含1,2,3三唑并异吲哚-5,7(2H，6H)-二酮的共轭聚合物及其制法与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种含1,2,3三唑并异吲哚‑5,7(2H，6H)‑二酮的共轭聚合物及其制法与应用，属于聚合物应用于光电子材料与器件领域。该制备方法包括以下步骤：将电子给体单元D与2,6‑R,R1‑[1,2,3]三唑并[4,5‑f]异吲哚‑4,8‑Ar1、Ar2‑5,7（2H，6H）‑二酮单体进行still偶联共聚反应，得到含1,2,3三唑并异吲哚‑5,7（2H，6H）‑二酮的共轭聚合物。本发明专利技术所制备的共轭聚合物具有荧光性，对太阳光有较宽的吸收，因此可用于制作聚合物发光二极管器件，聚合物场效应晶体管和聚合物太阳能电池的活性层。

【技术实现步骤摘要】
含1,2,3三唑并异吲哚-5,7(2H，6H)-二酮的共轭聚合物及其制法与应用
本专利技术涉及聚合物应用于光电子材料与器件领域，特别涉及一种含1,2,3三唑并异吲哚-5,7(2H，6H)-二酮的共轭聚合物及其制法与应用。
技术介绍
太阳能是一种绿色可再生资源，有机太阳能电池活性层材料的种类繁多且有机分子的化学结构容易修饰，化合物的制备提纯加工简便，可以制成大面积的柔性薄膜器件，拥有未来成本上的优势以及资源的广泛分布性。有机太阳能电池可制备成膜，并且可以制备形成可卷曲折叠的衬底上形成柔性的太阳能电池。有机太阳能电池具有制造面积大、廉价、简易、柔性等优点。因而具有巨大的商业开发和应用前景。但是，目前有机太阳能共轭分子材料种类开发不足，为了实现高效的光电转换，从活性层材料的角度上考虑，需要每个活性层材料对太阳光有高效率的吸收以及高载流子迁移率，从而得到高的转换效率。要实现这些目标，研制更多的新型给体聚合物就显得十分重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对目前新型共轭分子材料开发的不足，提供能量转换效率较高的含1,2,3三唑并异吲哚-5,7(2H，6H)-二酮的共轭聚合物。本专利技术的另一目的在于提供所述的一种含1,2,3三唑并异吲哚-5,7(2H，6H)-二酮的共轭聚合物及其制法与应用。本专利技术通过以下技术方案实现。一种含1,2,3三唑并异吲哚-5,7(2H，6H)-二酮的共轭聚合物,结构通式如下：其中，R，R1为氢原子或烷基链；所述烷基链为1～24个碳原子的直链、支链或者环状烷基链，或其中一个或多个碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、酯基、氰基或硝基取代，氢原子被卤素原子或氧原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、氨基正离子、酯基、氰基或硝基取代；Ar1、Ar2为芳香基团；D为电子给体单元；所述n为1～10000的自然数；电子给体单元D与2,6-R,R1-[1,2,3]三唑并[4,5-f]异吲哚-5,7(2H，6H)-二酮以共轭方式相连，n为所述共轭聚合物的聚合度。进一步的，所述Ar1、Ar2为如下所述结构的一种以上：其中，R2为氢原子或烷基链，或烷基链中的一个或多个碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、硝基、苯基或噻吩基取代，或烷基链中的一个或多个氢原子被卤素原子取代；所述D为如下结构的一种以上：其中，R3、R4为氢原子或烷基链，或烷基链中的一个或多个碳原子被氧原子、卤素原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、硝基、苯基或噻吩基取代，或烷基链中的一个或多个氢原子被卤素原子取代。更进一步的，所述R2、R3、R4为具有1～30个碳原子的直链、支链或者环状烷基链。制备以上所述的一种含2,6-R,R1-[1,2,3]三唑并[4,5-f]异吲哚-5,7(2H，6H)-二酮的共轭聚合物的方法，包括以下步骤：将电子给体单元D与2,6-R,R1-[1,2,3]三唑并[4,5-f]异吲哚-4,8-Ar1、Ar2-5,7(2H，6H)-二酮单体进行still偶联共聚反应，得到含1,2,3三唑并异吲哚-5,7(2H，6H)-二酮的共轭聚合物。进一步的，所述电子给体单元D与2,6-R,R1-[1,2,3]三唑并[4,5-f]异吲哚-4,8-Ar1、Ar2-5,7(2H，6H)-二酮单体的摩尔比为1：1。进一步的，所述反应的条件为微波200℃反应45min。以上所述的一种含2,6-R,R1-[1,2,3]三唑并[4,5-f]异吲哚-5,7(2H，6H)-二酮的共轭聚合物在制备聚合物发光二极管器件的发光层、制备聚合物场效应晶体管中的半导体活性层或制备聚合物太阳能光伏电池的活性层中的应用。本专利技术通过选择多种共轭电子给体单元分别与2,6-R,R1-[1,2,3]三唑并[4,5-f]异吲哚-5,7(2H，6H)-二酮单体进行still偶联共聚，获得含2,6-R,R1-[1,2,3]三唑并[4,5-f]异吲哚-5,7(2H，6H)-二酮的共轭聚合物。