[发明专利]一种用于提高柔性电路性能稳定性的共轭高分子材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种用于提高柔性电路性能稳定性的共轭高分子材料及其制备方法与应用，所述共轭高分子材料由1~15mL聚合反应单体、10~120g氧化剂、5~40g分散剂、20~40mL掺杂剂分散聚合或乳液聚合而成，将其加入导电印刷涂料或导电油墨中可以制备高导电、高机械强度印刷电路，其添加量为0.01~10wt%。本发明通过改变聚合方法和表面活性剂种类制备了具有各种微观形貌的共轭高分子粉体。本发明通过向导电复合材料中添加共轭高分子提高其电学性能和机械性能，从而制备了高导电性、高弯折稳定性、可丝网印刷的高性能柔性电路。

技术领域

本发明涉及一种共轭高分子材料及其制备方法与应用，具体涉及一种用于提高柔性电路导电性、机械稳定性的共轭高分子材料及其氧化聚合方法与应用。

背景技术

基于相对完善的印刷电路板工艺和成熟的喷墨打印技术，近年来印刷电子取得了重大的突破，科研工作者们越来越多地将研究兴趣转向这种新兴的电子工艺，因为这种印刷工艺更着眼于在柔性的可弯曲、可拉伸、可扭转的基板上印制柔性电路或柔性器件，相比较使用传统的光刻、真空沉积或电镀方法来制备电路，印刷电子技术拥有着快速、低成本、低能耗、环境友好、高线分辨率、可大规模生产等一系列优点。

而事实上，通过印刷电子技术制备柔性器件已然取得了突飞猛进的进展，包括有机薄膜晶体管、柔性钙钛矿太阳能电池、射频识别天线、可弯曲传感器等一系列精密元器件已通过印刷方式制造。

一般来说，为了兼顾电子器件的柔性和导电性，印刷材料通常由树脂基体和导电填料组成，其中树脂基体提供机械强度，导电填料提供电学性能。树脂基体可以选择改性环氧树脂、聚氨酯类、聚酰亚胺类、聚二甲基硅氧烷类、改性橡胶等。导电填料也多种多样，可以使用银粉、铜粉、镍粉、镀银玻璃微球、石墨粉等导电填料，一些昂贵的纳米材料，比如纳米线、碳纳米管、石墨烯等也被用于导电填料，以求获得优异的导电性和机械性能。

由于导电填料的加入，树脂基体的机械强度、粘接性能、断裂韧性都受到了很大影响，而导电填料被有机树脂间隔开，电学性能也大大削弱，所以印刷电路的弯折性能和电学性能的改进是一个矛盾的问题。而以往的一些研究，比如表面处理、添加纳米材料、激光烧结或使用表面活性剂都没有能够兼顾以上问题。故寻找一种低成本且易操作的方法，同时提高导电复合材料的机械性能和电学性能是至关重要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于提高柔性电路性能稳定性的共轭高分子材料及其制备方法与应用，通过向导电复合材料中添加共轭高分子提高其电学性能和机械性能，从而制备了高导电性、高弯折稳定性、可丝网印刷的高性能柔性电路。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于提高柔性电路性能稳定性的共轭高分子材料，由1~15mL聚合反应单体、10~120g氧化剂、5~40g分散剂、20~40mL掺杂剂制备而成。

一种上述共轭高分子材料的制备方法，包括如下两种技术方案：

技术方案一、分散聚合：

（1）将1~15mL聚合物单体和500mL均相溶液加入1L烧杯中，强力搅拌溶解；

（2）加入5~40g分散剂、20~40mL掺杂剂，强力搅拌20~40分钟，待其全部溶解后加入10~120g氧化剂，强力搅拌20~30小时；

（3）使用抽滤、离心或透析等方法将反应溶液中杂质去除，干燥后即为共轭高分子材料。

技术方案二、乳液聚合：

（1）将5~40g分散剂和500mL非互溶溶剂加入1L烧杯中，强力搅拌形成乳液；

（2）加入1~15mL聚合物单体、20~40mL掺杂剂，强力搅拌20~40分钟；

（3）加入10~120g氧化剂，强力搅拌20~30小时；