專利名稱：一類剛性齊聚物-富勒烯共聚物及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一類共聚物及其制備方法，具體涉及一類剛性齊聚物-富勒烯共聚物及其制備方法和應(yīng)用，屬于富勒烯衍生物材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
富勒烯及其衍生物具有高效的電子接受和傳輸能力而被廣泛應(yīng)用于有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，有機(jī)太陽能電池和有機(jī)光導(dǎo)體等領(lǐng)域。富勒烯[60]及其衍生物[6，6]_苯-碳61-丁酸甲酯(PCBM)作為電子受體材料被廣泛用于光電子器件中。在含富勒烯的光電器件中，富勒烯排列成有序結(jié)構(gòu)對(duì)于發(fā)揮器件的性能至關(guān)重要。然而由于富勒烯容易自聚集，而很難排列成有序結(jié)構(gòu)。為了抑制富勒烯的自聚集，人們將富勒烯與電子給體(共軛聚合物)
通過共價(jià)鍵鍵接在一起，制備成“雙電纜聚合物”。但是，光電器件的性能仍然沒得到改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一類剛性齊聚物-富勒烯共聚物及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述缺點(diǎn)和不足。剛性齊聚物作為一種新型的光電材料受到人們的重視。剛性齊聚物具有類似共軛聚合物的性能以及單一的分子結(jié)構(gòu)，將其與富勒烯通過共價(jià)鍵連制備而成的剛性齊聚物-富勒烯共聚物，在光電器件領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明用氮卡賓的[2+1]環(huán)加成反應(yīng)制備一種剛性齊聚物-富勒烯共聚物。發(fā)明所需要解決的技術(shù)問題，通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)作為本發(fā)明的第一方面，一類剛性齊聚物-富勒烯共聚物，其特征在于，其結(jié)構(gòu)如式I所示
權(quán)利要求
1.一類剛性齊聚物-富勒烯共聚物，其特征在于，其結(jié)構(gòu)如式I所示
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一類剛性齊聚物-富勒烯共聚物，其特征在于，Ar2含有與富勒烯反應(yīng)的官能團(tuán)，Ar2在與富勒烯反應(yīng)之前，其結(jié)構(gòu)為芴酮或環(huán)戊[2，l-b;3，4-b’ ]雙噻吩酮，剛性齊聚物的結(jié)構(gòu)如式2所示 卜叫七和)試2。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一類剛性齊聚物-富勒烯共聚物，其特征在于，y大于I時(shí)，Ar2在齊聚物分子中的位置是無規(guī)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物，其特征在于，所述的烷基為甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、I-乙基丁基、2-乙基丁基、1_丙級(jí)丁基、戍基、異戍基、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、異己基、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、異庚基、辛基、異辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物，其特征在于，富勒烯中碳原子個(gè)數(shù)是60，70或84。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物，其特征在于，該剛性齊聚物-富勒烯共聚物是由富勒烯與剛性齊聚物通過共價(jià)鍵鏈接在一起的；富勒烯與剛性齊聚物之間的鍵接方式是三元環(huán)。
7.—種如權(quán)利要求I所述的一類剛性齊聚物-富勒烯共聚物的制備方法，其特征在于，所述剛性齊聚物-富勒烯共聚物是由剛性齊聚物與富勒烯通過氮卡賓的[2+1]環(huán)加成反應(yīng)制備而成，具體制備方法包括如下步驟(1)齊聚物腙的合成按摩爾份數(shù)計(jì)，將I份如式2所示的剛性齊聚物與1-2份的對(duì)甲苯磺酰肼溶于溶劑，加入催化劑量的酸，在60°C _120°C反應(yīng)7-24h，蒸去溶劑，洗滌得到齊聚物蹤； (2)剛性齊聚物-富勒烯共聚物的合 成按摩爾份數(shù)計(jì)，將I份步驟(I)所得的齊聚物腙與1-2份的甲醇鈉混合，在惰性氣體保護(hù)下于室溫?cái)嚢?5-60min，然后加入O. 5_2份的富勒烯的溶液于70°C _120°C反應(yīng)6-48h，分離，提純得到初產(chǎn)物，然后將初產(chǎn)物溶于鄰二氯苯溶液，回流6-18h，分離，提純得到剛性齊聚物-富勒烯共聚物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物的制備方法，其特征在于，步驟(O中所用的溶劑是甲醇、乙醇、四氫呋喃或甲苯。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物的制備方法，其特征在于，步驟(O中所用的酸是濃鹽酸，濃硫酸，甲基磺酸或三氟甲基磺酸，催化劑量為2-7滴。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物的制備方法，其特征在于，步驟(I)中反應(yīng)溫度可為70°C -120°C ;所用反應(yīng)時(shí)間為7h-24h。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物的制備方法，其特征在于，步驟(1)制備的齊聚物腙不經(jīng)提純，用溶劑洗去對(duì)甲苯磺酰肼后直接用于下一步反應(yīng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物的制備方法，其特征在于，步驟(2)中齊聚物腙與富勒烯的摩爾比為O.5-2。
13.如權(quán)利要求7所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物的制備方法，其特征在于，步驟(2)中富勒烯的溶劑是甲苯、氯苯或鄰二氯苯。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物的制備方法，其特征在于，步驟(2)中提純所用的方法為柱層析，淋洗液由環(huán)己烷、二硫化碳、甲苯中的一種或幾種配制而成。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物的制備方法，其特征在于，步驟(2)初產(chǎn)物制備過程中，反應(yīng)溫度為80°C -120°C ;反應(yīng)時(shí)間為6-48h。
16.如權(quán)利要求7所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，第一次分離得到的初產(chǎn)物必須在鄰二氯苯中回流，回流時(shí)間為6-18h。
17.根據(jù)權(quán)利要求7所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，可用鄰二氯苯做溶劑，不分離初產(chǎn)物，80°C _120°C反應(yīng)6-48h后直接回流6-18h，在分離提純得剛性齊聚物-富勒烯元共聚體。
18.根據(jù)權(quán)利要求I所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物的應(yīng)用，其特征在于，可用作光電材料。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物的應(yīng)用，其特征在于，可用于有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，有機(jī)太陽能電池和有機(jī)光導(dǎo)體領(lǐng)域。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物的應(yīng)用，其特征在于，作模型化合物，用于電荷分離和電子傳輸?shù)墓馕锢磉^程的研究。
全文摘要
本發(fā)明公開了一類剛性齊聚物-富勒烯共聚物及其制備方法。剛性齊聚物-富勒烯共聚物由剛性齊聚物與富勒烯通過氮卡賓的[2+1]環(huán)加成反應(yīng)制備而成。剛性齊聚物與富勒烯之間的鍵接單元是三元環(huán)，具體結(jié)構(gòu)如式1所示。本發(fā)明的剛性齊聚物-富勒烯共聚物在常用有機(jī)溶劑中溶解性好，可用于有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，有機(jī)太陽能電池和有機(jī)光導(dǎo)體等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C07C13/567GK102863310SQ20121038847
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者李慧, 滕福愛, 齊遠(yuǎn)江, 趙萌, 劉奉麗, 韓露, 韓哲文 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)