一種全共軛嵌段聚電解質(zhì)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子聚合物領(lǐng)域，具體涉及一種全共軛嵌段聚電解質(zhì)及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 20世紀(jì)70年代以來，現(xiàn)有技術(shù)中各類共軛聚合物取得快速發(fā)展，尤其是自催化 劑轉(zhuǎn)移鏈增長活性聚合法（GRIM)提出以來，通過更易于控制的聚合反應(yīng)制備出了大量的 分子量可控、分子量分布較窄的全共扼嵌段共聚物，并將其應(yīng)用于聚合物太陽能電池、聚合 物發(fā)光二極管、有機場效應(yīng)晶體管、生物傳感和細(xì)胞成像等領(lǐng)域。但是，對于全共軛的剛 性-剛性嵌段共聚物來說，其剛性鏈段的結(jié)構(gòu)會降低聚合物在溶液中的溶解度，這將不利 于多層光電器件的制備。因此，眾多研宄者在聚合物側(cè)鏈上引入親水性的柔性基團或離子 基團來改善聚合物在溶液中的溶解性。
[0003] 基于此，在全共軛共聚物中，共軛聚電解質(zhì)材料因具有良好的光電性能及溶解性 能越來越引起人們的關(guān)注。但是，因受合成方法的限制，研宄者所合成出的共軛聚電解質(zhì)材 料多為無規(guī)、交替共聚物，或均聚物，合成出的全共軛嵌段聚電解質(zhì)較少，且分子結(jié)構(gòu)種類 非常有限。隨著嵌段共聚物合成方法發(fā)展，通過更易于控制的GRIM活性聚合法等聚合方法 能夠合成出更多的分子結(jié)構(gòu)明確，多種芳香單元嵌段的共軛聚電解質(zhì)材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提供一種全共軛嵌段聚電解質(zhì)，其不但具有傳統(tǒng)共 軛聚合物的優(yōu)良光電性能，而且在水、甲醇等極性溶劑中具有較好的溶解性，可以通過溶液 旋涂加工，并且在薄膜中可以自組裝成特定的微相分離結(jié)構(gòu)，有利于有機光電器件性能的 提高；本發(fā)明的另一目的在于提供該全共軛嵌段聚電解質(zhì)的制備方法。
[0005] 技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] 全共軛嵌段聚電解質(zhì)，其具有如下通式（1)表示的結(jié)構(gòu)：
[0007]
【主權(quán)項】
1. 全共軛嵌段聚電解質(zhì)，其特征在于：其具有如下通式（1)表示的結(jié)構(gòu)：
其中，A、B分別為共軛單元;m和n為聚合物主鏈結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元數(shù)，m、n均為大于零 的正整數(shù)； 其中，結(jié)構(gòu)單元A為如下通式（2)表示的結(jié)構(gòu)：
其中，取代芳香單元B為取代噻吩、芴、吡咯、咔唑、對苯單元，取代基為直鏈烷基或烷 氧基。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全共軛嵌段聚電解質(zhì)，其特征在于：所述的烷基R選自直鏈 醚氧基，或末端為親水性基團的直鏈烷基和醚氧基。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的全共軛嵌段聚電解質(zhì)，其特征在于：所述的烷基R選自直鏈 醚氧基時，烷基R為直鏈醚氧基3,6,9-三氧雜葵基。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的全共軛嵌段聚電解質(zhì)，其特征在于：所述的烷基R選自末端 為親水性基團的直鏈烷基和醚氧基時，烷基R為直鏈丁基、己基或4,7-二氧雜葵基中任意 一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的全共軛嵌段聚電解質(zhì)，其特征在于：當(dāng)烷基R為丁基時，末端 親水性基團為離子基團磺酸基，電荷補償離子為Li、Na、K離子。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的全共軛嵌段聚電解質(zhì)，其特征在于：當(dāng)烷基R為己基或 4, 7-二氧雜葵基時，末端親水性基團為極性基團磷酸酯基、二乙醇胺基，和離子基團季銨鹽 陽離子、兩性離子。
7. 制備權(quán)利要求1中所述的全共軛嵌段聚電解質(zhì)的方法，其特征在于：具體步驟如 下： 步驟1)在無水無氧環(huán)境下，依次加入1份共軛單元a，四氫呋喃溶劑，0°C加入格氏試 劑，緩慢升至室溫反應(yīng)24小時，制得溶液A ;同樣在無水無氧的另一容器中依次加入1-3份 的b單元，四氫呋喃溶劑，0°C加入格氏試劑，緩慢升至室溫反應(yīng)24小時，制得溶液B ; 步驟2)將1，2-雙（二苯基磷）乙烷二氯化鎳溶于四氫呋喃制成懸濁液，并注入到溶 液B中，反應(yīng)5小時，得到溶液C，再將溶液A注入到溶液C中后進行共聚反應(yīng)2-24小時得 到反應(yīng)液D ; 步驟3)反應(yīng)液D經(jīng)淬滅反應(yīng)后，經(jīng)氯仿萃取，所得有機相用飽和NaCl溶液洗滌，再用 蒸餾水洗，然后用無水MgS04干燥，過濾，蒸餾，在所得濃縮液中加入沉淀劑，過濾得到粗產(chǎn) 物，對粗產(chǎn)物采用中等極性有機溶劑進行洗滌得到全共軛嵌段共聚物； 步驟4)對步驟3所得到的全共軛嵌段共聚物，對其含活性端基單元a的側(cè)鏈進一步進 行離子改性，使得聚合物側(cè)鏈含親水性柔性基團或離子基團； 其中，共軛單元a選自含活性端基溴的單體、已預(yù)先引入陰離子基團的單體和預(yù)先引 入N，N_二乙胺基的單體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7中所述的制備全共軛嵌段聚電解質(zhì)的方法，其特征在于：其中，步驟 1)中，格氏試劑選自甲基氯化鎂、乙基溴化鎂或異丙基氯化鎂中的一種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7中所述的制備全共軛嵌段聚電解質(zhì)的方法，其特征在于：步驟3) 中，用于洗滌粗產(chǎn)物的有機溶劑選自丙酮、乙酸乙酯或乙酸甲酯中的一種。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7中所述的制備全共軛嵌段聚電解質(zhì)的方法，其特征在于：步驟3) 中，淬滅反應(yīng)采用的是鹽酸溶液；沉淀劑選自甲醇和乙醇。
【專利摘要】本發(fā)明公開了全共軛嵌段聚電解質(zhì)，屬于高分子聚合物領(lǐng)域，其具有如下通式表示的結(jié)構(gòu)：其中，A、B分別為共軛單元；m和n為聚合物主鏈結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元數(shù)，m、n均為大于零的正整數(shù)。本發(fā)明還公開了該電解質(zhì)的制備方法。具有傳統(tǒng)共軛聚合物的優(yōu)良的光電性能，較寬的吸收光譜范圍，可以實現(xiàn)光電性能的有效調(diào)節(jié)；增大了聚合物在溶液中的溶解性及導(dǎo)電性；聚合物有利于大面積的旋涂成膜，提高了溶液加工性；同時，該聚合物有利于器件性能的提高；本發(fā)明的制備該全共軛嵌段聚電解質(zhì)的方法，步驟簡單，合成的全共軛嵌段聚電解質(zhì)性能優(yōu)越。
【IPC分類】C08G61-12
【公開號】CN104804176
【申請?zhí)枴緾N201510234237
【發(fā)明人】張雪勤, 熊麗娜, 林保平, 章曙
【申請人】東南大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年5月8日