【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机半导体材料，具体涉及苯并呋喃酮二吲哚酮-二噻吩乙烯类聚合物及其绿色制备方法与应用。
技术介绍
1、有机场效应晶体管(ofets)是以有机半导体材料为活性层、通过电场来控制材料导电能力，可进行信号转换和放大的电子元件，是基于有机π-共轭分子骨架上高度离域的电子体系而衍生的重要应用。高性能ofets在电子射频标签，集成电路、可穿戴电子及理疗、柔性显示、智能传感等领域有极具潜力的应用前景。有机半导体材料按照分子量和化学结构可以分为三类：有机小分子、寡聚物以及聚合物半导体材料。同传统的无机半导体材料相比，有机半导体材料有以下特点：1)具有物理化学性质的可调控性，可以通过改变或者修饰共轭分子结构来调节半导体材料各种性能；2)具有良好的弹性和柔韧性，它可被应用于柔性基底，实现了场效应晶体管在柔性电子学领域的应用；3)可用溶液进行加工，为它们的大面积制造轻质电子器件提供了可能。因此，自它诞生以来就受到科研工作者和产业界的广泛关注。
2、以聚合物半导体为活性层的场效应晶体管称之为聚合物场效应晶体管(polymerfield-effecttransistors,简称pfets)。和其它场效应晶体管一样，pfets的性能参数主要包括迁移率(μ)、开关比(ion/ioff)和阈值电压(vt)。其中迁移率(μ)和开关比(ion/ioff)的数值越大，标志着pfets具有较好的性能，而阈值电压(vth)则越接近于零伏特越好，这样的pfets就越能够节约能源。同有机小分子和寡聚物半导体材料相比，聚合物半导体材料具有易于制备，成
3、经过多年的发展，聚合物半导体材料及其pfets研究取得了巨大的进展。但目前聚合物半导体材料经常使用含有有毒的有机锡试剂或者有机硼试剂的stille聚合反应和suzuki聚合反应制备，其制备过程涉及贵金属钯催化剂的使用，具有成本高且对环境有害。更为重要的是，该类聚合反应会产生少量自偶联副产物形成，给聚合物半导体材料制备、性能研究以及高性能pfets的研发带来诸多难题，所以发展聚合物半导体材料的新型制备方法，特别是绿色环保的新型制备方法具有十分重要的意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种苯并呋喃酮二吲哚酮-二噻吩乙烯类聚合物及其绿色制备方法与应用。
2、本专利技术所提供的聚合物，其结构式如式ⅰ所示：
3、
4、式ⅰ中，x为ch、cf或者n；r1选自c2-c100的直链或支链烷基中的任意一种；
5、n为2～100。
6、本专利技术中，上述式ⅰ所示聚合物又称苯并呋喃酮二吲哚酮-二噻吩乙烯类聚合物。
7、上述式ⅰ所示聚合物中，x为ch、cf或者n；r1选自c5-c60的直链或支链烷基中的任意一种；
8、n可为10～80。
9、上述式ⅰ所示聚合物中，x为ch、cf或者n；r1选自c10-c40的直链或支链烷基中的任意一种；
10、n可为20～60，具体可为31～51。
11、上述式ⅰ所示聚合物中，x为ch、cf或者n；r1选自4-十八烷基二十二烷基；
12、n为31、34和/或51。
13、本专利技术中，上述式ⅰ所示聚合物具体可为如下聚合物中的一种：
14、
15、各式中，n为31～51。
16、本专利技术还提供了一种制备上述式ⅰ所示聚合物的方法，包括如下步骤：
17、1)在钯催化剂存在下，将式ⅱ所示化合物与式ⅲ所示化合物进行stille偶联反应，反应完毕得到式ⅳ所示合成中间体；
18、
19、式ⅱ、式ⅳ中，x、r1的定义与所述式i中的x和r1定义相同；
20、式ⅲ中，r2为c1-c4直链烷基；
21、2)在有机酸存在下，将式ⅳ所示化合物与式ⅴ所示化合物进行aldol缩聚反应，反应完毕得到式i所示聚合物；
22、
23、上述的方法中，步骤1)中，所述钯催化剂选自四(三苯基膦)钯和/或二(三苯基膦)氯化钯；
24、所述式ⅱ所示化合物与式ⅲ所示化合物的投料摩尔比为1：0.33～0.50，具体为1：0.476、1：0.33～0.476、1：0.476～0.50或1：0.45～0.48；
25、所述钯催化剂的用量为所述式ⅱ所示化合物投料摩尔用量的1％～10％，具体为5.0％；
26、所述stille偶联反应中，反应温度可为60℃～120℃，优选80℃～100℃，具体可为90℃、90℃～100℃、80℃～90℃或85℃～95℃；
27、时间可为6小时～48小时，优选12小时～36小时，具体可为18小时、12小时～18小时、18小时～36小时或12小时～24小时；
