DE69421164T2 - Soluble and processable doped electrically conductive polymer and polymer mixture thereof - Google Patents
Soluble and processable doped electrically conductive polymer and polymer mixture thereofInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein lösliches und verarbeitbares dotiertes elektrisch-leitfähiges Polymer und eine Polymermischung davon, stärker bevorzugt betrifft sie ein dotiertes Polymer und eine dotierte Polymermischung davon, wobei beide mit einer Protonensäure mit einer langen Kohlenstoffkette oder einer größeren Substituentengruppe dotiert sind.The invention relates to a soluble and processable doped electrically conductive polymer and a polymer mixture thereof, more preferably it relates to a doped polymer and a doped polymer mixture thereof, both of which are doped with a protonic acid having a long carbon chain or a larger substituent group.
Konjugierte leitfähige Polymere sind in großem Umfang aufgrund des wachsenden Interesses bezüglich ihrer Verwendung in antistatischen Beschichtungen, leitfähigen Lacken, elektromagnetischen Abschirmungen, Elektrodenbeschichtungen und dergleichen untersucht worden. Es sind Versuche unternommen worden, die konjugierten leitfähigen Polymere mit Säuren zu dotieren. Das Dotiermittel, welches häufig in einem allgemeinen konjugierten heterocyclischen leitfähigen Polymer verwendet worden ist, ist eine Lewis-Säure, wie FeCl&sub3;, SbF&sub5;, AsF&sub5;, NOPF&sub6; oder SnCl&sub4;. Eine Oxidationsreaktion wird während eines solchen Dotierverfahrens angewandt. Das Polymer verliert Elektronen, und ein delokalisiertes Polaron und/oder Bipolaron wird auf der konjugierten Kette davon gebildet. Dieses verursacht, daß das Polymer eine erhöhte elektrische Leitfähigkeit besitzt.Conjugated conductive polymers have been widely studied due to the growing interest in their use in antistatic coatings, conductive paints, electromagnetic shields, electrode coatings and the like. Attempts have been made to dope the conjugated conductive polymers with acids. The dopant which has been frequently used in a general conjugated heterocyclic conductive polymer is a Lewis acid such as FeCl3, SbF5, AsF5, NOPF6 or SnCl4. An oxidation reaction is applied during such a doping process. The polymer loses electrons and a delocalized polaron and/or bipolaron is formed on the conjugated chain thereof. This causes the polymer to have an increased electrical conductivity.
Im Gegensatz zu dem allgemeinen konjugierten heterocyclischen leitfähigen Polymeren ist das Dotiermittel, welches häufig in einem Polyanilin verwendet wird, eine Protonensäure. Es tritt keine Oxidationsreaktion auf, jedoch verwandelt sich die Imingruppe zu einem Iminsalz. Da die positive Ladung auf dem N-Atom des Iminsalzes sich zu dem Benzolring delokalisieren kann, besitzt das Säure-dotierte Polyanilin eine erhöhte Leitfähigkeit. Die Protonensäure, welche häufig verwendet wird, ist H&sub2;SO&sub4;, HCl, HF oder HBF&sub4;, wie in Macromolecules, 22, 649(1989) und Synth. Met., 24, 255(1988), beschrieben.In contrast to the general conjugated heterocyclic conductive polymer, the dopant often used in a polyaniline is a protonic acid. No oxidation reaction occurs, but the imine group turns into an imine salt. Since the positive charge on the N atom of the imine salt can delocalize to the benzene ring, the acid-doped polyaniline has an increased conductivity. The protonic acid often used is H2SO4, HCl, HF or HBF4, as described in Macromolecules, 22, 649(1989) and Synth. Met., 24, 255(1988).
Das Dotiermittel macht die Hauptkette des Polymeren starrer, was zu einer Aggregation der Polymerketten führt, und somit präzipitiert das Polymer aus der Lösung aus. Dieses beschränkt die Anwendungen der dotierten leitfähigen Polymere. Es gibt zwei Wege, um die Nachteile, wie sie oben erwähnt sind, zu verbessern. Ein Weg ist ein chemisches Verfahren. Es ist beschrieben, daß eine neutrale leitfähige polymere Folie durch ein chemisches Verfahren synthetisiert wird, dann diese in eine Lösung, welche ein Oxidationsmittel enthält, zur Dotierung eingetaucht wird. Die verwendeten Dotiermittel schließen FeCl&sub3;, Fe(ClO&sub4;)&sub3; [Synth. Met., 41-43, 825(1991)], NOPF&sub6; [Synth. Met., 22, 103(1987)] und Chlorwasserstoffsäure-Lösung [Mol. Cryst. Liq. Cryst., 125, 309(1985)] ein.The dopant makes the main chain of the polymer more rigid, which leads to aggregation of the polymer chains, and thus the polymer precipitates out of the solution. This limits the applications of the doped conductive polymers. There are two ways to improve the disadvantages mentioned above. One way is a chemical method. It is described that a neutral conductive polymer film is synthesized by a chemical method, then it is immersed in a solution containing an oxidizing agent for doping. The dopants used include FeCl₃, Fe(ClO₄)₃ [Synth. Met., 41-43, 825(1991)], NOPF6 [Synth. Met., 22, 103(1987)] and hydrochloric acid solution [Mol. Cryst. Liq. Cryst., 125, 309(1985)].
Ein anderer Weg ist ein elektrochemisches Verfahren. Es ist beschrieben, daß eine leitfähige polymere Folie synthetisiert wird durch ein elektrochemisches Verfahren. Die leitfähige Polymerfolie wird synthetisiert, und das Anion des Trägerelektrolyten (Bu)&sub4;NClO&sub4; wird ebenfalls bei der Folie zum gleichen Zeitpunkt eindotiert [Synth. Met., 9, 381(1984)]. Jedoch ist unabhängig davon, ob das Dotieren durch das chemische oder elektrochemische Verfahren erreicht wird, die resultierende Folie spröde und unlöslich; und es ist eine Folie mit großer Fläche schwierig zu erhalten. Somit ist die Anwendung beschränkt.Another way is an electrochemical method. It is described that a conductive polymer film is synthesized by an electrochemical method. The conductive polymer film is synthesized, and the anion of the supporting electrolyte (Bu)₄NClO₄ is also doped into the film at the same time [Synth. Met., 9, 381(1984)]. However, regardless of whether the doping is achieved by the chemical or electrochemical method, the resulting film is brittle and insoluble; and a large area film is difficult to obtain. Thus, the application is limited.
Die Einbringung eines leitfähigen Polymeren mit einem nicht leitfähigen herkömmlichen Polymer zur Bildung einer leitfähigen Polymer-Verbundfolie wurde beschrieben. Dies kann durch ein elektrochemisches oder chemisches Verfahren erreicht werden. Paoli et al. beschreiben, daß eine leitfähige Polypyrrol/Poly(vinylchlorid)(PVC)-Verbundfolie hergestellt werden kann durch Eintauchen einer Anode, die mit einer PVC-Folie beschichtet ist, in eine Lösung, die geeignetes Lösungsmittel, Pyrrolmonomer und einen Elektrolyten enthält. Die PVC-Folie wird in der Lösung anschwellen, wodurch dem Pyrrol ermöglicht wird, in die PVC-Folie zu infiltrieren, wodurch die Verbundfolie gebildet wird [J. Polym. Sci., Polym. Chem. Hg., 23, 1687(1985)]. Auch wurde eine Polyanilin/Poly(vinylalkohol)-Verbundfolie in unserem Labor hergestellt [Macromolecules, 24, 1242(1991)].The incorporation of a conductive polymer with a non-conductive conventional polymer to form a conductive polymer composite film has been described. This can be accomplished by an electrochemical or chemical process. Paoli et al. describe that a conductive polypyrrole/poly(vinyl chloride) (PVC) composite film can be prepared by immersing an anode coated with a PVC film in a solution containing an appropriate solvent, pyrrole monomer, and an electrolyte. The PVC film will swell in the solution, allowing the pyrrole to infiltrate into the PVC film, forming the composite film [J. Polym. Sci., Polym. Chem. Ed., 23, 1687(1985)]. A polyaniline/poly(vinyl alcohol) composite film has also been prepared in our laboratory [Macromolecules, 24, 1242(1991)].
