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光电功能性聚酰亚胺的合成及其性能表征

作　者: 刘丽媛
导　师: 凌启淡；陈润锋
学　校: 南京邮电大学
专　业: 光学
关键词: 聚酰亚胺新型光电功能材料给体-受体结构有机光电器件
分类号: O633.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

聚酰亚胺是一类重要的高性能聚合物,具有优良的热性能、机械性能、电学性能、尺寸稳定性以及结构的可设计性,近年来已经越来越多的作为新型光电功能材料应用于有机电存储、发光二极管、薄膜晶体管、太阳能电池等有机光电器件。本文在三方面做了科学的研究工作:一,如何在保持聚酰亚胺优良性能的同时,增加其溶解性,使其可采用简便易行的方式制成薄膜;二,介绍了不同于传统的一步法和两步法制备聚酰亚胺的方法,而是利用另一成熟的方法——Suzuki聚合方法制备了聚酰亚胺,丰富了聚酰亚胺的合成路线;三,探究了含功能性侧基基团的脂肪族聚酰亚胺在光电器件中应用的可能性。全文共分五章:第一章,概述了三种光电器件:有机电致发光二极管、有机电存储、有机太阳能电池的基本知识和基本原理,重点阐述了近年来聚酰亚胺在三者中的应用。最后,提出了本论文的研究目的和研究内容。第二章,合成了具有芴基“圈形”结构的聚酰亚胺,在保持良好的机械性能、热稳定性能的同时,有效改善了传统芳香族聚酰亚胺溶解性较差的问题,使其能溶于常用的有机溶剂中,由此可见,将芴基引入到聚酰亚胺主链,是赋予聚酰亚胺优异的溶解性而不降低其耐热性的有效途径。第三章,合成了关键单体——二溴苯基六氟苯酰亚胺,于该步引入了酰亚胺环,并在第二步利用Suzuki聚合反应将二溴苯基六氟苯酰亚胺和2,7-二(环丙烷硼酸酯)-9,9’-二辛基芴和9,9’-二辛基-2,7-二溴芴聚合,制备了含量(二溴苯基六氟苯酰亚胺)分别为5%、10%、15%的聚酰亚胺,并对其结构和性能进行了表征与测试,所得聚合物溶解性很好,易于溶解于常用有机溶剂如:四氢呋喃和氯仿中,该方法一方面利用了聚酰亚胺易于加工处理的优势,另一方面又采用了发展成熟的suzuki聚合方法,丰富了聚酰亚胺的合成路线。第四章,首先利用传统方法制备了主链含吸电子基性质的脂肪族聚酰亚胺,之后在碱性条件下,用N-溴己基咔唑作为含给体性质的单体,以功能性侧基的方式连接入聚合物主链,制得了含咔唑侧链的D-A结构的聚酰亚胺,并对该功能性聚酰亚胺进行了结构表征和测试,观察了其溶解性、热性能以及光学性能,探究了脂肪族聚酰亚胺在光电器件中应用的可能性。第五章,对全文进行了总结,并得出一系列相关结论。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-12
第一章绪论  12-42
  1.1 聚酰亚胺在有机电致发光二极管中的应用（OLED）  13-20
    1.1.1 有机电致发光的基本结构和原理以及性能指标  13-15
    1.1.2 电致发光器件材料  15-16
      1.1.2.1 电极材料  15
      1.1.2.2 空穴传输材料  15
      1.1.2.3 电子传输材料  15-16
      1.1.2.4 发光材料  16
    1.1.3 聚酰亚胺在有机电致发光器件（OLED）中的应用  16-20
      1.1.3.1 聚酰亚胺作为发光材料  16-18
      1.1.3.2 聚酰亚胺作为空穴注入和空穴传输材料  18-19
      1.1.3.3 具有高折射率的聚酰亚胺在有机电致发光器件中的应用  19-20
  1.2 聚酰亚胺在有机电存储中的应用（MemoryDevice ）  20-34
    1.2.1 有机电存储的基本结构和原理以及性能指标  22-23
    1.2.2 有机电存储的材料  23-28
      1.2.2.1 衬底材料  23
      1.2.2.2 电极材料  23
      1.2.2.3 电活性聚合物材料  23-28
    1.2.3 聚酰亚胺在有机电存储器件（MemoryDevice）中的应用  28-34
