[發明專利]可溶性聚(9,9′-芳基2,7-硅芴)及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201010232922.7
• 申請日: 2010-07-21
• 公開（公告）號: CN101885835A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 莫越奇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;C09K11/06;H01L51/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉

技術領域

本發明屬于新型功能高分子材料，尤其是一種可溶性聚(9，9′-芳基2，7-硅芴)，可廣泛用于電致發光、光伏電池、非線性光學和傳感領域。

背景技術

自1977年日本科學家白川英樹發現聚乙炔導電以來，這種被稱為“第四代高分子材料”的導電聚合物以其突出的光電性能吸引了眾多科學家進行研究。與具有相同或相近用途的無機材料相比，導電高分子具有密度低、易加工等優點。由于這類材料結構的共軛特性，使它能傳輸電荷、受激發光、從而能夠或可能在許多電子或光電子器件上得到應用，如高分子發光二極管、光伏打電池、場效應管等。潛在的應用前景和廣泛的應用領域促使科學家競相研究這類具有光電活性的共軛材料，如聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚苯撐乙烯、聚芴等。

1990年劍橋的科學家發現了聚苯撐乙烯具有電致發光性能，從而開創了聚合物發光二極管領域。由于聚合物發光二極管可能成為下一代平板顯示器，近二十年里，人們開發了數量眾多的發光聚合物。要制作顯示器需要紅綠藍三基色材料，目前紅色和綠色材料的性能已經達到實用要求，但藍色發光材料仍然效率偏低。藍色材料大多采用芴基材料，最早是Dow化學公司的專利。

2005年Holmes和我們小組分別報道了聚2，7-硅芴(請參考CHAN?KL?et?al.Journal?of?American?Chemical?Society.2005，127：7662)和聚3，6-硅芴(請參考Mo，YQ?et?al.Chemical?Communications.2005：4925-4926)兩種新型材料，從而突破了聚芴為主鏈的發光材料的限制。聚2，7-硅芴是一種發藍光的聚合物，聚3，6-硅芴發紫外光。目前從事硅芴相關工作的報道很多，已有專門的綜述(請參考Poly(dibenzosilole)s，Wong?WWH，Holmes?AB.Advances?in?Polymer?Science.2008：212：85-98)，但僅限于烷基取代的聚硅芴，而沒有苯基或者芳基取代的聚硅芴。本專利提出的是芳基取代的聚硅芴。

9，9-二苯基硅芴早在1950就被合成出來(請參考Gilman?H?et?al.Journal?of?the?American?Chemical?Society.1955，77?6380)，結構式如下：

9，9-二苯基硅芴是小分子，如果要將9，9-二苯基硅芴用于聚合物中，需要在2，7或者3，6位引入官能團，比如黃維等報道了下列結構(黃維等200510023143-一類新型聚芴衍生物)：

因為苯基上沒有長鏈，均聚物無法溶解，所以他們采用了共聚的方法，申請保護如下結構：

與9，9-二苯基硅芴結構近似的螺硅芴(spirosilafluorene)結構如下：

螺硅芴也是一種小分子，與9，9-二苯基硅芴的結果有明顯區別，目前有報道2，2’-二溴螺硅芴可以參與聚合(請參考Xiao?HB?et?al應用化學.2006，23(2)，140)，其結構式如下：

從結構式可以看到，由于2，2’-二溴螺硅芴沒有長鏈側基，溶解性不好，無法進行均聚。而本發明是報道可溶性的硅芴均聚物，它能充分反應聚硅芴本身的性能，也是科學研究中迫切需要解決的問題。

以上從結構的獨特性和創新性對本發明進行了介紹。下面簡要介紹一下聚苯基硅芴性能的獨特之處：

與聚烷基硅芴相比，聚苯基硅芴的穩定性更高。這是因為硅的電負性比碳小，硅芴屬于金屬有機化合物，化學穩定性不如芴，這妨礙了聚硅芴成為一種可以實用的藍光材料。在9位引入芳基可以起到保護硅原子的作用，這主要源于兩個方面：一是位置大可以保護硅原子避免其他物質進攻；二是通過引入共軛基團將硅原子上的電荷進一步分散。這兩種效應都可以大大提高硅芴的化學穩定性。同時在9位引入芳基，可以大大提高材料的玻璃化轉變溫度和耐熱性能。這使得聚苯基硅芴有可能成為一種可實用的新型發光材料。

聚硅芴的硅原子還有特殊的性能，用硅芴為主體合成的共聚物有很好的光伏特性(請參考Wang，EG?et?al.Applied?Physics?Letters.2008：92：033307)，因此聚苯基硅芴在電致發光、光伏電池、非線性光學和傳感領域將有很好的應用前景。

發明內容

本發明的目的在于提一種可溶性聚(9，9′-芳基2，7-硅芴)，該聚合物因為芳基上有長鏈的取代基團而可溶于各種溶劑，適合旋涂或者打印成膜，從而在電致發光、光伏電池、非線性光學和傳感領域得到應用。