[发明专利]一种高溶解性的高性能半导体共轭聚合物及其合成方法

说明书

本发明公开了一种高溶解性的高性能半导体共轭聚合物及其合成方法，是通过引入长度可调的长直杂化硅氧烷基链作为侧链，得到一系列高溶解性的高性能异靛蓝基共轭聚合物。本发明设计合成的新型高性能半导体共轭聚合物可作为空穴型电荷传输材料，应用于有机场效应晶体管中；本发明的半导体共轭聚合物具有极好的溶解性，可以溶解在氯仿、甲苯、正己烷以及乙酸乙酯等溶剂中，对于设计合成可用非氯溶剂加工的高性能半导体共轭聚合物具有重要的指导意义。

技术领域

本发明属于共轭聚合物领域，具体涉及一种高溶解性的高性能半导体共轭聚合物及其合成方法。

背景技术

共轭聚合物由于具有质量轻、成本低和柔韧性好等优点，有望在有机场效应晶体管中获得广泛的应用。共轭聚合物中研究最多的是给体-受体(D-A)共轭聚合物，这是由于D-A共轭聚合物的给体和受体存在的推拉相互作用增强了分子内和分子间的作用力，大大提高了电荷的传输性能。然而，大多数高性能半导体共轭聚合物的加工都会用到氯仿、氯苯等有毒溶剂，而这些溶剂的使用不仅会影响人的健康，而且会污染环境。但是，文献中报道的可用非氯溶剂加工的高性能半导体共轭聚合物非常少，主要是一些针对DPP(二吡咯并吡咯二酮)的主链工程，比如不对称结构(Adv.Mater.2016,28,943–950)和无规共聚(Adv.Funct.Mater.2015,25,4844–4850)等策略，这大大限制了可溶液加工的高性能半导体共轭聚合物的研究和应用。因此，当前急需开发可以用非氯溶剂加工的高性能半导体共轭聚合物。

根据现有文献报道(J.Am.Chem.Soc.2011,133,20130–20133)(Adv.Funct.Mater.2015,25,3455–3462)，在异靛蓝基共轭聚合物中引入杂化硅氧烷侧链能有效的缩短共轭聚合物的π-π堆积距离，进而提高共轭聚合物的电学性能。因此，若在异靛蓝基共轭聚合物中引入更长的杂化硅氧烷基链作为侧链，不仅能够提高共轭聚合物的电学性能，而且可以显著改善共轭聚合物的溶解性，甚至可以使用非氯溶剂作为加工溶剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种高溶解性的高性能半导体共轭聚合物及其合成方法，旨在通过合理设计长度可调的长直杂化硅氧烷基链作为异靛蓝的侧链，合成出一系列高溶解性的高性能异靛蓝基共轭聚合物。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

本发明首先公开了一种高溶解性的高性能半导体共轭聚合物，其特征在于：所述半导体共轭聚合物的主链是由异靛蓝和联噻吩组成，侧链是长度可调的长直杂化硅氧烷基链；所述半导体共轭聚合物的结构式为：

其中：m＝2～11，p＝2、6、10、14或18。

本发明所述的半导体共轭聚合物，引入长直杂化硅氧烷基链作为侧链，通过调控侧链中直链烷基和硅氧烷基链的长度，可以调控聚合物的溶解度。

本发明所述的半导体共轭聚合物，引入长直杂化硅氧烷基链作为侧链，通过调控侧链中直链烷基的长度，可以控制主链与硅氧烷基链的距离，促使主链紧密排列，使分子堆积更加紧密，从而提高聚合物的电荷传输性能。

本发明进一步公开了上述高溶解性的高性能半导体共轭聚合物的合成方法，其特点在于：以异靛蓝双溴单体和联噻吩双锡单体为原料，以三(二亚苄基丙酮)二钯为催化剂，在三(邻甲基苯基)磷为配体的体系下，采用Stile交叉偶联反应，即获得溶解度可调节的高性能半导体共轭聚合物。

进一步地，所述的交叉偶联反应的温度为90-130℃、时间为6-72h。

进一步地，所述的异靛蓝双溴单体、联噻吩双锡单体、三(二亚苄基丙酮)二钯、三(邻甲基苯基)磷的用量摩尔比为1：1：0.02：0.08。

本发明的有益效果体现在：