[发明专利]一种D-A型共轭聚合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种D‑A型共轭聚合物，其结构式为：本发明在以吡咯并吡咯二酮(DPP)作为强受体单元的基础上进一步引入二噻吩并吡咯(DTP)单元，所得D‑A型共聚物具有较高的HOMO能级、较窄的带隙、良好的溶解性以及较好的光探测性能，且涉及的制备方法简单，适合推广应用。

技术领域

本发明属于有机聚合物及其合成技术领域，具体涉及一种D-A型共轭聚合物及其制备方法。

背景技术

目前，能源危机已给人们敲响警钟，人们在努力寻找各种可替代的清洁能源，其中清洁且丰富的太阳能成为人们关注的重点。目前基于单晶硅的太阳能电池已经发展非常成熟，但是有机太阳能电池由于其拥有制造面积大、成本低、工艺简单、具有柔性等优点正逐渐引起人们的注意。

现有的D-A型分子在获得增大开路电压以及减小能量损失方面仍然有待改进，同时部分D-A型分子由于结构复杂导致分子平面性较差，使得成膜性较差，不利于制成有机光探测器件；同时电荷载流子迁移率进一步限制了其推广性应用。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种以吡咯并吡咯二酮单元(DPP)和二噻吩并吡咯单元(DTP)组成的D-A型共聚物，该聚合物具有较高的HOMO能级、较窄的带隙、良好的溶解性以及较好的光探测性能，且涉及的制备方法简单，适合推广应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种D-A型共轭聚合物，其结构式为：

式中，R为C16-C20的直链或支链烷基；X为苯基、1-萘基或2-萘基；n取值范围为70-200。

上述一种D-A型共轭聚合物的制备方法，包括如下步骤：

1)以噻吩基吡咯并吡咯二酮、溴代烷烃为主要原料，进行一次溴代反应得化合物1；然后将其与N-溴代丁二酰亚胺进行二次溴代反应得化合物2，其结构式见式II；

2)以二噻吩并吡咯和三甲基氯化锡为主要原料进行卤代反应得化合物3，其结构式见式III；

3)将所得化合物2和化合物3，在保护气氛和催化剂作用下进行聚合反应，即得所述D-A型共轭聚合物(结构式见式I，化合物4)。

上述方案中，所述溴代烷烃的碳原子数为16～20。

上述方案中，步骤1)中所述噻吩基吡咯并吡咯二酮与溴代烷烃的摩尔比为1:(2～2.5)；化合物1与N-溴代丁二酰亚胺的摩尔比为1:(2～2.5)。

上述方案中，步骤1)中所述一次溴代反应温度为130～145℃，时间为12～18h；采用的催化剂优选为碳酸钾，溶剂优选为DMF。

上述方案中，步骤1)中所述二次溴代反应温度为室温，时间为12～18h；采用的溶剂优选为三氯甲烷，且化合物1和N-溴代丁二酰亚胺在避光和冰浴条件下混合。

上述方案中，步骤2)中所述二噻吩并吡咯和三甲基氯化锡的摩尔比为1:(2.5～3)。

上述方案中，步骤2)中所述卤代反应温度为室温，时间为12～18h；其中采用的溶剂优选为四氢呋喃，催化剂优选为正丁基锂，且化合物二噻吩并吡咯与正丁基锂在-70～-78℃下混合。

上述方案中，所述化合物2与化合物3的摩尔比为1:1；采用的催化剂优选为四三苯基膦钯，溶剂优选为甲苯。

上述方案中，步骤3)中所述聚合反应温度为100～110℃，时间为72～96h。

上述方案中，所述二噻吩并吡咯的结构式见式IV，