一種可紫外光二聚的pedot導(dǎo)電墨水及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及導(dǎo)電材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種采用可紫外光二聚的PVMA來分散 PED0T并制成導(dǎo)電墨水的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 噴墨打印技術(shù)（inkjet printing)是在計(jì)算機(jī)控制下，通過非接觸的方式使連續(xù) 的微小墨滴打印到基底上形成薄膜的印刷技術(shù)。隨著科技的發(fā)展，功能性墨水已取代傳統(tǒng) 的染料墨水和顏料墨水通過噴墨打印技術(shù)成功的應(yīng)用到電子產(chǎn)品中，使噴墨打印技術(shù)在功 能材料圖案化及光電器件應(yīng)用領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。
[0003] 而隨著人們對(duì)電子產(chǎn)品的多功能需求不斷增加，導(dǎo)電墨水作為噴墨打印技術(shù)的關(guān) 鍵因素之一也得到了迅速發(fā)展，近年來出現(xiàn)了納米金屬粒子墨水、導(dǎo)電高分子墨水、碳基墨 水等導(dǎo)電墨水。但目前的導(dǎo)電墨水仍存在許多問題，如傳統(tǒng)的金屬納米粒子墨水在常用溶 劑如水，異丙醇，四氫呋喃中不穩(wěn)定，易聚沉，需要通過穩(wěn)定劑或化學(xué)改性才能穩(wěn)定分散，并 且打印后金屬納米粒子易被氧化，成本$父尚；碳基墨水粒徑$父大，不易噴涂；而PED0T，由于 其具有高電導(dǎo)率、出色的環(huán)境穩(wěn)定性以及透明和易加工成膜特性，成為目前研究最多的導(dǎo) 電尚分子墨水材料之一。
[0004] 但是PED0T具有不溶不熔的缺點(diǎn)，導(dǎo)致其加工性能變差，目前主要的加工方法是將 PED0T制備成粉末，目前，水性體系成為綠色環(huán)保型經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的大趨勢(shì)。采用PSS以及其 它酸性摻雜劑摻雜可以大幅提高PED0T的水溶性以及氧化態(tài)PED0T陽離子的穩(wěn)定性。Eom等 (Org Electron，2009,10(8) :536-542)以PED0T:PSS為原料，通過噴墨打印在ΙΤ0上制備了 聚合太陽能電池膜，但是水溶性大分子PSS的引入會(huì)影響材料整體的耐水性、穩(wěn)定性等基本 應(yīng)用性能。Yin等(Polymer，2001，52(22) :5065-5074)合成了一種具有熱交聯(lián)性能的共聚物 P(SS-NMA)，熱交聯(lián)之后的PEDOT:P(SS-NMA)涂層耐水性、穩(wěn)定性得到了明顯的提高。但交聯(lián) 共聚物的加入對(duì)PED0T的導(dǎo)電存在一定的影響。因此需要開發(fā)出一種使PED0T穩(wěn)定分散在水 中的導(dǎo)電墨水，并使其在噴墨打印后可以形成耐水性好，穩(wěn)定性好的導(dǎo)電材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本申請(qǐng)人提供了一種可紫外光二聚的PED0T導(dǎo)電 墨水及其制備方法。本發(fā)明導(dǎo)電墨水解決了傳統(tǒng)PED0T墨水耐水性和耐候性較差，制備工藝 較復(fù)雜的問題，本發(fā)明的導(dǎo)電墨水具有成本低，制備方法簡(jiǎn)單，耐水耐候性好，導(dǎo)電性好等 優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] 一種可紫外光二聚的PED0T導(dǎo)電墨水，所述導(dǎo)電墨水所含組分及各組分的質(zhì)量百 分?jǐn)?shù)為： PED0T7PVMA 粉木 卜3% 保濕劑 1~10% 摻雜劑 1~10%
[0008] 表面活性劑 0.1~5% pH調(diào)節(jié)劑 卜10% 溶劑 63~98%;
