专利名称：一类刚性齐聚物-富勒烯共聚物及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一类共聚物及其制备方法，具体涉及一类刚性齐聚物-富勒烯共聚物及其制备方法和应用，属于富勒烯衍生物材料领域。
背景技术：
富勒烯及其衍生物具有高效的电子接受和传输能力而被广泛应用于有机场效应晶体管，有机太阳能电池和有机光导体等领域。富勒烯[60]及其衍生物[6，6]_苯-碳61-丁酸甲酯(PCBM)作为电子受体材料被广泛用于光电子器件中。在含富勒烯的光电器件中，富勒烯排列成有序结构对于发挥器件的性能至关重要。然而由于富勒烯容易自聚集，而很难排列成有序结构。为了抑制富勒烯的自聚集，人们将富勒烯与电子给体(共轭聚合物)
通过共价键键接在一起，制备成“双电缆聚合物”。但是，光电器件的性能仍然没得到改善。
发明内容
本发明的目的在于，提供一类刚性齐聚物-富勒烯共聚物及其制备方法，以克服现有技术所存在的上述缺点和不足。刚性齐聚物作为一种新型的光电材料受到人们的重视。刚性齐聚物具有类似共轭聚合物的性能以及单一的分子结构，将其与富勒烯通过共价键连制备而成的刚性齐聚物-富勒烯共聚物，在光电器件领域具有潜在应用价值。本发明用氮卡宾的[2+1]环加成反应制备一种刚性齐聚物-富勒烯共聚物。发明所需要解决的技术问题，通过以下技术方案来实现作为本发明的第一方面，一类刚性齐聚物-富勒烯共聚物，其特征在于，其结构如式I所示
权利要求
1.一类刚性齐聚物-富勒烯共聚物，其特征在于，其结构如式I所示
2.根据权利要求I所述的一类刚性齐聚物-富勒烯共聚物，其特征在于，Ar2含有与富勒烯反应的官能团，Ar2在与富勒烯反应之前，其结构为芴酮或环戊[2，l-b;3，4-b’ ]双噻吩酮，刚性齐聚物的结构如式2所示 卜叫七和)试2。
3.根据权利要求I所述的一类刚性齐聚物-富勒烯共聚物，其特征在于，y大于I时，Ar2在齐聚物分子中的位置是无规的。
4.根据权利要求I所述的刚性齐聚物-富勒烯共聚物，其特征在于，所述的烷基为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、I-乙基丁基、2-乙基丁基、1_丙级丁基、戍基、异戍基、甲基戍基、3-甲基戍基、4-甲基戍基、I-乙基戍基、2-乙基戊基、3-乙基戊基、己基、异己基、2-甲基己基、3-甲基己基、4-甲基己基、5-甲基己基、2-乙基己基、庚基、异庚基、辛基、异辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基中的一种。
5.根据权利要求I所述的刚性齐聚物-富勒烯共聚物，其特征在于，富勒烯中碳原子个数是60，70或84。
6.根据权利要求I所述的刚性齐聚物-富勒烯共聚物，其特征在于，该刚性齐聚物-富勒烯共聚物是由富勒烯与刚性齐聚物通过共价键链接在一起的；富勒烯与刚性齐聚物之间的键接方式是三元环。
7.—种如权利要求I所述的一类刚性齐聚物-富勒烯共聚物的制备方法，其特征在于，所述刚性齐聚物-富勒烯共聚物是由刚性齐聚物与富勒烯通过氮卡宾的[2+1]环加成反应制备而成，具体制备方法包括如下步骤(1)齐聚物腙的合成按摩尔份数计，将I份如式2所示的刚性齐聚物与1-2份的对甲苯磺酰肼溶于溶剂，加入催化剂量的酸，在60°C _120°C反应7-24h，蒸去溶剂，洗涤得到齐聚物踪； (2)刚性齐聚物-富勒烯共聚物的合 成按摩尔份数计，将I份步骤(I)所得的齐聚物腙与1-2份的甲醇钠混合，在惰性气体保护下于室温搅拌15-60min，然后加入O. 5_2份的富勒烯的溶液于70°C _120°C反应6-48h，分离，提纯得到初产物，然后将初产物溶于邻二氯苯溶液，回流6-18h，分离，提纯得到刚性齐聚物-富勒烯共聚物。
