Способ улучшения проводимости проводящего полимерного продукта - RU2462485C2

Чертежи

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к способу улучшения проводимости проводящего полимерного продукта, говоря более конкретно, к способу дополнительного улучшения проводимости проводящего полимерного продукта, полученного в результате проведения полимеризации 3,4-этилендиокситиофена в водном растворе полистиролсульфоновой кислоты.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Полимеризация 3,4-этилендиокситиофена в водном растворе полистиролсульфоновой кислоты приводит к получению проводящего полимерного продукта, который представляет собой смесь полистиролсульфоновой кислоты и поли(3,4-этилендиокситиофена).

Данный тип проводящих полимерных продуктов продают как Baytron, что является зарегистрированной торговой маркой (см. не являющиеся патентами документы 1 и 2). В числе данных проводящих полимерных продуктов продукт, продаваемый как Baytron P, где «Baytron» представляет собой зарегистрированную торговую марку, характеризуется проводимостью 1 См/см. Как известно, данный продукт при добавлении 5% ДМСО характеризуется улучшенной проводимостью 80 См/см (см. не являющиеся патентами документы 1 и 2).

Как считается, данный тип проводящих полимерных продуктов становится заменой оксида индия и олова (см. не являющийся патентом документ 3). Однако для стимулирования признания рынком данных композиций в качестве замены оксида индия и олова желательно, чтобы они обладали бы свойствами, превосходящими свойства оксида индия и олова. Другими словами, желательной является новая технология дополнительного улучшения проводимости данных проводящих полимерных продуктов.

Не являющийся патентом документ 1: Information on conductive polymer products «Baytron» in the website of Junsei Chemical Co., Ltd. searched on February 12, 2008 (URL: http://www.junsei.co.jp/Baytron_figl.html).

Не являющийся патентом документ 2: Information on conductive polymer products «Baytron (PEDOT)» in the website of TA Chemical CO., LTD. searched on February 12, 2008 (URL: http://www.ta-chemi.co.jp/PEDOT.html).

Не являющийся патентом документ 3: A Brief entitled «Development and Adaptation of Baytron (Registered Trademark), or PEDOT (polyethylenedioxythiophene)» by George Hashimoto, searched on February 12, 2008 (URL: http://www.kanagawa-iri.go.jp/kitri/kouhou/program/H17/pdf171019/1204.pdf).

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Проблемы, решаемые в изобретении

Цель настоящего изобретения заключается в предложении способа дополнительного улучшения проводимости различных проводящих полимерных продуктов, включающих проводящий полимерный продукт, полученный в результате проведения полимеризации 3,4-этилендиокситиофена в водном растворе полистиролсульфоновой кислоты.

Средства решения проблем

Для достижения описанной ранее цели настоящее изобретение предлагает следующие средства.

Средство, упомянутое в пункте 1 формулы изобретения, представляет собой способ улучшения проводимости проводящего полимерного продукта, включающий размещение проводящего полимерного продукта, воды, органического растворителя, совместимого с проводящим полимерным продуктом, и газообразного диоксида углерода в емкости, работающей под давлением; и воздействие на среду во внутреннем пространстве емкости, работающей под давлением, тепла и давления для переведения диоксида углерода в сверхкритическое состояние.

Средство, упомянутое в пункте 2 формулы изобретения, представляет собой способ улучшения проводимости проводящего полимерного продукта, соответствующий пункту 1 формулы изобретения, где проводящим полимерным продуктом является продукт, полученный в результате проведения полимеризации 3,4-этилендиокситиофена в водном растворе полистиролсульфоновой кислоты и/или полианилина.

Средство, упомянутое в пункте 3 формулы изобретения, представляет собой способ улучшения проводимости проводящего полимерного продукта, соответствующий пунктам 1 или 2 формулы изобретения, где органическим растворителем является, по меньшей мере, тот один, который выбирают из группы, состоящей из диметилсульфоксида, этиленгликоля, N-метилпирролидона и N,N-диметилформамида.

Средство, упомянутое в пункте 4 формулы изобретения, представляет собой способ улучшения проводимости проводящего полимерного продукта, соответствующий любому одному из пунктов 1-3 формулы изобретения, где среду во внутреннем пространстве емкости, работающей под давлением, компримируют до давления в диапазоне от 7 до 25 МПа и нагревают до температуры в диапазоне от 85 до 110°С и давление и температуру выдерживают в течение периода времени продолжительностью от 0,5 до 4 часов.

