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一些光电功能聚合物的合成及其性能表征

刘应良  
【摘要】:基于共轭聚合物能带工程理论,本论文从分子设计出发,分别利用Wittig缩合反应、Knoevenagel缩合反应和McMurry缩合反应设计并合成了噻吩类、咔唑类、三苯胺类以及噻嗪类四个系列19个主链中含有不同官能团的聚合物,其中14个聚合物未见报道。利用~1H-NMR、IR、GPC、TG、UV-vis光谱、FL光谱对所合成聚合物的化学结构、相对分子量、热稳定性能、光吸收性能和光发射性能等进行了表征,详细讨论了主链中不同官能团对聚合物热稳定性能、光吸收性能和光发射性能等的影响。~1H-NMR、IR和GPC的表征结果表明,所得到的聚合物与设计聚合物的化学结构一致。TG表征结果表明,由于腈基的引入降低了聚合物PBP、PNP和PQP的热稳定性,以致于聚合物PBP、PNP和PQP分别成为该类聚合物中热稳定性最差的聚合物,这是因为聚合物PBP、PNP和PQP中的对位亚苯基形成大共轭醌式结构所致;由于间位亚苯基不能形成醌式结构,所以在聚合物PBM、PNM和PQM中,腈基的引入只是增加了高分子之间的相互作用力,所以聚合物PBM、PNM和PQM的热稳定性得以大幅度提高;除聚合物PNM外,聚合物PBM和PQM是该类聚合物中热稳定性最好的聚合物。从所合成的四类共轭聚合物的UV-vis光谱、FL光谱和EL光谱可知,主链中含有对位亚苯基的聚合物在四氢呋喃稀溶液中的最大吸收波长和最大发射波长以及OLED器件的EL最大发射波长都大于主链中含有间位亚苯基的聚合物,其带隙都小于含有间位亚苯基的聚合物;当聚合物主链中亚苯基之间的几何尺寸比较大时,邻位亚苯基对聚合物的吸收性能和发射性能的影响大于间位亚苯基的影响;在聚合物的主链中引入功函数比较小的噻吩基团可以使聚合物的最大吸收波长和最大发射波长以及OLED器件的EL最大发射波长红移。从聚合物荧光量子效率的测量结果可知,腈基的引入以及催化剂金属元素的残留大幅度降低共轭聚合物在溶液中的荧光量子效率。 与此同时,利用计算机模拟的方法,结合CD光谱、FL光谱和比旋光度测量对聚合物PCaV和PBP在溶液中的构象进行了表征。计算机模拟结果表明,聚合物PCaV和PBP都能够折叠成为一个具有中空纳米孔洞的圆柱状结构。UV-vis光谱的结果表明,当聚合物PCaV的氯仿溶液浓度增加时,高波段出现一个新的


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