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三个或者三个以上官能团单体在非受限环境下聚合通常得到不溶不熔的交联聚合物,为了简便制备结构可控的聚合物,本课题组提出了基于超分子弱键协同作用的“超分子构筑调控逐步偶联和聚合法”(SCP),并成功利用该方法由多官能单体合成了可溶的高规整性硅基梯形高分子、硅基管形高分子及主链为梯形的液晶高分子等。本文围绕该方法开展以下三个方面研究:
1.缩合聚合方法合成花酰亚胺(PDI)桥基梯形聚硅氧烷:梯形聚倍半硅氧烷具有优异的耐热、耐氧化、耐辐射、良好的成膜性以及较好的力学强度,其合成方法学和应用研究一直倍受关注。过去的研究证明利用三联苯和葸类衍生物为桥基可以制备有机桥基梯形聚硅氧烷。然而关于有机桥基在聚硅氧烷中有效排列及其对材料物理和化学性能影响的研究还没有深入理解。考虑近年来太阳能电池受体材料PCBM存在溶解性/成膜性差、可见光区域几乎无吸收、成本高等问题,我们尝试在梯撑中引入花酰亚胺类受体材料,设计合成以苝酰亚胺衍生物为桥基的梯形聚硅氧烷受体材料,并探索了此种受体材料在太阳能电池器件方面的应用,为设计新的物理性能优异的受体材料提供新的材料设计思路。
2.自由基聚合和开环异位聚合(ROMP)制备碳基梯形高分子:为了利用活性聚合方法得到高分子量的碳基梯形高分子,我们分别设计、合成含双键和降冰片烯两类聚合官能团的碳基梯形基元,同时增加多种非共价键弱相互作用官能团,详细研究有这种新单体形成的超分子组装体的聚合行为及聚合物的微观形貌,也尝试将梯形结构和功能性有机半导体基团——苝酰亚胺结合起来,为其后碳基梯形高分子的应用打下基础。
3.硅片表面引发开环聚合(ROP)制备梯形聚氨基酸界面层:为了高效地在界面上修饰梯形高分子,我们设计合成两端以NCA(氨基酸环内酸酐)为端基的n型单体分子,并利用活化后硅片表面富含的氨基来引发开环聚合,从而在表面接枝梯形聚合物,并初步优化表面聚合的条件,研究其表面形貌和尝试表面器件的制备。