论文部分内容阅读
聚芳炔(PAE)是一类主链含C≡C的刚性共轭聚合物,由于此类聚合物具有好的热稳定性、电致发光及良好的非线性光学效应,因此在电致发光器件、非线性光学器件、传感器等领域有着广泛的应用前景。此类聚合物是由芳环和炔键交替相连组成的共轭聚合物,无取代基的聚苯乙炔难于加工应用,为了得到可溶的PAEs,常常需要引入长链柔性基团来提高聚合物在有机溶剂中的溶解性。本文在参考大量文献的基础上,采用Sonogashira偶合反应合成了带有不同长链烷氧基取代的1,4-二乙炔苯类单体,并选取了不同的共聚单元与上述苯乙炔类单体进行共聚,合成了一系列新型可溶性聚苯乙炔类衍生物,通过核磁共振氢谱和红外光对共聚物的结构进行了表征确认,并研究了聚合物的光、热、电化学及固体堆积态的结构等性能,具体工作从以下几个方面进行:通过将含有不同长度侧链的苯乙炔单体与窄能带的2,1,3-苯并硒二唑共聚合成了一系列可溶性聚芳炔类交替共聚物,此类聚合物有良好的成膜性和光学性能。通过选取其中的代表性共聚物聚[(2,5-二-十二烷氧基-1,4-苯撑)乙炔撑-2,1,3-苯并硒二唑](PBS-C12)进行了非线性光学性能测试,测试表明:聚苯乙炔类衍生物是一类潜在的非线性光学材料,聚合物PBS-C12的非线性光学系数是3.54×10-12esu。聚苯乙炔类共聚物在众多领域得到了广泛应用,但是对含有杂环的聚芳炔类衍生物的研究较少。含有芳杂环的聚苯乙炔类共轭聚合物体系中,一系列同时含有电子给体(electron-donor)与电子受体(electron-acceptor)基团的聚合物由于其中存在给体-受体之间的链内电荷转移而使聚合物的带隙大大降低,通过引入不同的donor和acceptor基团可以人为的调节光学带宽。我们通过引入富电子的苯并硒二唑及苯并噻二唑为共聚单体,合成了聚[(2,5-二庚(壬、十二烷)氧基-1,4-苯撑)乙炔撑- 2,1,3-苯并硒二唑](PBS)交替共聚物和聚[对苯乙炔-2,1,3-苯并噻二唑](PBT)类无规共聚物,讨论了电子给体与电子受体之间的电荷转移或能量转移,并选取苯并噻二唑含量为10%??[1,4-二庚氧基苯-(2,5-二壬氧基-1,4-苯撑)乙炔撑- 2,1,3-苯并噻二唑](PBT-10),以氯仿为溶剂,将其配置为吸光度小于0.1的溶液(9,10-二苯蒽为参比)测定了荧光量子效率,此类聚合物具有一定的发光性能,其荧光量子效率为29%。苯乙炔类聚合物的刚性棒状结构使其处于固态下时分子间作用力较强,容易发生紧密堆积,从而影响聚合物的荧光效率,阻碍了聚合物在电致发光器件中的应用。通过在其主链中引入具有较大空间体积或非平面的共聚单元,从而有望减弱聚合物在薄膜状态下的链间堆积,减少由此引起的荧光萃灭,是提高其发光效率的潜在途径。基于上述原因,我们采用无规共聚的办法,在聚合物主链中分别引入空间位阻较大的萘基喹喔啉单元和非共平面的二苯甲酮单元与苯乙炔单元共聚得到了聚[1,4-二壬氧基苯-萘基喹喔啉-(2,5-二壬氧基-1,4-苯撑)乙炔]系列(PQX)和聚[对苯乙炔-二苯甲酮](PDBP)系列无规共聚物,并选取喹喔啉含量为10%的共聚物PQX-10,以氯仿为溶剂将其配制成吸光度小于0.1的溶液(9,10-二苯蒽为参比)测定了荧光量子效率,测得其荧光量子效率为24%。