一种星型可溶性共轭聚合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于有机无机纳米杂化材料和有机导电聚合物技术领域，具体公开一种星型可溶性共轭聚合物及制备方法和其应用。本发明专利技术的制备方法利用一种改进的界面合成方案，在Fe

【技术实现步骤摘要】
一种星型可溶性共轭聚合物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于有机无机纳米杂化材料和有机导电聚合物
，尤其涉及一种星型可溶性共轭聚合物及制备方法和其应用。

技术介绍

[0002]近来，众所周知，聚合物的拓扑结构直接影响其化学和物理性能。设计和研究具有不同拓扑结构的聚合物功能材料是高分子材料领域的重要方向。随着聚合技术和方法的不断发展，许多具有复杂结构的非线型聚合物受到了越来越多的关注。近年来，同时包含柔性非共轭链段和刚性共轭链段的结构明确的新型复合高分子材料以其在结构和相取向方面的差异性使其拥有远比共轭单元均聚物材料更多的应用范围和关注度。按链段排布方式不同，可以将此类聚合物分为线型和枝化结构两类，如星型、树枝型、梳型等结构。基于在电化学方面的应用，与线型结构聚合物相比，枝化结构的复合高分子聚合物拥有两种结构和性质迥异的链段从而具有两个均聚物无法企及的结构优势，拥有更多的柔性链段和共轭链段，不仅能够克服小分子共轭材料机械强度弱的缺点，同时有利于不同导电相区之间电子的跃迁效应，并且能够更好的稳定一维碳材料，在光电材料的制备领域具有很强的应用前景。
[0003]目前已有多个利用Fe
3+
氧化聚合的方式在含端基噻吩的星型聚合物先驱体上生长共轭链的报道，但是制备共轭聚合物的催化剂和反应单体在同一个相内，使反应单体容易作为一个交联剂将不同的共轭链交联在一起，破坏了设想的分子结构也降低了产物的溶解性。从而只有一些生成的含低聚噻吩链的最终产物仍可以维持之前的星型结构，而随着噻吩链段的生长，链间的偶联反应不仅会破坏聚合物的溶解性而且会影响最终产物的分子量分布。

