一种新型共聚产物PDPPTT-vinylene及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种新型共聚产物PDPPTT

【技术实现步骤摘要】
一种新型共聚产物PDPPTT
‑
vinylene及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于有机薄膜晶体管
，具体涉及一种新型共聚产物 PDPPTT
‑
vinylene及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]为提高聚合物半导体的OTFT(有机薄膜晶体管)性能，除了进行器件优化，材料的创新也至关重要。通过理性地设计聚合物分子结构，可使材料的分子堆积和分子能级得到优化，进而实现高的迁移率。这方面的研究工作主要包括开发新的主链构筑单元和侧链，而在材料的聚合方法方面，目前鲜有研究。一般来说，聚合物采用“一锅法”聚合所得，包括Suzuki和Stille等偶联聚合。但是，在有些情况下，聚合物有效共轭长度、分子堆积和薄膜的形貌很难预测和调制。因此，寻找有效的聚合方法非常重要。
[0003]基于此，本专利技术开发了新颖的聚合方法
‑‑‑
扩链聚合，来合成高性能聚合物半导体。本专利技术选择了一种常规聚合物PDPPTT作为研究对象，来研究扩链聚合对其器件性能的影响。首先制备了预聚物PDPPTT
‑
a，然后通过二次聚合PDPPTT
‑
a 和双键单体，将PDPPTT
‑
a的主链通过双键相连，形成聚合物PDPPTT
‑
vinylene。引入的双键共轭桥延伸了主链的共轭，提高了聚合物主链的共平面性，有助于提高主链间π
‑
π交互作用，进而促进载流子在链间有效的跳跃。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的目的是解决现在有机薄膜晶体管器件性能载流子迁移率低的问题，提供了一种新型共聚产物PDPPTT
‑
vinylene及其制备方法与应用。
[0005]技术方案：本专利技术的一种新型共聚产物PDPPTT
‑
vinylene，具有如式(Ⅰ) 所示的结构：
[0006][0007]式(Ⅰ)中，m或n为2～100的整数：
[0008]共轭桥A为以下结构中的任意一种：
[0009][0010]式(Ⅰ)中，R为以下结构中的任意一种：
[0011][0012]按照本专利技术的另一方面，提供了一种新型共聚产物PDPPTT
‑
vinylene的制备方法，先将溴代单体2和单体1进行反应，形成预聚物PDPPTT
‑
a,将Pd2(dba)3、 P(o
‑
tol)3和少量共轭单体加入到反应瓶中，经过三次抽、充气循环，加入无水氯苯进行反应，冷却至室温，加入100mL甲醇；发生Stille偶联反应后析出的粗产品进行索氏提取，收集并浓缩氯仿溶液，采用甲醇溶液重沉淀，得到核磁固体。
[0013]作为优选的，所述的单体1的结构式为：
[0014]所述的单体2的结构式为：
[0015]所述的预聚物PDPPTT
‑
a的结构式为：
[0016]所述的共轭单体结构式为：Sn(C4H9)3‑
A
‑
Sn(C4H9)3。
[0017]作为优选的，所述的共轭单体结构式中A为以下结构中的任意一种：
[0018][0019]作为优选的，所述的溴代单体2和单体1的物质的量比值为1.05
‑
1.2:1；
[0020]所述的预聚物和共轭单体的物质的量比值为0.9
‑
1.1:1；
[0021]所述的催化剂Pd2(dba)3的质量为0.68
‑
1mg,所述的P(o
‑
tol)3的质量为 0.9
‑
1.4mg；
[0022]所述的无水氯苯加入5
‑
6mL；
[0023]所述的Stille偶联反应温度为90
‑
130℃，反应时间为72
‑
96h。
[0024]作为优选的，如式(Ⅱ)所示的反应式：
[0025][0026]按照本专利技术的另一方面，提供了一种新型共聚产物PDPPTT
‑
vinylene作为有机薄
膜晶体管器件(OTFT)的材料应用。
[0027]作为优选的，所述器件结构采用顶栅/底接触式结构。
[0028]作为优选的，使用金和商业化聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为器件的电极和基底，基底分别用去离子水，异丙醇和丙酮清洗，并在N2氛围下干燥。
