[發明專利]基于亞胺嵌段共聚物的本征彈性半導體材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202211322409.6
• 申請日: 2022-10-27
• 公開（公告）號: CN115894832A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: 張鳳淵;胡本林;李潤偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C08G12/26
• 分類號: C08G12/26;C08G77/452;C08G12/06
• 代理公司: 寧波甬致專利代理有限公司 33228
• 代理人: 胡天人

本發明提供一種基于亞胺嵌段共聚物的本征彈性半導體材料及其制備方法，所述制備方法包括以下步驟：以醛基封端的共軛寡聚物和氨基封端的非共軛類化合物為原料，在酸催化劑的作用下通過醛?胺縮聚反應，得到基于亞胺嵌段共聚物的本征彈性半導體材料。本發明以醛基封端的共軛寡聚物結構為硬段，氨基封端的非共軛類化合物為軟段，通過醛?胺縮聚反應制備基于亞胺嵌段共聚物的彈性半導體材料，該方法具有反應條件溫和，原子經濟利用率高，以及產物分離提純簡單等優點；本發明的本征彈性半導體材料具有高遷移率和良好的拉伸性能，在柔/彈性可穿戴器件中具有重要的應用潛力。

技術領域

本發明涉及有機半導體化學合成技術領域，具體而言，涉及一種基于亞胺嵌段共聚物的本征彈性半導體材料及其制備方法。

背景技術

隨著智能物聯網的快速發展，電子皮膚、植入式醫療設備等諸多柔/彈性電子器件與人們的關系日益密切。這些器件在人體表面或內部工作，需具備與人體組織相匹配的力學性能。半導體作為柔/彈性電子器件的重要基礎材料，其彈性化具有十分重要的意義。與無機半導體相比，聚合物半導體具有化學結構可調、溶液可加工和延展性良好等優點，但聚合物半導體的力學性能仍達不到人體組織的應變要求，這極大地限制了柔/彈性可穿戴設備的發展，鑒于此，彈性半導體的制備在推動柔/彈性電子器件的發展中起著重要的作用。

目前，基于嵌段共聚物的設計合成來制備彈性半導體是半導體領域的研究熱點。Stille偶聯、ATRP自由基聚合以及疊氮點擊等反應被用于制備嵌段共聚物的彈性半導體，例如邱團隊采用Stille偶聯反應制備了基于異靛藍衍生物的嵌段共聚物彈性半導體，此反應過程需有機錫化合物的參與，對人體危害大，對環境污染嚴重(J.Mater.Chem.C,2019,7,11639)。Jadranka團隊通過ATRP自由基聚合反應制備了基于P3HT的嵌段共聚物彈性半導體，該反應過程中，過渡金屬絡合物用量大，且在聚合過程中不消耗，存在反應產物分離提純繁瑣等問題(Chem.Mater.2017,29,8850-8858)。陳及其同事利用Stille偶聯反應制備了基于異靛藍噻吩的嵌段共聚物彈性半導體(Macromolecules.2017,50,4982-4992)。Toshifumi團隊報道了一種基于疊氮點擊反應制備P3HT嵌段共聚物的彈性半導體，但疊氮化合物易燃易爆，危險性高(Macromolecules.2017,50,1442-1452)。近年，Franziska團隊通過Stille偶聯反應制備了基于DPP的嵌段共聚物彈性半導體(Adv.Mater.2021,33,2005416)。由此可得，當前基于嵌段共聚物的彈性半導體的制備雖取得了一定進展，但上述反應需高毒錫烷、疊氮類化合物或過渡金屬絡合物的參與，存在反應條件苛刻、污染環境及產物分離提純分離繁瑣等問題。為此，尋找一種具有綠色化學合成優點的反應制備嵌段共聚物的彈性半導體材料是十分必要的。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種反應條件溫和，原子經濟利用率高，以及產物分離提純簡單的本征彈性半導體材料的制備方法。

本發明提供一種基于亞胺嵌段共聚物的本征彈性半導體材料的制備方法，包括以下步驟：以醛基封端的共軛寡聚物和氨基封端的非共軛類化合物為原料，在酸催化劑的作用下通過醛-胺縮聚反應，得到基于亞胺嵌段共聚物的本征彈性半導體材料，如結構式I所示：

結構式I中：n，m為自然數。

進一步地，制備方法包括以下步驟：

S1、將醛基封端的共軛化合物和氨基封端的共軛化合物加入到反應容器中，然后加入酸催化劑，通入惰性氣體以排出反應容器中的空氣，加入反應溶劑后在一定溫度下進行醛-胺縮聚反應，得到醛基封端的共軛寡聚物；

S2、將氨基封端的非共軛類化合物加入至醛基封端的共軛寡聚物的反應溶液中繼續反應，反應結束后，將反應溶液經沉淀、提取純化，獲得基于亞胺嵌段共聚物的本征彈性半導體材料。