Состав для получения электропроводящего материала Советский патент 1993 года по МПК C08G73/00 H01B1/12 

Изобретение относится к области получения полимерных функциональных материалов, а именно, органических электропроводящих покрытий и может быть использовано в электротехнической и электронной промышленности для получения электроактивных электродных материалов и деталей в преобразователях энергии и химических источниках тока.

Целью изобретения является повышение адгезии электропроводящего матерТда- ла к поверхности металлического электрода, повышение эластичности и термической устойчивости электропровод я ще- Yo материала.

Поставленная цель достигается тем, что известный состав, включающий анилин, серную кислоту и воду, содержит анилин в виде сульфата и дополнительно эпоксидный олигомер ДЭГ-1 общей формулы

сн 2 CH-CHrO- CHfCH-CHrO-CHfCH2

0, он .

00 а

О

OJ

ся о

(молекулярная масса 316, эпоксидное число 27,15) при следующих соотношениях компонентов, моль/л:

Сульфат анилина0,025-0,20 Серная кислота 0,10-1,0 Эпоксидный олигомер ДЭГ-1 0,0045-0,036 Вода Остальное Введение в кислый водный раствор сульфата анилина эпоксидного олигомера ДЭГ-1 (с э.ч.27,15) приводит к значительному улучшению адгезии, эластичности и более чем в два раза снижению потери массы полианилиновых пленок при повышенных температурах, а величина электропроводности не снижается в течение .2 месяцев хранения при обычных условиях. При этом установлено, что введение эпоксидного олигомера ДЭГ-1 в количествах менее 0,0045 моль/л, слабо повышает адгезию, эластичность, термическую устойчивость электроосажденного полианйлина. Превышение же концентрации ДЭГ-1 свыше 0,036 моль/л приводит к уменьшению выхода полианилина на единице поверхности и к возрастанию его сопротивления.

Изобретение может быть реализовано согласно следующим примерам.

Пример 1. Для приготовления состава готовят раствор, содержащий 0,1 М сульфата анилина (2,84 г),0,50 М серной кислоты (4,9 г в пересчете на 100%) 0,0125 М эпоксидного олигомера ДЭГ-1 с содержанием ЭП0КСИДНЫХ групп 27,15 (4,0 г) и воду (до 1000 мл). После тщательного перемешива-. ния и растворения всех компонентов, 100 мл раствора вливают в электрохимическую ячейку ЯСЭ-2. В качестве рабочего электрода используют платиновую пластину размером 2x4 ем, (анод), катодом служит платиновая проволока. Ток, плотностью 0,8 мА/см2 пропускают в течение трех минут. После отключения источника тока, пластинку с образовавшимся на ней слоем полианилина удаляют из ячейки, промывают водой и ацетоном. Сушку осуществляют в вакууме, при Т 80-100°С до постоянной массы. Пленка равномерная с хорошей адгезией (2 балла по ГОСТ 15140-78). Выход полианияи- на 8.5 мг/ем2, плотность, определенная пйкнометрически методом, составляет 1,48 г/см . Прочность пленки при изгибе по шкале гибкости ШГ (ГОСТ 6806-73} составляет 3 мм. Удельная объемная электропроводность (ГОСТ 6806-73) составляет 3 мм. Удельная объемная электропроводность (ГОСТ 20214-74) - 0,36 Ом, , при комнатной температуре. Потеря массы в атмосфере Аг {Дериватогр Эф 0.-1500Д) при температурах 200, 250 и 300°С составляет 2V3; 6,8 и 18,4% соответственно. Начало термического разложения 270°С, через 2 месяца хранения удельная электропроводность составила 0,34 Ом .

П р и м е р 2. Приготовленный согласно примеру 1 состав содержит на 1000 мл водкого раствора 0,2 М сульфата анилина (56,8 г) 1,0 М серной кислоты (98 г в пересчете на 100%) и 0,036 М ДЭГ-1 (1105 г). Электроосаждение и сушку полианилина проводят как в примере 1. Получают гладкую с хорошей адгезией (2 балла), равномерную пленку. Выход полианилина 14,8 мг/см2, плотность - 1,46 г/см3. Удельная электропроводность 1,2-10 Ом . . Прочность при изгибе по шкале гибкости ШГ - 3 мм.

