[发明专利]一种提高共聚合物中刚性链段取向度的方法

说明书

本发明公开了一种提高共聚合物中刚性链段取向度的方法，所述方法是采用孔道有序、孔径大小与聚合物链直径相适配的金属有机框架MOF直接吸附并包裹刚柔嵌段共聚合物链来实现的，其中，刚柔嵌段共聚合物链中包含刚性链段和柔性链段，共聚合物链进入MOF孔道中后，利用MOF孔壁与各个链段间的分子作用力诱导共聚合物链中刚性链段的取向，配合柔性链段单键的旋转进一步提高刚性链段的取向度。利用本发明所公开的方法可制备具有高取向的刚性链段的共聚合物材料，为开发高偏振有机发光材料提供了技术支持。

技术领域

本发明属于有机光电器件技术领域，具体涉及一种提高共聚合物中刚性链段取向度的方法。

背景技术

有机发光材料是一类重要的光学材料，被广泛地应用在照明、背光源、传感等领域。在众多有机发光材料中，聚合物发光材料是一种重要的、具有诸多优点的发光材料。它品种多、生产易、成本低且性能好。基于聚合物发光材料的光学器件也具有制备工艺简单、光学损耗低、折射率易调整、易于与其他电子器件集成等优势。聚合物发光材料包含多个聚合物链，聚合物链是由聚合物单体分子通过聚合反应形成的高分子链，由数个重复单元组成，因此聚合物链较长。但聚合物链通常并不是伸直的，而是卷曲起来并呈现各种形态。这些形态是由单键的内旋转而引起的分子在空间上的不同表现所导致的。

其中，链结构中单键的内旋转容易且分子的构象数多的情况为柔性聚合物链；而单键的内旋转困难且分子的构象数少的情况则为刚性聚合物链。经大量的研究发现，具有一定刚性聚合物链结构的发光有机物有着较好的荧光性能。而且，高取向的刚性聚合物链的材料的强度、模量和稳定性都很高，如高度取向的刚性链高分子纤维的模量和强度已能达到钢丝和玻璃纤维的水平。但是，在现有技术中，无论是柔性或刚性聚合物链发光材料的取向度均较低，无确定的空间方向，表现出较低的发光偏振度。

提高聚合发光材料的取向度，从而获得高的发光偏振度，成为当前科研及生产中重点关注的目标。目前，已公开一些用来提高聚合物链的取向度的方法，如机械拉伸法和利用金属有机框架(Metal-Organic Framework，MOF)的纳米孔道来促使聚合物分子及链的取向的方法。机械拉伸法是利用聚合物具有延展性的特点，用机械力对聚合物薄膜进行拉伸，聚合物分子随着受力的方向排列，从而提高取向度；MOF法是一个提高聚合物链的取向度的有效方法，这种方法包括将单体在MOF的纳米孔道中原位聚合以及直接将聚合物链引入MOF的纳米孔道。由于单体是较小的分子，可以容易地进入MOF孔道中，同时通过金属离子和桥联配体的选择，可系统调整孔道的尺寸、形状等，如Uemura等人在[Zn₂(BDC)₂(TED)]_n(BDC＝1,4-苯二羧酸酯，TED＝三亚乙基二胺)晶体的一维纳米通道中进行了苯乙烯(St)的自由基聚合[Uemura T,et al.,Radical polymerisation of styrene in porous coordinationpolymers.Chemical Communications,2005,48(48):5968-5970.]。然而，采用原位聚合法不易精确地控制聚合物的分子量和负载量。为克服这些限制，直接将聚合物链引入MOFs是一个简单而直接的方法，它的显著优点之一是能够将不易在MOF中聚合的聚合物链直接引入。该方法可通过熔体处理、溶液介导的引入以及在聚合物中生长MOF等途径实现[KitaoT,et al.,Hybridization of MOFs and polymers.Chemical Society Reviews,2017,46(11):3108.]。

值得注意的一点是，虽然采用MOF可以直接吸附聚合物链，但这种方法也有一定限制性，例如纯刚性聚合物链中的链接共价键难以旋转，难以在MOF溶液中进行充分溶解而进入MOF 孔道；而且，当刚性聚合物链很长时，其对应的分子量很高，MOF孔壁对它的分子间作用力较弱，难以诱导其取向。

因此，为了获得空间方向确定且发光偏振度较高的聚合物连段，进而提高材料的强度、模量和稳定性，有必要提出一种新的能够提高共聚合物中刚性链段的取向度的方法。