專利名稱：聚方酸類共軛聚合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)明涉及方酸聚合物，特別涉及一類聚方酸類共軛聚合物。本發(fā)明還涉及聚方酸類共軛聚合物的制備方法和該聚合物的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在能源問題日見突出的今天，如何制造出低成本、高效率的太陽電池成為許多科研的出發(fā)點，聚合物太陽電池(PSC)因其有機體系的多樣性，以及原料成本低、生產(chǎn)成本低、能耗低、能夠與柔性襯底兼容等優(yōu)勢，吸引了眾多的研究者。經(jīng)過科研者的努力，在短短十來年的時間里，其光電轉(zhuǎn)換效率就從10_2-10_3%提高到了 7. 73% [H. Chen, J. Hou, S. Zhang, et al. Nat. Photo.，2009，3 649]，但要滿足實用化需求，尚有很多工作要做，尤其是尋求新型共軛聚合物材料。方酸，具有良好的光化學(xué)和光物理的穩(wěn)定性，強低能量吸收，自1970年以來一直被列為光伏材料，引起人們的關(guān)注。為解決聚合物太陽能電池的問題，本發(fā)明的同一課題組首次合成了方酸衍生物與對二乙烯苯的共軛聚合物，并首次將其應(yīng)用于PSC，但由于其僅在250-480nm有吸收，與太陽光譜匹配性不好，光電轉(zhuǎn)化效率只有0. 15% [劉文繼，李瑛， 蔣青，黃艷，謝明貴.高分子材料科學(xué)與工程，2007,23:117]。隨后本發(fā)明的同一課題組又合成了帶有長鏈烷烴的含有二吡咯乙烯基噻吩與方酸共軛聚合物，吸收光譜明顯紅移，在紫外-可見及近紅外光區(qū)200-1200nm都有良好的吸收[E. F. Huo, J. Y. Wu, B. F. Song, et al. Chin. Chem. Lett.，2007，18 1531]。但上述吸收良好的聚合物(其中之一作為后文的對照物，簡稱PVTVPS-P1)僅在新鮮制備時溶解性良好，而即便是儲存在避光、低溫(_18°C)、 氮氣保護的條件下，其也會變得幾乎不溶，這對其后續(xù)光伏器件制作非常不利。使用長鏈烷烴是光電功能聚合物材料領(lǐng)域解決材料溶解性問題的通用方法，但在聚方酸體系中使用長鏈烷烴并不能有效解決這一問題。S. F. Vl0ker等也報道了類似現(xiàn)象[S. F. Vloker,S. Uemura, M. Limpinsel,et al. Macromol. Chem. Phys.，2010，211 :1098]。溶解性問題已極大地限制了聚方酸類材料在光電功能材料領(lǐng)域的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種新穎的具有良好溶解穩(wěn)定性的聚方酸類共軛聚合物材料，該類材料吸收光譜與太陽光譜匹配良好，可用于聚合物太陽電池。本發(fā)明的聚方酸是共軛聚合物，其結(jié)構(gòu)特征在于具有如下通式I
權(quán)利要求
1.聚方酸共軛聚合物，其結(jié)構(gòu)具有如下通式I
2.如權(quán)利要求1所述聚方酸共軛聚合物，其特征在于所述Ar為如下單體1至單體4中的任意一個，所述每個單體中的R1和R2為相同或不相同的氫原子、碳原子數(shù)為1-20的直鏈或支鏈的烷基單體1:
3.如權(quán)利要求1所述聚方酸共軛聚合物的制備方法，其步驟如下(a)單體采用2-吡咯甲醛為起始原料，經(jīng)過與4-烷氧基苯硼酸、或4-烷氧基芐溴、或 -烷氧基-4-溴甲基聯(lián)苯等發(fā)生反應(yīng)制備N-取代-2-吡咯甲醛；(b)N-取代-2-吡咯甲醛再與3-烷基-2，5- 二亞甲基磷酸酯發(fā)生Wittig反應(yīng)制備各單體。
4.如權(quán)利要求3所述聚方酸共軛聚合物的制備方法，其特征在于所述單體選擇權(quán)利要求2所述單體1至單體4中的任一種為起始原料，與等摩爾的方酸在正丁醇和甲苯的混合溶劑中在回流溫度下縮聚反應(yīng)16小時獲得目標(biāo)聚合物。
5.如權(quán)利要求1或2所述聚方酸類共軛聚合物的用途，用于制備聚合物太陽能電池。
6.如權(quán)利要求5所述聚方酸類共軛聚合物的用途，其特征在于將權(quán)利要求1或2所述的聚方酸類共軛聚合物和聚3-己基噻吩的共混薄膜作為聚合物太陽電池的光敏層。
全文摘要
本發(fā)明涉及方酸聚合物，特別涉及一類聚方酸類共軛聚合物，該類聚合物具有良好的溶解穩(wěn)定性，吸收光譜與太陽光譜匹配良好，可用于聚合物太陽電池。本發(fā)明還涉及聚方酸類共軛聚合物的制備方法和該聚合物的應(yīng)用。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是1)通過采用在吡咯的氮原子上引入大的芳香支鏈，如烷氧苯基、烷氧苯基亞甲基、烷氧聯(lián)苯亞甲基等，來減少聚合物分子鏈間的堆積，從而增加聚合物的溶解穩(wěn)定性，提高其加工性能；2)通過采用在吡咯的氮原子上引入介晶片段的辦法來提高聚合物的局部有序性。
文檔編號C08G61/12GK102382284SQ20111017595
公開日2012年3月21日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者盧志云, 楊道賓, 蔣菁, 霍二福, 黃艷 申請人:四川大學(xué)