[发明专利]芴和芘、苝的共轭聚合物材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明具体为芴和苝、芘的共轭聚合物材料及其制备方法，该类材料可应用于聚合物电致发光材料、聚合物集成电路、聚合物太阳能电池、聚合物薄膜晶体管、聚合物激光、聚合物非线性光学材料和荧光探针等有机电子学领域。

背景技术

近几十年来，无机半导体器件的腾飞，极大地推动了整个电子信息技术的快速发展。在莫尔定律的推动下，半导体工业不断用缩小器件尺寸的办法以提高集成度来满足芯片性能的提高和成本的下降，但芯片尺寸不可能无限小下去，现有的半导体器件如晶体管技术已临近极限。在这种背景下，聚合物半导体材料因为特有的粘弹特性、热稳定性能、易于采用溶液旋涂和喷墨打印加工方法制备薄膜半导体器件等优点而受到学术和产业界的特别关注，逐渐形成了塑料电子学这一前沿交叉学科。塑料电子学中最有前景的三种半导体器件是聚合物电致发光器件[Burroughes JH，Bradley DDC，Brown AB，Marks RN，Mackay K，Friend RH，BurnPL，Holmes AB.Nature 1990，347，539.BrownD，Heeger AJ.Appl Phys Lett1991，58，1982]，聚合物太阳能电池[Yu G.，Zhang C and Heeger A J.Appl Phys Lett1994，64，1540]和聚合物薄膜晶体管[Tsumura A.Koezuka H，and Ando T.Appl PhysLett1986，49，1210]。

芴类共轭聚合物是最重要的聚合物半导体材料之一，而稠环烃苝和芘因为大平面共轭的原因，具有高发光效率和高载流子迁移率等优良光电特性。在研究过程中，我们将稠环烃芘和苝和芴共聚而得到一系列的共轭聚合物。芴和苝、芘的共轭聚合物材料兼具了稠环烃和芴类共聚物的优点，具有高载流子迁移率和高发光效率，高热稳定性的特点，同时也便于载流子的注入和电荷分离，因而适合用于塑料电子学中的半导体材料。到目前为止，国内外并无相关文献和专利报道。

发明内容

技术问题：本发明提出了一类用于高效长寿命的芴和芘、苝的共轭聚合物材料及其制备方法。将稠环烃芘和苝和芴共聚而得到一系列的共轭聚合物，通过化学结构修饰调节材料的热性能、粘弹性能和光电性能。同时研究该类材料在聚合物电致发光材料、聚合物集成电路、聚合物太阳能电池、聚合物效应管、染料激光、聚合物非线性光学材料和荧光探针等塑料电子学领域的应用。

技术方案：

一、本发明采用Suzuki交替共聚的方法制备了一类芴和苝、芘的共轭聚合物材料，其特征在于它们具有如下四种结构之一：

聚合物结构I

其中R₁和R₂是碳原子数为6～18的烷基，R₁和R₂可以相同，也可以不同；m数值为1，2或3；n表示聚合物，聚合物分子量为16000～380000；芴和芘的共轭连接的方式有1，6(8)连接和2，7连接两种方式。

聚合物结构II

R₃和R₄为碳原子数为6～18的烷基、或者为烷氧基，其中烷基的碳原子数为6～18，R₃和R₄可以相同，也可以不同；m数值为1，2或3；n表示聚合物，聚合物分子量为16000～380000；芴和芘的共轭连接的方式有1，6(8)连接和2，7连接两种方式。

聚合物结构III

其中，R₁、R₂、m和n的描述见聚合物结构I部分。

聚合物结构IV

其中，R₃、R₄、m和n的描述见聚合物结构II部分。

二、本发明聚合物的制备方法如下

1、聚合物结构I的制备方法如下：

前体二溴芘有两种，分别如下：

*为另一取代位置

它们的制备方法见中国发明专利ZL 200510029087.6。

^＊为另一取代位置

步骤A1和A2制备方法类似，为合成单体双硼酸酯的步骤，通过丁基锂置换锂化卤原子，加入硼酸甲酯，酸水解，则生成硼酸，然后用1，3—丙二醇酯化即得硼酸酯；或者在丁基锂置换锂化卤原子后，直接加入对应的硼酸酯。二溴芴单体有三种，化学结构式如下：

①m＝1时