Способ электрохимического осаждения полиацетилена

 

Изобретение относится к химии полимеров и может быть использовано в электрохимической ,электроннойи радиотехнической промышленности при конструировании полупроводниковых приборов и устройств. Целью изобретения является ускорение электрохимического процесса получения полиацетиленового слоя и замена благородных металлов электродов . Изобретение позволяет получать полиацетиленовые покрытия толщиной 56-70 мкм за 2-5 мин на поверхности катода за счет способа, включающего электролиз раствора ацетилена в полярном органическом растворителе,содержащем бромид никеля , при плотностях тока 10-28 мА/см и с катодами, изготовленными из цинка, или алюминия , или молибдена, или ванадия. 1 табл. сл С

союз советских

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4794475/05 (22) 26.02.90 (46) 15.05.92. Бюл. ¹ 18 (71) Львовский государственный университет им. Ив, Франко (72) Е,П.Ковальчук, Ю.А.Паздерский, E,È.Àêсиментьева, T.В,Панкевич. И.Н,Крупак и

А.Н.Янчук (53) 676.762.9 (088.8) (56) Патент США N. 3474012, МКИ B 01 К 3/00. НКИ 204 — 59, 1964, Chen S.À., Shy Н.l. Electrochemical

poiymerisation of ucetylere on à Surface of

platinum //I,Polym, Sci: Polym Chem. Ed, 1985, Y.23, N 9, Р,2441 — 2446. (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО

ОСАЖДЕНИЯ ПОЛИАЦЕТИЛЕНА

Изобретение относится к химии полимеров и может быть использовано в электротехнической промышленности для получения полимерных электродов для источников тока, а также в электронной и радиотехнической промышленности при конструировании полупроводниковых приборов и устройств, Целью изобретения является ускорение процесса получения полиацетиленового слоя и замена благородных металлов.

Изобретение может быть реализовано согласно следующим примерам.

Пример 1. Стеклянную электрохимическую ячейку объемом 100 мл, снабженную термостатирующим устройством, трубками для пропускания газа, заполняют раствором 0,21 г безводного бромида никеля в

100 r сухого деаэрированного аргоном диметилформамида. Насыщение раствора очищенным ацетиленом при атмосферном,5LIÄÄ 1733437 А1 (я>ю С 08 F 138/02, С 09 0 4/00 (57) Изобретение относится к химии полимеров и может быть использовано в электрохимической, электронной и радиотехнической промышленности при конструировании полупроводниковых и риборов и устройств, Целью изобретения является ускорение электрохимического процесса получения полиацетиленового слоя и замена благородных металлов электродов. Изобретение позволяет получать полиацетиленовые покрытия толщиной

56-70 мкм за 2 — 5 мин на поверхности катода за счет способа, включающего электролиз раствора ацетилена в полярном органическом растворителе, содержащем бромид никеля, при плотностях тока 10 — 28 мА/см и с катодами, изготовленными из цинка, или алюминия, или молибдена, или ванадия. 1 табл, давлении и температуре 12 С осуществляют в течение 1 ч. концентрация ацетилена

5,40 г/100 г растворителя. В ячейку вмонтированы аноды из инертного материала (графита, стеклоуглерода или платины) размером 2х4 см, расположенные симметрично относительно рабочего цинкового электрода (катода) площадью 23,5 см, на котором проводится электроосаждение

ПАц. Ток плотностью 10 MA/см пропускают в течение 4,5 мин (напряжение на ванне

15 В). После отключения источника тока цинковую пластинку; покрытую слоем полиацетилена, извлекают из ванны, промывают абсолютным спиртом и сушат в атмосфере аргона или в вакууме при комнатном температуре 10 — 15 мин.

