Поли (п-фенилен винилен) - Poly(p-phenylene vinylene)

Полифенилен винилен
Полифенилен винилен.png
Имена
Другие имена
поли (1,4-фенилен-1,2-этендиил)
Идентификаторы
ChemSpider
  • никто
Характеристики
(C8ЧАС6)п
ВнешностьЖелтое твердое вещество
Нерастворимый
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Поли(п-фенилен винилен) (PPV, или же полифенилен винилен) это проводящий полимер из жестко-стержневой полимер семья. PPV - единственный полимер этого типа, который может быть переработан в высокоупорядоченную тонкую кристаллическую пленку. PPV и его производные при легировании проводят электричество. Хотя его предшественники нерастворимы в воде, с ними можно работать в водном растворе. Небольшая оптическая ширина запрещенной зоны и его ярко-желтая флуоресценция делают PPV кандидатом для таких приложений, как светоизлучающие диоды (LED) и фотоэлектрические устройства.[1] Кроме того, PPV можно легировать с образованием электропроводящих материалов.[нужна цитата ] Его физические и электронные свойства могут быть изменены путем включения боковых функциональных групп.

Подготовка

PPV могут быть синтезированы различными методами, детали которых определяют чистоту и молекулярную массу. Наиболее популярные методы проходят через p-ксилилен промежуточные продукты после отщепления, вызванного основанием, из α, α'-дизамещенных пара-ксилолы.[1]

PPVroute..png

Другие методы

Хотя пути на основе ксилилена доминируют в синтетической методологии, многие другие пути были оценены.

Маршруты ступенчатого роста

PPV может быть синтезирован Муфты типа Виттига между бис (илидом), полученным из ароматической соли бисфосфония, и диальдегидом, особенно 1,4-бензолдиальдегидом.Синтез PPV по Wittig.png

Реакции сочетания ступенчатого роста, такие как конденсация Виттига, обычно дает низкомолекулярный олигомер с 5-10 повторяющимися звеньями. Включение различных боковых групп (алкил, алкокси или фенил) увеличивает растворимость полимера и дает более высокие молекулярные массы. Преимущество подхода ступенчатой ​​полимеризации состоит в том, что орто-, мета- и пара-ксилиленовые связи могут быть включены в основную цепь. Сополимеры с определенной стереорегулярностью также могут быть легко получены этим способом.

Производные PPV также могут производиться через Конденсация Кневенагеля между бензильным нитрилом и ароматическим диальдегидом. Поскольку этот метод вызывает множество побочных реакций, таких как гидролиз нитрильной группы, была необходима тщательная оптимизация условий реакции. Синтез PPV с использованием конденсации Кневенагеля.png

Чертовски соединительные маршруты

Связывание этилена с различными ароматическими дибромидами через Чертовски реакция дают разумные молекулярные массы (3000-10 000), когда присутствуют солюбилизирующие группы. Однако этот метод требует добавления одного из газообразных исходных материалов в точных количествах, превышающих полиэтилен мог быть сформирован. Heck Coupe routes.png

Маршруты открытия кольца

Бициклооктадиеновое соединение было соединено метатезисной полимеризацией с раскрытием кольца (ROMP) с получением полимера-предшественника с высокой молекулярной массой, растворимого в органических растворителях. Этот полимер может быть нанесен в виде тонких пленок и термически преобразован в PPV. Более низкие температуры превращения можно использовать в присутствии аминного катализатора.

Метатезис-полимеризация с раскрытием цикла для синтеза PPV revised.png
PPV ROMP heat.png

При модификации пути ROMP к PPV использовалось силилзамещенное производное парациклофана. Превращение в PPV может быть достигнуто путем удаления силилокси-группы с последующей термической обработкой или обработкой полимера-предшественника кислотой. Преимущество этого метода заключается в том, что можно легко получить полимеры и блок-сополимеры с четко определенной молекулярной массой.

