙撑二氧噻吩)的合成方法主要有化学氧化、电化学、酶催化氧化法以及过渡金属为媒介的偶联聚合法。化学氧化聚合法中最经典的方法是以FeCl₃和对甲苯磺酸铁[Fe(OTs)₃]作氧化剂进行聚合(EP 0339340；US 4959430，US 4987043，US5035926)。这类方法生成电导率很高的黑色聚(3，4-乙撑二氧噻吩)聚合物，其成膜电导率可以达到100-1000S/cm。与其它噻吩相比，新合成的聚(3，4-乙撑二氧噻吩)将噻吩的3位和4位上同时取代2个甲氧基，并使它们的两个甲基连接起来形成一个二氧六环同噻吩环相连，降低了由于双取代导致的空间位阻效应，增加了噻吩环上的电子密度。该结构降低了单体的氧化电位和聚合物分子的氧化掺杂电位，并且使其导电的掺杂状态更稳定，所以表现出非常优异的环境稳定性。与其它导电聚合物比如聚吡咯、聚苯胺相比，聚(3，4-乙撑二氧噻吩)具有明显的优点：在可见光谱内具有高透射率及较高导电率，更好的抗水解性、光稳定性及热稳定性。聚(3，4-乙撑二氧噻吩)已成功应用于照片的抗静电涂层或电子产品的重要导电材料，但聚(3，4-乙撑二氧噻吩)是刚性结构分子，很难用溶剂或熔融方法的方式加工成膜。