Eine leitfähige Polymer-Verbundfolie kann ebenfalls durch ein chemisches Verfahren hergestellt werden. Brocchi et al. beschreibt, daß eine Polypyrrol/Polypropylen-Verbundfolie hergestellt wird durch Plazieren einer Polypropylenfolie an der Grenzfläche einer 30%igen Eisen(III)- chlorid-Lösung und einer 10%igen Pyrrol-Lösung. Die zwei Lösungen diffundieren in das Polypropylen, wodurch Polypyrrol ermöglicht wird, sich in der Masse zu bilden, wodurch man eine Verbundfolie erhält [J. Chem. Soc., Chem. Commun., 148(1986)]. Ojio et al. beschreibt, daß eine Polypyrrol/Poly(vinylalkohol)-Verbundfolie hergestellt werden kann, indem eine Poly(vinylalkohol)folie, welche Eisen(III)-chlorit enthält, Pyrrolmonomer-Dampf ausgesetzt wird [Polymer J., 189(1), 95(1986)]. Laakso et al. beschreibt, daß eine dotierte Verbundfolie hergestellt werden kann, indem ein Poly-3-octylthiophen mit Polyethylen, Polystyrol und Ethylen/Vinylacetat-Copolymer im geschmolzenen Zustand vermischt wird, dann die Polymermischung unter Bildung einer Folie verarbeitet wird und die Folie in eine FeCl&sub3;/CH&sub3;NO&sub2;-Lösung eingetaucht wird oder die Folie unter Ioddampf zur Dotierung exponiert wird [Synth. Met., 28, C467(1989)].A conductive polymer composite film can also be prepared by a chemical process. Brocchi et al. describe that a polypyrrole/polypropylene composite film is prepared by placing a polypropylene film at the interface of a 30% ferric chloride solution and a 10% pyrrole solution. The two solutions diffuse into the polypropylene, allowing polypyrrole to form in the bulk, thus yielding a composite film [J. Chem. Soc., Chem. Commun., 148(1986)]. Ojio et al. describe that a polypyrrole/poly(vinyl alcohol) composite film can be prepared by exposing a poly(vinyl alcohol) film containing ferric chlorite to pyrrole monomer vapor [Polymer J., 189(1), 95(1986)]. Laakso et al. describes that a doped composite film can be prepared by mixing a poly-3-octylthiophene with polyethylene, polystyrene and ethylene/vinyl acetate copolymer in the molten state, then processing the polymer mixture to form a film and immersing the film in a FeCl3/CH3NO2 solution or exposing the film to iodine vapor for doping [Synth. Met., 28, C467(1989)].
Alle der oben erwähnten Polymer-Verbundfolien weisen einen gemeinsamen Nachteil dahingehend auf, daß die Monomere nicht einheitlich in der Matrixfolie verteilt werden können. Bisher wurde eine dotierte polyheterocyclische Verbindung, welche löslich und verarbeitbar ist, nicht beschrieben. Auch wurde bisher keine Protonensäure mit einer langen Kohlenstoffkette oder einer großen Substituentengruppe, die darin eindotiert waren, beschrieben.All of the above-mentioned polymer composite films have a common disadvantage in that the monomers cannot be distributed uniformly in the matrix film. So far, a doped polyheterocyclic compound, which is soluble and processable, not described. Also, no protonic acid with a long carbon chain or a large substituent group doped into it has been described so far.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist mithin die Bereitstellung eines löslichen verarbeitbaren leitfähigen Polymeren, das mit einer Protonensäure mit einer langen Kohlenstoffkette oder einer größeren Substituentengruppe dotiert ist.An object of the present invention is therefore to provide a soluble processable conductive polymer doped with a protonic acid having a long carbon chain or a larger substituent group.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer löslichen und verarbeitbaren dotierten Polymermischung, welche die mechanischen Eigenschaften des Polymeren verbessern kann und die Bindefestigkeit zwischen dem Polymer und dem Substrat erhöhen kann.Another object of the present invention is to provide a soluble and processable doped polymer blend which can improve the mechanical properties of the polymer and increase the bonding strength between the polymer and the substrate.
Gemäß den vielen Zielen und Zwecken der vorliegenden Erfindung wird ein lösliches und verarbeitbares dotiertes leitfähiges Polymer bereitgestellt, einschließlich: (a) einem leitfähigen Polymer; und (b) einer Protonensäure mit einer langen Kohlenstoffkette oder einer größeren Substituentengruppe.In accordance with the many aims and purposes of the present invention, there is provided a soluble and processable doped conductive polymer including: (a) a conductive polymer; and (b) a protonic acid having a long carbon chain or larger substituent group.
Die vorliegende Erfindung sieht ferner eine lösliche und verarbeitbare dotierte leitfähige Polymermischung vor, einschließlich: (a) einem leitfähigen Polymer; (b) einer Protonensäure mit einer langen Kohlenstoffkette und einer größeren Substituentengruppe; und (c) einem nicht-leitfähigen Polymer.The present invention further provides a soluble and processable doped conductive polymer blend including: (a) a conductive polymer; (b) a protonic acid having a long carbon chain and a larger substituent group; and (c) a non-conductive polymer.
Das oben erwähnte leitfähige Polymer (a) besitzt die folgende chemische Struktur: The above-mentioned conductive polymer (a) has the following chemical structure:
worin X aus der Gruppe gewählt ist, die aus S, NH und O besteht;wherein X is selected from the group consisting of S, NH and O;
worin -R aus der Gruppe gewählt ist, bestehend auswhere -R is selected from the group consisting of
-(CH&sub2;)yCH&sub3;, -(CH₂)yCH₃,
-O-(CH&sub2;)nCH&sub3;, -(CH&sub2;)n-O-(CH&sub2;)nCH&sub3;, -(CH&sub2;-CH&sub2;-O)n-CH&sub3;, -(CH&sub2;)nCOOH, -(CH&sub2;)nCOOY, -O-CH&sub2;-CH&sub2;-O-(CH&sub2;)nCH&sub3;;-O-(CH2 )nCH3 , -(CH2 )n-O-(CH2 )nCH3 , -(CH2 -CH2 -O)n-CH3 , -(CH2 )nCOOH, -(CH2 )nCOOY, -O-CH2 -CH2 -O-(CH2 )nCH3 ;
worin y eine ganze Zahl ist, gewählt aus 3 bis 22;where y is an integer chosen from 3 to 22;
worin n eine ganze Zahl ist, gewählt aus 1 bis 22;where n is an integer chosen from 1 to 22;
worin -Y aus der Gruppe gewählt ist, bestehend auswhere -Y is selected from the group consisting of
-(CH&sub2;)nCH&sub3;, -(CH₂)nCH₃,
worin n wie oben definiert ist;where n is as defined above;
worin -R' aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus -H, -CH&sub3; und -OCH&sub3;wherein -R' is selected from the group consisting of -H, -CH₃ and -OCH₃
worin p eine ganze Zahl ist, gewählt aus 60 bis 8000.where p is an integer chosen from 60 to 8000.