  1.3 聚酰亚胺在太阳能电池中的应用（solarcell）  34-41
    1.3.1 有机太阳能电池的基本结构和原理以及性能指标  35-36
    1.3.2 有机太阳能电池的材料  36-37
      1.3.2.1 电极材料  36
      1.3.2.2 修饰层材料  36
      1.3.2.3 有机/聚合物活性材料  36-37
    1.3.3 聚酰亚胺在太阳能电池中的应用  37-41
      1.3.3.1 在苝酰亚胺的酰胺位置改性的聚合物  37-40
      1.3.3.2 在苝酰亚胺的港湾位置改性的聚合物  40-41
  1.4 本课题研究的目的和内容  41-42
第二章含芴基Cardo 型聚酰亚胺的合成与表征  42-54
  2.1 简介  42
  2.2 实验部分  42-46
    2.2.1 试剂  42-43
    2.2.2 仪器设备  43-44
    2.2.3 单体合成（BAFL）  44-45
    2.2.4 聚酰亚胺合成（PI）  45-46
      2.2.4.1 BAFL-6FDAPI合成路线  45-46
      2.2.4.2 BAFL-NTCDAPI合成路线  46
  2.3 结果与讨论  46-53
    2.3.1 熔点测试  46
    2.3.2 溶解性测试  46-47
    2.3.3 红外光谱（FT-IR）测试  47-48
    2.3.4 核磁1HNMR测试  48-49
    2.3.5 聚合物的紫外可见吸收光谱测试以及荧光光谱测试  49-51
    2.3.6 聚合物的分子量测试  51
    2.3.7 聚合物的电化学测试  51-52
    2.3.8 聚合物的热稳定性测试  52-53
  2.4 小结  53-54
第三章基于suzuki 方法制备的聚酰亚胺合成、表征与结果讨论  54-69
  3.1 简介  54-55
  3.2 实验部分  55-60
    3.2.1 试剂  55
    3.2.2 仪器设备  55-56
    3.2.3 单体合成  56-59
      3.2.3.1 二溴苯基六氟苯酰亚胺  56-58
      3.2.3.2 2,7-二(环丙烷硼酸酯)-9,9-’二辛基芴  58
      3.2.3.3 2,7-二溴-9,9-’二辛基芴  58-59
    3.2.4 聚酰亚胺的合成  59-60
  3.3 结果与讨论  60-68
    3.3.1 溶解性测试  60-61
    3.3.2 红外光谱（FT-IR）测试  61-62
    3.3.3 核磁1HNMR测试  62-64
    3.3.4 紫外可见吸收光谱测试以及荧光光谱测试  64-65
    3.3.5 聚合物的分子量测试  65
    3.3.6 聚合物的电化学测试  65-67
    3.3.7 聚合物的热稳定性测试  67-68
  3.4 小结  68-69
第四章脂肪族聚酰亚胺的修饰合成、表征与结果讨论  69-76
  4.1 简介  69
  4.2 实验部分  69-73
    4.2.1 试剂  69-70
    4.2.2 仪器设备  70
    4.2.3 脂肪族聚酰亚胺的合成  70-71
    4.2.4 N-溴己基咔唑的合成  71-72
    4.2.5 对脂肪族聚酰亚胺进行修饰的聚合反应  72-73
  4.3 结果与讨论  73-75
    4.3.1 溶解度测试  73
    4.3.2 红外光谱（FT-IR）测试  73-74
    4.3.3 紫外-可见吸收光谱和荧光光谱  74
    4.3.4 聚合物分子量测试  74-75
    4.3.5 聚合物的热稳定性测试  75
  4.4 小结  75-76
第五章总结  76-77
参考文献  77-82
硕士研究生期间发表论文及专利情况  82-83
致谢  83

光电功能性聚酰亚胺的合成及其性能表征

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