[发明专利]基于噻吩与苯并噻二唑的共轭聚合物及其制备方法

说明书

本发明涉及基于噻吩与苯并噻二唑的共轭聚合物及其制备方法。本发明中的基于噻吩与苯并噻二唑的共轭聚合物具有在可见‑近红外区宽而强的吸收，且柔性侧链可为材料提供良好的溶解度，因此该材料可溶液加工。所以本发明作为半导体活性层给体材料在有机场效应晶体管器件中有潜在的应用前景。本发明中基于噻吩与苯并噻二唑的共轭聚合物通过直接芳基化聚合而成。该方法不需要有机金属官能团的单体的制备，这有助于更高的原子经济，该方法还具有合成步骤少、避免有毒物质对人体和环境的危害等优点。本发明所涉及聚合方法符合环保、经济的绿色化学原则。

技术领域

本发明涉及一种在可见-近红外区有强吸收的给体聚合物及其制备方法，属于有机场效应晶体管给体材料领域。

背景技术

有机场效应晶体管(Organic field-effect transistor,OFET)是一种利用有机半导体组成具有从传感器到电路或数据存储的应用的功能装置。有机场效应晶体管具有优异的机械柔性、重量轻、可低温沉积、较低的制造成本和大面积印刷等优点。尽管相对于传统的晶体管，有机场效应晶体管的电荷载流子迁移率较低，但其具有高的环境敏感性、选择性以及机械柔韧性，目前已经探索了有机场效应晶体管应用于各种传感器中，例如：气体传感器、湿度传感器、热传感器、化学传感器以及生物传感器等。

共轭聚合物是有机场效应晶体管的重要组成部分。这些共轭聚合物的聚合方法大都采用传统的芳基-芳基交叉耦合形成C-C键，比如Stille偶联，Suzuki偶联等。传统的偶联的方法可以合成大部分的聚合物，然而在合成过程中需要使用有机金属试剂，偶联同时会产生等化学计量的金属副产物。这些有机金属试剂的合成成本昂贵，且其本身和反应所得的副产物通常是具有毒性，会对人体以及环境造成伤害。近年来，直接芳基化引起了大家的重视，该方法在聚合过程中无需使用有机金属试剂，是替代传统偶联方法优异的选择。直接芳基化缩聚具有合成步骤更简化、无有机金属试剂参与反应、所得聚合物缺陷更少等优点。本发明采用直接芳基化缩聚符合环保、原子经济性的绿色化学原则。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过直接芳基化缩聚合成的p-型共轭聚合物给体材料，得到一种基于噻吩与苯并噻二唑的共轭聚合物的制备方法。该聚合物采用直接芳基化合成，具有合成步骤简化，原料成本低，制备过程绿色环保等优点。本发明的聚合物可溶液处理，在可见光区域具有宽而强的光吸收，在有机场效应晶体管给体材料方面有很大的应用潜力。

本发明的目的是通过以下的技术方案实现的：

第一方面，本发明涉及基于噻吩与苯并噻二唑的共轭聚合物，所述共轭聚合物的结构式如式(Ⅰ)所示：

其中，R为C1-C30为烷基链，n≥1。

第二方面，本发明涉及基于噻吩与苯并噻二唑的共轭聚合物的制备方法，包括如下步骤：

(1)按摩尔量份数，将1份单体M1，1份单体M2，0.02-0.05份催化剂三(二亚苄基丙酮)二钯，0.1份三(2-甲氧基苯基)膦,3份碳酸钾，1.2份新戊酸，溶于邻二甲苯或2-甲基四氢呋喃中；在氩气气氛下，加热聚合后，经过索氏提取进行提纯，真空干燥获得黑色的基于噻吩与苯并噻二唑的共轭聚合物P。所述加热具体为：80℃下反应1～26小时；所述索氏提取依次采用的溶剂为甲醇、石油醚和氯仿。

所述单体M1的结构式如式(Ⅱ)所示：

R为C1-C30烷基链。

所述单体M2(4,7-二溴-2,1,3-苯并噻二唑)的结构式如式(Ⅲ)所示：

(2)步骤(1)中所述的单体M1制备步骤如下: