一种全共轭嵌段聚电解质及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子聚合物领域，具体涉及一种全共轭嵌段聚电解质及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 20世纪70年代以来，现有技术中各类共轭聚合物取得快速发展，尤其是自催化 剂转移链增长活性聚合法（GRIM)提出以来，通过更易于控制的聚合反应制备出了大量的 分子量可控、分子量分布较窄的全共扼嵌段共聚物，并将其应用于聚合物太阳能电池、聚合 物发光二极管、有机场效应晶体管、生物传感和细胞成像等领域。但是，对于全共轭的刚 性-刚性嵌段共聚物来说，其刚性链段的结构会降低聚合物在溶液中的溶解度，这将不利 于多层光电器件的制备。因此，众多研宄者在聚合物侧链上引入亲水性的柔性基团或离子 基团来改善聚合物在溶液中的溶解性。
[0003] 基于此，在全共轭共聚物中，共轭聚电解质材料因具有良好的光电性能及溶解性 能越来越引起人们的关注。但是，因受合成方法的限制，研宄者所合成出的共轭聚电解质材 料多为无规、交替共聚物，或均聚物，合成出的全共轭嵌段聚电解质较少，且分子结构种类 非常有限。随着嵌段共聚物合成方法发展，通过更易于控制的GRIM活性聚合法等聚合方法 能够合成出更多的分子结构明确，多种芳香单元嵌段的共轭聚电解质材料。
【发明内容】
[0004] 发明目的：本发明的目的在于提供一种全共轭嵌段聚电解质，其不但具有传统共 轭聚合物的优良光电性能，而且在水、甲醇等极性溶剂中具有较好的溶解性，可以通过溶液 旋涂加工，并且在薄膜中可以自组装成特定的微相分离结构，有利于有机光电器件性能的 提高；本发明的另一目的在于提供该全共轭嵌段聚电解质的制备方法。
[0005] 技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] 全共轭嵌段聚电解质，其具有如下通式（1)表示的结构：
[0007]
【主权项】
1. 全共轭嵌段聚电解质，其特征在于：其具有如下通式（1)表示的结构：
其中，A、B分别为共轭单元;m和n为聚合物主链结构的重复单元数，m、n均为大于零 的正整数； 其中，结构单元A为如下通式（2)表示的结构：
其中，取代芳香单元B为取代噻吩、芴、吡咯、咔唑、对苯单元，取代基为直链烷基或烷 氧基。
2. 根据权利要求1所述的全共轭嵌段聚电解质，其特征在于：所述的烷基R选自直链 醚氧基，或末端为亲水性基团的直链烷基和醚氧基。
3. 根据权利要求2所述的全共轭嵌段聚电解质，其特征在于：所述的烷基R选自直链 醚氧基时，烷基R为直链醚氧基3,6,9-三氧杂葵基。
4. 根据权利要求2所述的全共轭嵌段聚电解质，其特征在于：所述的烷基R选自末端 为亲水性基团的直链烷基和醚氧基时，烷基R为直链丁基、己基或4,7-二氧杂葵基中任意 一种。
5. 根据权利要求3所述的全共轭嵌段聚电解质，其特征在于：当烷基R为丁基时，末端 亲水性基团为离子基团磺酸基，电荷补偿离子为Li、Na、K离子。
6. 根据权利要求4所述的全共轭嵌段聚电解质，其特征在于：当烷基R为己基或 4, 7-二氧杂葵基时，末端亲水性基团为极性基团磷酸酯基、二乙醇胺基，和离子基团季铵盐 阳离子、两性离子。
7. 制备权利要求1中所述的全共轭嵌段聚电解质的方法，其特征在于：具体步骤如 下： 步骤1)在无水无氧环境下，依次加入1份共轭单元a，四氢呋喃溶剂，0°C加入格氏试 剂，缓慢升至室温反应24小时，制得溶液A ;同样在无水无氧的另一容器中依次加入1-3份 的b单元，四氢呋喃溶剂，0°C加入格氏试剂，缓慢升至室温反应24小时，制得溶液B ; 步骤2)将1，2-双（二苯基磷）乙烷二氯化镍溶于四氢呋喃制成悬浊液，并注入到溶 液B中，反应5小时，得到溶液C，再将溶液A注入到溶液C中后进行共聚反应2-24小时得 到反应液D ; 步骤3)反应液D经淬灭反应后，经氯仿萃取，所得有机相用饱和NaCl溶液洗涤，再用 蒸馏水洗，然后用无水MgS04干燥，过滤，蒸馏，在所得浓缩液中加入沉淀剂，过滤得到粗产 物，对粗产物采用中等极性有机溶剂进行洗涤得到全共轭嵌段共聚物； 步骤4)对步骤3所得到的全共轭嵌段共聚物，对其含活性端基单元a的侧链进一步进 行离子改性，使得聚合物侧链含亲水性柔性基团或离子基团； 其中，共轭单元a选自含活性端基溴的单体、已预先引入阴离子基团的单体和预先引 入N，N_二乙胺基的单体。
8. 根据权利要求7中所述的制备全共轭嵌段聚电解质的方法，其特征在于：其中，步骤 1)中，格氏试剂选自甲基氯化镁、乙基溴化镁或异丙基氯化镁中的一种。
9. 根据权利要求7中所述的制备全共轭嵌段聚电解质的方法，其特征在于：步骤3) 中，用于洗涤粗产物的有机溶剂选自丙酮、乙酸乙酯或乙酸甲酯中的一种。
10. 根据权利要求7中所述的制备全共轭嵌段聚电解质的方法，其特征在于：步骤3) 中，淬灭反应采用的是盐酸溶液；沉淀剂选自甲醇和乙醇。
【专利摘要】本发明公开了全共轭嵌段聚电解质，属于高分子聚合物领域，其具有如下通式表示的结构：其中，A、B分别为共轭单元；m和n为聚合物主链结构的重复单元数，m、n均为大于零的正整数。本发明还公开了该电解质的制备方法。具有传统共轭聚合物的优良的光电性能，较宽的吸收光谱范围，可以实现光电性能的有效调节；增大了聚合物在溶液中的溶解性及导电性；聚合物有利于大面积的旋涂成膜，提高了溶液加工性；同时，该聚合物有利于器件性能的提高；本发明的制备该全共轭嵌段聚电解质的方法，步骤简单，合成的全共轭嵌段聚电解质性能优越。
【IPC分类】C08G61-12
【公开号】CN104804176
【申请号】CN201510234237
【发明人】张雪勤, 熊丽娜, 林保平, 章曙
【申请人】东南大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年5月8日