基于芴基超支化聚合物的设计、制备与性能

论文摘要

对于聚合物在有机电子学方面应用的飞速发展,本论文综述了基于芴的可交联、超支化聚合物在OLED中的应用以及聚合物的非线性性能,并提出在这些领域中需要解决的问题。1.在以芴为主体的发光材料中,稳定性是一个非常重要的问题;2.如何实现超支化聚合物合成上的方便实现,以达到在引入第三基团的同时不会改变超支化聚合物稳定性的特点;3.在可交联聚合物中,如何在不影响发光稳定性的情况下实现交联在工艺上的易于实现;4.有机共轭超支化聚合物在非线性材料中的应用还非常少,将所合成的聚合物进行非线性性能的测试不仅可以加深对非线性现象的认识,而且可以为后来者指出如何在现有材料的基础上进行超支化聚合物的设计指明方向。基于此,本论文设计并制备了以苯、嗯二唑、噻吩、Truxene为核的可交联超支化聚合物,并进行了电致发光器件、非线性材料等方面的性能研究。具体的各部分内容摘要如下。一、制备了以苯、噁二唑、噻吩和Truxene为核的四种可交联超支化聚合物。对可交联单体得到了与文献报导的不一样的状态,并通过DSC方法对可交联单体6的熔点和熔融焓进行了表征。对所合成聚合物通过一系列的测试手段进行了表征,发现含有较高核含量的超支化聚合物P2、P4、P6和P8具有优良的热稳定性,光谱特性较佳。而当核的含量较低时,其光谱特性接近于线形聚芴,并且具有明显的g带。电化学分析表明,随着核含量的提高,聚合物的带隙变大,而噁二唑的引入可以降低聚合物的LUMO值。对聚合物的结构分析表明得到了正确的产物,并且性能可以满足应用的要求。二、对所合成的超支化聚合物进行了绝对量子效率、荧光显微镜、AFM和电致发光器件表征。结果表明,大幅度提高核的含量虽然有利于光谱稳定性,但是由于共轭打断使得共轭长度变小,造成绝对量子效率的降低;荧光显微镜的结果表明,聚合物具有良好的成膜性;经过200℃空气中退火3h后,支化程度较高的P2、P4、P6和P8表现出了较好的成膜稳定性。AFM结果表明,在聚合物中加入交联引发剂时,THF和甲苯具有不同的溶解效果,THF更加有利于聚合物的成膜;交联后膜的表面粗糙度变大。器件分析表明,交联有利于提高器件稳定性,聚合物的电致发光光谱与光致发光光谱相一致。器件效率不高归结为器件没有进行优化以及产物纯度不高所致。三、对所得到的聚合物进行了非线性光学性能测试。由于聚合物自身没有带发色团,仅仅靠自身的共轭结构产生非线性效应,因此整体上二阶非线性效应较弱;而通过对P2和P6的二次电光系数的测试发现,由于噻吩五元环相比苯的六元环而言对称性较差,因此在外场作用下表现出一定的三阶非线性效应,其值为K=5.68122×10-15（m/V）2。四、对含铱配合物的超支化聚合物的制备及光电性能进行了初步的探索。核磁研究表明,铱配合物在聚合物中的含量与投料比近似。热分析表明,聚合物具有优良的热稳定性。荧光发射光谱显示,溶液中完全表现为芴的发射,形成固体膜后,发生能量转移,表现为铱配合物的发射。电化学表明聚合物的LUMO更接近于一般阴极材料的功函。制成结构为ITO/PEDOT∶PSS/P9/Ba/Al的器件后,最大亮度达到169cd/m2,电致发光的光谱与固体薄膜光致发光的光谱类似,都表现为铱配合物的发光,表明实现了聚合物三线态能量的完全利用。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 基于芴的超支化聚合物的研究进展
• 1.2.1 可交联超支化聚合物电致发光材料研究进展
• 1.2.1.1 超支化聚合物
• 1.2.1.2 可交联聚合物
• 1.2.2 非线性材料方面的研究进展
• 1.3 博士论文提出的主要思路和研究内容
• 参考文献
• 第二章 以苯为核的可交联超支化聚合物的制备及其光电性能
• 2.1 引言
• 2.2 实验
• 2.2.1 药品与试剂
• 2.2.2 实验仪器
• 2.3 合成路线
• 2.3.1 单体合成路线