Die vorliegende Erfindung kann vollständiger verstanden werden, indem die nachfolgende genaue Beschreibung und die Beispiele gelesen werden, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen bezug genommen wird, worin:The present invention can be more fully understood by reading the following detailed description and examples, with reference to the accompanying drawings, in which:
die Fig. 1 UV-Vis-Spektren der leitfähigen Polymerlösungen der vorliegenden Erfindung zeigt, worin das Lösungsmittel Toluol ist;Figure 1 shows UV-Vis spectra of the conductive polymer solutions of the present invention wherein the solvent is toluene;
die Fig. 2 IR-Spektren der leitfähigen Folien der vorliegenden Erfindung zeigt.Fig. 2 shows IR spectra of the conductive films of the present invention.
Ein Poly(3-alkylthiophen) (P3AT) und einen Protonensäure mit einer langen Kohlenstoffkette oder einer großen Substituentengruppe werden getrennt in einem organischen Lösungsmittel gelöst. Die zwei Lösungen werden gründlich gemischt, wodurch eine dotierte leitfähige Polymerlösung hergestellt wird. Das resultierende Polymer ist noch löslich und kann in einem allgemeinen organischen Lösungsmittel, wie Chloroform, Toluol, Xylol, Benzol oder Tetrahydrofuran aufgelöst werden. Auch kann die Polymerlösung gegossen werden, um eine weiche freistehende Folie zu bilden.A poly(3-alkylthiophene) (P3AT) and a protonic acid with a long carbon chain or a large substituent group are separately dissolved in an organic solvent. The two solutions are thoroughly mixed to produce a doped conductive polymer solution. The resulting polymer is still soluble and can be dissolved in a general organic solvent such as chloroform, toluene, xylene, benzene or tetrahydrofuran. Also, the polymer solution can be cast to form a soft free-standing film.
Die leitfähigen Polymere können 3,4-disubstituierte Polythiophene, Polypyrrole und Polyfurane sein.The conductive polymers can be 3,4-disubstituted polythiophenes, polypyrroles and polyfurans.
Die 3-substituierten Gruppen schließen folgende ein:The 3-substituted groups include the following:
-(CH&sub2;)yCH3, -(CH2)yCH3,
-(CH&sub2;)nCH&sub3;, -(CH&sub2;)n-O-(CH&sub2;)nCH&sub3;, -(CH&sub2;-CH&sub2;-O)n-CH&sub3;, -(CH&sub2;)nCOOH, -(CH&sub2;)nCOOY, -O-CH&sub2;-CH&sub2;-O-(CH&sub2;)nCH&sub3;;-(CH2 )nCH3 , -(CH2 )n-O-(CH2 )nCH3 , -(CH2 -CH2 -O)n-CH3 , -(CH2 )nCOOH, -(CH2 )nCOOY , -O-CH2 -CH2 -O-(CH2 )nCH3 ;
worin y eine aus 3 bis 22 gewählte ganze Zahl ist;where y is an integer chosen from 3 to 22;
n eine aus 1 bis 22 gewählte ganze Zahl ist;n is an integer chosen from 1 to 22;
Y -(CH&sub2;)nCH&sub3; oder Y -(CH₂)nCH₃ or
ist.is.
Die 4-Substituentengruppen schließen folgende ein: -H, -CH&sub3; und -OCH&sub3;. Die leitfähigen Polymeren können N-substituierte Polypyrrole sein, worin die substituierten Gruppen Alkyl, Alkaryl, Alkoxy, Aralkyl, Aryl, Hydroxy, Nitro, Chlor und Brom sind.The 4-substituent groups include: -H, -CH3, and -OCH3. The conductive polymers can be N-substituted polypyrroles, wherein the substituted groups are alkyl, alkaryl, alkoxy, aralkyl, aryl, hydroxy, nitro, chlorine, and bromine.
Eine Dotierung einer Protonensäure in dem konjugierten leitfähigen Polymer kann nicht durch die Fachleute im Fachbereich erwartet werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die verwendete Protonensäure relativ kompatibel mit dem leitfähigen Polymer und dem Lösungsmittel. Darüber hinaus wird das leitfähige Polymer aufgrund der Dotierung der Säure nicht ausfällen. Die Protonensäure kann ebenfalls als ein Weichmacher wirken, weshalb das dotierte leitfähige Polymer nicht schrumpfen kann und nicht spröde ist.Doping of a protonic acid in the conjugated conductive polymer cannot be expected by those skilled in the art. According to the present invention, the protonic acid used is relatively compatible with the conductive polymer and the solvent. Moreover, the conductive polymer will not precipitate due to the doping of the acid. The protonic acid can also act as a plasticizer, which is why the doped conductive polymer cannot shrink and is not brittle.
Die verwendeten Protonensäuren schließen Dodecylbenzolsulfonsäure, d-Camphorsulfonsäure und jedwede organischen Sulfonsäuren (R"-SO&sub3;H), welche in Toluol, Chloroform, Xylol, Benzol oder Tetrahydrofuran (THF) löslich sind,The protonic acids used include dodecylbenzenesulfonic acid, d-camphorsulfonic acid and any organic sulfonic acids (R"-SO₃H) which are soluble in toluene, chloroform, xylene, benzene or tetrahydrofuran (THF).
worin R"where R"
CH&sub3;(CH&sub2;)m-, CH₃(CH₂)m-,
CF&sub3;(CH&sub2;)m- CF₃(CH₂)m-
ist;is;
worin m eine ganze aus 4 bis 22 gewählte ganze Zahl ist, ein.where m is an integer chosen from 4 to 22.
Ferner kann die dotierte leitfähige Polymerlösung ebenfalls mit einem nicht leitfähigen Polymer im gelösten Zustand vermischt werden. Auf diese Weise können die mechanischen Eigenschaften der leitfähigen Folie verbessert und die Haftung zwischen der leitfähigen Folie und dem Substrat ebenfalls erhöht werden. Die resultierende Folie ist gegenüber Luft und Feuchtigkeit beständig und kann in den antistatischen Verpackungsmaterialien für elektronische Komponenten und Abschirmungen gegen elektromagnetische Störungen verwendet werden. Diese nicht leitfähigen Polymere, welche in einem Lösungsmittel, das aus Toluol, Chloroform, Xylol, Benzol und THF gewählt wird, löslich sind, schließen Polystyrole, Poly(methacrylsäureester), Poly(vinylester), Poly(acrylsäureester), Poly(vinylchlorid), Poly(alkane), Poly(carbonate), Poly(ester) und Poly(siloxane) ein. Die in den Ausführungsformen dieser Erfindung verwendeten Polymere sind Poly(vinylacetat), Poly(styrol), Poly(n-propylmethacrylat), Poly(methylmethacrylat), Poly(isobutylen), Poly(n-butylmethacrylat), Ethylen/Vinylacetat-Copolymer und Poly(ethylmethacrylat). Auch kann das verwendete nicht-leitfähige Polymer ein Copolymer mit mehr als einem Monomer, gewählt aus Styrolen, Methacrylsäureestern, Acrylsäureestern, Vinylchlorid und Vinylestern, sein.Furthermore, the doped conductive polymer solution can also be mixed with a non-conductive polymer in a dissolved state. In this way, the mechanical properties of the conductive film can be improved and the adhesion between the conductive film and the substrate can also be increased. The resulting film is resistant to air and moisture and can be used in the antistatic packaging materials for electronic components and electromagnetic interference shields. These non-conductive polymers, which are soluble in a solvent selected from toluene, chloroform, xylene, benzene and THF, include polystyrenes, poly(methacrylic acid esters), poly(vinyl esters), poly(acrylic acid esters), poly(vinyl chloride), poly(alkanes), poly(carbonates), poly(esters) and poly(siloxanes). The polymers used in the embodiments of this invention are poly(vinyl acetate), poly(styrene), poly(n-propyl methacrylate), poly(methyl methacrylate), poly(isobutylene), poly(n-butyl methacrylate), ethylene/vinyl acetate copolymer and poly(ethyl methacrylate). Also, the non-conductive polymer used can be a copolymer with more than one monomer selected from styrenes, methacrylic acid esters, acrylic acid esters, vinyl chloride and vinyl esters.
