共轭聚合物的合成方法

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有机共轭聚合物概述

作者：李慧 梁小蕊 王坤 周鸣字 来源：《科技创新导报》2012年第05期

摘要：概述了有机共聚合物以其独特性质在有机发光.有机白旋电子学等多个领域的应用。同时介绍了有有机共辊聚合物的元激发孤子，极化子和双极化子。 关键词：有机共轭聚合物 功能特性 元激发

中图分类号：TN304 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2012)02(b)-0139-01 1有机共轭聚合物的功能特性

有机共轭聚合物作为一种新型的功能材料，人们已逐渐认识到其丰富的功能特性。从小分子到高分子，其电磁光等特性越来越明显。早在20世纪70年代初，Heeger，Macdiamid及Shirakawa等人发现通过对绝缘材料聚乙炔进行掺杂，其电导率急剧提高，可增加几个甚至十几个数量级。某些聚合物的电导率接近甚至超过金属铜(铜的电导率为6×103(Ωcm))。还有些聚合物材料如(sN)x在极低的温度(Tc=0.15K)下具有超导电性。有特殊结构的有机半导体可能具有磁性，如高分子一金属配合物、分子内含氧稳

密级: 公开

硕士学位论文

新型共轭聚合物的设计合成及其光伏器件研究

作者姓名： 秦浩 指导教师： 郑庆东 研究员

中国科学院福建物质结构研究所

学位类别： 工程硕士 学科专业： 材料工程

研究所： 中国科学院福建物质结构研究所

2015 年 05 月

Design and Synthesis of Conjugated Polymers for Organic Solar Cells By Hao Qin

A Dissertation Submitted to

University of Chinese Academy of Sciences In partial fulfillm

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聚合物合成工艺（1～20章）

1、高分子合成工业的任务：将基本有机合成工业生产的单体，经聚合反应合成高分子化合物，

为高分子合成材料成型工业提供基本原料。

2、合成高分子材料有：合成塑料，合成橡胶，合成纤维，涂料，粘合剂，离子交换树脂。

3、合成树脂可以用：（溶液聚合/乳液聚合/悬浮聚合/本体聚合）方法制得；合成橡胶可以用溶

液聚合/乳液聚合方法制得；

4.1、高分子化合物生产过程有：

(1)原料准备与精制过程；(2)催化剂(引发剂)配制过程；

(3)聚合反应过程；(4)分离过程；

(5)聚合物后处理过程；(6)回收过程。

4.2、原料准备与精制过程：包括原料（单体、溶剂、助剂等）贮存、精制、干燥、配制、计量等过程和设备。

4.3、催化剂(引发剂)配制过程：包括催化、引发和助剂的贮存、配制、溶解、调整浓度、计量等过程与设备。

4.4、聚合反应过程：包括以聚合装置为反应中心的有关传热传质的过程与设备。

4.5、分离过程：包括未反应单体的分离、脱除溶剂、催化剂，脱除低聚物等过程与设备

4.6、常用分离方法：高真空脱除，蒸汽蒸馏，闪蒸，水洗，离心过滤分离；沉淀分离；喷雾干

燥分离。

4.7、聚合物后处理过程：将分离得到的聚合物经进一步处理，得到性能稳定方便使用的产品

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聚合物合成工艺（1～20章）

1、高分子合成工业的任务：将基本有机合成工业生产的单体，经聚合反应合成高分子化合物，

为高分子合成材料成型工业提供基本原料。

2、合成高分子材料有：合成塑料，合成橡胶，合成纤维，涂料，粘合剂，离子交换树脂。