28、所述反应在惰性气氛中进行，所述惰性气氛为氮气气氛和/或氩气气氛；
29、所述stille偶联反应在溶剂中进行；所述溶剂具体选自四氢呋喃、1,4-二氧六环和甲苯中的至少一种；溶剂的用量以完全溶解反应物为准。
30、上述的方法中，步骤2)中，所述有机酸为苯甲酸、苯磺酸、邻氟苯磺酸、对氟苯磺酸、对氯苯磺酸、邻甲基苯磺酸、邻乙基苯磺酸、对甲苯磺酸和对甲苯磺酸一水合物的至少一种；
31、所述式ⅴ所示化合物与式ⅳ所示化合物、有机酸的投料摩尔比为1：0.95～1.05：0.05～0.50，具体可为1:1.0:0.20；
32、所述aldol缩聚反应中，反应温度为80℃～130℃，优选90℃～120℃，具体可为110℃、110℃～120℃、90℃～110℃或100℃～120℃；
33、时间可为12小时～120小时，优选24小时～96小时，具体可为72小时、24小时～72小时、72小时～96小时或60小时～84小时；
34、所述aldol缩聚反应在惰性气氛中进行，所述惰性气氛为氮气和/或氩气气氛；
35、所述aldol缩聚反应在溶剂中进行；所述溶剂具体选自甲苯、四氢萘、邻二甲苯、对二甲苯和氯苯中的至少一种；溶剂的用量以完全溶解反应物为准。
36、本专利技术中，上述制备方法中每个反应的后处理方法均按照本领域中常规的方法进行。
37、本专利技术所述式ⅰ所示聚合物作为有机半导体材料应用于制备有机效应晶体管中。
38、本专利技术进一步提供了一种有机场效应晶体管，包括其本体，该有机场效应晶体管的有机半导体层由上述式ⅰ所示聚合物制成。
39、上述有机场效应晶体管中，所述有机半导体层的厚度具体可为20～50nm，更具体可为30nm、20～30nm、30～50nm或25～35nm。
40、采用上述技术方案，本专利技术的有益效果如下：
41、1、本专利技术苯并呋喃酮二吲哚酮-二噻吩本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.式Ⅰ所示聚合物：
2.根据权利要求1所述的聚合物，其特征在于：式Ⅰ所示聚合物中，X为CH、CF或者N；R1选自C5-C60的直链或支链烷基中的任意一种；
3.根据权利要求1或2所述的聚合物，其特征在于：式Ⅰ所示聚合物为如下聚合物中的一种：
4.制备权利要求1-3中任一项所述式Ⅰ所示聚合物的方法，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤1)中，所述钯催化剂选自四(三苯基膦)钯和/或二(三苯基膦)氯化钯；
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于：步骤1)中，所述Stille偶联反应中，反应温度为60℃～120℃；
7.根据权利要求4-6中任一项所述的方法，其特征在于：步骤2)中，所述有机酸为苯甲酸、苯磺酸、邻氟苯磺酸、对氟苯磺酸、对氯苯磺酸、邻甲基苯磺酸、邻乙基苯磺酸、对甲苯磺酸和对甲苯磺酸一水合物的至少一种；
8.根据权利要求4-7中任一项所述的方法，其特征在于：所述Aldol缩聚反应中，反应温度为80℃～130℃；
9.权利要求1-3中任一项所述聚合物作
10.一种有机场效应晶体管，其特征在于，所述有机场效应晶体管的有机半导体层由权利要求1-3中任一项所述式Ⅰ所示聚合物制成。
...【技术特征摘要】
1.式ⅰ所示聚合物：
2.根据权利要求1所述的聚合物，其特征在于：式ⅰ所示聚合物中，x为ch、cf或者n；r1选自c5-c60的直链或支链烷基中的任意一种；
3.根据权利要求1或2所述的聚合物，其特征在于：式ⅰ所示聚合物为如下聚合物中的一种：
4.制备权利要求1-3中任一项所述式ⅰ所示聚合物的方法，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤1)中，所述钯催化剂选自四(三苯基膦)钯和/或二(三苯基膦)氯化钯；
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于：步骤1)中，所述stille偶联反应中，反应温度为...
【专利技术属性】
技术研发人员：张卫锋，车前，韦旭扬，周彦凯，王丽萍，于贵，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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