[发明专利]可绿色溶剂加工的共轭聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种可绿色溶剂加工的共轭聚合物及其制备方法和应用。本发明从分子设计的角度出发，在喹喔啉‑噻吩共轭聚合物主链引入低聚乙二醇侧链，这种结构的共轭聚合物材料不仅具有优异的光电性能并且在能够一系列低毒、无毒的“绿色”溶剂中具有良好的溶解性，可以采用四氢呋喃、2‑甲基四氢呋喃、柠檬烯等“绿色”溶剂加工制备成电致变色器件以及有机太阳能电池器件，其在电致变色器件以及有机太阳能电池方向都具有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，具体涉及一种可绿色溶剂加工的电致变色、聚合物太阳能电池双功能共轭聚合物，及其制备方法。

背景技术

电致变色材料作为一种与色彩相关的电刺激响应材料，可以通过改变它们对光的选择性吸收和透射性质来调节其色彩变化。在目前的光电材料领域中展现出十分广泛的使用前景和发展潜力，例如智能变色窗、汽车智能变色后视镜、电子标签、护目镜、军事动态伪装等。在众多电致变色材料中，共轭聚合物电致变色材料具有易于结构设计、颜色变化多、着色效率高、材料成本低、成膜性好以及优异的热稳定性和机械强度等特点，并具有较低的驱动电压，在节约能源方面具有更大的优势。

太阳能作为一种来自地球以外的最直接的清洁能源，有着无法替代的巨大优势：储量大、分布范围广、可取用时间长、对环境的污染极小等等。截至目前的研究表明，太阳能电池是将太阳能转化为人类可以直接利用的能源的最好方式之一，可以实现对太阳能的高效利用。与传统的晶体硅太阳能电池相比，聚合物太阳能电池具有材料分布广泛、成本低、柔性可折叠以及易调节的分子能级等其他太阳能电池不具有的优势，有着非常大的应用潜力。

然而，目前所开发设计的大部分应用于电致变色以及有机太阳能电池共轭聚合物电致变色材料因其主链共轭平面的刚性结构特点，导致该类材料在器件制备过程中只能使用有毒溶剂(氯苯、氯仿、邻二氯苯等)进行加工处理。而且，也很少有报道可同时应用于电致变色以及聚合物太阳能电池的双功能共轭聚合物材料。因此，设计一种可绿色溶剂加工的双功能共轭聚合物材料显得尤为重要。

发明内容

本发明目的是针对上述现有技术的不足，提供一系列具有良好光电性能、含有低聚乙二醇侧链的基于喹喔啉结构的双功能共轭聚合物材料，还提供上述材料的制备方法及应用。本发明提供的双功能材料具有优异的光电性能以及在绿色溶剂中优异的溶解性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种可绿色溶剂加工的共轭聚合物，其特征在于：所述共轭聚合物具有式(Ⅰ)、式(Ⅱ)或式(Ⅲ)结构的重复单元：

其中，R为式R1、R2中的一种：

式R1、R2中，n为＞0的整数，优选为2≤n≤10，具体可为2、3、4、5、6、7、8、9或10；

X为F或Cl；

M为式M1-M4中的一种：

进一步地，所述结构的重复单元具体可为式P1-P3结构中的一种：

进一步地，所述共轭聚合物的数均分子量为20-300Kda，分散指数为1.2-4。

进一步地，所述绿色溶剂为甲苯、间二甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、苯甲酸乙酯、苯甲醚、1，2，4-三甲基苯、二苯醚、N-甲基吡咯烷酮、丙酮、甲醇、乙醇、柠檬烯、2-甲基四氢呋喃、环戊基甲醚中的一种或两种混合溶剂。

上述可绿色溶剂加工的共轭聚合物的制备方法，包括以下步骤：

在催化剂和配体的相互作用下，将式(Ⅳ-1)、式(Ⅳ-2)和式(Ⅴ)结构单体进行Stille偶联反应，所述反应温度为110℃-250℃，反应时间为10-48小时；