专利名称：含噻吩单元苝四羧酸二酰亚胺共聚物及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明属于有机化合物合成技术领域，具体的说是涉及一种含噻吩单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物及其制备方法和应用。
背景技术：
利用廉价材料制备低成本、高效能的太阳能电池一直是光伏领域的研究热点和难点。目前用于地面的硅太阳能电池由于生产工艺复杂、成本高，使其应用受到限制。为了降低成本，拓展应用范围，长期以来人们一直在寻找新型的太阳能电池材料。聚合物太阳能电池因为原料价格低廉、质量轻、柔性、生产工艺简单、可用涂布、印刷等方式大面积制备等优点而备受关注，如果能够将其能量转化效率提高到接近商品硅太阳能电池的水平，其市场前景将是非常巨大的。自1992年N. S. Sariciftci等在SCIENCE上报道共轭聚合物与C6tl 之间的光诱导电子转移现象后，人们在聚合物太阳能电池方面投入了大量研究，并取得了飞速的发展。目前，聚合物太阳能电池的研究主要集中于给体、受体共混体系，采用PTB7与 PC71BM共混体系的能量转化效率已经达到7. 4%，但是仍比无机太阳能电池的转换效率低得多，限制性能提高的主要制约因素有有机半导体器件相对较低的载流子迁移率，器件的光谱响应与太阳辐射光谱不匹配，高光子通量的红光区没有被有效利用以及载流子的电极收集效率低等。为了使聚合物太阳能电池得到实际的应用，开发新型的材料，大幅度提高其能量转换效率仍是这一研究领域的首要任务。茈四羧酸二酰亚胺及其衍生物含有大的平面共轭体系和良好的分子共平面性，分子间大η键的相互作用很强，具有较大的晶格能，因而其溶解性较差，成膜加工性能较差， 导致制备的器件很容易发生相分离问题，影响激子扩散的效率，从而导致能量的损失。另外，由于茈四羧酸二酰亚胺及其衍生物的吸收光谱主要集中在可见区，吸收范围还不够宽， 与太阳光的发射光谱匹配度还不够高，不能有效地利用太阳光，也会降低有机太阳能电池的光电转换效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种含噻吩单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物，该共聚物溶解性能、载流子迁移率高，吸光度强，对光吸收范围宽，提高了其对太阳光的利用率。本发明的另一目的在于提供一种工艺简单、产率高、易于操作和控制的含噻吩单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物的制备方法。本发明进一步的目的在于提供上述含噻吩单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物在有机光电材料、聚合物太阳能电池、有机电致发光、有机场效应晶体管、有机光存储、有机非线性材料或/和有机激光领域中的应用。为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下一种含噻吩单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物，其分子结构通式为下述(I)
权利要求
1. 一种含噻吩单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物，其分子结构通式为下述(I)
2.根据权利要求1所述的含噻吩单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物，其特征在于所述的札、R2、R3选自C8 C12的烷基或C8 C12烷氧基苯；R4、R5选自C8 C12的烷基、C8 C12烷氧基或C8 C12烷氧基苯；R6、R7选自C8 C12的烷基、C8 C12烷氧基或C8 C12烷氧基苯。
3.一种含噻吩单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物制备方法，包括如下步骤 分别提供如下结构式表示的化合物Ip I2,
4.根据权利要求3所述的含噻吩单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物制备方法，其特征在于所述化合物I1制备方法包含如下步骤 分别提供如下结构式表示的化合物Α、B,在含有有机溶剂的体系中，将化合物Α、Β进行缩合反应，生成所述化合物Ip
5.根据权利要求4所述的含噻吩单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物制备方法，其特征在于所述缩合反应体系中，所述化合物A与化合物B的摩尔比1 3 10;所述有机溶剂为喹啉、咪唑、丁醇、N-甲基-2-吡咯烷酮、丙酸中的至少一种；所述缩合反应的反应温度为 60 100°C，时间为1 72小时。