Die folgenden spezifischen Beispiele sollen diese Erfindung vollständiger demonstrieren, ohne daß sie bezüglich des Umfangs davon eine Beschränkung darstellen, da zahlreiche Modifikationen und Variationen den Fachleuten im Fachbereich ersichtlich sein werden. Alle Leitfähigkeiten in den Beispielen wurden unter Verwendung der Vier-Sonden-Methode gemessen.The following specific examples are intended to more fully demonstrate this invention, without being a limitation as to the scope thereof, since numerous modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. All conductivities in the examples were measured using the four probe method.
0,25 g Poly(3-dodecylthiophen) (P3DDT) und 0,016 g Dodecylbenzolsulfonsäure (DBSA) wurden gesondert in einer geeigneten Menge an Chloroform gelöst. Die DBSA-Lösung wurde langsam der P3DDT-Lösung hinzugesetzt und gründlich gerührt, wodurch man eine dotierte leitfähige Polymerlösung mit brauner Farbe erhielt. Die resultierende homogene Lösung wurde gegossen, um eine weiche freistehende Folie mit dunkler Farbe und mit metallischem Glanz zu bilden. Die Leitfähigkeit der Folie betrug 3,8 · 10&supmin;&sup4; S/cm, wie in Tabelle 1 gezeigt.0.25 g of poly(3-dodecylthiophene) (P3DDT) and 0.016 g of dodecylbenzenesulfonic acid (DBSA) were separately dissolved in an appropriate amount of chloroform. The DBSA solution was slowly added to the P3DDT solution and stirred thoroughly to obtain a doped conductive polymer solution with brown color. The resulting homogeneous solution was cast to form a soft free-standing film with dark color and metallic luster. The conductivity of the film was 3.8 x 10-4 S/cm, as shown in Table 1.
0,194 g Poly(3-octylthiophen) (P3OT) und 0,20 g DBSA wurden gesondert in einer geeigneten Menge an Toluol gelöst. Die DBSA-Lösung wurde langsam der P3OT-Lösung hinzugesetzt und gründlich gerührt, wodurch man eine Lösung aus dotiertem leitfähigen Polymer mit grünlich-brauner Farbe erhielt. Die resultierende homogene dotierte Lösung wurde konzentriert und dann gegossen, um eine weiche freistehende Folie mit dunkler Farbe und mit metallischem Glanz zu bilden. Die Leitfähigkeit der Folie betrug 4,6 · 10&supmin;¹ S/cm, wie in Tabelle 1 gezeigt. Die UV-Vis-Spektren dieser undotierten und dotierten P3OT-Lösung in Toluol sind in Fig. 1(a) bzw. (b) gezeigt. Es wurde gefunden, daß die dotierte P3OT-Lösung deutliche Polaron/Bipolaron- Absorptionen bei 818 nm und über 1 200 nm aufwiesen, was eine Dotierung von P3OT mit DBSA anzeigt.0.194 g of poly(3-octylthiophene) (P3OT) and 0.20 g of DBSA were separately dissolved in an appropriate amount of toluene. The DBSA solution was slowly added to the P3OT solution and stirred thoroughly to obtain a doped conductive polymer solution with greenish-brown color. The resulting homogeneous doped solution was concentrated and then cast to form a soft free-standing film with dark color and metallic luster. The conductivity of the film was 4.6 x 10-1 S/cm, as shown in Table 1. The UV-Vis spectra of these undoped and doped P3OT solutions in toluene are shown in Fig. 1(a) and (b), respectively. It was found that the doped P3OT solution exhibited significant polaron/bipolaron absorptions at 818 nm and above 1200 nm, indicating doping of P3OT with DBSA.
0,194 g P3OT und 0,033 g DBSA wurden gesondert in einer geeigneten Menge an Chloroform gelöst. Die DBSA-Lösung wurde langsam der P3OT-Lösung hinzugesetzt und gründlich gerührt, wodurch man eine Lösung aus dotiertem leitfähigen Polymer mit brauner Farbe erhielt. Die resultierende homogene Lösung wurde gegossen, wodurch man eine weiche freistehende Folie mit dunkler Farbe und metallischem Glanz erhielt. Die Leitfähigkeit der Folie betrug 7,3 · 10&supmin;³ S/cm, wie in Tabelle 1 gezeigt. Diese Folie war bei Umgebungsbedingungen stabil und besaß eine Glasübergangstemperatur (Tg) von -46ºC.0.194 g of P3OT and 0.033 g of DBSA were separately dissolved in an appropriate amount of chloroform. The DBSA solution was slowly added to the P3OT solution and thoroughly stirred to obtain a doped conductive polymer solution with brown color. The resulting homogeneous solution was cast to obtain a soft free-standing film with dark color and metallic luster. The conductivity of the film was 7.3 x 10-3 S/cm as shown in Table 1. This film was stable under ambient conditions and had a glass transition temperature (Tg) of -46ºC.
0,194 g P3OT und 0,016 g DBSA wurden gesondert in einer geeigneten Menge an Chloroform gelöst. Die DBSA-Lösung wurde langsam der P3OT-Lösung hinzugesetzt und gründlich gerührt, wodurch man eine Lösung aus dotiertem leitfähigen Polymer mit brauner Farbe erhielt. Die resultierende homogene Lösung wurde gegossen, wodurch man eine weiche freistehende Folie mit dunkler Farbe und metallischem Glanz erhielt. Die Folie besaß eine Leitfähigkeit von 6,0 · 10&supmin;&sup4; S/cm, wie in Tabelle 1 gezeigt, und eine Glasübergangstemperatur (Tg) von -14ºC. Die IR-Spektren der undotierten und dotierten P3OT-Folie, welche aus der Lösung gegossen wurde, sind wie in Fig. 2(a) bzw. (b) gezeigt. Es wurde gefunden, daß die Dotierung fünf zusätzliche Peaks bei den Wellenzahlen 1309, 1182, 1083, 1040 und 1012 cm 1 induzierte, was Streckschwingungen vom T(Übergangs)-Modus auf dem Ring vom P3OT zugewiesen werden kann, resultierend aus der Erzeugung von Polaron und Bipolaron, und asymmetrischen und symmetrischen Schwingungen von O = S = O vom DBSA zugewiesen werden kann. Diese T-Modi stehen mit der translationalen Bewegung von intrinsischen Ladungsdefekten (Polaronen oder Bipolaron), welche aus Elektron-Phonon-Wechselwirkungen entstehen, in Beziehung.0.194 g of P3OT and 0.016 g of DBSA were separately dissolved in an appropriate amount of chloroform. The DBSA solution was slowly added to the P3OT solution and thoroughly stirred to obtain a doped conductive polymer solution with brown color. The resulting homogeneous solution was cast to obtain a soft free-standing film with dark color and metallic luster. The film had a conductivity of 6.0 x 10-4 S/cm as shown in Table 1 and a glass transition temperature (Tg) of -14°C. The IR spectra of the undoped and doped P3OT film cast from the solution are as shown in Fig. 2(a) and (b), respectively. It was found that the doping induced five additional peaks at wavenumbers 1309, 1182, 1083, 1040 and 1012 cm 1, which can be assigned to stretching vibrations of the T (transition) mode on the ring of P3OT, resulting from the generation of polaron and bipolaron, and to asymmetric and symmetric vibrations of O = S = O of DBSA. These T modes are related to the translational motion of intrinsic charge defects (polarons or bipolarons) arising from electron-phonon interactions.