Преимущества изобретения

Настоящее изобретение способно предложить способ дополнительного улучшения проводимости самих проводящих полимерных продуктов, включающих полимерный продукт, полученный в результате проведения полимеризации 3,4-этилендиокситиофена в водном растворе полистиролсульфоновой кислоты и/или полианилина.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 представляет собой схематическую иллюстрацию аппарата для улучшения проводимости в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.2 представляет собой схематическую иллюстрацию, демонстрирующую состояния внутри емкости, работающей под давлением.

Фиг.3 представляет собой схематическую иллюстрацию, демонстрирующую еще один пример аппарата для улучшения проводимости в соответствии с настоящим изобретением.

Пояснения по номерам позиций

1 Аппарат для улучшения проводимости

2 Емкость, работающая под давлением

2А Перемешивающее устройство

3 Баллон для диоксида углерода

3А Первый насос

3В Первый клапан

4 Водяной резервуар

4А Второй насос

4В Второй клапан

5 Третий клапан

6 Вторая емкость, работающая под давлением

7 Четвертый клапан

8 Змеевиковый реактор

НАИЛУЧШИЙ СПОСОБ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ улучшения проводимости, соответствующий настоящему изобретению, включает стадию размещения в емкости, работающей под давлением, проводящего полимерного продукта, в особенности того, который получают в результате проведения полимеризации 3,4-этилендиокситиофена в водном растворе полистиролсульфоновой кислоты и/или полианилина; воды; органического растворителя, совместимого с проводящим полимерным продуктом; и газообразного диоксида углерода, после чего следует стадия воздействия на среду во внутреннем пространстве емкости, работающей под давлением, тепла и давления для переведения газообразного диоксида углерода в сверхкритическое состояние.

Проводящий полимерный продукт включает полистиролсульфоновую кислоту и поли(3,4-этилендиокситиофен). Данный проводящий полимерный продукт представляет собой не просто смесь полистиролсульфоновой кислоты и поли(3,4-этилендиокситиофена). Как считается, продукт обладает структурой, где поли(3,4-этилендиокситиофен) координируется на фрагментах -SO₃^- полистиролсульфоновой кислоты.

Данный тип проводящих полимерных продуктов продают как Baytron, что является наименованием продукта. Примеры проводящих полимерных продуктов, подходящих для использования в способе настоящего изобретения, могут включать Baytron® P, Baytron® PAG, Baytron® PH, Baytron® PTP, Baytron® PLS, Baytron® PHS и Baytron® PHCV4. В дополнение к данным продуктам могут быть использованы обычные проводящие полимеры, такие как полиацетилен, поли(п-фенилен), поли(фениленвинилен), полипиррол, поли(3-метилтиофен), полианилин, политиофен, поли(тиениленвинилен), полифлуорен и полиацен. Данные проводящие полимеры после обработки по способу улучшения проводимости, соответствующему настоящему изобретению, характеризуются меньшим размером частиц в сопоставлении с полимерами до обработки. Хотя определенная теоретическая база и не была установлена, предположительно меньший размер частиц проводящих полимерных продуктов укорачивает путь, по которому движутся электроны, благодаря чему стимулируется появление проводимости, при проводимости в пределах молекулярной цепи, проводимости между молекулярными цепями и проводимости между частицами.

Примеры воды, примешиваемой к проводящему полимерному продукту, могут включать воду, обработанную по способу ионообмена, и сверхчистую воду.

Соотношение между количествами воды и проводящего полимерного продукта в емкости, работающей под давлением, в общем случае находится в диапазоне от 50 до 10000 массовых частей, предпочтительно от 20 до 2000 массовых частей, на одну массовую часть проводящего полимерного продукта. В случае превышения количеством воды данного диапазона проводящий полимерный продукт может всплывать на поверхность воды или в объеме воды до уровня, соответствующего верхней части емкости, что не позволит реакции протекать. С другой стороны, в случае чрезмерно малого количества воды реакция в достаточной степени может и не пройти. Использованию воды в количестве, меньшем, чем данный диапазон, присущ еще один недостаток: операция диспергирования и тонкого измельчения выводит влагу из проводящего полимерного продукта и высушивает его, что приводит к его ссыханию. Использованию воды в количестве, большем, чем данный диапазон, также присущ еще один недостаток: концентрация подвергнутого обработке продукта, диспергированного в воде, является очень малой, что делает невозможным использование дисперсии как таковой и требует регулирования концентрации дисперсии.

