一种新型电致近紫外发光材料的设计、合成及性质表征

论文摘要

有机电致近紫外发光材料在全色显示、信息存储、照明光源以及偏振光源等方面具有独特的优势。为了制备电致有机近紫外发光材料,本研究借鉴了共轭高分子能带工程中的取代基修饰的思路,在共轭高分子主链上引入合适的取代基,不仅提高了聚合物的溶解性,而且通过调节取代基的立体结构及电子效应改变了聚合物的共轭平面,从而成功的控制聚合物的能带隙。本论文由分子设计出发,通过Suzuki金属催化偶联反应,使用不同的共聚单体合成了以聚苯为主链,三联苯衍生物为侧基的主链上侧基密度不同的单苯共聚物P1和双苯共聚物P2、P3。单体及聚合物的化学结构通过IR、NMR和元素分析得到确证。聚合物外观为灰白色粉状固体,室温下溶于CHCl3和THF等有机溶剂。通过核磁共振谱、凝胶渗透色谱法、带热台的偏光显微镜、紫外-可见光吸收和荧光光谱分析,考察了三联苯衍生物侧基、不同键接方式及主链苯环密度对聚合物分子量、液晶性质及其光学性能的影响。研究结果发现：末端烷氧基的增加可以提高聚合物主链的立构规整性,改善聚合物的溶解性,提高聚合物的溶液荧光量子效率。聚合物P1旋涂膜的最大发射峰位置在400 nm,P2旋涂膜的最大发射峰位置在410 nm,P3旋涂膜的最大发射峰位置在416 nm。说明侧基密度增大,主链发生扭曲,共轭效应减弱,造成发射峰蓝移；侧基密度减小,主链平面性较好,发射峰发生红移。从而得出：增大分子的空间位阻,可以得到近紫外发光聚合物。另外,P3的酯键连接相比于P1、P2的醚键连接,在液晶态加热后,聚合物的最大荧光发射峰蓝移至393 nm,说明聚合物P3没有P1、P2的热稳定性好,聚合物P3的光学性质受热历史的影响比较大。最后,利用液晶基元在外力场下自发取向的特性,使用商业化的聚酰亚胺取向板研究了聚合物的取向能力。通过对比聚合物P1、P2和P3取向膜的偏振荧光光谱,发现液晶基元的取向对高分子主链的取向影响比较大,侧基密度大的聚合物更利于高分子主链的取向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 有机电致发光概述
• 1.2.1 有机电致发光的发展历史
• 1.2.2 有机电致发光机理
• 1.2.3 有机电致发光的应用前景
• 1.3 共轭高分子概述
• 1.3.1 共轭高分子的结构与性质
• 1.3.2 共轭高分子的电致发光
• 1.3.3 共轭高分子的能带工程
• 1.4 液晶简介
• 1.4.1 液晶的化学结构
• 1.4.2 高分子液晶
• 1.4.3 液晶材料在有机电致发光方面的应用
• 1.4.4 共轭液晶高分子
• 1.5 近紫外电致发光材料概述
• 1.6 本论文课题的提出及研究内容
• 第二章 实验试剂与仪器
• 2.1 原料试剂及其精制
• 2.1.1 主要原料与试剂
• 2.1.2 溶剂的纯化
• 2.2 主要仪器和设备
• 第三章 单体和聚合物的合成与表征
• 3.1 单体的合成与表征
• 3.1.1 1,4-二甲氧基甲氧基苯的合成
• 3.1.2 1,4-二碘-2,5-二甲氧基甲氧基苯的合成
• 3.1.3 1,4-二碘对苯二酚的合成
• 3.1.4 1-溴-4-己氧基苯、4-己氧基苯硼酸的合成
• 3.1.5 化合物6、7的合成
• 3.1.6 单体1的合成
• 3.1.7 化合物8的合成
• 3.1.8 单体2的合成
• 3.1.9 苯-1,4-二硼酸双丙二酯的合成
• 3.1.10 4,4’-双苯二硼酸双丙二酯的合成
• 3.2 聚合物的合成与表征
• 3.2.1 聚合物P1的合成
• 3.2.2 聚合物P2的合成
• 3.2.3 聚合物P3的合成
• 第四章 聚合物结构与性能的分析
• 4.1 聚合物的分子结构分析
• 4.1.1 单体1与聚合物P1、P2的比较
• 4.1.2 单体2与聚合物P3的比较
• 4.1.3 聚合物P2与聚合物P3的比较
• 4.2 聚合物相对分子量的测定
• 4.3 聚合物溶解性质的表征
• 4.4 聚合物液晶性质的表征
• 4.5 聚合物光学性质的研究
• 4.5.1 侧基密度对聚合物光学性质的影响
• 4.5.2 键接方式的不同对聚合物光学性质的影响
• 4.5.3 聚合物P1、P2和P3在不同状态下的紫外及荧光图谱研究
• 4.5.4 聚合物P1、P2和P3在聚酰胺取向板上的薄膜偏振荧光光谱研究
• 4.5.5 聚合物溶液的荧光量子效率的测定
• 4.6 待续的工作
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录:攻读硕士期间发表的论文