[发明专利]导电亲水共聚物

说明书

形成交联的电子活性亲水共聚物的方法，包括以下步骤：a.将本征电子活性材料与水混合以形成中间体混合物；b.将至少一种亲水单体、至少一种疏水单体、以及至少一种交联剂添加至所述中间体混合物以形成共聚单体混合物；c.使所述共聚单体混合物聚合。

发明领域

本发明涉及电子活性亲水聚合物及其生产。

发明背景

本征电子导电的聚合物是已知的，并且被认为是意指导电过程主要依赖于电子转移的材料。这与导电过程主要依赖于离子转移的离子导电的聚合物形成对比。

由于其电子导电性，电子导电的聚合物可以在电子系统中具有适用性，所述电子系统例如汽车电池、移动电话屏幕和计算机屏幕。这些电子系统的运行依赖于电子的传输和适当的控制。电子导电的聚合物包括聚乙炔，其达到了近似于常规金属的10⁷S/m的导电率，还包括用作水中的分散体的市售材料，例如聚乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS，可以Clevios市售)，具有3x10⁴S/m的导电率，并且超过了常用作电化学池中的导体的石墨的导电率。

然而，电子导电的聚合物具有差的水性质，并且这限制了它们在水性环境中的适用性。这些电子导电的聚合物在分散或溶解于水性环境中时变得不稳定。因此它们大多数在干燥时使用，并且在具有基于水的环境的电子系统(例如，汽车电池)中具有非常有限的用途。电子系统中的基于水的环境可以是盐水、酸性或碱性的水性环境。

此外，电子导电的聚合物在生产上会面临挑战，并且通常作为非自支撑膜生产。由于它们的非自支撑性质，在诸如玻璃片的固体支撑物上进行聚合或沉积，以便形成这些聚合物。如此，所得到的聚合物是主要二维的膜，而不是主要三维的结构。

发明概述

已经发现，当以特定的顺序混合时，包含至少一种疏水单体、至少一种亲水单体、水、至少一种交联剂、以及本征电子活性材料的共聚单体混合物提供了(一旦聚合)新型的电子活性亲水共聚物。该材料在其导电性质和水性质上是均匀的且各向同性的。其在其整个结构中是亲水的、交联的且电子导电的。

由于其亲水性，本文描述的共聚物具有良好的水性质，这在电子系统的水性环境中得到了改善的性能(现有的亲水材料是离子导电的，而不是电子导电的)。所述共聚物在多种不同的基于水的环境中是稳定的，不仅在蒸馏去离子(DD)水中表现良好，而且在诸如盐水、酸性或碱性溶液的水性环境中表现良好。此外，本文描述的共聚物还具有优异的机械性质和导电率。如此，本文公开的共聚物材料在电子系统中具有广泛的适用性，包括那些具有基于水的环境的电子系统，例如汽车电池。这与由于差的水性质通常仅用于干燥环境的诸如PEDOT:PSS的现有电子材料形成对比。

此外，使用特定的混合顺序来获得共聚单体混合物允许实现主要三维的共聚物结构(而不是主要二维的聚合物膜)。得到的共聚物是自支撑的，并且因此不需要在基底上聚合。

在第一方面中，本发明提供了形成交联的电子活性亲水共聚物的方法，包括以下步骤：

a.将本征电子活性材料与水混合以形成中间体混合物；

b.将至少一种亲水单体、至少一种疏水单体以及至少一种交联剂添加至中间体混合物以形成共聚单体混合物；

c.使共聚单体混合物聚合。

在第二方面中，本发明提供了通过本发明的第一方面的方法可得的均匀的、各向同性的电子活性亲水共聚物。

在第三方面中，本发明提供了包含至少一种疏水单体、至少一种亲水单体、水、至少一种交联剂和本征电子活性材料的共聚单体混合物