[发明专利]导电聚合物悬浮体及其制备方法、导电聚合物材料、和固体电解电容器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明的一个示例性方面涉及导电聚合物悬浮体及其制备方法、导电聚合物材料、和固体电解电容器及其制备方法。

背景技术

导电有机材料用于电容器的电极，染料敏化太阳能电池等的电极，电致发光显示器的电极，等。通过聚合吡咯、噻吩、苯胺等获得的导电聚合物材料已知为所述的导电有机材料。此外，还提出了多种用于制备导电聚合物材料分散体的方法。

JP 2636968 B公开了一种技术，该技术涉及聚噻吩的溶液(分散体)及其制备方法。聚噻吩的分散体包含：作为分散介质的水或水-混溶性有机溶剂和水的混合物，由3，4-二烷氧基噻吩的结构单元组成的聚噻吩，和从分子量在2,000至500,000范围内的聚苯乙烯磺酸得到的聚阴离子。聚噻吩是在分子量在2,000至500,000范围内的聚苯乙烯磺酸的聚阴离子存在下通过化学氧化聚合获得的。

JP 4077675 B公开了一种技术，该技术涉及聚(3，4-二烷氧基噻吩)和聚阴离子的复合物的水分散体及其制备方法，包含该水分散体的涂料组合物，和包含通过用该组合物涂布而形成的透明导电膜的涂布衬底。这种水分散体是通过使用过二硫酸作为氧化剂，在聚阴离子存在下，在水性溶剂聚合3，4-二烷氧基噻吩而获得的。备选地，通过以下方法获得该水分散体：使用氧化剂，在聚阴离子存在下，在水性溶剂中对3，4-二烷氧基噻吩进行化学氧化聚合，其中通过加入选自由水溶性无机酸和有机酸组成的组中的酸而降低反应溶液的pH。

JP 2006-96975 A公开了一种技术，该技术涉及含π-共轭导电聚合物、搀杂剂和含氮芳香族环状化合物的导电组合物，和通过对该导电组合物进行热处理和/或紫外辐照处理而形成的导电交联材料。例如，所述导电组合物是通过以下方法获得的：将包括咪唑的含氮芳香族环状化合物加入到聚(3，4-乙撑二氧噻吩(ethylenedioxythiophene))和聚苯乙烯磺酸的复合物的水分散体中，所述聚(3，4-乙撑二氧噻吩)和聚苯乙烯磺酸的复合物通过使用氧化剂，在聚苯乙烯磺酸(聚阴离子)存在下，在水性溶剂中聚合3，4-乙撑二氧噻吩而获得。

发明内容

然而，在如JP 2636968 B和JP 4077675 B中所述方法，在充当搀杂剂的聚阴离子存在下，在一个阶段中对3，4-二烷氧基噻吩进行化学氧化聚合的方法中，难以控制掺杂率。换言之，未掺杂的聚阴离子，即，对电导率没有贡献的聚阴离子，过量存在，并且很难说这种方法足以作为用于获得具有更高电导率的导电聚合物材料的制备方法。

此外，由JP 2636968 B中所述的方法获得的导电聚合物膜作为抗静电材料具有足够的电导率，但是当其例如用作电容器的固体电解质时，在电导率方面难以充分满足更低ESR的要求。另外，包含含过量聚阴离子的固体电解质的电容器的不利之处在于：可靠性差，特别是在更高湿度气氛中的性能差。

此外，JP 2006-96975 A中所述的导电组合物是通过例如以下方法获得的：使用氧化剂，在充当搀杂剂的聚苯乙烯磺酸存在下，在一个阶段中对3，4-乙撑二氧噻吩进行化学氧化聚合。

本发明一个示例性方面的目的是解决上述问题，并且提供用于提供具有高电导率的导电聚合物材料的导电聚合物悬浮体及其制备方法，以及提供具有低ESR的固体电解电容器及其制备方法。

根据一个示例性实施方案的用于制备导电聚合物悬浮体的方法包括：

使用氧化剂，在包含有机酸或其盐的搀杂剂的溶剂中，对提供导电聚合物的单体进行化学氧化聚合，以合成所述导电聚合物；

纯化所述导电聚合物；

将纯化的导电聚合物和氧化剂在包含多元酸的水性溶剂中混合；和

向获得的混合液体中添加咪唑化合物以获得所述导电聚合物悬浮体。

单体优选是选自吡咯、噻吩和苯胺，以及它们的衍生物中的至少一种单体，特别优选3，4-乙撑二氧噻吩。搀杂剂优选是选自苯磺酸、萘磺酸和樟脑磺酸，以及它们的衍生物和盐中的至少一种搀杂剂。

单体的聚合优选在表面活性剂存在下进行。为了纯化导电聚合物，优选使用能够溶解单体和/或氧化剂的溶剂洗涤导电聚合物，并且优选将过滤的导电聚合物进一步进行热水洗涤和/或加热处理。

多元酸优选是聚苯乙烯磺酸，并且聚苯乙烯磺酸具有2,000至500,000的重均分子量。咪唑化合物优选是选自咪唑和2-甲基咪唑中的至少一种化合物。

根据一个示例性实施方案的导电聚合物悬浮体是通过上述方法获得的。根据一个示例性实施方案的聚合物材料是通过从上述聚合物悬浮体中除去溶剂而获得的。