含萘並二噻吩單元苝四羧酸二醯亞胺共聚物、製備方法及應用的製作方法
2023-10-09 13:33:54
專利名稱：含萘並二噻吩單元苝四羧酸二醯亞胺共聚物、製備方法及應用的製作方法
技術領域：
本發明屬於高分子材料技術領域，涉及一種聚合物材料、製備方法及其應用。尤其涉及一種含萘並二噻吩單元茈四羧酸二醯亞胺共聚物、製備方法及應用，含萘並二噻吩單元茈四羧酸二醯亞胺共聚物可在聚合物太陽能電池、有機電致發光、有機場效應電晶體、有機光存儲、有機非線性材料和有機雷射等領域中應用。
背景技術：
由於太陽能具有分布普遍和廣闊、資源數量多、清潔無汙染、安全以及獲取方便等突出優點，是目前最有發展前景的可再生能源之一。太陽能電池可直接把太陽光能轉化成電能，是利用太陽能切實可行的有效方法。然而，目前商品化的太陽能電池還局限於矽基等無機太陽能電池，無機太陽能電池由於生產工藝複雜、成本高，普及及使用範圍受到限制。聚合物太陽能電池是一種新型的太陽能電池，相對於無機太陽能電池所採用的半導體材料來講，克服了來源有限、價格昂貴、有毒、製備工藝複雜、成本太高等缺陷，而具有材料來源廣泛、結構多樣性和可調控性、成本低廉、安全環保、製作工藝簡單、產品重量輕、 可大面積柔性製備等優點，可以廣泛應用在建築、照明和發電等多種領域，具有重要的發展和應用前景。然而，到目前為止，聚合物太陽能電池的光電轉換效率遠遠低於無機太陽能電池。限制其性能提高的主要制約因素有有機半導體器件具有相對較低的載流子遷移率， 器件的光譜響應與太陽輻射光譜不匹配，高光子通量的紅光區沒有被有效利用以及載流子的電極收集效率低等。茈四羧酸二醯亞胺及其衍生物具有大的共苯環平面結構和兩個亞胺環結構，在可見光區域有很強的吸收，具有較高的光、熱和環境穩定性，具有較高電子親和能(較低的 LUMO能級)，並且由於其共軛大π鍵之間的π-π堆疊使沿堆疊方向具有很高的電子遷移率，因此，它在聚合物太陽電池等多種領域都顯現出廣闊的應用前景。但是，由於茈四羧酸二醯亞胺及其衍生物含有大的平面共軛體系和良好的分子共平面性，分子間大η鍵的相互作用很強，具有較大的晶格能，因而其溶解性較差，成膜加工性能較差，導致製備的器件很容易發生相分離問題，影響激子擴散的效率，從而導致能量的損失。另外，由於茈四羧酸二醯亞胺及其衍生物的吸收光譜主要集中在可見區，吸收範圍還不夠寬，與太陽光的發射光譜匹配度還不夠高，不能有效地利用太陽光，也會降低有機太陽能電池的光電轉換效率。
發明內容
本發明要解決的技術問題在於，針對現有技術中茈四羧酸二醯亞胺及其衍生物溶解性較差、成膜加工性能較差，並且其與太陽光的發射光譜匹配度不夠高、不能有效地利用太陽光的缺陷，提供一種溶解性好、吸光度強、具有優良的電荷傳輸性能的含萘並二噻吩單元茈四羧酸二醯亞胺共聚物。該共聚物的吸收範圍可延伸至近紅外區，能提高對太陽光的利用率。
本發明進一步要解決的技術問題在於，提供一種合成路線簡單、工藝要求低的含萘並二噻吩單元茈四羧酸二醯亞胺共聚物的製備方法。本發明還要解決的技術問題在於，含萘並二噻吩單元茈四羧酸二醯亞胺共聚物在聚合物太陽能電池器件製造、有機場效應電晶體製造、有機電致發光器件製造、有機光存儲器件製造、有機非線性材料製造或有機雷射器件製造中的應用。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種含萘並二噻吩單元茈四羧酸二醯亞胺共聚物，是以下通式化合物
權利要求
1. 一種含萘並二噻吩單元茈四羧酸二醯亞胺共聚物，其特徵在於，是以下通式化合物
2.根據權利要求1所述的含萘並二噻吩單元茈四羧酸二醯亞胺共聚物，其特徵在於， 所述的η為8 50的整數。
3.根據權利要求1所述的含萘並二噻吩單元茈四羧酸二醯亞胺共聚物，其特徵在於， 所述禮、R2> R3選自氫、C1 C12的烷基、C1 C12的烷氧基、苯基或取代苯基，所述R4、R5選自C1 C12的烷基或C1 C12的烷氧基。