0,194 g P3OT und 0,007 g DBSA wurden gesondert in einer geeigneten Menge an Toluol gelöst. Die DBSA-Lösung wurde langsam der P3OT-Lösung hinzugesetzt und gründlich gerührt, wodurch man eine dotierte leitfähige Polymerlösung mit brauner Farbe erhielt. Die resultierende homogene Lösung wurde gegossen, wodurch sich eine weiche freistehende Folie mit dunkler Farbe und mit metallischem Glanz bildete. Die Leitfähigkeit der Folie betrug 9,2 · 10&supmin;&sup5; S/cm, wie in Tabelle 1 gezeigt, und die Tg davon lag bei -13ºC.0.194 g of P3OT and 0.007 g of DBSA were separately dissolved in an appropriate amount of toluene. The DBSA solution was slowly added to the P3OT solution and stirred thoroughly to obtain a doped conductive polymer solution with brown color. The resulting homogeneous solution was cast to form a soft free-standing film with dark color and metallic luster. The conductivity of the film was 9.2 x 10-5 S/cm, as shown in Table 1, and the Tg thereof was -13°C.
0,138 g Poly(3-butylthiophen) (P3BT) und 0,026 g DBSA wurden gesondert in einer geeigneten Menge an Toluol gelöst. Die DBSA-Lösung wurde langsam der P3BT-Lösung hinzugesetzt und gründlich gerührt, wodurch man eine Lösung aus dotiertem leitfähigem Polymer mit brauner Farbe erhielt. Die resultierende homogene Lösung wurde gegossen, um eine weiche freistehende Folie mit dunkler Farbe und mit metallischem Glanz zu bilden. Die Leitfähigkeit der Folie lag bei 7,3 · 10&supmin;³ S/cm, wie in Tabelle 1 gezeigt.0.138 g of poly(3-butylthiophene) (P3BT) and 0.026 g of DBSA were separately dissolved in an appropriate amount of toluene. The DBSA solution was slowly added to the P3BT solution and thoroughly stirred to obtain a doped conductive polymer solution with brown color. The resulting homogeneous solution was cast to form a soft free-standing film with dark color and metallic luster. The conductivity of the film was 7.3 x 10-3 S/cm, as shown in Table 1.
0,138 g P3BT und 0,019 g d-Camphorsulfonsäure (d-CSA) wurden gesondert in einer geeigneten Menge an Chloroform gelöst. Die d-CSA-Lösung wurde langsam der P3BT-Lösung hinzugesetzt und gründlich gerührt, wodurch man eine Lösung aus dotiertem leitfähigem Polymer mit brauner Farbe erhielt. Die resultierende homogene Lösung wurde gegossen, um eine weiche freistehende Folie mit dunkler Farbe und mit metallischem Glanz zu bilden. Die Leitfähigkeit der Folie lag bei 4,6 · 10&supmin;&sup4; S/cm, wie in Tabelle 1 gezeigt.0.138 g of P3BT and 0.019 g of d-camphorsulfonic acid (d-CSA) were separately dissolved in an appropriate amount of chloroform. The d-CSA solution was slowly added to the P3BT solution and stirred thoroughly to obtain a doped conductive polymer solution with brown color. The resulting homogeneous solution was cast to form a soft free-standing film with dark color and metallic luster. The conductivity of the film was 4.6 x 10-4 S/cm, as shown in Table 1.
Die folgenden Reagenzien wurden gesondert in einer geeigneten Menge an Toluol gelöst, um Lösungen zu erzeugen: (1) 0,25 g P3DDT, (2) 0,013 g DBSA und (3) 0,02 g Poly(vinylacetat) (Mw = 500 000), wobei die Lösung (3) langsam bei 50ºC aufgelöst wurde und dann zur Abkühlung auf Raumtemperatur stehengelassen wurde. Lösung (2) wurde langsam der Lösung (1) hinzugesetzt und gründlich gerührt, wodurch man eine gemischte Lösung erhielt. Anschließend wurde Lösung (3) langsam der gemischten Lösung hinzugesetzt und gründlich gerührt, wodurch man eine braunfarbige Lösung aus einer dotierten leitfähigen Polymermischung erhielt. Die resultierende homogene Lösung wurde gegossen, wodurch eine freistehende Folie mit dunkler Farbe und metallischem Glanz mit einer Leitfähigkeit von 5,5 · 10&supmin;&sup5; S/cm erhalten wurde, wie in Tabelle 2 gezeigt.The following reagents were separately dissolved in an appropriate amount of toluene to prepare solutions: (1) 0.25 g of P3DDT, (2) 0.013 g of DBSA, and (3) 0.02 g of poly(vinyl acetate) (Mw = 500,000), with solution (3) slowly dissolved at 50°C and then allowed to cool to room temperature. Solution (2) was slowly added to solution (1) and thoroughly stirred to obtain a mixed solution. Then solution (3) was slowly added to the mixed solution and thoroughly stirred to obtain a brown colored solution of a doped conductive polymer blend. The resulting homogeneous solution was cast to obtain a free-standing film with dark color and metallic luster with a conductivity of 5.5 x 10-5 S/cm as shown in Table 2.
Die gleiche Vorgehensweise wie in Beispiel 8 beschrieben kam zur Anwendung. Die Reagenzien: (1) 0,25 g P3DDT, (2) 0,019 g d-CSA und (3) 0,03 g Polystyrol (Mw = 125 000 bis 350 000) wurden gesondert in einer geeigneten Menge an Chloroform gelöst. Die resultierende homogene Lösung wurde gegossen, wodurch sich eine freistehende Folie mit dunkler Farbe und metallischem Glanz bildete. Die Leitfähigkeit der Folie betrug 1,8 · 10&supmin;&sup4; S/cm, wie in Tabelle 2 gezeigt.The same procedure as described in Example 8 was used. The reagents: (1) 0.25 g of P3DDT, (2) 0.019 g of d-CSA and (3) 0.03 g of polystyrene (Mw = 125,000 to 350,000) were separately dissolved in an appropriate amount of chloroform. The resulting homogeneous solution was cast to form a free-standing film with dark color and metallic luster. The conductivity of the film was 1.8 x 10-4 S/cm, as shown in Table 2.
Die gleichen Arbeitsschritte wie in Beispiel 8 beschrieben kamen zur Anwendung. Die Reagenzien: (1) 0,25 g P3DDT, (2) 0,007 g d-CSA und (3) 0,025 g Poly(n-propylmethacrylat) wurden gesondert in einer geeigneten Menge an Chloroform gelöst, wobei das Reagenz (3) bei 50ºC aufgelöst wurde und dann bei Raumtemperatur zur Abkühlung stehengelassen wurde. Die resultierende homogene Lösung wurde gegossen, um eine freistehende Folie mit dunkler Farbe und metallischem Glanz zu bilden. Die Leitfähigkeit der Folie betrug 6,6 · 10&supmin;&sup6; S/cm, wie in Tabelle 2 gezeigt.The same procedures as described in Example 8 were used. The reagents: (1) 0.25 g of P3DDT, (2) 0.007 g of d-CSA and (3) 0.025 g of poly(n-propyl methacrylate) were separately dissolved in an appropriate amount of chloroform, with the reagent (3) being dissolved at 50°C and then left to cool at room temperature. The resulting homogeneous solution was cast to form a free-standing film with dark color and metallic luster. The conductivity of the film was 6.6 x 10-6 S/cm, as shown in Table 2.
