一种多功能两亲性共轭分子材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种多功能两亲性共轭分子材料及其制备方法与应用，该材料是由高效发光的芴和芘类物质组成，膦酸酯作为极性侧基，选用不同烷基链的线性分子化合物，其结构通式如下式所示：

【技术实现步骤摘要】
一种多功能两亲性共轭分子材料及其制备方法与应用
本专利技术属光电材料和应用
，具体涉及一种多功能两亲性共轭分子材料及其制备方法与应用。
技术介绍
有机发光二极管(OLED)已经广泛应用于全彩平板显示器，固体照明和大面积柔性电子器件等领域。由于其在材料化学和器件物理学上的显着进步，具有多层结构的真空沉积小分子OLED已经进入商业应用。然而，真空沉积方法制造工艺复杂，成本高和材料利用率低。此外，阴影掩模的使用限制了器件在气相沉积过程中的可扩展性和分辨率。相比之下，溶液加工的OLED以其经济有效的制造和低损失的材料利用，已经受到广泛关注。溶液处理是一种简单而便宜的方法，更适用于OLED的大规模生产，包含旋涂、浸涂、刮刀涂布、喷墨打印、凹版印刷和丝网印刷等加工工艺。其中喷墨打印是一种有前景的技术，因为节省材料，利于图案化，便于制作大面积薄膜。尽管发光聚合物被认为适用于喷墨印刷，但聚合物中的杂质和基于聚合物的器件中的电荷不平衡问题可能会大大降低效率和寿命。相比之下，小分子结构明确、易于纯化，更易于以实现实用化的高效稳定器件。因此，通过喷墨打印制造小分子OLED是相当有吸引力和非常需要的。然而，喷墨印刷的小分子OLED是具有挑战性的。一方面，商业上常见的OLED小分子通常在溶液过程中溶解度和膜形态都很差。另一方面，由于界面侵蚀现象，难以通过喷墨印刷构建多层器件结构以平衡电荷注入和传输获得高效器件。因此，开发具有多功能特性的新型可印刷OLED材料以简化器件结构，具有特别重要的意义。
技术实现思路
技术问题：本专利技术提供了一种多功能两亲性共轭分子材料及其制备方法与应用，以解决目前溶液加工OLED器件结构复杂、电子注入层无法溶液加工等难题。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种多功能两亲性共轭分子材料，该材料以芴结构为骨架，芘为封端基团，膦酸酯作为极性侧基，选用不同烷基链的线性共轭分子化合物，具有如下式1所示的结构通式：其中，R为C1-C30烷基、烷氧基、烷苯基、烷苯氧基、芳基中的一种；C为碳原子；O为氧原子；P是磷原子。具体地，当R选择己基或苯氧己基时，该材料是以下式2或式3所表示的化合物：一种多功能两亲性共轭分子材料的制备方法，包括以下合成路线和合成步骤：其中1≤n≤30，且为自然数；步骤(1)将反应物(a)、反应物(b)与四丁基嗅化铵、碳酸钾加入到反应容器中，加入溶剂使其溶解，回流条件下反应4-12h，得到化合物(c)；步骤(2)将步骤(1)的产物化合物(c)、联硼酸频那醇酯、醋酸钾、[1,1＇-双(二苯基膦)二茂铁]二氯化钯二氯甲烷络合物加入到反应容器中，加入溶剂使其溶解，氮气保护下100℃避光反应24h，得到化合物(d)；步骤(3)将步骤(2)的产物化合物(d)、1-溴芘(e)、四丁基溴化铵、四三苯基膦钯加入到反应容器中，加入溶剂溶解，在氮气保护90-120℃下避光反应8-16h，得到化合物(f)；步骤(4)将步骤(3)的产物化合物(f)、亚磷酸三乙酯加入到微波管中溶解在溶剂中，在微波反应器中100-150℃下反应0.5-1h，得到化合物(g)。