技术实现思路

[0004]本专利技术的第一个目的在于提供一种星型可溶性共轭聚合物。
[0005]本专利技术的第二个目的在于提供一种星型可溶性共轭聚合物的制备方法，可使产物保持良好的溶解性，并具有分子量可控的效果。
[0006]本专利技术的再一目的是提供星型可溶性共轭聚合物的应用。
[0007]具体地，本专利技术涉及以下的技术方案：
[0008]一种星型可溶性共轭聚合物[CSQ
‑
(PDMA
‑
b
‑
PMA)
‑
PEDOT]，具有如下式I所述结构通式：
[0009][0010]其中，50≤m≤100；1≤n1≤10；5≤n2≤20。
[0011]本专利技术的星型可溶性共轭聚合物含有数量众多的共轭链段，使其表现出良好的导电性以及溶解性。
[0012]在本专利技术的一些实例中，所述星型可溶性共轭聚合物的质均分子量为25000～45000Da。
[0013]一种星型可溶性共轭聚合物的制备方法，包括如下步骤：
[0014]以含有星型杂化聚合物[CSQ
‑
(PDMA
‑
b
‑
PMA)
‑
Th]和Fe
3+
的水溶液为水相，将3,4
‑
乙撑二氧噻吩(EDOT)/正丁醇溶液覆盖在所述水相上，进行界面反应，得到所述星型可溶性共轭聚合物；
[0015]所述星型杂化聚合物的结构通式为：
[0016][0017]所述星型可溶性共轭聚合物的结构通式为：
[0018][0019]其中，50≤m≤100；1≤n1≤10；5≤n2≤20。
[0020]本专利技术的制备方法利用一种改进的界面合成方案，在Fe
3+
催化下从倍半硅氧烷基含多个噻吩活性基团的星型杂化聚合物[CSQ
‑
(PDMA
‑
b
‑
PMA)
‑
Th]的端噻吩基团开始生长聚3,4
‑
乙撑二氧噻吩(EDOT)链段，形成倍半硅氧烷基含多条共轭链段的星型可溶性共轭聚合物(CSQ
‑
(PDMA
‑
b
‑
PMA)
‑
PEDOT)，合成过程中可减少反应单体将不同的共轭链交联在一起，可成功得到设想的分子结构并保持产物的溶解性，而且可有效控制产物的分子量分布。同
时，现有技术一般需要采用含有柔性链段的噻吩单体才能实现聚合物的可溶性，而本专利技术使用不含柔性链段的噻吩单体合成聚噻吩链段即可制得可溶性的聚合物，具有单体应用广泛、结构性质可调、经济高效的特点。
[0021]在本专利技术的一些实例中，所述Fe
3+
与星型杂化聚合物的摩尔比为1：5～15，优选1：5～10，更优选1：8～9。
[0022]在本专利技术的一些实例中，所述水相由星型杂化聚合物的盐酸溶液与Fe
3+
水溶液混合而得。
[0023]在本专利技术的一些实例中，所述星型杂化聚合物的盐酸溶液由星型杂化聚合物溶于所述盐酸中得到，所述盐酸的浓度为0.1～5mol/L，优选0.5～3mol/L，更优选0.5～1.5mol/L。所述星型杂化聚合物与盐酸的比例为1g：10～100mL，优选1g：20～80mL，更优选1g：20～50mL；或者，所述星型杂化聚合物与盐酸的比例为1mmol：1～5L，优选1mmol：2～3L。
[0024]在本专利技术的一些实例中，所述Fe
3+
水溶液的浓度为0.05～1mol/L，优选0.08～0.5mol/L，更优选0.1～0.2mol/L。
[0025]在本专利技术的一些实例中，所述Fe
3+
水溶液与星型杂化聚合物的盐酸溶液的体积比为1：0.5～5：优选1：1～5，更优选1：2～3。
[0026]在本专利技术的一些实例中，所述3,4
‑
乙撑二氧噻吩/正丁醇溶液的浓度为0.005～0.5mol/L，优选0.01～0.1mol/L，更优选0.01～0.03mol/L。实际操作中，可将3,4
‑
乙撑二氧噻吩、正丁醇按质量体积比为0.001～0.005g：1mL，优选0.002～0.003g：1mL进行配比。
[0027]在本专利技术的一些实例中，所述水相与3,4
‑
乙撑二氧噻吩/正丁醇溶液的体积比为0.1～0.5：1，优选0.3～0.4：1。
[0028]在本专利技术的一些实例中，所述星型杂化聚合物和正丁醇的比例为0.005～0.02g：1mL，优选0.008～0.012g：1mL。
[0029]在本专利技术的一些实例中，所述界面反应在避光条件下进行。
[0030]在本专利技术的一些实例中，所述界面反应的温度为10～50℃，优选20～30℃。界面反应的时间为10～40小时，优选24～36小时。
[0031]在本专利技术的一些实例中，所述界面反应结束后，还包括纯化的步骤，所述纯化的步骤包括：取界面反应结束后的下层水相，进行离心；取离心后的上层清液；将上层清液与NaHCO3/THF混合液混合，搅拌至无气泡溢出，静置；取静置后的上层清液进行浓缩，浓缩后在冰石油醚中沉淀，取出沉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种星型可溶性共轭聚合物，其特征在于：具有如下式I所述结构通式：其中，50≤m≤100；1≤n1≤10；5≤n2≤20。2.根据权利要求1所述星型可溶性共轭聚合物，其特征在于：所述星型可溶性共轭聚合物的质均分子量为25000～45000Da。3.权利要求1或2所述星型可溶性共轭聚合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：以含有星型杂化聚合物和Fe
3+
的水溶液为水相，将3,4
‑
乙撑二氧噻吩/正丁醇溶液覆盖在所述水相上，进行界面反应，得到所述星型可溶性共轭聚合物；所述星型杂化聚合物的结构通式为：
所述星型可溶性共轭聚合物的结构通式为：其中，50≤m≤100；1≤n1≤10；5≤n2≤20。4.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于：所述Fe
3+
与星型杂化聚合物的摩尔比为1：5～15。5.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞浩，高树曦，戴永强，廖兵，王雷，
申请(专利权)人：广东省科学院化工研究所，
类型：发明
国别省市：