一种改善共轭聚合物退火薄膜韧性的方法技术

本发明专利技术公开了一种改善共轭聚合物退火薄膜韧性的方法，所述方法包括：将成核剂与共轭聚合物混合，制成薄膜后，退火处理，制备得到改性共轭聚合物薄膜

【技术实现步骤摘要】
一种改善共轭聚合物退火薄膜韧性的方法


[0001]本专利技术属于共轭聚合物改性
，具体地，涉及一种改善共轭聚合物退火薄膜韧性的方法
。

技术介绍

[0002]近年来，半导体材料的可塑性与变形性受到了人们的广泛关注
。
与共轭小分子半导体材料相比，共轭聚合物半导体通常具有较高的柔韧性和可溶液加工性，因此共轭聚合物半导体被人们赋予厚望，可用来制备高性能的可拉伸变形的器件，例如电子皮肤
、
生物传感器等可以穿的或植入人体的电子器件
、
以及可变形的场效应晶体管
、
太阳能电池等光电器件等
。
为制备高性能的可变形器件，需要共轭聚合物的弹性模量
、
屈服点
、
韧性和断裂伸长率等力学性能较好，其中，共轭聚合物的拉伸性能尤为重要
。
共轭聚合物的结晶结构中易出现各种缺陷，因此电学性能比小分子半导体差，为满足应用需求，通常要对共轭聚合物进行改性，提升其电学性能
。
众所周知，共轭聚合物材料的结晶度及分子有序度越高，电学性能越好
。
但是，通常用于提高结晶度和分子有序度以改善器件性能的方法，如热退火和溶剂蒸汽退火等，会严重降低共轭聚合物薄膜的韧性，限制了共轭聚合物在可拉伸器件中的应用
。
[0003]人们采用化学方法和物理方法来解决共轭聚合物电学性能与力学性能不能兼优的问题
。
化学方法主要是合成新材料，赋予材料新的分子结构来改善材料的韧性，这种方法需要摸索合成路线，较难实现
。
物理方法主要通过调控共轭聚合物的聚集态结构来提高材料力学性能，这种方法可以通过不同的加工处理方式实现，相对较为容易
。
[0004]目前人们常用的提升共轭聚合物韧性的物理方法有两种：一是将共轭聚合物同弹性体材料共混以提高共轭聚合物的拉伸性能
。
二是使用高分子量的共轭聚合物，使共轭聚合物在晶区之间形成大量的连接链，促进晶区间的电荷转移，并使共轭聚合物能够承受拉伸应力，从而改善聚合物的电学性能和拉伸性能
。
[0005]第一种方法中将共轭聚合物同弹性体材料共混，会在共轭聚合物中引入大量绝缘体
(
弹性体材料，例如聚甲基硅氧烷
)
，局限了共轭聚合物在电子产品中的应用
。
[0006]第二种方法中高分子量的共轭聚合物分子链之间会发生缠结，分子量越高，缠结越厉害
。
链缠结阻碍分子链运动形成规整堆积和结晶，导致高分子量共轭聚合物的电学性能增加有限，分子量高到一定程度后聚合物结晶困难，反而导致电学性能下降
。
[0007]退火是提升共轭聚合物器件电学性能最有效
、
最简单易操作的方法
。
但以上两种改善共轭聚合物韧性的方法都不能解决退火后共轭聚合物薄膜韧性下降的缺点
。

技术实现思路

[0008]为了改善上述技术问题，本专利技术提供一种改善共轭聚合物退火薄膜韧性的方法，所述方法能够解决共轭聚合物薄膜在退火处理后，其电学性能提升的同时导致薄膜的断裂伸长率严重下降的问题
。
采用本专利技术方法制备的改性共轭聚合物薄膜的电学性能比相同退
火条件下普通共轭聚合物薄膜的更好，并且维持改性共轭聚合物薄膜的拉伸性能与未改性共轭聚合物薄膜相似
。
[0009]本专利技术的技术方案如下：
[0010]一种改善共轭聚合物退火薄膜韧性的方法，所述方法包括：
[0011]将成核剂与共轭聚合物混合，制成薄膜后，退火处理，制备得到改性共轭聚合物薄膜
。
[0012]根据本专利技术，所述共轭聚合物为半结晶性聚合物
。
[0013]根据本专利技术，所述成核剂为二环
[2.2.1]庚烷
‑
2,3
‑
二羧酸二钠
(HPN
‑
68L)、
二苄叉山梨醇
(DBS
，
Millad 3905)、(l,3:2,4)
‑
二
(
对甲基二苄叉
)
山梨醇 (MDBS
，
Millad 3940)、
二
(3,4
‑
二甲基二苄叉
)
山梨醇
(DMDBS
，
Millad 3988)、 1,3,5
‑
三叔丁基三苯胺
(BTA
，汽巴透明成核剂
IRGACLEAR XT386)
等中的至少一种，优选为二环
[2.2.1]庚烷
‑
2,3
‑
二羧酸二钠
(HPN
‑
68L)。
[0014]根据本专利技术，所述共轭聚合物为聚
(3
‑
烷基噻吩
)、
聚芴
、
聚硒吩及聚对苯撑乙烯撑等中的至少一种，优选为聚
(3
‑
烷基噻吩
)
；所述聚
(3
‑
烷基噻吩
)
例如为聚
(3
‑
已基噻吩
)(P3HT)。
本专利技术的共轭聚合物可结晶，结晶时可发生链折叠
。
[0015]根据本专利技术，所述共轭聚合物的重均分子量为
3.0x104‑
12x104g/mol
，优选为
4.0x104‑
8.3x104g/mol
，例如为
4.0x104g/mol、5.0x104g/mol、5.7x10
4 g/mol、6.0x104g/mol、6.5x104g/mol、7.0x104g/mol、7.5x104g/mol、8.0x10
4 g/mol
或
8.3x104g/mol。
[0016]本专利技术的成核剂与共轭聚合物相容性好，能够在共轭聚合物中分散均匀，调控共轭聚合物的结晶性能
。
[0017]根据本专利技术，所述成核剂的质量为所述共轭聚合物的
0.5
‑
5.0wt
％，示例性地为
0.5wt
％
、1.0wt
％
、1.5wt
％
、2.0wt
％
、2.5wt
％
、3.0wt
％
、3.5wt
％
、4.0wt
％
、 4.5wt
％或
5.0wt
％
。
[0018]根据本专利技术，所述成核剂与共轭聚合物可以在溶剂中混合；所述溶剂例如选自邻二氯苯
、
甲苯中的至少一种
。
本专利技术中，对溶剂的含量不作特别限定，以使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种改善共轭聚合物退火薄膜韧性的方法，其特征在于，所述方法包括：将成核剂与共轭聚合物混合，制成薄膜后，退火处理，制备得到改性共轭聚合物薄膜
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述共轭聚合物为半结晶性聚合物；和
/
或，所述成核剂为二环
[2.2.1]
庚烷
‑
2,3
‑
二羧酸二钠
、
二苄叉山梨醇
、(l,3:2,4)
‑
二
(
对甲基二苄叉
)
山梨醇
、
二
(3,4
‑
二甲基二苄叉
)
山梨醇
、1,3,5
‑
三叔丁基三苯胺中的至少一种
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述共轭聚合物为聚
(3
‑
烷基噻吩
)、
聚芴
、
聚硒吩及聚对苯撑乙烯撑中的至少一种
。4.
根据权利要求1所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍红，单鸿涛，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：