專利名稱：一類剛性齊聚物-富勒烯共聚物及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一類共聚物及其制備方法，具體涉及一類剛性齊聚物-富勒烯共聚物及其制備方法和應用，屬于富勒烯衍生物材料領域。
背景技術：
富勒烯及其衍生物具有高效的電子接受和傳輸能力而被廣泛應用于有機場效應晶體管，有機太陽能電池和有機光導體等領域。富勒烯[60]及其衍生物[6，6]_苯-碳61-丁酸甲酯(PCBM)作為電子受體材料被廣泛用于光電子器件中。在含富勒烯的光電器件中，富勒烯排列成有序結構對于發(fā)揮器件的性能至關重要。然而由于富勒烯容易自聚集，而很難排列成有序結構。為了抑制富勒烯的自聚集，人們將富勒烯與電子給體(共軛聚合物)
通過共價鍵鍵接在一起，制備成“雙電纜聚合物”。但是，光電器件的性能仍然沒得到改善。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，提供一類剛性齊聚物-富勒烯共聚物及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術所存在的上述缺點和不足。剛性齊聚物作為一種新型的光電材料受到人們的重視。剛性齊聚物具有類似共軛聚合物的性能以及單一的分子結構，將其與富勒烯通過共價鍵連制備而成的剛性齊聚物-富勒烯共聚物，在光電器件領域具有潛在應用價值。本發(fā)明用氮卡賓的[2+1]環(huán)加成反應制備一種剛性齊聚物-富勒烯共聚物。發(fā)明所需要解決的技術問題，通過以下技術方案來實現(xiàn)作為本發(fā)明的第一方面，一類剛性齊聚物-富勒烯共聚物，其特征在于，其結構如式I所示
權利要求
1.一類剛性齊聚物-富勒烯共聚物，其特征在于，其結構如式I所示
2.根據(jù)權利要求I所述的一類剛性齊聚物-富勒烯共聚物，其特征在于，Ar2含有與富勒烯反應的官能團，Ar2在與富勒烯反應之前，其結構為芴酮或環(huán)戊[2，l-b;3，4-b’ ]雙噻吩酮，剛性齊聚物的結構如式2所示 卜叫七和)試2。
3.根據(jù)權利要求I所述的一類剛性齊聚物-富勒烯共聚物，其特征在于，y大于I時，Ar2在齊聚物分子中的位置是無規(guī)的。
4.根據(jù)權利要求I所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物，其特征在于，所述的烷基為甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、I-乙基丁基、2-乙基丁基、1_丙級丁基、戍基、異戍基、甲基戍基、3-甲基戍基、4-甲基戍基、I-乙基戍基、2-乙基戊基、3-乙基戊基、己基、異己基、2-甲基己基、3-甲基己基、4-甲基己基、5-甲基己基、2-乙基己基、庚基、異庚基、辛基、異辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基中的一種。
5.根據(jù)權利要求I所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物，其特征在于，富勒烯中碳原子個數(shù)是60，70或84。
6.根據(jù)權利要求I所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物，其特征在于，該剛性齊聚物-富勒烯共聚物是由富勒烯與剛性齊聚物通過共價鍵鏈接在一起的；富勒烯與剛性齊聚物之間的鍵接方式是三元環(huán)。
7.—種如權利要求I所述的一類剛性齊聚物-富勒烯共聚物的制備方法，其特征在于，所述剛性齊聚物-富勒烯共聚物是由剛性齊聚物與富勒烯通過氮卡賓的[2+1]環(huán)加成反應制備而成，具體制備方法包括如下步驟(1)齊聚物腙的合成按摩爾份數(shù)計，將I份如式2所示的剛性齊聚物與1-2份的對甲苯磺酰肼溶于溶劑，加入催化劑量的酸，在60°C _120°C反應7-24h，蒸去溶劑，洗滌得到齊聚物蹤； (2)剛性齊聚物-富勒烯共聚物的合 成按摩爾份數(shù)計，將I份步驟(I)所得的齊聚物腙與1-2份的甲醇鈉混合，在惰性氣體保護下于室溫攪拌15-60min，然后加入O. 5_2份的富勒烯的溶液于70°C _120°C反應6-48h，分離，提純得到初產(chǎn)物，然后將初產(chǎn)物溶于鄰二氯苯溶液，回流6-18h，分離，提純得到剛性齊聚物-富勒烯共聚物。
8.根據(jù)權利要求7所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物的制備方法，其特征在于，步驟(O中所用的溶劑是甲醇、乙醇、四氫呋喃或甲苯。
9.根據(jù)權利要求7所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物的制備方法，其特征在于，步驟(O中所用的酸是濃鹽酸，濃硫酸，甲基磺酸或三氟甲基磺酸，催化劑量為2-7滴。
10.根據(jù)權利要求7所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物的制備方法，其特征在于，步驟(I)中反應溫度可為70°C -120°C ;所用反應時間為7h-24h。
11.根據(jù)權利要求7所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物的制備方法，其特征在于，步驟(1)制備的齊聚物腙不經(jīng)提純，用溶劑洗去對甲苯磺酰肼后直接用于下一步反應。
12.根據(jù)權利要求7所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物的制備方法，其特征在于，步驟(2)中齊聚物腙與富勒烯的摩爾比為O.5-2。
13.如權利要求7所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物的制備方法，其特征在于，步驟(2)中富勒烯的溶劑是甲苯、氯苯或鄰二氯苯。
14.根據(jù)權利要求7所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物的制備方法，其特征在于，步驟(2)中提純所用的方法為柱層析，淋洗液由環(huán)己烷、二硫化碳、甲苯中的一種或幾種配制而成。
15.根據(jù)權利要求7所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物的制備方法，其特征在于，步驟(2)初產(chǎn)物制備過程中，反應溫度為80°C -120°C ;反應時間為6-48h。
16.如權利要求7所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，第一次分離得到的初產(chǎn)物必須在鄰二氯苯中回流，回流時間為6-18h。
17.根據(jù)權利要求7所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，可用鄰二氯苯做溶劑，不分離初產(chǎn)物，80°C _120°C反應6-48h后直接回流6-18h，在分離提純得剛性齊聚物-富勒烯元共聚體。
18.根據(jù)權利要求I所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物的應用，其特征在于，可用作光電材料。
19.根據(jù)權利要求I所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物的應用，其特征在于，可用于有機場效應晶體管，有機太陽能電池和有機光導體領域。
20.根據(jù)權利要求I所述的剛性齊聚物-富勒烯共聚物的應用，其特征在于，作模型化合物，用于電荷分離和電子傳輸?shù)墓馕锢磉^程的研究。
全文摘要
本發(fā)明公開了一類剛性齊聚物-富勒烯共聚物及其制備方法。剛性齊聚物-富勒烯共聚物由剛性齊聚物與富勒烯通過氮卡賓的[2+1]環(huán)加成反應制備而成。剛性齊聚物與富勒烯之間的鍵接單元是三元環(huán)，具體結構如式1所示。本發(fā)明的剛性齊聚物-富勒烯共聚物在常用有機溶劑中溶解性好，可用于有機場效應晶體管，有機太陽能電池和有機光導體等領域。
文檔編號C07C13/567GK102863310SQ20121038847
公開日2013年1月9日 申請日期2012年10月12日 優(yōu)先權日2012年10月12日
發(fā)明者李慧, 滕福愛, 齊遠江, 趙萌, 劉奉麗, 韓露, 韓哲文 申請人:華東理工大學