本专利技术2,6-R,R1-[1,2,3]三唑并[4,5-f]异吲哚-5,7(2H，6H)-二酮的共轭聚合物可采用如下方法制备：(1)以双(4-(2-辛基十二烷基)-2,5-二噻吩-3,4-并噻唑为母体，与丁炔二酸二甲酯反应，得到二甲基4,7-双(4-(2-辛基十二烷基)噻吩-2-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑-5,6-二甲酸酯；再通过水解，得到4,7-双(4-(2-辛基十二烷基)噻吩-2-基)苯并[c][1,2,5]噻二唑-5,6-二羧酸；然后与乙酸酐反应，得到4,8-双(4-(2-辛基十二烷基)噻吩-2-基)-5H，7H-异苯并呋喃[5,6-c][1,2,5]噻二唑-5,7-二酮；然后与辛胺反应，得到6-异辛基-4,8-双(4-(2-辛基十二烷基)噻吩-2-基)-5H-[1,2,5]噻二唑并[3,4-f]异吲哚-5,7(6H)二酮；再通过铁粉还原，得到5,6-二氨基-2-辛基-4,7-双(4-(2-辛基十二烷基)噻吩-2-基)异二氢吲哚-1,3-二酮，再将5,6-二氨基-4,7-二(噻吩-2-基)-N-R1-异哚吲-1,3-二酮和亚硝酸钠进行反应，得到(4-(2-辛基十二烷基)噻吩-2-基)-[1,2,3]三唑并[4,5-f]异吲哚-5,7(1H，6H)-二酮，再与叔丁醇钾和1-溴辛烷反应,得到2,6-二辛基-4,8-双(4-(2-辛基十二烷基)噻吩-2-基)-[1,2,3]三唑并[4,5-f]异吲哚-5,7)-二酮；最后通过NBS溴化得到最终单体(5-溴-4-(2-辛基十二烷基)噻吩-2-基)-2,6-二辛基-[1,2,3]三唑并[4,5-f]异吲哚-5,7(2H，6H)-二酮。(2)金属催化偶联反应：将含电子给体单元D的具有金属催化偶联反应活性官能团的单体与步骤(1)所得的(5-溴-4-(2-辛基十二烷基)噻吩-2-基)-2,6-二辛基-[1,2,3]三唑并[4,5-f]异吲哚-5,7(2H，6H)-二酮在金属催化剂下反应，得到初步功能化的含电子给体单元结构和2,6-R2,R1-[1,2,3]三唑并[4,5-f]异吲哚-5,7(2H，6H)-二酮的共轭聚合物。(3)在步骤(2)中可以通过D结构的调节变换使2,6-R,R1-[1,2,3]三唑并[4,5-f]异吲哚-5,7(2H，6H)-二酮衍生物具有良好的溶液加工性及光电性能，最终成功将2,6-R,R1-[1,2,3]三唑并[4,5-f]异吲哚-5,7(2H，6H)-二酮结构引入到聚合物中，制备系列含2,6-R,R1-[1,2,3]三唑并[4,5-f]异吲哚-5,7(2H，6H)-二酮的共轭聚合物。通过核磁共振(NMR)、质谱(MS)、凝胶色谱(GPC)表征了聚合物添加剂和聚合物给体及其各自中间体的的结构，通过热重分析(TG)表征了聚合物添加剂和聚合物给体的热稳定性，通过循环伏安法测试了它们的电化学性质，通过紫外-可见光谱仪测试了它们的光学性质，同时制备成太阳电池器件表征了光电性能。本专利技术2,6-R,R1-[1,2,3]三唑并[4,5-f]异吲哚-5,7(2H，6H)-二酮中的三唑单元具有较弱的供电子作用，因此具有更深的HOMO能级，从而使得Voc较大，可以表现出宽的光学带隙。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含1,2,3三唑并异吲哚‑5,7(2H，6H)‑二酮的共轭聚合物,其特征在于，结构通式如下：

【技术特征摘要】
1.一种含1,2,3三唑并异吲哚-5,7(2H，6H)-二酮的共轭聚合物,其特征在于，结构通式如下：其中，R，R1为氢原子或烷基链；所述烷基链为1～24个碳原子的直链、支链或者环状烷基链，或烷基链中一个或多个碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、酯基、氰基或硝基取代，氢原子被卤素原子或氧原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、氨基正离子、酯基、氰基或硝基取代；Ar1、Ar2为芳香基团；D为电子给体单元；n为聚合度。2.根据权利要求1所述的一种含1,2,3三唑并异吲哚-5,7(2H，6H)-二酮的共轭聚合物，其特征在于，所述n为1～10000的自然数。3.根据权利要求1所述的一种含1,2,3三唑并异吲哚-5,7(2H，6H)-二酮的共轭聚合物，其特征在于，所述Ar1、Ar2为如下所述结构的一种以上：其中，R2为氢原子或烷基链，或烷基链中的一个或多个碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、硝基、苯基或噻吩基取代，或烷基链中的一个或多个氢原子被卤素原子取代。4.根据权利要求1所述的一种含1,2,3三唑并异吲哚-5,7(2H，6H)-二酮的共轭聚合物，其特征在于，所述D为如下结构的一种以上：其中，R3、R4为氢原子或烷基链，或烷基链中的一个或多个碳原子被氧原子、卤素原子、烯基、炔基...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄飞，马小娟，应磊，曹镛，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44