● 摘要
共轭聚合物因其具有许多非共轭聚合物所不具备的性能,而被广泛应用于光电材料。基于共轭聚合物广阔的应用前景和商业价值,在不断扩展共轭聚合物材料新性能的同时,探索共轭聚合物的新型合成工艺也受到人们的关注。
传统合成共轭聚合物的方法具有反应条件苛刻,需在无水、无氧环境下进行;过渡金属催化剂毒性大,价格昂贵,对环境不友好,且痕量过渡金属催化剂残留都会影响光电材料的性能等缺点。因此,发展一种新型绿色环保、反应条件温和、反应步骤简单且不使用过渡金属催化剂的合成方法,是近年来人们追求的目标。
本论文基于有机MBH反应,设计了一种无过渡金属催化剂的合成聚(亚芳基-丁二烯基)共轭聚合物的新方法。该方法以含有γ-H的α, β-不饱和酯类芳基化合物与含有醛基的芳基化合物在有机小分子催化下发生聚合反应,从而得到聚(亚芳基-丁二烯基)共轭聚合物。
具体内容如下:
(1) 以4-(4-甲酰苯基)-2-丁烯酸乙酯为聚合单体,探究该聚合反应的最佳反应条件,分别探究溶剂、催化剂、催化剂当量、反应浓度、反应时间以及反应温度对该聚合反应的影响。确定了单体浓度为0.1 mol/L~0.3 mol/L、无水乙醇为溶剂、DBU(0.2~0.3 eq.)为催化剂、加热回流48小时的最佳反应条件。
(2) 对该反应的反应机理进行初步探究,排除经典MBH产物异构化为MBH-type产物和碱作用机理,间接证明了1, 5-氢迁移的六元环过渡态机理。
(3) 对所制备的聚(亚苯基-丁二烯基)共轭聚合物进行了结构及性能表征,该聚合物的荧光光谱在450 nm,有望作为蓝色发光材料使用。
在本课题前期工作的基础上,本论文还制备了有机/无机杂化复合薄膜材料。具体工作如下:
通过水热法在ITO基底上成功制备出规整有序的ZnO纳米棒/管阵列,将合成的PFO-DBT聚合物通过旋涂法填充入该ZnO纳米棒/管阵列间隙,形成杂化薄膜。对该杂化薄膜进行形貌表征,结果表明使用旋涂法将聚合物填充入纳米阵列间隙较为困难,该填充方法还有待改进。
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