聚对苯乙烯(PPV)的发展 共27页
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
下得到PPV：
三、PPV的应用
1、电致发光器件
1990年英国剑桥大学Burroughes（伯勒斯） 等用PPV制作出发光二极管以来，制备的聚 合物薄膜电致发光器件，得到了直流偏压驱 动小于 14 V 的蓝绿光输出，其量子效率为 0.05%[3]。PPV单层发光二极管可以得到绿 色荧光，通过结构改性得到含有不同支链的 PPV衍生物可以实现蓝光和红光发射，这对
质量较好的产物，使PPV的进一步研究成为可能。1990年剑桥大学 Burroughes等人总结前人经验，制备较高电导率的PPV，并发现其电致发光
性能。从此，对PPV的研究就日益广泛和深入。
二、PPV的合成方法
于最初的PPV是不溶、不熔物，难于直接加 工，因此开发易于加工的PPV材料成为热点， 科学家们研究了，对PPV分子的侧链和主链 进行修饰，得到可溶便于加工的PPV材料，
硅的PPV制备方法如下：
6、Knoevenagel（克及文纳盖尔） 缩合法
Knoevenagel缩合法常用来制取亚乙烯基碳 上连有氰基的衍生物,用此反应由芳香二乙氰 和芳香二醛制得氰基作侧基的共聚物。选取 不同芳氰和芳醛相互组合可以得到发光性能
不同的产物，如：
7、开环聚合法
设计合适的单体，通过进行开环聚合，可以 得到相应的聚对苯乙烯。这种方法，可以得 到可溶，易加工的聚对苯乙烯，但设计合适 的单体较为困难。如双苯环烯在催化剂作用
Gilch 和Wheelwright（惠尔赖特） 利用1，4 一双氯(溴)甲基芳烃聚合溶于溶剂中， 用等 当量的强碱叔丁醇钾引发聚合得到相应的
PPV 产物。
• Gilch法具有合成工艺简单，产率高，不需 要高温处理，合成步骤短，操作简单，通 过选择合适的溶剂和碱性试剂可得高产率 的 PPV衍生物等特点。近年来常用于 PPV 衍生物的合成，但难合成高共轭长度聚合 物，合成产物缺陷较多。
实现全彩色有机电子显示有重要意义。
• 由于PPV更容易进行结构修饰，加上 PPV固有的 优良性质，近一些年来，PPV材料，成为光电领 域研究应用最为广泛，制得器件发光效率最高的 材料。世界众多知名大公司投入巨资进行相关的 研究，取得了相当的进展。目前，部分PPV类聚 合物在国外已实现商品化，国内也在此领域做了 基础性研究，但更多是跟踪国外的研究进展。
奖。经过30多年的发展，导电高分子材料已经从实验室逐渐走向实用。
目前，研究和使用的导电高分子材料主要有聚乙炔、聚苯胺、聚对苯乙烯等。 导电高分子材料具有密度小、易加工、可成膜以及电导率可调节等特点。随着 研究的深入，导电高分子材料已成为许多先进工业部门和尖端技术领域不可缺
少的一类材料。
聚对苯乙烯(PPV)首次是从锍盐单体制得，但聚合度和纯度都很低，影响对它 进一步研究。1968年，Wesபைடு நூலகம்ling（ 韦斯林）发明的水溶性锍盐前驱体法得到
4、Wittig（维蒂希）反应
Wittig反应主要用来合成共轭／非共轭交替共 聚物。二卤代甲基苯或衍生物和三苯膦反应 得到叶立德盐，即Wittig试剂，再和羰基反应 而得到双键。Wittig路线对聚合物结构的组合 有较高灵活性，但也有反应条件苛刻，不易
推广的缺点。典型反应如下：
5、Heck(赫克)反应
聚对苯乙烯 (PPV)
1.PPV的发展 2.PPV的合成方法 3.PPV的应用
一、引言
塑料、橡胶等高分子材料是绝缘体，这是人们一般常识性问题，但在1976年 ，白川英树、Heeger(黑格尔）和MacDiarmid（ 麦克迪尔米德）研究发现,聚 乙炔经过搀杂后可从绝缘体变为铜一样的导体。导电高分子材料的出现，从此 开创了高分子领域一个新的天地，他们三人也因此获得了2000年诺贝尔化学
并改善其光电性能。
1、Wessling（ 韦斯林）合成法
Wessling（ 韦斯林）用1,4-二氯甲基苯和二 甲硫醚合成水溶性锍盐前驱体，再通过热消 除得到产物。Lenz等用四氢噻吩代替二甲硫 醚，使热消除反应更加完全，得到聚合度更
