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离子传导型发光交替聚合物的合成与性能研究

刘宇  
【摘要】:聚合物发光电化学池(LEC)的问世已经有十余年了,尽管相比于LED它具有很多的优势,可是至今为止还一直未取得重大突破,特别是对于现有的材料体系,强极性离子传导性聚合物和弱极性共轭发光链段的相容性不好,因此在用作制备LEC时都存在一些不尽如人意的地方。为有效的解决这个问题,本论文设计了一系列分子主链交替键接不同长度的离子传导链段PEO和荧光链段齐聚苯撑乙烯(PPV衍生物)新型的功能性发光聚合物;并以齐聚乙二醇和对羟基苯甲醛为原料,采用Wittig和Mitsunobu反应合成了七种交替聚合物,其中聚合物P4、P5 、P6和P7都属于未见文献报道的新的聚合物。通过红外、核磁共振、元素分析、凝胶渗透色谱等方法明晰了聚合物的结构;通过紫外-可见吸收光谱分析、荧光光谱分析、循环伏安等测试手段测定了其中五种聚合物P1、P2、P3、P4和P7的在氯仿溶液和固体膜的光物理性能及其电化学性质。并通过差示扫描量热、X射线衍射、偏光、相差显微镜、透射电镜以及原子力显微镜等仪器首次研究了聚合物分子中不同长度的PEO链段的结晶能力和相结构,系统分析了PEO链段长度、烷氧基取代等因素对聚合物光物理性能和相态结构的影响。结果表明:①聚合物中的离子传导性链段PEO的长度增加,可以提高聚合物的溶解性能和加工性能,同时提高了聚合物的量子效率并可赋予 WP=4 聚合物不同的激发态驰豫机理;②当甲氧基连接在PPV的中间苯环上时,不但可以改善聚合物的溶解性,同时也可抑制主链上PEO链段结晶的产生。由于推电子作用最终影响使聚合物的禁带宽度变小,氧化起动电位发生明显的负移,所以聚合物吸收与发射波长都产生了一定程度的红移。另外,甲氧基的存在可以显著提高聚合物的荧光量子效率。③在发光聚合物中另外加入PEO虽然可以显著的改善材料对锂盐的溶解能力,但同时也会引起严重的相分离。④要设计合理的装配LEC的发光材料,应尽量避免宏观上相分离的产生,将PEO链段引入聚合物主链的同时也要注意选择适宜的PEO链段的长度,从而避免过长的PEO链段产生结晶。


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