Die gleichen Vorgehensweisen wie in Beispiel 8 beschrieben kamen zur Anwendung. Die Reagenzien: (1) 0,194 g P3OT, (2) 0,20 g DBSA und (3) 9,7 g Poly(styrol) wurden gesondert in einer geeigneten Menge an Toluol gelöst. Die resultierende Lösung hatte eine grünlich-braune Farbe. Sie wurde dann zur Bildung einer transluszenten freistehenden Folie mit dunkelvioletter Farbe und einer Leitfähigkeit von 5,5 · 10&supmin;&sup4; S/cm gegossen, wie in Tabelle 2 gezeigt. Auf Fig. 1 bezugnehmend, zeigt die Kurve (c) das UV-Vis-Spektrum der Lösung aus dotierter leitfähiger Polymermischung. Es wurde festgestellt, daß diese Lösung aus dotierter leitfähiger Polymermischung eine Polaron/Bipolaron-Absorption bei einer Wellenlänge von 819 nm aufwies.The same procedures as described in Example 8 were used. The reagents: (1) 0.194 g P3OT, (2) 0.20 g DBSA and (3) 9.7 g poly(styrene) were separately dissolved in an appropriate amount of toluene. The resulting solution had a greenish-brown color. It was then cast to form a translucent free-standing film with a dark purple color and a conductivity of 5.5 x 10-4 S/cm as shown in Table 2. Referring to Figure 1, curve (c) shows the UV-Vis spectrum of the doped conductive polymer blend solution. This doped conductive polymer blend solution was found to have a polaron/bipolaron absorption at a wavelength of 819 nm.
Die gleichen Arbeitsschritte wie in Beispiel 8 beschrieben kamen zur Anwendung. Die Reagenzien: (1) 0,194 g P3OT, (2) 0,20 g DBSA und (3) 9,7 g Poly(methylmethacrylat) (Mw = 350 000) wurden gesondert in einer geeigneten Menge an Toluol gelöst, wobei das Reagenz (3) bei 50ºC gelöst wurde. Die resultierende homogene Lösung wurde zur Bildung einer freistehenden Folie mit dunkler Farbe und mit metallischem Glanz mit einer Leitfähigkeit von 4,4 · 10&supmin;&sup4; S/cm gegossen, wie in Tabelle 2 gezeigt.The same procedures as described in Example 8 were used. The reagents: (1) 0.194 g P3OT, (2) 0.20 g DBSA and (3) 9.7 g poly(methyl methacrylate) (Mw = 350,000) were separately dissolved in an appropriate amount of toluene, with the reagent (3) dissolved at 50°C. The resulting homogeneous solution was cast to form a free-standing film of dark color and metallic luster with a conductivity of 4.4 x 10-4 S/cm as shown in Table 2.
Die gleichen Arbeitsschritte wie in Beispiel 8 beschrieben kamen zur Anwendung. Die Reagenzien: (1) 0,194 g P3OT, (2) 0,20 g DBSA und (3) 0,194 g Poly(isobutylen) (Mw = 2 100 000) wurden gesondert in einer geeigneten Menge an Chloroform gelöst, wobei das Reagenz (3) bei 50ºC gelöst wurde. Die resultierende homogene Lösung wurde gegossen, um eine freistehende Folie mit einer dunklen Farbe mit metallischem Glanz und einer Leitfähigkeit von 1,2 · 10&supmin;&sup5; S/cm zu bilden, wie in Tabelle 2 gezeigt.The same procedures as described in Example 8 were used. The reagents: (1) 0.194 g P3OT, (2) 0.20 g DBSA and (3) 0.194 g poly(isobutylene) (Mw = 2,100,000) were separately dissolved in an appropriate amount of chloroform, with the reagent (3) being dissolved at 50°C. The resulting homogeneous solution was cast to form a free-standing film having a dark color with metallic luster and a conductivity of 1.2 x 10-5 S/cm as shown in Table 2.
Die gleichen Arbeitsschritte wie in Beispiel 8 beschrieben kamen zur Anwendung. Die Reagenzien: (1) 0,194 g P3OT, (2) 0,026 g DBSA und (3) 0,03 g Poly(methylmethacrylat) wurden gesondert in einer geeigneten Menge an Toluol gelöst, wobei das Reagenz (3) bei 50ºC gelöst wurde. Die resultierende homogene Lösung wurde gegossen, um eine freistehende Folie mit dunkler Farbe und mit metallischem Glanz mit einer Leitfähigkeit von 4,4 · 10&supmin;³ S/cm zu bilden, wie in Tabelle 2 gezeigt.The same procedures as described in Example 8 were used. The reagents: (1) 0.194 g P3OT, (2) 0.026 g DBSA and (3) 0.03 g poly(methyl methacrylate) were separately dissolved in an appropriate amount of toluene, with the reagent (3) being dissolved at 50°C. The resulting homogeneous solution was cast to form a free-standing film of dark color and metallic luster with a conductivity of 4.4 x 10-3 S/cm, as shown in Table 2.
Die gleichen Arbeitsschritte wie in Beispiel 8 beschrieben kamen zur Anwendung. Die Reagenzien: (1) 0,194 g P3OT, (2) 0,026 g DBSA und (3) 0,03 g Poly(n-butylmethacrylat) wurden gesondert in einer geeigneten Menge an Toluol gelöst, wobei das Reagenz (3) bei 50ºC gelöst wurde. Die resultierende homogene Lösung wurde gegossen, um eine freistehende Folie mit dunkler Farbe und mit metallischem Glanz mit einer Leitfähigkeit von 8,4 · 10&supmin;&sup4; S/cm zu bilden, wie in Tabelle 2 gezeigt.The same procedures as described in Example 8 were used. The reagents: (1) 0.194 g of P3OT, (2) 0.026 g of DBSA and (3) 0.03 g of poly(n-butyl methacrylate) were separately dissolved in an appropriate amount of toluene, with the reagent (3) being dissolved at 50°C. The resulting homogeneous solution was cast to form a free-standing film of dark color and metallic luster with a conductivity of 8.4 x 10-4 S/cm, as shown in Table 2.
Die gleichen Arbeitsschritte wie in Beispiel 8 beschrieben kamen zur Anwendung. Die Reagenzien: (1) 0,194 g P3OT, (2) 0,026 g DBSA und (3) 0,03 g Polystyrol wurden gesondert in einer geeigneten Menge an Toluol gelöst. Die resultierende homogene Lösung wurde gegossen, um eine freistehende Folie mit dunkler Farbe und mit metallischem Glanz mit einer Leitfähigkeit von 8,7 · 10&supmin;³ S/cm zu bilden, wie in Tabelle 2 gezeigt, und eine Tg von -12ºC aufweisend.The same procedures as described in Example 8 were used. The reagents: (1) 0.194 g P3OT, (2) 0.026 g DBSA and (3) 0.03 g polystyrene were separately dissolved in an appropriate amount of toluene. The resulting homogeneous solution was cast to form a free-standing film of dark color and metallic luster with a conductivity of 8.7 x 10-3 S/cm as shown in Table 2 and having a Tg of -12°C.
Die gleichen Arbeitsschritte wie in Beispiel 8 beschrieben kamen zur Anwendung. Die Reagenzien: (1) 0,194 g P3OT, (2) 0,016 g DBSA und (3) 0,03 g Polystyrol wurden gesondert in einer geeigneten Menge an Toluol gelöst. Die resultierende homogene Lösung wurde gegossen, um eine weiche freistehende Folie mit dunkler Farbe und mit metallischem Glanz mit einer Leitfähigkeit von 1 · 10&supmin;&sup4; S/cm zu bilden, wie in Tabelle 2 gezeigt, und eine Tg von -10ºC aufwei send. Auf Fig. 2 bezugnehmend, zeigt die Kurve (c) das IR-Spektrum der Folie aus dotierter leitfähiger Polymermischung. Es kann festgestellt werden, daß diese Folie neue Streckschwingungspeaks aufweist, die dotierinduzierten Schwingungsmodi und asymmetrischen und symmetrischen Schwingungen von O = S = O vom DBSA zuzuschreiben sind. Diese Peaks waren bei 1304, 1181, 1080 und 1037 cm&supmin;¹ lokalisiert.The same procedures as described in Example 8 were used. The reagents: (1) 0.194 g of P3OT, (2) 0.016 g of DBSA and (3) 0.03 g of polystyrene were separately dissolved in an appropriate amount of toluene. The resulting homogeneous solution was cast to form a soft free-standing film of dark color and metallic luster with a conductivity of 1 x 10-4 S/cm as shown in Table 2 and a Tg of -10°C. Referring to Fig. 2, curve (c) shows the IR spectrum of the doped conductive polymer blend film. It can be found that this film exhibits new stretching vibration peaks attributed to doping-induced vibration modes and asymmetric and symmetric vibrations of O = S = O from DBSA. These peaks were located at 1304, 1181, 1080 and 1037 cm-1.
