一种侧链含光电基团的聚芳醚酮聚合物及其制备方法技术

一种侧链含光电基团的聚芳醚酮聚合物及其制备方法，其中方法包括：将侧链含羧基的聚芳醚酮、含氨基单体、氯化钙、磷酸三苯酯、吡啶于有机溶剂中混合，在保护气氛围中，搅拌加热充分反应；将反应物加入甲醇终止反应，将所得产物用热水和甲醇洗涤多次，真空干燥至质量不变，得到侧链含光电基团的聚芳醚酮聚合物。本发明专利技术所合成的聚芳醚酮不但具有典型的光电活性，而且合成简单、具有良好的溶解性。聚芳醚酮聚合物的制备采用的是将氨基单体磷酰化接枝于侧链含有羧基的聚芳醚酮上，反应活性较高、接枝率高，易于商业化生产，具有实用价值；且聚芳醚酮聚合物材料不但具有良好的光电学性质，还兼具了聚芳醚酮材料良好热稳定性、溶解性、机械性能等。机械性能等。机械性能等。

【技术实现步骤摘要】
一种侧链含光电基团的聚芳醚酮聚合物及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种侧链含光电基团的聚芳醚酮聚合物及其制备方法。

技术介绍

[0002]信息系统传输显示技术被广泛应用标志着人类在21世纪初期打开了“信息时代”的大门，人类的生活方式从此发生了革命性的变化，并从中受益匪浅。信息产业技术的飞速发展需要技术工艺的不断提高和理论知识的发展创新，新型材料的开发既可以为理论研究提供依据，又能够更好的满足生产工艺的要求、促进生产工艺的改进，所以，新型功能材料的开发成为了该领域发展的关键，其中新型有机高分子光电功能性材料的开发已经成为重中之重。
[0003]聚芳醚酮是一类性能优异的工程塑料，有着良好的力学性能和热稳定性。以聚芳醚酮作为聚合物主链结构的材料已经在许多方面得到了应用。然而，由于主链中存在的醚键会阻止电荷的传输，因此聚芳醚酮很少报道应用于光电材料领域。
[0004]咔唑、三苯胺、蒽醌、偶氮苯等是几种常见的光电功能优异的化合物，因其自身良好的光电活性，以此构筑的小分子和高分子光电功能材料已经被广泛的应用于在空穴传输、电致变色、电致发光、信息存储出、太阳能电池等光电领域，展现出了优异的性能。无论以何种方式引入这些功能性结构单元，它们之间如何有效的形成可控的有序堆积、排列是获得高性能光电材料和相应功能器件的关键所在。将这些光电活性基团与聚芳醚酮结合，可以预见此类材料具有独特新颖的功能特性、较高的科学研究价值和广阔的应用前景。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是提供一系列具有光电活性的、溶解性及热稳定性优异的、侧链含有多种光电功能基团的新型聚芳醚酮类聚合物材料。基于此，本专利技术提供了一种侧链含光电基团的聚芳醚酮聚合物及其制备方法，以解决现有技术聚芳醚酮与咔唑、三苯胺、蒽醌、偶氮苯等光电功能单元结合的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种侧链含光电基团的聚芳醚酮聚合物，所述聚芳醚酮聚合物的结构式如下所示：
[0007][0008]其中，n为聚合度，取30
‑
50的整数；m为共聚比例，0＜m≤1；X选自以下四种结构中的一种：
[0009][0010]其中，R为
‑
H、
‑
t
‑
Bu或
‑
OCH3。
[0011]根据X及R的选取不同，本专利技术的侧链含光电基团的聚芳醚酮聚合物具有以下P1
‑
P8几种结构：
[0012][0013]根据本专利技术的另一方面，本专利技术还提供了一种侧链含光电基团的聚芳醚酮聚合物的制备方法，具体包括以下步骤：
[0014]将侧链含羧基的聚芳醚酮、含氨基单体、氯化钙、磷酸三苯酯(TPP)、吡啶、N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)投入装有氮气通口、油水分离器、机械搅拌的三颈烧瓶中，在氮气氛围中搅拌加热至100
‑
110℃保持2
‑
3h；将反应物加入甲醇终止反应，将所得产物用热水和甲醇洗涤4
‑
5次，150℃真空干燥至质量不变，得到侧链含光电基团的聚芳醚酮聚合物。
[0015]合成侧链含光电基团的聚芳醚酮聚合物的反应式为：
[0016][0017]其中，n表示聚合度，n约等于30
‑
50整数；m为共聚比例，0＜m≤1；X选自以下四种结构中的一种：
[0018][0019]其中，R为
‑
H、
‑
t
‑
Bu或
‑
OCH3。
[0020]优选地，所述氨基单体的反应投料量为侧链含羧基的聚芳醚酮质量的2.5
