[發明專利]一種含二乙醇胺基的3,6-芴的共軛聚合物及其制備方法與應用

無效

• 申請號: 201410284180.0
• 申請日: 2014-06-23
• 公開（公告）號: CN104072728A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 陳軍武;闞媛媛;劉珠林;曹鏞
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08G61/02
• 分類號: C08G61/02;C08G61/12;H01L51/54;H01L51/46
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及一種新型聚合物及其制備方法與應用，具體涉及一種含二乙醇胺基的3,6-芴的共軛聚合物及其制備方法與應用。

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。導電高分子同具有相同或相近用途的無機材料相比，具有密度低，易加工，合成選擇范圍廣等優點。由于這類材料結構的共軛特性，使它能傳輸電荷，受激發光，從而能夠或潛在可能在許多電子或光電子器件上得到應用，例如包括聚合物發光二極管，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，包括多種共軛結構的小分子，以及聚乙炔，聚吡咯，聚噻吩，聚苯胺，聚芴，聚咔唑等。

20世紀70年代以來，許多不同結構和功能的共軛聚合物紛紛涌現，其中含有親水基團的聚合物材料所具備的異于普通共軛聚合物的性能越來越引起人們的興趣。對于這類材料的初步研究是從上世紀80年代開始的，共軛主鏈的存在使得這類聚合物具有一般中性半導體聚合物的基本特征，而烷基鏈末端親水基團的存在，使得這類材料具備了一些與眾不同的化學和物理性能。由于側鏈上強親水基團的存在，使得大多數聚合物都能溶解于極性的有機溶劑或者水中，使得這類材料可以在許多環境友好的溶劑(比如：醇和水)中進行加工，它們這一特殊的溶解性也為我們制備多層的光電器件提供了可能。同時，某些特殊的官能團可以和一些蛋白質、核酸等具有生物活性的物質或者不同體積的金屬離子發生絡合作用，進而表現出聚合物主鏈光譜的不同響應，這一現象使得這類材料在化學和生物傳感器方面有了廣泛的應用。由于不同的帶正負電荷的離子發生互相吸附，影響聚合物主鏈間的堆砌，這類聚合物可以形成具有超分子結構的聚集態形貌；同時，帶正負電荷的離子在電場的作用下能發生遷移，結合聚合物主鏈的載流子傳輸特性和能帶結構，也使得這類材料在多層的光電器件中也成為一類有效的輔助材料。

近年來，研究人員一直在努力尋求改善和提高聚合物發光二極管，光伏電池，場效應晶體管、化學和生物探測器性能的方法，材料的制備是非常重要的要素之一。所以許多研究小組都致力于開發具有高量子效率，色純度好，穩定性好的含有親水基團的發光聚合物；以及載流子遷移率高，能帶結構可控，具有特殊溶解性的界面功能材料。要實現這些目標，需要研制出更多的新型的含有親水基團的共軛分子和聚合物材料。

2,7-芴作為一種共軛單元已被廣泛應用于構筑眾多的共軛聚合物，比如“高分子通報”(2008年第9期69-78頁)就此作了較詳細的介紹。而一些含有3,6-芴分子功能材料也引起了研究人員的注目，“先進材料(Advanced?Materials)”(2008年第20卷2359-2364頁)報道了具有寬帶隙高三線態能級的聚3,6-芴作為藍綠光的磷光主體材料在聚合物發光二極管中的應用。

發明內容

本發明的目的在于針對已有技術存在的不足，提供一種含二乙醇胺基的3,6-芴的共軛聚合物，具有潛在的特殊溶解性和能帶結構，可用于制備制作光電功能器件。

本發明的目的還在于提供所述的含二乙醇胺基的3,6-芴的共軛聚合物的制備方法。

本發明的目的還在于提供所述的含二乙醇胺基的3,6-芴的共軛聚合物在有機發光二極管和有機光伏電池中的應用。

本發明的含二乙醇胺基的3,6-芴的共軛聚合物具有如下結構：

其中，m為2～12；0<x≤1，0≤y<1，x+y＝1；n＝3-1000；Ar為共軛單元，包括乙烯撐基、乙炔撐基、碳氫原子構成的芳香環、碳氮氫原子構成的芳香雜環、碳氮氧氫原子構成的芳香雜環、碳硫氫原子構成的芳香雜環、碳硅氫原子構成的芳香雜環、碳氮硫氫原子構成的芳香雜環和碳硅硫氫原子構成的芳香雜環中的一種或多種組合。

上述聚合物中，所述的Ar共軛單元可以帶有取代基團，取代基團包括烷基、氟代烷基、烷氧基、酯基或羰基中的一種或多種組合。

一種含二乙醇胺基的3,6-芴的共軛聚合物的制備方法，分兩步進行，第一步：將9,9-二(溴烷基)-3,6-芴單體與Ar單體進行共聚合反應得到含3,6-芴的前驅體共軛聚合物，聚合反應中所使用的9,9-二(溴烷基)-3,6-芴單體結構如下：

其中，R₁為反應活性基團，包括溴基、碘基、氯基、三烷基錫或4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧雜戊硼烷-2-基中的一種，z為2～12；所述三烷基錫中的烷基的碳數目為1～4；