Die gleichen Arbeitsschritte wie in Beispiel 8 beschrieben kamen zur Anwendung. Die Reagenzien: (1) 0,194 g P3OT, (2) 0,007 g DBSA und (3) 0,03 g Polystyrol wurden gesondert in einer geeigneten Menge an Toluol gelöst. Die resultierende homogene Lösung wurde gegossen, um eine freistehende Folie mit dunkler Farbe und mit metallischem Glanz mit einer Leitfähigkeit von 7,7 · 10&supmin;&sup5; S/cm zu bilden, wie in Tabelle 2 gezeigt, und eine Tg von -6,4ºC aufweisend.The same procedures as described in Example 8 were used. The reagents: (1) 0.194 g P3OT, (2) 0.007 g DBSA and (3) 0.03 g polystyrene were separately dissolved in an appropriate amount of toluene. The resulting homogeneous solution was cast to form a free-standing film of dark color and metallic luster with a conductivity of 7.7 x 10-5 S/cm as shown in Table 2 and having a Tg of -6.4°C.
Die gleichen Arbeitsschritte wie in Beispiel 8 beschrieben kamen zur Anwendung. Die Reagenzien: (1) 0,194 g P3OT, (2) 0,01 g DBSA und (3) 0,03 g Ethylen-Vinylacetat-Copolymer mit 45% Vinylacetat wurden gesondert in einer geeigneten Menge an Toluol gelöst, wobei das Reagenz (3) bei 50ºC gelöst wurde. Die resultierende homogene Lösung wurde auf Glas aufbeschichtet, um eine Folie mit einer Leitfähigkeit von 1,2 · 10&supmin;&sup6; S/cm zu bilden, wie in Tabelle 2 gezeigt.The same procedures as described in Example 8 were used. The reagents: (1) 0.194 g of P3OT, (2) 0.01 g of DBSA and (3) 0.03 g of ethylene-vinyl acetate copolymer containing 45% vinyl acetate were separately dissolved in an appropriate amount of toluene, with the reagent (3) being dissolved at 50°C. The resulting homogeneous solution was coated on glass to form a film with a conductivity of 1.2 x 10-6 S/cm as shown in Table 2.
Die gleichen Arbeitsschritte wie in Beispiel 8 beschrieben kamen zur Anwendung. Die Reagenzien: (1) 0,138 g P3OT, (2) 0,033 g DBSA und (3) 0,028 g Poly(ethylmethacrylat) (Mw = 250 000) wurden gesondert in einer geeigneten Menge an Toluol gelöst, wobei das Reagenz (3) bei 50ºC gelöst wurde. Die resultierende homogene Lösung wurde gegossen, um eine freistehende Folie mit dunkler Farbe und mit metallischem Glanz mit einer Leitfähigkeit von 2,2 · 10&supmin;³ S/cm zu bilden, wie in Tabelle 2 gezeigt.The same procedures as described in Example 8 were used. The reagents: (1) 0.138 g P3OT, (2) 0.033 g DBSA and (3) 0.028 g poly(ethyl methacrylate) (Mw = 250,000) were separately dissolved in an appropriate amount of toluene, with the reagent (3) dissolved at 50°C. The resulting homogeneous solution was cast to form a free-standing film of dark color and metallic luster with a conductivity of 2.2 x 10-3 S/cm as shown in Table 2.
Die Lösung aus dotierter leitfähiger Polymermischung, hergestellt im Beispiel 16, wurde auf das Epoxyharz-Substrat aufbeschichtet und trocknen gelassen. Die Haftung der aufbeschichteten Folie auf dem Substrat war, wie beobachtet, ziemlich gut. Das beschichtete Substrat wurde mit einem Tuch gerieben und sofort bezüglich der statischen elektrischen Ladungserzeugung getestet, indem das Substrat auf Papierschnitzel gestellt wurde. Es wurde keine Anziehung der Papierschnitzel zum beschichteten Substrat festgestellt, was anzeigt, daß keine statische elektrische Ladung erzeugt wurde. Gleichwohl wurde festgestellt, daß das nicht beschichtete Substrat die Papierschnitzel anzog, nachdem es mit einem Tuch gerieben wurde. Die zwei Substrate vergleichend, ist ersichtlich, daß das mit der leitfähigen Polymermischung beschichtete Substrat gute antistatische elektrische Eigenschaften aufwies. Somit kann die Folie aus leitfähiger Polymermischung in Verpackungen für elektronische Komponenten oder als antistatische Beschichtung für Kunststoffe und Fasern verwendet werden.The doped conductive polymer blend solution prepared in Example 16 was coated onto the epoxy resin substrate and allowed to dry. Adhesion of the coated film to the substrate was observed to be fairly good. The coated substrate was rubbed with a cloth and immediately tested for static electric charge generation by placing the substrate on shredded paper. No attraction of the shredded paper to the coated substrate was observed, indicating that no static electric charge was generated. However, the uncoated substrate was observed to which attracted the shredded paper after being rubbed with a cloth. Comparing the two substrates, it can be seen that the substrate coated with the conductive polymer blend had good antistatic electrical properties. Thus, the conductive polymer blend film can be used in packaging for electronic components or as an antistatic coating for plastics and fibers.
Die Vorteile und Brauchbarkeit dieser Erfindung können weiter durch die folgenden Zeichnungen und Tabellen veranschaulicht werden.The advantages and utility of this invention can be further illustrated by the following drawings and tables.
Die Fig. 1 zeigt UV-Vis-Spektren der Lösungen aus leitfähigem Polymer der vorliegenden Erfindung, wobei die Kurve (a) für die undotierte P3OT/Toluol-Lösung steht; die Kurve (b) für die dotierte P3OT/Toluol-Lösung von Beispiel 2 steht; und die Kurve (c) für die dotierte P3OT/Polystyrol/Toluol-Lösung von Beispiel 11 steht. Es kann festgestellt werden, daß beide Kurven (b) und (c) den Peak bei etwa 818 nm zeigt, und bis zu 1 500 nm ausgedehnte Absorptionen zeigen. Die Absorptionen resultieren aus der Bildung von Polaron/Bipolaron auf der Hauptkette von P3OT. Gleichwohl zeigt die Kurve (a) keine Absorption über 500 nm. Es kann aus den spektroskopischen Beobachtungen geschlossen werden, daß P3OT durch Dodecylbenzolsulfonsäure unter Begleitung einer Redox-Reaktion und einer Bildung von Polaron/Bipolaron in den Hauptketten dotiert werden kann. Das dotierte P3OT zeigt nach der Vermischung mit Polystyrol, das ebenfalls Polaron/Bipolaron-Absorptionen zeigt, daß der Dotierzustand des P3OT nach dem Vermischen immer noch erhalten bleibt.Figure 1 shows UV-Vis spectra of the conductive polymer solutions of the present invention, where curve (a) represents the undoped P3OT/toluene solution; curve (b) represents the doped P3OT/toluene solution of Example 2; and curve (c) represents the doped P3OT/polystyrene/toluene solution of Example 11. It can be noted that both curves (b) and (c) show the peak at about 818 nm, and show extended absorptions up to 1500 nm. The absorptions result from the formation of polaron/bipolaron on the main chain of P3OT. However, curve (a) shows no absorption above 500 nm. It can be concluded from the spectroscopic observations that P3OT can be doped by dodecylbenzenesulfonic acid accompanied by a redox reaction and formation of polaron/bipolaron in the main chains. The doped P3OT after mixing with polystyrene, which also shows polaron/bipolaron absorptions, shows that the doping state of P3OT is still maintained after mixing.
