[发明专利]一种采用扩散有序核磁共振波谱计算共轭聚合物分子量的新方法

说明书

本发明公开了一种表征共轭聚合物分子量及分子分布的方法，结合尺寸排除色谱，采用扩散有序核磁共振光谱表征共轭聚合物分子量及分子量分布，表征的共轭聚合物包括PCDTPT。测试聚合物分子量和分子量分布时，将化学特性与平动扩散系数相关联。本发明可简单准确地表征聚合物分子量及分布，弥补了聚合物在SEC表征方法中的分子量吸收特性的限制。且能够测量各种分子量和分离不同化学物种，可用以探讨不同对溶剂与共轭聚合物之间的相互作用。

技术领域

本发明涉及有机共轭聚合物领域，具体涉及共轭聚合物的分子量及分子量分布的检测方法。

背景技术

共轭聚合物是至少包括一个交替双键和单键主链的有机高分子,是一类有机半导体，可用来构造光电器件和设备，例如聚合物太阳能电池、薄膜晶体管等。

涉及共轭聚合物的电子器件及设备的光电性能，在过去二十年中稳步提高。共轭聚合物电活性的物理性质，尤其是其分子质量(Molecular Weight，MW)及分子量分布(Molecular Weight Distribution，MWD)在其光电性能方面起着重要的作用。因此，更为精准地测定共轭聚合物分子质量(MW)及分子量分布(MWD)具有重要意义。

尺寸排除色谱(Size Exclusion Chromatography，SEC)常用于表征聚合物分子量(MW)和分子量分布(MWD)，但这种方法有许多局限性。SEC特别不适用于表征分子骨架硬，溶解度低的共轭聚合物，因为这些共轭聚合物与SEC柱相互作用并容易吸附在柱壁上(共轭聚合物通常具有1.5-3eV范围的光学带隙，这正是SEC常用光谱区间)，这些相互作用改变了其流出的时间，进而改变了SEC对其分子质量的表征。

核磁共振波谱(Nuclear Magnetic Resonance，NMR)是确定聚合物结构，构象及动力学特征的有力工具，NMR的端基分析法可以量化聚合物重复单元的数量，从而精准的提供具有化学位移的低分子量聚合物的平均分子量，相应化学位移可以很好的保证聚合物分子的骨架和端基。扩散有序核磁共振光谱(Diffusion Ordered NMR Spectroscopy，DOSY)已被用来表征小分子，聚氧化金属簇合物，常用聚合物及生物多聚体的分子质量。利用DOSY表征共轭聚合物分子量和分子量分布，尚待进一步研究。

截至目前，研究和产业领域依然没有能很好地解决SEC在检测聚合物分子量及分子量分布的不足，没有简单准确表征聚合物分子量及分子量分布的表征方法。

发明内容

本发明为解决尺寸排除色谱在检测聚合物分子量及分子量分布的不足，提供一种简单准确的表征聚合物分子量及分子量分布的表征方法。主要技术方案如下：

一种表征共轭聚合物分子量及分子量分布的的方法，结合尺寸排除色谱(SizeExclusion Chromatography，SEC)，采用扩散有序核磁共振光谱(Diffusion OrderedNuclear Magnetic Resonance Spectroscopy，DOSY))核磁共振波谱的表征共轭聚合物分子量及分子量分布的方法。

优选地，该表征共轭聚合物的方法中，表征的共轭聚合物为分子量在10²-10⁶gmol-1之间的多组分体系或聚合物。

优选地，该方法中表征共轭聚合物为PCDTPT。

优选地，该表征共轭聚合物的方法中，测试聚合物分子量和分子量分布时，将化学特性与平动扩散系数相关联；具体方式为，

平动扩散系数通过斯托克斯-爱因斯坦方程(Stokes Einstein equation)计算出聚合物流体动力学半径(RH)。

K是波尔兹曼(Boltzmann)常数，T是绝对温度，η是溶剂的粘度。