[发明专利]导电聚合物及制备导电聚合物的方法

说明书

与相关申请的交叉引用

本发明的主题与共同未决且共同转让的专利申请No.11/446,075相关，该申请与本发明同日提出，题目为“HETEROCYCLIC FUSEDIMIDAZOLONE，DIOXOLONE，IMIDAZOLETHIONE ANDDIOXOLETHIONE MONOMERS”。其公开的内容结合在这里作为参考。

技术领域

本发明涉及物质组合物，更特别地，涉及含聚合的杂环稠环单体的导电聚合物；该物质组合物的制备方法和利用该物质组合物的应用。根据本发明的物质组合物可在各种工业用途中使用，包括电致变色显示器、电解电容器(electrolyte capacitors)、光透明电极和抗静电涂层。

背景技术

由噻吩和取代噻吩单体形成的聚合物，其具有相对较低的带隙(Eg)，表现出可测量的导电性。该类聚合物通常称作本征型导电聚合物。术语带隙(Eg)是指被称作导带和价带的电子能级间的能量差。特定聚合物表现出的带隙取决于各种因素，包括构成聚合物的单体结构。例如聚噻吩表现出2.1eV的带隙、聚(2-癸基噻吩并[3，4-b]噻吩)表现出0.92eV的带隙和聚(2-苯基噻吩并[3，4-b]噻吩)表现出0.85eV的带隙。

聚合物骨架完全由芳香族重复单元组成的本征型导电聚合物典型地不溶于水。因此，该类聚合物典型地使用有机溶剂进行处理。已经采用了一些方法来增加本征型导电聚合物在各种有机溶剂中的溶解度。这些方法包括(1)形成单体衍生物，以增加该单体侧链在特定有机溶剂中的溶解度；(2)通过采用低聚共轭体系和柔性间隔基(spacers)来改性聚合物骨架；和(3)使用电荷补偿掺杂剂。

美国专利5,300,575(‘575专利)公开了一种适于用作塑料模铸品抗静电涂层的聚噻吩类分散体。这些聚噻吩类通过在氧化剂存在下聚合相应的单体制备和/或在聚阴离子存在下用氧气或空气聚合相应的单体制备，其中所述氧化剂典型地为用于吡咯氧化聚合的氧化剂。与具有2.1eV Eg的聚(噻吩)相比，’575专利的聚噻吩类具有相对较低的1.7eV的Eg。

‘575专利的聚噻吩类典型地通过在聚(苯乙烯磺酸)存在下，聚合3，4-乙撑二氧基噻吩制备。得到的线形聚合物使用阴离子和阳离子交换树脂纯化，其中聚(苯乙烯磺酸盐)作为电荷补偿掺杂剂。由于聚(苯乙烯磺酸盐)可溶于水，并与阳离子聚合骨架表现出强烈的离子相互作用，得到的聚合物在水中形成胶态分散体。

该在先确定专利公开的内容结合在这里作为参考。

在该领域需要在工业用途上表现出有用带隙的本征型导电聚合物。其能够容易地在水中分散，并在溶液中稳定以提供有用的保存期限。

发明内容

本发明包括化合物、由杂环稠环单体单元形成的物质组合物和包含本发明聚合物的产品。在本发明的一个实施方式中，本发明提供具有下式P1重复单元的聚合物：

其中n是大于4的整数；Z是Se、S、O、NR₁或PR₁，其中R₁是氢、烷芳基、芳烷基或芳基；Y独立地选自NH、O、C(R)₂、N(R)₂和S；X是O、S、Se或NH，和E独立地选自官能的或非官能的端基。R是取代或未取代C1-C4烷基。E独立地选自官能的或非官能的端基。根据本发明的重复结构可以基本相同，形成均聚物；或每个单元具有独立选择的Z、Y和X，得到共聚化合物。重复单元可以任何适当方式终止，并可包括官能的和非官能的端基。适合端基的例子包括氢、氘、乙烯基、苯基、乙炔基、腈基、2-噻吩基或3-噻吩基。

根据本发明的共聚物可包括具有下式C1重复单元的共聚物：

其中n和m为独立地选择的整数，且n+m之和大于4，和X、Y、Z和E与式P1中定义的基团相同。共聚物的n单元子结构和m单元子结构可以任何方式排列构成共聚物，该共聚物包括但不限于无规共聚物、接枝共聚物、嵌段共聚物和树枝形(dendritic)结构。

根据本发明的另一种共聚物可包括具有下式C2重复单元的共聚物：