Полученное покрытие темно-коричневого цвета с серебристым оттенком. Толщина слоя 70 мкм. Выход полиацетилена, в расчете на единлцу площади, составляет

1733437

4,9 мг/см . Скорость формирования полиai е-гиленового слоя 15 м:-/мин. Эффективность 1,44 мг/Кул, Адгезия (по методу решетчатых надрезов) составляет 2 балла, Эластичность по ШГ-1 3 мм. Объемная плотз ность 0,7 г/см . Напряжение разомкнутой цепи 2,8 В. ИК-спектры показывают полосы поглощения при 1018 см и 740 см ".Рассчитаные по данным ИК-спектроскопии содержание цис- и транс-полиацетилена составляет 32 и 68% соответственно.

Пример 2. Получение полиацетиленового слоя проводят согласно примеру 1 в присутствии 0,21 г бромида никеля, растворенного в 100 г диметилсульфоксида. Концентрация ацетилена 4,02 г/100 r растворителя. Ток плотностью 28 мА/см на г

Al-катоде пропускают в течение 2 мин (напряжение на ванне 33 В, температура 22 С).

Полученное покрытие серебристо-черное, гладкое, равномерное, толщиной 56 мкм.

Выход полимера 55 r (4,0 мг/см ), Скорость г нанесения 27,5 мгlмин. Эффективность

1,14 мг/Кул, Адгезия пленки 1 балл, эластичность по ШГ-1 1 мм. Плотность полиацетилена 1,02 г/см . Напряжение разомкнутой цепи 2,5 В. Электропроводность 10 Омlсм.

ИК-спектры: 1010 см, 740 см . 1404 см

-1 -1 -1

Содержание цис- и транс-Пац составляет

40,6 и 59,4% соответственно.

Пример 3, Получение полиацетиленового слоя проводят согласно примеру 1 в присутствии 0,21 г бромида никеля, растворенного в 100 г диметилформамида. Концентрация ацетилена 4,55 г/100 г растворителя. Ток плотностью 22 MA/ñì на

Мо-катоде пропускают в течение 3 мин (напряжение на ванне 26 В, температура 18 С).

Полученное покрытие серебристо-черного цвета, гладкое, равномерное, имеет толщину 62 мкм. Выход полимера 61 мг (4,5 мг/смг).

Скорость нанесения 20 мг/мин. эффективность 1,13 мг/Кул, Адгезия покрытия 2 балла, эластичность по ШГ-1 2 мм. Плотность

ПАц 0,95 гlсмг, Напряжение разомкнутой цепи 2,8 В. Электоопооводность 10 OM/см, NK пектры; 1008 см, 750 см, 1405 см ",Содержание цис- и транс-ПАц составляет 26.7 и

73,3% соответственно.

Пример 4, Полу ение полиацетиленового слоя проводят согласно примеру 1 в присутствии 0,21 r бромида никеля, растворенного в 100 г диметилформамида. Концентрация ацетилена 5,40 г/100 г растворителя, Ток плотностью 15 мА/cM на

Ч-катоде пропускают в течение 5 мин (напряжение на ванне 21 В, температура 12 С).

Полученное покрытие серебристо-черное. гладкое, равномерное. толщиной 70 мкм, Выход полимера 88 мм/6,5 мг/см . Скорог сть нанесения 17,6 мг/мин, Эффективность

1,5 мг/Кул. Адгезия пленки 2 балла, эластичность по LUI 12 мм, Объемная плотность

ПАц 0,83 г/см . Напряжение разомкнутой цепи 1,8 В, Электропроводность 10 Ом/см.

ИК-спектры: 1005 см, 740 см, 1408 см ", Содержание цис- и транс-ПАц составляет 29 и 71%, П р и м e p 5(к). Получение полиацетиленового слоя проводят согласно примеру 1 в присутствии 0,21 г бромида никеля, растворенного в 100 гдиметилформамида. Концентрация ацетилена 5,40 г/100 г растворителя. Ток плотностью 32 мА/см нз

„2

Al-катоде пропускают в течение 1,5 мин (на. пряжение на ванне 36 В, температура 12 С), Полученное покрытие серебристо-черногс цвета, неравномерное, толщиной 61 мкм.

