3,4-乙撑二氧噻吩氧化化学聚合及其在抗静电涂料中应用.doc

3,4-乙撑二氧噻吩的氧化化学聚合及其在抗静电涂料中的应用 Jikui Wang, Guofeng Cai, Xudong Zhu, Xiaping Zhou 摘要：Na2S2O8）和硫酸铁（Fe2(SO4)3）作为混合氧化剂和去离子水作为溶剂的存在下室温下进行的。为了除去钠离子（Na+）、铁离子（Fe3+）、和硫酸根离子（SO42-），加入一定量的离子交换剂的24小时后，将得到暗蓝色的聚3,4-乙撑二氧噻吩（PEDT）/ PSS溶液。对不同比例的EDOT和PSS，不同比例的EDOT和混合氧化剂，形态上不同的搅拌速率，以及表面电阻率的影响进行了讨论。对PEDT/PSS溶液的pH值，涂层厚度，和浸泡时间对表面电阻率的影响进行了研究。配方和试验条件进行了优化并且得到了具有优良性能如具有相对低的表面电阻，良好的耐水性及光透射率的PEDT/PSS溶液。 关键词：氧化化学聚合； 简介 自从Shirakawa, Heeger以及他们的同事在1977年发现聚合物有机/厘米）、高透明度（薄膜几乎透明），高稳定性、易加工等等。不幸的是PEDT是一种不溶性聚合物，其缺点可通过使用水溶性聚电解质聚苯乙烯磺酸盐（PSS），在水中聚合期间作为电荷平衡掺杂剂得到PEDT/ PSS水性组合物来被规避。9-12 PEDT的合成可分为三种不同类型的聚合反应：氧化化学聚合，13,14电化学聚合，15和过渡金属介导耦合。16 EDT的化学聚合可以用多种方法和氧化剂进行。经典方法采用FeCl3或Fe(OTs)3 [FeIII(OTs)3是可从Bayer公司（商品名BAYTRON C）购买到正丁醇溶剂的Na2S2O8作为氧化剂的水性聚电解质（最常见为PSS）溶液的聚合。该反应在室温下深蓝色水性PEDT/ PSS分散液中引发进行。17–27另一特别有用的聚合方法是利用富电子EDT单体的电化学氧化。此方法引人注目是因为它仅需几个单体，较短聚合时间并可产生同时可导电的和无支撑的薄膜。28–38许多基于噻吩的聚合物已经多年通过使用过渡金属催化偶合的活化有机金属衍生物制备。尽管这种方法产出的材料具有低分子量，但当它应用到增溶侧基的单体时可以证明将特别有趣。39–41这篇文章中，在EDOT的聚合期间Na2S2O8和Fe2(SO4)3用作组合氧化剂，PSS作为掺杂剂。首先，不同比例的EDOT及复合氧化剂对PEDT/ PSS溶液的影响由红外光谱研究。第二，不同比例的EDOT和PSS，不同搅拌速率对微形态，以及表面电阻率的影响通过扫描电子显微镜（SEM）和ACL-800表面电导率仪研究。第三，我们使用显微镜研究钠离子（Na+）、铁离子（Fe3+）和硫酸根离子（SO42-）对PEDT/PSS溶液的宏观形态的影响。 实验材料和设备 EDOT (99.0wt%) 购自Yake 化学助剂有限公司，苏州。PSS(20.0wt%) 由Xinshou化学助剂有限公司，上海提供。过硫酸钠(Na2S2O8)和硫酸铁(Fe2(SO4)3)来自aladdin试剂有限公司，中国。丙烯酸（AA）、异丙醇、乙二醇、乙醇和过氧化苯甲酰（BPO）来自Lingfeng化学助剂有限公司，上海以及交联剂SC-A03(98.0wt%)购自Shunchang化工有限公司，张家港。 SEM（Quanta -200型SEM来自FEI公司）和光学显微镜（LM，广州LISS光学仪器有限公司，荷兰）用来研究表面形态。FTLA 2000-104型红外光谱使用分析合成PEDOT/PSS复合物化学结构。条形涂层（20 μm、9 μm和6 μm）来自Three Permits电子有限公司，深圳用于表面涂层。 实验过程 PEDT/ PSS溶液的制备 自Zhiwei电器有限公司的磁力搅拌器用于复合物的合成。在室温（25℃），0.8克EDOT(99.0wt%)，10.0克PSS水溶液(20.0wt%)精确称重并混合在一烧瓶中，之后加入200毫升去离子水于烧瓶。2克Na2S2O8和0.015克Fe2(SO4)3加入烧瓶前持续磁力搅拌10分钟，加入一定量的离子交换剂之后再继续磁力搅拌24小时。过滤得到PEDT/PSS溶液。溶液颜色从无色逐渐变深最终成深蓝色。反应式示于图1。42 图1 PEDOT/ PSS的制备 防静电涂层的制备 防静电涂层的制备过程如下：首先2克丙烯酸粘合剂连同0.2克交联剂及1毫升去离子水混合在50毫升烧杯中，然后将2毫升乙醇、3毫升异丙醇和1mL甘醇加入烧杯，加入8毫升PEDOT / PSS溶液前持续磁力搅拌5分钟，然后再磁力搅拌5分钟，得到防静电溶液。防静电涂层通过在PET膜上棒涂（20 μm、9 μm和6 μm）进行，然后在115℃下干燥10分钟。 结果与讨论 紫外光谱分析 图2和3分别示出了PEDT/ PSS溶液的紫外吸收和P