[发明专利]一种提高PEDOT/PSS导电薄膜均匀涂布的方法

说明书

技术领域

本发明属于导电高分子功能材料领域，具体涉及一种提高PEDOT/PSS导电薄膜均匀涂布的方法。

背景技术

聚（3,4-乙撑二氧噻吩）（PEDOT）在德国的Bayer A G实验室被首次合成出来，是噻吩类导电聚合物的典型代表，通过在噻吩环的3位和4位引入乙撑二氧基得到的，其导电的掺杂状态非常稳定。并且PEDOT的共轭π键的吸收峰在可见光吸收范围未出现，其吸收波波长大约在300 nm左右，具有透光的性质。因此，PEDOT和大多导电高分子材料一样拥有优异的电磁学性能、机械加工性能，稳定的电化学性能，良好的透明度，较高的光电效率和生物兼容性等特点。这就赋予了PEDOT成为蛋白质等生物大分子固载、制备生物传感器、电致色变器、电化学电容器、太阳能电池、应变计以及触摸屏幕等的理想材料。

通常π共轭结构物质大都溶解性很差，而PEDOT却能够溶于聚对苯乙烯磺酸钠（PSS）形成 PEDOT/PSS 胶体分散液。经过掺杂的PEDOT可以很好地分散在水溶液中，关于PEDOT/PSS的共存形态特征还未有定论，较为认可的一种模型为：导电性良好的PEDOT粒子附着在不导电的PSS主链上，二者在水溶液中的分布呈杂乱无序状，形成一种稳定的PEDOT/PSS悬浮液，见附图1。该悬浮液在塑料或玻璃基片上可以形成一种淡蓝色的PEDOT/PSS透明导电膜，该薄膜不仅易于加工，同时还具有导电率高、透光性好、耐热、绿色环保等优点。

目前研究者们一般通过掺杂有机试剂和表面活性剂来提高PEDOT/PSS薄膜导电性和均匀性。传统的表面活性剂使用方法是直接将其加到PEDOT分散液内，该方法的优点是加工工艺简单，节省时间成本。但是旋涂后的薄膜会出现不均匀、涂层面积小等缺点。针对这一点，很多研究者在旋涂之前用特殊工具先将分散液吹散铺开，再进行旋涂。这一操作工艺对于大面积旋涂有一定的作用，但是却影响薄层的导电性能与均匀性，并且使加工工艺变得复杂化。同时，表面活性剂作为绝缘物质存在于导电膜内，很可能会影响导电膜的一些物理性质，例如热稳定性。

随着PEDOT/PSS应用领域的日益扩大，为了提高膜的均匀性和大面积制备的可能性，开发更优越的表面活性剂使用方法势在必行。

发明内容

针对PEDOT/PSS成膜工艺现状，本发明目的在于提供一种PEDOT/PSS导电薄膜均匀涂布方法，使其均匀性提高和大面积制备得以实现。

为实现本发明目的，本发明所述的PEDOT/PSS导电薄膜均匀涂布方法通过以下步骤实现：

（1）将PEDOT/PSS分散液与乙二醇混合均匀，制备掺杂有乙二醇的PEDOT/PSS分散液；

（2）将基片PET裁成方块形状，先后用无水乙醇、丙酮、去离子水各超声清洗后烘干；

（3）在已洗净的基片PET上旋涂一层表面活性剂；

（4）立即在表面活性剂层上旋涂步骤（1）制得的分散液；

（5）热处理后形成薄膜，自然冷却至室温。

优选地，在上述的提高PEDOT/PSS导电薄膜均匀性的方法中，步骤（1）中所述的乙二醇的掺杂比例为PEDOT/PSS分散液重量的1%-10%。

优选地，在上述的提高PEDOT/PSS导电薄膜均匀性的方法中，步骤（3）中所述的表面活性剂的旋涂转速为1000rpm-5000rpm。

优选地，在上述的提高PEDOT/PSS导电薄膜均匀性的方法中，步骤（4）中所述的PEDOT/PSS分散液的旋涂转速为1000rpm-5000rpm。

优选地，在上述的提高PEDOT/PSS导电薄膜均匀性的方法中，步骤（5）中所述的热处理条件是先于50℃条件下加热，再在120℃条件下加热。

表面活性剂优选：Capstone FS-30，DuPont。                      

　　　在制备PEDOT/PSS导电薄膜的过程中，表面活性剂的使用能够增强分散液与基片之间的附着力、提高分散液在基片上的铺展能力，是制备导电薄膜关键的一步。本发明创新点在于：将表面活性剂单独旋涂于基材上，并探讨了表面活性剂的旋涂转速对膜的方块电阻和透光率影响，见附图２；另外，对乙二醇的掺杂比例进行了探讨，掺杂乙二醇量的不同对PEDOT膜的方块电阻值的影响见表１；探讨了PEDOT/PSS分散液的旋涂转速对膜的方块电阻和透光率影响，见表２；还探讨了PEDOT/PSS分散液的旋涂转速对PEDOT/PSS导电薄膜均匀性影响，见附图３－４。