高、共轭长度更长的产物。 Burn等进一步改进，使反应由原先的醇/水体 系改为纯水体系，合成抗氧化性更高的产物。
• 英国剑桥大学在自己的研究基础上，成立了 Cambridge Display Technology公司，进行显示 屏P-LED显示屏方面的研究，并宣称准备生产使 用P-LED显示器的手提电脑。
2、太阳能电池
太阳能电池是光生伏打效应把光能转化成电能的装 置，目前主要是硅系太阳能电池为主，但受原料价 格和提纯工艺的限制，发电成本始终高高在上，制 约了太阳能电池的发展。上世纪70年代开始，人们 开始新型太阳能的研制，典型为有机太阳能和塑料 太阳能电池。塑料太阳能电池由于其加工性、成膜 性并可进行分子设计，是廉价、方便太阳能电池的 发展方向。PPV类共轭聚合物不光在发光聚合物中 应用广泛，而且也是聚合物薄膜太阳能电池中最为
常用的电子材料。
Karg（卡拉）等最早把PPV应用在光电池上， 得到的ITO/PPV/Mg和ITO/PPV/Al光电池的开路
电压达1.2V，ITO/PPV/Ca光电池的开路电压 1.7V。PPV作为光伏材料存在对太阳光利用率不 高、载流子迁移率较低、稳定性不高等缺陷，制 约了其实际应用。为了提高光伏效率和材料稳定 性，对PPV进行改性或在分子的侧链和主链进行 修饰，如加入烷氧基、CN基、利用C60接枝等 ，提高激子的分离和载流子的传输，增加对太阳
2、电化学聚合法
二卤代甲基苯或衍生物和三苯膦反应得到芳 香膦盐单体，ITO导电玻璃作电极，通过电化 学方法直接在 ITO表面形成前驱体聚合物 ， 再经真空热消除得到产物 。此法在制作器件 时可省去涂膜工艺，但仍需高温消除，而且 器件尺寸受电极面积限制。电化学方法合成
步骤如下：
3、Gilch 合成法
Heck反应通过芳基卤和烯烃在钯催化剂的存 在下进行偶合，钯催化剂先与芳基卤加成， 然后与双键络合，使卤原子和双键上的 H原 子同时失去，发生偶联聚合。Heck反应可以 精确控制分子的组成和结构，可合成主链含 特殊功能嵌段的共聚物。Heck反应能直接由 带顺式双键的单体合成含硅嵌段的反式构型 产物，有助于提高发光效率。而witting 反应 需要增加反应步骤来实现异构化。如含有机
三、PPV的应用
1、电致发光器件
1990年英国剑桥大学Burroughes（伯勒斯） 等用PPV制作出发光二极管以来，制备的聚 合物薄膜电致发光器件，得到了直流偏压驱 动小于 14 V 的蓝绿光输出，其量子效率为 0.05%[3]。PPV单层发光二极管可以得到绿 色荧光，通过结构改性得到含有不同支链的 PPV衍生物可以实现蓝光和红光发射，这对
质量较好的产物，使PPV的进一步研究成为可能。1990年剑桥大学 Burroughes等人总结前人经验，制备较高电导率的PPV，并发现其电致发光
性能。从此，对PPV的研究就日益广泛和深入。
二、PPV的合成方法
于最初的PPV是不溶、不熔物，难于直接加 工，因此开发易于加工的PPV材料成为热点， 科学家们研究了，对PPV分子的侧链和主链 进行修饰，得到可溶便于加工的PPV材料，
硅的PPV制备方法如下：
6、Knoevenagel（克及文纳盖尔） 缩合法
Knoevenagel缩合法常用来制取亚乙烯基碳 上连有氰基的衍生物,用此反应由芳香二乙氰 和芳香二醛制得氰基作侧基的共聚物。选取 不同芳氰和芳醛相互组合可以得到发光性能
不同的产物，如：
7、开环聚合法
设计合适的单体，通过进行开环聚合，可以 得到相应的聚对苯乙烯。这种方法，可以得 到可溶，易加工的聚对苯乙烯，但设计合适 的单体较为困难。如双苯环烯在催化剂作用
Gilch 和Wheelwright（惠尔赖特） 利用1，4 一双氯(溴)甲基芳烃聚合溶于溶剂中， 用等 当量的强碱叔丁醇钾引发聚合得到相应的
PPV 产物。
• Gilch法具有合成工艺简单，产率高，不需 要高温处理，合成步骤短，操作简单，通 过选择合适的溶剂和碱性试剂可得高产率 的 PPV衍生物等特点。近年来常用于 PPV 衍生物的合成，但难合成高共轭长度聚合 物，合成产物缺陷较多。
实现全彩色有机电子显示有重要意义。
