[发明专利]混合导电复合物

说明书

技术领域

本发明主要涉及导电材料，并且更具体而言涉及施用于热塑性基材的由碳纳米管和聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)/聚(苯乙烯-磺酸盐)制备的混合导电复合物(hybrid conductive composite)。

背景技术

WO2010/032480公开了一种据称具有高的存储稳定性并且能够形成具有高耐水性的导电涂层薄膜的导电聚合物溶液。该导电聚合物溶液包括π-共轭导电聚合物、聚阴离子、具有氧杂环丁烷环的化合物和溶剂。当π-共轭导电聚合物和聚阴离子的总量取为100%时，该导电聚合物溶液包括的具有氧杂环丁烷环的化合物的含量为1%至500%。将Ag（胶体颗粒）、乙二醇、没食子酸、OXBP（氧杂环丁烷化合物）、聚(苯乙烯磺酸钠)-掺杂聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)、2-羟乙基丙烯酰胺、芳族锍盐和乙醇的混合物涂覆至PET聚酯膜上并且干燥，据称得到具有良好的耐水性和耐醇性能的导电薄膜。

J.S.Moon,et al.,“Transparent conductive film based on carbon nanotubes and PEDOT composites”,Diamond&Related Materials,14(2005)1882-1887，将酸处理的单壁碳纳米管和多壁碳纳米管与聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)混合。作者声称其观察到薄层电阻显著降低，但透明度大大损失。所公开的制剂的局限性在于，碳纳米管的浓度超过0.03%时，由于材料的不相容性，吸光度急剧增加。

S.Manivannan,et al.,“Properties of surface treated transparent conducting single walled carbon nanotube films”,Journal of Materials Science:Materials in Electronics(2010),21(1),72-77中公开了使用旋涂技术制备的透明导电单壁碳纳米管薄膜。使用了经UV-臭氧处理且涂有以聚(苯乙烯磺酸钠)掺杂的聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)的玻璃基材与分散在1,2-二氯苯中的单壁碳纳米管，用以提高室温下单壁碳纳米管粘附性。制得的薄膜的薄层电阻为430Ω/□，波长为550纳米下光学透明度为80%。在异丙醇和硝酸溶液的混合物中后制造处理后，旋涂的单壁碳纳米管薄膜的薄层电阻率低至120Ω/□，波长为500纳米下的光学透明度为80%。作者声称除薄层电阻降低外，在基底上获得稳定的和强力粘附的单壁碳纳米管薄膜，并认为其可以作显示器和光电子应用领域透明导电氧化物的替代材料。

S.Schwertheim,et al.“PEDOT with carbon nanotubes as a replacement for the transparent conductive coating(ITO)of a heterojunction solar cell”in Conference Record of the IEEE Photovoltaic Specialists Conference(2008),33^rd,1259-1263中报道了，用新型材料代替常规透明导电涂层——氧化铟锡（或其它TCO），作者声称其更易处理且批量生产的成本更低。可能的选择为透明导电涂层，其由聚合物组成。在报道的研究中，使用聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸盐)。加入碳纳米管以赋予薄膜以导电性。其使用的前体是长期的稳定性。测定了聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸盐)/碳纳米管随时间的降解。测定了原始样品的透明度、光反射和薄层电阻。数个老化周期后，重复测量。另外进行拉曼光谱测量以研究老化后化学组成的变化。当薄膜进行老化时，其透明度、光反射和化学组成无明显变化。具有碳纳米管的聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸盐)层的比电阻比不含碳纳米管的聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸盐)层的比电阻低大约1至2个数量级。

KR2009-0103250公开了油墨组合物，其含有(1)0.1%至2%的纳米级的聚亚乙二氧基噻吩导电聚合物、(2)0.1%至5%的纳米级金属颗粒、(3)0.1%至5%的碳纳米管、(4)3%至50%的热固性或UV辐射硬化交联剂，以及(5)选自以下的一种作为余量：水、异丙醇、甲醇、乙醇、丙酮、氯仿、氯苯、甲苯、苯甲醚、苯、二氯苯、二甲苯，或其混合物。由油墨组合物制造的透明电极据称具有优异的透明度和导电性。