[发明专利]电活性聚合物溶液或涂层、形成其的组合物及方法、电容器及其制造方法、以及抗静电物件

说明书

技术领域

本发明是有关于一种导电性聚合物、其制备与其应用，且特别是有关于一种形成共轭性杂芳香环聚合物的方法、一种由所述方法形成的共轭性杂芳香环均聚物或共轭性杂芳香环共聚物、一种用于形成含共轭性杂芳香环聚合物的电活性聚合物溶液或涂层的组合物、一种含有由所述组合物制备的电活性聚合物的溶液、一种由所述组合物制备的电活性涂层、一种含有由所述组合物制备的电活性涂层的电容器或抗静电物件、一种使用所述组合物形成电活性聚合物溶液或涂层的方法、一种含有由所述涂层形成方法所制备的电活性涂层的电容器或抗静电物件、一种使用所述涂层形成方法来制造固体电解电容器的方法，以及一种使用所述制造方法来制造的固体电解电容器。

背景技术

过去数十年中，诸如聚乙炔、聚苯胺、聚芳香族化合物、聚杂芳香环化合物、聚(芳香基亚乙烯基)、聚(杂芳香环基亚乙烯基)等的骨架共轭导电聚合物在业界与学界都引起了很大的研究兴趣，因为其具有高度的应用潜力与新奇的电子、光学、电光及光电特性。导电聚合物已被证明在许多重要应用上有高度潜力，例如抗静电、静电放电、电磁辐射屏蔽、电缆屏蔽、雷达屏蔽、高频电容器、二次电池、抗腐蚀、气体分离膜、智慧窗户、化学感测器、生物感测器、太阳能电池、发光二极体、电致变色显示器、场效电晶体、有机记忆元件、微影蚀刻、贯孔电镀及非线性光学材料。

这些共轭性导电聚合物中，聚杂芳香环化合物(尤其聚噻吩)最近备受关注，因其加工容易且热稳定性佳。熟知的是，聚杂芳香环化合物大多藉由电化学或化学性氧化聚合法由杂芳香环化合物合成。例如，美国专利第4,697,001号公开了使用FeCl₃、Fe(OTs)₃等含金属氧化剂，以化学性氧化聚合法由吡咯形成聚吡咯。

聚噻吩一般是由2、5位未取代或2、5位二卤化的噻吩制备。例如，可使用如FeCl₃、MoCl₅、RuCl₃等含金属氧化剂由噻吩制备聚噻吩(Jpn.J.Appl.Phys.1984,23,L899)，或藉由使用镁金属及0价镍催化剂的组合试剂的金属催化聚缩合聚合反应由2,5-二溴噻吩来制备(美国专利第4,521,589号)。这样的金属催化聚缩合法近来已经过如Reike及McCullough等许多研究团队的修改，由3位取代的2,5-二溴噻吩来制备具有方位规则性的(regioregular)聚3位取代噻吩，其可使用多种含金属试剂组合，如锂/萘/ZnCl₂/二价镍或0价钯络合物(美国专利第5,756,653号)、有机镁试剂/二价镍络合物(美国专利第6,166,172号)、有机镁试剂/ZnCl₂/二价镍络合物(美国专利第7,572,880号)，及有机镁试剂/MnCl₂/二价镍络合物(美国专利公开第2010/0234478号)。

至今，只有报导一种由2-溴噻吩制备聚噻吩的方法(美国专利第6,602,974号)。例如，McCullough指出上述具有方位规则性的聚3位取代噻吩亦可利用下述的三步骤反应由3位取代的2-溴噻吩制备。第一步是在冷冻温度-40℃下，以强碱二异丙基氨基锂(LDA，由二异丙基胺与正丁基锂新鲜制备)和单体作用40分钟；接着，第二步是在-60℃下添加MgBr₂后作用一小时；第三步是在-5℃下添加二价镍络合物，并让反应于室温下再进行18小时。

所有上述熟知方法都有被相当量的金属杂质污染的问题，其可能对应用所述导电聚合物的物件及元件的最佳效能、长期稳定性及寿命造成严重影响。再者，大部分的熟知方法不是使用强碱(例如有机锂试剂、有机镁试剂及LDA)就是使用反应性金属(例如活化的锌金属、镁金属及锂金属)，或者同时使用二者。这些试剂会与pK_a值约小于40的含质子基(例如S-H、O-H、N-H、乙炔的氢、在羰基或其他吸电子基团的α位置上的氢，以及除了烷基、烷氧基、苯基及乙烯基以外的所有C-H基)单体反应，也会与亲电性官能基(例如羰基、碳酸基、腈基、亚胺基、硝基、亚硝基、亚砜基、亚磺酰基、磺酰基、膦酰基(phosphonyl)、氧膦基(phosphinyl)、环氧基、卤烷基，以及其他类似基团)反应。