一种螺旋共轭聚合物及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料领域，尤其涉及一种螺旋共轭聚合物及其制备方法。本发明专利技术提供的螺旋共轭聚合物包括式(I)结构链段；式(I)中，n为聚合度，k为0或1，X为式(a)～(g)中的一种或多种；式(a)、(b)、(e)和(f)中，R1和R2独立地选自H、C1～C10的烷基或C1～C10的烷氧基。本发明专利技术提供的聚合物不但具有良好的光电学活性，还兼具良好热稳定性和溶解性，可以预见此类材料将在光电领域特别是电致变色和信息存储等方面具有广阔的发展前景和巨大的应用潜力。

A kind of spiral conjugated polymer and its preparation method

The invention belongs to the field of polymer materials, in particular to a spiral conjugated polymer and a preparation method. The helical conjugated polymer provided by the invention includes a structural segment (I). In the formula (I), n is the degree of polymerization, K is 0 or 1, and X is one or more of the type (a) ~ (g); in type (a), (b), (E) and (f), the oxygen and alkyl groups are independently selected from the alkyl groups of the two groups. The polymer provided by the invention not only has good photoelectric activity, but also has good thermal stability and solubility. It can be predicted that such materials will have broad prospects and great potential for application in the field of photoelectricity, especially electrochromic and information storage.

