[发明专利]一种溶液中聚噻吩分子链解缠结促进结晶的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种溶液中聚噻吩分子链解缠结促进结晶的方法。

背景技术

聚噻吩作为一种共轭高分子材料，具有很好的半导体特性，在有机薄膜晶体管、有 机太阳能电池、有机发光二极管领域被广泛地研究[1，2]。在聚噻吩晶体内电荷倾向于沿 π-π共轭方向进行传输，无序区域严重阻碍电荷传输。因此提高聚噻吩薄膜的结晶性和提 高晶体之间互联程度对于提高其光电性能至关重要。为了得到含高结晶性的聚噻吩薄膜， 通常将溶液进行预处理增加溶液中微晶的含量。目前预处理的方法包括降温处理或者添加 劣溶剂来降低溶解度[3-5]。但是对于拥有刚性主链和柔性侧链结构的聚噻吩，分子链极 容易缠结。特别是对于高分子量的聚噻吩，缠结程度随着分子量增加而增大，严重抑制了聚 噻吩在溶液中自组装形成微晶，并最终导致形成无序的大尺寸缠结聚集体。这严重影响了 溶液沉积形成聚噻吩薄膜后的聚噻吩结晶和有序聚集，降低了其光电性能。但是，对于如何 降低聚噻吩分子链缠结程度以利于其在溶液中自组装形成微晶，目前还没有一种有效的解 决方法[6](参考文献：(1)Kim，D.H.；Park，Y.D.；Jang，Y.；Yang，H.C.；Kim，Y.H.；Moon， D.G.；Park，S.；Chang，T.；Chang，C.；Joo，M.；Ryu，C.Y.；Cho，K.Adv.Funct.Mater.2005， 15，77.

(2)Sirringhaus，H.；Brown，P.J.；Friend，R.H.；Nielsen，M.M.；Bechgaard，K.； Langeveld-Voss，B.M.W.；Spiering，A.J.H.；Janssen，R.A.J.；Meijer，E.W.；Herwig，P.； de Leeuw，D.M.Nature 1999，401，685.

(3)Kiriy，N.；E.；Adler，H.J.；Schneider，M.；Kiriy，A.；Gorodyska，G.； Minko，S.；Jehnichen，D.；Simon，P.；Fokin，A.A.；Stamm，M.NanoLett.2003，3，707.

(4)Samitsu，S.；Shimomura，T.；Heike，S.；Tomihiro Hashizume，T.；Ito， K.Macromolecules 2008，41，8000.

(5)Berson，S.；Bettignies，R.D.；Bailly，S.；Guillerez，S.Adv.Funct. Mater.2007，17，1377.

(6)Yang，H.；Shin，T.J；Bao，Z.N.；Ryu，C.Y.J.Polym Sci.，Polym.Phys.2007， 45，1303.)

发明内容

本发明的目的在于克服聚噻吩固有的缺点，提供一种溶液中聚噻吩分子链解缠结 的方法。所述的方法从而提高了聚噻吩在溶液中自组装形成微晶的程度。为达到以上目标， 本发明中首先制备含有缠结聚集体/微晶和完全溶解的两相共存的聚噻吩溶液，然后对该 两相共存的聚噻吩溶液进行超声波振荡，促使缠结聚集分子和溶剂分子充分相互作用从而 实现分子链解缠结，得到分散到溶剂环境中具有较高扩散和运动自由度的聚噻吩分子。然 后通过溶液中已有的微晶为模板诱导聚噻吩的进一步结晶，或者通过溶液中单分子的扩 散、聚集和有序组装形成微晶，进而提高溶液中微晶的含量。

为达到上述发明目的，实施本发明的技术方案，包括如下步骤：

(1)将浓度为0.01-5.0wt.％的聚噻吩加入有机溶剂中，加热至50-100℃使聚噻 吩完全溶解，然后在黑暗和无振动环境中冷却至室温，溶液颜色从亮黄色逐渐变至褐色，得 到含有缠结聚集体/微晶和完全溶解的两相共存的聚噻吩溶液；所述的有机溶剂是聚噻吩 的中性溶剂或者边缘性溶剂，为甲苯、二甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、三氯苯、四氢萘或茴香 醚；

(2)超声波震荡仪器池内水温为室温，将含有缠结聚集体/微晶和完全溶解的两 相共存的聚噻吩溶液置于超声波震荡仪器内，超声波振荡0.5-10分钟，优选时间为4分钟， 促进分子解缠结和自组装形成微晶。