[发明专利]电化学聚合制备共聚物发光材料的方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种共聚物发光材料的制备方法。

(二)背景技术

聚合物的发光是分子从激发态回到基态产生的辐射跃迁现象。聚合物分子吸收能量时，其电子从较低能级跃迁至较高能级，成为电子激发态分子。处于激发态的分子不稳定，当通过辐射跃迁衰变过程返回基态时，会伴随光子的发射，表现出发光现象。

1990年，英国剑桥大学的Burroughes小组发表了聚对苯乙炔(PPV)的电致发光性能，开辟了发光器件研究的新领域—聚合物薄膜电致发光器件(PLED)(J.H.Burroughes，D.D.C.Bradley，A.R.Brown，R.N.Marks，K.Mackay，R.H.Friend，P.L.Burns，A.B.Holmes，Light-emitting diodes based on conjugated polymers，Nature1990，347：539-541)。近十几年来，在聚合物电致发光方面取得了巨大的成就，不论在器件的效率、亮度和使用寿命等方面均有了很大的突破，甚至已达到实用的程度，特别是蓝、绿、红三色聚合物发光材料的研究更令人鼓舞。

发光聚合物种类繁多，主要包括聚对苯乙炔类、聚苯类、聚芴类、聚噻吩类和聚咔唑类。由于每种聚合物发光性能固定，发光颜色单一，发光效率不高，所以对发光聚合物的改性是非常必要的。目前的改性方法主要有三种方式：取代基改性、掺杂改性和共聚改性。取代基改性不仅提高了共轭聚合物材料的溶解性，使其容易加工，而且可以调节发光波长，增加发光效率。掺杂改性主要是利用各色掺杂剂来改变聚合物的发光颜色。共聚是制备新型聚合物发光材料的通用方法，它不仅可以实现全色显示，并且能够将各种物质的优势互补，很大程度地提高了发光效率，并延长了发光寿命。成为目前开发聚合物发光材料的主要途径。

共聚改性目前所采用的主要是化学催化共聚法和化学氧化共聚法。前者需要在苛刻的实验条件下(无水无氧)使用昂贵的催化剂(NiCl₂(dppp)、PdCl₂(PPh₃)₂、Pd(PPh₃)₄等)和单体(芳基硼酸等)，成本比较高，这无疑极大地增加了成本，限制了大规模生产；而后者一般首先需要设计合成合适的单体，然后再进行聚合。第一步的单体设计本身就是一个较为复杂的研究课题，还需要进行第二步的聚合反应，步骤较为繁琐。

(三)发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可有效调节共聚物发光材料的发光颜色、简单实用、成本低廉、易于工业化生产的共聚物发光材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所述的共聚物发光材料的制备方法采用如下技术方案：所述共聚物发光材料是以两种单体，采用电化学聚合方法进行共聚制得，该两种单体各自均聚得到的共轭均聚物具有不同的能隙；所述电化学聚合方法具体如下：将电解溶剂、两种单体、支持电解质加入三电极电解池中组成电解液，采用恒电位法进行聚合，得到共聚物溶液或是在工作电极上电沉积得到共聚物薄膜，经后处理得到所述的共聚物发光材料；所述电解液中两种单体的初始浓度各为10^-4～10mol/L。

本发明所述的电化学聚合方法，在单体的选择上，可以使用本领域在制备共聚发光材料中的常用单体，由于所选择的两种单体各自均聚得到的共轭均聚物具有不同的能隙，使用这样的两种共轭单体进行电化学共聚，可得到能隙与前述两种各自均聚得到的共轭均聚物都不同的共聚物，实现对发光聚合物的改性。一般来说，两种单体各自均聚得到的共轭均聚物的能隙的差别范围可在0.02eV～2eV。

进一步，所述两种共轭单体，其中一种共轭单体优选自下列之一：9，9′-二烷基芴、N-烷基咔唑，另一种共轭单体优选自下列之一：噻吩、烷基噻吩。

本发明中，由于产物的发光颜色与两种单体的比例有关，所以本领域技术人员可以根据性能需要自行确定投料比，比如在100:1～1:100。所述电解液中两种共轭单体的初始浓度各优选为10^-3～10^-2mol/L，即两者比例优选为10:1～1:10。