[发明专利]一种含二乙醇胺基的3,6-芴的共轭聚合物及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型聚合物及其制备方法与应用，具体涉及一种含二乙醇胺基的3,6-芴的共轭聚合物及其制备方法与应用。

背景技术

自1977年日本科学家白川英树发现聚乙炔导电以来，这种被称为“第四代高分子”材料的导电聚合物以其突出的光电性能吸引了众多科学家进行研究。导电高分子同具有相同或相近用途的无机材料相比，具有密度低，易加工，合成选择范围广等优点。由于这类材料结构的共轭特性，使它能传输电荷，受激发光，从而能够或潜在可能在许多电子或光电子器件上得到应用，例如包括聚合物发光二极管，光伏打电池，场效应管等。潜在的应用前景和广泛的应用领域促使科学家竞相研究这类具有光电活性的共轭材料，包括多种共轭结构的小分子，以及聚乙炔，聚吡咯，聚噻吩，聚苯胺，聚芴，聚咔唑等。

20世纪70年代以来，许多不同结构和功能的共轭聚合物纷纷涌现，其中含有亲水基团的聚合物材料所具备的异于普通共轭聚合物的性能越来越引起人们的兴趣。对于这类材料的初步研究是从上世纪80年代开始的，共轭主链的存在使得这类聚合物具有一般中性半导体聚合物的基本特征，而烷基链末端亲水基团的存在，使得这类材料具备了一些与众不同的化学和物理性能。由于侧链上强亲水基团的存在，使得大多数聚合物都能溶解于极性的有机溶剂或者水中，使得这类材料可以在许多环境友好的溶剂(比如：醇和水)中进行加工，它们这一特殊的溶解性也为我们制备多层的光电器件提供了可能。同时，某些特殊的官能团可以和一些蛋白质、核酸等具有生物活性的物质或者不同体积的金属离子发生络合作用，进而表现出聚合物主链光谱的不同响应，这一现象使得这类材料在化学和生物传感器方面有了广泛的应用。由于不同的带正负电荷的离子发生互相吸附，影响聚合物主链间的堆砌，这类聚合物可以形成具有超分子结构的聚集态形貌；同时，带正负电荷的离子在电场的作用下能发生迁移，结合聚合物主链的载流子传输特性和能带结构，也使得这类材料在多层的光电器件中也成为一类有效的辅助材料。

近年来，研究人员一直在努力寻求改善和提高聚合物发光二极管，光伏电池，场效应晶体管、化学和生物探测器性能的方法，材料的制备是非常重要的要素之一。所以许多研究小组都致力于开发具有高量子效率，色纯度好，稳定性好的含有亲水基团的发光聚合物；以及载流子迁移率高，能带结构可控，具有特殊溶解性的界面功能材料。要实现这些目标，需要研制出更多的新型的含有亲水基团的共轭分子和聚合物材料。

2,7-芴作为一种共轭单元已被广泛应用于构筑众多的共轭聚合物，比如“高分子通报”(2008年第9期69-78页)就此作了较详细的介绍。而一些含有3,6-芴分子功能材料也引起了研究人员的注目，“先进材料(Advanced Materials)”(2008年第20卷2359-2364页)报道了具有宽带隙高三线态能级的聚3,6-芴作为蓝绿光的磷光主体材料在聚合物发光二极管中的应用。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的不足，提供一种含二乙醇胺基的3,6-芴的共轭聚合物，具有潜在的特殊溶解性和能带结构，可用于制备制作光电功能器件。

本发明的目的还在于提供所述的含二乙醇胺基的3,6-芴的共轭聚合物的制备方法。

本发明的目的还在于提供所述的含二乙醇胺基的3,6-芴的共轭聚合物在有机发光二极管和有机光伏电池中的应用。

本发明的含二乙醇胺基的3,6-芴的共轭聚合物具有如下结构：

其中，m为2～12；0<x≤1，0≤y<1，x+y＝1；n＝3-1000；Ar为共轭单元，包括乙烯撑基、乙炔撑基、碳氢原子构成的芳香环、碳氮氢原子构成的芳香杂环、碳氮氧氢原子构成的芳香杂环、碳硫氢原子构成的芳香杂环、碳硅氢原子构成的芳香杂环、碳氮硫氢原子构成的芳香杂环和碳硅硫氢原子构成的芳香杂环中的一种或多种组合。

上述聚合物中，所述的Ar共轭单元可以带有取代基团，取代基团包括烷基、氟代烷基、烷氧基、酯基或羰基中的一种或多种组合。

一种含二乙醇胺基的3,6-芴的共轭聚合物的制备方法，分两步进行，第一步：将9,9-二(溴烷基)-3,6-芴单体与Ar单体进行共聚合反应得到含3,6-芴的前驱体共轭聚合物，聚合反应中所使用的9,9-二(溴烷基)-3,6-芴单体结构如下：

其中，R₁为反应活性基团，包括溴基、碘基、氯基、三烷基锡或4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂戊硼烷-2-基中的一种，z为2～12；所述三烷基锡中的烷基的碳数目为1～4；