[发明专利]一种制备纳米尺寸的PEDOT/PSS水分散液的方法

说明书

一种制备纳米尺寸的PEDOT/PSS水分散液的方法，步骤包括：(1)将阴离子表面活性剂，3,4‐乙撑二氧噻吩和重均分子量为20000～70000的聚4‐苯乙烯磺酸分散于水中，加入消泡剂，温度控制在20～50℃，通过搅拌或高压均质形成微乳；(2)将步骤(1)得到的微乳液降温至20～25℃，向微乳液中滴加过硫酸铵和氯化铁的水溶液；(3)将经步骤(2)得到的溶液进行除杂、高压均质，加入二甲基亚砜DMSO，即得到PEDOT/PSS水分散液。本发明工艺简单，所得PEDOT/PSS粒径小、稳定性高、导电性好。

技术领域

本发明涉及导电高分子功能材料领域，特别涉及一种制备纳米尺寸的PEDOT/PSS水分散液的方法。

背景技术

聚(3,4‐乙撑二氧噻吩)掺杂的聚(4‐苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)是一种由水分散形成的凝胶颗粒的胶体，是目前开发的最成功的导电聚合物。PEDOT/PSS的一级结构为PEDOT和PSS的单体单元的序列，次级结构为它们之间通过静电作用形成聚离子复合物。三级结构为聚离子复合物分散在水中作为胶体粒子，疏水PEDOT分子聚集形成物理交联在亲水的PSS链之间，含水量一般在90～99％，PEDOT的共轭π键吸收峰在约300nm处。PEDOT/PSS胶体凝胶颗粒其导电掺杂状态非常稳定，具有优异的可塑性，电磁性能，电化学稳定性，良好的透光性。因此，可应用于印刷有机电子，柔性显示，透明电极，触摸屏和太阳能电池等。

常用的PEDOT/PSS聚合方法通常在室温下，利用表面活性剂辅助制备的聚合物纳米材料分子量分布范围广，平均分子量较大，粒径分布较宽较大，形貌大小不可控，对成膜后的产品性能有影响，无法应用于高端材料的领域中。Polymer2007，48(15),4459‐4465报道用传统油水界面聚合制备的PEDOT纳米颗粒形貌大小难以控制。CN104072736报道利用微乳液水热法合成PEDOT，粒径可控在10‐25nm，但是未报道其分散到水中的稳定性。Trans.Mat.Res.Soc.Japan 37[4]515‐518(2012)报道了在PEDOT/PSS合成中，PSS与PEDOT质量比值α越大，其粒径可以越小，α值为6时，粒径可控在400～600nm，但是由于PSS成分大，使导整体电性下降几个数量级。US20150348671，CN105229077，CN104603226及CN103189440等报道的PEDOT/PSS合成中不加入表面活性剂，后处理采用多次均质手段控制粒径，然后再次掺杂表面活性剂提高其稳定性，工艺较为复杂，要求均质压力高，不利于生产。CN104211969报道的一种微乳液聚合法合成PEDOT/PSS，粒径较小，但表面活性剂用量较大，需用多次透析才能除去，生产受到限制。

发明内容

针对上述已有技术存在的不足，本发明提供了一种制备纳米尺寸的PEDOT/PSS水分散液的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种制备纳米尺寸的PEDOT/PSS水分散液的方法，其特征在于，所述方法步骤包括：

(1)将阴离子表面活性剂，3,4‐乙撑二氧噻吩和重均分子量为20000～70000的聚4‐苯乙烯磺酸分散于水中，加入消泡剂，温度控制在20～50℃，通过搅拌或高压均质形成微乳；

(2)将步骤(1)得到的微乳液降温至20～25℃，向微乳液中滴加过硫酸铵和氯化铁的水溶液；

(3)将经步骤(2)得到的溶液进行除杂、高压均质，加入二甲基亚砜(DMSO)，即得到PEDOT/PSS水分散液。

根据上述方法，其特征在于，所述步骤(1)阴离子表面活性剂中的阴离子基团选自硫酸根离子或磺酸根离子中的一种。

根据上述方法，其特征在于，所述步骤(1)阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸(DBS)、十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠中的一种。