含萘并二酰亚胺环的n-型水醇溶共轭聚合物材料及制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于光电技术领域，具体设及一类含蒙并二酷亚胺的n-型水醇溶共辆聚 合物材料及其在光电器件中作为电子传输层中的应用。
【背景技术】
[0002] 有机光电材料与器件由于其材料易得，可低温溶剂加工，机械性能好，可 大面积制备等特点，十分适合工业化生产和推广，具有十分广大的商业化前景。自 1987 年美国柯达公司邓青云研究组[Tang, C. W. ;Van Slyke S. A. et al. ;Applied Physics Letters, 1987, 51, 913.]提出有机小分子薄膜电致发光器件和1990年英 国剑桥大学 R. H. Rriend 研究组[Burrou曲es J. H. , Bradley D. C. , Brown A. R. , et al.化化re, 1990, 347:539~541.]提出有机聚合物薄膜电致发光器件W来，有机平板显示 技术取得巨大进展，目前已经步入产业化阶段，成为取代液晶显示器的下一代产品。与此 同时，有机太阳能电池、有机场效应晶体管、有机生物W及化学传感器等有机光电领域也取 得蓬勃发展。尤其近几年，由于能源消耗与日俱增，而煤石油天然气等传统能源储量有限， 使得人们越来越重视W太阳能为代表的清洁能源的发展现状。现如今，经过科研工作者不 断的努力，有机薄膜电池的效率已突破12% (http://www. orgworld. de)，因此被业界所看 好，市场化前景一片光明。
[0003] 为了实现高效的有机薄膜电池器件，电子和空穴能否分别高效的被抽取到阴极和 阳极是其中的关键。因此，很多高效的有机薄膜电池器件都是采用多层器件结构，即除了中 间活性层外，还需要一层或多层的空穴传输层或电子传输层。因此，除了开发优异的活性层 材料，开发优异的电子传输层和空穴传输层也是实现高效有机薄膜电池器件的关键。
[0004] 此前的研究发现共辆聚电解质及其中性前躯体是一类非常优异的电子传 输层[Chem. Mater. 2004, 16, 708 ;J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9845-9853 ;中国专利 化200310117518. 5]，该类共辆聚电解质材料不但可用于发光器件，还可作为界面修饰层可 大幅度提高有机太阳能电池、场效应晶体管的性能[化em. Soc. Rev. 2010, 39, 2500]。然而， 该类共辆聚电解质材料的最低未占有轨道（LUM0)能级较高，且电子迁移率较低，使得该类 材料在光电器件中的最优厚度只有5nm，对器件加工工艺的要求较为苛刻。
【发明内容】
[0005] 为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明提供了一类含蒙并二酷亚胺环的 n-型水醇溶共辆聚合物材料及其应用。
[0006] 本发明的技术方案如下；
[0007] -种含蒙并二酷亚胺环的n-型水醇溶共辆聚合物材料，具有如下结构；
[000引
【主权项】
1. 一种含萘并二酰亚胺环的η-型水醇溶共轭聚合物材料，其特征在于有如下结构：
其中Ar为芳香基团；A和B为氢原子或水醇溶性强极性基团，且A和B中至少有一个为 水醇溶性强极性基团；RA、馬为相同或不同的烷基链，或其中烷基上一个以上的碳原子被氧 原子、羟基、氣基、讽基、幾基、條基、炔基、芳基，醋基，疏基、氛基、硝基取代，氣原子被氣原 子、溴原子、氯原子、碘原子或上述官能团取代；所述π单元为苯、萘、噻吩、并噻吩、硒吩、 碲吩、呋喃、吡咯、噻咯、噻唑、恶唑、三唑或者其他含有碳碳双键、碳氮键的共轭单元；所述 m为O~3的整数；所述0〈x〈l，0〈y〈l，x+y = I ;η为1~10000的自然数。
2. 根据权利要求1所述的聚合物材料，其特征在于，所述水醇溶性强极性基团为胺基、 憐基、季按盐基团、季憐盐基团、横酸盐基团、醋酸盐基团和憐酸脂基团的一种或两种以上。
3. 根据权利要求1或2所述的聚合物材料，其特征在于，所述烷基链RA、RB为具有1-30 个碳原子的直链、支链或者环状烷基链，或其中一个或多个碳原子被氧原子、烯基、炔基、芳 基、羟基、氨基、羰基、羧基、酯基、氰基、硝基取代，氢原子被卤原子或上述官能团取代。
4. 根据权利要求1或2所述的聚合物材料，其特征在于，所述的[Ar]为如下所示结构 的一种或两种以上：
5. 根据权利要求1或2所述的聚合物材料，其特征在于，所述[π ]单元选自以下未取 代或取代的结构：
上述结构式中的R为氢或具有1-30个碳原子的烷基，或其中一个或多个碳原子被氧原 子、烯基、炔基、芳基、羟基、氨基、羰基、羧基、酯基、氰基、硝基取代，氢原子被卤原子或上述 官能团取代。
6. 权利要求1-5任一项所述的聚合物材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步 骤：先将含有极性基团的Ar单体和萘并酰亚胺环的单体等摩尔量混合，在有机碱和钯催化 剂作用下得到极性基团未离子化的聚合物，接着将得到的聚合物在室温避光下进行盐化反 应，得到极性基团离子化的聚合物，接着进一步将得到的离子化聚合物用含有不同对离子 的离子交换树脂进行处理，再进行分离，即得到所述聚合物材料。
7. 权利要求1~5任一项所述的聚合物材料在光电器件中作为电子传输层中的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种含萘并二酰亚胺环的n-型水醇溶共轭聚合物材料及应用，具有如下结构，其中Ar为芳香基团；A和B为氢原子或水醇溶性强极性基团，且A和B中至少有一个为水醇溶性强极性基团；所述π单元为苯、萘、噻吩、并噻吩、硒吩、碲吩、呋喃、吡咯、噻咯、噻唑、恶唑、三唑或者其他含有碳碳双键、碳氮键的共轭单元；所述m为0～3的整数；所述0<x<1，0<y<1，x+y＝1；n为1～10000的自然数。该材料可以作为具有良好电荷传输能力的电子传输层应用在发光、光伏等光电器件中，改善器件的加工工艺和性能。
【IPC分类】C08G61-12, H01L51-46, H01L51-00
【公开号】CN104725613
【申请号】CN201510145506
【发明人】黄飞, 吴志鸿, 孙辰, 曹镛
【申请人】华南理工大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月30日