Спосіб одержання електропровідного полімеру, який містить в боковому ланцюзі карбозольні групи

Изобретение относится к способам получения безметальных органических электропроводящих полимерных материалов, которые могут быть использованы в качестве антистатиков электронных схем, дешевых электромагнитных экранов, в том числе, поглощающи х СВЧ-излучение, твердотельных электро- и фотохромных материалов, рабочих веществ химических источников тока, преобразователей солнечной энергии. Наиболее близким по технической сущности и решаемой задаче является способ получения электропроводящего органического полимерного материала на основе поли-N-винилкарбазола путем окислительного электрохимического допирования поли-N-винилкарбазола в среде метиленхлорида в присутствии фонового электролита - тетрабутиламмоний перхлората [1]. Недостатком этого способа является получение электропроводящего органического полимерного материала с малой удельной электропроводностью - ( 5,3 × 10 -5 - 5,9 × 10 -4 ) Ом -1 см -1. Задачей данного изобретения является разработка способа получения электропроводящего полимера с повышенной удельной электропроводностью путем использования при электрохимическом допировании новых химических веществ в качестве исходного полимера и электролита. Поставленная задача решается тем, что в способе получения электропроводящего полимера, содержащего в боковой цепи карбазольные группы, путем окислительного электрохимического допирования полимера на аноде в присутствии электролита, согласно изобретению, в качестве исходного полимера используют поли-Nэпоксипропилкарбазол, в качестве электролита - тетрабутиламмоний тетрафторборат и процесс осуществляют в среде дихлорэтана при концентрации поли-N-эпоксипропилкарбазола и тетрабутиламмоний тетрафторбората -3 -2 -1 5,0 × 10 - 2,0 × 10 моль/л и 1,0 × 10 - 1,0 моль/л, соответственно, при потенциале допирования, равном +1,2 В относительно электрода сравнения Аg/Аg+. Сущность изобретения поясняется следующими примерами. Пример 1. Окислительное электрохимическое допирование поли-N-эпоксипропилкарбазола проводят в трехэлектродной ячейке на платиновом аноде. В ячейку помещают раствор, содержащий поли-N-эпоксипропилкарбазол (с молекулярной массой 1100) и тетрабутиламмоний тетрафторборат в дихлорэтане с кбнцентрацией 2,0 × 10 -3 и 5,0 × 10 -2 моль/л, соответственно, и проводят окислительное электрохимическое допирование полимера в течение 60 мин с использованием электрода из платины (1х1 см) при потенциале 1,2 В относительно электрода сравнения (Ag/Аg+, 0,01 моль/л). Получают темно-зеленый полимер в виде пленки толщиной 10 мкм на электроде. Допированный в процессе анодного окисления полимер промывают дихлорэтаном, сушат в вакууме и определяют его проводимость. Толщину полимерной пленки определяют оптическим микроскопом МИМ-7, а электропроводность полимерного материала двухконтактным методом. Удельная электропроводность, допированного поли-N-эпоксипропилкарбазола составляет 6,8 × 10 -5 Ом -1 см -1. Пример 2. Электропроводящий органический полимер на основе поли-N-эпоксипропилкарбазола получают, как в примере 1, с той лишь разницей, что в ячейку помещают раствор, содержащий поли-N-эпоксипропилкарбазол и тетрабутиламмоний тетрафторборат в дихлорэтане с концентрацией 5,0 × 10 -3 -3 1,0 × 10 и -1 -1 моль/л, -1 соответственно. Удельная электропроводность пленки полимера составляет 1,2 × 10 Ом см . Примеры 3-5. Электропроводящий органический полимер на основе поли-N-эпоксипропилкарбазола получают, как в примере 2, с той лишь разницей, что в ячейку помещают раствор, содержащий переменные количества поли-Nэпоксипропилкарбазола (1,0 × 10 -2 , 2,0 × 10 -2 и 4,0 × 10 -2 моль/л) и тетрабутиламмоний тетрафторборат с -1 концентрацией 1,0 × 10 моль/л в дихлорэтане. Значения удельной электропроводности полученных полимерных материалов по примерам 3-5 приведены в таблице 1. Как видно из таблицы 1, при концентрации поли-N-эпоксипропилкарбазола в растворе, равной 5,0 × 10 -3 - 2,0 × 10 -2 моль/л, в процессе окислительного электрохимического допирования полимера получают электропроводящий органический полимерный материал с удельной электропроводностью 1,2 × 10 -3 - 3,4 × 10 -3 Ом -1 см -1. Концентрация полимера в растворе менее 5,0 × 10 -3 моль/л и более 2,0 × 10 -2 моль/л приводит к получению электропроводящего полимерного материала, обладающего меньшей удельной электропроводностью. Примеры 6-10. Электропроводящий органический полимерный материал на основе поли-N-эпоксипропилкарбазола получают, как в примере 3, с той лишь разницей, что в ячейку помещают раствор, содержащий переменные количества фонового электролита ( 5,0 × 10 -2 ;1,0 × 10 -1 ; 5,0 × 10 -1 ; 1,0; 1,5 моль/л) и поли-N -2 эпоксипропилкарбазол с концентрацией 1,0 × 10 моль/л в дихлорэтане. Значения удельной электропроводности полученных полимерных материалов по примерам 6-10 приведены в таблице 2. Как видно из таблицы 2, при варьировании концентрации фонового электролита в растворе в пределах 1,0 × 10 -1 - 1,0 моль/л в процессе электрохимического допирования поли-N-эпоксипропилкарбазола получают электропроводящий полимерный материал с удельной электропроводностью 1,0 × 10 -3 - 3,4 × 10 -3 Ом -1 см -1. Концентрация фонового электролита в растворе менее 1,0 × 10 -1 моль/л и более 1,0 моль/л приводит к получению электропроводящего полимерного материала, обладающего меньшей удельной электропроводностью. Таким образом, необходимыми и достаточными количествами поли-N-эпоксипропилкарбазола и тетрабутиламмоний тетрафторбората в растворе для достижения максимального значения электропроводности полимерного материала, получаемого электрохимическим допированием полимера, является их концентрация в пределах 5,0 × 10 -3 - 2,0 × 10 -2 моль/л и 1,0 × 10 -1 - 1,0 моль/л, соответственно. В таблице 3 дано сопоставление электропроводности полимерных материалов, получаемых предлагаемым способом и способом по базовому объекту. Из данных таблицы 3 видно, что предлагаемый способ получения электропроводящего органического полимерного материала позволяет получать токопроводящий полимерный материал, обладающий более чем в шесть раз большей удельной электропроводностью, чем материал, получаемый по базовому объекту, которая достигает величины (11 - 3,4 ) × 10 -3 Ом -1 см -1. ,