一种可采用环境友好溶剂加工的侧链含有四甘醇单甲醚基团的共轭聚合物材料及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种可采用环境友好溶剂加工的侧链含有四甘醇单甲醚基团的共轭聚合物材料及其应用。该共轭聚合物材料具有共轭的主链及功能性的侧链基团，功能化的侧链基团包括四甘醇单甲醚基团以及具有水醇溶性的强极性基团。由于长的醚链及强极性基团的存在，该共轭聚合物材料可采用醇等环境友好溶剂加工，并且具有良好的增强高功函数金属电极注入的性能，适于制作复杂的多层有机电子器件。将该共轭聚合物材料溶解在环境友好溶剂中，制备成膜，作为电子注入/传输层应用在发光、光伏等有机光电器件中，改善器件性能。

A conjugated polymer material with side chains containing four glycol monomethyl ether groups processed by environmentally friendly solvents and uses thereof

The present invention discloses a kind of conjugated polymer material with side chain containing four glycol mono methyl ether and its application. The conjugated polymer material has conjugated main chains and functional side chain groups, and functionalized side chain groups comprise four glycol monomethyl ether groups and strong polar groups with water and alcohol solubility. The ether chain and strong polar groups, the conjugated polymer material can use alcohol and other environmentally friendly solvent processing, and has enhanced performance into the high work function metal electrode is good, suitable for making complex multilayer organic electronic devices. The conjugated polymer material is dissolved in an environmentally friendly solvent to prepare a film, which is used as an electron injection / transport layer in organic optoelectronic devices such as light emitting and photovoltaic devices to improve device performance.