3、合成树脂可以用：（溶液聚合/乳液聚合/悬浮聚合/本体聚合）方法制得；合成橡胶可以用溶

液聚合/乳液聚合方法制得；

4.1、高分子化合物生产过程有：

(1)原料准备与精制过程；(2)催化剂(引发剂)配制过程；

(3)聚合反应过程；(4)分离过程；

(5)聚合物后处理过程；(6)回收过程。

4.2、原料准备与精制过程：包括原料（单体、溶剂、助剂等）贮存、精制、干燥、配制、计量等过程和设备。

4.3、催化剂(引发剂)配制过程：包括催化、引发和助剂的贮存、配制、溶解、调整浓度、计量等过程与设备。

4.4、聚合反应过程：包括以聚合装置为反应中心的有关传热传质的过程与设备。

4.5、分离过程：包括未反应单体的分离、脱除溶剂、催化剂，脱除低聚物等过程与设备

4.6、常用分离方法：高真空脱除，蒸汽蒸馏，闪蒸，水洗，离心过滤分离；沉淀分离；喷雾干

燥分离。

4.7、聚合物后处理过程：将分离得到的聚合物经进一步处理，得到性能稳定方便使用的产品

6、详述上列氯乙烯悬浮聚合工艺的六大工艺流程？P7 P263

答：1、原料的制备和保安精制； 包括氯乙烯单体、溶剂、去离子水等原料的贮存、洗涤、精制、干燥、调整浓度等过程和设备。（单体纯度要求>99.88%；所用反应介质水，应经过离子交换树脂或磺化煤进行脱盐处理。处理后的pH应在5-8.5范围，硅胶含量=<1.2mg/L）

2、催化剂和引发剂的制备过程；包括聚合物用催化剂、引发剂和助剂的制造、溶解、贮存、调整浓度等过程与设备。（反应前期和反应后期应当使用不同半衰期的引发剂，多用复合引发剂，加入经计量的各种助剂如链转移剂、链终止剂、抗鱼眼剂、防粘釜剂于反应釜中，加经计量的氯乙烯单体，升温并加入引发剂、分散剂）

3、聚合过程； 包括聚合和以聚合釜为中心的有关热交换器设备及反应物料输送过程与设备。（聚合反应开始及通夹套水冷却，大中型反应器除夹套水冷却外，还借助单体回流移走反应热；加入链终止剂或迅速脱出未反应的单体，使之进入单体回收系统）

4、分离过程；包括未反应单体和溶剂的回收与精制过程及设备。（减压脱除未反应的单体。使之进入回收系统将反应好的PVC物料进行单体剥离（气提）除VC，剥离单体后的浆料经热交换器冷却，送往离心分离段，过滤床脱出水分，

6、详述上列氯乙烯悬浮聚合工艺的六大工艺流程？P7 P263

答：1、原料的制备和保安精制； 包括氯乙烯单体、溶剂、去离子水等原料的贮存、洗涤、精制、干燥、调整浓度等过程和设备。（单体纯度要求>99.88%；所用反应介质水，应经过离子交换树脂或磺化煤进行脱盐处理。处理后的pH应在5-8.5范围，硅胶含量=<1.2mg/L）

2、催化剂和引发剂的制备过程；包括聚合物用催化剂、引发剂和助剂的制造、溶解、贮存、调整浓度等过程与设备。（反应前期和反应后期应当使用不同半衰期的引发剂，多用复合引发剂，加入经计量的各种助剂如链转移剂、链终止剂、抗鱼眼剂、防粘釜剂于反应釜中，加经计量的氯乙烯单体，升温并加入引发剂、分散剂）

3、聚合过程； 包括聚合和以聚合釜为中心的有关热交换器设备及反应物料输送过程与设备。（聚合反应开始及通夹套水冷却，大中型反应器除夹套水冷却外，还借助单体回流移走反应热；加入链终止剂或迅速脱出未反应的单体，使之进入单体回收系统）

4、分离过程；包括未反应单体和溶剂的回收与精制过程及设备。（减压脱除未反应的单体。使之进入回收系统将反应好的PVC物料进行单体剥离（气提）除VC，剥离单体后的浆料经热交换器冷却，送往离心分离段，过滤床脱出水分，

1.影响高分子材料密度的因素有哪些？ 2.影响高材溶解性的因素有哪些？

3.“塑料王”指的是哪种高材？“万能溶剂”指什么？水溶性高分子有哪些？ 4.软化点？ 熔点？杂质、助剂、填料对高材的软化点和熔点有何影响？ 5.吡啶显色试验用于鉴别哪一类高分子？吉布斯靛酚显色试验和铬变酸显色试验分别用于哪一类高分子的鉴别？

