[发明专利]一种醌式共轭聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种醌式共轭聚合物及其制备方法和应用，所述醌式共轭聚合物为一种通过C＝C双键相连的新型醌式结构聚合物，具有较好的导电性能，制备该醌式共轭聚合物所使用的单体含有至少两个羰基，制备方法简单，无需氧化处理也不用通过掺杂就能展现出导电性能，其制备过程快捷方便，能够应用到光电器件中，具有较高应用价值。

技术领域

本发明涉及有机光电材料领域，更具体地，涉及一种醌式共轭聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

近几十年，随着新型半导体器件和集成电路技术的不断发展，对于半导体材料的研究越来越深入。其中，导电聚合物由于具有普通高分子的性能，能够制备可折叠弯曲器件，并具有很好的成膜性，成为半导体材料的研究热点。导电聚合物通常用于电力装置，如电池、电容器、电子感应器、抗静电涂层、电磁干扰保护、金属抗腐蚀涂层、石板印刷、电路板、有机发光二极管、太阳能电池以及场效应管。

大部分有机聚合物为绝缘体或者半导体，其中一些通过掺杂处理，可以得到带电荷或者部分醌式结构的高分子，由绝缘体或半导体变为导电型的聚合物，如聚吡咯、聚噻吩、聚苯亚乙烯、聚乙炔、聚噻吩乙炔、聚苯、聚呋喃、聚萘、聚薁、聚吲哚、聚咔唑、聚苯胺、聚苯硫醚。其中，聚噻吩和聚吡咯这类五元杂环的共轭聚合物由于其简单的制备方法和高效的加工方式，在各类电子器件中得到了广泛的使用。通常情况下，它们可以通过使用路易斯(Lewis)酸催化自由基氧化聚合得到噻吩、吡咯通过C-C单键相连的共轭聚合物，在无掺杂条件下，该类聚合物为绝缘体，而掺杂后，单体间的C-C单键传递转换，聚合物的部分片段或整个分子转变成醌式结构，其转变演化过程如下：

在掺杂条件下，如聚乙炔掺杂碘、溴、锂、钠或者五氟化砷等氧化或还原剂的条件下可以得到导电率105S/cm，而聚噻吩在氧化掺杂条件下，也可以得到103S/cm的导电率。通过掺杂，芳香型的聚噻吩部分片段形成醌式共轭结构，更有利于电子的传输，提高电子在分子链上传递。

为了获得具有较高导电性能的醌式结构聚合物，当前也存在不少相关研究，如Adv.Sci,2018,5,1800947报道了合成一种聚噻吩衍生物的方法，聚合物掺杂后，转变为醌式结构，导电率也大幅提高，在温度为近100摄氏度时，参杂后的该高分子导电率有大幅的提高；TW201841921报道了二氰基亚甲基取代的醌式结构有机半导体材料，但这类化合物合成复杂，最后的芳香结构转变成醌式结构必须通过引入二氰基亚甲基封端实现，并且分子的聚合长度有一定限制，通过该合成工艺，不能够得到醌式的聚合物；WO9622317报道了合成聚吡咯并通过掺杂得到高导电率的方法，而这种方法得到的聚吡咯单体是通过C-C单键链接，只有掺杂后该聚合物才能成为导电高分子；JP2017206649报道了一种含有醌式结构片段的有机半导体材料，该类分子证明了醌式结构可以大大降低分子的能隙，增强其电荷迁移性能。

但目前为止，通常情况都是将芳香结构经过氧化处理以获得醌式共轭结构的聚合物，其制备过程复杂，并且也还没有任何报道关于通过C＝C双键相连的醌式聚合物。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种醌式共轭聚合物，这种物质是一种通过C＝C双键相连的新型醌式结构聚合物，具有较好的导电性能，可广泛应用于光电子器件中，且其制备方法简单。

本发明的另一个目的，提供了一种醌式聚合物的制备方法，这种醌式聚合物的制备方法不用经过氧化过程，可直接通过聚合反应得到醌式结构的共轭聚合物，制备过程简单。

本发明采取的技术方案是：

一种醌式共轭聚合物，结构式如下：