[发明专利]一种侧链含有D-A结构的聚芳醚类聚合物、制备方法及其应用

说明书

一种侧链含有D‑A结构的聚芳醚类聚合物、制备方法及其应用，属于高分子材料技术领域。本发明从分子设计的角度出发，在非共轭的聚芳醚聚合物侧链构筑有效的受体(D‑A)结构，通过分子内电荷迁移作用原理，赋予本发明提供的新型非共轭型聚芳醚材料优异的光电性能，其光电特性可以通过相应D‑A单元结构的变化进行调控。本发明提供的含有D‑A结构的聚芳醚类聚合物的5％热失重在500℃以上，在电致变色、信息存储、碳纳米管包覆、光致发光、太阳能电池等方面具有广阔的发展前景和巨大的应用潜力。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种侧链含有D-A结构的聚芳醚类聚合物、制备方法及其应用。

背景技术

1977年，Heeger、MacDiarmid和Shirakawa等3位科学家(2000年诺贝尔化学奖获得者)发现了高分子导电现象，开创了光电高分子研究的先河。光电共轭高分子不仅具有金属或半导体的电子特性，同时还具有高分子优异的加工特性以及力学性能，能够采用低温溶液加工的方式制备大面积柔性光电子器件。由于这些独特优势，光电高分子的研究引起了国内外学术界及产业界的广泛关注，使光电高分子材料及其在相关光电器件中的应用得到了快速发展。例如白光高分子的聚合物发光二极管的功率效率已经突破50lm/W，达到了荧光灯的效率水平，基于光电高分子的场效应晶体管已超过无定型硅的器件性能，高分子光伏器件的光电转换效率已超过了17％，显示出巨大的商业化应用前景。随着社会和科学技术的发展，越来越多的新型材料也应用到了新兴的光电方向的研发与应用中。

目前，发展新型光电功能高分子材料及其应用仍是研究的重点。聚醚酮以及聚醚砜以其透明的色泽、优异的热稳定性和化学稳定性、良好的可加工性等性能通常用作工程塑料，与聚酰胺、聚酰亚胺具有相同的应用潜力，但受合成方法和原料价格所限，这两类材料在光电方面的研究并不多见。

螺旋桨状结构的三苯胺(TPA)由于其良好的热稳定性和形态稳定性，已成为一种极具应用前景的光电分子，因其自身良好的光电活性，以此构筑的小分子和高分子光电功能材料已经被广泛的应用于在空穴传输、电致变色、电致发光、信息存储、太阳能电池等光电领域，展现出了优异的性能。迄今为止，大量的基于三苯胺结构的光电材料已被探索和用于实际应用。本发明通过形成以三苯胺结构为电子给体(Donor)和酰亚氨类结构为电子受体(Acceptor)的侧链D-A结构的高分子材料，通过分子内电荷迁移获得了光电性能优异的材料，可以预见此类材料在空穴传输、电致变色、电致发光、信息存储、超级电容器、太阳能电池等光电领域，具有独特新颖的多功能特性、较高的科学研究价值和广阔的应用前景。

发明内容

本发明目的是提供一系列具有良好光电活性、溶解性及热稳定性优异的、侧链含有D-A结构的聚芳醚类聚合物、制备方法及其应用。

本发明从分子设计的角度出发，在非共轭的聚芳醚聚合物侧链构筑有效的受体(D-A)结构，通过分子内电荷迁移作用原理，赋予本发明提供的新型非共轭型聚芳醚材料优异的光电性能，其光电特性可以通过相应D-A单元结构的变化进行调控。通过均聚制备了含有给受体结构的聚芳醚聚合物。与此同时，由于聚合时采用亲核取代缩聚的方法，不但可以得到较高分子量的聚合物，同时也使得聚合度可控。实验结果表明：本发明提供的含有D-A结构的聚芳醚类聚合物的5％热失重在500℃以上，能够溶于四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、N，N’-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N’-二甲基甲酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等有机溶剂，可表现出独特新颖的多功能特性。

本发明所述的一种侧链含有D-A结构的聚芳醚类聚合物，其结构式如下所示：

其中，n为正整数，表示聚合度；

A为A1～A7所示结构中的一种：

B为B1～B8所示结构中的一种：