[发明专利]一种窄带隙聚吡咯甲烯光电功能聚合物材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种窄带隙聚吡咯甲烯光电功能聚合物材料及其制备方法，属于共轭聚合物材料的合成技术。

背景技术

窄带隙π共轭聚合物以其独特的电子结构引起人们广泛的研究兴趣。Jenkhe S A.（Jenkhe S A. Nature, 1986, 322: 345）、Zou Yingping（Zou Yingping, Gendron David, Badrou-A?ch Réda, et al. Macromolecules, 2009, 42 (8): 2891-2894）、Brabec C J（Brabec C J, Winder C, Sariciftci N S, et al. Advanced Functional Materials, 2002, 12 (10): 709-712）、Yu Chao-Ying（Yu Chao-Ying, Chen Chih-Ping, Chan Shu-Hua, et al. Chemistry of Materials, 2009, 21 (14): 3262-3269）、Qinghui Zhang, Qinghui Zhang,Jichang Feng, Kuan Liu, et al. Synthetic Metals, 2006, 156 (11-13): 804-808）和Wen-Chang Chen（Wen-Chang Chen, Cheng-Liang Liu, Cheng-Tyng Yen, et al. Macromolecules, 2004, 37 (16): 5959-5964）等制备了不同种类的窄带隙共轭聚合物材料，研究发现，窄带隙共轭聚合物材料在制备发光二极管、光伏电池、传感器以及非线性光学器件等方面具有广阔的应用前景。

聚吡咯甲烯是典型的窄带隙π共轭聚合物，具有较大的π电子离域性和较窄的带隙。延卫等（延卫，魏志祥，王丽莉，万梅香。高分子学报，2001，（2）：157-161）采用两步法合成聚[吡咯-2,5-二(3-甲氧基-4-羟基苯甲烯)]，研究发现，其能隙为1.14 eV，属窄带隙共轭聚合物。经碘掺杂后产物的电导率在半导体的范围内。易文辉等（易文辉，延卫，王丽莉，汪敏强，张良莹。西安交通大学学报，2000，34 (3)：5-8）制备聚吡咯-{2,5-二[(对硝基)苯甲烯]}纳米薄膜，研究发现该薄膜具有大的三阶非线性光学响应，其非线性折射率为1.47×10^-5 esu，三阶非线性光学极化率为1.44×10^-8 esu。吴洪才领导的课题组（Yi WH, Feng W, Cao M, Wu HC. Polymer for Advanced Technologies, 2004, 15 (7): 431-438; Zhang Zhigang, Wu Hongcai, Meng Lingjie, Yi Wenhui. Journal of Material Science and Technology, 2005, 21 (5): 715-718）合成3-酰基取代聚吡咯甲烯衍生物，研究发现该类聚合物的光学带隙在1.44～1.85 eV范围内，三阶非线性光学极化率、超分子极化率、非线性折射率、非线性吸收系数及非线性光学品质因子分别达到10^-8 esu、10^-24 esu、10^-6 esu、10^-5 cm/W和10^-11 esu·cm数量级。

目前制备的聚吡咯甲烯衍生物只能溶于二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺等高沸点强极性溶剂，不易成膜，成膜后溶剂难以除去，极大地影响了聚吡咯甲烯衍生物的实际应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种窄带隙聚吡咯甲烯光电功能聚合物材料及其制备方法。该聚合物材料，不仅具有较窄的带隙和较大的三阶非线性光学极化率，而且能够溶于氯仿、苯等低沸点溶剂中，具有良好的溶解性和成膜性。

本发明的目的是通过下述技术方案加以实现的：

本发明所述的窄带隙聚吡咯甲烯光电功能聚合物材料为聚{(3-丁酰基)吡咯-[2,5-二(对十四烷氧基苯甲烯)]}。

本发明的窄带隙聚吡咯甲烯光电功能聚合物材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）3-丁酰基吡咯与对十四烷氧基苯甲醛反应，生成聚{(3-丁酰基)吡咯-[2,5-二(对十四烷氧基苯甲烷)]}；