專利名稱：菲并[1,10,9,8-cdefg]咔唑基共聚物及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及菲并[l，10，9，8-cdefg]咔唑基共聚物及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
自從1986年第一個有機場效應(yīng)晶體管(OTFTs)被報道以來(Tsumura，A.；Koezuka, H.；Ando, T.App1.Phys.Lett.，1986，49，1210)，有機 OFETs 材料與其器件得到了長足發(fā)展。在無機場效應(yīng)晶體管的尺寸已接近小型化自然極限的情況下，OFETs顯示出了極大的發(fā)展和應(yīng)用前景。OFETs制備工藝簡單、成本低、重量輕和柔韌性好，可用于智能卡、電子商標(biāo)、電子紙、存儲器、傳感器和有源矩陣顯示器等方面，是有機光電子器件和電路的關(guān)鍵元器件。菲并[l，10，9，8-cdefg]咔唑(簡稱PCZ)以其大的π共平面結(jié)構(gòu)、強的給電子能力、好的空氣穩(wěn)定性以及合成簡單高效等優(yōu)點深受科研人員的廣泛關(guān)注。最近，基于PCZ單元合成了一系列的小分子近紅外染料、液晶材料以及可溶的石墨烯納米帶，這些材料表現(xiàn)出良好的溶解加工能力，寬的紫外吸收和強的熒光量子效率，良好的光和熱穩(wěn)定性(Li，Y.;Gao，J.;Motta，J.S.D.;Negri，F(xiàn).;Wang，Ζ.H.J.Am.Chem.Soc.，2010，132，4208 ;Li，Y.；Hao, L X.;Fu，Η.B.;Pisula，W.;Feng，X.L ；Wang, Z.H.Chem.Commun.，2011，47，10088 ；Jiao, C.J.；Huang, K._W.;Luo，J.；Zhang, K.;Chi，C.Y.；Wu, J.S.0rg.Lett.，2011，11，4508.)。但是現(xiàn)有的這些PCZ基化合物大部分是大環(huán)小分子，有關(guān)PCZ基聚合物的合成以及其在OTFTs中的研究還沒有報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明 的目的是提供一種菲并[l，10，9，8_cdefg]咔唑基共聚物及其制備方法與 應(yīng)用。本發(fā)明提供的菲并[l，10，9，8-cdefg]咔唑基共聚物(簡稱PCZ基共聚物或PPTT)，其結(jié)構(gòu)通式如式I所示，
權(quán)利要求
1.式I所示共聚物，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物，其特征在于:所述R1中，所述碳原子總數(shù)為10-22的支鏈烷基為2- 丁基己基、2-己基辛基、2-辛基癸基或2-癸基十二烷基；所述R1優(yōu)選2-辛基十_■燒基； 所述R2中，所述碳原子總數(shù)為10-22的支鏈烷基為2- 丁基己基、2-己基辛基、2-辛基癸基或2-癸基十二烷基；所述碳原子總數(shù)為10-22的支鏈烷氧基為2- 丁基己氧基、2-己`基辛氧基、2-辛基癸氧基或2-癸基十二烷氧基；所述R2優(yōu)選3-十二烷基噻吩基； 所述η為12-20的整數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的共聚物，其特征在于:所述式I所示共聚物是按照權(quán)利要求4-9任一所述方法制備而得。
4.一種制備權(quán)利要求1或2所述共聚物的方法，包括如下步驟:在四(三苯基膦)鈀和碳酸鉀水溶液作為催化劑的條件下，將式Ml所示單體和式M2所示單體混勻于溶劑中進行反應(yīng)，反應(yīng)完畢得到所述共聚物；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于:所述R1中，所述碳原子總數(shù)為10-22的支鏈烷基為2- 丁基己基、2-己基辛基、2-辛基癸基或2-癸基十二烷基；所述R1優(yōu)選2-辛基十~■燒基; 所述R2中，所述碳原子總數(shù)為10-22的支鏈烷基為2- 丁基己基、2-己基辛基、2-辛基癸基或2-癸基十二烷基；所述碳原子總數(shù)為10-22的支鏈烷氧基為2- 丁基己氧基、2-己基辛氧基、2-辛基癸氧基或2-癸基十二烷氧基；所述R2優(yōu)選3-十二烷基噻吩基。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于:所述式Ml所示單體與式M2所示單體的投料摩爾比為1: 1-1.05，優(yōu)選1:1; 所述碳酸鉀水溶液的濃度為2mol/L ； 所述四(三苯基膦)鈀、碳酸鉀水溶液和所述式Ml所示單體的投料摩爾用量比為0.1-0.2: 30-50: 1，優(yōu)選 0.1: 40:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求4-6任一所述的方法，其特征在于:所述反應(yīng)步驟中，溫度為100-110°C，優(yōu)選110°C，時間為40-60小時，優(yōu)選48小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求4-7任一所述的方法，其特征在于:所述制備權(quán)利要求1或2所述共聚物的方法，還包括如下步驟:在所述反應(yīng)完畢后向反應(yīng)體系中依次加入苯硼酸和溴苯進行聚合物封端處理各處理1-3小時；其中，所述苯硼酸、溴苯和所述式Ml所示單體的投料摩爾用量比為10-20: 10-100: 1，優(yōu)選15: 50: I ;所述聚合物封端處理步驟中，時間均優(yōu)選2小時。
9.根據(jù)權(quán)利要求4-8任一所述的方法，其特征在于:所述溶劑均選自甲苯、氯苯和四氫呋喃中的至少一種，優(yōu)選甲苯。
10.權(quán)利要求1-3任一所述共聚物在制備有機場效應(yīng)晶體管中的應(yīng)用和以權(quán)利要求1-3任一所述共聚物為有機半導(dǎo)體層 的有機場效應(yīng)晶體管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種菲并[1，10，9，8-cdefg]咔唑基聚合物及其制備方法與應(yīng)用。該聚合物如式I所示。本發(fā)明提供的合成路線具有簡單高效、原料廉價、合成成本低、具有很好普適性和重復(fù)性等優(yōu)點，可以推廣應(yīng)用到其他各種取代基的菲并[1，10，9，8-cdefg]咔唑基聚合物的合成。以本發(fā)明以該類為有機半導(dǎo)體層制備的OTFTs的遷移率和開關(guān)比都比較高(μ最高為0.13cm2/V·s，開關(guān)比大于107)，充分展現(xiàn)了這類聚合物材料在OTFTs中有良好的應(yīng)用前景。式I
文檔編號H01L51/30GK103113557SQ201110366168
公開日2013年5月22日 申請日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者于貴, 陳華杰, 郭云龍, 趙巖, 黃劍耀, 朱敏亮, 劉洪濤, 劉云圻 申請人:中國科學(xué)院化學(xué)研究所