Сам продукт Baytron представляет собой водную дисперсию, включающую проводящий полимерный продукт в количестве в диапазоне от 1 до 1,3% (масс.). Поэтому в случае использования в качестве проводящего полимерного продукта продукта Baytron соотношение между количествами воды и продукта Baytron в общем случае может находиться в диапазоне от 0,5 до 3 объемных частей, предпочтительно от 1 до 2 объемных частей, на одну объемную часть продукта Baytron.

Предпочтительные примеры органического растворителя, совместимого с проводящим полимерным продуктом, могут включать этиленгликоль, N,N-диметилформамид, диметилсульфоксид и N-метилпирролидон.

Количество органического растворителя должно быть определено таким образом, чтобы соотношение между количествами органического растворителя и смеси воды и проводящего полимерного продукта в общем случае находилось бы в диапазоне от 1 до 10% масс., предпочтительно от 3 до 6% масс. В случае количества органического растворителя, меньшего, чем данный диапазон, улучшения проводимости ожидать будет нельзя. С другой стороны, в случае превышения количеством растворителя данного диапазона подвергнутый обработке продукт, применяемый в предполагаемом варианте использования, может попасть под воздействие избыточного количества добавок и может стать неспособным к пленкообразованию. Еще один пример воздействия заключается в том, что в случае нанесения на изделие покрытия из подвергнутого обработке продукта пленка продукта может стать неровной или нанесения гладкого покрытия на изделие может не произойти.

Соотношение между количествами диоксида углерода и воды в емкости, работающей под давлением, обычно находится в диапазоне от 80 до 500 граммов диоксида углерода, предпочтительно от 95 до 400 его граммов, на 10 мл воды.

Способ данного изобретения требует введения в емкость, работающую под давлением, диоксида углерода, воды, проводящего полимерного продукта и органического растворителя. Какие-либо ограничения на порядок введения в емкость, работающую под давлением, диоксида углерода, воды, проводящего полимерного продукта и органического растворителя отсутствуют. Приемлемым может оказаться перемешивание проводящего полимерного продукта, органического растворителя и воды перед их введением в емкость, работающую под давлением, и после размещения получающейся в результате смеси в емкости, работающей под давлением.

Во многих случаях в емкости, работающей под давлением, сначала размещают воду, проводящий полимерный продукт и органический растворитель. После этого в емкость, работающую под давлением, нагнетают газообразный диоксид углерода. Затем условия внутри емкости, работающей под давлением, преобразуют в те, которые переводят диоксид углерода в сверхкритическое состояние. Говоря конкретно, среду во внутреннем пространстве емкости, работающей под давлением, выдерживают при давлении обычно в диапазоне от 7 до 25 МПа, предпочтительно от 9 до 15 МПа, и при температуре обычно в диапазоне от 85 до 110°С, предпочтительно от 95 до 105°С. Кроме того, период времени выдерживания диоксида углерода в емкости, работающей под давлением, в сверхкритическом состоянии обычно находится в диапазоне от 0,5 до 3 часов, предпочтительно от 1 до 2 часов. Какие-либо специальные ограничения на форму емкости, работающей под давлением, отсутствуют до тех пор, пока диоксид углерода в емкости можно будет переводить в сверхкритическое состояние. Емкость, работающая под давлением, может иметь форму, например, резервуара или трубы, такой как прямая труба и рукав.

В способе настоящего изобретения после выдерживания диоксида углерода внутри емкости, работающей под давлением, в сверхкритическом состоянии давление внутри емкости возвращают к величине нормального давления. В обычных случаях после этого диоксид углерода в емкости, работающей под давлением, выпускают в атмосферу. Таким образом, в емкости, работающей под давлением, остается смесь воды, проводящего полимерного продукта и органического растворителя. В некоторых областях применения смесь может быть использована как таковая. С другой стороны, в других областях применения, которые требуют использования выделенного проводящего полимерного продукта, продукт может быть отделен от всего остального при использовании обычного сепаратора, такого как фильтр.