Die Fig. 2 zeigt IR-Spektren der Folien aus leitfähigem Polymer der vorliegenden Erfindung, wobei die Kurve (a) für die undotierte P3OT-Folie steht; die Kurve (b) für die dotierte P3OT- Folie von Beispiel 4 steht; und die Kurve (c) für die dotierte P3OT-Polystyrol-Mischfolie von Beispiel 17 steht. Es kann festgestellt werden, daß im Vergleich mit der Kurve (a) die Kurven (b) und (c) neue Peaks im Bereich von 1 400 bis 1 000 cm&supmin;¹ aufgrund des erzeugten C=C-Ringes und C-C-Streckschwingungen auf dem Ring von P3OT zeigen, welche sich aus der Bildung von Polaron/Bipolaron nach der Dotierung ergeben.Fig. 2 shows IR spectra of the conductive polymer films of the present invention, wherein curve (a) represents the undoped P3OT film; curve (b) represents the doped P3OT film of Example 4; and curve (c) represents the doped P3OT-polystyrene blend film of Example 17. It can be noted that, in comparison with curve (a), curves (b) and (c) show new peaks in the range of 1,400 to 1,000 cm-1 due to the generated C=C ring and C-C stretching vibrations on the ring of P3OT resulting from the formation of polaron/bipolaron after doping.
Die Tabelle 1 zeigt die Leitfähigkeiten der Folien von Beispiel 1 bis Beispiel 7, in denen drei Arten von Poly(3-alkylthiophen)en (P3AT's) mit Protonensäuren in verschiedenen Dotiermengen dotiert sind. Das Molverhältnis von Protonensäure zu der wiederkehrenden Einheit von P3AT variiert von 0,02 bis 0,6.Table 1 shows the conductivities of the films from Example 1 to Example 7 in which three types of poly(3-alkylthiophene)s (P3AT's) are doped with protonic acids in different doping amounts. The molar ratio of protonic acid to the repeating unit of P3AT varies from 0.02 to 0.6.
Die Tabelle 2 zeigt die Leitfähigkeiten der Folien von Beispiel 8 bis Beispiel 20, worin die dotierten P3AT's mit mehreren nicht leitfähigen Polymeren vermischt sind. Das Molverhältnis von Protonensäure zu der wiederkehrenden Einheit von P3AT variiert von 0,1 bis 50.Table 2 shows the conductivities of the films from Example 8 to Example 20, in which the doped P3AT's are mixed with several non-conductive polymers. The molar ratio of protonic acid to the repeating unit of P3AT varies from 0.1 to 50.
Gemäß den in den Tabellen 1 und 2 aufgelisteten Ergebnissen kann folgendes geschlossen werden.According to the results listed in Tables 1 and 2, the following can be concluded.
In bezug auf die Beispiele 1 bis 7 kann die Dotierung mit Protonensäure mit einem Molverhältnis von so wenig wie 0,02 eine Leitfähigkeit von gar 10&supmin;&sup4; S/cm erreicht werden, was zwei Größenordnungen höher als der niedrigste Wert von 10&supmin;&sup6; S/cm für die antistatische Anwendung ist.With respect to Examples 1 to 7, doping with protonic acid with a molar ratio of as little as 0.02 can achieve a conductivity of as high as 10⁻⁴ S/cm, which is two orders of magnitude higher than the lowest value of 10⁻⁶ S/cm for antistatic application.
Durch den Vergleich von Beispiel 4 mit dem Beispiel 17 und Vergleich von Beispiel 5 mit Beispiel 18 ist bekannt, daß bei den Gewichtsverhältnis von 0,15 das dotierte P3AT, nach dem Vermischen mit einem nicht leitfähigen Polymer, noch die Leitfähigkeit bei gleicher Größenordnung beibehält.By comparing Example 4 with Example 17 and comparing Example 5 with Example 18, it is known that at the weight ratio of 0.15, the doped P3AT, after mixing with a non-conductive polymer, still retains the conductivity at the same order of magnitude.
Ferner wurde in bezug auf die Beispiele 11, 12 und 13 festgestellt, daß die Eindringung von nur etwa 2 Gew.-% des dotierten P3AT in die Polymermischung zu relativ hoher Leitfähigkeit von etwa 10&supmin;&sup5; S/cm führen kann.Furthermore, with respect to Examples 11, 12 and 13, it was found that the penetration of only about 2 wt.% of the doped P3AT into the polymer blend can lead to relatively high conductivity of about 10-5 S/cm.
Die gemäß dieser Erfindung verwendete Protonensäure wirkt als Weichmacher sowie als ein Dotiermittel. Die Zugabe einer solchen Protonensäure kann das dotierte Polymer davon abhalten, zu schrumpfen und spröde zu werden, und es kann die Verträglichkeit zwischen dem leitfähigen Polymer und dem nicht leitfähigen Polymer verbessern, wodurch die mechanischen Eigenschaften der leitfähigen Folie verbessert werden und die Bindefestigkeit zwischen der leitfähigen Folie und dem Substrat erhöht wird. Tabelle 1: Die Beziehung zwischen dem Gehalt der Protonensäure und der Leitfähigkeit der dotierten Poly(3-alkylthiophen)e The protonic acid used in this invention acts as a plasticizer as well as a dopant. The addition of such a protonic acid can prevent the doped polymer from shrinking and becoming brittle, and it can improve the compatibility between the conductive polymer and the non-conductive polymer, thereby improving the mechanical properties of the conductive film and increasing the bonding strength between the conductive film and the substrate. Table 1: The relationship between the content of protonic acid and the conductivity of the doped poly(3-alkylthiophene)s
P3DDT: Poly(3-dodecylthiophen)P3DDT: Poly(3-dodecylthiophene)
P3OT: Poly(3-octylthiophen)P3OT: Poly(3-octylthiophene)
P3BT: Poly(3-butylthiophen)P3BT: Poly(3-butylthiophene)
A1: DodecylbenzolsulfonsäureA1: Dodecylbenzenesulfonic acid
A2: d-Camphorsulfonsäure Tabelle 2: Die Leitfähigkeiten der leitfähigen Verbundfolien A2: d-Camphorsulfonic acid Table 2: The conductivities of the conductive composite films
P3DDT: Poly(3-dodecylthiophen)P3DDT: Poly(3-dodecylthiophene)
P3OT: Poly(3-octylthiophen)P3OT: Poly(3-octylthiophene)
P3BT: Poly(3-butylthiophen)P3BT: Poly(3-butylthiophene)
A1: DodecylbenzolsulfonsäureA1: Dodecylbenzenesulfonic acid
A2: d-CamphorsulfonsäureA2: d-Camphorsulfonic acid
PVAc: Poly(vinylacetat)PVAc: Poly(vinyl acetate)
PS: PolystyrolPS: Polystyrene
PPMA: Poly(n-propylmethacrylat)PPMA: Poly(n-propyl methacrylate)
PMMA: Poly(methylmethacrylat)PMMA: Poly(methyl methacrylate)
PIB: Poly(isobutylen)PIB: Poly(isobutylene)
PBMA: Poly(n-butylmethacrylat)PBMA: Poly(n-butyl methacrylate)
EVA: Ethylen-Vinylacetat-CopolymerEVA: Ethylene-vinyl acetate copolymer
PEMA: Poly(ethylmethacrylat)PEMA: Poly(ethyl methacrylate)
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Applications Claiming Priority (1)
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- 1994-03-18 DE DE1994621164 patent/DE69421164T2/en not_active Expired - Lifetime
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