背景技术
对甲苯磺酸铁是一种制备高电导率有机导电材料必需的聚合氧化剂和掺杂剂。从1990年德国拜耳公司发明3,4-亚乙基二氧噻吩(简称EDOT)导电化合物后,甲基苯磺酸铁作为EDOT的有效氧化剂,已经广泛使用。主要用于制造固体电解电容、锂电池磷酸铁锂正极材料的导电粘结剂、电子线路板和有机发光二极管等。
专利文献US20100107386、US20100075223、日本专利JP2010153417、JP2010177421等大量报道中将3,4-亚乙基二氧噻吩和甲基苯磺酸铁配合使用。其中对甲苯磺酸铁作为氧化剂和掺杂剂,氧化EDOT为导电性能优异的PEDOT聚合物,用于制造固体电解电容的导电阴极。由其制作的电解电容性能稳定,寿命能达到10年以上,远远超过液体电解质电解电容器。
国内外已经公开报道的对甲苯磺酸铁合成方法,按照铁源分为三氯化铁法和硫酸铁法。中国专利(申请号:CN200610156892.X)介绍了以三氯化铁为原料的烷基苯磺酸铁的合成方法,由于氯离子能强烈腐蚀电解铝氧化膜,对固体电解电容的漏电流影响很大,若要除去大量的氯离子导致生产方法非常繁琐。必须经过和乙醇的高温共沸脱氯化氢,乙醚洗涤、混合溶剂重结晶、硝酸银脱微量氯离子以及真空干燥等操作。尤其需要昂贵的硝酸银来脱除微量氯离子，不仅费用高,还会残留硝酸根。残留的硝酸根在聚合的PEDOT导电材料中容易迁移,对固体电容的介电膜腐蚀影响很大,会大幅增加漏电流,缩短高温使用寿命。同时,和乙醇共沸的氯化氢很容易挥发,后处理较难,对设备腐蚀和环境污染影响很大。
专利文献W02009001707介绍了以硫酸铁为铁源,和对甲苯磺酸制备出对甲苯磺酸铁,反应过程中必须添加大量氢氧化钡来脱除硫酸根。因此产生大量粘糊糊的硫酸钡超细沉淀,很难过滤，生产效率低,并且产生大量硫酸钡废渣需要处理。由于氢氧化钡的杂质离子很多,因此这种方法很难得到高纯的对甲苯磺酸铁,而且操作困难,三废严重，不是一种很好的方法。
合成方法[1]
在3000ml三口烧瓶中加入九水硝酸铁406g(1mol),然后加入1000g纯水和一水对甲苯磺酸529g(2.8mol),混合后不断搅拌,并加热保持物料在50 ~60℃。
用恒压漏斗向混合物料中缓慢滴加浓度85wt%的水合肼147g水合肼(2.5mol)。反应放热,尾气不断快速放出氮气气泡。滴加结束后继续反应2~3h,直到没有尾气泡放出。然后冷却到室温,得到对甲苯磺酸铁是深暗红色透明液体。
将上述深暗红色液体在温度50~70℃和压力70~80mmHg下减压脱水,得到亮黄色的六水对甲苯磺酸铁固体,再经过真空干燥深度脱水后,加入460g无水乙醇洗涤过滤，得到暗红色透明的高纯对甲苯磺酸铁粘稠液体890g。
参考文献
[1] 山东星之联生物科技股份有限公司,王永军. 一种高纯对甲苯磺酸铁的清洁合成方法:CN201010531474.0[P]. 2011-02-16.