6.有一未知高分子试样，在燃烧试验中用热钉子可熔化，小颗试样可点燃，下滴，可自熄，有烧头发气味，密度试验中样品不能浮于水面上，试判断是何种高分子材料？

7. 影响高分子材料透明性的因素有哪些？

8. 常作为塑料薄膜使用的材料有哪些？是说明其对应的用途。 9. 常见泡沫塑料的成分是什么？

10. 什么是氧指数？表征的是高材的什么性能？

11. 试分别答出不同元素组成与结构的高分子材料进行燃烧试验时，（1）可燃性规律？（2）发烟性规律？（3）结焦性规律？ 12. 干馏试验的原理是什么？如何判断？ 13. 萃取法的目的是什么？怎样选择溶剂？ 14. 溶解-沉淀的和萃取法有何异同点？ 15. 溶解-沉淀法的原理是什么？

16. 可以采用何种方法确定环氧乙烷－环氧丙烷共聚物共聚组成，原理是什么？ 22、如何快速鉴别甲基纤维素和羧甲基纤维素

收稿:2011-08-03;修回:2011-08-06;

基金项目:国家自然科学基金(资助号:50373050,20373078,60410149,20474069,20421101,20574078,50633050,20721061,20821120293,20874106,50803071,50933003,91023039,21021091);科技部863项目和中国科学院知识创新工程重要方向项目;

作者简介:李永舫,中国科学院化学研究所研究员,研究方向为聚合物太阳能电池光伏材料和器件。E -mail:liyf@5ed2760d112de2bd960590c69ec3d5bbfc0ada99.聚合物太阳能电池高效共轭聚合物给体和富勒烯受体光伏材料

李永舫

(中国科学院化学研究所有机固体院重点实验室,北京 100190)

谨以此文献给中国科学院化学研究所建立55周年!

摘要:聚合物太阳能电池(P SC)由共轭聚合物给体和富勒烯衍生物受体的共混膜(活性层)夹在IT O 透明导电玻璃正极和低功函数金属负极之间所组成,具有制备过程简单、成本低、重量轻、可制备成柔性器件等突出优点,近年来成为国内外研究前沿和热点。当前研究的焦点是提高器件的光电能量转换效率,而

1.简述高分子化合物的生产过程。

答：(1)原料准备与精制过程;包括单体、溶剂、去离子水等原料的贮存、洗涤、精制、干燥、调整浓度等过程和设备。(2)催化剂(引发剂)配制过程;包括聚合用催化剂、引发剂和助剂的制造、溶解、贮存。调整浓度等过程与设备。(3)聚合反应过程；包括聚合和以聚合釜为中心的有关热交换设备及反应物料输送过程与设备.(4)分离过程；包括未反应单体的回收、脱出溶剂、催化剂，脱出低聚物等过程与设备。(5)聚合物后处理过程；包括聚合物的输送、干燥、造粒、均匀化、贮存、包装等过程与设备。(6)回收过程；主要是未反应单体和溶剂的回收与精制过程及设备。

2简述连续生产和间歇生产工艺的特点

答：间歇生产是聚合物在聚合反应器中分批生产的，经历了进料、反应、出料、清理的操作。优点是反应条件易控制，升温、恒温可精确控制，物料在聚合反应器中停留的时间相同，便于改变工艺条件，所以灵活性大，适于小批量生产，容易改变品种和牌号。缺点是反应器不能充分利用，不适于大规模生产。

连续生产是单体和引发剂或催化剂等连续进入聚合反应器，反应得到的聚合物则连续不断的流出聚合反应器的生产。优点是聚合反应条件稳定，容易实现操作过程的全部自动化、机械化，所得产品质量规格稳定，设

武汉工程大学邮电与信息工程学院课程设计说明书

目 录

摘 要...............................................................................................................................I Abstract ......................................................................................................................... II 第一章 概述.................................................................................................................. 1

1.1聚丙烯酸钠....................................................................................................... 1