一种线型高导电性有机可溶噻吩聚合物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种线型高导电性有机可溶噻吩聚合物及其制备方法与应用，属于噻吩导电高分子聚合物和新型高分子功能材料制备技术领域。所述的高导电性有机可溶的噻吩聚合物的制备方法，包括：(1)柔性功能链段的制备：真空除水，加入催化剂，引发剂，气体保护，引发单体1的开环聚合，得到一定聚合度的柔性聚合物链段；(2)将步骤(1)产物、单体2、氧化剂以一定比例氧化共聚得到可溶性的噻吩共聚物。通过控制柔性链段的链长，及氧化剂的种类、剂量，所得共聚物链在有机溶剂中具有优异的溶解性和较高的导电性能。的导电性能。的导电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种线型高导电性有机可溶噻吩聚合物及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于噻吩导电高分子聚合物和新型高分子功能材料制备
，特别涉及一种线型高导电性有机可溶噻吩聚合物及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]高分子导电聚合物近年来越发受到公众关注，在具有可折叠，柔性高，弹性大，可塑性强等高分子材料特性的同时，因其拥有高的共轭结构使电子得以在分子内及分子间传输，而具有导体的性能。目前，人们常用的有机高分子材料有聚苯胺，聚乙炔，聚吡咯，聚噻吩等。其中聚噻吩因其导电性能高，易氧化合成，化学性质稳定，成为目前研究应用最多的高分子导电材料。广泛应用于有机太阳能电池、抗静电涂层、超级电容器、柔性显示屏、智能窗、场发射晶体管等诸多领域，具有巨大的发展空间，是近年来科技产业界广泛关注的明星材料。
[0003]然而，由于其高的共轭结构使其分子链刚性增大，难熔难溶不利于加工限制了其在诸多场景的应用。目前市场应用的多为聚噻吩的水分散体系，而在电子器件中水分的存在会腐蚀元器件，缩短元器件的使用寿命，给元器件的运行带来极大的安全隐患。因此，一种有机可分散的噻吩聚合物成为近年来研究开发的热点内容，具有广阔的应用发展潜力。
[0004]目前为实现噻吩聚合物在有机体系中的分散，大多采用侧链工程在噻吩环或环氧环上引入可溶性烷基基团或烷氧基基团等，存在制备过程复杂，反应条件要求苛刻，电导率低，溶解度低等缺点，对其大规模的应用仍存在一定的差距。