所述步骤(1)中使用的溶剂为丙酮或氢氧化钾水溶液，反应物(a)与反应物(b)的摩尔比为1：(3-5)；所述步骤(2)中使用的溶剂为甲苯、二氧六环的一种，步骤1)的产物化合物(c)：联硼酸频那醇酯：醋酸钾：[1,1＇-双(二苯基膦)二茂铁]二氯化钯二氯甲烷络合物的摩尔比为1:(2.4-4):(6-9)：(0.03-0.1)；所述步骤(3)中使用的溶剂为四氢呋喃、甲苯、氯苯、邻二氯苯中的一种或几种，反应物(d)：反应物(e)：四丁基溴化铵：四三苯基膦钯的摩尔比为1:(2.4-4):(0.2-0.4)：(0.03-0.1)；所述步骤(4)中，化合物(f)与亚磷酸三乙酯的摩尔比为1:(10-30)。一种多功能两亲性共轭分子材料的制备方法，包括以下合成路线和合成步骤：其中1≤n≤30，且为自然数；步骤(1)将反应物(a)、反应物(b)、甲基磺酸，加入到反应容器中，加入溶剂使其溶解，回流条件下反应36-48h，得到化合物(c)；步骤(2)将步骤(1)的产物化合物(c)、反应物(d)与四丁基嗅化铵、碳酸钾加入到反应容器中，加入溶剂使其溶解，回流条件下反应4-12h，得到化合物(e)；步骤(3)将步骤(2)的产物化合物(e)、联硼酸频那醇酯、醋酸钾、[1,1＇-双(二苯基膦)二茂铁]二氯化钯二氯甲烷络合物加入到反应容器瓶中，加入溶剂使其溶解，氮气保护下，100℃反应24h，得到化合物(f)；步骤(4)将步骤(3)的产物(f)、(g)、四丁基溴化铵、四三苯基膦钯加入到反应器中溶解在溶剂中，在氮气保护下80-120℃避光反应8-16h，得到化合物(h)；步骤(5)将步骤(4)的产物化合物(h)、亚磷酸三乙酯加入到微波管中溶解在溶剂中，在微波反应器中100-150℃下反应0.5-1h，得到化合物(i)。所述步骤(1)中使用的溶剂为氯仿；所述步骤(2)中使用的溶剂为丙酮或氢氧化钾水溶液，反应物(c)与反应物(d)的摩尔比为1：(3-5)；所述步骤(3)中使用的溶剂为甲苯、二氧六环的一种，化合物(e)：联硼酸频那醇酯：醋酸钾：[1,1＇-双(二苯基膦)二茂铁]二氯化钯二氯甲烷络合物的摩尔比为1:(2.4-4):(5-9)：(0.03-0.1)；所述步骤(4)中使用的溶剂为四氢呋喃、甲苯、氯苯、邻二氯苯中的一种或几种，反应物(g)：反应物(e)：四丁基溴化铵：四三苯基膦钯的摩尔比为1:(2.4-4):(0.2-0.5)：(0.03-0.13)；所述步骤(5)中，化合物(h)与亚磷酸三乙酯的摩尔比为1:(10-30)。上述的多功能两亲性共轭分子材料在有机电致发光器件中的应用，具体为：该材料单独作为电子注入层，其结构为：阳极/发光层/电子注入层/阴极；或同时作为发光层与电子注入层，其结构为：阳极/发光层/阴极。本专利技术的多功能两亲性共轭分子材料，具有醇溶性，能够通过溶液加工制备单层或多层有机发光二极管器件，包括旋涂和喷墨打印两种方式。通过喷墨打印方式制作有机电致发光器件时，采用乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙醇中的一种或几种溶液来配置墨水。有益效果：本专利技术提供了一种多功能两亲性共轭分子材料，以芴结构为骨架，芘作为端基，磷酸酯作为极性侧。通过Suzuki偶联、磷酸酯化反应等一系列过程合成了此类材料，该材料具有合成过程简单易控制、成本低廉、易提纯、产率高等优势。芘和芴的组合赋予小分子良好的热稳定性、荧光量子效率、发光亮度，磷酸酯极性基团则赋予材料优异的醇溶性、电子注入能力以及成膜性能。