В случае наличия у подвергнутого предварительной обработке проводящего полимерного продукта перед введением в емкость, работающую под давлением, формы с большими размерами, такой как куски, обломки, гранулы или зерна, способ настоящего изобретения превратит подвергнутый предварительной обработке проводящий полимерный продукт в проводящий полимерный продукт изобретения в форме небольших частиц. Получающийся в результате продукт характеризуется средним размером частиц в диапазоне от 0,02 до 0,05 мкм. Средний размер частиц полученного продукта может быть измерен при использовании анализатора распределения частиц по размерам, такого как «Microtrac» - продукт от компании Nikkiso Co., Ltd.

В случае проводящего полимерного продукта, к которому применяют способ настоящего изобретения, в виде смеси полистиролсульфоновой кислоты и поли(3,4-этилендиокситиофена) проводящий полимерный продукт будет набухать в воде с образованием набухшего в воде полимерного продукта, что становится возможным вследствие наличия у молекул полистиролсульфоновой кислоты, включенных в проводящий полимерный продукт, групп -SO₃^-, способных образовывать электровалентные связи с поли(3,4-этилендиокситиофеном). Данный набухший в воде полимерный продукт в своих молекулах имеет ионные функциональные группы -SO₃^-, которые способны связываться с молекулами воды, тем самым, как считают заявители, обеспечивая набухание полимеров в воде. В случае размещения данного проводящего полимерного продукта в емкости, работающей под давлением, и применения к продукту способа, соответствующего настоящему изобретению, то есть переведения диоксида углерода в сверхкритическое состояние в присутствии воды и проводящего полимерного продукта, сверхкритический диоксид углерода будет иметь плотность, близкую к плотности газа, при одновременном сохранении свойств жидкости, что переведет сверхкритический диоксид углерода в состояние, в котором он легко проникает в полимеры. В случае проникания диоксида углерода в молекулы полимера и прохождения его через них вместе с диоксидом углерода в молекулы полимера будут проникать и молекулы воды. После этого давление в емкости, работающей под давлением, возвращают к величине нормального давления, что в результате приводит к получению ситуаций, когда диоксид углерода испаряется в один момент и объем воды увеличивается. Вода, остающаяся при увеличенном объеме в молекулах полимера после улетучивания диоксида углерода в форме газа из молекул, рассекает основные цепи полимеров, образуя проводящий полимерный продукт в форме мелких частиц. Предположительно рассекание основных цепей вносит свой вклад в тонкое измельчение проводящего полимерного продукта, который размещают в емкости, работающей под давлением, для проведения обработки.

Интересным в способе настоящего изобретения является то, что проводящие полимерные продукты, подвергнутые обработке по данному способу, характеризуются значительно улучшенной проводимостью в сопоставлении с тем, что было до обработки. Говоря конкретно, сопротивление проводящего полимерного продукта после обработки по способу изобретения составляет 1/10 или менее чем 1/10 от того, что было у проводящего полимерного полимера до обработки. Предположительно причина уменьшения сопротивления проводящего полимерного продукта при обработке проводящего полимерного продукта в результате введения его в контакт с диоксидом углерода в сверхкритическом состоянии, водой и органическим растворителем, как это описывалось в настоящем документе ранее, заключается в следующем: в случае введения проводящего полимерного продукта, такого как продукт Baytron, в форме мелких частиц, который был подвергнут тонкому измельчению в атмосфере сверхкритического диоксида углерода, в контакт с совместимым органическим растворителем, который был добавлен, и диоксидом углерода в сверхкритическом состоянии, обладающим свойствами как газа, так и жидкости, диоксид углерода в сверхкритическом состоянии и органический растворитель будут проходить через мелкие частицы и проникать в них и, кроме того, глубоко погружаться в мелкие частицы. Предположительно данное глубокое проникновение дополнительно улучшает проводимость проводящих полимерных продуктов, в том числе продуктов Baytron.

Заявители разъяснят способ данного изобретения для общего случая при обращении к фигурам.