8.根据权利要求7所述的刚性齐聚物-富勒烯共聚物的制备方法，其特征在于，步骤(O中所用的溶剂是甲醇、乙醇、四氢呋喃或甲苯。
9.根据权利要求7所述的刚性齐聚物-富勒烯共聚物的制备方法，其特征在于，步骤(O中所用的酸是浓盐酸，浓硫酸，甲基磺酸或三氟甲基磺酸，催化剂量为2-7滴。
10.根据权利要求7所述的刚性齐聚物-富勒烯共聚物的制备方法，其特征在于，步骤(I)中反应温度可为70°C -120°C ;所用反应时间为7h-24h。
11.根据权利要求7所述的刚性齐聚物-富勒烯共聚物的制备方法，其特征在于，步骤(1)制备的齐聚物腙不经提纯，用溶剂洗去对甲苯磺酰肼后直接用于下一步反应。
12.根据权利要求7所述的刚性齐聚物-富勒烯共聚物的制备方法，其特征在于，步骤(2)中齐聚物腙与富勒烯的摩尔比为O.5-2。
13.如权利要求7所述的刚性齐聚物-富勒烯共聚物的制备方法，其特征在于，步骤(2)中富勒烯的溶剂是甲苯、氯苯或邻二氯苯。
14.根据权利要求7所述的刚性齐聚物-富勒烯共聚物的制备方法，其特征在于，步骤(2)中提纯所用的方法为柱层析，淋洗液由环己烷、二硫化碳、甲苯中的一种或几种配制而成。
15.根据权利要求7所述的刚性齐聚物-富勒烯共聚物的制备方法，其特征在于，步骤(2)初产物制备过程中，反应温度为80°C -120°C ;反应时间为6-48h。
16.如权利要求7所述的刚性齐聚物-富勒烯共聚物的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，第一次分离得到的初产物必须在邻二氯苯中回流，回流时间为6-18h。
17.根据权利要求7所述的刚性齐聚物-富勒烯共聚物的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，可用邻二氯苯做溶剂，不分离初产物，80°C _120°C反应6-48h后直接回流6-18h，在分离提纯得刚性齐聚物-富勒烯元共聚体。
18.根据权利要求I所述的刚性齐聚物-富勒烯共聚物的应用，其特征在于，可用作光电材料。
19.根据权利要求I所述的刚性齐聚物-富勒烯共聚物的应用，其特征在于，可用于有机场效应晶体管，有机太阳能电池和有机光导体领域。
20.根据权利要求I所述的刚性齐聚物-富勒烯共聚物的应用，其特征在于，作模型化合物，用于电荷分离和电子传输的光物理过程的研究。
全文摘要
本发明公开了一类刚性齐聚物-富勒烯共聚物及其制备方法。刚性齐聚物-富勒烯共聚物由刚性齐聚物与富勒烯通过氮卡宾的[2+1]环加成反应制备而成。刚性齐聚物与富勒烯之间的键接单元是三元环，具体结构如式1所示。本发明的刚性齐聚物-富勒烯共聚物在常用有机溶剂中溶解性好，可用于有机场效应晶体管，有机太阳能电池和有机光导体等领域。
文档编号C07C13/567GK102863310SQ20121038847
公开日2013年1月9日 申请日期2012年10月12日 优先权日2012年10月12日
发明者李慧, 滕福爱, 齐远江, 赵萌, 刘奉丽, 韩露, 韩哲文 申请人:华东理工大学