技术实现思路

[0005]为了解决噻吩聚合物不溶难熔，制备过程复杂，反应条件苛刻的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种线型高导电性有机可溶噻吩聚合物的制备方法。通过本专利技术所述方法制备得到的噻吩聚合物在有机溶液中具有良好的稳定性，较高的溶解性，同时保持了较高的导电性。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供上述线型高导电性有机可溶噻吩聚合物。
[0007]本专利技术的再一目的在于提供上述线型高导电性有机可溶噻吩聚合物的应用。
[0008]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：
[0009]一种线型高导电性有机可溶噻吩聚合物的制备方法，包括如下步骤：
[0010](1)甲苯，己内酯重蒸除水，将催化剂、单体1按摩尔比1:60～2000，引发剂、单体1按摩尔比1～3:30溶于有机溶剂中，在保护气体氛围中，于60～120℃条件下反应12～48h；
[0011](2)向步骤(1)反应结束后的产物中加入冷正己烷，搅拌，过滤收集沉淀，然后溶于二氯甲烷中，搅拌条件下缓慢滴入大量冷正己烷中，重复上述操作，收集固体沉淀，真空干燥即得带有噻吩端基的柔性链段，反应式如下：
[0012][0013](3)取步骤(2)制备得到的带有噻吩端基的柔性链段与氧化剂共溶于乙腈中；单体2溶于环己烷中；将带有噻吩端基的柔性链段、单体2和氧化剂，界面聚合，室温，静置，离心，取上清液，旋蒸，干燥，即得线型高导电性有机可溶噻吩聚合物，反应式如下：
[0014][0015]步骤(1)中所述的催化剂优选包括但不限于异辛酸亚锡和四氯化锡中的至少一种。
[0016]步骤(1)中所述的引发剂优选包括但不限于2
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噻吩乙醇、2
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噻吩丙醇、3
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噻吩乙醇和3
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噻吩丙醇中的至少一种。
[0017]步骤(1)中所述的单体1包括但不限于己内酯和丙交酯中的至少一种。
[0018]步骤(1)中所述的有机溶剂优选为甲苯。
[0019]步骤(1)中所述的保护气体优选为氮气。
[0020]步骤(1)中所述的反应优选为80～120℃反应12～48h。
[0021]步骤(2)中所述的搅拌优选为剧烈搅拌。
[0022]步骤(2)中所述的重复的次数优选为三次。
[0023]步骤(2)中所述的真空干燥条件优选为50～70℃真空干燥；更优选为50～70℃真空干燥。
[0024]步骤(3)中所述的单体2优选包括噻吩、3,4
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乙撑二氧噻吩、3,4
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丙撑二氧噻吩和3
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溴噻吩中的至少一种。
[0025]步骤(3)中所述的氧化剂包括但不限于氯化铁、硫酸铁、十二烷基苯磺酸铁、对甲苯磺酸铁、十二烷基苯磺酸、过硫酸铵、过氧化氢、对甲苯磺酸和樟脑酸中的一种。
[0026]步骤(3)中所述的带有噻吩端基的柔性链段与单体2优选按摩尔比1:3～30计算；更优选按1:3计算。
[0027]步骤(3)中所述的静置优选为在室温静置24～72h。
[0028]步骤(3)中所述的离心优选为11000～13000r/min离心20～40min；更优选为12000r/min离心30min。
[0029]步骤(3)中所述的旋蒸优选为40～60℃旋蒸；更优选为50℃旋蒸。
[0030]步骤(3)中所述的干燥优选为60～80℃真空干燥；更优选为70℃真空干燥。
[0031]一种线型高导电性有机可溶噻吩聚合物，通过上述制备方法制备得到。
[0032]所述的线型高导电性有机可溶噻吩聚合物在作为高分子材料中的应用。
[0033]本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
[0034](1)本专利技术提供了一种高导电性有机可溶的噻吩聚合物的制备方法，包括：(1)柔性功能链段的制备：真空除水，加入催化剂，引发剂，气体保护，引发单体1的开环聚合，得到一定聚合度的柔性聚合物链段；(2)将步骤(1)所得产物、单体2、氧化剂以一定比例氧化共
聚得到可溶性的噻吩共聚物。
[0035](2)本专利技术通过端基工程或侧链工程，实现噻吩聚合物在有机溶液中可溶的同时保持较高的导电性能。在本专利技术中以柔性链段对聚噻吩链段进行封端或侧链引入，得到柔性链段/聚噻吩共聚链。由于柔性链段的引入，降低了聚噻吩链段的刚性，改变了分子的堆积状态，降低其分子的有序性和结晶度，进而实现其在有机溶剂中可溶。
[0036](3)本专利技术设计的制备流程简单，反应条件温和，绿色环保。通过控制柔性链段的链长，及氧化剂的种类、剂量，所得共聚物链在二甲亚砜(DMSO)、N,N
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二甲基甲酰胺(DMF)、N
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甲基
‑
吡咯烷酮(NMP)、四氢呋喃(THF)、三氯甲烷(TCM)、二氯甲烷(DCM)等有机溶剂中具有优异的溶解性和较高的导电性能。
[0037](4)在本专利技术中以聚己内酯链段为可溶性链段对聚3,4
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乙撑二氧噻吩链段进行封端或侧链引入，得到聚己内酯/聚3,4
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乙撑二氧噻吩共聚链。由于柔性链段(聚己内酯)的引入，降低了聚3,4
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乙撑二氧噻吩链段的刚性，改变了分子的堆积状态，降低其分子的有序性和结晶度，进而实现其在有机溶剂中可溶性。通过控制聚己内酯链段的链长，及氧化剂的种类、剂量，所得产物(聚己内酯/聚3,4
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线型高导电性有机可溶噻吩聚合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)甲苯，己内酯重蒸除水，将催化剂、单体1按摩尔比1:60～2000，引发剂、单体1按摩尔比1～3:30溶于有机溶剂中，在保护气体氛围中，于60～120℃条件下反应12～48h；(2)向步骤(1)反应结束后的产物中加入冷正己烷，搅拌，过滤收集沉淀，然后溶于二氯甲烷中，搅拌条件下缓慢滴入大量冷正己烷中，重复上述操作，收集固体沉淀，真空干燥即得带有噻吩端基的柔性链段，反应式如下：(3)取步骤(2)制备得到的带有噻吩端基的柔性链段与氧化剂共溶于乙腈中；单体2溶于环己烷中；将带有噻吩端基的柔性链段、单体2和氧化剂，界面聚合，室温，静置，离心，取上清液，旋蒸，干燥，即得线型高导电性有机可溶噻吩聚合物，反应式如下：2.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的催化剂包括但不限于异辛酸亚锡和四氯化锡中的至少一种。3.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的引发剂包括但不限于2
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噻吩乙醇、2
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噻吩丙醇、3
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噻吩乙醇和3
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噻吩丙醇中的至少一种。4.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的单体1包括但不限于己...

【专利技术属性】
技术研发人员：许凯，王中新，张天，林琼，刘凌厉，桂雪峰，孙龙凤，许正敏，李东霞，林绮欣，
申请(专利权)人：中科院广州化学所韶关技术创新与育成中心国科广化南雄新材料研究院有限公司南雄中科院孵化器运营有限公司，
类型：发明
国别省市：