‑
5倍。
[0021]本专利技术从分子设计的角度出发，将含有共轭光电活性基团咔唑、三苯胺、蒽醌或偶氮苯作为光电活性单元引入聚芳醚酮中，可以实现在保留聚芳醚酮作为工程塑料的良好性能的同时，引入了光电功能。引入的光电活性单元作为电子给体可以和聚芳醚酮主链中吸电子的酮基形成分子间的给
‑
受体结构，有利于电荷的迁移。尽管主链结构中的醚键仍阻碍电荷的迁移，但电荷可以通过侧链的给
‑
受体结构传输实现驱动电位的有效降低。与此同时，通过接枝的方式将刚性较大的光电活性基团引入聚合物而不是先合成单体再进行聚合反应，这种方式可以有效避免因空间位阻导致的阴离子聚合反应困难度，有利于保持聚芳醚酮较高的分子量，因此具有巨大的实际应用潜力。
[0022]侧链含光电基团的聚芳醚酮聚合物兼具了相应光电活性单元的光电特性和聚芳醚酮类聚合物的机械强度高、热稳定性好、溶解性良好等优点。如在取得此项成果的基础上，根据具体的需求，将其他光电功能性基团引入到聚合物侧链，便可制备出一系列满足不同光电性能要求的功能性聚芳醚酮聚合物材料，使之具有非常广阔的应用领域和实用价值。根据其结构和光电特性，此类材料将在光电领域，特别是电致变色和信息存储方向具有广阔的发展前景和巨大的应用潜力。
[0023]本专利技术的侧链含光电基团的聚芳醚酮聚合物及其制备方法，采用上述技术方案，可以达到如下有益效果：
[0024]本专利技术所合成的聚芳醚酮不但具有典型的光电活性，而且合成简单、具有良好的溶解性。聚芳醚酮聚合物的制备采用的是将氨基单体磷酰化接枝于侧链含有羧基的聚芳醚酮上，反应活性较高、接枝率高，易于商业化生产，具有实用价值。
[0025]所制备的聚芳醚酮聚合物材料不但具有良好的光电学性质，还兼具了聚芳醚酮材料良好热稳定性、溶解性、机械性能等，很好的解决了光电材料存在的一些缺陷。重要的是：这些材料还保留了侧链功能基团的光电功能特性，因此使之具有非常广阔的应用领域和实用价值，根据其结构特点和光电特性，可以预见此类材料将在光电领域特别是电致变色和信息存储等方面具有广阔的发展前景和巨大的应用潜力。
附图说明
[0026]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0027]图1：实施例1、实施例2、实施例3和实施例4制备的聚芳醚酮聚合物20％P1、40％P4、80％P5和50％P7的核磁氢谱。
[0028]图2：实施例1、实施例2和实施例3制备的聚芳醚酮聚合物20％P1、40％P4和80％P5的示差扫描量热图谱。
[0029]图3：实施例1、实施例2和实施例3制备的聚芳醚酮聚合物20％P1、40％P4和80％P5在氮气保护下的热失重图谱。
[0030]图4：实施例3制备的聚芳醚酮聚合物80％P5的薄膜的紫外吸收图谱。
[0031]图5：实施例1制备的聚芳醚酮聚合物20％P1的薄膜的荧光发射图谱。
[0032]图6：实施例3制备的聚芳醚酮聚合物80％P5的循环伏安曲线图。
[0033]本专利技术目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0034]以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种侧链含光电基团的聚芳醚酮聚合物，其特征在于，所述聚芳醚酮聚合物的结构式如下所示：其中，n为聚合度，取30
‑
50的整数；m为共聚比例，0＜m≤1；X为光电功能性基团，选自以下四种结构中的一种：其中，R为
‑
H、
‑
t
‑
Bu或
‑
OCH3。2.一种权利要求1所述的侧链含光电基团的聚芳醚酮聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将侧链含羧基的聚芳醚酮、含氨基单体、氯化钙、磷酸三苯酯、吡啶于有机溶剂中混合，在保护气氛围中，搅拌加热充分反应；将反应物加入甲醇终止反应，将所得产物用水和甲醇洗涤多次，真空干燥至质量不变，得到侧链含光电基团的聚芳醚酮聚合物；所述含氨基单体的结构式为H2N—X，该结构式中X选自以下四种结构中的一种：其中，R为
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨槐，韩韫韬，张兰英，任云霄，兰若尘，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：