Фиг.1 демонстрирует схематическую иллюстрацию аппарата для улучшения проводимости - примера, подходящего для реализации настоящего изобретения. Как продемонстрировано на фиг.1, аппарат для улучшения проводимости 1 включает емкость, работающую под давлением, 2, баллон для диоксида углерода 3, водяной резервуар 4 и третий клапан 5.

Емкостью, работающей под давлением, 2 должна быть емкость, способная вмещать проводящий полимерный продукт, полученный в результате проведения полимеризации 3,4-этилендиокситиофена в водном растворе полистиролсульфоновой кислоты; воду; органический растворитель, совместимый с проводящей полимерной композицией; и диоксид углерода и способная переводить диоксид углерода в сверхкритическое состояние. Емкость, работающая под давлением, 2 должна быть снабжена перемешивающим устройством 2А для перемешивания в ней содержимого. На выпускной трубе, присоединенной к емкости, работающей под давлением, 2 размещают третий клапан с ручным управлением 5.

Газообразный диоксид углерода хранят в баллоне для диоксида углерода 3 и подают из баллона в емкость, работающую под давлением, 2. Баллон для диоксида углерода 3 размещают перед емкостью, работающей под давлением, 2 и соединяют с емкостью. Между баллоном для диоксида углерода 3 и емкостью, работающей под давлением, 2 размещают первый насос 3А и первый клапан 3В в данном порядке.

Чистую воду хранят в водяном резервуаре 4 и подают из данного резервуара в емкость, работающую под давлением. Водяной резервуар 4 размещают перед емкостью, работающей под давлением, 2 и соединяют с емкостью. Между водяным резервуаром 4 емкостью, работающей под давлением, 2 размещают второй насос 4А и второй клапан 4В в данном порядке.

Заявители разъяснят способ улучшения проводимости с использованием аппарата для улучшения проводимости при обращении к фиг.1 и 2.

Во-первых, в емкость, работающую под давлением, 2 вводят предварительно определенное количество проводящего полимерного продукта и предварительно определенное количество органического растворителя. (См. фиг.2(А).)

После этого приводят в действие первый насос 3А и первый клапан 3В для того, чтобы газообразный диоксид углерода, который будет переведен в сверхкритическое состояние, подать из баллона для диоксида углерода 3 в емкость, работающую под давлением, 2. (См. фиг.2(В).)

Также приводят в действие второй насос 4А и второй клапан 4В для того, чтобы чистую воду подать из водяного резервуара 4 в емкость, работающую под давлением, 2. (См. фиг.2(С).) Либо чистая вода, либо газообразный диоксид углерода могут быть поданы раньше один другого, или же они могут быть поданы одновременно.

После этого давление и температуру внутри емкости, работающей под давлением, 2 увеличивают, что переводит поданный газообразный диоксид углерода в сверхкритическое состояние. При необходимости в емкость, работающую под давлением, 2 нагнетают дополнительное количество газообразного диоксида углерода. Во время данной стадии для перемешивания диоксида углерода, переводимого в сверхкритическое состояние или находящегося в нем, и чистой воды по усмотрению оператора может быть приведено в действие перемешивающее устройство 2А. (См. фиг.2(D).) После этого диоксид углерода выдерживают в сверхкритическом состоянии в течение предварительно определенного периода времени. (См. фиг.2(Е).)

Третий клапан 5 приводят в действие для того, чтобы выпускать диоксид углерода в газообразном состоянии из емкости, работающей под давлением, 2 через третий клапан 5 в атмосферу. Таким образом, давление внутри емкости, работающей под давлением, 2 уменьшают и возвращают к величине нормального давления. В емкости, работающей под давлением, 2 остаются вода, органический растворитель и подвергнутый обработке проводящий полимерный продукт. Получающийся в результате проводящий полимерный продукт отделяют от смеси воды, органического растворителя и подвергнутого обработке проводящего полимерного продукта в емкости, работающей под давлением, 2 и собирают при использовании сепаратора.

Предположительно при переводе газообразного диоксида углерода, который был перемешан с водой и проводящим полимерным продуктом, в сверхкритическое состояние по способу, описанному в настоящем документе ранее, чистая вода сама переходит в состояние, подобное сверхкритическому состоянию. Уменьшение давления от высокого давления, которое требуется для реализации сверхкритического состояния, до нормального давления возвращает диоксид углерода в сверхкритическом состоянии к состоянию обычного газообразного диоксида углерода.