Выход полимера 60 мг(4,3 мг/см ), Скорость

2 нанесения 40 Mr/ìèí, Эффективность нанесения 1,48 мг/Кул. Адгезия пленки 4 балла, эластичность по ШГ-1,5 мм, Плотность ПА.:

1,07 г/см . Напряжение разомкнутой цепи

2,7 В, Электропроводность 10 Омlсм. ИК-7 спектры: 1008 см, 740 см, 1406 см . Содержание цис- и транс-ПАц составляет 42 и

58% соответственно.

Пример 6(к). Получение полиацетиленового слоя проводят согласно примеру 1 в присутствии 0,21 г бромида никеля, растворенного в 100 г диметилсульфоксида.

Концентрация ацетилена 4,55 г/100 г растворителя. Ток, плотностью 7 мА!см Hà Znкатоде пропускают в течение 10 мин (напряжение на ванне 9 В, температура

18 С). Полученное покрытие черного цвета, неравномерное, имеет толщину 100 мкм.

Выход полимера 90 мг(6,4 мг/см ). Скорость нанесения 9 мг/мин, Эффективность нанесения 1,5 мг/Кул, Адгезия пленки 4 балла, эластичность по ШГ-15 мм, Плотность ПАц

0,70 г/см . Напряжение разомкнутой цепи

1„9 В. Электропроводность 10 Ом/с, ИКспектры; 1006 см, 740 см, 1404 см, Содержание цис- и транс-полиацетилена составляет 18 и 82% соответственно, Характеристики процесса синтеза и свойства продукта по примерам 1 †приведены в табл, 1, При! < 10 мА/см скорость формирования полиацетиленового слоя довольно низкая, кроме того, покрытие рыхлое, имеет плохую эластичность, При плотностях тока, превышающих 28 мА!см, образуется очень тонкий, неравномерный осадок полиацетилена, При использовании концентраций

NIBr2, превышающих значения 0,01 М, образуются неравномерные покрытия с плохой адгезией и эластичностью, При низких

1733437 (менее 0,01 M) концентрациях ЮВг2 уменьшается выход полиацетилена.

Пример 7 (к). В табл. 2 приведены условия получения и характеристики продукта в сравнении с примером 3. 5

Формула изобретения

Способ электрохимического осаждения полиацетилена путем электролиза раствора

Таблица 1

Показатель

Значение показателя по и име

Известныйй способ (прототип

6к

5к

P Zn

cH3C ДМФА

0,7 — 1,5

ДМСО

ДМФА

ДМФА

Мо

ДМФА

ДМСО

15

28

21

12

40 — 40

26

18 .3

9, 18

36

12

1,5

33

22

5-10

17.6

27,5

90

33,4

55

6,5

6,4

4,3

4,0

1,5

100

1,86

30-40

1,13

1,5

1,14

1,44

0,95 0,83

2 2

1,06

0,70

1,07

1,02

На

1,9

1,8

2,8

2.5

2;7 J с

10 10

10

Таблица 2 ктрод ель мА/ жени а, С ь, мин ия, м ия,м

Рабочий электрод

Растворитель

Плотность тока, мА/см

Начальное напряжение, В

Температура, С

Длительность, мин

Скорость нанесения, мг/мин

Масса покрытия, мг

Выход покрытия, мг/см

Эффективность. мг!Кул

Толщина, мкм

Объемная плотность, гlсм"

Адгезия, балл

Эластичность по

ШГ-1, мм (по ГОСТ ацетилена в полярном органическом растворителе, содержащем бромид никеля, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью ускорения процесса получения полиацетиленового слоя и замены благородных металлов, электролиз осуществляют на катодах из цинка, алюминия, молибдена или ванадия при плотностях тока 10 — 28 мА/см .

1733437

Продолжение табл.2

Составитель Д. Пебалк

Редактор B. Трубченко Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Н. Король

Заказ 1638 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101