[发明专利]一种棒-线-棒结构的聚3-己基噻吩类三嵌段共聚物

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种三嵌段半导体光电材料，确切的说是一种棒-线-棒结构的P3HT类三嵌段共聚物。

二、背景技术

近年来聚噻吩及其衍生物在太阳电池、发光二极管、光电传感器、电磁屏蔽等领域的应用引起了人们的广泛关注。在聚噻吩大家族中聚3-己基噻吩(P3HT)以其具有良好的溶解性、加工性、环境稳定性，而且结构规整易得，合成步骤简单等优异的综合性能而被认为是最好的有机半导体光电材料之一。

聚合物的结晶形态直接影响着材料的电学性质，因此开发控制聚合物形态的新的方法有着巨大的发展潜力。为进一步提升P3HT的性能，制备嵌段结构的P3HT已经被证明为行之有效的方法之一。两嵌段线-棒结构和三嵌段线-棒-线结构的P3HT已经被制备出来。其制备方法主要分为以末端官能化的P3HT为反应基础的结合活性聚合的原位聚合法(即grafting-from法)，以及官能团化P3HT和官能团化的线性聚合物通过端基的化学反应合成法(即grafting-to法)。前者由于存在反应条件苛刻，聚合分子结构可控性较差而很难应用于实际的应用之中。

在P3HT嵌段聚合的制备的grafting-to法是由Eric Cloutet等提出的P3HT嵌段共聚物的新的聚合思路。ATRP与1，3偶极环加成反应由于各自具备的优点以及某些方面具有的共性，将两种技术联用的方法不仅反应条件温和，产物产率高，立体选择性好，易纯化，而且分子量可控，分子量分布较窄，因此在CRP中，ATRP成为与点击化学联用制备特殊结构高分子应用最广泛的一种聚合方法。使它们在制备P3HT线-棒结构嵌段聚合方面具有其独特的应用前景，并得到广泛的认可。

点击化学(click chemistry)是由化学家Sharpless在2001年引入的一个合成概念，主要是指通过小单元的拼接实现快速可靠的各种化合物的合成。点击化学的代表反应为Cu(I)化合物催化叠氮化合物与炔基化合物之间的1，3-偶极环加成反应，它能够将两种不同物质通过五元环共价结合起来，该方法具备产率高、副反应少且无公害、反应条件温和反应速度快等优点，因此得到了广泛的应用。目前点击化学的发展极为迅速，涉及到了各个领域，特别是在功能聚合物、DNA、表面修饰、生物医药等方面取得了瞩目的成就。

关于P3HT嵌段共聚物的合成报道主要有：McCullough等(Macromolecules，2007，40，4733)通过可逆加成断裂链转移自由基聚合和氮氧调控自由基聚合方法合成了线-棒聚合物P3HT-b-PS和P3HT-b-PI，合成的聚合物通过自组装形成纳米线结构；Eric Cloutet等人(Macromolecules，2008，41，7033)通过原子转移自由基聚合和1，3-偶极环加成反应合成了P3HT-PS和PS-P3HT-PS。Christopher W.Bielawski等人(Polym.Chem.，2010，10，1039和Chem.Commun.，2011，47，197-199)也通过原子转移自由基聚合和1，3-偶极环加成反应合成合成了一系列的两嵌段线-棒结构P3HT-block-PBLG、P3HT-b-PtBA and P3HT-b-PAA，对P3HT-block-PBLG在水溶液中的自组装和固态结构进行研究发现，在溶液中其会自组装成球形结构固态晶体为纤维状结构。在线-棒结构及线棒线结构的P3HT已经有人报道出，且其展现出不同于纯P3HT的独特性能，相对于前两者棒-线-棒结构的化合物却至今未见任何报道

三、发明内容

本发明针对线-棒结构中线一端对聚3-己基噻吩(P3HT)光电性能影响的缺陷，旨在提供一种棒-线-棒结构P3HT类三嵌段聚合物，以克服该缺陷。

本发明所称的棒-线-棒结构的P3HT类三嵌段聚合物有以下化学结构式：

式中n：30～100，m：10～150；

R选自H⁺、甲基(-CH₃)、丁基(-CH₂CH₂CH₂CH₃)、或叔丁基(-CH₂CH(CH₃)₂)。

优选R为丁基；n：50～60，m：80～120。

本发明所称的棒-线-棒结构的P3HT类三嵌段聚合物有以下化学结构式：

式中n：30～100，m：10～150；

优选n：50～60，m：120～150。