專利名稱：菲并[1,10,9,8-cdefg]咔唑基共聚物及其制備方法與應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及菲并[l，10，9，8-cdefg]咔唑基共聚物及其制備方法與應用。
背景技術：
自從1986年第一個有機場效應晶體管(OTFTs)被報道以來(Tsumura，A.；Koezuka, H.；Ando, T.App1.Phys.Lett.，1986，49，1210)，有機 OFETs 材料與其器件得到了長足發展。在無機場效應晶體管的尺寸已接近小型化自然極限的情況下，OFETs顯示出了極大的發展和應用前景。OFETs制備工藝簡單、成本低、重量輕和柔韌性好，可用于智能卡、電子商標、電子紙、存儲器、傳感器和有源矩陣顯示器等方面，是有機光電子器件和電路的關鍵元器件。菲并[l，10，9，8-cdefg]咔唑(簡稱PCZ)以其大的π共平面結構、強的給電子能力、好的空氣穩定性以及合成簡單高效等優點深受科研人員的廣泛關注。最近，基于PCZ單元合成了一系列的小分子近紅外染料、液晶材料以及可溶的石墨烯納米帶，這些材料表現出良好的溶解加工能力，寬的紫外吸收和強的熒光量子效率，良好的光和熱穩定性(Li，Y.;Gao，J.;Motta，J.S.D.;Negri，F.;Wang，Ζ.H.J.Am.Chem.Soc.，2010，132，4208 ;Li，Y.；Hao, L X.;Fu，Η.B.;Pisula，W.;Feng，X.L ；Wang, Z.H.Chem.Commun.，2011，47，10088 ；Jiao, C.J.；Huang, K._W.;Luo，J.；Zhang, K.;Chi，C.Y.；Wu, J.S.0rg.Lett.，2011，11，4508.)。但是現有的這些PCZ基化合物大部分是大環小分子，有關PCZ基聚合物的合成以及其在OTFTs中的研究還沒有報道。

發明內容
本發明 的目的是提供一種菲并[l，10，9，8_cdefg]咔唑基共聚物及其制備方法與 應用。本發明提供的菲并[l，10，9，8-cdefg]咔唑基共聚物(簡稱PCZ基共聚物或PPTT)，其結構通式如式I所示，
權利要求
1.式I所示共聚物，
2.根據權利要求1所述的共聚物，其特征在于:所述R1中，所述碳原子總數為10-22的支鏈烷基為2- 丁基己基、2-己基辛基、2-辛基癸基或2-癸基十二烷基；所述R1優選2-辛基十_■燒基； 所述R2中，所述碳原子總數為10-22的支鏈烷基為2- 丁基己基、2-己基辛基、2-辛基癸基或2-癸基十二烷基；所述碳原子總數為10-22的支鏈烷氧基為2- 丁基己氧基、2-己`基辛氧基、2-辛基癸氧基或2-癸基十二烷氧基；所述R2優選3-十二烷基噻吩基； 所述η為12-20的整數。
3.根據權利要求1或2所述的共聚物，其特征在于:所述式I所示共聚物是按照權利要求4-9任一所述方法制備而得。
4.一種制備權利要求1或2所述共聚物的方法，包括如下步驟:在四(三苯基膦)鈀和碳酸鉀水溶液作為催化劑的條件下，將式Ml所示單體和式M2所示單體混勻于溶劑中進行反應，反應完畢得到所述共聚物；
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于:所述R1中，所述碳原子總數為10-22的支鏈烷基為2- 丁基己基、2-己基辛基、2-辛基癸基或2-癸基十二烷基；所述R1優選2-辛基十~■燒基; 所述R2中，所述碳原子總數為10-22的支鏈烷基為2- 丁基己基、2-己基辛基、2-辛基癸基或2-癸基十二烷基；所述碳原子總數為10-22的支鏈烷氧基為2- 丁基己氧基、2-己基辛氧基、2-辛基癸氧基或2-癸基十二烷氧基；所述R2優選3-十二烷基噻吩基。
6.根據權利要求4或5所述的方法，其特征在于:所述式Ml所示單體與式M2所示單體的投料摩爾比為1: 1-1.05，優選1:1; 所述碳酸鉀水溶液的濃度為2mol/L ； 所述四(三苯基膦)鈀、碳酸鉀水溶液和所述式Ml所示單體的投料摩爾用量比為0.1-0.2: 30-50: 1，優選 0.1: 40:1。
7.根據權利要求4-6任一所述的方法，其特征在于:所述反應步驟中，溫度為100-110°C，優選110°C，時間為40-60小時，優選48小時。
8.根據權利要求4-7任一所述的方法，其特征在于:所述制備權利要求1或2所述共聚物的方法，還包括如下步驟:在所述反應完畢后向反應體系中依次加入苯硼酸和溴苯進行聚合物封端處理各處理1-3小時；其中，所述苯硼酸、溴苯和所述式Ml所示單體的投料摩爾用量比為10-20: 10-100: 1，優選15: 50: I ;所述聚合物封端處理步驟中，時間均優選2小時。
9.根據權利要求4-8任一所述的方法，其特征在于:所述溶劑均選自甲苯、氯苯和四氫呋喃中的至少一種，優選甲苯。
10.權利要求1-3任一所述共聚物在制備有機場效應晶體管中的應用和以權利要求1-3任一所述共聚物為有機半導體層 的有機場效應晶體管。
全文摘要
本發明公開了一種菲并[1，10，9，8-cdefg]咔唑基聚合物及其制備方法與應用。該聚合物如式I所示。本發明提供的合成路線具有簡單高效、原料廉價、合成成本低、具有很好普適性和重復性等優點，可以推廣應用到其他各種取代基的菲并[1，10，9，8-cdefg]咔唑基聚合物的合成。以本發明以該類為有機半導體層制備的OTFTs的遷移率和開關比都比較高(μ最高為0.13cm2/V·s，開關比大于107)，充分展現了這類聚合物材料在OTFTs中有良好的應用前景。式I
文檔編號H01L51/30GK103113557SQ201110366168
公開日2013年5月22日 申請日期2011年11月17日 優先權日2011年11月17日
發明者于貴, 陳華杰, 郭云龍, 趙巖, 黃劍耀, 朱敏亮, 劉洪濤, 劉云圻 申請人:中國科學院化學研究所