專利名稱：含噻吩單元苝四羧酸二酰亞胺共聚物及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明屬于有機化合物合成技術領域，具體的說是涉及一種含噻吩單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物及其制備方法和應用。
背景技術：
利用廉價材料制備低成本、高效能的太陽能電池一直是光伏領域的研究熱點和難點。目前用于地面的硅太陽能電池由于生產工藝復雜、成本高，使其應用受到限制。為了降低成本，拓展應用范圍，長期以來人們一直在尋找新型的太陽能電池材料。聚合物太陽能電池因為原料價格低廉、質量輕、柔性、生產工藝簡單、可用涂布、印刷等方式大面積制備等優點而備受關注，如果能夠將其能量轉化效率提高到接近商品硅太陽能電池的水平，其市場前景將是非常巨大的。自1992年N. S. Sariciftci等在SCIENCE上報道共軛聚合物與C6tl 之間的光誘導電子轉移現象后，人們在聚合物太陽能電池方面投入了大量研究，并取得了飛速的發展。目前，聚合物太陽能電池的研究主要集中于給體、受體共混體系，采用PTB7與 PC71BM共混體系的能量轉化效率已經達到7. 4%，但是仍比無機太陽能電池的轉換效率低得多，限制性能提高的主要制約因素有有機半導體器件相對較低的載流子遷移率，器件的光譜響應與太陽輻射光譜不匹配，高光子通量的紅光區沒有被有效利用以及載流子的電極收集效率低等。為了使聚合物太陽能電池得到實際的應用，開發新型的材料，大幅度提高其能量轉換效率仍是這一研究領域的首要任務。茈四羧酸二酰亞胺及其衍生物含有大的平面共軛體系和良好的分子共平面性，分子間大η鍵的相互作用很強，具有較大的晶格能，因而其溶解性較差，成膜加工性能較差， 導致制備的器件很容易發生相分離問題，影響激子擴散的效率，從而導致能量的損失。另外，由于茈四羧酸二酰亞胺及其衍生物的吸收光譜主要集中在可見區，吸收范圍還不夠寬， 與太陽光的發射光譜匹配度還不夠高，不能有效地利用太陽光，也會降低有機太陽能電池的光電轉換效率。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種含噻吩單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物，該共聚物溶解性能、載流子遷移率高，吸光度強，對光吸收范圍寬，提高了其對太陽光的利用率。本發明的另一目的在于提供一種工藝簡單、產率高、易于操作和控制的含噻吩單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物的制備方法。本發明進一步的目的在于提供上述含噻吩單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物在有機光電材料、聚合物太陽能電池、有機電致發光、有機場效應晶體管、有機光存儲、有機非線性材料或/和有機激光領域中的應用。為了實現上述發明目的，本發明的技術方案如下一種含噻吩單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物，其分子結構通式為下述(I)
權利要求
1. 一種含噻吩單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物，其分子結構通式為下述(I)
2.根據權利要求1所述的含噻吩單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物，其特征在于所述的札、R2、R3選自C8 C12的烷基或C8 C12烷氧基苯；R4、R5選自C8 C12的烷基、C8 C12烷氧基或C8 C12烷氧基苯；R6、R7選自C8 C12的烷基、C8 C12烷氧基或C8 C12烷氧基苯。
3.一種含噻吩單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物制備方法，包括如下步驟 分別提供如下結構式表示的化合物Ip I2,
4.根據權利要求3所述的含噻吩單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物制備方法，其特征在于所述化合物I1制備方法包含如下步驟 分別提供如下結構式表示的化合物Α、B,在含有有機溶劑的體系中，將化合物Α、Β進行縮合反應，生成所述化合物Ip
5.根據權利要求4所述的含噻吩單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物制備方法，其特征在于所述縮合反應體系中，所述化合物A與化合物B的摩爾比1 3 10;所述有機溶劑為喹啉、咪唑、丁醇、N-甲基-2-吡咯烷酮、丙酸中的至少一種；所述縮合反應的反應溫度為 60 100°C，時間為1 72小時。
