[发明专利]一种双茚并芴基共轭聚合物激光增益材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属光电材料和应用技术领域，具体涉及一种双茚并芴基共轭聚合物激光增益材料及其制备方法与应用，该材料具有热稳定性优异、成膜性能好，可以作为有机激光增益介质和发光主体，通过简单的溶液加工法制备有机激光器件或有机电致发光器件。

背景技术

共轭聚合物是非常有前景的主体材料，在有机光电应用上具有巨大的潜力，比如：OLED、OSCs、OFETS等。它们也是有机激光器应用的有前景的候选者，因为它们具有良好的固态量子效率，固态中的高发色团密度，大的受激发射截面，以及易于通过化学改性手段提高其光电性能。其中梯形聚对苯结构(LPPP)是一类重要的共轭聚合物体系。此类材料具有刚性骨架、大平面结构、优良的电荷传输性能。然而，LPPP结构由于分子间相互作用及共轭单元之间的π-π堆积而存在着低能带发射的现象，这严重降低了该发光材料的色纯性、色稳定性。

为改善LPPP的发光性能，本发明设计了一种双茚并芴基共轭聚合物激光增益材料，以梯形芴结构为骨架，选用不同的受体结构进行共聚而得到的梯形嵌段共聚物，通过共聚单体的引入，打断了梯形共轭聚合物的长共轭链，这样既保留了LPPP结构单元的优良的电荷传输性能，又克服了自吸收现象严重的问题，极大改善了此类材料的光电性能，增益系数更是其均聚物3-5倍左右。该材料具有成本低廉、合成简单可控、产率高、溶解性好等优势，同时该类材料具有较好的热稳定性、可逆的氧化还原特性、良好的成膜性能，可以采用简易的溶液成膜方式制备薄膜器件。此外，随着梯形链的延伸，作为活性发光层在机电致发光器件表现出更高的亮度和优异的发光效率，同时在有机激光器件中也表现出更低的激光阈值和更高的增益，是一类有重要应用潜力的发光材料体系。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种双茚并芴基共轭聚合物激光增益材料及其制备方法与应用，解决现有有机发光材料体系稳定性不足、迁移率不高等问题。

技术方案：为解决现有技术问题，本发明的一种双茚并芴基共轭聚合物激光增益材料采以梯形双茚并芴结构为骨架，选用不同电子受体结构进行共聚而得到的梯形嵌段共聚物，具有如下式I所示的结构通式：

其中，R₁、R₂为C1-C30烷基、烷氧基、烷苯基、烷氧基苯基中的一种，n的取值大于等于5，A选自以下的官能团中的一种：

其中，*为连接位置；C为碳原子；O为氧原子；N是氮原子；S是硫原子；F是氟原子。

上述一种双茚并芴基共轭聚合物激光增益材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：合成化合物1

在避光且氮气保护下，将芴双硼酸酯邻溴苯甲酸甲酯四三苯基膦钯催化剂、相转移催化剂四丁基溴化铵溶于甲苯和碳酸钾的混合溶液中，80-100℃下反应24-48小时，反应结束后经柱色谱纯化得化合物1

步骤二：合成化合物2

在氮气保护下，将R₂的溴代化合物加入无水四氢呋喃溶剂中，冷却至-78℃，反应0.5-1小时，缓慢滴加正丁基锂溶液，反应0.5-2小时后，将化合物1溶于无水四氢呋喃中，滴加入反应体系，在-78℃反应8-16小时，反应结束后经柱色谱纯化得到叔醇中间体，将叔醇中间体溶于二氯甲烷溶剂中，加入三氟化硼乙醚，0-25℃下反应0.5-2小时，反应结束后经柱色谱纯化得化合物2

步骤三：合成化合物3

在避光和氮气保护条件下，把化合物3、无水四氯化碳加入反应瓶，将液溴用无水四氯化碳溶液稀释100倍，在-10-10℃缓慢加入稀释后的液溴，反应2-10小时，反应结束后经柱色谱纯化得到化合物3

步骤四：合成终产物3LF-A

在避光且氮气保护下，将四三苯基膦钯催化剂、含官能团A的双硼酸酯、相转移催化剂四丁基溴化铵与化合物3溶于甲苯和碳酸钾水溶液的混合溶液中，80-100℃下反应2-4天，反应结束后经氧化铝柱纯化、甲醇沉降、抽提分别得到终产物3LF-A

其中：

步骤一中，合成化合物1芴双硼酸酯邻溴苯甲酸甲酯四三苯基膦钯催化剂：相转移催化剂四丁基溴化铵＝1：(2-8)：(0.05-0.1)：(0.2-0.6)，每摩尔化合物1加入甲苯溶剂4-8L，甲苯与碳酸钾水溶液体积比为(2-3):1。