该材料适用于旋涂、喷墨打印等加工方式，能与常规活性层的溶剂表现出正交特性从而避免界面混合，可同时实现高亮度的蓝光发射和有效阴极界面修饰以简化器件结构。该材料在环境友好的醇溶剂中具有很好的溶解度，能与常规活性层的制膜溶剂表现出正交特性，从而避免溶液法制备多层器件时的界面侵蚀现象。该材料拥有多功能光电特性，可同时实现高亮度的蓝光发射和有效阴极界面修饰，解决了目前溶液加工OLED器件结构复杂、电子注入层无法溶液加工等难题。附图说明图1为实施例1中的化合物PEP的1HNMR谱图。图2为实施例1中的化合物PEP的1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能两亲性共轭分子材料，其特征在于：该材料以芴结构为骨架，芘为封端基团，膦酸酯作为极性侧基，选用不同烷基链的线性共轭分子化合物，具有如下式1所示的结构通式：

【技术特征摘要】
1.一种多功能两亲性共轭分子材料，其特征在于：该材料以芴结构为骨架，芘为封端基团，膦酸酯作为极性侧基，选用不同烷基链的线性共轭分子化合物，具有如下式1所示的结构通式：其中，R为C1-C30烷基、烷氧基、烷苯基、烷苯氧基、芳基中的一种。2.如权利要求1所述的多功能两亲性共轭分子材料，其特征在于：该材料是以下式2或式3所表示的化合物：3.一种如权利要求1或2所述的多功能两亲性共轭分子材料的制备方法，其特征在于：包括以下合成路线和合成步骤：步骤(1)将反应物(a)、反应物(b)与四丁基嗅化铵、碳酸钾加入到反应容器中，加入溶剂使其溶解，回流条件下反应4-12h，得到化合物(c)；步骤(2)将步骤(1)的产物化合物(c)、联硼酸频那醇酯、醋酸钾、[1,1＇-双(二苯基膦)二茂铁]二氯化钯二氯甲烷络合物加入到反应容器中，加入溶剂使其溶解，氮气保护下100℃避光反应24h，得到化合物(d)；步骤(3)将步骤(2)的产物化合物(d)、1-溴芘(e)、四丁基溴化铵、四三苯基膦钯加入到反应容器中，加入溶剂溶解，在氮气保护90-120℃下避光反应8-16h，得到化合物(f)；步骤(4)将步骤(3)的产物化合物(f)、亚磷酸三乙酯加入到微波管中溶解在溶剂中，在微波反应器中100-150℃下反应0.5-1h，得到化合物(g)。4.根据权利要求3所述的多功能两亲性共轭分子材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中使用的溶剂为丙酮或氢氧化钾水溶液，反应物(a)与反应物(b)的摩尔比为1：(3-5)；所述步骤(2)中使用的溶剂为甲苯、二氧六环的一种，步骤1)的产物化合物(c)：联硼酸频那醇酯：醋酸钾：[1,1＇-双(二苯基膦)二茂铁]二氯化钯二氯甲烷络合物的摩尔比为1:(2.4-4):(6-9)：(0.03-0.1)；所述步骤(3)中使用的溶剂为四氢呋喃、甲苯、氯苯、邻二氯苯中的一种或几种，反应物(d)：反应物(e)：四丁基溴化铵：四三苯基膦钯的摩尔比为1:(2.4-4):(0.2-0.4)：(0.03-0.1)；所述步骤(4)中，化合物(f)与亚磷酸三乙酯的摩尔比为1:(10-30)。5.一种如权利要求1或2所述的多功能两亲性共轭分子材料的制备方法，其特征在于：包括以下合成路线和合成步骤：步骤(1)将反应物(a)、反应物(b)...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖文勇，黄维，王梦一，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32