• 由于PPV更容易进行结构修饰，加上 PPV固有的 优良性质，近一些年来，PPV材料，成为光电领 域研究应用最为广泛，制得器件发光效率最高的 材料。世界众多知名大公司投入巨资进行相关的 研究，取得了相当的进展。目前，部分PPV类聚 合物在国外已实现商品化，国内也在此领域做了 基础性研究，但更多是跟踪国外的研究进展。
奖。经过30多年的发展，导电高分子材料已经从实验室逐渐走向实用。
目前，研究和使用的导电高分子材料主要有聚乙炔、聚苯胺、聚对苯乙烯等。 导电高分子材料具有密度小、易加工、可成膜以及电导率可调节等特点。随着 研究的深入，导电高分子材料已成为许多先进工业部门和尖端技术领域不可缺
少的一类材料。
聚对苯乙烯(PPV)首次是从锍盐单体制得，但聚合度和纯度都很低，影响对它 进一步研究。1968年，Wesபைடு நூலகம்ling（ 韦斯林）发明的水溶性锍盐前驱体法得到
4、Wittig（维蒂希）反应
Wittig反应主要用来合成共轭／非共轭交替共 聚物。二卤代甲基苯或衍生物和三苯膦反应 得到叶立德盐，即Wittig试剂，再和羰基反应 而得到双键。Wittig路线对聚合物结构的组合 有较高灵活性，但也有反应条件苛刻，不易
推广的缺点。典型反应如下：
5、Heck(赫克)反应
聚对苯乙烯 (PPV)
1.PPV的发展 2.PPV的合成方法 3.PPV的应用
一、引言
塑料、橡胶等高分子材料是绝缘体，这是人们一般常识性问题，但在1976年 ，白川英树、Heeger(黑格尔）和MacDiarmid（ 麦克迪尔米德）研究发现,聚 乙炔经过搀杂后可从绝缘体变为铜一样的导体。导电高分子材料的出现，从此 开创了高分子领域一个新的天地，他们三人也因此获得了2000年诺贝尔化学
并改善其光电性能。
1、Wessling（ 韦斯林）合成法
Wessling（ 韦斯林）用1,4-二氯甲基苯和二 甲硫醚合成水溶性锍盐前驱体，再通过热消 除得到产物。Lenz等用四氢噻吩代替二甲硫 醚，使热消除反应更加完全，得到聚合度更
高、共轭长度更长的产物。 Burn等进一步改进，使反应由原先的醇/水体 系改为纯水体系，合成抗氧化性更高的产物。
• 英国剑桥大学在自己的研究基础上，成立了 Cambridge Display Technology公司，进行显示 屏P-LED显示屏方面的研究，并宣称准备生产使 用P-LED显示器的手提电脑。
2、太阳能电池
太阳能电池是光生伏打效应把光能转化成电能的装 置，目前主要是硅系太阳能电池为主，但受原料价 格和提纯工艺的限制，发电成本始终高高在上，制 约了太阳能电池的发展。上世纪70年代开始，人们 开始新型太阳能的研制，典型为有机太阳能和塑料 太阳能电池。塑料太阳能电池由于其加工性、成膜 性并可进行分子设计，是廉价、方便太阳能电池的 发展方向。PPV类共轭聚合物不光在发光聚合物中 应用广泛，而且也是聚合物薄膜太阳能电池中最为
常用的电子材料。
Karg（卡拉）等最早把PPV应用在光电池上， 得到的ITO/PPV/Mg和ITO/PPV/Al光电池的开路
电压达1.2V，ITO/PPV/Ca光电池的开路电压 1.7V。PPV作为光伏材料存在对太阳光利用率不 高、载流子迁移率较低、稳定性不高等缺陷，制 约了其实际应用。为了提高光伏效率和材料稳定 性，对PPV进行改性或在分子的侧链和主链进行 修饰，如加入烷氧基、CN基、利用C60接枝等 ，提高激子的分离和载流子的传输，增加对太阳
2、电化学聚合法
二卤代甲基苯或衍生物和三苯膦反应得到芳 香膦盐单体，ITO导电玻璃作电极，通过电化 学方法直接在 ITO表面形成前驱体聚合物 ， 再经真空热消除得到产物 。此法在制作器件 时可省去涂膜工艺，但仍需高温消除，而且 器件尺寸受电极面积限制。电化学方法合成
步骤如下：
3、Gilch 合成法
Heck反应通过芳基卤和烯烃在钯催化剂的存 在下进行偶合，钯催化剂先与芳基卤加成， 然后与双键络合，使卤原子和双键上的 H原 子同时失去，发生偶联聚合。Heck反应可以 精确控制分子的组成和结构，可合成主链含 特殊功能嵌段的共聚物。Heck反应能直接由 带顺式双键的单体合成含硅嵌段的反式构型 产物，有助于提高发光效率。而witting 反应 需要增加反应步骤来实现异构化。如含有机