[0009] 所述PED0T/PVMA導(dǎo)電粉末為（7-(4-乙烯基芐氧基)-4-甲基香豆素)-alt-馬來酸 酐與聚3，4_乙烯二氧噻吩的混合物，所述PED0T/PVMA導(dǎo)電粉末的的制備方法為:將PED0T與 PVMA按照1:1~5的質(zhì)量比，在水中混合，通過攪拌、超聲分散制得PED0T/PVMA水分散液，再 通過冷凍干燥，制得該P(yáng)ED0T/PVMA導(dǎo)電粉末。
[0010] 所述PVMA的重均分子量為40000~60000，分子量分布為1.17-1.25;所述PVMA中馬 來酸酐基團(tuán)所占的比例為10~25%，香豆素基團(tuán)所占的比例為10~40%。
[0011] 所述PED0T/PVMA導(dǎo)電粉末的粒徑為140nm~210nm。
[0012] 所述保濕劑為三甘醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、已二醇中的一種或多種;所述摻雜 劑為DMS0;所述表面活性劑為曲拉通X-100、十二烷基苯磺酸鈉、聚苯乙烯磺酸鈉、聚乙二 醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或多種。
[0013] 所述pH調(diào)節(jié)劑為5wt %的鹽酸溶液；所述溶劑為去離子水、乙醇、異丙醇、丁醇、 DMF、二乙醇丁醚中的一種或多種。
[0014] -種所述導(dǎo)電墨水的制備方法，該方法包括如下步驟：
[0015] (1)將1~3%的PED0T/PVMA導(dǎo)電粉末溶于63~98%的溶劑中，再加入1~10%的摻 雜劑，1~10 %的保濕劑，0.1~5 %的表面活性劑和1~10 %的pH調(diào)節(jié)劑，經(jīng)攪拌，超聲得到 均勾分散的混合液；
[0016] (2)將步驟（1)所得混合液通過孔徑為0.22μπι~0.45μπι的微孔濾膜過濾，即可得到 所述導(dǎo)電墨水。
[0017]所述步驟（1)中攪拌采用磁力攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為200~500rpm的條件下，攪拌1~ 24h;所述超聲條件為:超聲功率為200W~600W，時(shí)間為20~40分鐘。
[0018] -種所述導(dǎo)電墨水的應(yīng)用，該導(dǎo)電墨水可用于噴墨打印。
[0019] 本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于：
[0020] (1)本發(fā)明通過加入PVMA，使PED0T可以在溶劑中穩(wěn)定分散，使PED0T在水中具有高 度分散性和可加工性。
[0021] (2)本發(fā)明通過加入可光二聚的PVMA，使導(dǎo)電墨水在365nm紫外燈照射下可進(jìn)行光 交聯(lián)，提高了導(dǎo)電圖案的耐水性和耐候性，而摻雜劑，保濕劑等的加入也可以提高墨水的導(dǎo) 電性。
[0022] (3)本發(fā)明通過加入不同比例的表面活性劑、pH調(diào)節(jié)劑、保濕劑，摻雜劑，使導(dǎo)電墨 水表面張力，粘度，粒徑，pH值等均適用于噴墨打印。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述。
[0024] 實(shí)施例1
[0025] 一種可紫外光二聚的PED0T導(dǎo)電墨水，該導(dǎo)電墨水的制備方法包括如下步驟：
[0026] (1)將lg PED0T/PVMA導(dǎo)電粉末溶于23g去離子水和17g乙醇組成的混合溶劑中，再 加入3g摻雜劑DMS0,3.5g保濕劑丙三醇，1.5g表面活性劑曲拉通X-100和2.5g 5wt%的鹽酸 溶液，經(jīng)磁力攪拌(轉(zhuǎn)速為400rpm的條件下，攪拌10h)，超聲(超聲功率為400W，時(shí)間為30分 鐘)得到均勻分散的混合液；
[0027] (2)將步驟(1)所得混合液通過孔徑為0.22μπι的微孔濾膜過濾，即可得到所述噴墨 打印用導(dǎo)電墨水。
[0028] 所述PED0T/PVMA導(dǎo)電粉末為（7-(4-乙烯基芐氧基)-4-甲基香豆素)-alt-馬來酸 酐與聚3，4_乙烯二氧噻吩的混合物，所述PED0T/PVMA導(dǎo)電粉末的的制備方法為:將PED0T與 PVMA(重均分子量為60000,分子量分布為1.25;馬來酸酐基團(tuán)所占的比例為25%，香素 基團(tuán)所占的比例為20%)按照1:1的質(zhì)量比，在水中混合，通過攪拌、超聲分散制得PED0T/ PVMA水分散液，再通過冷凍干燥，制得該P(yáng)ED0T/PVMA導(dǎo)電粉末(粒徑為185nm)。