【技术实现步骤摘要】
一种可采用环境友好溶剂加工的侧链含有四甘醇单甲醚基团的共轭聚合物材料及其应用
本专利技术涉及高分子光电材料领域，具体涉及一种可采用环境友好溶剂加工的侧链含有四甘醇单甲醚基团的共轭聚合物材料及其应用。
技术介绍
有机发光二极管(OLED)因具有高效、低电压驱动，易于大面积制备等优点得到人们广泛的关注。OLED的研究始于20世纪50年代，直到1987年美国柯达公司的邓青云博士采用三明治器件结构研制出了OLED器件在10V直流电压驱动下发光亮度可达到1000cd/m2，使OLED获得了划时代的发展。OLED器件由阴极、阳极和中间的有机层构成，有机层一般包括电子传输层、发光层和空穴传输层，首先电子和空穴分别从阴阳两极注入，并分别在功能层中进行迁移，然后电子和空穴在合适的位置形成激子，激子在一定范围内进行迁移，最后激子发光。为了早日实现有机/高分子电致发光器件的商业化，除了应满足能够实现全彩色显示、单色纯度高、热化学稳定性好和使用寿命长等要求外，还希望器件具有高的发光效率。因此，开发优异的发光材料引起了人们广泛的研究热潮。由于多层器件结构中还含有一层或多层空穴传输/注入层或电子传输/注入层，因此开发优异的电子传输/注入材料和空穴传输/注入材料也是实现高效电致发光器件的关键。含醚链的材料在极性溶剂中有很好的溶解性，同时具有优异的电子传输性能，从而使得制备高效多层结构的电致发光器件成为可能。此外，这类材料还能有效的增加高功函数的金属(如金、银、铝)向半导体的电子注入，更有利于以印刷的方式实现高分子多层器件。研究表明，这类材料不但可用于发光器件，还可作为界面修饰层大幅度提高有机太阳电池、场效应晶体管的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可采用环境友好溶剂加工的侧链含有四甘醇单甲醚基团的共轭聚合物材料，该聚合物不仅可采用包括乙醇或异丙醇的环境友好溶剂溶解，具有良好的溶解性和成膜性，而且还能通过其极性基团与金属阴极形成偶极子来降低电子的注入势垒和提高电子的传输能力。所述可采用环境友好溶剂加工的侧链含有四甘醇单甲醚基团的共轭聚合物材料具有共轭的主链及功能性的侧链基团，功能性的侧链基团包括四甘醇单甲醚基团以及具有水醇溶性的强极性基团。由于长的醚链及强极性基团的存在，该共轭聚合物材料可采用醇等环境友好溶剂加工，并且具有良好的增强高功函数金属电极注入的性能，适于制作复杂的多层有机电子器件。将该共轭聚合物材料溶解在环境友好溶剂中，制备成膜，作为电子注入/传输层应用在发光、光伏等有机光电器件中，改善器件性能。本专利技术的目的还在于提供所述的一种可采用环境友好溶剂加工的侧链含四甘醇单甲醚基团的共轭聚合物材料在制备有机光电器件中的应用。本专利技术的具体技术方案如下。一种可采用环境友好溶剂加工的侧链含有四甘醇单甲醚基团的共轭聚合物材料，具有如下结构：式中：x、y、z为摩尔分数，0＜x≤1，0＜y≤1，x+y+z＝1；聚合度n＝1～300；Ar1具有如下化学结构式中的任意一种：其中，R为-(CH2)k-O-(CH2)t-X或者-(CH2)t-X，k＝1-10，t＝1-10，X为如下结构式中的任意一种：Ar2具有如下化学结构式中的任意一种：其中，R1为碳原子数1-30的直链或支链烷基，或为碳原子数1-30的烷氧基。所述的一种可采用环境友好溶剂加工的侧链含有四甘醇单甲醚基团的共轭聚合物材料在制备有机光电器件中的应用，将聚合物材料用环境友好溶剂溶解，制备成膜，将制备的膜作为金属电极电子注入层应用于制备有机光电器件。进一步地，所述环境友好溶剂包括乙醇或异丙醇。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术的侧链含有四甘醇单甲醚基团的共轭聚合物具有良好的水醇溶性，用于制备复杂多层器件时，可利用与传统油溶性光电高分子溶解性的不同，进行多层器件加工，相比于传统的水醇溶光电材料具有更多的选择性；(2)与传统的水醇溶光电材料相比，本专利技术聚合物的强极性基团使材料可采用包括乙醇的环境友好溶剂加工的同时，具有良好的电子注入性能。附图说明图1为聚合物P1，P2和P3的热重测试曲线图；图2为聚合物P1，P2和P3在甲醇溶液中的紫外-可见光吸收光谱图；图3为基于聚合物P1，P2和P3的有机太阳电池器件的电流密度-电压曲线图。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1S,S-二氧二苯并噻吩的制备在500mL的三口圆底烧瓶，加入硫芴(18.4g，100mmol)、乙酸(200mL)和双氧水(50mL)，加热至回流下反应24h；反应结束后，待反应温度降到室温，反应液析出大量晶体，抽滤，依次用乙酸和乙醇洗涤滤渣3次，烘干，得到无色针状晶体产物，产率80％。1HNMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm)：7.52-7.56(m，2H)，7.63-7.67(m，2H)，7.80-7.85(m，4H)。13CNMR(75MHz,CDCl3)δ(ppm)：121.58,122.16,130.17,131.60,133.87,137.73。元素分析结果(C12H8SO2)，理论值：C,66.64％；H,3.72％；S,14.82％；O,14.81％。实际测定值:C,66.81％；H,3.53％；S,14.74％；O14.77％。实施例23,7-二溴-S,S-二氧二苯并噻吩的制备在500mL的单口烧瓶中，加入S,S-二氧二苯并噻吩(10.8g，50mmol)、硫酸(200mL)，搅拌下缓慢加入N-溴代丁二酰亚胺(NBS)(21.41g，120mmol)。反应12小时，将反应物倒入冰水中，有大量固体析出，抽滤，滤渣依次用碳酸氢钠水溶液、水和乙醇各洗涤3次，干燥，滤渣用氯苯进行重结晶，得无色针状晶体9.4g，产率：50％。1HNMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm)：8.26(d，2H)，7.83(d，2H)，7.62(d，2H)。13CNMR(300MHz,CDCl3)δ(ppm)：139.8,137.1,131.1,131.0,129.7,123.0。元素分析结果(C12H6Br2O2S)，理论值：C,38.53％；H,1.62％。实际测定值：C,38.42％；H,1.48％。实施例32,7-二溴芴的制备将芴(100g,602mmol)溶于400mL氯仿中，加入铁粉(0.8g,1.4mmol)，冰浴冷至0℃，缓慢滴加液溴(69mL,1337mmol)和100mL氯仿的混合液，避光，滴加完毕，在室温反应10小时，有大量白色固体析出。反应结束后，加入饱和的亚硫酸氢钠水溶液，除去多余未反应的溴；混合液直接过滤后得到大量白色固体，滤液分离出氯仿层，浓缩，浓缩液过滤出固体并与直接过滤得到的固体合并，得到粗产物；粗产物在用饱和亚硫酸氢钠水溶液洗涤两次，干燥，然后用氯仿进行重结晶提纯后，得到白色晶体168克，产率：86％。1HNMR(300MHz,CDCl3).δ(ppm):7.55(d,2H),7.45(d,2H),7.30(d,2H),3.87(m,2H)。实施例42,7-二溴芴酮的制备在250mL的三颈瓶中加入2,7-二溴芴(10g,30.8mmol)和150mL乙酸，冰浴下使反应体系的温度维持在0～5℃，分四批加入CrO3(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可采用环境友好溶剂加工的侧链含有四甘醇单甲醚基团的共轭聚合物材料，其特征在于，具有如下化学结构式：

【技术特征摘要】
1.一种可采用环境友好溶剂加工的侧链含有四甘醇单甲醚基团的共轭聚合物材料，其特征在于，具有如下化学结构式：式中：x、y、z为摩尔分数，0＜x≤1，0＜y≤1，x+y+z＝1；聚合度n＝1～300；Ar1具有如下化学结构式中的任意一种：其中，R为-(CH2)k-O-(CH2)t-X或者-(CH2)t-X，k＝1-10，t＝1-10，X为如下结构式中的任意一种：Ar2具有如下化学结构式中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭婷，李学山，应磊，杨伟，彭俊彪，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