Вместо аппарата для улучшения проводимости 1, продемонстрированного на фиг.1, могут быть использованы и другие аппараты для улучшения проводимости, отличающиеся по конструкции. Один пример продемонстрирован на фиг.3.

Некоторые из элементов и аппаратов, продемонстрированных на фиг.3, идентичны соответствующим элементам и аппаратам, продемонстрированным на фиг.1. Идентичные элементы и аппараты на фиг.3 имеют те же самые номера позиций, что и соответствующие элементы и аппараты на фиг.1. Пояснения по ним в последующем изложении опускаются. Аппарат 1, продемонстрированный на фиг.1, отличается от аппарата, продемонстрированного на фиг.3, в следующих отношениях: по ходу технологического потока после клапана 3В размещают вторую емкость, работающую под давлением, 6, соединенную с клапаном трубой. Среда во внутреннем пространстве второй емкости, работающей под давлением, 6 сообщается с первой емкостью, работающей под давлением, 2 через трубу, снабженную четвертым клапаном 7. По ходу технологического потока после первой емкости, работающей под давлением, 2 размещают и соединяют с ней трубой змеевиковый реактор 8, который представляет собой трубчатый реактор, свитый в форме змеевика. Трубное ответвление от трубы, которая соединяет первую емкость, работающую под давлением, 2 со змеевиковым реактором 8, соединяют с трубой, отходящей от второго клапана 4В, для того, чтобы воду, хранящуюся в водяном резервуаре 4, можно было бы подавать в змеевиковый реактор 8.

Функционирование аппарата для улучшения проводимости 1 начинается с подачи газообразного диоксида углерода из баллона для диоксида углерода 3 во вторую емкость, работающую под давлением, 6 и нагревания среды во внутреннем пространстве второй емкости, работающей под давлением, 6 до предварительно определенной температуры для того, чтобы диоксид углерода во второй емкости, работающей под давлением, 6 перевести в сверхкритическое состояние. Тем временем, в первую емкость, работающую под давлением, 2 загружают предварительно определенные количества проводящего полимерного продукта и органического растворителя. После этого диоксид углерода в сверхкритическом состоянии, поданный из второй емкости, работающей под давлением, 6 вводят в первую емкость, работающую под давлением, 2, где проводящему полимерному продукту дают возможность вступить в контакт со сверхкритическим диоксидом углерода, а также органическим растворителем. Затем смесь сверхкритического диоксида углерода, проводящего полимерного продукта и органического растворителя подают в змеевиковый реактор 8, в то время как воду в водяном резервуаре 4 в змеевиковый реактор 8 подают через клапан 4В в открытом состоянии. Сверхкритический диоксид углерода, проводящий полимерный продукт, вода и органический растворитель в состоянии смеси проходят через змеевиковый реактор 8. Во время их прохождения через змеевиковый реактор 8 достигаются тонкое измельчение и улучшение проводимости проводящего полимера. Длину змеевика змеевикового реактора 8 и его внутренний диаметр определяют таким образом, чтобы реактор был бы способен вмещать смесь в течение периода времени, необходимого для достижения тонкого измельчения и улучшения проводимости проводящего полимерного продукта. Кроме того, надлежащим образом определяют расход текучей среды, протекающей в змеевике.

ПРИМЕРЫ

Настоящее изобретение будет описано более конкретно при использовании рабочих примеров и сравнительных примеров. Настоящее изобретение содержанием рабочих примеров не ограничивается.

Рабочий пример 1

Как продемонстрировано на фиг.1, в емкости, работающей под давлением, 2, объем внутреннего пространства которой составлял 500 мл, размещали 10 мл имеющей концентрацию 1% (масс.) водной дисперсии проводящего полимерного продукта (наименование продукта: Baytron P), средний размер частиц которого перед обработкой составлял 0,4 мкм, 10 г чистой воды и 1,1 г ДМСО.

Среду во внутреннем пространстве емкости, работающей под давлением, 2 нагревали до 100°С и в емкость, работающую под давлением, 2 нагнетали 308 г газообразного диоксида углерода для того, чтобы давление среды во внутреннем пространстве составило бы 10 МПа. Таким образом, газообразный диоксид углерода, который подавали в емкость, работающую под давлением, 2, переводили в сверхкритическое состояние. В ходе данного процесса для перемешивания диоксида углерода, переводимого в сверхкритическое состояние или находящегося в нем, и воды оператор по своему усмотрению приводил в действие перемешивающее устройство 2А. После этого текучую среду диоксида углерода выдерживали в сверхкритическом состоянии в течение одного часа.

