侧链含酞菁铜功能基的聚苯胺的制备与性能研究.pdf

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1、VOl.24高等学校化学学报NO.92003年9月C~EMICALJ0URNAL0FC~INESEUNIVERSITIES1708~1711侧链含酞菁铜功能基的聚苯胺的制备与性能研究孙建平9吴洪才9李宝铭9封伟9韦玮(西安交通大学电信学院光电技术与太阳能研究所9西安710049)摘要以酞菁铜~氯磺酸和氯化亚砜为原料合成酞菁铜磺酰氯9并将其与本征态聚苯胺进行反应9合成了侧链悬挂酞菁铜功能基的聚苯胺(PAHCuPc).用元素分析~红外光谱和紫外-可见吸收光谱对产物和反应中间体进行了结构表征.PAHCuPc可溶于强极性非质子溶剂9如NMP9DM

2、F9DMS0和DMAc9甚至在常用的低沸点溶剂如T~F和三氯甲烷中也有一定的溶解性.红外光谱研究表明9与本征态聚苯胺相比9侧链含酞菁铜功能基的聚苯胺的吸收峰向低频方向移动.紫外-可见吸收光谱表明9侧链悬挂酞菁铜功能基的聚苯胺在可见光区和近红外区都具有较强的吸收.透射电镜和X射线衍射研究表明9该产物具有较强的结晶性能.关键词酞菁铜磺酰氯;聚苯胺;侧链含酞菁铜功能基的聚苯胺中图分类号0632.7;0631.23文献标识码A文章编号0251-0790(2003)09-1708-04聚苯胺(PAH)具有成本低廉~合成工艺简单~电学~光学~电化学性

3、能优异及良好的环境稳定性等特点9被认为是最有希望在实际中得到应用的导电聚合物[1~3I.由于聚苯胺独特的氧化还原性~掺杂性质及半导体性质9目前9已被应用于许多半导体器件上9如聚合物场效应管[4I~聚合物光电二极管[5I[6I[7I及光学器件[8I等.聚苯胺作为光电功能材料9在400~600Hm处~电致变色显示屏~人工肌肉对光的吸收较弱9而且聚苯胺经质子酸掺杂后9在可见光区的吸收发生红移9致使其在可见光区范围内吸收减弱9导致光电导性能下降.酞菁铜具有大r共轭体系9具有优良的导电性~光电性和热稳定性9而且酞菁铜的光谱响应范围宽9是重要的光电材

4、料之一.本文从化学修饰和分子设计角度出发9将酞菁铜分子悬挂在聚苯胺分子链上9合成了新型的共轭导电聚合物侧链含酞菁铜功能基的聚苯胺(PAHCuPc)(结构式见Scheme1)9使聚苯胺在Scheme1MolecularstructureofPancuPc可见光区和近红外区都具有较强的吸收9大大提高了聚苯胺的光电导性能.1实验部分1.1试剂与仪器苯胺(AH9A.R.级9西安化学试剂厂)9使用前减压蒸馏2次;重铬酸钾(K级9天津2Cr2079A.R.市化学试剂三厂);浓盐酸(A.R.级9西安化学试剂厂);氨水(A.R.级9西安市长安试剂厂);硝

5、酸银(AgN039A.R.级9西安化学试剂厂);192-二氯乙烷(A.R.级9天津市津东天正精细化学试剂厂);氯磺酸[~S0级9中国医药(集团)上海化学试剂公司I;氯化亚砜(S0Cl级9上海金山3Cl9A.R.29A.R.区兴塔美兴化工厂);N-甲基-2-吡咯烷酮[NMP9C.P.级9中国医药(集团)上海化学试剂公司I;N9N-二甲基甲酰胺(DMF9A.R.级9天津市化学试剂三厂);N9N-二甲基乙酰胺(DMAc9A.R.级9西安化学试剂厂);二甲基亚砜(DMS09A.R.级9北京化工厂);四氢呋喃(T~F9A.R.级9西安化学试剂厂);

6、酞菁铜(CuPc9工业级9由西北纺织工学院染整系提供)9使用前经减压升华精制.收稿日期:2002-07-16.基金项目:国家自然科学基金(批准号:19775039910075038)资助.联系人简介:吴洪才(1944年出生)9男9教授9博士生导师9主要从事离子束高分子材料改性~光电子材料与器件~光伏薄膜材料及其光电池等研究.E-mail:wu44@mail.xjtu.edu.cHNO.9孙建平等:侧链含酞菁铜功能基的聚苯胺的制备与性能研究17O9PERKINELMER176OXFTS型红外光谱仪;日立公司UV2OO1型分光光度计;采用美国

7、LECO公司生产的CHN6OO型元素分析仪测CHNS含量用氧瓶燃烧法测C1含量;S27OO型扫描电子显微镜;日本电子公司JEM2OOCX型透射电子显微镜;日本理学株式会社Dmax/3A型X射线衍射仪;聚合物的溶解性能在室温下测定所用溶剂为NMPDMFDMAcDMSOTHF甲苯~丙酮~三氯甲烷(CHC1甲醇和乙醇.3D~1.2样品制备1.2.1酞菁铜磺酰氯的合成在三口烧瓶中加入4.86gHSO3C1保持温度低于5OC用真空吸入法缓慢加入1gCuPc在45C下搅拌反应1h后升温至14OC反应1h然后降温至65C左右加入1gSOC1反应1h升温

8、至95C反应1h再升温至11OC反应1h后用干燥的空气鼓泡22h除去过量的SOC12降温至5OC以下在冰水中稀释稀释过程温度维持在2O~3OC过滤洗涤至pH=6左右然后将滤饼在6OC下真空干燥