[0029] 使用EPSON R230型打印機(jī)，以相紙為打印介質(zhì)，進(jìn)行噴墨打印實(shí)驗(yàn)。重復(fù)打印50次 在相紙上得到導(dǎo)電圖案，在360nm紫外燈照射下，得到光交聯(lián)后的導(dǎo)電墨圖案，在超聲下測(cè) 試其耐水性，自然放置數(shù)月測(cè)試其耐候性，并用數(shù)字萬用表在測(cè)試前后比較導(dǎo)電圖案的電 阻，在測(cè)試前后，導(dǎo)電圖案的電阻無明顯變化。測(cè)試數(shù)據(jù)見表1所示。
[0030] 實(shí)施例2
[0031] 一種可紫外光二聚的PED0T導(dǎo)電墨水，該導(dǎo)電墨水的制備方法包括如下步驟：
[0032] (1)將lg PED0T/PVMA導(dǎo)電粉末溶于16g去離子水和llg異丙醇組成的混合溶劑中， 再加入2.67g摻雜劑DMS0，1.67g保濕劑乙二醇，0.33g表面活性劑曲拉通X-100和0.67g 5wt%的鹽酸溶液，經(jīng)磁力攪拌(轉(zhuǎn)速為200rpm的條件下，攪拌24h)，超聲(超聲功率為600W， 時(shí)間為20分鐘)得到均勻分散的混合液；
[0033] (2)將步驟（1)所得混合液通過孔徑為0.30μπι的微孔濾膜過濾，即可得到所述噴墨 打印用導(dǎo)電墨水。
[0034] 所述PED0T/PVMA導(dǎo)電粉末為（7-(4-乙烯基芐氧基)-4-甲基香豆素)-alt-馬來酸 酐與聚3，4_乙烯二氧噻吩的混合物，所述PED0T/PVMA導(dǎo)電粉末的的制備方法為:將PED0T與 PVMA(重均分子量為50000,分子量分布為1.20;馬來酸酐基團(tuán)所占的比例為20%，香_&素基 團(tuán)所占的比例為25% )按照1:1的質(zhì)量比，在水中混合，通過攪拌、超聲分散制得PED0T/PVMA 水分散液，再通過冷凍干燥，制得該P(yáng)ED0T/PVMA導(dǎo)電粉末(粒徑為21 Onm)。
[0035] 使用EPSON R230型打印機(jī)，以相紙為打印介質(zhì)，進(jìn)行噴墨打印實(shí)驗(yàn)。重復(fù)打印50次 在相紙上得到導(dǎo)電圖案，在360nm紫外燈照射下，得到光交聯(lián)后的導(dǎo)電墨圖案，在超聲下測(cè) 試其耐水性，自然放置數(shù)月測(cè)試其耐候性，并用數(shù)字萬用表在測(cè)試前后比較導(dǎo)電圖案的電 阻，在測(cè)試前后，導(dǎo)電圖案的電阻無明顯變化。測(cè)試數(shù)據(jù)見表1所示。
[0036] 實(shí)施例3
[0037] 一種可紫外光二聚的PED0T導(dǎo)電墨水，該導(dǎo)電墨水的制備方法包括如下步驟：
[0038] (1)將lg PED0T/PVMA導(dǎo)電粉末溶于13g去離子水、8g乙醇和4.7g二乙醇丁醚組成 的混合溶劑中，再加入.03g摻雜劑DMS0，3.3g保濕劑丙三醇，0.33g表面活性劑曲拉通X-100 和1.33g 5wt%的鹽酸溶液，經(jīng)磁力攪拌(轉(zhuǎn)速為500rpm的條件下，攪拌lh)，超聲(超聲功率 為200W，時(shí)間為40分鐘)得到均勻分散的混合液；
[0039] (2)將步驟（1)所得混合液通過孔徑為0.45μπι的微孔濾膜過濾，即可得到所述噴墨 打印用導(dǎo)電墨水。
[0040] 所述PED0T/PVMA導(dǎo)電粉末為（7-(4-乙烯基芐氧基)-4-甲基香豆素)-alt-馬來酸 酐與聚3，4_乙烯二氧噻吩的混合物，所述PED0T/PVMA導(dǎo)電粉末的的制備方法為:將PED0T與 PVMA(重均分子量為45000,分子量分布為1.22;馬來酸酐基團(tuán)所占的比例為15%，香_&素基 團(tuán)所占的比例為30% )按照1:5的質(zhì)量比，在水中混合，通過攪拌、超聲分散制得PED0T/PVMA 水分散液，再通過冷凍干燥，制得該P(yáng)ED0T/PVMA導(dǎo)電粉末(粒徑為207nm)。
[0041 ] 使用EPSON R230型打印機(jī)，以相