[0029]作为优选的，半导体层通过旋涂聚合物的邻二氯苯溶液得到，邻二氯苯溶液浓度为3mg/mL；采用退火温度为60
‑
180℃进行退火；退火后，含聚异丁烯酸甲酯(PMMA)的乙酸丁酯溶液作为介电层旋涂在活性层上，并在干燥90℃半小时，其中，含聚异丁烯酸甲酯(PMMA)的乙酸丁酯溶液浓度为60mg mL
‑1；最后，在PMMA上热沉积一层70nm的铝栅电极；器件的沟道长度L和宽度W分别是80和8800μm
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0031]相比于“一锅法”聚合物PDPPTT，PDPPTT
‑
vinylene器件性能有明显提高，其空穴/电子迁移率高达3.70/2.96cm2V
‑1s
‑1(vs 2.71/0.63cm2V
‑1s
‑1)，为目前报导双极性聚合物最好器件性能之一。说明扩链聚合是合成高性能聚合物半导体的一种有效方法。引入的双键共轭桥延伸了主链的共轭，提高了聚合物主链的共平面性，有助于提高主链间π
‑
π交互作用，进而促进载流子在链间有效的跳跃。
附图说明
[0032]图1为实施例1新型共聚产物PDPTT(P1)与PDPPTT
‑
vinylene(P2)在溶液(a)和薄膜(b)中的紫外吸收图谱，及循环伏安曲线(c)；
[0033]图2为PDPTT(a,c)与实施例1PDPPTT
‑
vinylene(b,d)薄膜的2D
‑
GIXRD 图谱和AFM高度图谱。
具体实施方式
[0034]为了进一步说明本专利技术，下面结合具体实施方式对本专利技术的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本专利技术的特征和优点而不是对本专利技术专利要求的限制。
[0035]本专利技术的新型共聚产物PDPPTT
‑
vinylene，结构式如下式所示：
[0036][0037]式(Ⅰ)中，m或n为2～100的整数：
[0038]共轭桥A为以下结构中的任意一种：
[0039][0040]式(Ⅰ)中，R为以下结构中的任意一种：
[0041][0042]制备方法为：先将溴代单体2和单体1进行反应，形成预聚物PDPPTT
‑
a,将 Pd2(dba)3,P(o
‑
tol)3和少量共轭单体加入到反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型共聚产物PDPPTT
‑
vinylene，其特征在于：具有如式(Ⅰ)所示的结构：式(Ⅰ)中，m或n为2～100的整数：共轭桥A为以下结构中的任意一种：式(Ⅰ)中，R为以下结构中的任意一种：2.一种如权利要求1所述的新型共聚产物PDPPTT
‑
vinylene的制备方法，其特征在于：先将溴代单体2和单体1进行反应，形成预聚物PDPPTT
‑
a,将催化剂Pd2(dba)3、P(o
‑
tol)3和共轭单体加入到反应瓶中，经过三次抽、充气循环，加入无水氯苯进行反应，冷却至室温，加入100mL甲醇；发生Stille偶联反应后析出的粗产品进行索氏提取，收集并浓缩氯仿溶液，采用甲醇溶液重沉淀，得到核磁固体。3.如权利要求2所述的新型共聚产物PDPPTT
‑
vinylene的制备方法，其特征在于：所述的单体1的结构式为：
所述的单体2的结构式为：所述的预聚物PDPPTT
‑
a的结构式为：所述的共轭单体结构式为：Sn(C4H9)3‑
A
‑
Sn(C4H9)3。4.如权利要求3所述的新型共聚产物PDPPTT
‑
vinylene的制备方法，其特征在于：所述的共轭单体结构式中A为以下结构中的任意一种：5.如权利要求2所述的新型共聚产物PDPPTT
‑
vinylene的制备方法，其特征在于：所述的溴代单体2和单体1的物质的量比值为1.05
‑
1.2:1；所述的预聚物和共轭单体的物质的量比值为0.9
‑
1.1:1；所述的催化剂Pd2(dba)3的质量为0.68
‑
1mg,所述的P(o<...

【专利技术属性】
技术研发人员：易征然，万晓毅，
申请(专利权)人：珠海创杰斯特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：