6.根據權利要求3所述的含噻吩單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物制備方法，其特征在于所述化合物I2制備方法包含如下步驟分別提供如下結構式表示的化合物C、D，在含有催化劑、有機溶劑的體系中，將化合物C、D進行^ille偶合反應，生成如下式化合物I21，
7.根據權利要求6所述的含噻吩單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物制備方法，其特征在于在所述化合物I21的制備步驟中，所述化合物C與化合物D的摩爾比1 2 2. 5，所述化合物C、D的^ille偶合反應催化劑為有機鈀或有機鈀與有機膦配體的混合物，所述催化劑用量是化合物C和化合物D總摩爾量的0. 01% 5%，所述化合物C、D的Mille偶合反應采用的有機溶劑為四氫呋喃、乙二醇二甲醚、苯或甲苯中的至少一種，所述化合物C、D的 Stille偶合反應的反應溫度為60 110°C，時間為M 72小時。
8.根據權利要求6所述的含噻吩單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物制備方法，其特征在于在所述化合物L的制備步驟中，所述化合物121與^溴代丁二酰亞胺的摩爾比1 2 2. 5，所述有機溶劑為四氫呋喃、CHC13、2，5-二甲基呋喃、鄰二氯苯中的至少一種，所述溴化反應的反應溫度為20 120°C。
9.根據權利要求6所述的含噻吩單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物制備方法，其特征在于所述化合物I2的制備步驟是在-50 -20°C和有機溶劑存在的條件下，將化合物‘與鋰的烷基衍生物反應1 3小時，再加入SnBu3Cl或SnCH3Cl,接著反應在-50 _20°C下反應0. 5 2小時，然后升溫至室溫，繼續反應5 40小時，得到所述化合物12。
10.根據權利要求9所述的含噻吩單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物制備方法，其特征在于在所述化合物I2的制備步驟中，所述化合物I22、鋰的烷基衍生物與SnBu3Cl或SnCH3Cl 的摩爾比1 1 2 2 5，所述有機溶劑為四氫呋喃、乙醚、二氧六環中的至少一種。
11.根據權利要求9或10所述的含噻吩單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物制備方法，其特征在于所述化合物I2制備步驟中的鋰的烷基衍生物為正丁基鋰、叔丁基鋰、甲基鋰、苯基鋰中的至少一種。
12.根據權利要求3所述的含噻吩單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物制備方法，其特征在于所述化合物I制備步驟中的所述化合物I1與化合物I2的摩爾比1 1. 5 1 ；所述催化劑為有機鈀或有機鈀與有機膦配體的混合物，其用量是化合物I1和化合物I2 總摩爾的0. 01 5% ；所述有機溶劑為四氫呋喃、乙二醇二甲醚、苯或甲苯中的至少一種；所述Mille偶合反應的反應溫度為50 120°C，時間為M 72小時。
13.根據權利要求1或2所述的含噻吩單元茈四羧酸二酰亞胺共聚物在有機光電材料、聚合物太陽能電池、有機電致發光、有機場效應晶體管、有機光存儲、有機非線性材料或 /和有機激光領域中的應用。
全文摘要
本發明公開了一種含噻吩單元苝四羧酸二酰亞胺共聚物及其制備方法和應用，其分子結構通式如(I)所示，式中，n為1～200之間的整數；R1、R2、R3為相同或不同的基團，選自-H、C1～C15的烷基、C1～C15烷氧基苯或苯基；R4、R5為相同或不同的基團，選自C1～C15的烷基、C1～C15烷氧基、C1～C15烷氧基苯或苯基；R6、R7為相同或不同的基團，選自C1～C15的烷基、C1～C15烷氧基、C1～C15烷氧基苯或苯基。本發明的含蒽和苯并噻二唑共聚能溶解性能、載流子遷移率高，吸光度強，對光吸收范圍寬，提高了其對太陽光的利用率，其制備方法工藝簡單、產率高、易于操作和控制。
文檔編號C08G61/12GK102234366SQ20101016510
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月29日 優先權日2010年4月29日
發明者周明杰, 管榕, 黃杰 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術有限公司