一种新型聚氨酯及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种新型聚氨酯，它的结构如下式(I)所示：其中：该聚氨酯合成工艺简洁，成本较低，应用于钙钛矿太阳能电池时既可以减低钙钛矿的表面缺陷，又可以提高空穴迁移率，从而提高钙钛矿器件的效率。本发明专利技术还公开了上述新型聚氨酯在钙钛矿光电器件方面的应用，该新型聚氨酯用于钙钛矿太阳能电池领域，可以使得钙钛矿太阳能电池具有更高的湿稳定性以及水稳定性，并且在一定程度上可以抑制铅泄露。抑制铅泄露。抑制铅泄露。

【技术实现步骤摘要】
一种新型聚氨酯及其应用


[0001]本专利技术属于钙钛矿光电器件
，具体涉及一种新型聚氨酯及其应用。

技术介绍

[0002]不可再生能源正在不断消耗，人类社会面临日益严峻的能源危机以及由此产生的环境压力，发展绿色可再生能源技术迫在眉睫。太阳能作为一种绿色的可再生能源，取之不尽用之不竭。传统的基于硅等无机半导体材料太阳能电池虽然已经商品化，但因其生产工艺复杂，成本过高，加之无机材料不可降解以及不易柔性加工等缺陷，其应用受到了限制。
[0003]近年来，卤化铅钙钛矿太阳能电池(PSCs)具有溶液可加工性、低缺陷密度、低成本和高产量等优点，已成为极具发展前景的第三代光伏技术。经过前所未有的发展，小面积PSCs的功率转换效率已经超过25％，同时大型钙钛矿模块也在快速上升。
[0004]钙钛矿太阳能电池作为一种新兴的高效率、低成本的光伏技术，在商业化的道路上依旧面临着障碍。近年来，决定钙钛矿光伏技术商业化的主要因素已经从太阳能电池性能转向稳定性、再现性、器件升级和在器件使用寿命内防止模块铅泄漏。在集成光伏中使用钙钛矿太阳能电池时，铅泄漏的潜在风险可被视为一种环境和公共健康风险。所以改善钙钛矿太阳能电池稳定性与铅泄露问题是推进钙钛矿商业化的重要助力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种新型聚氨酯，该聚氨酯合成工艺简洁，成本较低，应用于钙钛矿太阳能电池时既可以减低钙钛矿的表面缺陷，又可以提高空穴迁移率，从而提高钙钛矿器件的效率。
[0006]本专利技术的目的还在于提供上述新型聚氨酯在钙钛矿光电器件方面的应用，该新型聚氨酯用于钙钛矿太阳能电池领域，可以使得钙钛矿太阳能电池具有更高的湿稳定性以及水稳定性，并且在一定程度上可以抑制铅泄露。
[0007]本专利技术的上述第一个目的可以通过以下技术方案来实现：一种新型聚氨酯，它的结构如下式(I)所示：
[0008][0009]其中：
[0010][0011]优选地，本专利技术所述新型聚氨酯为固化不溶性新型聚氨酯。
[0012]优选地，本专利技术所述新型聚氨酯主要通过螺二芴
‑
羟基活性官能团化学物(Spiro
‑
OH)与异氰酸酯反应制成，其中螺二芴
‑
羟基活性官能团化学物(Spiro
‑
OH)的结构式如下式(II)所示：
[0013][0014]所述异氰酸酯为1,4
‑
苯二异氰酸酯、1，5
‑
萘二异氰酸酯、4，4
′‑
亚甲基双(异氰酸苯酯)；4，4
′‑
二异氰酸基
‑
3，3
′‑
二甲基联苯、1，3
‑
苯二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯。
[0015]其中：4，4
′‑
亚甲基双(异氰酸苯酯)；4，4
′‑
二异氰酸基
‑
3，3
′‑
二甲基联苯、1，3
‑
苯二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯的结构式分别如下：
[0016][0017]因此，具体的，该新型聚氨酯的结构可以为：
[0018][0019]或：
[0020][0021]或：
[0022][0023]或：
[0024][0025]或：
[0026][0027]或：
[0028]等。
[0029]优选的，该螺二芴
‑
羟基活性官能团化学物(Spiro
‑
OH)是一种带有螺二芴与二苯胺结构的含有四羟基小分子的羟基活性官能团化合物。
[0030]优选的，本专利技术所述螺二芴
‑
羟基活性官能团化学物(Spiro
‑
OH)通过以下方法制备获得：
[0031](1)选取二醇类和三溴化磷原料，将二醇类加入反应容器中，盐浴冷却，加入三溴化磷，而后加热至140～180℃，搅拌反应2～4h，反应结束后，用柱层析法得到产品a；
[0032](2)选取产品a和3,4
‑
二氢
‑
2H
‑
吡喃(DHP)，将产品a和3,4
‑
二氢
‑
2H
‑
吡喃加入反应容器中，再加入二氯甲烷搅拌溶解，接着加入对甲苯磺酸，室温搅拌5～12h，反应结束后，用柱层析法得到产品b；
