聚對(duì)苯乙烯ppv的發(fā)展和應(yīng)用研究

1、發(fā)表于《精細(xì)化工原料及中間體》2009年第12期摘要：聚對(duì)苯乙烯(PPV)是導(dǎo)電高分子材料研究熱點(diǎn)，優(yōu)越的性能使其具有廣泛的應(yīng)用前景，本文綜述了PPV的合成方法及應(yīng)用領(lǐng)域。關(guān)鍵詞：聚對(duì)苯乙烯(PPV)導(dǎo)電高分子合成方法應(yīng)用StudyOnTheApplicationDevelopmentofPPVYanbingZhangyafengMiaocongbingAbstract:PPVisahotresearchtopicsinconducti

2、vePolymermaterialscience.ItsiexcellentperfmancesmakesPPVhavegoodapplicationprospects.ThispaperintroducesthesynthesisapplicationofPPV.Keywds:PPVConductivePolymermaterialSynthesisApplication一、引言塑料、橡膠等高分子材料是絕緣體，這是人們一般常識(shí)性問(wèn)題，

3、但在1976年，白川英樹(shù)、Heeger和MacDiar研究發(fā)現(xiàn)聚乙炔經(jīng)過(guò)攙雜后可從絕緣體變?yōu)殂~一樣的導(dǎo)體。導(dǎo)電高分子材料的出現(xiàn)，從此開(kāi)創(chuàng)了高分子領(lǐng)域一個(gè)新的天地，他們?nèi)艘惨虼双@得了2000年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，導(dǎo)電高分子材料已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室逐漸走向?qū)嵱?。目前，研究和使用的?dǎo)電高分子材料主要有聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚對(duì)苯乙烯、聚噻吩等。導(dǎo)電高分子材料具有密度小﹑易加工﹑可成膜以及電導(dǎo)率可調(diào)節(jié)等特點(diǎn)。隨著研究的深入，導(dǎo)電高分子

4、材料已成為許多先進(jìn)工業(yè)部門(mén)和尖端技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的一類(lèi)材料。聚對(duì)苯乙烯(PPV)首次由Kanbe從锍鹽單體制得，但聚合度和純度都很低，影響對(duì)它進(jìn)一步研究[1]。1968年，Wessling發(fā)明的水溶性锍鹽前驅(qū)體法得到質(zhì)量較好的產(chǎn)物[2]，使PPV的進(jìn)一步研究成為可能。1990年劍橋大學(xué)Burroughes等人總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)，制備較高電導(dǎo)率的PPV，并發(fā)現(xiàn)其電致發(fā)光性能[3]。從此，對(duì)PPV的研究就日益廣泛和深入。二、PPV的合成方法由于最

5、初的PPV是不溶、不熔物，難于直接加工，因此開(kāi)發(fā)易于加工的PPV材料成為熱點(diǎn)，科學(xué)家們研究了，對(duì)PPV分子的側(cè)鏈和主鏈進(jìn)行修飾，得到可溶便于加工的PPV材料，并改善其光電性能。1、Wessling合成法Wessling用14二氯甲基苯和二甲硫醚合成水溶性锍鹽前驅(qū)體，再通過(guò)熱消除得到產(chǎn)物[2]。Lenz等用四氫噻吩代替二甲硫醚，使熱消除反應(yīng)更加完全，得到聚合度更高、共軛長(zhǎng)度更長(zhǎng)的產(chǎn)物[4]。到PPV：R為烷基、烷氧基三、PPV的應(yīng)用1、電

6、致發(fā)光器件1990年英國(guó)劍橋大學(xué)Burroughes等用PPV制作出發(fā)光二極管以來(lái)，制備的聚合物薄膜電致發(fā)光器件，得到了直流偏壓驅(qū)動(dòng)小于14V的藍(lán)綠光輸出，其量子效率為0.05%[3]。PPV單層發(fā)光二極管可以得到綠色熒光，通過(guò)結(jié)構(gòu)改性得到含有不同支鏈的PPV衍生物可以實(shí)現(xiàn)藍(lán)光和紅光發(fā)射，這對(duì)實(shí)現(xiàn)全彩色有機(jī)電子顯示有重要意義。由于PPV更容易進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，加上PPV固有的優(yōu)良性質(zhì)，近一些年來(lái)，PPV材料，成為光電領(lǐng)域研究應(yīng)用最為廣泛，制

7、得器件發(fā)光效率最高的材料。世界眾多知名大公司投入巨資進(jìn)行相關(guān)的研究，取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展。目前，部分PPV類(lèi)聚合物在國(guó)外已實(shí)現(xiàn)商品化，國(guó)內(nèi)也在此領(lǐng)域做了基礎(chǔ)性研究，但更多是跟蹤國(guó)外的研究進(jìn)展。英國(guó)劍橋大學(xué)在自己的研究基礎(chǔ)上，成立了CambridgeDisplayTechnology公司，進(jìn)行顯示屏PLED顯示屏方面的研究，并宣稱(chēng)準(zhǔn)備生產(chǎn)使用PLED顯示器的手提電腦。2、太陽(yáng)能電池太陽(yáng)能電池是光生伏打效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，目前主要是硅系

8、太陽(yáng)能電池為主，但受原料價(jià)格和提純工藝的限制，發(fā)電成本始終高高在上，制約了太陽(yáng)能電池的發(fā)展。上世紀(jì)70年代開(kāi)始，人們開(kāi)始新型太陽(yáng)能的研制，典型為有機(jī)太陽(yáng)能和塑料太陽(yáng)能電池。塑料太陽(yáng)能電池由于其加工性、成膜性并可進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，是廉價(jià)、方便太陽(yáng)能電池的發(fā)展方向。PPV類(lèi)共軛聚合物不光在發(fā)光聚合物中應(yīng)用廣泛，而且也是聚合物薄膜太陽(yáng)能電池中最為常用的電子材料。Karg[12]等最早把PPV應(yīng)用在光電池上，得到的ITOPPVMg和ITOPPVAl

9、光電池的開(kāi)路電壓達(dá)1.2V，ITOPPVCa光電池的開(kāi)路電壓1.7V。PPV作為光伏材料存在對(duì)太陽(yáng)光利用率不高、載流子遷移率較低、穩(wěn)定性不高等缺陷，制約了其實(shí)際應(yīng)用。為了提高光伏效率和材料穩(wěn)定性，對(duì)PPV進(jìn)行改性或在分子的側(cè)鏈和主鏈進(jìn)行修飾，如加入烷氧基、CN基、利用C60接枝等，提高激子的分離和載流子的傳輸，增加對(duì)太陽(yáng)光利用率。3、可充電池（二次電池）在1979年，MacDiar等就首次研制成功聚乙炔的二次電池，并在當(dāng)年的美國(guó)物理年會(huì)