6.根据权利要求3所述的含噻吩单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物制备方法，其特征在于所述化合物I2制备方法包含如下步骤分别提供如下结构式表示的化合物C、D，在含有催化剂、有机溶剂的体系中，将化合物C、D进行^ille偶合反应，生成如下式化合物I21，
7.根据权利要求6所述的含噻吩单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物制备方法，其特征在于在所述化合物I21的制备步骤中，所述化合物C与化合物D的摩尔比1 2 2. 5，所述化合物C、D的^ille偶合反应催化剂为有机钯或有机钯与有机膦配体的混合物，所述催化剂用量是化合物C和化合物D总摩尔量的0. 01% 5%，所述化合物C、D的Mille偶合反应采用的有机溶剂为四氢呋喃、乙二醇二甲醚、苯或甲苯中的至少一种，所述化合物C、D的 Stille偶合反应的反应温度为60 110°C，时间为M 72小时。
8.根据权利要求6所述的含噻吩单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物制备方法，其特征在于在所述化合物L的制备步骤中，所述化合物121与^溴代丁二酰亚胺的摩尔比1 2 2. 5，所述有机溶剂为四氢呋喃、CHC13、2，5-二甲基呋喃、邻二氯苯中的至少一种，所述溴化反应的反应温度为20 120°C。
9.根据权利要求6所述的含噻吩单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物制备方法，其特征在于所述化合物I2的制备步骤是在-50 -20°C和有机溶剂存在的条件下，将化合物‘与锂的烷基衍生物反应1 3小时，再加入SnBu3Cl或SnCH3Cl,接着反应在-50 _20°C下反应0. 5 2小时，然后升温至室温，继续反应5 40小时，得到所述化合物12。
10.根据权利要求9所述的含噻吩单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物制备方法，其特征在于在所述化合物I2的制备步骤中，所述化合物I22、锂的烷基衍生物与SnBu3Cl或SnCH3Cl 的摩尔比1 1 2 2 5，所述有机溶剂为四氢呋喃、乙醚、二氧六环中的至少一种。
11.根据权利要求9或10所述的含噻吩单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物制备方法，其特征在于所述化合物I2制备步骤中的锂的烷基衍生物为正丁基锂、叔丁基锂、甲基锂、苯基锂中的至少一种。
12.根据权利要求3所述的含噻吩单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物制备方法，其特征在于所述化合物I制备步骤中的所述化合物I1与化合物I2的摩尔比1 1. 5 1 ；所述催化剂为有机钯或有机钯与有机膦配体的混合物，其用量是化合物I1和化合物I2 总摩尔的0. 01 5% ；所述有机溶剂为四氢呋喃、乙二醇二甲醚、苯或甲苯中的至少一种；所述Mille偶合反应的反应温度为50 120°C，时间为M 72小时。
13.根据权利要求1或2所述的含噻吩单元茈四羧酸二酰亚胺共聚物在有机光电材料、聚合物太阳能电池、有机电致发光、有机场效应晶体管、有机光存储、有机非线性材料或 /和有机激光领域中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种含噻吩单元苝四羧酸二酰亚胺共聚物及其制备方法和应用，其分子结构通式如(I)所示，式中，n为1～200之间的整数；R1、R2、R3为相同或不同的基团，选自-H、C1～C15的烷基、C1～C15烷氧基苯或苯基；R4、R5为相同或不同的基团，选自C1～C15的烷基、C1～C15烷氧基、C1～C15烷氧基苯或苯基；R6、R7为相同或不同的基团，选自C1～C15的烷基、C1～C15烷氧基、C1～C15烷氧基苯或苯基。本发明的含蒽和苯并噻二唑共聚能溶解性能、载流子迁移率高，吸光度强，对光吸收范围宽，提高了其对太阳光的利用率，其制备方法工艺简单、产率高、易于操作和控制。
文档编号C08G61/12GK102234366SQ20101016510
公开日2011年11月9日 申请日期2010年4月29日 优先权日2010年4月29日
发明者周明杰, 管榕, 黄杰 申请人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司