Способ получения электропроводящего материала на основе карбазолсодержащего полимера Советский патент 1992 года по МПК H01B1/12 

Изобретение относится к способам получения безметальных органических электропроводящих полимерных материалов, которые в ближайшее время могут быть использованы в качестве антистатиков электронных схем, дешевых электромагнитных экранов, в том числе, поглощающих СВЧ-из- лучение, твердотельных электро- и фото- хромных материалов, рабочих веществ химических источников тока, преобразователей солнечной энергии, а также в диодах и транзисторах, конденсаторах, межмолекулярных переключателей и т. п.

Известны способы получения электропроводящих органических полимерных материалов, на основе полиацетилена, которые получают путем полимеризации ацетилена или его производных в присутствии катализаторов, например, катализатора Циглера-Натта, с последующим допированием образующегося полимера электронодонорами (щелочные металлы, амиды щелочных металлов, углеводороды щелочных металлов и др.) или электроноакцепторами (йод, бром, пентафторид мышьяка и др.) или методом электрохимического окисления или восстановления. Недостатком известных способов получения электропроводящих органических полимерных материалов является химическая неустойчивость получаемых материалов на воздухе в присутствии кислорода и влаги, что приводит со временем к резкому уменьшению удельной электропроводности полимеров.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемой цели к предлагаемому изобретению является способ получения электропроводящего органического полимерного материала на основе поли (N-ви- нилкарбазола) путем обработки поли (N-винилкарбазола) в среде хлороформа пентахлоридом сурьмы. Получаемый по этоvjСЛ О Ю

му способу электропроводящий полимерный материал устойчив на воздухе и сохраняет свои электрофизические свойства во время хранения.

Недостатком этого способа является получение электропроводящего органического полимерного материала с малой удельной электропроводностью.

Цель изобретения - разработка способа получения электропроводящего органи- ческого полимерного материала на основе производного карбазола, обладающего повышенной удельной электропроводностью.

Поставленная цель достигается способом получения электропроводящего пол- имерного материала путем обработки раствора поли(М-эпоксипропилкарбазола) раствором пентахлорида сурьмы в хлороформе при следующем мольном отношении реагентов ПЭПК: SbCIs равном 2:3-2:1.

Новым является использование в качестве карбазолсодержащего полимера по- ли(Ы-эпоксипропилкарбазола) и мольное соотношение реагентов,

Пример 1. 0,55 г поли(М-эпоксипро- пилкарбазола)(с молекулярным весом 1100 у. е.) растворяют в 10мл хлороформа, квалификации хч и получают раствор ПЭПК с концентрацией полимера 5,0 10 моль/л. К приготовленному раствору ПЭПК при пере- мешивании с помощью магнитной мешалки и продувке аргоном приливают 10 мл раствора пентахлорида сурьмы (квалификации хч) в хлороформе с концентрацией 1,25 моль/л. При этом мольное отношение ПЭПК: SbCIsсоставляет 1:2,5. Прибавление пентахлорида сурьмы к раствору ПЭПК сопровождается окрашиванием раствора в зе- леный цвет, характерного для катион-радикального карбазольного хромофора, и выпадением осадка. Полученный раствор перемешивают в течение 1 ч. После этого зеленый осадок отфильтровывают, промывают хлороформом и сушат при пони- женном давлении при комнатной температуре. Из полученного порошка, допированного поли(М-эпоксипролилкар- базола) пентахлоридом сурьмы, прессуют таблетку и определяют 2 контактным спо- собом ее удельную электропроводность, которая составляет величину, равную 6,0-10 . Полученный электропроводящий полимерный материал устойчив на воздухе и его электропроводность остается посто- янной во время хранения более 2 мес.

Примеры 2-6. Электропроводящий органический полимерный материал на основе поли(М-эпоксипропилкарбазола) получают как в примере 1 с той лишь разницей, что варьируют мольное отношение ПЭПК: SbCl5-2:3, 1 : 1,2: 1,3: 1.5: 1. Значения удельной электропроводности токопрово- дящих полимеров, полученных при различном мольном отношении исходных реагентов, приведены в табл. 1 и их электропроводность остается постоянной во время хранения более 2 мес.

Полученные данные показывают, что при мольном отношении ПЭПК: SbCIs равном 2:3-2:1 образуется токопроводящий органический полимерный материал на основе поли(М-эпоксипропил карбазола), обладающий удельной электропроводностью (2,0 - 6,5) .. Уменьшение или увеличение мольного отношения ПЭПК: SbClg от отношения 2 : 3 - 2 : 1 в процессе получения полимера приводит к снижению значения удельной электропроводности полимерного материала.

Таким образом, как видно из данных, приведе иных в табл. 1, необходимым и достаточным мольным отношением ПЭПК: SbCIs в процессе получения токопроводящего полимерного материала путем обработки раствора поли(М-эпоксипропилкарбазола) пентахлоридом сурьмы является отношение в пределах 2:3-2:1.

В табл. 2 дано сопоставление электропроводности полимерных материалов, получаемых предлагаемым способом и известным способом.

Таким образом, из данных табл. 2 видно, что предлагаемый способ получения электропроводящего полимерного материала позволяет получить токопроводящий полимерный материал, обладающий более чем в десять раз большей удельной электропроводностью, которая достигает величины (2,0-6,5)...

Формула изобретения

Способ получения электропроводящего материала на основе карбазолсодержащего полимера, при котором последний обрабатывают раствором пентахлорида сурьмы, отделяют осадок, промывают и сушат, отличающийся тем, что, с целью повышения удельной проводимости материала, в качестве карбазолсодержащего полимера используют поли(М-эпоксипроилкарбазол) с мол. мае. 1100 усл. ед. в молярном соотношении с пентахлоридом сурьмы, равном соответственно от 2,0 к 3,0 до 2,0 к 1,0.

Таблица 1

Использование: в качестве антистатиков электронных схем, электромагнитных экранов, в том числе поглощающих СВЧ-из- лучение, твердотельных электро- и фото- хромкых материалов, рабочих веществ химических источников тока, преобразователей солнечной энергии. Сущность изобретения: химическое окислительное донирование поли(М-эпоксипропилкарбазола) раствором пентахлорида сурьмы. Полученный материал в зависимости от мольного соотношения полимера (мол. мае, 1100 у. е.) и пентахлорида сурьмы соответственно (2,0 ,.. 3,0) и (2.0 .,, 1,0) имеет электропроводность от 2,010 до 6,0х /10 9см/м, сохраняющуюся постоянной в течение 2 мес. 2 табл.

Таблица 2