[發明專利]一種基于芴的磺酸型水/醇溶性共軛聚合物及其制備方法

有效

• 申請號: 201310303331.8
• 申請日: 2013-07-16
• 公開（公告）號: CN103408728A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 李堅;高山;任強;汪稱意
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C08G61/02
• 分類號: C08G61/02;C08G61/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種有機半導體領域，特別涉及一種基于芴的磺酸型水/醇溶性共軛聚合物及其制備方法。?

背景技術

自從上世紀70年代發現對聚乙炔分子進行摻雜而使其變成良導體以來，越來越多的研究者投入到半導體的研究當中。隨著對有機半導體研究的不斷深入，其已經廣泛應用于發光二極管、太陽能電池、傳感器、存儲器、電阻、電容等。隨著應用范圍的不斷擴大，對共軛聚合物的溶解性提出了進一步的要求。?

水/醇溶性共軛聚合物指的是分子結構中含有親水基團（陰離子如磺酸根、磷酸根，陽離子如銨根以及非離子如羥基）的功能化共軛聚合物，相對于油溶性共軛聚合物，水/醇溶性共軛聚合物不僅能夠溶于水或醇等環境友好型溶劑中，其在水或醇中仍然具有很好的穩定性，光電性。由于該類聚合物能夠溶于水或醇等極性溶劑中，使其有機半導體的應用越來越廣泛，如利用該類聚合物的共軛主鏈的良好的發光性能，可以通過此類聚合物的熒光猝滅及恢復過程作為環境監測、生物傳感器，除此之外利用其主鏈穩定高效的發光性能還可以用來制備多層PLEDs器件，從而能夠的到器件性能更好的PLEDs器件，以及作為有機太陽能電池(OSC)的陰極的緩沖層來進一步提高太陽能電池的能量轉換效率。所以水/醇溶性共軛聚合物在有機半導體器件的廣泛應用中將會扮演愈來愈重要的角色。?

水/醇溶性共軛聚合物的合成方法有多種，但是合成方法比較復雜，步驟繁多，成本也高，往往需要水解和離子化，且條件苛刻不利于大批量生產。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：現有技術中，水/醇溶性共軛聚合物的合成方法復雜，成本高。?

為解決這一技術問題，本發明采用的技術方案是：?

本發明提供了一種基于芴的磺酸型水/醇溶性共軛聚合物，具有如下分子結構式：?

n為8～15，0<x≤0.5，R₁為含有羰基的鏈段；?

Ar選自?

Ar₁選自?

其中，R₂選自H，以及C₁-C₁₂的飽和烷烴或不飽和烴，R₃選自CF₃、CH₃、C(CH₃)，R₄選自H，C₁-C₆的飽和烷烴基。?

本發明還提供了一種上述磺酸型水/醇溶性共軛聚合物的制備方法，具體步驟如下：?

（1）含有磺酸的二溴芴的單體的合成：在反應容器中加入2,7-二溴芴、相轉移催化劑和溶劑，在氮氣氛圍下注入強堿溶液，加熱至30～40℃，反應0.5～1h后，緩慢滴加含有磺酸基的α,β-不飽和羰基化合物，滴加結束后，在溫度為30～40℃條件下反應5～12小時后，用鹽酸中和，蒸干溶劑，用乙醇溶解，過濾除鹽，將濾液旋蒸，并用沉淀劑沉淀，干燥，?

其中，含有磺酸的α,β-不飽和羰基化合物為2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，其用量與2,7-二溴芴的摩爾比為2～2.2：1，?

相轉移催化劑選自四丁基溴化銨、四丁基硫酸氫銨、四丁基氯化銨、十二烷基三甲基氯?化銨或十四烷基三甲基氯化銨，其用量與2,7-二溴芴的摩爾比為0.02～0.5：1，?

溶劑選自二甲基亞砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)，以及這些溶劑的混合物，其中溶劑用量為使反應單體總摩爾濃度為1.5～3.5mol/L，這里的反應單體總摩爾濃度，是具體指2,7-二溴芴和含有磺酸的α,β-不飽和羰基化合物的摩爾濃度之和，?

強堿溶液的質量分數為25%～50%，其中，強堿選自氫氧化鈉或氫氧化鉀，強堿用量與2,7-二溴芴的摩爾比為3～6.5：1，?

沉淀劑選自丙酮、乙酸乙酯、甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷或三氯甲烷；?

（2）含磺酸的共軛聚合物的合成：在反應容器中加入步驟（1）中得到的含有磺酸基的二溴芴的功能單體，Ar₁的二溴代物、Ar的二硼酸酯、催化劑、配體、弱堿及溶劑，在氮氣氛圍下，加熱至85～90℃反應6～7.5h后加入苯硼酸反應1.5～2.5h，最后加入溴代苯，反應1.5～2.5h，?

反應結束后，蒸發溶劑，將產物沉淀（用乙酸乙酯沉淀兩次或者用飽和氯化鈉水溶液沉淀一次再用乙酸乙酯沉淀一次），干燥。?