• 2.3.2 聚合物的合成
• 2.3.3 光交联步骤
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 合成与表征
• 2.4.2 分子量和热性质
• 2.4.3 交联度的表征
• 2.4.4 光谱性质
• 2.4.5 电化学性能
• 2.5 结论
• 参考文献
• 第三章 以噁二唑为核的可交联超支化聚合物的制备及其光电性能
• 3.1 引言
• 3.2 实验
• 3.2.1 药品与试剂
• 3.2.2 实验仪器
• 3.3 合成路线
• 3.3.1 单体合成
• 3.3.2 聚合物的合成
• 3.3.3 光交联步骤
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 合成与表征
• 3.4.2 分子量和热性质
• 3.4.3 光谱性质
• 3.4.4 电化学性能
• 3.5 结论
• 参考文献
• 第四章 以噻吩为核的可交联超支化聚合物的制备及其光电性能
• 4.1 引言
• 4.2 实验
• 4.2.1 药品与试剂
• 4.2.2 实验仪器
• 4.3 合成路线
• 4.3.1 单体合成
• 4.3.2 聚合物合成
• 4.3.3 光交联步骤
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 合成与表征
• 4.4.2 分子量和热性质
• 4.4.3 光谱性质
• 4.4.3.1 噻吩对聚芴的光谱调节
• 4.4.3.2 以噻吩为核的超支化聚芴的光谱性质
• 4.4.4 电化学性能
• 4.5 结论
• 参考文献
• 第五章 以Truxene为核的可交联超支化聚合物的制备及其光电性能
• 5.1 引言
• 5.2 实验
• 5.2.1 药品与试剂
• 5.2.2 实验仪器
• 5.3 合成路线
• 5.3.1 单体合成
• 5.3.2 聚合物合成
• 5.3.3 光交联步骤
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 合成与表征
• 5.4.2 分子量和热性质
• 5.4.3 光谱性质
• 5.4.4 电化学性能
• 5.5 结论
• 参考文献
• 第六章 可交联超支化聚合物的聚集态结构和电致发光性能
• 6.1 引言
• 6.2 实验
• 6.2.1 药品与试剂
• 6.2.2 实验仪器
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 固体量子效率表征
• 6.3.2 荧光显微镜表征与分析
• 6.3.2.1 退火前
• 6.3.2.2 退火后
• 6.3.3 原子力显微镜（AFM）表征
• 6.3.3.1 交联前AFM表征
• 6.3.3.2 交联后AFM表征
• 6.3.4 器件表征
• 6.3.4.1 以苯为核的超支化聚合物的器件表征
• 6.3.4.2 以噁二唑为核的超支化聚合物的器件表征
• 6.3.4.3 以噻吩为核的超支化聚合物的器件表征
• 6.4 结论
• 参考文献
• 第七章 超支化聚合物的非线性光学性能
• 7.1 引言
• 7.2 实验
• 7.2.1 药品与试剂
• 7.2.2 实验仪器
• 7.3 测试原理及过程
• 7.4 结果与讨论
• 7.5 结论
• 参考文献
• 第八章 含铱配合物的超支化聚合物的制备及其光电性能
• 8.1 引言
• 8.2 实验
• 8.2.1 药品与试剂
• 8.3 合成路线
• 8.3.1 单体合成
• 8.3.2 超支化聚合物P9的合成
• 8.4 结果与讨论
• 8.4.1 合成与表征
• 8.4.2 分子量和热性质
• 8.4.3 光谱性质
• 8.4.4 电化学性能
• 8.4.5 器件性能
• 8.5 结论
• 参考文献
• 第九章 全文总结
• 一、材料制备方面
• 二、聚集态结构及器件
• 博士期间论文发表情况
• 致谢