[发明专利]一种掺杂离子液体导电纳米纤维的制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于纳米纤维制备技术领域，涉及一种采用静电纺丝技术制备离子液体掺杂的聚乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸钠（PEDOT/PSS）纳米纤维的工艺，特别是一种掺杂离子液体导电纳米纤维的制备方法。 

背景技术：

导电聚合物，例如聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩由于其广泛的应用前景，引起了人们的高度关注，聚乙撑二氧噻吩（PEDOT）是一种新型的导电聚合物，它首先由德国的Bayer公司在1991年合成，本征态的聚乙撑二氧噻吩（PEDOT）导电性很差而且水溶性很差，但是经过掺杂的聚乙撑二氧噻吩具有较高的电导率，并且在空气中相当稳定，将聚苯乙烯磺酸钠（PSS）作为掺杂剂与3,4-乙撑二氧噻吩（EDOT）单体进行聚合反应，形成一种结构稳定、具有较高电导率的聚乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸钠（PEDOT/PSS）水分散体，拓宽了导电聚乙撑二氧噻吩（PEDOT）的应用范围；通过选择合适的掺杂剂或者有机溶剂，可以进一步调节PEDOT/PSS的电导率和水溶解性，Dimitriev等人（Synthetic Metals159(2009)2237–2239）通过向PEDOT/PSS溶液中加入乙二醇（EG）或二甲基亚砜（DMSO）提高制备的PEDOT/PSS薄膜的电导率。静电纺丝法是一种高效低耗制备纳米纤维的方法，在过去几年里，通过静电纺丝法制备导电聚合物纳米纤维已经取得很大进展，由于大多数导电聚合物的分子链是刚性的，在普通溶剂中的溶解性很差，或者溶液的黏度太低，因而直接电纺纯的导电聚合物纳米纤维一般比较困难，目前，解决的办法主要有两种，一种方法是用其它高分子材料的电纺纤维作为模板，原位聚合包裹一层纳米结构的导电聚合物，从而得到复合结构的导电聚合物微纳米纤维，中国专利CN201110269757.7公开了一种制备有序排列同轴结构导电聚苯胺-聚甲基丙烯酸甲酯（PANI-PMMA）微纳米纤维的方法；另一种方法是将不导电的其它聚合物（例如聚乙烯醇PVA、聚环氧乙烷PEO和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA）添加到黏度很低的导电聚合物溶液中增加黏度，从而可以直接电纺复合溶液制备纳米纤维，但是该方法非导电聚合物材料的加入降低了复合纳米纤维的电导率，中国专利CN201310001005公开了一种柔性可拉伸 应变式传感器的制备方法，利用静电纺丝方法制备掺杂聚乙烯吡咯烷酮PVP的扭曲结构的PEDOT/PSS微纳米纤维，并且对其拉伸条件下导电性能进行测试，其室温导电率仅为1.6×10^-5S cm^-1（Nanoscale,5(2013)7041）。离子液体（ionic liquid）是一类在室温或接近室温下呈现液态、完全由阴阳离子组成的化合物，离子液体一般由有机阳离子和无机或有机阴离子组成，现有的有机阳离子包括吡啶盐离子、咪唑盐离子、季鏻盐离子和季铵盐离子，无机或有机阴离子包括卤素离子、四氟硼酸根离子和六氟磷酸根离子，离子液体导电性好，热稳定性强，不挥发，不可燃，电化学窗口大，抗氧化性好，已经被广泛地应用到电化学、有机合成、催化和分离等方面，是一种优良的绿色溶剂。因此，寻求提供一种掺杂离子液体的导电纳米纤维的制备工艺具有很好的应用前景。 

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种静电纺丝技术制备掺杂离子液体的聚乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸钠（PEDOT/PSS）纳米纤维的方法，提高电导率，增强纳米纤维的拉伸性能。 

为了实现上述目的，本发明包括前驱纺丝溶液配制、纳米纤维制备和导电性能测试三个步骤，其具体工艺过程为： 

（1）、前驱纺丝溶液配制：先用一次性吸管向锥形瓶中分别加入质量百分比浓度为2.8%的聚乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸钠（PEDOT/PSS）水溶液和无水乙醇，搅拌均匀后将聚乙烯醇（PVA）加入到锥形瓶中，在常规的磁力加热搅拌机上水浴加热并搅拌1小时，得到的溶液为粘稠状的黑蓝色液体，然后将得到的溶液和离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐按照质量比为30-70:1的比例加入离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐在室温条件下搅拌1小时，即得到深蓝色粘稠状的掺杂离子液体的聚乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸钠（PEDOT/PSS）前躯纺丝溶液；