[发明专利]一种噻吩聚合物及其制备方法

说明书

(一)发明领域

本发明涉及有机高分子光电材料技术领域，具体是指一种噻吩聚合物及其制备方法。

(二)发明背景

导电聚合物是指分子中有共轭大π键的，经化学或电化学掺杂可由绝缘体转变为导体的一类高分子材料。由于共轭大π键上的π电子比起构成分子骨架的σ电子有更高能量，更强的可极化性和更大的流动范围性，所以导电高分子在电、光、磁等性能上与通用高分子表现出巨大的差异。自从1977年MacDiarmid等发现有机聚合物掺杂聚乙炔具有金属的导电性以来，先后发现了聚乙炔(PA)、聚苯胺(PANI)、聚吡咯(PPY)、聚噻吩(PTH)、聚对苯(PPP)、聚苯基乙炔(PPV)等，并在其应用研究领域如：防静电涂层、轻质电池、发光二极管、显示器、传感器等方面取得很大进展，其中聚噻吩及其衍生物作为一类重要的共轭聚合物有其更为广泛的用途。一些聚噻吩衍生物有很好的环境热稳定性，易于制备，掺杂后具有很高的电导性。迄今为止，人们在电导体、非线性光学器件、热色现象、光阻、电磁屏蔽材料、人造肌肉组织、光电池、微波吸收材料、光质调节器、影像材料、纳米光电设备等方面已进行了广泛的研究。经过20多年的发展，聚噻吩在品种日益增多的共轭电活性聚合物中占有重要地位，它已成为人们研究共轭聚合物的结构与性能间的关系以及设计新型功能导电高聚物最有前景的基体之一。目前聚噻吩导电聚合物研究的主要问题是导电率对于某些特定应用仍然太低，电稳定性和环境稳定性不足，可加工性不高。

(三)发明内容

本发明的目的就是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供一种噻吩聚合物及其制备方法，通过本发明合成的噻吩聚合物具有较好的溶解性、高导电率、良好的环境稳定性和优良的加工性能，应用范围更广。

本发明提供一种由通式(I)表示的噻吩聚合物：

通式(I)

式中，A₁和A₂相互独立地表示氢原子、C1～C24的直链或支链的烷基、C1～C24的直链或支链的烯烃基、C1～C24的直链或支链的炔基、C1～C12的烷氧基、C3～C8的环烷基、芳基、氨基、羧基、酯基、卤素和硝基，n的值在2～10000之间。

本发明还提供了合成通式(I)代表的噻吩聚合物的方法即化学氧化法：N₂或Ar保护下，在反应器中加入氧化剂和溶剂，搅拌；将单体溶液缓慢滴入反应器中后搅拌继续反应2～48小时，将反应液倒入醇溶液中沉降、过滤得到聚合物固体；将聚合物用溶剂再次溶解，蒸发溶剂得到黏稠溶液，用醇沉降、过滤得到聚合物固体，将聚合物放入索式提取器中用醇淋洗，真空干燥得纯净的噻吩聚合物。

化学氧化法合成的噻吩聚合物是由一种或两种以上的噻吩单体合成的，噻吩单体的结构式如通式(II)所示：

通式(II)

式中，A₁和A₂相互独立地表示氢原子、C1～C24的直链或支链的烷基、C1～C24的直链或支链的烯烃基、C1～C24的直链或支链的炔基、C1～C12的烷氧基、C3～C8的环烷基、芳基、氨基、羧基、酯基、卤素和硝基。

化学氧化法中的氧化剂是FeCl₃、MoCl₅、RuCl₃、K₂Cr₂O₇、Fe(OTs)、Na₂S₂O₃中的任何一种，氧化剂与单体的摩尔比为1:1～8:1。

化学氧化法中的溶剂是氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、硝基苯、苯、丙酮中的一种或几种混合物。

化学氧化法中反应温度为-10℃～65℃，反应时间为2h～48h。

化学氧化法中使用的醇是甲醇或乙醇。

化学氧化法中在索式提取器中用醇淋洗噻吩聚合物的时间为2h～48h。

本发明的主要优点在于：

1.用化学氧化法合成了多种取代聚噻吩导电聚合物，合成方法易行且成本低，合成的聚合物分子量高。

2.合成的聚合物溶解性好，在四氢呋喃和氯仿等有机溶剂中可溶。

3.热稳定性好，有优良的加工性能。

4.导电性好，载流子传输性好。

5.有良好的光致发光和电致发光性能。

(四)具体实施方式

本发明通过以下实施例进一步阐述，但并不限止本发明的范围。