Синтез PPV с использованием Shrock Initiator, часть 1.png
Синтез PPV через heating.png

Структура и свойства

Высокоориентированные пленки PPV, полученные методом растворимого полимерного предшественника, обычно имеют симметрию P21 с моноклинной элементарной ячейкой, содержащей два мономерных звена: c (ось цепи) = 0,658, a = 0,790, b = 0,605 нм и α (моноклинный угол) = 123o. (Рисунок 1). Структурная организация цепей PPV напоминает структуру других высокоориентированных полимеров с жесткими стержнями, где молекулы ориентированы вдоль оси волокна (часто в направлении растяжения), но с частичным осевым поступательным беспорядком.[2]Схема структуры PPV.png

PPV представляет собой диамагнитный материал и имеет очень низкую собственную электрическую проводимость, порядка 10-13 См / см.[1] Электропроводность увеличивается при легировании йодом, хлоридом железа, щелочными металлами или кислотами. Однако стабильность этих легированных материалов относительно невысока. В общем, невыровненный, незамещенный PPV имеет только умеренную проводимость с легированием, в диапазоне от << 10-3 См / см (легированный I2) до 100 См / см (легированный H2SO4).[1] Возможны коэффициенты вытяжки до 10. Алкоксизамещенные PPV обычно легче окисляются, чем исходный PPV, и, следовательно, они имеют гораздо более высокую проводимость. Более длинные боковые цепи снижают проводимость и препятствуют межцепочечным прыжкам носителей заряда.

Приложения

Благодаря своей стабильности, технологичности, а также электрическим и оптическим свойствам PPV был рассмотрен для широкого спектра применений.[1] В 1989 году был открыт первый светоизлучающий диод (LED) на полимерной основе с использованием PPV в качестве излучающего слоя.[3] Предполагается, что полимеры имеют преимущества перед молекулярными материалами в светодиодах, такие как простота обработки, пониженная склонность к кристаллизации и более высокая термическая и механическая стабильность. С момента первого прорыва в 1989 году большое количество производных PPV было синтезировано и использовано для светодиодных приложений. Хотя твердотельная генерация в органических светодиодах еще не была продемонстрирована, поли [2-метокси-5- (2'-этилгексилокси) -п-фениленвинилен] (MEH-PPV) оказался многообещающим лазерным красителем благодаря к его высокой эффективности флуоресценции в растворе.[4]

Полифенилен-винилен способен к электролюминесценция, что приводит к применению в полимерных органические светодиоды. В первых полимерных светодиодах в качестве эмиссионного слоя использовался ППВ.[3] Устройства на основе PPV излучают желто-зеленый свет, а производные PPV, полученные от замена часто используются, когда требуется свет другого цвета. При наличии даже небольшого количества кислород, синглетный кислород образуется во время работы за счет передачи энергии от возбужденных молекул полимера молекулам кислорода. Эти кислородные радикалы затем атакуют структуру полимера, что приводит к его разрушению. Поэтому во время производства PPV необходимо соблюдать особые меры предосторожности, чтобы предотвратить загрязнение кислородом.

PPV также используется как электронодонорный материал в органические солнечные батареи.[5] Хотя устройства на основе PPV страдают плохой абсорбцией и фотодеградация, Производные PPV и PPV (особенно MEH-PPV и MDMO-PPV) часто находят применение в исследовательских ячейках.[6]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е Skotheim, T.A. et al. Справочник по проводящим полимерам, 2-е изд .; CRC Press: Нью-Йорк, 1997; pp 343-351. ISBN  0-8247-0050-3, ISBN  978-0-8247-0050-8
  2. ^ Granier, T; Thomas, E. L .; Gagnon, D. R; Karasz, F.E .; Ленц, Р. В. Исследование структуры поли (п-фениленвинилена). J. Polym. Sci., Часть B: Polym. Phys. 1986, 24, 2793-2804. Дои:10.1002 / polb.1986.090241214
  3. ^ а б Burroughes, J.H. et al. Светоизлучающие диоды на основе сопряженных полимеров. Природа. 1990. 347, 539. Дои:10.1038 / 347539a0
  4. ^ Моисей Д. Люминесценция с высокой квантовой эффективностью из проводящего полимера в растворе: новый лазерный краситель. Synth. Встретились. 1993. 22, 55-57. Дои:10.1063/1.106743
  5. ^ Ли, Цзюньсинь; Вс, Na; Го, Чжи-Синь; Ли, Конджу; Ли, Юнфан; Дай, Лиминг; Чжу, Даобэнь; Солнце, Денкуи; Цао, Юн; Вентилятор, Лоужень (2002). «Фотоэлектрические устройства с метанофуллеренами в качестве акцепторов электронов». Журнал физической химии B. 106 (44): 11509–11514. Дои:10.1021 / jp025973v.
  6. ^ Сарычифтчи, Н.С. и другие. «Гетеропереходы полупроводниковый полимер-бакминстерфуллерен: диоды, фотодиоды и фотоэлектрические элементы» Прил. Phys. Lett. 62, 585-587 (1993). Дои:10.1063/1.108863

внешняя ссылка