[發明專利]一類剛性齊聚物-富勒烯共聚物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201210388473.4
• 申請日: 2012-10-12
• 公開（公告）號: CN102863310A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 李慧;滕福愛;齊遠江;趙萌;劉奉麗;韓露;韓哲文
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C07C13/567
• 分類號: C07C13/567;C07C1/32;C07D495/04
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術領域

本發明涉及一類共聚物及其制備方法，具體涉及一類剛性齊聚物-富勒烯共聚物及其制備方法和應用，屬于富勒烯衍生物材料領域。

背景技術

富勒烯及其衍生物具有高效的電子接受和傳輸能力而被廣泛應用于有機場效應晶體管，有機太陽能電池和有機光導體等領域。富勒烯[60]及其衍生物[6,6]-苯-碳61-丁酸甲酯（PCBM）作為電子受體材料被廣泛用于光電子器件中。在含富勒烯的光電器件中，富勒烯排列成有序結構對于發揮器件的性能至關重要。然而由于富勒烯容易自聚集，而很難排列成有序結構。為了抑制富勒烯的自聚集，人們將富勒烯與電子給體（共軛聚合物）通過共價鍵鍵接在一起，制備成“雙電纜聚合物”。但是，光電器件的性能仍然沒得到改善。

發明內容

本發明的目的在于，提供一類剛性齊聚物-富勒烯共聚物及其制備方法，以克服現有技術所存在的上述缺點和不足。

剛性齊聚物作為一種新型的光電材料受到人們的重視。剛性齊聚物具有類似共軛聚合物的性能以及單一的分子結構，將其與富勒烯通過共價鍵連制備而成的剛性齊聚物-富勒烯共聚物，在光電器件領域具有潛在應用價值。本發明用氮卡賓的[2+1]環加成反應制備一種剛性齊聚物-富勒烯共聚物。

發明所需要解決的技術問題，通過以下技術方案來實現：

作為本發明的第一方面，一類剛性齊聚物-富勒烯共聚物,其特征在于，其結構如式I所示：

式1

其中，是剛性齊聚物，F是富勒烯；

其中，Ar₁、Ar₂、Ar₃為剛性單元；

其中，剛性齊聚物由不同數量的Ar₁,Ar₂,Ar₃經金屬催化偶合而成，式1中x,z為0-20的整數，y為1-10的整數；

其中，所述Ar₁和Ar₃是由烷基或烷氧基取代的苯基、芴基、噻吩基、苯并噻二唑基、雙噻吩并[2,1-b;3,4-b’]環戊基，雙噻吩并[3，2-b;2’,3’-d]噻吩基、噻吩并[2,3-b]噻吩基、噻吩苯并[3,4-d]噻吩基、4H-環丙基[2,1-b:3,4-b’]雙噻吩基、苯唑[1,2-b:4,5-b’]雙噻吩基、苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩基、硅雜環戊二烯并[3,2-b:4,5-b′]二噻吩基、雙噻吩并[3，2-b;2’,3’-d]吡咯基、蒽基、三苯胺基、噻吩嗪基、吡咯基、噻唑基、吡啶基、聯吡啶基、喹啉基、呋喃基、聯苯基、咔唑基、吲哚基中的一種或幾種組成；

其中，所述Ar₁和Ar₃由所述的剛性單元通過偶合而成的齊聚物；

其中，所述Ar₂是芴基或環戊[2，1-b;3’,4’-d]雙噻吩基。

進一步，Ar₂含有與富勒烯反應的官能團，Ar₂在與富勒烯反應之前，其結構為芴酮或環戊[2,1-b;3,4-b’]雙噻吩酮，剛性齊聚物的結構如式2所示:

式2。

進一步，y大于1時，Ar₂在齊聚物分子中的位置是無規的。

進一步，所述的烷基為甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1-丙級丁基、戊基、異戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、1-乙基戊基、2-乙基戊基、3-乙基戊基、己基、異己基、2-甲基己基、3-甲基己基、4-甲基己基、5-甲基己基、2-乙基己基、庚基、異庚基、辛基、異辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基中的一種。

進一步，富勒烯中碳原子個數是60，70或84。

進一步，該剛性齊聚物-富勒烯共聚物是由富勒烯與剛性齊聚物通過共價鍵鏈接在一起的。

進一步，富勒烯與剛性齊聚物之間的鍵接方式是三元環。

作為本發明的第二方面，一種如所述的一類剛性齊聚物-富勒烯共聚物的制備方法,其特征在于，所述剛性齊聚物-富勒烯共聚物是由剛性齊聚物與富勒烯通過氮卡賓的[2+1]環加成反應制備而成，具體制備方法包括如下步驟：

（1）齊聚物腙的合成：按摩爾份數計，將1份如式2所示的剛性齊聚物與1-2份的對甲苯磺酰肼溶于溶劑，加入催化劑量的酸，在60℃-120℃反應7-24h，蒸去溶劑，洗滌得到齊聚物腙；