Начало термического разложения 290°С. Относительная потеря массы при 200,250 и 300°С С 4,5; 8,2 и 20,4% мае. После двух месяцев хранения величина электропроводности составила 1,21-10 2 ,

Пример 3. Приготовленный согласно примеру 1 состав содержит на 1000 мл водного раствора 0,025 М сульфата анилина (7,1 г) 0,1 М серной кислоты (9,8 г), 0,0045 М эпоксидного ряигомера ДЭГ-1 (1,422 г) и воду до

ЮОО мл. Электроосаждение и сушку полианилина проводят как в примере 1. Получаемая пленка равномерная, гладкая с хорошей адгезией к подложке (1 балл), прочность при изгибе 2 мм. Выход полианилина

2,5 мг/см , плотность 1,48 г/см . Удельная объемная электропроводность 0,51 . Начало термического разложения 287°С, Относительная потеря массы при 200,250 и 300°С составляет 2,6; 7,3 и 19,0 мае; % соответственно. Через 2 месяца хранения при комнатной температуре удельная электропроводность составила 0,55 Ом .

Пример 4 (прототип). Для приготовления состава на 1000 мл раствора берут

46,4 г перегнанного анилина 0,5 М (98 г)

серной кислоты, воду до 1000 мл. Полученный раствор заливают в электрохимическую ячейку с электродами из Pt, площадью t ,8 ем. Электролиз проводят в течение 100

с при плотности тока 1,5 мА/см2 и температуре 20°С. На аноде образуется фибрилляр- ный осадок 0 массой 19 мг. Сушку покрытия проводят в вакуумном шкафу при 80-100°С.

Адгеэия пленки 4-5 балла. Прочность при изгибе 6-8 мм. Плотность полианилина 1,02 г/см . Выход полианилина на единицу поверхности 10,11 мг/см2. Удельная объемная электропроводность 0,44 см. Начало термического разложения 200-220°С, Относительная потеря массы в атмосфере аргона при 200, 250 300°С составляет 6,3; 18,4; 35,8 мае. % соответственно.

Таким образом, предлагаемый состав позволяет получать пленки полианилина с улучшенной адгезией и прочностью за счет

совместного электроосаждения полианилина и эпоксидного олигомера ДЭГ-1, обеспечивает более высокую термическую устойчивость полианилина, уменьшение относительной потери массы почти вдвое и позволяет получить устойчивый при хранении электропроводный полианилин за счет уменьшения потери массы допанта и стабилизирующего действия эпоксидного олигомера ДЭГ-t,

Формула изобретения Состав для получения электропроводящего материала, включающий анилин, серную кислоту и воду, отличающийся тем, что, с целью улучшения адгезии электропроводящего материала к поверхности, металлического электрода, повышения эластичности и термической устойчивости электропроводящего материала, состав содержит анилин в виде сульфата и дополнительно эпоксидный олигомер ДЭГ-1 общей формулы

q CH-CHfo- cHfcH-CHfo-CHfCH5 , ®он

с мол.м. 316 и эпоксидным числом 27,15 при следующем соотношении компонентов, моль/л:

Сульфат анилина0,025-0,20 Серная кислота 0,10-1,0 указанный

эпоксидный олигомер

ДЭГ-10,0045-0,036

ВодаОстальное до 1 л.

Использование: электроактивные электронные материалы и детали в преобразователях энергии и химических источниках тока. Сущность изобретения: состав содержит компоненты в следующих соотношениях моль/л: сульфат анилина 0,025-0,20, серная кислота 0,10-1,0 эпоксидный олигомер ДЭГ-1 общей формулы сн2-сн-снго- сн2-сн-сн2-о-снг-снЛ, 0он (моя.м.316, эпоксидное число 27,15) 0,0045-0,036, вода - остальное. 1 табл.

Содержание компонентов состава и свойства электроосажденного полианилина