【技术实现步骤摘要】
一种螺旋共轭聚合物及其制备方法
本专利技术属于高分子材料领域，尤其涉及一种螺旋共轭聚合物及其制备方法。
技术介绍
信息系统传输显示技术被广泛应用标着人类在21世纪初期打开了“信息时代”的大门，人类的生活方式从此发生了革命性的变化，并从中受益匪浅。信息产业技术的飞速发展需要技术工艺的不断提高和理论知识的发展创新，新型材料的开发既可以为理论研究提供依据，又能够更好的满足生产工艺的要求、促进生产工艺的改进，所以，新型功能材料的开发成为了该领域发展的关键，其中新型有机高分子光电功能性材料的开发已经成为重中之重。咔唑、三苯胺、蒽醌、偶氮苯等是几种常见的光电功能优异的化合物，因其自身良好的光电活性，以此构筑的高分子光电功能材料已经被广泛的应用于在空穴传输、电致变色、电致发光、信息存储出、太阳能电池等光电领域，但目前以上述光电功能化合物构筑的高分子光电功能材料难以同时兼顾良好的光电学活性、热稳定性和溶解性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种螺旋共轭聚合物及其制备方法，本专利技术提供的聚合物不但具有良好的光电学活性，还兼具良好热稳定性和溶解性。本专利技术提供了一种螺旋共轭聚合物，包括式(I)结构链段：式(I)中，n为聚合度，k为0或1，X为式(a)～(g)中的一种或多种：式(a)、(b)、(e)和(f)中，R1和R2独立地选自H、C1～C10的烷基或C1～C10的烷氧基。优选的，所述R1和R2独立地选自H、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基或戊氧基。优选的，所述聚合物还包括式(II)结构链段：式(II)中，m为聚合度，Y为H或C1～C10的烷基。优选的，所述Y为H、戊基、己基、庚基、辛基、壬基或癸基。优选的，所述m为10～100。优选的，所述聚合物的数均分子量为5～40kDa。本专利技术提供了一种上述技术方案所述螺旋共轭聚合物的制备方法，包括以下步骤：a)、在催化剂存在下，反应物在溶剂中聚合反应，得到螺旋共轭聚合物；所述反应物包括异腈类单体，所述异腈类单体具有式(i)结构：式(i)中，k为0或1，X为式(a)～(g)中的一种或多种：式(a)、(b)、(e)和(f)中，R1和R2独立地选自H、C1～C10的烷基或C1～C10的烷氧基。优选的，所述反应物还包括具有式(II)结构链段的聚合物：式(II)中，m为聚合度，Y为H或C1～C10的烷基。优选的，所述催化剂中含有钯元素和/或镍元素。优选的，所述反应的温度为50～60℃；所述反应的时间为12～48h。与现有技术相比，本专利技术提供了一种螺旋共轭聚合物及其制备方法，本专利技术提供的螺旋共轭聚合物包括式(I)结构链段；式(I)中，n为聚合度，k为0或1，X为式(a)～(g)中的一种或多种；式(a)、(b)、(e)和(f)中，R1和R2独立地选自H、C1～C10的烷基或C1～C10的烷氧基。本专利技术从分子设计的角度出发，将含有共轭光电活性基团咔唑、三苯胺、蒽醌、偶氮苯等引入螺旋聚合物聚苯异腈中，不但实现主链共轭，主链与侧链也形成共轭结构，是一类全新的全共轭螺旋聚合物，该聚合物不但能够表现出良好的光电活性，还具有良好热稳定性和溶解性。同时，本专利技术还提供了在侧链中引入吸电子的酰胺基团的聚合物，虽然在侧链中引入吸电子的酰胺基团会破坏主链和侧链之间的共轭结构，但可以构成给-受体结构(D-A)，发生内电子迁移现象，从而进一步增强聚合物的光电性能。而且，在本专利技术提供的聚合物中引入的光电活性基团能够借助聚异腈的螺旋结构特性，在聚合物分子内彼此间形成高度、高效有序的1/4螺旋堆积结构，可表现出特有的光电功能特性，具有非常广阔的应用领域和实用价值。此外，在本专利技术提供的聚合物还可含有其他功能嵌段，从而使本专利技术提供的聚合物兼具多功能性。根据本专利技术提供的聚合物的结构特点和光电特性，可以预见此类材料将在光电领域特别是电致变色和信息存储等方面具有广阔的发展前景和巨大的应用潜力。实验结果表明：本专利技术提供的螺旋共轭聚合物的5％热失重在330℃以上，能够溶于四氢呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷等有机溶剂，可表现出相应光电活性基团的光电特性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例1提供的苯异腈类单体的核磁谱图；图2是本专利技术实施例1提供的红外光谱图；图3是本专利技术实施例1提供的紫外吸收光谱图；图4是本专利技术实施例1提供的聚合物P1氮气氛围下的热失重曲线图；图5是本专利技术实施例1提供的循环伏安曲线；图6是本专利技术实施例2提供的苯异腈类单体的核磁谱图；图7是本专利技术实施例2提供的红外光谱图；图8是本专利技术实施例2提供的紫外吸收光谱图；图9是本专利技术实施例2提供的保留时间曲线图；图10是本专利技术实施例2提供的分子量增长曲线图；图11是本专利技术实施例2提供的循环伏安曲线图；图12是本专利技术实施例2提供的电致变色曲线图；图13是本专利技术实施例3提供的苯异腈类单体的核磁谱图；图14是本专利技术实施例3提供的红外光谱图；图15是本专利技术实施例3提供的紫外吸收光谱图；图16是本专利技术实施例3提供的循环伏安曲线图；图17是本专利技术实施例4提供的红外光谱图；图18是本专利技术实施例4提供的紫外吸收光谱图；图19是本专利技术实施例4提供的循环伏安曲线图；图20是本专利技术实施例5提供的苯异腈类单体的核磁谱图；图21是本专利技术实施例5提供的紫外吸收光谱图。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种螺旋共轭聚合物，包括式(I)结构链段：式(I)中，n为聚合度，k为0或1，X为式(a)～(g)中的一种或多种：式(a)、(b)、(e)和(f)中，R1和R2独立地选自H、C1～C10的烷基或C1～C10的烷氧基，优选自H、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基或戊氧基，其中所述丁基优选为叔丁基。在本专利技术中，所述聚合物优选还包括式(II)结构链段：式(II)中，m为聚合度，优选为10～100，更优选为30～60，具体可为30、35、40、45、50、55或60；Y为H或C1～C10的烷基，优选为H、戊基、己基、庚基、辛基、壬基或癸基。在本专利技术提供的一些实施例中，所述聚合物的主链为聚异腈，侧链结构为具有高光电活性的功能单元，其具体可为P1～P15结构：P1～P15中，n为聚合度，-t-Bu表示叔丁基，聚合物右侧端基为在本专利技术提供的一些实施例中，所述聚合物为具有光电活性的聚苯异腈与聚噻吩构成的嵌段高分子聚合物，其具体可为P16～P30结构：P16～P30中，n和m为聚合度，-t-Bu表示叔丁基。在本专利技术提供的一些实施例中，所述聚合物的主链为聚异腈，侧链结构为含酰胺键形成给-受体结构的高光电活性的功能单元，其具体可为P31～P45结构：P31～P45中，n为聚合度MeO-表示甲氧基，-t-Bu表示叔丁基，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺旋共轭聚合物，包括式(I)结构链段：

【技术特征摘要】
1.一种螺旋共轭聚合物，包括式(I)结构链段：式(I)中，n为聚合度，k为0或1，X为式(a)～(g)中的一种或多种：式(a)、(b)、(e)和(f)中，R1和R2独立地选自H、C1～C10的烷基或C1～C10的烷氧基。2.根据权利要求1所述的聚合物，其特征在于，所述R1和R2独立地选自H、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基或戊氧基。3.根据权利要求1所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物还包括式(II)结构链段：式(II)中，m为聚合度，Y为H或C1～C10的烷基。4.根据权利要求3所述的聚合物，其特征在于，所述Y为H、戊基、己基、庚基、辛基、壬基或癸基。5.根据权利要求3所述的聚合物，其特征在于，所述m为10～100。6.根据权利要求1～5任一项所述的聚合物，其特征在于，所述聚合...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈峥，韩韫韬，谢韫吉，姜振华，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22