По истечении одного часа приводили в действие третий клапан 5 и давление внутри емкости, работающей под давлением, 2 возвращали к величине нормального давления. При возвращении давления среды во внутреннем пространстве емкости, работающей под давлением, 2 к величине нормального давления в емкости 2 оставалась смесь воды, ДМСО и подвергнутого обработке проводящего полимерного продукта. Смесь из емкости, работающей под давлением, 2 отбирали. В случае использования смеси в форме водной дисперсии смесь какой-либо дополнительной обработке не подвергали. В случае использования получающегося в результате продукта в форме частиц смесь подвергали фильтрованию. Таким образом, подвергнутый обработке проводящий полимерный продукт собирали.

Распределение частиц по размерам для частиц проводящего полимерного продукта перед их размещением в емкости, работающей под давлением, 2 измеряли при использовании анализатора распределения частиц по размерам, говоря конкретно, устройства, называемого «Microtrac» и производимого в компании Nikkiso Co., Ltd.

Распределение частиц по размерам для частиц собранного проводящего полимерного продукта или распределение частиц по размерам после обработки измеряли при использовании анализатора распределения частиц по размерам, говоря конкретно, устройства, называемого «Microtrac» и производимого в компании Nikkiso Co., Ltd. В результате средний размер частиц составлял 0,05 мкм. Размер частиц собранного проводящего полимера распределялся в узком диапазоне от 0,02 до 0,05 мкм.

Оценили проводимость собранного проводящего полимерного продукта. Говоря конкретно, сопротивление продукта измеряли при использовании измерителя поверхностного сопротивления. В результате поверхностное сопротивление составляло 0,607×10³ Ом/□. Поверхностное сопротивление проводящего полимерного продукта до обработки составляло 10⁶ Ом/□.

Сравнительный пример 1

Перемешивали имеющую концентрацию 1% (масс.) водную дисперсию проводящего полимерного продукта (наименование продукта: Baytron P), использующуюся в рабочем примере 1, в количестве 10 мл и ДМСО в количестве 1,1 г. Смесь высушивали при температурах в диапазоне от 50 до 100°С. После этого получали пленку получающегося в результате продукта. Проводимость получающегося в результате проводящего полимерного продукта измеряли по тому же самому методу, что и в рабочем примере 1. Поверхностное сопротивление составляло 10⁴ Ом/□.

Как можно понять из результатов рабочего примера 1 и сравнительного примера 1, способ улучшения проводимости, соответствующий настоящему изобретению, может кардинально уменьшить поверхностное сопротивление подвергнутого обработке проводящего продукта. Другими словами, способ, настоящего изобретения может значительно улучшить проводимость проводящего продукта. Кроме того, проводящий полимерный продукт, подвергнутый обработке по способу настоящего изобретения, тонко измельчают, что улучшает гладкость поверхности пленки, полученной из подвергнутого обработке продукта. Получающийся в результате проводящий полимерный продукт благодаря использованию преимуществ его гладкости может быть подходящим образом применен в электродах оксидно-полупроводниковых конденсаторов на основе проводящего полимера-алюминия и для органической электролюминесценции.

Рабочие примеры 2 и 3

В рабочем примере 2 проводили те же самые стадии, что и стадии из рабочего примера 1, за исключением использования вместо 1,1 г ДМСО 1,03 г НМП, как обозначают N-метилпирролидон. Кроме того, в рабочем примере 3 проводили те же самые стадии, что и стадии из рабочего примера 1, за исключением использования вместо 1,1 г ДМСО 1,11 г этиленгликоля.

Результаты представляли собой следующее: проводимость проводящего полимерного продукта, полученного в рабочем примере 2, где органический растворитель представлял собой NMП, согласно оценке составляла 0,741×10³ Ом/□. Проводимость проводящего полимерного продукта, полученного в рабочем примере 3, где органический растворитель представлял собой этиленгликоль, согласно оценке составляла 0,965×10³ Ом/□. Как можно сказать исходя из результатов рабочих примеров 1, 2 и 3, в качестве органического растворителя предпочтительным является ДМСО.