4.含萘並二噻吩單元茈四羧酸二醯亞胺共聚物的製備方法，其特徵在於，將原料茈四羧酸二醯亞胺二溴代物和2，6-雙三丁基錫-萘並[2，l-b:3，4-b，] 二噻吩衍生物放入有機溶劑中，加入催化劑於50 120°C下進行Mille偶合反應M 72小時，得到含萘並二噻吩單元茈四羧酸二醯亞胺共聚物；其中所述的茈四羧酸二醯亞胺二溴代物和2，6_雙三丁基錫-萘並[2，l-b:3，4-b』] 二噻吩衍生物的摩爾比為1 1 1.5 1;所述茈四羧酸二醯亞胺二溴代物為
5.根據權利要求4所述的含萘並二噻吩單元茈四羧酸二醯亞胺共聚物的製備方法，其特徵在於，所述R1、R2、R3選自氫、C1 C12的烷基、C1 C12烷氧基、苯基或者取代苯基；R4、 R5選自C1 C12的烷基或C1 C12烷氧基。
6.根據權利要求5所述的含萘並二噻吩單元茈四羧酸二醯亞胺共聚物的製備方法，其特徵在於，所述有機溶劑為四氫呋喃、二氧六環、乙二醇二甲醚、苯、甲苯中的至少一種。
7.根據權利要求6所述的含萘並二噻吩單元茈四羧酸二醯亞胺共聚物的製備方法，其特徵在於，所述催化劑為有機鈀催化劑與有機膦配體的混合物或有機鈀催化劑，所述有機鈀催化劑與有機膦配體的混合物中有機鈀催化劑與有機膦配體的摩爾比為1 2 20，所述催化劑的添加量佔反應原料總量的摩爾百分數為0. 01% 5%。
8.根據權利要求7所述的含萘並二噻吩單元茈四羧酸二醯亞胺共聚物的製備方法，其特徵在於，所述有機鈀催化劑為 Pd2 (dba) 3/P (o-Tol) 3、Pd (PPh3) 4 或 Pd (PPh3) 2C12。
9.根據權利要求4 8任意一項所述的含萘並二噻吩單元茈四羧酸二醯亞胺共聚物的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟(1)、將原料茈四羧酸二醯亞胺二溴代物和2，6_雙三丁基錫-萘並[2，1-b :3，4-b，] 二噻吩衍生物放入有機溶劑中，加入有機鈀催化劑與有機膦配體的混合物或有機鈀催化劑， 在惰性氣體保護下，於70 100°C下反應30 72小時；O)、將步驟(1)的反應後的混合液滴加到醇類化合物中進行沉降，過濾並洗滌沉降物；(3)、步驟O)的沉降物乾燥後用甲苯溶解，然後加入到二乙基二硫代氨基甲酸鈉的水溶液中，加熱到80 100°C攪拌反應8 14小時；G)、將步驟(3)的反應液中的有機相柱層析分離，減壓除去有機溶劑後，再用甲醇沉降；(5)、步驟(4)的沉降物抽濾，所得固體用丙酮索氏提取2 4天，然後用醇類化合物沉降，抽濾得到產物。
10.如權利要求1 3任一項所述的含萘並二噻吩單元茈四羧酸二醯亞胺共聚物在聚合物太陽能電池器件製造、有機場效應電晶體製造、有機電致發光器件製造、有機光存儲器件製造、有機非線性材料製造或有機雷射器件製造中的應用。
全文摘要
本發明公開了一種含萘並二噻吩單元苝四羧酸二醯亞胺共聚物、製備方法及應用，共聚物為製備方法為將原料苝四羧酸二醯亞胺二溴代物和2，6-雙三丁基錫-萘並[2，1-b∶3，4-b』]二噻吩衍生物放於有機溶劑中，加入催化劑於50～120℃下進行Stille偶合反應24～72小時，精製後得到本發明共聚物；本發明共聚物在聚合物太陽能電池器件製造、有機場效應電晶體製造、有機電致發光器件製造、有機光存儲器件製造、有機非線性材料製造和有機雷射器件製造中都有應用。本發明共聚物溶解性好、吸光度強、具有優良的電荷傳輸性能、吸收範圍可延伸至近紅外區，能提高對太陽光的利用率；並且合成路線簡單、工藝要求低。
文檔編號H01L51/00GK102295746SQ20101020741
公開日2011年12月28日 申請日期2010年6月25日 優先權日2010年6月25日
發明者周明傑, 管榕, 黃杰 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術有限公司