兩親性嵌段共聚物的合成及其微結(jié)構(gòu)的調(diào)控.pdf

1、共軛高分子是近四十年來科研領(lǐng)域新興的一種特征功能高分子化合物，其打破了傳統(tǒng)高分子不導(dǎo)電的觀念，在有機(jī)光電二極管、有機(jī)場效應(yīng)晶體管、有機(jī)光伏電池等有機(jī)光電子器件方面有廣泛的應(yīng)用前景，如何提高共軛高分子的光電性能是目前共軛高分子研究的核心內(nèi)容。眾多研究表明，共軛高分子的光電性能除與自身化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)相關(guān)外，還受到薄膜凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)的影響?？刂苾?yōu)化其納米結(jié)構(gòu)，有利于激子的解離與擴(kuò)散，載流子的定向遷移，進(jìn)而有利于半導(dǎo)體器件性能的提高。調(diào)控薄膜凝聚態(tài)

2、結(jié)構(gòu)的重要手段之一便是將共軛高分子作為嵌段引入嵌段共聚物體系，利用嵌段共聚物的微相分離及自組裝行為來調(diào)控其結(jié)構(gòu)。因而，國內(nèi)外的科研工作者將目光聚集在制備和調(diào)控新型嵌段共軛高分子及凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)，以期獲得最佳的光電性能。
　　本論文基于目前研究較多的聚烷基噻吩體系，研究內(nèi)容主要包括兩親性rod-coil嵌段共聚物的合成及其微結(jié)構(gòu)的調(diào)控，并進(jìn)一步與coil-coil兩親性嵌段共聚物的自組裝行為進(jìn)行對比，深化對調(diào)控微結(jié)構(gòu)的方法及影響因素的理

3、解與掌握。目前，我們的主要工作及成果如下:
　　首先，利用改進(jìn)的格氏置換(Grignard metathesis，GRIM)聚合及點擊化學(xué)(Click Chemistry)法合成了聚環(huán)氧乙烷分子量一定、聚己基噻吩分子量逐步增加的一系列兩親性rod-coil嵌段共聚物聚己基噻吩-b-聚環(huán)氧乙烷(P3HT-b-PEO)，其中單體采用2-溴-5-碘-3-己基噻吩，此類含碘單體對格氏試劑具有很好的選擇性，可以得到立構(gòu)規(guī)整性高、多分散指數(shù)(

4、PDI)低的嵌段共聚物。通過對其進(jìn)行熱力學(xué)與結(jié)晶行為、光學(xué)性質(zhì)、薄膜相形態(tài)的溶劑效應(yīng)與蒸汽退火處理的相關(guān)研究，獲得了微相分離、納米纖維及兩態(tài)共存等微觀形貌，并發(fā)現(xiàn)聚合物的微相分離與P3HT的π-π堆積存在著微妙的平衡，此平衡可通過改變?nèi)軇┓N類或P3HT嵌段長度而進(jìn)行調(diào)控。此外，通過對P3HT-b-PEO四氫呋喃溶液的旋涂膜進(jìn)行蒸汽退火處理，我們可以得到宏觀的分形結(jié)構(gòu)。
　　第二，為了深入探究嵌段共聚物微結(jié)構(gòu)的調(diào)控方法，基于最近Ch

5、ang等人在嵌段共聚物聚異戊二烯-聚2-乙烯基吡啶(PI-b-P2VP)的四氫呋喃-乙醇共混溶劑體系制備環(huán)狀膠束的工作，在其基礎(chǔ)上，我們系統(tǒng)的研究了溶液濃度、混合溶劑配比、溶劑選擇性、溶劑揮發(fā)速度、溶劑滴加順序及選擇性溶劑的滴加速度等因素對環(huán)狀結(jié)構(gòu)的影響。發(fā)現(xiàn)混合溶劑配比、溶劑選擇性及溶劑揮發(fā)速度對成環(huán)形貌有很大的影響，而溶液濃度、溶劑的滴加順序及選擇性溶劑的滴加速率對環(huán)尺寸的均一也有影響。為了進(jìn)一步分析環(huán)狀結(jié)構(gòu)，我們利用氯金酸與P2V

6、P進(jìn)行選擇性絡(luò)合，并通過AFM對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測。綜合冷凍透射電鏡、光散射的實驗結(jié)果及He等的理論工作推測出環(huán)狀膠束的形成機(jī)理:隨著PI不良溶劑乙醇的加入，PI-b-P2VP逐漸形成了以P2VP為殼、PI為核的環(huán)狀膠束。
　　根據(jù)以上一系列工作，我們對該體系成環(huán)的影響因素有了更加深入的了解，實現(xiàn)了對該體系自組裝形貌的進(jìn)一步調(diào)控和對成環(huán)過程的有效控制。進(jìn)一步與第二章的rod-coil嵌段共聚物的形貌調(diào)控進(jìn)行對比，有助于我們深化對嵌段共