Рабочий пример 4

Проводили те же самые стадии, что и стадии из рабочего примера 1, за исключением использования вместо проводящего полимерного продукта Baytron P проводящего полимерного продукта, у которого наименование продукта представляло собой Baytron PHCV4.

Поверхностное сопротивление проводящего полимерного продукта Baytron PHCV4 после обработки измеряли по тому же самому методу, что и в рабочем примере 1. Измеренное значение составляло 200 Ом/□. Поверхностное сопротивление продукта до обработки составляло 0,227×10⁴ Ом/□.

Сравнительный пример 2

Проводили те же самые стадии, что и стадии из сравнительного примера 1, за исключением использования вместо проводящего полимерного продукта Baytron P проводящего полимерного продукта, у которого наименование продукта представляло собой Baytron PHCV4.

Поверхностное сопротивление проводящего полимерного продукта Baytron PHCV4 после обработки измеряли по тому же самому методу, что и в рабочем примере 1. Поверхностное сопротивление составляло 10³ Ом/□.

Рабочие примеры 5 и 6

В рабочем примере 5 проводили те же самые стадии, что и стадии из рабочего примера 1, за исключением использования вместо 1,1 г ДМСО в рабочем примере 4 1,03 г NMП, как обозначают N-метилпирролидон. Кроме того, в рабочем примере 6 проводили те же самые стадии, что и стадии из рабочего примера 1, за исключением использования вместо 1,1 г ДМСО в рабочем примере 4 1,11 г этиленгликоля.

Результаты представляли собой следующее: проводимость проводящего полимерного продукта, полученного в рабочем примере 5, где органический растворитель представлял собой NМП, согласно оценке составляла 0,830×10³ Ом/□. Проводимость или поверхностное сопротивление проводящего полимерного продукта, полученного в рабочем примере 3, где органический растворитель представлял собой этиленгликоль, согласно оценке составляла 1,093×10³ Ом□/. Как можно сказать исходя из результатов рабочих примеров 4, 5 и 6, в качестве органического растворителя предпочтительным является ДМСО.

Рабочие примеры 7-9

В рабочем примере 7 проводили те же самые стадии, что и стадии из рабочего примера 1, за исключением использования вместо 10 мл имеющей концентрацию 1% (масс.) дисперсии проводящего полимерного продукта (наименование продукта: Baytron Р) 10 мл имеющей концентрацию 4-8% (масс.) водной дисперсии полианилина. В рабочих примерах 8 и 9 соответственно проводили те же самые стадии, что и стадии из рабочих примеров 2 и 3, при том же самом изменении, что и в рабочем примере 7.

Результаты представляли собой следующее: проводимость проводящего полимерного продукта, полученного в рабочем примере 7, где органический растворитель представлял собой ДМСО, согласно оценке составляла 0,363×10³ Ом/□. Проводимость проводящего полимерного продукта, полученного в рабочем примере 8, где органический растворитель представлял собой NMП, составляла 0,988×10³ Ом/□. Проводимость проводящего полимерного продукта, полученного в рабочем примере 9, где органический растворитель представлял собой этиленгликоль, согласно оценке составляла 1,147×10³ Ω/□.

Как можно сказать, в качестве органического растворителя предпочтительным является ДМСО. Также оказалось то, что улучшить проводимость может также и способ, использующий полианилин.

Реферат

Изобретение относится к способу улучшения проводимости проводящих полимерных продуктов. Предложен способ получения проводящего полимерного продукта в форме мелких частиц со средним размером от 0,02 до 0,05 мкм с улучшенной проводимостью, включающий: размещение проводящего полимерного продукта, который представляет собой продукт, полученный полимеризацией 3,4-этилендиокситиофена в водном растворе полистиролсульфоновой кислоты и/или полианилина, воды, органического растворителя, совместимого с проводящим полимерным продуктом, и газообразного диоксида углерода в емкости, работающей под давлением; и воздействие на среду во внутреннем пространстве емкости, работающей под давлением, тепла и давления для переведения диоксида углерода в сверхкритическое состояние. Технический результат - улучшение проводимости проводящего полимерного продукта. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 9 пр.

Формула