[发明专利]一种聚苯乙烯磺酸分散聚多巴胺—聚3,4‑乙撑二氧噻吩复合导电聚合物的制备与应用

说明书

技术领域

本发明属于导电聚合物材料技术领域，具体涉及一种聚苯乙烯磺酸分散聚多巴胺—聚3,4-乙撑二氧噻吩复合导电聚合物的制备与应用。

背景技术

导电聚合物聚3,4-乙撑二氧噻吩(简称PEDOT)由于具有高电导率，较好的光热稳定性和可见光透射率而受到广泛的关注，并在抗静电涂层、有机光电器件、传感器等方面表现出广阔的应用前景。PEDOT的主链是刚性的，且链与链之间的相互作用较强，通常表现为不溶不熔，造成加工处理困难，从而限制了其实际应用。目前工业上多通过用一种水溶性的高分子电解质聚苯乙烯磺酸(简称为PSS)掺杂解决PEDOT的加工性问题。PEDOT:PSS是一种深蓝色的水溶性聚合物，易于加工。PEDOT:PSS膜干燥后将不再溶于水或者任何有机溶剂，有较高的导电率、机械强度和优越的电化学性能和热稳定性。德国拜耳公司制备出了稳定的PEDOT:PSS分散体，已经应用于工业的各个方面，如固体电解电容器，抗静电涂层，有机电子学等领域。

在有机电致发光等有机电子学领域，普遍采用PEDOT:PSS降低空穴注入界面的势垒，有效提高器件性能。PEDOT:PSS在器件中存在稳定性问题，主要是由于PSS的强酸性能腐蚀ITO，降低影响器件的性能，特别是寿命。开发PEDOT:PSS的替代物，具有重要的基础和应用研究价值。

发明内容

为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种聚苯乙烯磺酸分散聚多巴胺—聚3,4-乙撑二氧噻吩复合导电聚合物的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的聚苯乙烯磺酸分散聚多巴胺—聚3,4-乙撑二氧噻吩复合导电聚合物。

本发明的再一目的在于提供上述聚苯乙烯磺酸分散聚多巴胺—聚3,4-乙撑二氧噻吩复合导电聚合物在有机光电器件中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种聚苯乙烯磺酸分散聚多巴胺—聚3,4-乙撑二氧噻吩复合导电聚合物的制备方法，包括以下制备步骤：

(1)配置pH为8～10的弱碱性缓冲溶液，往其中同时加入多巴胺和聚苯乙烯磺酸钠或聚苯乙烯磺酸溶液，搅拌使其充分溶解或混合均匀，常温常压反应4～24h制得黑色悬浮液；

(2)调节黑色悬浮液的pH值至1.0～4.0，加入3,4-乙撑二氧噻吩和引发剂，常温常压下反应12～48h，得到混合悬浮液；

(3)步骤(2)的混合悬浮液经透析除去未反应的原料及无机盐，得到聚苯乙烯磺酸分散聚多巴胺—聚3,4-乙撑二氧噻吩复合导电聚合物((PDA+PEDOT):PSS)。

优选地，步骤(1)中所述的弱碱性缓冲溶液是指三羟甲基氨基甲烷盐酸盐(Tris-HCl)缓冲溶液或磷酸缓冲溶液中的一种。

优选地，所述多巴胺与聚苯乙烯磺酸钠或聚苯乙烯磺酸溶液中所含聚苯乙烯磺酸的质量比为1:1～1:10。

优选地，所述3,4-乙撑二氧噻吩与多巴胺的摩尔比为0～20:1。

所述3,4-乙撑二氧噻吩与聚苯乙烯磺酸钠或聚苯乙烯磺酸溶液中所含聚苯乙烯磺酸的质量比优选为1:1～1:10。

优选地，步骤(2)中加入3,4-乙撑二氧噻吩反应前黑色悬浮液的pH值调节为1.0～3.0。

优选地，所述的引发剂是指过硫酸铵、硫酸铁、氯化铁、过硫酸钠、亚硫酸氢钠和对甲基苯磺酸铁的一种或两种以上的混合。

所述3,4-乙撑二氧噻吩与引发剂的摩尔比优选为1:1～1:4。

优选地，步骤(3)中所述的透析是指用透析袋透析1～7天。

一种聚苯乙烯磺酸分散聚多巴胺—聚3,4-乙撑二氧噻吩复合导电聚合物，通过以上方法制备得到。

所述聚苯乙烯磺酸分散聚多巴胺—聚3,4-乙撑二氧噻吩复合导电聚合物的固含量为0.5％～10％，分散颗粒径小于1μm。

上述聚苯乙烯磺酸分散聚多巴胺—聚3,4-乙撑二氧噻吩复合导电聚合物在有机光电器件中的应用。

本发明使用的原料多巴胺是一种儿茶酚胺类生物神经递质，结合了儿茶酚官能团和氨基官能团，具有超强的黏附性能。多巴胺能在弱碱性水溶液条件下发生氧化-自聚并形成强力黏附，在固体材料表面形成紧密附着的聚多巴胺(简称PDA)，成膜性好，并可对材料表面进行进一步的表面修饰；同时PDA的氧化电位与PEDOT的氧化电位相近。

本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：