[0033](3)选取产品b和苯胺，将产品b、苯胺、碳酸钾以及N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)加入反应容器中，加热搅拌反应24～36h，反应结束后，用柱层析法得到产品c；
[0034](4)选取产品c和2，2
′
，7，7
′‑
四溴
‑
9,9
′‑
螺二芴，将产品c和2，2
′
，7，7
′‑
四溴
‑
9,9
′‑
螺二芴加入反应容器中，再加入叔丁醇钠、Pd2(dba)3、四氟硼酸三叔丁基膦以及甲苯搅拌，并在90～110℃下回流反应24～36h，反应结束后，用柱层析法得到产品d；
[0035](5)将产品d溶解于四氢呋喃(THF)中，而后加入甲醇与对甲苯磺酸，室温搅拌反应8～18h，反应结束后，用碳酸钠水溶液调节pH至中性，再加入乙酸乙酯，去离子水萃取，无水硫酸钠干燥，用柱层析法得到产品螺二芴
‑
羟基活性官能团化学物(Spiro
‑
OH)。
[0036]在该上述螺二芴
‑
羟基活性官能团化学物(Spiro
‑
OH)中：
[0037]优选的，步骤(1)中所述二醇类为二甘醇、1，3
‑
丙二醇或二丙二醇，其与原料三溴化磷的摩尔比为7～10∶1；步骤(1)中柱层析法时采用的流动相为乙酸乙酯和石油醚，二者的体积比为1.5～3∶1。
[0038]更佳的，步骤(1)中所述二醇类为二甘醇，其与三溴化磷的摩尔比为8.7∶1，加热至160℃，搅拌反应2h，柱层析法时采用的流动相为乙酸乙酯和石油醚，二者的体积比为2∶1。
[0039]其中1，3
‑
丙二醇和二丙二醇的结构式如下：
[0040][0041]优选的，步骤(2)中产品a与对甲苯磺酸的摩尔比80～120∶1。
[0042]优选的，步骤(2)中柱层析法时采用的流动相为乙酸乙酯和石油醚，二者的体积比为1∶10～20。
[0043]更佳的，步骤(2)中产品a与对甲苯磺酸的摩尔比为100∶1；步骤(2)中柱层析法时采用的流动相为乙酸乙酯和石油醚，二者的体积比为1∶12。
[0044]优选的，步骤(3)中产品b与苯胺的摩尔比是1∶1～3。
[0045]优选的，步骤(3)中柱层析法时采用的流动相为乙酸乙酯和石油醚，二者的体积比为1∶4～6。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型聚氨酯，其特征是：它的结构如下式(I)所示：其中：2.根据权利要求1所述的新型聚氨酯，其特征是：所述新型聚氨酯主要通过螺二芴
‑
羟基活性官能团化学物(Spiro
‑
OH)与异氰酸酯反应制成，其中螺二芴
‑
羟基活性官能团化学物(Spiro
‑
OH)的结构式如下式(II)所示：所述异氰酸酯为1,4
‑
苯二异氰酸酯、1，5
‑
萘二异氰酸酯、4，4
′‑
亚甲基双(异氰酸苯酯)；4，4
′‑
二异氰酸基
‑
3，3
′‑
二甲基联苯、1，3
‑
苯二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯。3.根据权利要求2所述的新型聚氨酯，其特征是：所述螺二芴
‑
羟基活性官能团化学物(Spiro
‑
OH)通过以下方法制备获得：(1)选取二醇类和三溴化磷原料，将二醇类加入反应容器中，盐浴冷却，加入三溴化磷，而后加热至140～180℃，搅拌反应2～4h，反应结束后，用柱层析法得到产品a；(2)选取产品a和3,4
‑
二氢
‑
2H
‑
吡喃(DHP)，将产品a和3,4
‑
二氢
‑
2H
‑
吡喃加入反应容器中，再加入二氯甲烷搅拌溶解，接着加入对甲苯磺酸，室温搅拌5～12h，反应结束后，用柱层
析法得到产品b；(3)选取产品b和苯胺，将产品b、苯胺、碳酸钾以及N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)加入反应容器中，加热搅拌反应24～36h，反应结束后，用柱层析法得到产品c；(4)选取产品c和2，2
′
，7，7
′‑
四溴
‑
9,9
′‑
螺二芴，将产品c和2，2
′
，7，7
′‑
四溴
‑
9,9
′‑
螺二芴加入反应容器中，再加入叔丁醇钠、Pd2(dba)3、四氟硼酸三叔丁基膦以及甲苯搅拌，并在90～110℃下回流反应24～36h，反应结束后，用柱层析法得到产品d；(5)将产品...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜月，徐冬冬，麦润昇，王茹，高进伟，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：