[发明专利]一种星型共轭结构聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明以苯并二噻唑、三噻吩并苯和三噻吩联苯作为共聚结构单元，通过化学共聚获得星型共轭结构聚合物，该聚合物利用了苯并二噻唑较高的电子亲合能，能够降低聚合物的最低空轨道能级，烷硫基的引入既可以提高化合物的溶解性，又能提高化合物的稳定性，三噻吩并苯有着较好的平面性和共轭性，可以同时调节材料能级、溶解度和电学性能，在有机太阳能电池、有机场效应晶体管和有机发光二极管等有机光电器件以及有机热电器件中有良好的应用前景，实用性强，具有较强的推广与应用价值。

【技术领域】

本发明属于化工生产技术领域，尤其涉及一种星型共轭结构聚合物及其制备方法和应用。

【背景技术】

相比于无机半导体，有机半导体具有明显的优势，不仅结构可裁剪、性能可调，同时还具备低成本、低处理温度、可溶液加工、柔性等特点。有机半导体按导电率可以介于绝缘体和半导体之间。对于有机半导体的研究主要集中在材料和器件的研究，其中在有机场效应晶体管(Organic Field Effect Transistors，OFETs)、有机发光二级管(OrganicLight-Emitting Diode，OLED)、有机太阳能光伏电池(Organic Photo Voltaic SolarCell，OPV)等领域都取得了大量成果。

在有机半导体器件中起关键作用的是有机半导体材料。目前，有机半导体材料的研究主要集中于小分子材料和聚合物材料。其中，小分子材料主要以并苯类化合物为代表，而聚合物主要以聚噻吩类为代表。聚合物材料由于其良好的加工性及机械性能，易于工艺化，从而成为新的合成热点。但是目前具有高性能的聚合物有机半导体材料还不多，发展高性能的聚合物半导体材料是促进有机场效应晶体管等有机光电器件发展及实用化的重要途径。

材料的结构从根本上决定了材料的性能，因此，有机半导体材料的结构创新与合成一直是有机电子领域关注的热点。苯并二噻唑具有较高的电子亲合能，能够降低聚合物的最低空轨道能级。专利CN102844312B公开了一种苯并二噻吩的聚合物及其作为有机半导体的用途，但是，该专利的聚合物为线性聚合物，溶解性存在一定的问题；专利CN104119516B公开了一种三噻吩并苯基星形含硅聚合物及其制备方法与应用，虽然提高了溶解度，但是，用该聚合物制备的场效应晶体管器件的电学性能比较低。因此，进一步开发新的制备方法，改善材料的溶解性和光电性能，是目前该类材料发挥潜在应用价值的必要途径。

【发明内容】

本发明提供一种星型共轭结构聚合物，通过引入和调节多个结构单元及其比例，能够同时优化材料能级、溶解度和电学性能。

本发明还提供了上述星型共轭结构聚合物的制备方法，能够得到能级合适、溶解度和稳定性高的星型共轭结构聚合物。

本发明还提供了上述星型共轭结构聚合物在有机半导体器件中的应用。

本发明的技术解决方案如下：

一种星型共轭结构聚合物，其特征在于，所述聚合物包含式Ⅰ或式Ⅱ的重复单元；

其中，R为烷基，碳原子数为6～18。

进一步的，上述星型共轭结构聚合物的结构式如式Ⅰ或式Ⅱ；

其中，R为烷基，碳原子数为6～18。

一种星型共轭结构聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，在无水无氧的条件下，将2,5-二氨基-1,4-苯二硫酚二盐酸盐与3-RS-2-噻吩甲醛进行回流反应，一步法得到2,2’-二-(3-RS-噻吩)-苯并二噻唑；

步骤二，将步骤一所得到的2,2’-二-(3-RS-噻吩)-苯并二噻唑在无水无氧的条件下与丁基锂进行反应，得到锂化物，再与三甲基氯化锡和/或三丁基氯化锡反应得到双锡代的2,2’-二-(3-RS-噻吩)-苯并二噻唑，作为聚合前体①；