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本论文的主要研究目的是制备满足有机发光场效应管OLEFET要求的功能高分子材料。这种材料必须具备以下两个基本条件:(1)载流子的传输能力要强;(2)荧光效率要高。如果一种材料具有有序结构而没有结晶物质所谓的晶界效应,那么这种材料就可以满足制备OLEFET器件的要求。高分子由液晶态快速冷却到玻璃态时可以得到玻璃态液晶,玻璃态液晶有利于载流子的传输同时不影响电致发光材料的发光。将荧光效率较高的材料与玻璃液晶态相结合有望制得OLEFET所需要的材料。
本研究首先通过对芴9位上碳原子由sp3杂化转化成sp2杂化得到亚芴类结构,提高了聚合物整体平面性,有望提高材料传输空穴能力。其次,为了在保持聚亚芴结构及形成液晶态的有序结构的同时,减少分子间的π-π堆积所导致的荧光淬灭效应,从而保持材料高效发光特性,尝试在芴的侧链上引入含氟的苯亚甲基偶极单元,期望在偶极单元相互静电力作用下,抑制聚合物的紧密堆积同时又保持了聚合物有序结构排列。双键的引入降低了芴的能带隙,使得亚芴类聚合物的发光红移,有望产生黄光或者绿光材料。同时氟原子的引入可以改变聚合物的很多性能,例如:氟液晶不仅有较大的偶极矩还有较低粘度,有利于电场下的取向;共轭高分子中引入吸电子基团氟原子能够提高材料电子注入能力;氟原子优良的耐药品性、耐氧化性和耐热性提高了器件的发光效率和使用寿命等。
合成的含氟苯亚甲基偶极单元单体通过Yamamoto和Suzuki金属催化偶联聚合反应制备了三种聚芴衍生物:均聚物P1,单苯共聚物P2和双苯共聚物P3。对单体及聚合物的化学结构和聚合物的光学性能进行了表征。并对高聚物在聚酰胺取向板上的取向能力进行了研究。考察了聚合物链立构规整性对光学性质的影响。P2由于氟基团的密度较P1低,分子间作用力较小,结构较P1规整;P3中氟基团的密度低,取向能力较弱,同时取向时空间位阻减小,不易形成扭转螺旋结构,规整性较P2差。三种含氟聚合物都有聚集态的形成,所以紫外光谱都有一个低能量的聚集态吸收峰出现,荧光光谱也都有聚集态发射峰出现。P2由于结构规整,聚集态较不明显。含氟聚合物材料既有较大的偶极矩,又有比较低的粘度,有利于取向,聚合物的取向行为与主链上的基元密度和结构都有关系。