[发明专利]一种卟啉化聚苯乙烯类弹性体及其制备方法与用途

说明书

本发明公开了一种卟啉化聚苯乙烯类弹性体及其制备方法与用途。该卟啉化聚苯乙烯类弹性体为有机光电转换材料，制备方法为：(1)氯甲基化：依次将聚苯乙烯类弹性体、氯甲基化试剂、催化剂溶于氯仿中，反应完全即得氯甲基化聚苯乙烯类弹性体；(2)醛基化：依次将氯甲基化聚苯乙烯类弹性体、二甲基亚砜、碘化钾、碳酸氢钠溶于二甲苯中，反应完全即得醛基化聚苯乙烯类弹性体；(3)卟啉化：依次将醛基化聚苯乙烯类弹性体、取代或未取代的苯甲醛、吡咯、乳酸溶于二甲苯中，反应完全即得卟啉化聚苯乙烯类弹性体。该有机光电转换材料的卟啉接枝率在本发明特定范围5％～55％内时，具有优异的光电响应性的同时保持了其弹性和柔性。

技术领域

本发明属于有机光电转换材料技术领域，具体涉及一种卟啉化聚苯乙烯类弹性体及其制备方法与用途。

背景技术

太阳是一个巨大的能源库，地球上一年中接收到的太阳能高达1.8×10¹⁸千瓦时。研究和发展光电转换材料的目的是为了利用太阳能。太阳能电池对光电转换材料的要求是转换效率高、能制成大面积的器件，以便更好地吸收太阳光。

已使用的光电转换材料以单晶硅、多晶硅和非晶硅为主，由这些无机硅基光电转换材料制成的器件往往都是坚硬的型材，缺乏弹性和柔性，无法进行反复折叠、拉伸、挤压、卷曲或其他形变。然而在很多领域，例如可穿戴柔性光电器件，其所有的组成部分必须兼具优异的机械强度和足够的柔韧性，以保证其性能满足人类的各种运动需求。再例如为了维持航天器升空后的正常飞行，发射时会携带大量无机硅基太阳能电池板，如果能将太阳能电池板卷曲升空后再展开，将极大地减少飞行器的空间载荷。因此，研究开发一种新型柔性光电转换材料具有重要意义。

同时，无机光电材料成本高，制备工艺能耗大，污染严重。有机光电材料柔性好，制作容易，材料来源广泛，成本低等优势，从而对大规模利用太阳能，提供廉价电能具有可持续发展的重要意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种卟啉化聚苯乙烯类弹性体及其制备方法与用途。

本发明提供了一种有机光电转换材料，它是由以下方法制备得到的：

(1)氯甲基化：依次将聚苯乙烯类弹性体、氯甲基化试剂、催化剂溶于氯仿中，反应完全即得氯甲基化聚苯乙烯类弹性体；

(2)醛基化：依次将氯甲基化聚苯乙烯类弹性体、二甲基亚砜、碘化钾、碳酸氢钠溶于二甲苯中，反应完全即得醛基化聚苯乙烯类弹性体；

(3)卟啉化：依次将醛基化聚苯乙烯类弹性体、取代或未取代的苯甲醛、吡咯、乳酸溶于二甲苯中，反应完全即得卟啉化聚苯乙烯类弹性体。

其中，步骤(1)中，所述聚苯乙烯类弹性体为苯乙烯丁二烯嵌段共聚物、苯乙烯异戊二烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯丁二烯嵌段共聚物、聚苯乙烯异戊二烯丁二烯橡胶中的一种或两种；和/或，所述聚苯乙烯类弹性体为线性结构。

步骤(1)中，所述氯甲基化试剂为1,4-二氯甲氧基丁烷；和/或，所述催化剂为四氯化锡。

步骤(1)中，所述聚苯乙烯类弹性体与氯仿、氯甲基化试剂、四氯化锡的投料比为1：50：4：0.8g/mL/mL/mL；和/或，所述反应的温度为0±2℃；和/或，所述反应的时间为1h～9h，优选为2h～7h，更优选为3h～6h。

步骤(2)中，所述反应的温度为100～120℃，优选为110℃；和/或，所述反应的时间为5～7h，优选为6h。

步骤(2)中，所述氯甲基化聚苯乙烯类弹性体与二甲苯、二甲基亚砜、碘化钾、碳酸氢钠的投料比为6：300：100：4：3g/mL/mL/g/g。

步骤(3)中，所述取代或未取代的苯甲醛为苯甲醛、对羟基苯甲醛、对硝基苯甲醛、对氯苯甲醛、对氨基苯甲醛。