利用尾端官能基化之導電高分子合成硬桿-柔曲雙團鏈共聚高分子及其性質研究

Abstract

在本研究中，我們討論如何合成一硬桿-柔曲之團鏈共聚高分子，其中硬桿鏈段為聚三己烷基噻吩（P3HT），柔曲鏈段為聚二乙烯吡啶（P2VP）。為了達到這個研究目的，我們先利用格林納置換法合成導電高分子P3HT，並將其尾端乙烯化，在經核磁共振儀確定結構後，利用此尾端乙烯化之P3HT與P2VP陰離子反應進行接合。 合成之團鏈共聚高分子在純化後分別利用凝膠滲透層析儀、紫外-可見光吸收光譜儀、核磁共振儀、質譜儀，以及熱性質分析（熱重損失分析儀、微差掃描熱卡計），分析其化學及物理性質，並利用以推算P3HT的分子量，確定其分子量比例P2VP比上P3HT為5比3。接著利用穿透式電子顯微鏡觀察此團鏈共聚高分子自我排組之情形，可發現形成球狀微結構。 此外，我們更進一步合成尾端醛基化之P3HT，比較其與P2VP陰離子之反應性，是否較尾端乙烯化之P3HT為佳。 另外，我們合成磺酸化聚噻吩，觀察其自我添補之效應對吸收光譜之影響。

This thesis describes a way to synthesize rod-coil block copolymers consisting of Poly(3-Hexylthiophene) (P3HT) as rigid rod and Poly(2-Vinylpyridine) (P2VP) as flexible coil. In this study, we first synthesize a conducting polymer, P3HT, via Grignard metathesis method. And we functionalize the polymer chain end of P3HT into vinyl group. After characterize from 1H NMR spectroscopy, we use the end functionalized P3HT to proceed coupling reaction with P2VP anion. The block copolymer is fully characterized with Gel permeation chromatography, UV-vis, PL, 1H NMR, MALDI-TOF-MS, TGA, DSC. From the results from spectroscopy we estimate the ratio of P2VP to P3HT is 5:3. And, images from transmission electron microscopy show that block copolymer is self-assembled into spherical structure. Furthermore, we synthesis aldehyde terminated P3HT for the purpose to see if it exhibits better reactivity with P2VP anion than vinyl terminated P3HT. Also, we synthesis sulfonated polythiophene, and observe the effect of self-doping on UV-vis spectrum.