[發明專利]一種D-A型共軛聚合物及其制備方法

有效

• 申請號: 202010161511.7
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111217991B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 劉治田;陳逸軒;胡六永
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;李欣榮

本發明公開了一種D?A型共軛聚合物，其結構式為：本發明在以吡咯并吡咯二酮(DPP)作為強受體單元的基礎上進一步引入二噻吩并吡咯(DTP)單元，所得D?A型共聚物具有較高的HOMO能級、較窄的帶隙、良好的溶解性以及較好的光探測性能，且涉及的制備方法簡單，適合推廣應用。

技術領域

本發明屬于有機聚合物及其合成技術領域，具體涉及一種D-A型共軛聚合物及其制備方法。

背景技術

目前，能源危機已給人們敲響警鐘，人們在努力尋找各種可替代的清潔能源，其中清潔且豐富的太陽能成為人們關注的重點。目前基于單晶硅的太陽能電池已經發展非常成熟，但是有機太陽能電池由于其擁有制造面積大、成本低、工藝簡單、具有柔性等優點正逐漸引起人們的注意。

現有的D-A型分子在獲得增大開路電壓以及減小能量損失方面仍然有待改進，同時部分D-A型分子由于結構復雜導致分子平面性較差，使得成膜性較差，不利于制成有機光探測器件；同時電荷載流子遷移率進一步限制了其推廣性應用。

發明內容

本發明的主要目的在于針對現有技術存在的不足，提供一種以吡咯并吡咯二酮單元(DPP)和二噻吩并吡咯單元(DTP)組成的D-A型共聚物，該聚合物具有較高的HOMO能級、較窄的帶隙、良好的溶解性以及較好的光探測性能，且涉及的制備方法簡單，適合推廣應用。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種D-A型共軛聚合物，其結構式為：

式中，R為C16-C20的直鏈或支鏈烷基；X為苯基、1-萘基或2-萘基；n取值范圍為70-200。

上述一種D-A型共軛聚合物的制備方法，包括如下步驟：

1)以噻吩基吡咯并吡咯二酮、溴代烷烴為主要原料，進行一次溴代反應得化合物1；然后將其與N-溴代丁二酰亞胺進行二次溴代反應得化合物2，其結構式見式II；

2)以二噻吩并吡咯和三甲基氯化錫為主要原料進行鹵代反應得化合物3，其結構式見式III；

3)將所得化合物2和化合物3，在保護氣氛和催化劑作用下進行聚合反應，即得所述D-A型共軛聚合物(結構式見式I，化合物4)。

上述方案中，所述溴代烷烴的碳原子數為16～20。

上述方案中，步驟1)中所述噻吩基吡咯并吡咯二酮與溴代烷烴的摩爾比為1:(2～2.5)；化合物1與N-溴代丁二酰亞胺的摩爾比為1:(2～2.5)。

上述方案中，步驟1)中所述一次溴代反應溫度為130～145℃，時間為12～18h；采用的催化劑優選為碳酸鉀，溶劑優選為DMF。

上述方案中，步驟1)中所述二次溴代反應溫度為室溫，時間為12～18h；采用的溶劑優選為三氯甲烷，且化合物1和N-溴代丁二酰亞胺在避光和冰浴條件下混合。

上述方案中，步驟2)中所述二噻吩并吡咯和三甲基氯化錫的摩爾比為1:(2.5～3)。

上述方案中，步驟2)中所述鹵代反應溫度為室溫，時間為12～18h；其中采用的溶劑優選為四氫呋喃，催化劑優選為正丁基鋰，且化合物二噻吩并吡咯與正丁基鋰在-70～-78℃下混合。

上述方案中，所述化合物2與化合物3的摩爾比為1:1；采用的催化劑優選為四三苯基膦鈀，溶劑優選為甲苯。

上述方案中，步驟3)中所述聚合反應溫度為100～110℃，時間為72～96h。

上述方案中，所述二噻吩并吡咯的結構式見式IV，